易位调制系统、方法和设备的制造方法
【专利说明】易位调制系统、方法和设备
[0001]本申请是于2013年3月15日提交的、序列号为13/841，889的未决美国申请的继续部分申请。本申请还要求于2013年3月15日提交的序列号为61/798，437、于2013年3月15日提交的序列号为61/794，786、于2013年3月15日提交的序列号为61/798，120、于2013年3月15日提交的序列号为61/794,942和于2013年3月15日提交的序列号为61/794，642的美国临时申请的优先权；其内容通过引用而并入本文。
[0002]本发明大体上涉及信号处理，更具体地涉及用于发送和接收以及解调易位调制信号、用于增加限定的通信信道信息带宽和用于根据输入控制信号延时移位输入信号的系统、方法和设备。
[0003]现有的携带语音、视频或数据的传输系统都具有由控制频谱利用的国内和国际监管机构施加的带宽限制。载波调制方法已经从原来的振幅调制演化到现在的在不同组合中将两种或更多载波与振幅、频率或相位调制结合的方法。已开发出先进的载波调制方法以最大化贯穿所分配的信道带宽的能量，从而为分配的通信信道提供最大可用信息带宽。
[0004]一种新的基波载波调制被研制出来并首次获得授权(例如参见Vokac等人的美国专利号4，613，974，其整体并入本文)，其应用了不与共存于同一载波信号的振幅、频率和/或相位调制相干扰的新型的载波调制。
[0005]易位调制(TM)的概念基于如何在不影响其振幅、频率或相位的情况下添加信息到载波信号的早期概念(参见Vokac等人的美国专利号4，613，974，其整体并入本文)。如下所示，通过产生拐点，信息可以由载波信号传送。该方法不能通过现有的振幅、频率或相位调制的解调器来检测。
[0006]使用先前的专利的生成方法，产生下面的时域波形，拐点为了清晰而放大。在现实世界的应用中，该拐点是不可见的。
[0007]产生这类波形的早期方法的不足之处是需要通过调整电路去除的小的振幅变化。例如，图1是根据美国专利号4，613，974教导的现有技术产生的TM调制信号100的示意图。可以看到，振幅变化误差存在于负峰101和102之间。
[0008]因此，为了解决上述缺陷和不足，工业中存在迄今尚未解决的需求。
[0009]本发明公开的实施方案提供了用于发送和接收并解调易位调制信号、用于增加限定的通信信道信息带宽并用于根据输入控制信号延时移位输入信号的系统、方法和设备。在一实施方案中，提供了增加限定的通信信道的信息带宽的方法，其包括以下步骤:接收具有第一载波信号频率的第一调制信号；接收具有第二载波信号频率的第二调制信号，该第二调制信号用独立于调制第一载波信号的信息的信息进行调制，该第二载波信号频率与第一载波信号频率谐波或次谐波地相关；并且组合第一信号和第二信号。
[0010]在另一实施方案中，提供了根据输入控制信号用于延时移位输入信号的时移调制器。时移调制器包括用电压控制延时改进的全通滤波器。
[0011]在另一实施方案中，提供了在固定的通信信道内增加通信带宽的方法，其包括以下步骤:将第二易位调制信号添加到一个组合信号，该组合信号包含第一易位调制信号和第一基波载波信号，其中使用与第一基波载波信号频率相同且相对于第一基波载波信号具有90度相位角的第二基波载波信号将第二易位调制信号添加到组合信号。
[0012]在另一实施方案中，提供了用于提供增加的超声波通信信息带宽的方法，其包括通过直接振幅调制单个超声换能器，将易位调制添加到超声波通信信号的步骤。
[0013]在另一实施方案中，提供了用于提供增加的超声波通信信息带宽的方法，其包括以下步骤:通过用易位调制的基波载波信号分量直接振幅调制第一超声换能器；和用易位调制的第三谐波载波信号分量直接振幅调制第二超声换能器，将易位调制添加到超声波通?目?目号。
[0014]在另一实施方案中，提供了用于提供增加的超声波通信信息带宽的方法，其包括下列步骤:使用宽带宽调制技术，通过直接振幅调制单个超声换能器，将易位调制基波载波信号和第三谐波载波信号分量添加到超声波通信信号。
[0015]在另一实施方案中，提供了用于提供增加的超声波通信信息带宽的方法。其包括以下步骤:通过用易位调制的基波载波信号分量直接角度调制第一超声换能器和用易位调制的第三谐波载波信号分量直接角度调制第二超声换能器，将易位调制添加到超声波通信信号。
[0016]在另一实施方案中，提供了用于提供增加的超声波通信信息带宽的方法。其包括以下步骤:使用宽带宽调制技术，通过直接角度调制单个超声换能器，将易位调制基波载波信号和第三谐波载波信号分量添加到超声波通信信号。
[0017]在又一实施方案中，提供了用于提供增加的光信息通信带宽的系统。该系统包括光束和光调制器。该系统配置为用易位调制信号直接调制光束。
[0018]在另一实施方案中，提供了用于提供增加的光信息通信带宽的方法，其包括步骤:用易位调制基波载波频率分量直接调制第一频率的光束。
[0019]在又一实施方案中，提供了用于提供增加的光信息通信带宽的方法，其包括步骤:用易位调制第三谐波分量信号直接调制第二频率的光束。
[0020]对于本发明技术人员而言，根据以下附图及详细说明，本发明的其他系统、方法、特征和优点将是或将变得显而易见。意图在于，所有这些附加系统、方法、特征和优点都包含在本说明书内、包含在本发明的范围内并且受所附权利要求保护。
[0021]本发明的许多方面可以参照以下附图更好的理解。附图中的部件无须按比例绘制，而是将重点放在清楚地说明本发明的原理。此外，在附图中，相同的附图标记代表若干视图中的对应部分。
[0022]图1是根据现有技术产生的TM调制信号示意图。
[0023]图2是说明根据本发明的第一示例性实施方案调制载波信号的方法的流程图。
[0024]图3是根据本发明一个实施方案的四分之一周期时产生信号的示意图。
[0025]图4是根据本发明一个实施方案的图3中所示信号四分之一周期求和之后的示意图。
[0026]图5是可通过本发明提供的实施方案用以产生图4所示信号的输入调制信号的示意图。
[0027]图6是说明图4所示信号频谱的曲线图。
[0028]图7是根据本发明提供的一个实施方案，说明图6所示信号的第三谐波分量和第二谐波外差产生的频谱曲线图。
[0029]图8是可应用于本发明提供的实施方案中的滤波器示意图。
[0030]图9a是说明根据本发明提供的实施方案的用于产生信号的基于软件的直接频谱系统的框图。
[0031]图9b是说明根据本发明提供的实施方案的用于产生信号的基于硬件的直接频谱系统的框图。
[0032]图10是说明根据本发明提供的实施方案的用于解调信号的子周期校准系统的框图。
[0033]图11是说明根据本发明提供的实施方案的用于解调信号的第三谐波相位检测系统的框图。
[0034]图12是说明根据本发明提供的实施方案的用于解调信号的基于快速傅里叶变换的系统的框图。
[0035]图13是说明根据本发明提供的实施方案的用于产生和发送由已添加到现有信号的TM信号构成的信号的TM发射器的框图。
[0036]图14是说明根据本发明提供的实施方案的示例性执行TM发射器载波信号产生部分的框图。
[0037]图15是说明根据本发明提供的实施方案的示例性执行TM发射器TM调制信号处理部分的框图。
[0038]图16是说明根据本发明提供的实施方案的用于接受具有已添加到现有信号的TM信号的信号并提取和解调TM信号的TM接收器的框图。
[0039]图17是说明根据本发明提供的实施方案的示例性执行TM接收器的载波信号和谐波回收部分的框图。
[0040]图18是说明根据本发明提供的实施方案的示例性执行TM接收器TM分离和解调部分的框图。
[0041]图19是说明根据本发明提供的实施方案的基于分离器延时功能的滤波电路的频率响应行为的图形。
[0042]本发明的许多实施方案可采取计算机可执行指令的形式，包括由可编程计算机或微处理器所执行的算法。然而，本发明也可以利用其他计算机系统配置实现。本发明的某些方面可以在专用计算机或数据处理器中实施，所述专用计算机或数据处理器被具体的编程、配置或构造，以执行下述的一个或多个方法或算法。
[0043]下述本发明的各方面可存储或分布在计算机可读介质中，包括磁和光可读和可移除的计算机盘、固定磁盘、软盘驱动器、光盘驱动器、磁光盘驱动器、磁带、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、微型闪存或非易失性存储器，以及电子分布在包括云的网络上。特别是本发明各方面的数据结构和数据传输也包括在本发明的范围之内。
[0044]图2是流程图200，说明了根据本发明第一示例性实施方案的调制载波信号的方法。应当指出，流程图中任何过程描述或方框应该理解为代表模块、段、部分代码或步骤，包括在该过程中用于实现特定逻辑功能的一个或多个指令，并且替代实现过程包括在本发明的范围内，其中功能可不按所示或所讨论的顺序执行，包括实质上同时以相反的顺序执行，这取决于涉及的功能，对本发明领域的技术人员而言，这是可以理解的。该方法解