使用HERMETIC变换发射和接收使用OFDM的信号的设备和方法技术

描述通过用Hermetic变换和Hermetic逆变换来代替FFT和IFFT，使用Hermetic变换和Hermetic逆变换发送和接收OFDM信号来系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】使用HERMETIC变换发射和接收使用OFDM的信号的设备和 方法 关联申请的夺叉引用 本申请依据§ 119(e)要求于2012年8月2日提交的标题为"Devices and Methods Using the Hermetic Transform and Related Linear Transform Approaches" 的美国临时申请No. 61/678, 716的优先权，并且是依据§ 119(e)要求于2012年3月7 日提交的美国临时申请No.61/607743的优先权的于2013年3月7日提交的序列号为 No. 13/788, 556申请的部分继续申请，这些文件中的每个的内容通过参考方式以其全部内 容和所有目的并入本文中。
技术介绍
本公开涉及对于应用如信号的定向或非定向的接收和/或发射使用Hermetic变 换以及相关的变换的系统和方法，其使用相位阵列设备和系统和/或利用Hermetic变换以 创建和译码在数据发射中使用的多个调制的子载波音调。对于定向发射而言，Hermetic变 换（和相关的变换）可以使用阵列流形来设计，阵列流形实际上是所讨论的阵列对从不同 的方向到达的信号的复合校准响应向量，不论从数学模型开发而来还是从以具体形式配置 的收集数据开发而来。变换可以用于接收器和/或发射束，以提供比传统方法可以允许的 主波瓣更窄的主波瓣。关于Hermetic变换的进一步背景可以在通过参考方式以其全部内 容和所有目的并入本文中的美国专利No. 8, 064, 408中找到。 对于或者定向或者非定向数据发射而言，正交频分复用技术（OFDM)是一种对多 子载波频率上的数字数据进行编码的方法，其中，子载波被选择为无干扰的（正交的）。 OFDM和OFDMA已用于宽带数字通信，其包括在例如数字电视和无线电广播、DSL广播互联网 接入、无线网络，诸如802. 11的应用中使用的基于通信的无线通信和4G移动通信。 在传统OFDM中，多个紧密间隔的正交子载波信号用于承载数据。数据被划分为多 个并行数据串或信道，每个子载波一个。利用常规调制方案（例如正交振幅调制（QAM)，或 相移键控（PSK)，以低符号率调制每个子载波，维持与相同带宽中的常规单载波调制方案类 似的总体数据率。OFDM相对单载波方案的优点包括处理严重信道条件的能力。信道均衡 被简化，这是因为可以将OFDM视为使用许多个慢速调制窄带信号，而不是一个快速调制宽 带信号。低符号率使得符号之间的保护间隔的使用可负担得起，使得可以消除符号间干扰 (ISI)并且利用来自多路径传播的回波和时间扩频，以为了实现分集增益，用于信噪比改 进。 利用标准0FDM，复合调制通过快速傅里叶逆变换（IFFT)，该快速傅里叶逆变换产 生信号的实部或Q波形以及虚部或I波形分量。这些实部和虚部被表现为余弦和正弦波形 (子载波）并且被总计以提供用于发射的真实信号，在例如Wi-Fi的应用的情况下，真实信 号被混合到例如在2. 4或5. 8GHz处的无线电频率载波上。使用快速傅里叶变换，以调制的 相反方式完成解调制。 对于可以由信号承载的数据率的基本限制是香农信道容量，C = Blog2(l+S/N)， 其中C为以比特/秒计的信道容量，B为信号带宽，而S/N为信号功率与噪声功率的比例。 OFDM的另一个限制为使用FFT/IFFT实现子载波之间的正交的要求间隔。两个因素会改进 OFDM的数据率，一个为噪声的减少（增加 S/N)，而另一个为以更紧密间隔的子载波实现正 交，因此在并行子载波信道中承载更多数据。
技术实现思路
描述用于通过利用Hermetic变换和Hermetic逆变换代替FFT和IFFT，对于OFDM 和OFDM使用Hermetic变换和Hermetic逆变换用发射和接收信号的系统和方法。系统和 方法包括接收串行信号，将串行信号划分成多个并行信号，执行Hermetic逆变换以产生实 部信号和虚部信号，将实部和虚部信号转化成逻辑信号，将信号升频，以及作为RF信号发 射。接收方法基本上为相反执行。发射过程可以包括噪声调节矩阵。 从以下描述和附图中，其它特征和优点会变得显而易见。【附图说明】 图1-4为根据本文描述的方法执行的处理步骤的框图。 图5-8为显示来自本文描述的系统和方法的结果的绘图。 图9-14为显示在检测干扰机中的使用的框图和绘图。 图15和16显示利用IFFT和FFT的典型OFDM发射和接收。 图17和18示出在OFDM应用中的比较。【具体实施方式】 在定向接收的情况下，所利用的常规方法是基于空间匹配滤波器的。通过将每个 阵列元素信号信道{VJ乘以来自给定"观看方向"的期望响应的复共轭，并且总计结果，空 间匹配滤波器在给定方向上形成波束，其特征在于以方向余弦集合（α，βρ γ)。下文中的 讨论应用于向量场（例如，电磁波）同样应用于标量场（例如，电磁波场）的接收。但是， 在处理中，与向量分量和极化关联的索引被抑制，例如在下文中，接收的信号的场被看作标 量（被抑制的场索引）。 假设有M个接收方向（"观看方向"和"波束控制方向")，典型情况是第m个光束： B(t;am, β?ω, γω) =6Σ A；(Ri；a ω, β im, γ ffl) exp H [ Φ (Ri)} Vi (t) 该和基于N个接收元素的集合，以为了形成在期望观看方向中的单波束。"G"项为 增益项，用于对波束振幅适当地标准化。 在实践中，一种用于确定来自各种到达方向的期望响应的方法是实验地测量每个 方向的响应。这个响应集合被称为"阵列流形"。然而，作为理想化的情况，可以假设阵列包 括在位置{RJ处的点接收元素集合，并且假设信号到达对应于来自与波向量{km}对应的M 个离散观看方向集合的平面波，在这种情况下，M个波束输出的表达如下： Bm(t) = Σ exp (_j km. RjVi ⑴ 平面波到达的波向量Ii111可以表示为： km= (2 π / λ ) 同样，该和基于N个接收元素。对于带有M个观看方向的M个接收波束的情况而 言，上文的表达可以根据线性（矩阵）变换而写成如下： B = T*V 其中，对于每个时间样本（t)而言，波束成形器的输出为带有分量Bm的向量B，输 入样本被排列为带有分量\的列向量，并且变换矩阵T具有元素， Tmi = exp (-j k m. Ri) 对于上述的平面波到达的情况而言，人们认识到线性变换本质上为在空间/波向 量域中的傅里叶变换。在规则间隔元素，和线性或平面几何形的情况下，离散傅里叶变换和 快速傅里叶变换算法可以使用以利用数字信号处理（DSP)硬件中的有效实现来完成上述 变换。在空间不相关环境噪声情况下，空间匹配滤波器产生最大信噪比。而且，阵列的半波 长间隔（L= λ/2的元素间间隔）产生接收的噪声信号之间的确切为零的相关性。这种表 述的两个推论为：（1)上文的匹配滤波器束生成器已知在所陈述的情况下在信噪比方面最 优；和（2)对于带有更紧密间隔的元素的阵列而言，由阵列元素接收的环境噪声信号变得 空间上相关并且因此在人们可想到的处理方法方面变得更"类似信号"。 条件L = λ /2代表在空间奈奎斯特速率上的采样，避免空间混叠的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种OFDM发射器，包括适配为接收串行信号，将串行信号划分为多个并行信号，对多个并行信号中的每个进行调制，在所述多个并行信号上执行Hermetic逆变换并且将来自所述Hermetic逆变换的输出提供至RF电路以用于发射的处理器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈维·C·伍德萨姆，
申请(专利权)人：哈维·C·伍德萨姆，
类型：发明
国别省市：美国;US