对多载波扩频信号使用滤波器组的方法和装置制造方法及图纸

发射机包括合成滤波器组，用以通过在每个频率上编码数据码元而将数据码元扩展至多个频率；应用公共脉冲成形滤波器，以及对这些频率应用增益以使每个频率的功率电平小于频谱内其它通信信号的噪声电平。每个频率被调制到不同的均匀间隔的子载波上。接收机中的解调器将射频输入转换成基带中的扩频信号。匹配滤波器用具有与发射机中的合成滤波器组匹配的特性的公共滤波器通过滤波每个频率来滤波扩频信号以产生窄脉冲序列。载波恢复单元响应于窄脉冲产生控制信号，所述控制信号适于在解调器、匹配滤波器和载波恢复单元之间产生锁相环。

【技术实现步骤摘要】
对多载波扩频信号使用滤波器组的方法和装置本申请是申请日为2012年8月2日、申请号为“201280068999.2”、专利技术名称为“对多载波扩频信号使用滤波器组的方法和装置”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请本申请要求题为“METHODSANDAPPARATUSESUSINGFILTERBANKSFORMULTI-CARRIERSPREADSPECTRUMSIGNALS(对多载波扩频信号使用滤波器组的方法和装置)”的美国非临时专利申请S/N.13/311,357的权益和优先权，其公开内容全部地通过引用纳入于此。政府权利本专利技术是通过由美国能源部授予的DE-AC07-05ID14517合同号下的政府支持而作出的。政府对本专利技术持有某些权利。
本公开的实施例针对信号无线传输领域，更具体地扩频信号的无线传输。
技术介绍
在多载波移动通信消费者设备中有朝向使用多种标准提供多模无线服务发展的趋势，这些标准是不断更新的。随着对适合多样化需求的个性化应用的需求持续增长，越来越需要这样的多模终端：它们能在不同的多载波模之间提供无缝连通性并能根据用户需要而被更新。经常使用扩频(SS)技术在比最小所需传输带宽更宽的带宽下分发无线传送信号。在军事应用中，可使用SS传输来避免干扰并另外降低检测或拦截的概率。在民用应用中，一些形式的SS——也称码分多址(CDMA)——被用来允许多个用户共享相同的信道或频谱。常见使用的技术是直接序列扩频(SD-SS)和跳频扩频(FH-SS)。这些常见的SS技术可能受窄带干扰和部分频带干扰的影响。多载波扩频(MC-SS)是SS的一种特殊形式，它被设计成能对抗窄带干扰和/或部分频带干扰。在一种传统形式中，已使用正交频分复用(OFDM)技术以形成这种扩频。专利技术人已认识到，需要使用新方式来产生和检测多载波扩频信号的装置和方法，所述多载波扩频信号能够携带在频谱上分布的非常低的功率电平下的信息。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供了一种方法，该方法包括：在接收机处接收滤波器组多载波扩频(FB-MC-SS)信号作为下层控制信道，该FB-MC-SS信号具有处于频谱的其它信号的显见噪声电平下的功率电平，其中所述FB-MC-SS信号包括冗余调制到所述FB-MC-SS信号的每个子载波上的至少一个数据码元以使得每个子载波包括相同的至少一个数据码元；利用所述接收机的解调器对所述FB-MC-SS信号进行解调以生成基带信号；以及利用所述接收机的分析滤波器组通过执行生成所述FB-MC-SS信号的发射机的合成滤波器组的逆过程来从所述基带信号的每个子载波提取接收信号。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于检测信号并解码信号的扩频接收机。扩频接收机包括：解调器，所述解调器被配置成：接收滤波器组多载波扩频(FB-MC-SS)信号作为下层控制信道，该FB-MC-SS信号具有处于频谱的其它信号的显见噪声电平下的功率电平，其中所述FB-MC-SS信号包括冗余调制到所述FB-MC-SS信号的每个子载波上的至少一个数据码元以使得每个子载波包括相同的至少一个数据码元；并且将所述FB-MC-SS信号转换为基带信号；以及分析滤波器组，其配置成：通过执行生成所述FB-MC-SS信号的发射机的合成滤波器组的逆过程，从所述基带信号的每个子载波提取接收信号；并且生成具有对应于所述FB-MC-SS信号中的每个子载波频率的一组信号的分析滤波器组输出。根据本专利技术的又一方面，提供了一种方法，该方法包括：响应于接收到输入信号，利用公共脉冲成形与谱分布滤波器以及扩频发射机的调制器，生成滤波器组多载波扩频(FB-MC-SS)信号作为下层控制信道，该FB-MC-SS信号具有处于频谱的其它信号的显见噪声电平下的功率电平，所述FB-MC-SS信号包括来自冗余调制到所述FB-MC-SS信号的每个子载波上的所述输入信号的至少一个数据码元以使得每个子载波包括相同的至少一个数据码元，其中所述至少一个数据码元在被调制并且上变频以供传输之前经过所述公共脉冲成形滤波器。根据本专利技术的又另一方面，提供了一种扩频发射机，其包括：公共脉冲成形与分布模块以及调制器，所述公共脉冲成形与分布模块以及所述调制器组合地配置成生成滤波器组多载波扩频(FB-MC-SS)信号作为下层控制信道，该FB-MC-SS信号具有处于频谱的显见噪声电平下的功率电平，所述FB-MC-SS信号包括调制到所述FB-MC-SS信号的每个子载波上的至少一个数据码元以使得每个子载波包括相同的至少一个数据码元，其中所述至少一个数据码元在被调制并且上变频以进行RF传输之前经过所述公共脉冲成形滤波器。附图说明图1A示出在一频谱上并具有等于或低于噪声电平的功率电平的滤波器组多载波扩频(FB-MC-SS)信号；图1B示出在该频谱内具有其它通信信号的频带上的FB-MC-SS信号；图1C示出FB-MC-SS信号和其它通信信号，其中高数据率覆盖信道包括在该频谱内的空白空间内；图2A和图2B是用于产生FB-MC-SS信号作为下层信号的发射机的框图；图3A是示出在时域中经滤波的多频调函数的实部和虚部的图表；图3B是示出在频域内经滤波的多频调函数的图表；图4是示出被表示为数字信号的信号的发射机的框图；图5是用于检测和解码FB-MC-SS信号的接收机的框图；图6是示出被构造为复正弦波(complexsinewave)之和的正弦脉冲的图表；图7是示出来自匹配的滤波器的在时间上以T/2间隔隔开内一系列正弦脉冲的图表；图8是示出从被表示为一系列单位脉冲的匹配滤波器输出恢复数据码元序列的图表；以及图9是示出对载波频率偏移具有不同选择的恢复脉冲的图表。具体实施方式在以下描述中，参照附图，在附图中通过解说示出了可实施本公开的特定实施例。这些实施例旨在充分详细地描述本公开的一些方面以使本领域内技术人员作出、使用和以其它方式实践本专利技术。此外，所示出和描述的特定实现方式仅仅是示例性的并且不应当被解释成实现本公开的唯一方式，除非本文中另有规定。对本领域内技术人员而言显著的是，本公开的各实施例可通过许多其它细分的解决方案来实现。可利用其它实施例并对所披露的实施例作出改变而不脱离本公开的范围。下面的详细说明不被认为是限制意义的，并且本专利技术的范围仅由所附权利要求书定义。在下面的说明书中，为了不至以不必要详细的方式使本公开变得晦涩，元件、电路和供能可以框图形式示出。相反，所示出和描述的特定实现方式仅仅是示例的并且不应当被解释成实现本公开的唯一方式，除非本文中另有规定。另外，各个框图之间的框图定义和逻辑细分是特定实现的示例。对本领域内技术人员而言显著的是，本公开可通过许多其它细分的解决方案来实现。对于绝大多数部分，有关时间因素等的细节已被省去，如果这些细节对于获得对本公开的完全理解来说是不必要的并且落在相关领域内技术人员的能力之内的话。本领域内技术人员将理解，可使用多种不同的技术和技巧中的任意来表征信息和信号。例如，贯穿前面的说明所引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、码元和芯片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁性颗粒、光场或光学微粒或其任意组合来表征。为了表示和描述的清楚性，一些附图可将多个信号表示为多个信号。本领域内技术人员将理解，信号可表征一信号总线，其中该总线可具有多种位宽并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：在接收机处接收滤波器组多载波扩频(FB‑MC‑SS)信号作为下层控制信道，该FB‑MC‑SS信号具有处于频谱的其它信号的显见噪声电平下的功率电平，其中所述FB‑MC‑SS信号包括冗余调制到所述FB‑MC‑SS信号的每个子载波上的至少一个数据码元以使得每个子载波包括相同的至少一个数据码元；利用所述接收机的解调器对所述FB‑MC‑SS信号进行解调以生成基带信号；以及利用所述接收机的分析滤波器组通过执行生成所述FB‑MC‑SS信号的发射机的合成滤波器组的逆过程来从所述基带信号的每个子载波提取接收信号。

【技术特征摘要】
2011.12.05 US 13/311,3571.一种方法，包括：在接收机处接收滤波器组多载波扩频(FB-MC-SS)信号作为下层控制信道，该FB-MC-SS信号具有处于频谱的其它信号的显见噪声电平下的功率电平，其中所述FB-MC-SS信号包括冗余调制到所述FB-MC-SS信号的每个子载波上的至少一个数据码元以使得每个子载波包括相同的至少一个数据码元；利用所述接收机的解调器对所述FB-MC-SS信号进行解调以生成基带信号；以及利用所述接收机的分析滤波器组通过执行生成所述FB-MC-SS信号的发射机的合成滤波器组的逆过程来从所述基带信号的每个子载波提取接收信号。2.如权利要求1所述的方法，在所述接收机处，接收另一个通信信号作为覆盖信道，该另一个通信信号具有处于所述显见噪声电平之上的功率电平。3.如权利要求2所述的方法，进一步包括屏蔽掉干扰所述FB-MC-SS信号的子组的所述另一个通信信号。4.如权利要求3所述的方法，其中屏蔽掉干扰所述FB-MC-SS信号的子组的所述另一个通信信号包括：从所述分析滤波器组接收一组接收信号；针对所述一组接收信号接收信道增益的估计；以及至少部分地基于所述接收信号和所述信道增益的估计生成至少一个传送数据码元的估计。5.如权利要求1所述的方法，进一步包括利用匹配滤波器对所述基带信号进行滤波，所述匹配滤波器具有与生成所述FB-MC-SS信号的所述发射机的所述分析滤波器组的滤波器特性匹配的滤波器特性。6.如权利要求5所述的方法，其中利用匹配滤波器对所述基带信号进行滤波包括生成具有来自所述基带信号的窄脉冲序列的匹配滤波器输出。7.如权利要求6所述的方法，其中所述窄脉冲序列在时间上以T/2的间隔隔开，并且其中T是所述FB-MC-SS信号的数据码元之间的时间段。8.如权利要求1所述的方法，其中接收所述FB-MC-SS信号包括接收所述FB-MC-SS信号作为基于正交频分复用(OFDM)的扩频信号或基于经滤波的多频调(FMT)的扩频信号之一。9.如权利要求1所述的方法，进一步包括接收通信信号作为覆盖信号，该覆盖信号具有处于所述显见噪声电平之上的功率电平、在所述FB-MC-SS信号的子组上方并且在远离其他通信信号的干扰的干净频带内，所述其他通信信号存在于自适应无线电设定中的频谱内。10.如权利要求9所述的方法，其中接收所述通信信号包括接收滤波器组多载波(FB-MC)信号作为所述覆盖信号。11.如权利要求1所述的方法，其中根据从二进制相移键控(BPSK)正交相移键控(QPSK)方案以及正交振幅调制(QAM)方案组成的组中选择的调制方案执行解调。12.一种用于检测信号并解码信号的扩频接收机，所述扩频接收机包括：解调器，所述解调器被配置成：接收滤波器组多载波扩频(FB-MC-SS)信号作为下层控制信道，该FB-MC-SS信号具有处于频谱的其它信号的显见噪声电平下的功率电平，其中所述FB-MC-SS信号包括冗余调制到所述FB-MC-SS信号的每个子载波上的至少一个数据码元以使得每个子载波包括相同的至少一个数据码元；并且将所述FB-MC-SS信号转换为基带信号；以及分析滤波器组，其配置成：通过执行生成所述FB-MC-SS信号的发射机的合成滤波器组的逆过程，从所述基带信号的每个子载波提取接收信号；并且生成具有对应于所述FB-MC-SS信号中的每个子载波频率的一组信号的分析滤波器组输出。13.如权利要求12所述的扩频接收机，进一步包括：匹配滤波器，其配置成：从所述解调器接收所述基带信号；并且生成具有来自所述基带信号的窄脉冲序列的匹配滤波器输出；以及载波恢复单元，其配置成：接收来自所述匹配滤波器的所述匹配滤波器输出；并且生成针对所述解调器的控制信号以调整由所述解调器生成的所述基带信号。14.如权利要求13所述的扩频接收机，其中所述解调器、所述匹配滤波器以及所述载波恢复单元被配置为锁相环(PPL)。15.如权利要求13所述的扩频接收机，其中所述匹配滤波器具有与所述发射机中的合成滤波器组匹配的滤波器特性。16.如权利要求15所述的扩频接收机，其中所述合成滤波器组包括对所述合成滤波器组的每个频带应用的平方根耐奎斯特滤波器。17.如权利要求13所述的扩频接收机，进一步包括：定时恢复单元，其配置成：接收来自所述匹配滤波器的所述匹配滤波器输出；并且生成针对所述分析滤波器组的同步信号以对所述基带信号进行采样从而生成所述分析滤波器组输出。18.如权利要求17所述的扩频接收机，其中所述分析滤波器组配置成从所述基带信号的每个子载波并行地采样并提取所述接收信号。19.如权利要求13所述的扩频接收机，进一步包括：信道估计器，其配置成：接收来自所述分析滤波器组的所述分析滤波器组输出；并且估计在所述分析滤波器组输出的每个子载波处的信道增益和噪声加干扰的功率；以及最大比组合单元，其配置成：接收来自所述分析滤波器组的所述分析滤波器组输出；接收来自所述信道估计器的所述信道增益估计和噪声加干扰的功率估计；并且生成接收机输出作为所述FB-MC-SS信号的检测的数据码元。20.如权利要求19所述的扩频接收机，其中所述信道估计器配置成通过在时域和频域两者中计算每个子载波...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·莫拉迪，F·贝洛兹，C·A·库茨科，
申请(专利权)人：巴特勒能源同盟有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US