[发明专利]使用HERMETIC变换发射和接收使用OFDM的信号的设备和方法

说明书

关联申请的交叉引用

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。

背景技术

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OFDM，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(1+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。

发明内容

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OFDMA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