ES2244242T3 - Codificacion diferencial tiempo-frecuencia para un sistema multiportadora. - Google Patents
Codificacion diferencial tiempo-frecuencia para un sistema multiportadora.Info
- Publication number
- ES2244242T3 ES2244242T3 ES99969869T ES99969869T ES2244242T3 ES 2244242 T3 ES2244242 T3 ES 2244242T3 ES 99969869 T ES99969869 T ES 99969869T ES 99969869 T ES99969869 T ES 99969869T ES 2244242 T3 ES2244242 T3 ES 2244242T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- subcarrier
- symbols
- frequency
- data
- primary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 64
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims abstract 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000010267 cellular communication Effects 0.000 claims description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 102000016550 Complement Factor H Human genes 0.000 description 2
- 108010053085 Complement Factor H Proteins 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- BTCSSZJGUNDROE-UHFFFAOYSA-N gamma-aminobutyric acid Chemical compound NCCCC(O)=O BTCSSZJGUNDROE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2602—Signal structure
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
- H04L1/0002—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate
- H04L1/0003—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate by switching between different modulation schemes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
- H04L1/0015—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the adaptation strategy
- H04L1/0019—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the adaptation strategy in which mode-switching is based on a statistical approach
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
- H04L1/0023—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the signalling
- H04L1/0026—Transmission of channel quality indication
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Un método para transmitir símbolos de datos asociados con al menos un canal de comunicación entre al menos dos dispositivos de un sistema de comunicaciones a través de una portadora de transmisión dividida en una pluralidad de subportadoras (S1-Sn) en paralelo separadas en la dirección de la frecuencia, que comprende las operaciones de: codificar diferencialmente al menos un símbolo de subportadora primario predefinido de al menos una subportadora (S1-Sn) con un primer subconjunto de símbolos de datos en la dirección de la frecuencia (101), para generar símbolos de subportadora primarios para las subportadoras restantes; codificar diferencialmente los símbolos de subportadora primarios con un segundo subconjunto de símbolos de datos en la dirección del tiempo (100), para generar símbolos de subportadora secundarios; transformar cada uno de una pluralidad de vectores de subportadora al dominio del tiempo, estando constituidos los vectores de subportadora por símbolos (112) de subportadora primarios y secundarios en instantes predeterminados; y transmitir los vectores de subportadora transformados a través de la portadora de transmisión; caracterizado porque el número de símbolos de subportadora primarios es más pequeño que el número de subportadoras, y la operación de codificar diferencialmente el segundo subconjunto de símbolos de datos en la dirección del tiempo incluye la utilización de un símbolo de subportadora primario situado a una distancia muy corta en la dirección de la frecuencia con respecto a una subportadora objetivo.
Description
Codificación diferencial
tiempo-frecuencia para un sistema
multiportadora.
El presente invento se refiere a un método para
transmitir símbolos de datos asociados al menos con un canal de
comunicación entre al menos dos dispositivos de un sistema de
comunicaciones a través de una portadora de transmisión dividida en
una pluralidad de subportadoras en paralelo separadas en la
dirección de la frecuencia.
En las redes de comunicación actuales, y en
particular en las redes de comunicación inalámbricas, es necesario
dar servicio a un gran número de abonados con capacidad de
transmisión limitada, es decir está disponible un ancho de banda
limitado para proporcionar servicios a una pluralidad de abonados.
Adicionalmente, la calidad de la transmisión puede ser deteriorada
por características del medio de transmisión o por influencias
externas.
Son conocidos diversos esquemas de acceso para
situar un gran número de canales de comunicación en un medio de
transmisión. Uno de estos esquemas de acceso es el FDMA (acceso
múltiple por división de frecuencia).
En los sistemas acceso múltiple por división de
frecuencia se asigna a señales procedentes de una pluralidad de
usuarios diferentes frecuencias de una banda de frecuencias de un
medio de transmisión. Puesto que cada canal ocupa su propia banda de
frecuencias o subportadora, las señales de comunicación pueden ser
transmitidas simultáneamente y con independencia mutua. Se mantienen
bandas de seguridad entre espectros de señal adyacentes de
subportadoras con el fin de hacer mínima la diafonía entre canales
de comunicación diferentes.
En el sistema de OFDM (multiplexado ortogonal por
división de frecuencia), como se describe, por ejemplo, en el manual
"The Mobile Communications Handbook", de Jerry D. Hipson, CRC
Press, Inc., 1996, ISBN
0-8493-8573-3, se
transmiten bloques de símbolos de datos en paralelo utilizando un
gran número de subportadoras ortogonales. La técnica de
multiplexado ortogonal por división de frecuencia divide así el
canal de transmisión selectivo en frecuencia en canales de
transmisión en paralelo e idealmente independientes. Los símbolos de
datos están usualmente asociados con un solo usuario. Puede
implementarse un multiplexado de frecuencia utilizando la
transformada de Fourier discreta inversa (IDFT) para vectores de
datos en el modulador. Pueden ponerse a cero varias subportadoras,
denominadas portadoras virtuales, con el fin de conformar
adecuadamente el espectro de densidad de potencia.
En el multiplexado ortogonal por división de
frecuencia, se mapean sobre las subportadoras primeros símbolos de
datos. Un bloque de datos se representa a lo largo del eje de
frecuencia. Tal bloque puede ser denominado cuadro. En una
transmisión de datos continua se transmite un cuadro tras otro,
creándose así un plano bidimensional de
tiempo-frecuencia de símbolos de subportadora que
transportan la información a transmitir. Se modula entonces cada
subportadora con un coeficiente complejo seleccionado de acuerdo con
una constelación de señales. Las subportadoras pueden tener
coeficientes complejos diferentes. Posteriormente, cada vector de
subportadora en el eje de frecuencia, que comprende todas las
amplitudes de portadora en un instante de tiempo particular, es
transformado al dominio del tiempo utilizando, por ejemplo, la
transformada de Fourier discreta inversa, lo que da lugar a una
representación temporal discreta de la señal de comunicación. Esta
representación discreta en el tiempo de la señal de comunicación
puede transmitirse entonces a través del medio de transmisión, por
ejemplo correspondiente a una banda de frecuencias, utilizando una
técnica ordinaria de modulación de amplitud de impulso (PAM). El
multiplexado ortogonal por división de frecuencia permite así
transformar una distorsión de una señal, originada por un sistema de
dispersión lineal (convolución de la señal transmitida con una
respuesta impulsional del canal de transmisión), en una
multiplicación de las subportadoras por la función de transferencia
correspondiente del canal de transmisión.
En el multiplexado ortogonal por división de
frecuencia, puede duplicarse un cierto número de muestras de la
salida de transformada para formar un denominado intervalo de
seguridad, en el que las muestras duplicadas pueden situarse antes
(prefijo cíclico) o después (sufijo cíclico) de las muestras
originales. El intervalo de seguridad permite introducir una
característica cíclica necesaria de la señal.
Sin embargo, un canal con dispersión temporal, y
por tanto selectivo en frecuencia, distorsiona la señal de
transmisión, y el receptor, después de la retransformación de la
señal transmitida al dominio de la frecuencia, obtendrá una
representación ruidosa y distorsionada de las subportadoras
originales, es decir vectores de subportadora en la dirección del
tiempo (los vectores de subportadora tienen una longitud definida
debido a la transmisión de bloques).
Para mejorar la calidad de la señal recibida y
demodulada, pueden utilizarse ventajosamente esquemas de modulación
codificados diferencialmente junto con demodulación incoherente, aún
cuando esté relacionada con la no coherencia una pérdida en la
eficiencia de potencia para la transmisión digital. La utilización
de codificación diferencial en multiplexado ortogonal por división
de frecuencia se estudia en el texto "Principle of Modulation and
Channel Coding for Digital Broadcasting for Mobile Subscribers",
M. Alard y R. Lassalle, "Ebu Review Technical, número 224, páginas
168-190, 1987". Para la codificación diferencial
pueden utilizarse alfabetos de símbolos codificables
diferencialmente (por ejemplo, codificación diferencial por
desplazamiento de fase de orden M o codificación diferencial por
desplazamiento de fase y amplitud de orden M).
Consiguientemente, la información transmitida
puede expresarse como variación de fase (y amplitud) de un símbolo
de subportadora con respecto a otro símbolo de subportadora, dado
que puede expresarse como multiplicación de un símbolo de
subportadora anterior por el símbolo que transporta información, con
el fin de obtener el símbolo de subportadora siguiente. Por tanto,
la fase y la amplitud del símbolo portador de información expresa la
diferencia de fase y la relación de amplitudes entre símbolos de
datos subsiguientes.
En el multiplexado ortogonal por división de
frecuencia, son factibles ambas direcciones para la codificación
diferencial, según el eje de tiempos y el eje de frecuencias, como
se ilustra en las figuras 5 y 6.
En la figura 5, se ilustra una codificación
diferencial según el eje de tiempos. La figura 5 muestra un plano
bidimensional tiempo-frecuencia con una pluralidad
de subportadoras S1, S2, ... Sn. Las subportadoras están separadas
en la dirección de la frecuencia a lo largo del eje 101 de
frecuencias identificado por el parámetro \nu de frecuencia. Se
ilustran a lo largo de un eje 100 de tiempos, con el parámetro
discreto \mu de tiempo, símbolos de subportadora subsiguientes,
ilustrados por círculos llenos, de una subportadora particular.
Como se ilustra con las flechas 102 en la figura
5, cada símbolo de subportadora se obtiene procesando un símbolo de
subportadora anterior con un símbolo de datos de la señal a
transmitir, es decir, los símbolos de datos se codifican
diferencialmente. De este modo, la información transmitida está
contenida en la transición entre símbolos de subportadora
subsiguientes. Como resulta obvio por la dirección de las flechas
102, la codificación diferencial se realiza en la dirección del
tiempo, es decir se obtienen símbolos subsiguientes de un vector de
subportadora particular en la dirección
del tiempo de un símbolo de subportadora anterior del mismo vector de subportadora en la dirección del tiempo.
del tiempo de un símbolo de subportadora anterior del mismo vector de subportadora en la dirección del tiempo.
La figura 6 muestra un ejemplo correspondiente a
la codificación diferencial en la dirección de la frecuencia.
Nuevamente, se ilustra una pluralidad de subportadoras S1, S2, ...
Sn en el plano bidimensional tiempo-frecuencia,
estando separadas las subportadoras en la dirección de la frecuencia
a lo largo del eje 101 de frecuencia con el parámetro \nu. En el
ejemplo de la figura 6, un símbolo de subportadora de una
subportadora particular se obtiene ahora procesando un símbolo de
subportadora tomado de una subportadora próxima asociada con el
mismo instante, y se indica por las flechas 103 en la figura 6. Por
consiguiente, la información a transmitir está contenida ahora en
las transiciones entre símbolos de subportadora de subportadoras
adyacentes. Como resulta obvio por la dirección de las flechas 103,
la codificación diferencial se realiza en la dirección de la
frecuencia.
Ambas técnicas permiten mejorar las
características de transmisión, aunque la codificación diferencial
en la dirección del tiempo es aun susceptible de desviaciones de la
frecuencia portadora y la codificación diferencial en la dirección
de la frecuencia es aun susceptible a errores de sincronismo de
cuadro y variaciones de canal en la dirección de la frecuencia, como
ocurre inevitablemente en canales selectivos a la frecuencia.
Adicionalmente, ambos esquemas de codificación
diferencial requieren una sobrecarga de procesamiento considerable,
puesto que para la codificación en la dirección de la frecuencia el
primer símbolo de cada portadora debe ser consumido como información
de referencia y no contiene ninguna información útil, y para la
codificación diferencial en la dirección del tiempo debe utilizarse
un vector de subportadora completo en la dirección del tiempo como
información de referencia y usualmente no contiene información útil
portadora de datos.
El documento EP 0 752 779 A2 describe una
distribución de la fase de referencias en un sistema multiportadora
en el que referencias de fase en un sistema de transferencia de
datos están basadas en el multiplexado de componentes ortogonales de
frecuencia. Señales elementales del mismo símbolo forman una cadena
de referencias de fase, cuya cabeza es la señal elemental que
contiene la referencia de fase. La fase de una frecuencia adyacente
se determina de tal modo que el desplazamiento de fase con respecto
a dicha referencia de frecuencia corresponde al contenido de bits de
la señal elemental de la subfrecuencia en cuestión, como es usual en
el caso de la codificación por desplazamiento de fase en cuadratura.
Un primer símbolo comprende la primera señal elemental que contiene
la referencia de fase y se utiliza para formar una cadena de
desplazamiento de fase diferencial en la dirección de la frecuencia,
generando así otras señales elementales. Las señales elementales se
utilizan entonces para generar una cadena de desplazamiento de fase
diferencial en la dirección del tiempo.
El documento DE 41 14 274 A1 describe un proceso
de modulación digital y una disposición para un sistema de
transmisión multicanal en el cual el flujo de datos está distribuido
en una pluralidad de subportadoras muy próximas en el rango de
frecuencia. Subportadoras próximas están interrelacionadas de tal
modo que los datos en dos subportadoras adyacentes son transmitidos
en la diferencia de fase. La figura 3 muestra una disposición en la
cual una secuencia temporal de símbolos de datos de una subportadora
y datos de subportadoras vecinas están interconectados entre sí. Se
transmite un símbolo de datos con una diferencia de fase entre dos
símbolos de datos subsiguientes y se transmite con datos de
subportadoras multiplicados en un multiplicador. En el receptor, la
señal compleja multiplicada de la subportadora es multiplicada por
la señal compleja conjugada de la subportadora vecina con un
multiplicador adicional. Las señales de una subportadora son
codificadas diferencialmente, por consiguiente, precodificadas
diferencialmente en frecuencia, y decodificadas a continuación en el
receptor en la dirección inversa.
Por consiguiente, el objeto del invento es crear
un método para transmitir símbolos de datos con características de
transmisión mejoradas y con una sobrecarga reducida.
Este objeto del invento es conseguido por un
método cuyas características se especifican en las reivindicaciones
1ª y 2ª. Adicionalmente, el objeto del invento es conseguido por un
dispositivo de comunicaciones cuyas características específicas se
describen en la reivindicación 12ª.
Un método para transmitir símbolos de datos
asociados con al menos un canal de comunicación entre al menos dos
dispositivos de un sistema de comunicaciones a través de una
portadora de transmisión dividida en una pluralidad de subportadoras
en paralelo separadas en la dirección de la frecuencia, comprende
las operaciones de: codificar diferencialmente al menos un símbolo
de subportadora primario predefinido de al menos una subportadora
con un primer subconjunto de los símbolos de datos en la dirección
de la frecuencia, para generar símbolos de subportadora primarios
para las subportadoras restantes; codificar diferencialmente los
símbolos de subportadora primarios con un segundo subconjunto de los
símbolos de datos en la dirección del tiempo, para generar símbolos
de subportadora secundarios; transformar cada uno de una pluralidad
de vectores de subportadora al dominio del tiempo, estando
constituidos los vectores de subportadora por símbolos de
subportadora primarios y secundarios en instantes de tiempo
predeterminados; y transmitir los vectores de subportadora
transformados, es decir muestras en el dominio del tiempo, a través
de la portadora de transmisión. Es decir, las muestras en el dominio
del tiempo pueden ser moduladas sobre la portadora de
transmisión.
El objeto del invento es conseguido también por
un dispositivo de comunicaciones con las características específicas
de la reivindicación 13 y por un sistema de difusión con las
características específicas de la
\hbox{reivindicación
14.}
Combinando la codificación diferencial en la
dirección de la frecuencia con la codificación diferencial en la
dirección del tiempo en una transmisión multiportadora, el invento
permite reducir las susceptibilidades de la transmisión a
variaciones temporales y frecuenciales.
El invento permite también reducir
considerablemente una sobrecarga de trabajo requerida para la
transmisión de datos por ráfagas, puesto que se requiere solamente
proporcionar un solo símbolo de subportadora primario o de
referencia que no contiene ninguna información útil. Todos los demás
símbolos primarios o de referencia de todas las demás subportadoras
pueden obtenerse a partir de este primer símbolo de subportadora y
pueden contener ya así información útil.
De acuerdo con una realización ventajosa del
invento, los símbolos de subportadora primarios pueden constituir al
menos un vector de subportadora y proporcionar de este modo
información de referencia para la codificación de las subportadoras
individuales. Adicionalmente, los símbolos de subportadora
secundarios pueden constituir los vectores de subportadora
restantes. De este modo, puede proporcionarse ventajosamente al
menos un vector de subportadora codificado en frecuencia para la
reducción adicional de la susceptibilidad a variaciones de
frecuencia. Cuanto más alto es el número de vectores de subportadora
codificados en frecuencia, mayor es la robustez de la transmisión
con respecto a variaciones en el dominio del tiempo.
Ventajosamente, las operaciones de codificación
diferencial en la dirección del tiempo y en la dirección de la
frecuencia pueden incluir la multiplicación de un símbolo de
subportadora particular por un símbolo de datos portador de
información. El símbolo de datos puede tener un valor complejo.
En una realización ventajosa adicional del
invento, bloques de símbolos de datos a transmitir pueden incluir
información de preámbulo, y un primer subconjunto de símbolos de
datos pueden incluir esta información de preámbulo.
Consiguientemente, la información de preámbulo puede ser utilizada
ventajosamente para referenciar las subportadoras individuales.
En caso de que el número de símbolos primarios,
cuando, por ejemplo, el número de símbolos de preámbulo es más
pequeño que el número de subportadoras, la operación de codificación
diferencial en la dirección del tiempo puede incluir la utilización
de un símbolo de subportadora primario situado a una distancia muy
corta de una subportadora objetivo en la dirección de la frecuencia.
Por consiguiente, puede aun codificarse un vector de subportadora en
la dirección del tiempo, que no está asociado directamente con un
símbolo primario, utilizando símbolos de subportadora primarios
próximos o símbolos de subportadora primarios situados en la
posición más próxima en la dirección de la frecuencia.
Adicionalmente, si el número de símbolos
primarios es menor que un número de subportadoras, puede utilizarse
una interpolación entre símbolos de subportadora primarios
existentes antes de realizar la operación de codificación
diferencial en la dirección del tiempo. En este caso, el invento
permite ventajosamente obtener una estimación de un símbolo primario
de un vector de subportadora en la dirección del tiempo, haciendo
así posible una codificación en la dirección del tiempo, si
solamente está disponible un conjunto limitado de símbolos
primarios.
Aun adicionalmente, puede recibirse
periódicamente a través de un canal de retorno un valor de datos que
describe la calidad de transmisión del canal de transmisión, y el
primer subconjunto de símbolos de datos para la codificación en la
dirección de la frecuencia puede seleccionarse de acuerdo con estas
condiciones de canal. Las condiciones de canal pueden incluir
información relativa a la magnitud de la variabilidad temporal del
canal de transmisión.
Puede utilizarse ventajosamente un sistema de
transmisión que utilice multiplexado ortogonal por división de
frecuencia.
Los símbolos de datos pueden incluir datos
digitales de voz de un sistema de comunicación celular, datos
digitales de difusión de audio o datos de vídeo digital, o una
combinación de ellos.
Se describen en reivindicaciones dependientes
adicionales realizaciones ventajosas adicionales del invento.
El invento puede comprenderse mejor si se lee en
combinación con los dibujos que se acompañan, en los cuales:
La figura 1 representa un sistema de
comunicaciones que utiliza el método de acuerdo con el invento;
La figura 2 muestra un ejemplo de una pluralidad
de subportadoras en paralelo en un plano bidimensional
tiempo-frecuencia sin subportadoras virtuales,
estando codificados diferencialmente los símbolos de subportadora en
la dirección del tiempo y en la dirección de la frecuencia, de
acuerdo con el invento;
La figura 3 muestra otro ejemplo de una
pluralidad de subportadoras en paralelo, que incluye subportadoras
virtuales, en un plano bidimensional
tiempo-frecuencia, estando los símbolos de
subportadora codificados diferencialmente en la dirección del tiempo
y en la dirección de la frecuencia de acuerdo con el invento;
La figura 4 muestra otro ejemplo de una
pluralidad de subportadoras en paralelo, que incluye información de
preámbulo, en un plano bidimensional
tiempo-frecuencia, estando los símbolos de
subportadora codificados diferencialmente en la dirección del tiempo
y en la dirección de la frecuencia de acuerdo con el invento;
La figura 5 muestra un ejemplo conocido para la
codificación diferencial en la dirección del tiempo; y
La figura 6 muestra un ejemplo conocido para la
codificación diferencial en la dirección del tiempo.
A continuación, se describirá el invento con
detalle haciendo referencia a las figuras.
La figura 1 representa un sistema de
comunicaciones que utiliza el método de acuerdo con el invento.
El sistema de comunicaciones incluye dos
dispositivos de comunicación (151, 156) para establecer comunicación
entre usuarios, por ejemplo mediante una transmisión de voz, datos,
audio o vídeo. El sistema de comunicaciones puede estar constituido
por un sistema de difusión de datos.
En el ejemplo de la figura 1, el dispositivo 151
de comunicación transmite una señal de datos, por ejemplo una
secuencia de símbolos de datos, a un codificador 152. En el
codificador, los símbolos de datos procedentes del dispositivo 151
de comunicación son organizados para una transmisión a través de una
portadora de transmisión dividida en una pluralidad de subportadoras
en paralelo separadas en la dirección de la frecuencia.
En particular, el codificador codifica
diferencialmente al menos un símbolo de subportadora primario
predefinido de al menos una subportadora (y en un instante
particular) con un primer subconjunto de símbolos de datos recibidos
del dispositivo 151 de comunicación en la dirección de la
frecuencia, para generar símbolos de subportadora primarios para las
subportadoras restantes. Adicionalmente, el codificador 152 codifica
diferencialmente los símbolos de referencia de subportadora
primarios con un segundo subconjunto de los símbolos de datos
procedentes del dispositivo 151 de comunicación en la dirección del
tiempo para generar símbolos de subportadora secundarios. Visto en
la dirección de la frecuencia, el conjunto así generado de símbolos
de subportadora constituye una pluralidad de vectores de
subportadora.
El símbolo de subportadora primario puede
activarse en general de un modo arbitrario, puesto que solamente es
de importancia una diferencia de fase (o amplitud) con respecto al
símbolo siguiente. Sin embargo, por simplicidad, puede seleccionarse
y preajustarse un valor adecuado, por ejemplo 1 o 1+j. No es
necesario un conocimiento de este valor en el receptor. De este
modo, es de importancia nó el valor sino la posición del símbolo de
subportadora primario, por ejemplo el número de la subportadora
\nu y el instante \mu de tiempo. De este modo, el símbolo de
subportadora primario predefinido en este contexto no se refiere
principalmente a un valor del símbolo de subportadora primario, sino
a una posición del símbolo de subportadora primario.
De este modo, el codificador genera en un plano
de tiempo-frecuencia una retícula bidimensional de
símbolos de subportadora separados en la dirección de la frecuencia,
que constituyen vectores de subportadora en la dirección de la
frecuencia, y separados en la dirección del tiempo, constituyendo
vectores de subportadora en la dirección del tiempo. Un subconjunto
del plano bidimensional de símbolos de subportadora, de acuerdo con
el invento, es codificado diferencialmente en la dirección de la
frecuencia, y otro subconjunto de los símbolos de subportadora es
codificado diferencialmente en la dirección del tiempo. En general,
puede utilizarse cualquier combinación de codificación diferencial
en la dirección del tiempo y de codificación diferencial en la
dirección de la frecuencia con secuencias en general arbitrarias de
símbolos de subportadora. Por supuesto, la secuencia de símbolos de
subportadora ha de ser conocida en el receptor.
El codificador transforma entonces cada vector de
subportadora en la dirección de la frecuencia (es decir vectores de
símbolos de subportadora en la dirección de la frecuencia) al
dominio del tiempo, estando constituido cada vector de subportadora
en la dirección de la frecuencia por símbolos de subportadora
primarios y/o secundarios en un instante predeterminado. La
transformación al dominio del tiempo puede ser realizada mediante
una transformada de Fourier discreta inversa, como es conocido en la
técnica.
Los vectores de subportadora transformados al
dominio del tiempo son cursados subsiguientemente a un transmisor
153 para su transmisión, por ejemplo a través de una interfaz aérea.
La señal cursada al transmisor puede incluir símbolos duplicados
antes de los símbolos reales (prefijo cíclico) o después de los
símbolos reales (sufijo cíclico), que constituyen intervalos de
seguridad. El transmisor 153 puede utilizar, por ejemplo, una
técnica ordinaria de modulación de amplitud de impulso (PAM) para
transmitir la secuencia de vectores de subportadora transformados a
través de la portadora de transmisión.
La señal transmitida es recibida en un receptor
154, donde son demodulados los vectores de subportadora
transformados. Pueden obtenerse porciones de intervalo de seguridad,
si están presentes, de la señal en el dominio del tiempo extraída en
este instante. Los vectores recuperados en el dominio del tiempo son
transmitidos a continuación a un decodificador 155, en el que los
vectores en el dominio del tiempo son retransformados al dominio de
la frecuencia, por ejemplo utilizando una transformada discreta de
Fourier. Sin embargo, los vectores de subportadora son ruidosos y
están distorsionados (por ejemplo, por un factor de multiplicación).
Subsiguientemente, el decodificador recupera la señal de datos
invirtiendo el proceso de codificación diferencial en la dirección
del tiempo y en la dirección de la frecuencia del codificador. Por
supuesto, la posición predefinida del símbolo de subportadora
primario deberá ser conocida en el receptor en esta operación.
La señal de datos recuperada es transmitida
subsiguientemente a un dispositivo 156 de recepción.
El sistema de la figura 1 puede ser utilizado
para la transmisión de una sola señal entre dos usuarios o para la
transmisión de señales de comunicación entre una pluralidad de
usuarios. En este caso, las secuencias individuales de símbolos de
datos se combinan en el codificador, como se ha indicado
anteriormente, de tal modo que puede transmitirse una pluralidad de
señales de comunicación simultáneamente dentro de una unidad, es
decir un cuadro. Los símbolos de datos a transmitir pueden estar
dispuestos arbitrariamente, es decir distribuidos en el plano
tiempo-frecuencia. Por ejemplo, una señal de
comunicación individual puede situarse en una subportadora (es
decir, constituir un vector de subportadora en la dirección del
tiempo), una pluralidad de señales de comunicación puede situarse en
una sola subportadora, o una sola señal de comunicación puede
situarse en una pluralidad de subportadoras.
Como se ha indicado en la sección de
introducción, la calidad de recepción de una señal de transmisión
transmitida, por ejemplo, utilizando multiplexado ortogonal por
división de frecuencia, puede deteriorarse por desplazamiento de
tiempo y de frecuencia. A parte de la distorsión de canal y el ruido
aditivo en la entrada del receptor, existen varias alteraciones
adicionales durante la transmisión y/o en el receptor.
Puede producirse un error de frecuencia de
muestreo, de modo que el transmisor y el receptor tienen referencias
de frecuencia diferentes para el período de muestreo de canal. Por
tanto, los intervalos de modulación son diferentes en el transmisor
y el receptor. Este deterioro de calidad puede ser cuantificado
mediante el parámetro \xi_{s} de un modo normalizado, es decir
puede ser definido como el cociente entre el error de frecuencia de
muestreo y la frecuencia de muestreo absoluta, y puede ser
típicamente del orden de \xi_{s} \approx 10^{-5} ...
10^{-4}.
Adicionalmente, puede producirse un error de
sincronismo de cuadrodebido al conocimiento imperfecto del tiempo
absoluto en el receptor. Por tanto, el receptor supone un instante
de inicio de señal que está desplazado en el tiempo en algún valor
de desviación temporal desconocido. El error de sincronismo de
cuadro puede ser cuantificado mediante el parámetro \xi_{t} que
expresa la desviación temporal normalizada con respecto al intervalo
de modulación.
Adicionalmente, puede producirse un error de
frecuencia portadora, por ejemplo en el oscilador de
radiofrecuencia, y el transmisor y el receptor no concuerdan en sus
frecuencias absolutas. Este efecto puede ser cuantificado mediante
una desviación \xi_{f} de frecuencia portadora normalizada que
se define como el cociente entre la desviación de frecuencia
absoluta y la separación de frecuencia entre una subportadora y la
siguiente.
El efecto de la desviación asociada a cada
parámetro de sincronismo inicial da lugar usualmente a una
interferencia de subportadora adicional, dado que las subportadoras
en paralelo pueden perder su ortogonalidad mutua. Esta interferencia
puede interpretarse como ruido adicional y puede tolerarse hasta un
cierto punto. Un segundo efecto de los errores de sincronismo de
cuadro, errores de frecuencia de muestreo y desviaciones de
frecuencia portadora, puede consistir en una rotación de fase
(variable con el tiempo) de las componentes útiles de subportadora
en el receptor.
En un esquema de transmisión coherente todos los
parámetros anteriores pueden influir en la calidad de la señal
recibida.
Como ejemplo, en el multiplexado ortogonal por
división de frecuencia, pueden utilizarse Du subportadoras
independientes que tienen una separación de frecuencia uniforme en
el ancho de banda disponible. Por tanto, el multiplexado ortogonal
por división de frecuencia divide el canal de transmisión selectivo
en frecuencia en Du subportadoras en paralelo e idealmente
independientes. Como se ha indicado anteriormente, el multiplexado
de frecuencia puede ser implementado utilizando la transformada de
Fourier discreta inversa para vectores de orden D (D \geq Du) en
el codificador. Se pone a cero un número de subportadoras
D-Du (las denominadas portadoras virtuales), para
conformar adecuadamente el espectro de densidad de potencia. El
índice \nu indica nuevamente el índice de frecuencia discreta, que
representa equivalentemente el número de subportadora. El parámetro
\mu indica el índice de tiempo discreto.
En el multiplexado ortogonal por división de
frecuencia, en primer lugar, se asocian datos binarios en las Du
subportadoras. De este modo, el símbolo \nu,\mu de subportadora
es modulado con un coeficiente complejo A_{\mu, \nu} seleccionado
de acuerdo con una constelación de señales. Sin embargo, no todas
las Du subportadoras activas necesitan utilizar el mismo conjunto de
señales de valor complejo.
El vector [A_{\mu, \ 0}, ...
A_{\mu,D-1}] de subportadora que comprende todos
los símbolos de subportadora en el instante \mu, es transformado
al dominio del tiempo utilizando una transformada de Fourier
discreta inversa de D puntos. Esto da como resultado la
representación temporal discreta de la señal de transmisión en el
bloque de orden \mu que consiste exactamente en D valores de
muestra.
Un número total de Ds-D muestras
de la salida transformada es duplicado para formar el intervalo de
seguridad, donde Ds \geq D es el número total de muestras asociado
con un vector de subportadora.
La disposición de las muestras duplicadas puede
hacerse de tal modo que todas las muestras estén situadas antes
(prefijo cíclico) o después (sufijo cíclico) de las D muestras
originales. Es posible también una combinación de ambos tipos.
Finalmente, las Ds muestras del intervalo \mu
de tiempo pueden ser transmitidas utilizando una modulación de
amplitud de impulso ordinaria.
Suponiendo un canal selectivo en frecuencia pero
invariante en el tiempo, y suponiendo valores bastante pequeños de
los parámetros \xi_{S}, \xi_{f} y \xi_{t}, la amplitud
Y_{\mu, \nu} en la subportadora \nu en un instante \mu puede
escribirse como
(1)Y_{\mu,
\nu} \approx
e^{+j\tfrac{2\pi}{D}\left[\xi_{f}\left(\tfrac{D-1}{2}+D_{s}\mu\right)+\left(\xi_{t}\tfrac{D-1}{2}+D_{s}\xi_{s}\mu\right)\nu\right]}
\cdot H[\nu]\cdot A_{\mu, \nu}+ ruido \ e \
interferencia
donde el factor H [\nu]
representa la función de transferencia de canal discreta a la
frecuencia \nu de la subportadora. El factor H [\nu es una
variable de valor complejo y en la mayoría de los casos H [\nu +
1] es aproximadamente igual a H [\nu], de modo que existe una
coherencia suficiente en la influencia del canal en subportadoras
adyacentes. Adicionalmente, la ecuación (1) presenta rotaciones de
fase (factor más a la izquierda en la ecuación (1)) que consiste en
componentes estáticas y variables con el tiempo. Para las últimas,
se encuentran términos de fase que son linealmente crecientes con el
número \nu (frecuencia) de subportadora aumentando algunas con el
tiempo \mu y siendo algunas funciones lineales de
\mu\nu.
La ecuación (1) representa la señal de salida del
receptor 154 después de ser retransformada al dominio de la
frecuencia (utilizando, por ejemplo, una transformada discreta de
Fourier), en la cual el demodulador 155 debe basar su decisión. En
un denominado esquema de transmisión coherente, la información está
contenida en la amplitud A_{\mu, \nu} de subportadora absoluta
transmitida, como se ha indicado anteriormente, y se requiere
conocer o estimar un gran número de parámetros en el receptor para
hacer posible una demodulación coherente correcta.
Especialmente han de suprimirse o seguirse las
influencias por rotación de fase y se requiere que la función de
transferencia de canal sea estimada para recuperar la fase y, si se
requiere, la amplitud de A_{\mu, \nu}. Mediante la utilización de
modulación codificada diferencialmente con recepción incoherente,
puede conseguirse que algunas de las rotaciones de fase se anulen en
la variable de decisión, de modo que se obtiene una tolerancia
creciente a algunos errores de sincronismo.
Sin embargo, la codificación diferencial en la
dirección del tiempo tiene como objetivo principal reducir los
efectos inducidos por selectividad en frecuencia, mientras que la
codificación diferencial en la dirección de la frecuencia tiene como
objetivo principal reducir los efectos inducidos en el dominio del
tiempo, como se ha indicado en la porción de introducción de la
solicitud.
Con el fin de combinar las ventajas de la
codificación diferencial en la dirección del tiempo y en la
dirección de la frecuencia, con respecto a la sensibilidad a
desviaciones de sincronismo en la frecuencia portadora,
temporización de símbolos y temporización de cuadros, la
codificación diferencial en la dirección del tiempo se combina con
la codificación diferencial en la dirección de la frecuencia para el
mismo bloque de símbolos de datos. La combinación de la codificación
diferencial en la dirección del tiempo y en la dirección de la
frecuencia dentro del mismo bloque de datos se describirá con
detalle con respecto a la figura 2.
La figura 2 muestra un ejemplo de una pluralidad
de subportadoras S1-Sn en paralelo, correspondientes
a amplitudes A_{\mu,0}, ... A_{\mu,D-1}, en un
plano bidimensional tiempo-frecuencia, estando los
símbolos de subportadora codificados diferencialmente en la
dirección del tiempo y en la dirección de la frecuencia de acuerdo
con el invento. Las portadoras individuales están separadas en la
dirección de la frecuencia a lo largo del eje 101 de frecuencias en
el que figura el parámetro \nu de frecuencia, y se extienden a lo
largo del eje 100 de tiempos en el que figura el parámetro \mu de
tiempo.
Como se ilustra en la figura 2 mediante las
flechas 102 y 103, una posición 111 de símbolo de subportadora
primario predefinido asignada a la primera subportadora S1, está
codificada diferencialmente en la dirección de la frecuencia con un
primer subconjunto de los símbolos de datos a transmitir, para
generar símbolos de subportadora primarios para las subportadoras
restantes S2, ..., Sn separadas en la dirección de la frecuencia.
Consiguientemente, utilizando un primer símbolo de datos, el símbolo
de subportadora primario predeterminado en la posición \nu=0;
\mu=0 se codifica diferencialmente (en la dirección de la
frecuencia) para obtener el símbolo de subportadora primario en la
posición \nu=1; \mu=0. Este símbolo es codificado
diferencialmente utilizando un segundo símbolo de datos, para
obtener el símbolo de subportadora primario en la posición \nu=2;
\mu=0, etc.
Los símbolos de subportadora primarios así
generados son codificados diferencialmente en la dirección del
tiempo con un segundo subconjunto de los símbolos de datos,
generando así símbolos de subportadora secundarios. Por
consiguiente, el símbolo de subportadora primario predeterminado en
la posición \nu=0; \mu=0 es codificado diferencialmente para
obtener el símbolo de subportadora en la posición \nu=0; \mu=1.
Este símbolo es codificado diferencialmente (en la dirección del
tiempo), utilizando un segundo símbolo de datos para obtener el
símbolo de subportadora en la posición \nu=0; \mu=2, etc.
Adicionalmente, el símbolo de subportadora primario en la posición
\nu=1; \mu=0 es codificado para obtener el símbolo de
subportadora en la posición \nu=1; \mu=1, etc.
Por supuesto, es posible cualquier otra secuencia
de símbolos en las dos direcciones de codificación anteriores.
Los vectores de subportadora así generados, que
son vectores de los símbolos de subportadora en la dirección de la
frecuencia, pueden ser transformados entonces al dominio del tiempo
y transmitidos.
En el ejemplo de la figura 2, las operaciones de
la codificación diferencial en la dirección de la frecuencia y en la
dirección del tiempo se inician a partir de una única posición 111
de símbolo de subportadora primario predefinido. En este caso, se
codifica un primer subconjunto de símbolos de datos en la dirección
de la frecuencia partiendo del símbolo 111 de subportadora primario.
Esta operación proporciona símbolos de subportadora primarios para
todas las subportadoras. Partiendo de los símbolos de subportadora
primarios ahora obtenidos, se codifica un segundo conjunto de
símbolos de datos en la dirección del tiempo, como se ilustra por
las flechas 102. Esta operación genera símbolos 112 de sub-
portadora secundarios. Por supuesto, los símbolos de subportadora no tienen que ser codificados en el orden anterior.
portadora secundarios. Por supuesto, los símbolos de subportadora no tienen que ser codificados en el orden anterior.
En el ejemplo de la figura 2, el primer vector de
subportadora en la dirección de la frecuencia, en el instante
\mu=0, es generado por codificación en la dirección de la
frecuencia. Todos los demás vectores de subportadora se generan
codificando en la dirección del tiempo. Sin embargo, el invento no
está limitado a la codificación del primer vector de subportadora en
la dirección de la frecuencia para proporcionar símbolos de
referencia, y en particular puede codificarse en la dirección de la
frecuencia cualquier otro vector de subportadora.
De acuerdo con el invento, utilizando una
combinación de símbolos de datos de codificación diferencial en la
dirección del tiempo y en la dirección de la frecuencia, se combinan
las ventajas de los dos esquemas de modulación con codificación
diferencial. Realizando parte de la codificación en la dirección de
la frecuencia, se hace posible reducir la influencia de las
variaciones temporales, y adicionalmente la codificación de otro
subconjunto de símbolos de datos en la dirección del tiempo permite
reducir la influencia de las variaciones de frecuencia, como se
indica a continuación.
La codificación diferencial en la dirección del
tiempo se realiza a lo largo del eje de tiempos indicado por el
parámetro \mu, por ejemplo de acuerdo con la expresión
(2)A_{\mu+1,\nu} = A_{\mu,\nu}
\cdot I_{\mu,\nu} \ \forall \nu \epsilon
[0,D-1],\forall
\mu
De acuerdo con la ecuación (2), las transiciones
de subportadora entre las amplitudes A_{\mu, \nu} y A_{\mu+ 1,
\nu} de subportadora son codificadas diferencialmente en la
dirección del tiempo con la información de la amplitud I_{\mu,
\nu} de amplitud de valor complejo. Esta amplitud puede ser un
símbolo de datos de una señal a transmitir, o puede deducirse de uno
o más de los símbolos de datos. Como se observa en la figura 2, los
círculos llenos representan la retícula de amplitudes absolutas
A_{\mu, \nu} en el plano tiempo-frecuencia, y las
flechas 103 indican la multiplicación por el valor respectivo
I_{\mu, \nu}.
La variable de decisión para la demodulación
diferencial en la dirección del tiempo, realizada, por ejemplo, por
el decodificador 155, puede escribirse como
(3)Y\text{*}{}_{\mu, \nu}
Y_{\mu+1,\nu}\approx
e^{+j\tfrac{2\pi}{D}\left[D_{s}\xi_{f}+D_{s}\xi_{s}\nu\right]}
\cdot H[\nu] \cdot |A_{\mu, \nu}|^{2} \cdot I_{\mu,\nu} + ruido \ e
\
interferencia
donde * indica una conjugación
compleja. La ecuación (3) se obtiene incorporando la ecuación (1) y
utilizando la identidad A*_{\mu, \nu}A_{\mu+1,\nu}=|A_{\mu,
\nu}|^{2} \cdot I_{\mu,\nu}. En este caso, el factor I_{\mu,
\nu} puede representar la información útil (fase) de acuerdo con la
modulación codificada diferencialmente. Se observa que es también
posible una codificación diferencial con respecto a la
amplitud.
Como puede verse por la ecuación (3), la señal
codificada diferencialmente en la dirección del tiempo es robusta en
cuanto a desviaciones temporales, dado que \xi_{t} desaparece.
Sin embargo, es aun susceptible a las desviaciones \xi_{f} de
frecuencia portadora.
La codificación diferencial en la dirección de la
frecuencia de un subconjunto de símbolos de datos, como se muestra
en la figura 6, es adecuada para un canal rápidamente variable con
el tiempo.
La codificación diferencial en la dirección de la
frecuencia puede realizarse a lo largo del eje de frecuencias
indicado por \mu, de acuerdo con la expresión
(4)A_{\mu, \nu
+ 1}=A_{\mu, \nu}\cdot I_{\mu,\nu} \ \forall\nu\epsilon
[0,D-2],
\forall\mu
Por tanto, las transiciones de subportadora entre
las amplitudes A_{\mu, \nu} y A_{\mu,\nu +1} son codificadas
diferencialmente en la dirección de la frecuencia preferiblemente
con la información de amplitud I_{\mu, \nu} de valor complejo. Por
supuesto, la amplitud de información deducida del símbolo de datos
puede tener también un valor real.
La variable de decisión para la demodulación
diferencial en la dirección de la frecuencia, como es realizada por
el decodificador 155, puede escribirse como
(5)Y\text{*}{}_{\mu, \nu}
Y_{\mu,\nu +1} \approx e^{+j\tfrac{2\pi}{D}\left[\xi_{t}+
\tfrac{D-1}{2} \xi_{s}+D_{s}\xi_{s}\mu\right]} \cdot
H\text{*}[\nu]\cdot H[\nu+ 1]\cdot|A_{\mu,\nu}|^{2}\cdot
I_{\mu,\nu} + ruido \ e \
interferencia
La ecuación (5) incorpora la ecuación (1) y
utiliza la identidad A*_{\mu, \nu} A_{\mu\nu
+1}=|A_{\mu,\nu}|^{2}\cdot I_{\mu,\nu}.
Existen dos distorsiones por multiplicación que
introducen una polarización de fase en la variable de demodulación.
Una desviación de tiempo tiene el efecto de un ángulo \xi_{t}
2\pi/D de fase constante. Si el número N de subportadoras es
suficientemente grande y la desviación \xi_{t} de muestreo no es
significativamente mayor que un pequeño porcentaje de N, esta
polarización de fase debida a la desviación temporal será pequeña y
despreciable. En segundo lugar, el producto de las funciones
H*[\nu]H[\nu,+ 1] de transferencia de canal
discretas producirá una desviación de fase, que depende de las
variaciones de canal en la dirección de la frecuencia.
Los símbolos de datos codificados
diferencialmente en la dirección de la frecuencia pueden ser, por
consiguiente, relativamente robustos frente a desviaciones de
frecuencia portadora, ya que se anula la rotación de fase debida a
\xi_{f}, pero la codificación diferencial es susceptible a
errores de sincronismo de cuadro y variaciones de canal en la
dirección de la frecuencia que se presentan inevitablemente en
canales selectivos en frecuencia.
Sin embargo, puesto que se codifica en la
dirección de la frecuencia un subconjunto de símbolos de datos, por
ejemplo de un bloque de datos de longitud predefinida, y se codifica
un segundo subconjunto de símbolos de datos en la dirección del
tiempo, como se ha indicado anteriormente, puede reducirse la
susceptibilidad de los símbolos de datos modulados conjuntamente
frente a variaciones en los parámetros de frecuencia y tiempo
adaptando la dirección principal de la codificación de acuerdo con
el comportamiento del canal.
Adicionalmente, ya no es necesario utilizar un
vector de subportadora completo para referencia de la codificación,
siendo simplemente necesario proporcionar un solo símbolo de
subportadora primario como referencia para una primera
subportadora.
Por tanto, el invento permite una reducción
sustancial de la sobrecarga de transmisión, especialmente para una
transmisión de bloques de datos más pequeños, puesto que se necesita
solamente un mínimo de un símbolo de subportadora primario que no
transporta ninguna información. Todos los demás símbolos de
subportadora pueden deducirse de este símbolo de subportadora
primario. En la técnica anterior, para la codificación diferencial
en la dirección de la frecuencia, y para codificación diferencial en
la dirección del tiempo, no transportan información un vector de
subportadora completo ni una subportadora, respectivamente.
La figura 3 muestra un ejemplo de Du
subportadoras S1-Sn en paralelo en el plano
(\mu,\nu) tiempo-frecuencia bidimensional,
estando codificados diferencialmente los símbolos de subportadora en
la dirección del tiempo y en la dirección de la frecuencia de
acuerdo con el invento. Nuevamente, las subportadoras están
separadas en la dirección de la frecuencia. Como se ilustra por
círculos vacíos en la figura 3, están puestos a cero un número de
D-Du vectores de subportadora, con el fin de
conformar adecuadamente el espectro de frecuencia.
En la figura 3, están definidos ahora dos
símbolos 111, 113 de subportadora primarios como "costuras"
iniciales para la codificación diferencial en la dirección del
tiempo y en la dirección de la frecuencia. La codificación en la
dirección del tiempo y en la dirección de la frecuencia se realiza
como anteriormente, por ejemplo como se indicó con respecto a la
figura 2. Partiendo de un símbolo 111 de subportadora primario
predefinido, asociado con la subportadora S1, se codifica un
subconjunto de símbolos de datos en la dirección de la frecuencia
para generar símbolos de subportadora primarios de las subportadoras
restantes.
\newpage
A continuación, partiendo de los dos conjuntos de
símbolos de subportadora primarios, se codifica un subconjunto
adicional de símbolos de datos en la dirección del tiempo, como
anteriormente.
Por supuesto, aparte de crear un solo vector de
subportadora primario en la realización de la figura 1, y crear dos
vectores de subportadora primarios de acuerdo con la realización de
la figura 2, pueden disponerse un gran número de otras combinaciones
de símbolos de subportadora primarios. Por ejemplo, puede ser
codificada solamente una parte de un vector de subportadora en la
dirección de la frecuencia para crear símbolos de subportadora
primarios.
La generación de símbolos de subportadora
primarios por codificación de símbolos de datos en la dirección de
la frecuencia puede ajustarse también dinámicamente con el fin de
adaptar el esquema de codificación a las condiciones de transmisión
a través de la portadora de transmisión. Puede transmitirse en
retorno al codificador 152 a través de un canal de retorno
información relativa a las condiciones de transmisión de la
portadora de transmisión, de tal modo que en el codificador puede
utilizarse una combinación adecuada de codificación en la dirección
de la frecuencia y codificación en la dirección del tiempo. Por
ejemplo, el valor de datos transmitido a través del canal de retorno
puede describir el grado de variación temporal de la portadora de
transmisión. Consiguientemente, en caso de existir una gran
variación temporal, el codificador puede aumentar, por ejemplo, el
número de símbolos de datos codificados en frecuencia para reducir
la influencia negativa de una portadora de transmisión variable con
el tiempo.
En los ejemplos anteriores se ha supuesto que los
símbolos de datos a transmitir no están equipados con la secuencia
de preámbulo para sincronismo o para otros fines.
La figura 4 muestra ahora un ejemplo de
combinación de codificación diferencial en la dirección del tiempo y
codificación diferencial en la dirección de la frecuencia en caso de
que los símbolos de datos contengan información de preámbulo. El
preámbulo, como en el multiplexado ortogonal por división de
frecuencia, por ejemplo, puede utilizarse para fines de sincronismo
(por ejemplo, para sincronismo de cuadro y para sincronismo de
frecuencia) y puede también transportar información
parcialmente.
De acuerdo con el invento es posible utilizar la
información de preámbulo como primer subconjunto de símbolos de
datos para codificación diferencial en la dirección de la
frecuencia. Sin embargo, en preámbulos dimensionados eficientemente,
el número de símbolos del preámbulo puede no ser igual al número de
subportadoras, y en la mayoría de los casos el número de símbolos
del preámbulo será más pequeño que el número de subportadoras.
Consiguientemente, cuando se codifican símbolos de datos de
preámbulo en la dirección de la frecuencia, con el fin de generar
símbolos de subportadora primarios para todas las subportadoras, el
número de símbolos de subportadora generados será más pequeño que el
número de subportadoras de los símbolos subsiguientes de
multiplexado ortogonal por división de frecuencia. De este modo, la
operación de codificar diferencialmente el segundo subconjunto de
símbolos de datos en la dirección del tiempo puede incluir la
utilización de un símbolo de subportadora primario situado a la
distancia más corta en la dirección de la frecuencia con respecto a
una subportadora objetivo, para resolver el problema de un símbolo
de subportadora primario explícito ausente, es decir una referencia
perfecta ausente.
Adicionalmente, en caso de que el número de
símbolos primarios sea más pequeño que el número de subportadoras,
la operación de codificar diferencialmente el segundo subconjunto de
símbolos de datos en la dirección de la frecuencia y en la dirección
del tiempo puede incluir la interpolación de símbolos de
subportadora primarios con el fin de superar los problemas asociados
con los símbolos de subportadora primarios que faltan. Esta
operación puede realizarse en el transmisor y/o en el receptor.
La figura 3 ilustra un ejemplo en el que el
número de símbolos de subportadora primarios generados codificando,
por ejemplo, información de preámbulo en la dirección de la
frecuencia, es solamente la mitad del número de subportadoras. En
este caso, cada símbolo de subportadora primario se utiliza como
referencia para dos subportadoras, seleccionando el símbolo de
subportadora primario situado más cerca de una subportadora objetivo
en la dirección de la frecuencia. Por ejemplo, el símbolo de
subportadora primario de la tercera subportadora S3 se utiliza como
referencia no solamente para la tercera subportadora S3, sino
también para la cuarta subportadora S4.
Como es obvio por la descripción anterior, el
invento permite minimizar la sobrecarga para la transmisión de
señales de símbolos de referencia, puesto que solamente se necesita
para el proceso de codificación un pequeño número de símbolos de
subportadora primarios (en el mejor caso solamente uno).
Adicionalmente, el invento proporciona una utilización eficiente y
ventajosa de ambos esquemas de codificación diferencial en la
dirección del tiempo y en la dirección de la frecuencia para reducir
la influencia de variaciones en tiempo y frecuencia.
El invento puede aplicarse a cualquier sistema
multiportadora, tal como un sistema multitono discreto, por ejemplo,
en una denominada técnica X-DSL y en multiplexado
ortogonal por división de frecuencia.
Los datos transmitidos utilizando el método del
invento pueden incorporar una pluralidad de señales de canal de
comunicación, pueden incluir datos digitales de voz de un sistema de
comunicación celular, datos de difusión de audio digital, datos de
video digital, o una combinación de estos tipos de datos. El invento
puede utilizarse en sistemas de comunicación, en particular en
sistemas de comunicación celular y en sistemas de difusión de
datos.
Claims (13)
1. Un método para transmitir símbolos de datos
asociados con al menos un canal de comunicación entre al menos dos
dispositivos de un sistema de comunicaciones a través de una
portadora de transmisión dividida en una pluralidad de subportadoras
(S1-Sn) en paralelo separadas en la dirección de la
frecuencia, que comprende las operaciones de: codificar
diferencialmente al menos un símbolo de subportadora primario
predefinido de al menos una subportadora (S1-Sn) con
un primer subconjunto de símbolos de datos en la dirección de la
frecuencia (101), para generar símbolos de subportadora primarios
para las subportadoras restantes; codificar diferencialmente los
símbolos de subportadora primarios con un segundo subconjunto de
símbolos de datos en la dirección del tiempo (100), para generar
símbolos de subportadora secundarios; transformar cada uno de una
pluralidad de vectores de subportadora al dominio del tiempo,
estando constituidos los vectores de subportadora por símbolos (112)
de subportadora primarios y secundarios en instantes
predeterminados; y transmitir los vectores de subportadora
transformados a través de la portadora de transmisión;
caracterizado porque el número de símbolos de subportadora
primarios es más pequeño que el número de subportadoras, y la
operación de codificar diferencialmente el segundo subconjunto de
símbolos de datos en la dirección del tiempo incluye la utilización
de un símbolo de subportadora primario situado a una distancia muy
corta en la dirección de la frecuencia con respecto a una
subportadora
objetivo.
objetivo.
2. Un método para transmitir símbolos de datos
asociados con al menos un canal de comunicación entre al menos dos
dispositivos de un sistema de comunicaciones a través de una
portadora de transmisión dividida en una pluralidad de subportadoras
(S1-Sn) en paralelo separadas en la dirección de la
frecuencia, que comprende las operaciones de: codificar
diferencialmente al menos un símbolo de subportadora primario
predefinido de al menos una subportadora (S1-Sn) con
un primer subconjunto de símbolos de datos en la dirección de la
frecuencia (101), para generar símbolos de subportadora primarios
para las subportadoras restantes; codificar diferencialmente los
símbolos de subportadora primarios con un segundo subconjunto de
símbolos de datos en la dirección del tiempo (100), para generar
símbolos de subportadora secundarios; transformar cada uno de una
pluralidad de vectores de subportadora al dominio del tiempo,
estando constituidos los vectores de subportadora por símbolos (112)
de subportadora primarios y secundarios en instantes
predeterminados; y transmitir los vectores de subportadora
transformados a través de la portadora de transmisión;
caracterizado porque el número de símbolos de subportadora
primarios es más pequeño que el número de subportadoras, y la
operación de codificar diferencialmente el segundo subconjunto de
símbolos de datos en la dirección del tiempo incluye la
interpolación de símbolos de subportadora
primarios.
primarios.
3. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que incluye las operaciones de:
recibir periódicamente datos a través de un canal de retorno, que
describen la calidad de la transmisión del canal de transmisión; y
variar el número de símbolos del primer subconjunto de símbolos de
datos para codificación en la dirección de la frecuencia y en la
dirección del tiempo (al menos en una de estas direcciones) de
acuerdo con la calidad de la transmisión.
4. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
símbolos de datos son transmitidos en bloques de una longitud
predefinida.
5. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
símbolos de subportadora primarios constituyen al menos un vector de
subportadora; y los símbolos de subportadora secundarios constituyen
los vectores de subportadora restantes.
6. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las
operaciones de codificación diferencial en la dirección del tiempo y
en la dirección de la frecuencia incluyen la multiplicación de un
símbolo (112) de subportadora por un símbolo de datos.
7. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
símbolos de datos son valores complejos.
8. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
símbolos de datos incluyen información de preámbulo y el primer
subconjunto de símbolos de datos incluye esta información de
preámbulo.
9. Un método de acuerdo con la reivindicación 3ª,
caracterizado porque los datos recibidos a través del canal
de retorno, que describen la calidad de la transmisión del canal de
transmisión, incluyen información relativa al grado de variación
temporal del canal de transmisión.
10. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
transmisión incluye multiplexado ortogonal por división de
frecuencia.
11. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las
secuencias de datos incluyen al menos datos del grupo consistente
en: datos digitales de voz de un sistema celular de comunicaciones;
datos digitales de difusión de audio; y datos digitales de
vídeo.
12. Un dispositivo de comunicaciones que
comprende medios preparados para ejecutar todas las operaciones del
método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1ª a
11ª.
13. Un sistema de difusión de datos que comprende
el dispositivo de comunicaciones de la reivindicación 12ª.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP98118471 | 1998-09-30 | ||
| EP98118471A EP0991237A1 (en) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | Multicarrier communication method with time-frequency differential encoding |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2244242T3 true ES2244242T3 (es) | 2005-12-01 |
Family
ID=8232717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES99969869T Expired - Lifetime ES2244242T3 (es) | 1998-09-30 | 1999-09-14 | Codificacion diferencial tiempo-frecuencia para un sistema multiportadora. |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (2) | EP0991237A1 (es) |
| JP (1) | JP2002526982A (es) |
| CN (1) | CN1132388C (es) |
| AU (1) | AU758280B2 (es) |
| CA (1) | CA2345713A1 (es) |
| DE (1) | DE69926901T2 (es) |
| ES (1) | ES2244242T3 (es) |
| TW (1) | TW432815B (es) |
| WO (1) | WO2000019676A1 (es) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2373148A (en) * | 2001-02-01 | 2002-09-11 | Roke Manor Research | Intra symbol differential modulation of a multi-carrier signal |
| US6985531B2 (en) * | 2001-07-13 | 2006-01-10 | Cyntrust Communications, Inc. | Dual domain differential encoder/decoder |
| US8233501B2 (en) | 2002-02-13 | 2012-07-31 | Interdigital Technology Corporation | Transport block set segmentation |
| US6975650B2 (en) * | 2002-02-13 | 2005-12-13 | Interdigital Technology Corporation | Transport block set segmentation |
| CN100483952C (zh) * | 2003-04-02 | 2009-04-29 | 高通股份有限公司 | 块相干通信系统中的低复杂性解调方法和装置 |
| JP2005079905A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Toshiba Corp | 無線システム、送信装置、受信装置、および通信方法 |
| US7333555B2 (en) * | 2004-03-30 | 2008-02-19 | Intel Corporation | Device, system and method for wireless combined-signal communication |
| EP2075939A4 (en) * | 2006-10-10 | 2014-04-02 | Fujitsu Mobile Comm Ltd | MOBILE COMMUNICATION SYSTEM AND MOBILE WIRELESS TERMINAL APPARATUS |
| EP2073419B1 (en) | 2007-12-20 | 2011-10-26 | Panasonic Corporation | Control channel signaling using a common signaling field for transport format and redundancy version |
| CN101540748B (zh) * | 2009-04-28 | 2013-01-09 | 华南理工大学 | 具有非均匀载波间距的多载波调制解调方法 |
| WO2016014596A1 (en) * | 2014-07-21 | 2016-01-28 | Cohere Technologies, Inc | Methods of operating and implementing wireless otfs communciations systems |
| RU2608178C2 (ru) * | 2015-06-10 | 2017-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Способ энергетически скрытной передачи дискретных сообщений по каналам радиосвязи |
| IL265407B2 (en) * | 2016-09-19 | 2023-04-01 | Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd | Method and device for transmitting signals |
| WO2019027360A1 (en) * | 2017-07-31 | 2019-02-07 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | DIFFERENTIAL CODED M-PSK IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM |
| RU2692081C1 (ru) * | 2018-07-23 | 2019-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Система коротковолновой радиосвязи с использованием частотно-манипулированных сигналов, передаваемых в режиме псевдослучайной перестройки рабочей частоты |
| CN109831280A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-31 | 深圳市友杰智新科技有限公司 | 一种声波通讯方法、装置及可读存储介质 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4114274A1 (de) * | 1991-05-02 | 1992-11-05 | Daimler Benz Ag | Verfahren und anordnung zur differentiellen modulation von signalen in einem mehrkanal-uebertragungssystem |
| FI99252C (fi) * | 1995-07-03 | 1997-12-29 | Nokia Mobile Phones Ltd | Yhdistetty radiosignaalin modulointi- ja monikäyttömenetelmä |
-
1998
- 1998-09-30 EP EP98118471A patent/EP0991237A1/en not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-08-18 TW TW088114113A patent/TW432815B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-09-14 WO PCT/EP1999/006795 patent/WO2000019676A1/en active IP Right Grant
- 1999-09-14 ES ES99969869T patent/ES2244242T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-14 DE DE69926901T patent/DE69926901T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-14 EP EP99969869A patent/EP1118197B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-14 AU AU59781/99A patent/AU758280B2/en not_active Ceased
- 1999-09-14 CA CA002345713A patent/CA2345713A1/en not_active Abandoned
- 1999-09-14 JP JP2000573053A patent/JP2002526982A/ja active Pending
- 1999-09-14 CN CN99811578.9A patent/CN1132388C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1118197A1 (en) | 2001-07-25 |
| EP1118197B1 (en) | 2005-08-24 |
| WO2000019676A1 (en) | 2000-04-06 |
| CN1132388C (zh) | 2003-12-24 |
| AU758280B2 (en) | 2003-03-20 |
| CN1320317A (zh) | 2001-10-31 |
| DE69926901T2 (de) | 2006-06-14 |
| JP2002526982A (ja) | 2002-08-20 |
| EP0991237A1 (en) | 2000-04-05 |
| AU5978199A (en) | 2000-04-17 |
| DE69926901D1 (de) | 2005-09-29 |
| TW432815B (en) | 2001-05-01 |
| CA2345713A1 (en) | 2000-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2244242T3 (es) | Codificacion diferencial tiempo-frecuencia para un sistema multiportadora. | |
| CN1980213B (zh) | 接收方法、接收装置 | |
| TWI455536B (zh) | 用於多載波系統的新訊框結構 | |
| US6424678B1 (en) | Scalable pattern methodology for multi-carrier communication systems | |
| EP2288100B1 (en) | Transmitting device, receiving device and communication method for an OFDM communication system with new preamble structure | |
| US6721267B2 (en) | Time and bandwidth scalable slot format for mobile data system | |
| CN105531975B (zh) | 用于发送具有恒定包络的信号的方法和装置 | |
| ES2278661T3 (es) | Simbolos de referencia para la estimacion de canales con transmision multiportadora. | |
| CN101682416B (zh) | 移动通信系统中发送和接收公共控制信道的方法和装置 | |
| US20090022050A1 (en) | Ofdm modulation device, ofdm demodulation device, ofdm modulation method, and ofdm demodulation method | |
| CN101796787B (zh) | 感测无线通信网络中的信令参数的方法和设备 | |
| KR20000068608A (ko) | 무선 통신 시스템 | |
| JP4243558B2 (ja) | Ｏｆｄｍ信号送信装置 | |
| CA2864948C (en) | Method and a device for decoding differentially modulated symbols | |
| RU2293443C2 (ru) | Способ и устройство обмена данными между системой связи с одной несущей частотой и системой связи с многими несущими частотами, передатчик для сигналов с одной несущей и многими несущими и приемник для сигналов с одной несущей и многими несущими | |
| KR20090126420A (ko) | 채널 추정, 등화 방법 및 시스템 | |
| JP6161641B2 (ja) | シンボル内に含まれる情報ビットの量を増やすための方法及びデバイス | |
| GB2373148A (en) | Intra symbol differential modulation of a multi-carrier signal | |
| Rembovsky et al. | Modulation and Signal Types in Modern Radioelectronic Means |