BR112013021741B1

BR112013021741B1 - Métodos e sistemas de comunicação

Info

Publication number: BR112013021741B1
Application number: BR112013021741-3A
Authority: BR
Inventors: Jerrold Prothero; Nigel Jones
Original assignee: Astrapi Corporation
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2022-03-15
Also published as: EP2697947B1; JP5784820B2; WO2012142561A3; US11240088B2; US20200220766A1; MX2013009547A; AU2012242555A1; US11848812B2; BR112013021741A2; CA2826005C; WO2012142561A2; US20220158887A1; US8861327B2; KR101575084B1; EP2697947A4; CN103493453B; CA2826005A1; IL228413A0; MY168681A; CN103493453A

Abstract

MÉTODOS E SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO. A presente invenção refere-se a métodos e sistemas para comunicação. Um método inclui obter símbolos de comunicação de entrada selecionados dentre um conjunto de símbolos de comunicação,converter os símbolos de comunicação de entrada em formas de onda transmissíveis usando funções não- periódicas e transmitir as formas de onda transmissíveis por um canal de comunicação. Outro método inclui receber formas de onda transmissíveis construídas usando funções não-periódicas e transmitidas por um canal de comunicação e demodular as formas de onda transmissíveis. Um sistema inclui um modulador,adaptado para obter símbolos de comunicação de entrada selecionados dentre um conjunto de símbolos de comunicação e adaptado também para convertê-los em formas de onda transmissíveis usando funções não-periódicas, e um transmissor ou transceptor, adaptados para transmitir formas de onda transmissíveis por um canal de comunicação. Outro sistema inclui um receptor ou transceptor, adaptados para receber formas de onda transmissíveis transmitidas por um canal de comunicação e construídas usando funções não-periódicas, e um demodulador, adaptado para demodular as formas de onda transmissíveis.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O presente pedido reivindica prioridade ao pedido provisório dos Estados Unidos 61/475.802, depositado no dia 15 de abril de 2011 e intitulado “TELECOMMUNICATION SIGNALING ENHANCEMENTS BASED ON DIRECTIONAL INFORMATION POWER OPTIMIZATION, AND OTHER CONSIDERATIONS”, cujo conteúdo incorpora-se ao presente documento na íntegra por referência.

[002] A publicação de pedido de patente dos Estados Unidos no 2011/0150048, publicada em 23 de junho de 2011 e intitulada “TELECOMMUNICATION SIGNALING USING NONLINEAR FUNCTIONS”, também se incorpora ao presente documento por referência.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] As generalizações a seguir da fórmula de Euler são conhecidas na técnica:

[004] Nessas equações, i é a constante imaginária igual a V-1, t é o parâmetro tempo, e m tem o efeito de variação na geometria da curva. m = 2 corresponde a um círculo complexo já que as equações supramencionadas se reduzem ao termo de Euler eti. Técnicas de sinalização conhecidas na telecomunicação, como a técnica da Modulação de Amplitude em Quadratura (“técnica da MAQ”), baseiam- se em círculos complexos. Valores de m > 2 correspondem a espirais complexas de crescimento progressivamente rápido e frequência progressivamente menor.

SUMÁRIO

[005] Um método de comunicação exemplificativo inclui obter símbolos de comunicação de entrada selecionados dentre um conjunto de símbolos de comunicação, convertê-los os símbolos de comunicação de entrada em formas de onda transmissíveis usando funções não periódicas e transmitir as formas de onda transmissíveis por um canal de comunicação.

[006] Outro método de comunicação exemplificativo inclui receber formas de onda transmissíveis construídas usando funções não periódicas e transmitidas por um canal de comunicação e demodular as formas de onda transmissíveis.

[007] Um sistema de comunicação exemplificativo inclui um modulador, adaptado para obter símbolos de comunicação de entrada selecionados dentre um conjunto de símbolos de comunicação e adaptado também para convertê-los em formas de onda transmissíveis usando funções não periódicas, e um transmissor ou transceptor, adaptados para transmitir formas de onda transmissíveis por um canal de comunicação.

[008] Outro sistema de comunicação exemplificativo inclui um receptor ou transceptor, adaptados para receber formas de onda transmissíveis transmitidas por um canal de comunicação e construídas usando funções não periódicas, e um demodulador, adaptado para demodular as formas de onda.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[009] Concretizações da presente invenção são ilustradas a título exemplificativo e não limitante nas figuras dos desenhos anexos, dentre as quais números de referência semelhantes indicam elementos semelhantes:

[0010] A FIG. 1a ilustra um gráfico exemplificativo da variação na amplitude de sinal em relação ao tempo positivo para um sinal gerado por uma concretização exemplificativa.

[0011] A FIG. 1b ilustra um gráfico exemplificativo da variação na amplitude de sinal em relação ao tempo negativo para um sinal gerado por uma concretização exemplificativa.

[0012] A FIG. 2a ilustra um gráfico exemplificativo de uma espiral com rotação positiva traçada no plano complexo.

[0013] A FIG. 2b ilustra um gráfico exemplificativo de uma espiral com rotação negativa traçada no plano complexo.

[0014] A FIG. 3 ilustra um gráfico exemplificativo com um círculo traçado no plano complexo.

[0015] A FIG. 4 ilustra um gráfico exemplificativo traçado no plano complexo que ilustra uma função de cabeça de sinal combinada a uma função de cauda, a qual retorna o canal a suas condições iniciais, para um sinal gerado por uma concretização exemplificativa.

[0016] A FIG. 5a ilustra um gráfico exemplificativo traçado no plano complexo de um sinal gerado por uma concretização exemplificativa com sentido temporal positivo e sentido rotacional positivo.

[0017] A FIG. 5b ilustra um gráfico exemplificativo traçado no plano complexo de um sinal gerado por uma concretização exemplificativa com sentido temporal negativo e sentido rotacional positivo.

[0018] A FIG. 5c ilustra um gráfico exemplificativo traçado no plano complexo de um sinal gerado por uma concretização exemplificativa com sentido temporal positivo e sentido rotacional negativo.

[0019] A FIG. 5b ilustra um gráfico exemplificativo traçado no plano complexo de um sinal gerado por uma concretização exemplificativa com sentido temporal negativo e sentido rotacional negativo.

[0020] A FIG. 6 ilustra uma concretização exemplificativa de um sistema de comunicação.

[0021] A FIG. 7 ilustra uma concretização exemplificativa de um método de comunicação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0022] Na descrição a seguir, e nas figuras relacionadas, revelam- se aspectos da presente invenção referentes a concretizações específicas desta. Os versados na técnica perceberão que é possível conceber concretizações alternativas sem divergir do âmbito nem da essência das Reivindicações. Ademais, elementos familiares nas concretizações exemplificativas da invenção não serão descritos a fundo ou, em alguns casos, poderão ser omitidos para não encobrir os detalhes relevantes da invenção.

[0023] Conforme usada no presente documento, a palavra “exemplificativo” significa “que serve de exemplo ou ilustração”. As concretizações descritas neste documento são meramente explicativas e não limitantes. Não se deve interpretar as concretizações descritas necessariamente como preferidas ou vantajosas a outras concretizações. Ademais, os termos “concretizações da invenção”, “concretizações” ou “invenção” não requerem que todas as concretizações da invenção incluam a característica, vantagem ou modo de operação em discussão.

[0024] Além disso, muitas das concretizações descritas neste documento o são em termos de sequências de ações realizadas, por exemplo, por elementos em um dispositivo de computação. Os versados na técnica perceberão que as várias sequências de ações descritas neste documento podem ser realizadas por circuitos específicos (por exemplo, circuitos integrados de aplicação específica (ASICs)) e/ou por instruções de programa executadas por ao menos um processador. Ademais, uma sequência de ações descrita neste documento pode ser concretizada na íntegra dentro de qualquer forma de meio de armazenamento legível por computador de modo que a execução da sequência de ações permita ao processador realizar a funcionalidade descrita neste documento. Sendo assim, os vários aspectos da presente invenção podem ser concretizados de diversas formas diferentes, todas as quais tidas dentro do âmbito da matéria inventiva reivindicada. Ademais, em algumas das concretizações descritas neste documento, a forma correspondente dessas concretizações pode ser descrita neste documento, por exemplo, como “um computador configurado para” realizar algumas das ações descritas.

[0025] Uma função periódica é aquela cujos valores se repetem em intervalos ou períodos regulares. As funções cosseno e seno, periódicas, são largamente usadas nas telecomunicações. Embora as funções periódicas tenham a vantagem da simplicidade, as funções não periódicas são mais amplas e diversificadas. Essa maior diversidade pode ser aproveitada nas telecomunicações para fins como aumentar a diferenciação entre sinais, o que permitiria aumentar a velocidade na transmissão de dados ou a resistência ao ruído. Também seria possível diminuir a interferência com outros sinais. As Equações 1 e 2 geram funções não periódicas: elas descrevem espirais cujas amplitudes aumentam continuamente com o tempo. As espirais podem ser vistas como componentes fundamentais com os quais é possível construir funções não periódicas universais. Muitas variações possíveis das formas de onda nas Equações 1 e 2 podem ser obtidas introduzindo-se constantes multiplicativas e deslocamentos de fase em cada um dos três níveis da Equação 2. Deslocamentos temporais também são possíveis. Isso pode ser exemplificado pela “fórmula geral da espiral”:

[0026] Na Equação 3, o “primeiro nível” refere-se a [k0e*0], onde Ko pode ser variado para a modulação de amplitude e wo pode ser variado para a modulação de fase.

[0027] O “segundo nível” refere-se a [ke*](t + t0), onde a variável Ki pode ser usada para a modulação de frequência e, em geral, pode ser variada para a inversão temporal. “Inversão temporal” refere-se a inverter o sentido em que uma curva é atravessada. No caso de uma curva espiralada, diz se a curva “espirala para fora” (sentido temporal positivo) ou “espirala para dentro” (sentido temporal negativo). A inversão temporal serve para dobrar o número de símbolos distintos que podem ser definidos em condições de canal específicas e, portanto, serve para aumentar a velocidade na transmissão de dados ou a resistência ao ruído. Por exemplo, a inversão temporal pode ser consumada usando K1 = ±1 ou, de modo equivalente, w1 = 0 e w1 = π. Além do mais, os deslocamentos temporais podem ser consumados usando vários valores de to.

[0028] O “terceiro nível” refere-se a k2e'*21(22 m), onde K2 e W2 podem ser variados para a inversão rotacional. Por exemplo, a inversão rotacional pode ser consumada adotando K2 = ±1 ou, de modo equivalente, w2 = 0 e w2 = π. Ademais, m pode ser variado para modular o formato das formas de onda. Valores maiores equivalentes a m > 2 correspondem a um crescimento mais rápido e menor frequência. Outras variações poderiam envolver os valores de K2, w1 e w2, por exemplo, para especificar alternativamente as propriedades de crescimento exponencial e velocidade rotacional de uma espiral.

[0029] À diferença da técnica da MAQ, as implementações da fórmula geral da espiral, conforme descritas neste documento, permitem dobrar o número de sinais possíveis pelo uso da inversão temporal (conforme descrito abaixo) e, com o uso da transmissão de dois componentes (conforme descrito abaixo), dobrá-lo mais uma vez pelo uso da inversão rotacional.

[0030] Outros benefícios de uma implementação da fórmula geral da espiral, conforme usada nas concretizações exemplificativas, decorrem do melhor uso da potência disponível de duas maneiras: em primeiro lugar, pela capacidade de projetar o “fator de crista” do sinal (razão da amplitude de pico para a amplitude média) neste sistema de modo a intensificar a resistência ao ruído do sinal e, em segundo lugar, pelo uso de uma melhora sobre a “transmissão sobreposta” padrão que permitiria uma melhora real de duas vezes na potência por sinal. O fator de crista do sinal para uma onda cossenoidal ou senoidal padrão, medido em um círculo fechado, pode ser igual à raiz quadrada de dois. Uma implementação da fórmula geral da espiral, conforme usada nas concretizações exemplificativas, que aumente o fator de crista permitirá uma amplitude de pico mais alta para a mesma potência média restrita, o que pode ser útil em algumas aplicações para intensificar a resistência ao ruído. Uma implementação da fórmula geral da espiral, conforme usada nas concretizações exemplificativas, que diminua o fator de crista poderá ser útil para algumas aplicações que se beneficiem de uma potência média mais alta sujeita a uma restrição na potência máxima. A transmissão sobreposta padrão, tal como usada na técnica da MAQ, exige somar as ondas cossenoidal e senoidal. Essa soma produz uma onda sobreposta com amplitude uma vez a raiz quadrada de dois mais alta que a onda cossenoidal ou a onda senoidal e, portanto, o consumo da potência pode ser o dobro. Uma implementação da fórmula geral da espiral, conforme usada nas concretizações exemplificativas, evita somar as ondas cossenoidal e senoidal e, portanto, diminui em duas vezes a necessidade de potência em comparação à técnica da MAQ.

[0031] À diferença das funções seno e cosseno usada na modulação de sinais tradicional, uma das propriedades de se implementar a fórmula geral da espiral como técnica de modulação de acordo com as concretizações exemplificativas descritas neste documento é que ela gera formas de onda altamente não periódicas. Mais especificamente, as formas de onda não retornam à mesma fase e amplitude em intervalos regulares como acontece com as funções seno e cosseno. Embora um sinal de modulação espiralado tenha uma frequência bem definida, sua amplitude muda continuamente ao longo do tempo. Assim, aumenta-se a capacidade de diferenciar os sinais e, portanto, contribui-se para a maior resistência ao ruído.

[0032] Removendo-se os colchetes, para fins de concisão, a fórmula geral da espiral (Equação 3) é escrita assim:

[0033] A Equação 4 pode ser entendida considerando casos especiais. Definindo

[0034] A Equação 4 reduz-se a

[0035] Usando a identidade

[0036] E a fórmula de Euler

[0037] A Equação 6 pode ser reescrita como

[0038] Que pode ser expressa como dois fatores

[0039] O primeiro fator descreve a mudança na amplitude exponencial, ao passo que o segundo descreve o movimento circular no plano complexo. Combinados, eles descrevem uma espiral no plano complexo.

[0040] A Equação 10 pode ser usada para estudar o efeito da inversão de sentido no parâmetro tempo na fórmula geral da espiral. Se a amplitude da Equação 10 for representada graficamente em relação ao tempo com os valores w = +1, to = 0, 0 < t < 3, como no exemplo da Fig. 1a, ela produzirá um exponencial ascendente. Essa curva pode ser invertida temporalmente ao definir w = -1. Além disso, ao definir to = -3, a espiral começa em uma amplitude alta, da qual cai espiralando para dentro, como no exemplo na Fig. 1b.

[0041] A Fig. 1a ilustra o gráfico 1oo de uma concretização exemplificativa de um sinal correspondente à Equação 1o. O eixo vertical 1o2 representa a amplitude do sinal, o eixo horizontal 1o4 representa o tempo do símbolo, e a seta 1o6 indica o sentido temporal positivo.

[0042] A Fig. 1b ilustra o gráfico 11o de outra concretização exemplificativa de um sinal correspondente à Equação 1o. O eixo vertical 112 representa a amplitude do sinal, o eixo horizontal 114 representa o tempo do símbolo, e a seta 116 indica o sentido temporal negativo.

[0043] As Figs. 1a e 1b representam sinais distinguíveis por seus diferentes padrões de mudança na amplitude ao longo do tempo, independentemente de informações sobre a amplitude de pico, a frequência ou a fase. A diferenciação entre sinais pelo sentido temporal é possível nas implementações da fórmula geral da espiral. Em contrapartida, a diferenciação entre sinais pelo sentido temporal não é possível com a técnica da MAQ porque a amplitude complexa de cada sinal é constante por toda a duração.

[0044] Além do sentido temporal, em uma espiral, também é possível distinguir ou especificar independentemente o sentido rotacional. É o que ilustram as Figs. 2a e 2b.

[0045] A Fig. 2a ilustra um gráfico 200 no plano complexo de uma concretização exemplificativa de uma espiral com rotação positiva (ou no sentido anti-horário). O gráfico ilustra um eixo imaginário 202 e um eixo real 204. Uma primeira seta 206 indica o sentido temporal positivo, ao passo que uma segunda seta 208 indica o sentido temporal negativo.

[0046] A Fig. 2b ilustra um gráfico 210 no plano complexo de uma concretização exemplificativa de uma espiral com rotação negativa (ou no sentido horário). O gráfico ilustra um eixo imaginário 212 e um eixo real 214. Uma primeira seta 216 indica o sentido temporal positivo, ao passo que uma segunda seta 218 indica o sentido temporal negativo.

[0047] Como se pode ver nas Figs. 2a e 2b, o sentido temporal e o sentido rotacional podem ser especificados independentemente quando se trabalha com espirais. No entanto, quando se trabalha com um círculo, que é o caso específico de uma espiral cuja amplitude não varia, o sentido rotacional e o sentido temporal são iguais. No círculo, não há diferença entre mudar um parâmetro rotacional positivo para negativo e mudar um parâmetro temporal progressivo para o sentido regressivo. É o que ilustra o exemplo na Fig. 3.

[0048] A Fig. 3 ilustra um gráfico 300 no plano complexo de uma concretização exemplificativa de um círculo. O gráfico ilustra um eixo imaginário 302 e um eixo real 304. Uma primeira seta 306 indica o sentido temporal positivo e o sentido rotacional positivo. Uma segunda seta 308 indica o sentido temporal negativo e o sentido rotacional negativo.

[0049] A forte diferenciação no sentido temporal oferecida pela fórmula geral da espiral permite usar a inversão temporal. Implementações da fórmula geral da espiral suportam ao menos o dobro de sinais que a técnica da MAQ nas mesmas condições de canal, o que inclui limites específicos à largura de banda e distúrbios de canal, e potência de sinal disponível, porque define sinais usando ambos os sentidos temporais progressivo e regressivo. Os sinais podem ser definidos especificando-se parâmetros na fórmula geral da espiral com pares temporalmente invertidos de sinais criados ao definir Kt = ±1, conforme descrito acima.

[0050] Como nas técnicas de modulação digital atuais, como a técnica da MAQ, é possível usar técnicas com “filtro formatador de pulso” conhecidas no setor junto com a técnica de modulação de espirais a fim de minimizar a “interferência entre canais” (ICI) entre faixas de frequência adjacentes, ao mesmo tempo em que se controla a “interferência entre símbolos” (ISI) entre símbolos sucessivos.

[0051] Outra técnica para controlar a ICI e a ISI pode ser restaurar o canal às condições iniciais após transmitir cada símbolo. Isso pode ser consumado dividindo o “tempo do símbolo” em “função de cabeça” (que se adapta à fórmula geral da espiral) e “função de cauda”, que retorna o canal às condições iniciais. Um exemplo disso é ilustrado no exemplo na Fig. 4, que corresponde a uma forma de onda de um símbolo em que m = 3. O “tempo do símbolo” refere-se à duração da forma de onda transmitida que representa o símbolo, incluindo o tempo para transmitir a forma de onda da “função de cabeça” e (se houver) a forma de onda da “função de cauda”. A forma de onda da “função de cabeça” corresponde à forma de onda típica do símbolo nas técnicas mais comuns do setor. A “função de cauda” oferece um meio de compensar a mudança na amplitude associada a uma espiral neutralizando a mudança na amplitude da função de cabeça e retornando harmoniosamente o canal à amplitude inicial antes do início da forma de onda do símbolo.

[0052] A Fig. 4 ilustra um gráfico 400 no plano complexo de uma concretização exemplificativa de um sinal em que m = 3. O gráfico ilustra um eixo imaginário 402 e um eixo real 404. A cabeça 406 do sinal inclui uma espiral crescente. A cauda 408 do sinal retorna o canal às condições antes do sinal.

[0053] O uso de várias funções de cauda com a técnica de modulação de espirais pode ser escolhido por vários motivos de concepção. Geralmente, atribuindo mais tempo à função de cauda, possibilita-se uma transição mais harmoniosa, diminuindo o espalhamento de frequência associado a descontinuidades. Possíveis funções de cauda que podem ser implementadas incluem, entre outras, função linear, decaimento exponencial e função sigmoidal, que seriam implementadas de maneiras bem conhecidas no setor. O uso de funções de cauda diferentes por sinais diferentes serve para aumentar a distinguibilidade entre sinais e, portanto, aumentar a resistência ao ruído.

[0054] O “fator de crista” de um sinal é definido como a razão de sua amplitude de pico para sua amplitude média (RMS). No caso de sinais baseados em ondas cossenoidais e senoidais de amplitude constante medidas em círculos fechados, o fator de crista é sempre igual à raiz quadrada de dois.

[0055] Visto que as curvas exponenciais crescem cada vez mais rapidamente ao longo do tempo, os sinais com base na fórmula geral da espiral podem ter fatores de crista muito maiores do que as ondas senoidais. O aumento no valor de m na fórmula da espiral aumenta o fator de crista a um valor arbitrariamente alto.

[0056] Em aplicações limitadas pelo consumo médio da potência, como em comunicações via satélite ou móveis, essa capacidade de manipular o fator de crista pode ser bastante proveitosa. Um fator de crista mais alto permite que a mesma quantidade de potência média produza uma amplitude de pico do sinal mais alta, o que intensifica a resistência ao ruído porque oferece dados sobre o sinal com uma amplitude muito mais alta do que o ruído do canal, facilitando assim uma leitura precisa. Um fator de crista mais alto associa-se a um gráfico amplitude versus tempo convexo, ou seja, que “se curva para cima”. O gráfico amplitude versus tempo da Equação 4 é convexo.

[0057] Também podem existir aplicações nas quais é desejado diminuir o fator de crista, de modo que a potência média seja mais próxima da potência de pico do que é o caso nas ondas senoidais. Isso pode ser proveitoso em concretizações de comunicação cuja potência de pico é limitada, mas a potência média não; neste caso, aumentar a potência média em relação à potência de pico intensifica a resistência ao ruído. Um fator de crista mais baixo também pode ser útil em aplicações em que se deseja produzir eficientemente ruído para interferir com a transmissão de sinais, quando a potência média mais alta facilita cruzar o sinal que será interferido. Um fator de crista mais baixo pode ser obtido com vários ajustes à fórmula geral da espiral. Esses ajustes incluem começar com formas de onda de símbolo convexas geradas pela fórmula geral da espiral e, em seguida, reproduzir o gráfico amplitude vs. tempo de cada forma de onda de símbolo ao longo da linha horizontal correspondente à amplitude de meio-pico. Isso permite converter um gráfico de amplitude “tipicamente baixo” em um gráfico de amplitude “tipicamente alto”. O efeito é mover a potência média da forma de onda de símbolo para muito mais perto da potência de pico, diminuindo assim o fator de crista.

[0058] Como discutido acima, a fórmula geral da espiral permite dobrar o número de símbolos possíveis graças à inversão temporal: ou seja, escolhendo em que sentido os pontos na forma de onda do símbolo são atravessados. No caso de uma espiral, a “inversão temporal” corresponde a uma escolha entre espiralar para dentro ou para fora. Também é possível dobrar o número de símbolos possíveis mais uma vez graças à inversão rotacional. A “inversão rotacional” corresponde a uma escolha entre girar uma espiral no sentido horário ou anti-horário no plano complexo. Como acontece com a inversão temporal, a diferenciação extra possibilitada pela inversão rotacional serve para aumentar a taxa de dados ou intensificar a resistência ao ruído.

[0059] Ao usar ambas as inversões temporal e rotacional, é possível gerar quatro sequências de pontos bastante distintas. É o que ilustram os exemplos nas Figs. de 5a a 5d.

[0060] A Fig. 5a ilustra um gráfico 500 no plano complexo de uma concretização exemplificativa de um sinal com sentido temporal positivo e rotação positiva. O gráfico ilustra um eixo imaginário 502 e um eixo real 504. A cabeça 506 do sinal inclui uma espiral crescente. A cauda 508 do sinal retorna o canal às condições anteriores ao sinal. As setas 510 indicam o sentido temporal, e o ponto 512 indica o ponto de partida do sinal no plano complexo.

[0061] A Fig. 5b ilustra um gráfico 500 no plano complexo de uma concretização exemplificativa de um sinal com sentido temporal negativo e rotação positiva. O gráfico ilustra um eixo imaginário 522 e um eixo real 524. A cabeça 526 do sinal inclui uma espiral decrescente. A cauda 528 do sinal eleva o canal a partir de suas condições anteriores ao sinal. As setas 530 indicam o sentido temporal, e o ponto 532 indica o ponto de partida do sinal no plano complexo.

[0062] A Fig. 5c ilustra um gráfico 500 no plano complexo de uma concretização exemplificativa de um sinal com sentido temporal positivo e rotação negativa. O gráfico ilustra um eixo imaginário 542 e um eixo real 544. A cabeça 546 do sinal inclui uma espiral crescente. A cauda 548 do sinal retorna o canal às condições anteriores ao sinal. As setas 550 indicam o sentido temporal, e o ponto 552 indica o ponto de partida do sinal no plano complexo.

[0063] A Fig. 5d ilustra um gráfico 500 no plano complexo de uma concretização exemplificativa de um sinal com sentido temporal negativo e rotação negativa. O gráfico ilustra um eixo imaginário 562 e um eixo real 564. A cabeça 566 do sinal inclui uma espiral decrescente. A cauda 568 do sinal eleva o canal a partir de suas condições anteriores ao sinal. As setas 570 indicam o sentido temporal, e o ponto 572 indica o ponto de partida do sinal no plano complexo.

[0064] As Figs. de 5a a 5d ilustram formas de onda de símbolo exemplificativas em que uma metade do tempo do símbolo é atribuída à função de cabeça e a outra metade à função de cauda. Isso é puramente exemplificativo para tornar a apresentação mais clara. Algumas aplicações podem usar uma função de cauda mais curta, que pode proporcionar uma melhor diferenciação entre sinais. Ademais, o uso de uma função de cauda linear nas Figs. de 5a a 5d é exemplificativa e destina-se a propiciar uma diferenciação visual clara entre as funções de cabeça e de cauda. Algumas aplicações podem usar uma função de cauda que ofereça uma transição mais fluida, tal como uma transição sigmoidal ou exponencial.

[0065] Como discutido acima, nas técnicas de sinalização baseadas em um círculo complexo, como a técnica da MAQ, a inversão temporal e a inversão rotacional são a mesma coisa. Na ausência de informações sobre o crescimento da amplitude, não é possível distinguir entre inversão rotacional e inversão temporal. É o que demonstra o exemplo na Fig. 3, onde a inversão temporal e a inversão rotacional são idênticas. No entanto, a inversão rotacional por si só é definível em um círculo.

[0066] Apesar de a técnica da MAQ ser baseada no movimento circular no plano complexo, ela não é capaz de usar a inversão rotacional para aumentar sua taxa de dados ou intensificar a resistência ao ruído. Em primeiro lugar, a fórmula de sinal usada na técnica da MAQ (“fórmula de sinal da MAQ”) descarta inerentemente as informações sobre a rotação. Em segundo lugar, a transmissão sobreposta usada na técnica da MAQ remove as informações sobre a rotação. Essas considerações serão explicadas abaixo.

[0067] Para fazer uma comparação das informações sobre a rotação entre a fórmula geral da espiral dada na Equação 4 e a fórmula de sinal da MAQ, vale examinar o caso especial da fórmula geral da espiral em que m = 2. Este corresponde à condição de sinais da MAQ sem crescimento da amplitude. Coincidindo-a com as propriedades de modulação de fase e de amplitude na MAQ e permitindo que wo e KO assumam vários valores, a Equação 4 pode ser reduzida à forma

[0068] Aqui, é possível distinguir o efeito da inversão com clareza. A rotação positiva produz

[0069] e a rotação negativa produz

[0070] No entanto, a fórmula de sinal da MAQ não permite fazer essa distinção. Pela fórmula de sinal da MAQ,

[0071] não é possível distinguir entre uma inversão rotacional, - at, e uma inversão de sinal no componente imaginário, - Q, por causa da assimetria da função seno,

[0072] A fórmula de sinal da MAQ poderia evitar esse problema ao não permitir que Q assumisse valores negativos, reservando o sinal para rotações. Todavia, isso dificultaria a distinção entre os sinais gerados usando a fórmula de sinal da MAQ (o que corresponderia a não usar a metade inferior do diagrama de constelação dos sinais gerados usando a fórmula de sinal da MAQ) e, portanto, aumentaria a taxa de bits errados.

[0073] Em essência, a fórmula geral da espiral usa uma fórmula polar que preserva as informações sobre a rotação, ao passo que a fórmula da MAQ usa uma fórmula cartesiana que as remove.

[0074] Conforme discutido acima, no caso especial em que m = 2, correspondente a um círculo, não há distinção entre inversão temporal e inversão rotacional. Para qualquer valor maior de m, contudo, as inversões temporal e rotacional são distintas, conforme ilustram geometricamente as Figs. de 5a a 5d.

[0075] A diferença entre a inversão temporal e a inversão rotacional também pode ser averiguada algebricamente, por exemplo, usando m = 3. O valor m = 3 é especial porque iguala os fatores cosseno e seno na Equação 1. No entanto, as mesmas propriedades gerais da espiral se mantêm para qualquer valor m > 2.

[0076] A configuração a seguir

[0077] para a Equação 4 produz

[0078] Usando mais uma vez as identidades das Equações 7 e 8, obtém-se

[0079] Aqui, os operadores ± são subscritos para enfatizar que (à diferença da Equação 10) eles independem um do outro, permitindo quatro possibilidades:

[0080] As Equações de 19 a 22 representam as quatro possíveis combinações entre inversão temporal e inversão rotacional. Vistas como equações, é possível distingui-las umas das outras. Se uma implementação da fórmula geral da espiral há de suportar ambas as inversões temporal e rotacional e, portanto, quatro vezes o número de sinais que a MAQ nas mesmas condições de canal, dependerá dos aspectos técnicos de como é realizada a transmissão de sinais.

[0081] Isso nos leva ao segundo motivo por que a inversão rotacional não funciona na técnica da MAQ, isto é, porque a transmissão sobreposta da MAQ remove as informações sobre a rotação.

[0082] A “transmissão sobreposta” consiste em somar os componentes cosseno e seno de um sinal obtido usando a técnica da MAQ e transmitir a soma. A ortogonalidade das funções cosseno e seno permite que o receptor as separe.

[0083] Uma vantagem da sobreposição é a economia de tempo em comparação a enviar os componentes cosseno e seno à parte usando o mesmo tempo do símbolo individualmente para cada. Há, contudo, duas desvantagens na sobreposição. Em primeiro lugar, ela inerentemente diminui as informações transmitidas a um bit por símbolo. Em segundo lugar, ela diminui a eficiência de potência. Na verdade, a soma sobreposta tem uma amplitude v2 vezes mais alta que ambos os componentes individualmente. Isso significa que cada componente pode ter que usar uma amplitude mais baixa do que o canal permitiria a princípio, aumentando assim a susceptibilidade ao ruído.

[0084] A redução das informações transmitidas pela sobreposição decorre da identidade a seguir:

[0085] Essa identidade indica que a sobreposição não distingue entre um ângulo que produz um valor alto de cos(t) com um valor baixo de sen(t) ou o inverso. A identidade pode ser comprovada aplicando identidades padrão ao lado direito da Equação 23, conforme a seguir.

[0086] Usando a soma de identidades trigonométricas angulares

[0087] e

[0088] o lado direito da Equação 23 torna-se

[0089] que é simplificado para

[0090] Uma forma de ver a Equação 23 é que a sobreposição é incapaz de distinguir uma rotação negativa de um deslocamento de fase de π/2. Pode-se ver isso no caso especial a seguir da Equação 23:

[0091] Logo, ainda que a técnica da MAQ não descartasse inerentemente as informações sobre a rotação, ela as perderia na transmissão sobreposta.

[0092] Se a transmissão sobreposta for usada, a fórmula geral da espiral será similarmente afetada. Ainda assim, a fórmula geral da espiral difere da fórmula de sinal da MAQ de ao menos duas maneiras.

[0093] Em primeiro lugar, mesmo com a transmissão sobreposta, a fórmula geral da espiral suporta a inversão temporal (a fórmula de sinal da MAQ não) porque a sobreposição não afeta a variação na amplitude ao longo do tempo.

[0094] Em segundo lugar, uma implementação da fórmula geral da espiral pode usar a inversão rotacional com a transmissão sobreposta contanto que a modulação de fase não seja usada junto. Na MAQ, a geração de sinais requer deslocamentos de fase; nas implementações da fórmula geral da espiral, não. Os sinais também podem ser gerados selecionando diferentes valores de m, conforme descreve a publicação de pedido de patente dos Estados Unidos no 2011/0150048, a qual se incorpora ao presente documento por referência.

[0095] Por fim, a sobreposição não é a única maneira de transmitir sinais. A “transmissão de dois componentes” também é possível.

[0096] A sobreposição é um exemplo do que chamamos de “transmissão de um componente”: representando um sinal (no caso da técnica da MAQ ou da fórmula geral da espiral, um sinal bidimensional) com uma sequência simples de valores.

[0097] A “transmissão de dois componentes” inclui transmitir ambos os componentes cosseno e seno independentemente. Ademais, a multiplexação temporal dentro do símbolo pode ser usada. Na multiplexação dentro do símbolo, os componentes cosseno e seno podem ser transmitidos um depois do outro. A transmissão de dois componentes e a multiplexação dentro do símbolo podem ser usadas com a fórmula geral da espiral para enviar sinais rotacionalmente invertidos. A transmissão de dois componentes pode ser usada para transmitir formas de onda transmissíveis usando funções periódicas ou não periódicas.

[0098] Além de permitir a inversão rotacional, a transmissão de dois componentes ajuda na resistência ao ruído de ao menos três maneiras.

[0099] A primeira vantagem da transmissão de dois componentes para a resistência ao ruído é que ela permite que o receptor acumule um alto número de amostras por símbolo e use essa sobreamostragem para tirar a média do ruído do canal. Isso não é possível com a sobreposição porque a mescla de dados reais e imaginários só permite quatro possíveis pontos de amostragem por ciclo nos pontos onde o valor real ou imaginário é zero de modo que os outros possam ser determinados inequivocamente.

[00100] A segunda vantagem da transmissão de dois componentes para a resistência ao ruído, particularmente útil para canais com propriedades não lineares, é que ela possibilita o uso de técnicas descritas na publicação de pedido de patente dos Estados Unidos no 2011/0150048, incorporada ao presente documento por referência, que requerem a clara separação entre dados reais e imaginários para analisar as propriedades de formato de um sinal.

[00101] A terceira vantagem da transmissão de dois componentes para a resistência ao ruído, discutida abaixo, é que ela dobra a eficiência de potência do sinal.

[00102] Haverá uma grande redução na taxa de dados se a transmissão de dois componentes possibilitar enviar cada componente individualmente no mesmo intervalo de tempo que um sinal sobreposto. No entanto, se a taxa de amostragem for suficiente, é possível transmitir cada componente na metade do tempo, mantendo a constante geral do intervalo de tempo do símbolo. Por exemplo, uma fração de um sinal pode corresponder a um símbolo, ao passo que outra fração do sinal pode corresponder a outro símbolo. Também é possível enviar cada componente em um quarto do tempo (ou em frações ou divisões menores, regulares ou irregulares), aumentando assim a taxa de dados em comparação às técnicas de modulação convencionais, como a técnica da MAQ. Isso pode ser usado para permitir que dois ou mais símbolos sejam transmitidos dentro do mesmo intervalo de tempo que a técnica da MAQ e técnicas semelhantes requerem para transmitir um único símbolo.

[00103] Uma implementação da fórmula geral da espiral admite uma técnica de transmissão de sinais com eficiência de potência muito maior do que a sobreposição usando a técnica da MAQ. Como mencionado acima, a sobreposição usando a técnica da MAQ diminui o componente amplitude em 1/V2 vezes. Isso acontece assim.

[00104] A fórmula de sinal da MAQ (sobreposta)

[00105] equivale ao seguinte:

[00106] Como

ao quadrado são iguais a um, eles podem ser vistos como o seno e o cosseno de um ângulo α. Isso produz

[00107] que equivale a

[00108] A amplitude na fórmula de sinal da MAQ (sobreposta) pode ser maior que os componentes I ou Q separadamente. O máximo ocorre quando I = Q, caso esse em que a grandeza sobreposta é V2 maior que a grandeza dos componentes individualmente.

[00109] Como neste caso a sobreposição usando a técnica da MAQ precisa “abrir espaço”, cada componente individual não pode ser mais que 1Í2 vezes a amplitude máxima do canal. Essa queda no componente amplitude decerto aumenta a vulnerabilidade ao ruído.

[00110] Com uma implementação da fórmula geral da espiral, as mesmas informações podem ser transmitidas sem essa redução em 1Í2 vezes. A isso segue imediatamente uma transmissão de dois componentes, visto que não é necessária nenhuma sobreposição.

[00111] Isso também pode ser verdade na transmissão de um componente porque, em uma implementação da fórmula geral da espiral, a sobreposição equivale a simplesmente deslocar a fase de um dos componentes. Sendo assim, basta transmitir qualquer um dos componentes (opcionalmente com um deslocamento de fase). Isso pode ser visto analisando a sobreposição de uma implementação da fórmula geral da espiral como segue.

[00112] Para facilitar a comparação com a fórmula de sinal da MAQ, utilizar-se-á uma versão da fórmula geral da espiral em que m = 2, que corresponde à condição de crescimento de sinal nulo na técnica da MAQ.

[00113] Partindo da Equação 12, a soma dos componentes cosseno e seno produz

[00114] Usando identidades trigonométricas semelhantes às usadas acima, isso equivale a

[00115] A Equação 36 é simplesmente o componente seno da fórmula geral da espiral fasicamente deslocado por uma constante π/4 e multiplicado por 2.. Não se ganha nenhuma informação nova sobrepondo-se uma implementação da fórmula geral da espiral em comparação à transmissão de qualquer um dos componentes individualmente. Isso difere da detecção de sinais na MAQ.

[00116] A simplicidade da Equação 36 é porque a fórmula geral da espiral atribui a mesma amplitude a ambos os componentes; ambos contêm as mesmas informações. Enquanto que a técnica da MAQ restaura informações em pesos de amplitude independentes aos componentes cosseno e seno, a fórmula geral da espiral usa uma fórmula polar com amplitude e fase comuns. Essas informações são disponibilizadas em ambos os componentes individualmente.

[00117] Como a potência é proporcional ao quadrado da amplitude, a vantagem de um fator de raiz quadrada de dois na amplitude em uma implementação da fórmula geral da espiral em relação à técnica da MAQ na transmissão de um componente é de uma potência duas vezes maior.

[00118] Para fins de ilustração, uma implementação exemplificativa da inversão temporal com transmissão de dois componentes é descrita abaixo e comparada a técnicas conhecidas no setor.

[00119] Pode ser desejável desenvolver um sistema de comunicação que suporte oito símbolos possíveis disponíveis para transmissão. Técnicas conhecidas no setor podem produzir um caso especial da técnica da MAQ, conhecido como “8-PSK” (modulação por deslocamento fase), em que oito símbolos são representados por oito números complexos, todos com a mesma amplitude e a fase deslocada entre si em π/4 em torno de um círculo complexo. Esses oito números complexos podem ser usados para definir a fase inicial de oito pares de ondas cossenoidais e senoidais na frequência de transmissão desejada sobre um ciclo. Técnicas conhecidas utilizariam então a transmissão sobreposta, representando cada símbolo pela soma de suas ondas cossenoidal e senoidal associadas. Um filtro de cosseno levantado (ou filtro raiz de cosseno levantado) pode ser usado para controlar o espalhamento de frequência da onda sobreposta e diminuir a ICI. O receptor de sinais deduziria o símbolo transmitido pela amostragem em pontos especiais que permitisse extrair os dados de cosseno e seno da onda sobreposta. No caso de dados sobrepostos, os valores de cosseno só podem ser lidos inequivocamente quando os dados de seno são iguais a zero e vice-versa. Isso proporciona no máximo pontos de dados de dois cossenos e dois senos por ciclo.

[00120] Uma concretização exemplificativa de um método de comunicação pode, em vez disso, usar um conjunto de oito símbolos de comunicação mapeados a oito espirais complexas ou a oito funções não periódicas conhecidas no setor. Em uma concretização exemplificativa de um método de comunicação, quatro espirais complexas com fase deslocada entre si em π/2 e com um fator de modulação de formato podem usar m = 2,4. Essas quatro espirais complexas podem ser usadas para gerar quatro pares de ondas reais e imaginárias na frequência desejada sobre meio-ciclo para cada uma das ondas reais e imaginárias. Usando a multiplexação temporal, é possível gerar quatro formas de onda colocando em sequência cada onda real do símbolo seguida por sua onda imaginária correlacionada, produzindo assim uma onda combinada da mesma duração que uma forma de onda da 8- PSK sobreposta. O número de símbolos pode ser dobrado de quatro para oito, coincidindo com a 8-PSK, pela inversão temporal: para cada uma das quatro formas de onda combinadas, conforme descrito acima, uma nova forma de onda pode ser criada colocando-se em sequência a onda real temporalmente invertida e a onda imaginária temporalmente invertida. Um filtro gaussiano pode ser usado para controlar o espalhamento de frequência das formas de onda combinadas. O receptor de sinais pode sobreamostrar os dados reais e imaginários recebidos para diminuir o ruído e identificar os sinais transmitidos usando a técnica dos filtros casados conhecida no setor.

[00121] A 8-PSK usa um filtro de cosseno levantado, ao passo que uma concretização exemplificativa de um método de comunicação descrito acima pode usar um filtro gaussiano. O filtro gaussiano traz vantagens sobre um filtro de cosseno levantado em termos de ICI, potência, complexidade da implementação e média da ISI de várias amostras. A 8-PSK é forçada a usar um filtro de cosseno levantado porque minimiza a ISI para o ponto simples em que o receptor de 8-PSK extrai dados de sinal.

[00122] Visto que uma concretização exemplificativa de um método de comunicação possui dados reais e imaginários inequivocamente separados uns dos outros, ela não tem limitada sua capacidade de amostrar os vários tempos dos sinais no receptor. Logo, uma concretização exemplificativa é capaz de controlar o ruído com mais eficiência do que a 8-PSK pela sobreamostragem no receptor, ao mesmo tempo em que usufrui das vantagens associadas ao uso de um filtro gaussiano em vez de um filtro de cosseno levantado.

[00123] Técnicas de detecção de sinais com filtros casados conhecidas no setor podem ser ideais para canais de comunicação cuja única distorção é o Ruído Gaussiano Branco Aditivo (AWGN). Sua eficiência, contudo, dependerá da capacidade de extrair vários pontos de dados, o que pode ser facilitado pelo método de multiplexação temporal descrito acima. Técnicas de detecção de sinais para canais não AWGN são descritas na publicação de pedido de patente dos Estados Unidos no 2011/0150048, a qual se incorpora por referência a este documento.

[00124] A Fig. 6 ilustra uma concretização exemplificativa 600 de um sistema de comunicação, o qual inclui um modulador 610, um transmissor ou transceptor 620, um canal de comunicação 630, um receptor ou transceptor 640 e um demodulador 650. O demodulador 650 inclui um decodificador 652. O modulador 610 inclui um codificador 612 e um filtro formatador de pulso 614. Vários símbolos de comunicação de entrada 60 podem ser obtidos dentre um conjunto de símbolos de comunicação, convertidos em várias formas de onda transmissíveis usando um modulador 610 e várias funções selecionadas dentre um conjunto de funções não periódicas e transmitidos por um canal de comunicação 630 usando um transmissor ou transceptor 620.

[00125] Os símbolos de comunicação de entrada são, por exemplo, armazenados no modulador 610 ou obtidos ou fornecidos por um dispositivo eletrônico. As funções não periódicas são, por exemplo, armazenadas no modulador 610 ou obtidas de um dispositivo eletrônico.

[00126] As formas de onda transmissíveis são recebidas pelo receptor ou transceptor 640 e demoduladas pelo demodulador 650 para produzir vários símbolos de comunicação de saída 61. Os símbolos de comunicação de saída são, por exemplo, comunicados a um usuário ou dispositivo eletrônico.

[00127] O dispositivo eletrônico pode incluir um meio legível por computador, um computador, um dispositivo de comunicação via satélite e/ou um dispositivo móvel, tal como um assistente digital pessoal, um computador laptop ou um telefone celular. O dispositivo eletrônico, por exemplo, armazena, converte, processa, transmite, recebe, comunica a um usuário e/ou de alguma outra forma gerencia dados de símbolos de comunicação, dados de funções não periódicas e/ou formas de onda transmissíveis. Qualquer um dos componentes acima, incluindo o modulador 610, o transmissor ou transceptor 620, o receptor ou transceptor 640, o demodulador 650 e o dispositivo eletrônico, pode incluir um ou mais processadores e meios legíveis por computador, conforme é de conhecimento dos versados na técnica.

[00128] A Fig. 7 ilustra uma concretização exemplificativa 700 de um método de comunicação, o qual inclui obter vários símbolos de comunicação de entrada selecionados dentre um conjunto de símbolos de comunicação na etapa 710, converter os vários símbolos de comunicação de entrada em várias formas de onda transmissíveis construídas usando funções na etapa 720, transmitir as várias formas de onda transmissíveis por um canal de comunicação na etapa 730, receber as várias formas de onda transmissíveis na etapa 640, demodular as várias formas de onda transmissíveis na etapa 750 e comunicar um conjunto de sinais de comunicação de saída a um usuário ou a um dispositivo eletrônico na etapa 760.

[00129] Na etapa 710, vários símbolos de comunicação de podem ser obtidos usando um modulador e/ou um dispositivo eletrônico. Os símbolos de comunicação de entrada são selecionados dentre um conjunto de símbolos de comunicação. Por exemplo, o conjunto de símbolos de comunicação de entrada pode conter oito símbolos de comunicação. O dispositivo eletrônico pode incluir um meio legível por computador, um computador, um dispositivo de comunicação via satélite e/ou um dispositivo móvel, tal como um assistente digital pessoal, um computador laptop ou um telefone celular.

[00130] Na etapa 720, os vários símbolos de comunicação de entrada são convertidos em várias formas de onda transmissíveis usando um modulador. As formas de onda são construídas usando funções, incluindo, entre outras, a Equação 3. As funções são selecionadas dentre um conjunto de funções não periódicas. As funções não periódicas são armazenadas em um modulador ou obtidas de um dispositivo eletrônico. O conjunto de funções não periódicas pode ser mapeado ou corresponder a um conjunto de símbolos de comunicação. O dispositivo eletrônico pode incluir um meio legível por computador, um computador, um dispositivo de comunicação via satélite e/ou um dispositivo móvel, tal como um assistente digital pessoal, um computador laptop ou um telefone celular.

[00131] O modulador inclui um codificador, para converter vários símbolos de comunicação de entrada em dados de amplitude, e um filtro formatador de pulso, para limitar a banda do sinal. O codificador converte vários símbolos de comunicação em dados de amplitude (1) recuperando dados de amplitude digitais a partir de uma tabela de consulta indexada pelo número dos símbolos, (2) produzindo uma forma de onda analógica equivalente à sequência de símbolos usando dispositivos analógicos conhecidos na técnica ou (3) usando qualquer outra técnica de codificação conhecida na técnica. O filtro formatador de pulso pode ser um filtro gaussiano ou qualquer outro filtro conhecido na técnica.

[00132] Uma tabela de consulta pode mapear o conjunto de funções não periódicas ao conjunto de símbolos de comunicação. Por exemplo, uma tabela de consulta pode incluir valores para uma função não periódica {Fj(t)}. A escolha de {Fj(t)} pode ser levando-se em conta propriedades do canal tais como o ruído e a amplitude e a faixa de frequência disponíveis, além de critérios de otimização. Por exemplo, a função {Fj(t)} pode ser selecionada para maximizar a diferença entre os filtros de detecção de sinal casados, sujeitos a restrições quanto ao número de amostras permissíveis, ao consumo de potência e à complexidade de chip do modulador e do demodulador. Um código numérico exclusivo, tal como um código binário, pode ser atribuído por um processador a cada Fj(t), de comum acordo entre um transmissor ou transceptor e um receptor ou transceptor.

[00133] A função {Fj(t)} pode ser baseada na Equação 3. Códigos numéricos exclusivos podem ser determinados em função da amplitude, da fase, do sentido temporal, da frequência, do sentido rotacional e/ou do crescimento. Por exemplo, os códigos numéricos exclusivos podem ser determinados variando a fase (WO na Equação 4), o crescimento (m na Equação 4) e o sentido temporal (KI ou wi na Equação 4). Como alternativa, pode-se usar qualquer tipo de forma de onda não periódica.

[00134] Ao usar os códigos numéricos exclusivos, é possível converter os vários símbolos de comunicação de entrada em uma sequência equivalente de funções não periódicas selecionadas a partir de {Fj(t)} e gerar várias formas de onda usando um transmissor ou transceptor.

[00135] Na etapa 730, as várias formas de onda transmissíveis são transmitidas por um canal de comunicação usando um transmissor ou transceptor. As várias formas de onda transmissíveis podem ser transmitidas pelo ar, por cabo de fibras ópticas ou por qualquer outro meio conhecido na técnica. O canal de comunicação pode sofrer com ruído, desvanecimento, distorção ou quaisquer outros distúrbios de canal conhecidos na técnica.

[00136] A transmissão de dois componentes pode ser usada, visto que facilita o uso da inversão rotacional. Ademais, a multiplexação temporal dentro do símbolo bicomponente pode ser usada para facilitar a sobreamostragem de dados do sinal, a qual pode servir para tirar a média do ruído.

[00137] Ademais, diferentes frações de uma forma de onda transmissível podem corresponder a símbolos diferentes. Isso permite uma taxa de dados mais alta em comparação às técnicas de modulação convencionais, como a técnica da MAQ.

[00138] Além disso, é possível aumentar a taxa de símbolos diminuindo a multiplexação temporal dentro do símbolo bicomponente para cada um dos componentes real e imaginário das amplitudes transmitidas de um símbolo.

[00139] As propriedades de potência de um sinal transmitido podem ser alteradas manipulando-se o fator de crista do sinal de modo a alterá-las. Por exemplo, o fator de crista pode ser manipulado multiplicando-se uma forma de onda senoidal por uma forma de onda exponencial e/ou ajustando-se o parâmetro “m” na fórmula geral da espiral.

[00140] A transição entre símbolos pode ser suavizada dividindo-se os dados de transmissão de um símbolo em funções de cabeça e de cauda entre os símbolos.

[00141] Na etapa 740, as várias formas de onda transmissíveis são recebidas por um receptor ou transceptor.

[00142] Na etapa 750, as várias formas de onda transmissíveis são demoduladas por um demodulador. O demodulador 130 inclui um decodificador 132. As várias formas de onda transmissíveis são fracionadas em intervalos de dados de amplitude correspondentes a cada símbolo. O receptor ou transceptor amostra as formas de onda transmitidas e determinar qual “j” foi enviado consultando uma tabela de valores pré-computadorizada para {Fj(t)}. A forma de onda transmitida é decodificada por um processador pela relação entre os valores “j” e os códigos numéricos exclusivos.

[00143] Como alternativa, em canais que incluem essencialmente o Ruído Gaussiano Branco Aditivo (AWGN), técnicas com filtros de detecção de sinal casados conhecidas no setor podem ser usadas para converter os dados de amplitude de um sinal em uma sequência de símbolos recebidos. Em canais com outros distúrbios, outras técnicas de filtragem podem ser usadas além dos filtros de detecção de sinal casados ou no lugar destes. Essas outras técnicas podem incluir as descritas na publicação de pedido de patente dos Estados Unidos no 2011/0150048, a qual se incorpora por referência a este documento.

[00144] Na etapa 760, comunica-se um conjunto de sinais de comunicação de saída a um dispositivo eletrônico ou a um usuário. O dispositivo eletrônico pode incluir um meio legível por computador, um computador, um dispositivo de comunicação via satélite e/ou um dispositivo móvel, tal como um assistente digital pessoal, um computador laptop ou um telefone celular.

[00145] Em outras concretizações exemplificativas, o dispositivo eletrônico, por exemplo, armazena, converte, processa, transmite, recebe, comunica a um usuário e/ou de alguma outra forma gerencia dados de símbolos de comunicação, dados de funções não periódicas e/ou formas de onda transmissíveis.

[00146] A descrição acima e as figuras anexas ilustram os princípios, concretizações preferidas e modos de praticar a invenção. No entanto, não se deve interpretar a invenção de modo a limitá-la às concretizações específicas discutidas acima. Várias variações das concretizações discutidas acima transparecerão aos versados na técnica.

[00147] Logo, as concretizações descritas acima devem ser tidas como ilustrativas em vez de restritivas. Tendo isso em vista, deve-se ter em mente que os versados na técnica podem fazer variações às concretizações sem divergir do âmbito da invenção conforme definido nas Reivindicações a seguir.

Claims

1. Método de Comunicação, compreendendo: obter (710) um ou uma pluralidade de, respectivamente, símbolos de comunicação de entrada (60) selecionados a partir de um conjunto de símbolos de comunicação; caracterizado por que converte (720) um ou a pluralidade de, respectivamente, símbolos de comunicação de entrada (60) num número correspondente de formas de onda transmissíveis usando um número correspondente de diferentes funções não periódicas selecionadas a partir de um conjunto de funções não periódicas; e transmitir (730) as formas de onda transmissíveis por um canal de comunicação (630), em que pelo menos uma função não periódica selecionada a partir do conjunto de funções não periódicas tem a forma da equação

em que Ko é um coeficiente de amplitude de primeiro nível, ao é uma constante de frequência de primeiro nível, i é uma raiz quadrada constante imaginária de menos um, KI é um coeficiente de amplitude de segundo nível, a1 é uma constante de frequência de segundo nível, t é um parâmetro de tempo, to é um tempo inicial, K2 é um coeficiente de amplitude de terceiro nível, a2 é uma constante de frequência de terceiro nível e m é um termo de forma de onda e em que o conjunto de funções não periódicas compreende também a respectiva versão de reversão temporal e/ou reversão rotacional de, pelo menos, uma função não periódica selecionada a partir do conjunto de funções não periódicas.

2. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que KO modula uma amplitude, wo modula uma fase, Ki modula uma frequência, pelo menos um dentre KI e wi varia uma direção temporal, to varia um deslocamento temporal, pelo menos um dentre k2 e w2 varia uma direção rotacional e pelo menos um dentre m, k2, w1 e w2 varia um crescimento.

3. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que cada função não periódica no conjunto de funções não periódicas difere das demais funções não periódicas no conjunto de funções não periódicas, pelo menos um dentre uma amplitude, fase, frequência, direção temporal, deslocamento temporal, direção rotacional e crescimento.

4. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que pelo menos um dentre um ou a pluralidade de símbolos de comunicação de entrada (6o) e o conjunto de funções não periódicas é obtido de pelo menos um dentre um modulador (61o), um meio legível por computador, um computador, um dispositivo de comunicação via satélite e um dispositivo móvel.

5. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que uma ou uma pluralidade de partes de, pelo menos, uma das formas de onda transmissíveis correspondem a, pelo menos, um de um ou a pluralidade símbolos de comunicação de entrada (6o).

6. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que as formas de onda transmissíveis são, pelo menos, um dentre geradas e transmitidas pelo canal de comunicação (63o) usando ainda a multiplexação temporal dentro do símbolo, na qual os componentes cosseno e seno das formas de onda transmissíveis são transmitidos um após o outro.

7. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que pelo menos uma das formas de onda transmissíveis compreende uma parte de cabeça e uma parte de cauda, de tal modo que a parte de cauda retorna o canal de comunicação (630) às condições iniciais.

8. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que um ou a pluralidade de símbolos de comunicação de entrada (60) são convertidos nas formas de onda transmissíveis usando um modulador (610).

9. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 8, caracterizado por que o modulador (610) compreende pelo menos um dentre um codificador (612) e um filtro formatador de pulso (614).

10. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 9, caracterizado por que o codificador (612) obtém dados de amplitude usando uma tabela de consulta que mapeia o conjunto de símbolos de comunicação ao conjunto de funções não periódicas.

11. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que as formas de onda transmissíveis são, pelo menos, um dentre geradas e transmitidas pelo canal de comunicação (630) usando pelo menos um dentre um transmissor e um primeiro transceptor (620).

12. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que as formas de onda transmissíveis são, pelo menos, um dentre geradas e transmitidas pelo canal de comunicação (630) usando, pelo menos, um dentre um computador, um dispositivo de comunicação via satélite e um dispositivo móvel.

13. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda: receber (740) as formas de onda transmissíveis; e demodular (750) as formas de onda transmissíveis.

14. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 13, caracterizado por que compreende ainda comunicar (760) um ou uma pluralidade de símbolos de comunicação de saída (61) a, pelo menos, um dentre um usuário, um meio legível por computador, um computador, um dispositivo de comunicação via satélite e um dispositivo móvel.

15. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 13, caracterizado por que uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis são recebidas usando pelo menos um dentre um receptor e um segundo transceptor (640).

16. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 13, caracterizado por que uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis são recebidas usando pelo menos um dentre um computador, um dispositivo de comunicação via satélite e um dispositivo móvel.

17. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 13, caracterizado por que uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis são demoduladas usando um demodulador (650).

18. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 17, caracterizado por que o demodulador (650) compreende um decodificador (652).

19. Método de Comunicação, compreendendo: receber (740) uma ou uma pluralidade de, respectivamente, formas de onda transmissíveis transmitidas por um canal de comunicação (630); e demodular (750) uma ou a pluralidade de, respectivamente, formas de onda transmissíveis, caracterizado por que uma ou a pluralidade de, respectivamente, formas de onda transmissíveis são construídas usando um número correspondente de diferentes funções não periódicas na conversão de um número correspondente de símbolos de comunicação de entrada (60), em que as funções não periódicas são selecionadas a partir de um conjunto de funções não periódicas e em que, pelo menos, uma função não periódica selecionada a partir do conjunto de funções não periódicas tem a forma da equação

em que Ko é um coeficiente de amplitude de primeiro nível, wo é uma constante de frequência de primeiro nível, i é a raiz quadrada constante imaginária de menos um, K1 é um coeficiente de amplitude de segundo nível, w1 é uma constante de frequência de segundo nível, t é um parâmetro de tempo, to é um tempo inicial, K2 é um coeficiente de amplitude de terceiro nível, w2 é uma constante de frequência de terceiro nível e m é um termo de forma de onda e em que o conjunto de funções não periódicas compreende também a respectiva versão de reversão temporal e/ou reversão rotacional de, pelo menos, uma função não periódica selecionada a partir do conjunto de funções não periódicas.

20. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado por que compreende ainda comunicar (76o) um ou uma pluralidade de símbolos de comunicação de saída (61) a, pelo menos, um dentre um usuário, um meio legível por computador, um computador, um dispositivo de comunicação via satélite e um dispositivo móvel.

21. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado por que KO modula uma amplitude, wo modula uma fase, Ki modula uma frequência, pelo menos um dentre KI e wi varia a direção temporal, to varia o deslocamento temporal, pelo menos um dentre k2 e w2 varia a direção rotacional e, pelo menos, um dentre m, k2, w1 e w2 varia um crescimento.

22. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado por que cada função não periódica no conjunto de funções não periódicas difere das demais funções não periódicas no conjunto de funções não periódicas em, pelo menos, um dentre amplitude, fase, frequência, direção temporal, deslocamento temporal, direção rotacional e crescimento.

23. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado por que uma ou uma pluralidade de partes de, ao menos, uma das uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis correspondem a, ao menos, um dos símbolos de comunicação de entrada (6o).

24. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado por que uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis são pelo menos um dentre geradas e transmitidas pelo canal de comunicação (63o) usando ainda a multiplexação temporal dentro do símbolo no qual os componentes de cosseno e seno de uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis são transmitidos um após o outro.

25. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado por que, pelo menos, uma de uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis compreende uma parte de cabeça e uma parte de cauda, de tal modo que a parte de cauda retorna o canal de comunicação (630) às condições iniciais.

26. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado por que uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis são recebidas usando, pelo menos, um dentre um receptor e um segundo transceptor (640).

27. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado por que uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis são recebidas usando pelo menos um dentre um computador, um dispositivo de comunicação via satélite e um dispositivo móvel.

28. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado por que uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis são demoduladas usando um demodulador (650).

29. Método de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 28, caracterizado por que o demodulador (650) compreende um decodificador (652).

30. Sistema, (600), de Comunicação, compreendendo: um modulador (610), adaptado para obter um ou uma pluralidade de, respectivamente, símbolos de comunicação de entrada (60) selecionados a partir de um conjunto de símbolos de comunicação e caracterizado por que o modulador (610) é adaptado ainda para converter um ou a pluralidade de, respectivamente, símbolos de comunicação de entrada (60) num número correspondente de formas de onda transmissíveis usando um número correspondente de diferentes funções não periódicas selecionadas a partir de um conjunto de funções não periódicas; e pelo menos um dentre um transmissor e um primeiro transceptor (620), adaptados para transmitir formas de onda transmissíveis por um canal de comunicação (630), em que, pelo menos, uma função não periódica selecionada a partir do conjunto de funções não periódicas tem a forma da equação

em que KO é um coeficiente de amplitude de primeiro nível, a é uma constante de frequência de primeiro nível, i é a raiz quadrada constante imaginária de menos um, k1 é um coeficiente de amplitude de segundo nível, a1 é uma constante de frequência de segundo nível, t é um parâmetro de tempo, to é um tempo inicial, k2 é um coeficiente de amplitude de terceiro nível, a2 é uma constante de frequência de terceiro nível e m é um termo de forma de onda e em que o conjunto de funções não periódicas compreende também a respectiva versão de reversão temporal e/ou reversão rotacional de, pelo menos, uma função não periódica selecionada a partir do conjunto de funções não periódicas.

31. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 30, caracterizado por que KO modula uma amplitude, WO modula uma fase, K1 modula uma frequência, pelo menos um dentre KI e WI varia a direção temporal, to varia o deslocamento temporal, pelo menos um dentre k2 e w2 varia a direção rotacional e pelo menos um dentre m, k2, w1 e w2 varia um crescimento.

32. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 30, caracterizado por que cada função não periódica no conjunto de funções não periódicas difere das demais funções não periódicas no conjunto de funções não periódicas em pelo menos um dentre uma amplitude, fase, frequência, direção temporal, deslocamento temporal, direção rotacional e crescimento.

33. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 30, caracterizado por que, pelo menos, um dentre um ou a pluralidade de símbolos de comunicação de entrada (60) e o conjunto de funções não periódicas é obtido a partir de pelo menos um dentre um modulador (610), um meio legível por computador, um computador, um dispositivo de comunicação via satélite e um dispositivo móvel.

34. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 30, caracterizado por que uma ou uma pluralidade de partes de pelo menos uma das formas de onda transmissíveis correspondem a, pelo menos, um de um ou a pluralidade de símbolos de comunicação de entrada (60).

35. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 30, caracterizado por que as formas de onda transmissíveis são, pelo menos, um dentre geradas e transmitidas pelo canal de comunicação (630) usando ainda a multiplexação temporal dentro do símbolo na qual os componentes cosseno e seno das formas de onda transmissíveis são transmitidos um após o outro.

36. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 30, caracterizado por que pelo menos uma das formas de onda transmissíveis compreende uma parte de cabeça e uma parte de cauda, de tal modo que a parte de cauda retorna o canal de comunicação (630) às condições iniciais.

37. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 30, caracterizado por que o modulador (610) compreende um codificador (612) e um filtro formatador de pulso (614).

38. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 37, caracterizado por que o codificador (612) obtém dados de amplitude usando uma tabela de consulta que mapeia o conjunto de símbolos de comunicação ao conjunto de funções não periódicas.

39. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 30, caracterizado por compreender ainda: pelo menos um dentre um receptor e um segundo transceptor (640), adaptados para receber as formas de onda transmissíveis; e um demodulador (650), adaptado para demodular as formas de onda transmissíveis.

40. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 30, compreendendo ainda pelo menos um dentre um meio legível por computador, um computador, um dispositivo de comunicação via satélite e um dispositivo móvel, caracterizado por que pelo menos um dentre o meio legível por computador, o computador, o dispositivo de comunicação via satélite e o dispositivo móvel é adaptado para pelo menos uma função dentre: fornecer um ou a pluralidade de símbolos de comunicação de entrada (60); obter um ou a pluralidade de símbolos de comunicação de entrada (60); converter um ou a pluralidade de símbolos de comunicação de entrada (60) nas formas de onda transmissíveis; transmitir as formas de onda transmissíveis pelo canal de comunicação (630); receber as formas de onda transmissíveis; demodular as formas de onda transmissíveis; e comunicar um ou uma pluralidade de símbolos de comunicação de saída (61) a, pelo menos, um dentre um usuário, um meio legível por computador secundário, um computador secundário, um dispositivo de comunicação via satélite secundário e um dispositivo móvel secundário.

41. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 39, caracterizado por que o demodulador (650) compreende um decodificador (652).

42. Sistema, (600), de Comunicação, compreendendo: pelo menos um dentre um receptor e um segundo transceptor (640), adaptados para receber uma ou uma pluralidade de, respectivamente, formas de onda transmissíveis transmitidas por um canal de comunicação (630); e um demodulador (650), adaptado para demodular uma ou a pluralidade de, respectivamente, formas de onda transmissíveis, caracterizado por que uma ou a pluralidade de, respectivamente, formas de onda transmissíveis são construídas usando um número correspondente de diferentes funções não periódicas na conversão de um número correspondente de símbolos de comunicação de entrada (60), em que as funções não periódicas são selecionadas a partir de um conjunto de funções não periódicas e em que, pelo menos, uma função não periódica selecionada a partir do conjunto de funções não periódicas tem a forma da equação

em que KO é um coeficiente de amplitude de primeiro nível, ao é uma constante de frequência de primeiro nível, i é a raiz quadrada constante imaginária de menos um, k1 é um coeficiente de amplitude de segundo nível, a1 é uma constante de frequência de segundo nível, t é um parâmetro de tempo, to é um tempo inicial, k2 é um coeficiente de amplitude de terceiro nível, a2 é uma constante de frequência de terceiro nível e m é um termo de forma de onda e em que o conjunto de funções não periódicas compreende também a respectiva versão de reversão temporal e/ou reversão rotacional de, pelo menos, uma função não periódica selecionada a partir do conjunto de funções não periódicas.

43. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 42, caracterizado por que KO modula uma amplitude, WO modula uma fase, K1 modula uma frequência, pelo menos um dentre KI e WI varia a direção temporal, to varia o deslocamento temporal, pelo menos um dentre k2 e w2 varia a direção rotacional e pelo menos um dentre m, k2, w1 e w2 varia um crescimento.

44. Sistema, (6oo), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 42, caracterizado por que cada função não periódica no conjunto de funções não periódicas difere das demais funções não periódicas no conjunto de funções não periódicas em pelo menos um dentre uma amplitude, fase, frequência, direção temporal, deslocamento temporal, direção rotacional e crescimento.

45. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 42, caracterizado por que uma ou uma pluralidade de partes de, pelo menos, uma de uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis correspondem a, pelo menos, um dos símbolos de comunicação de entrada (60).

46. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 42, caracterizado por que uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis são, pelo menos, um dentre geradas e transmitidas pelo canal de comunicação (630) usando ainda a multiplexação temporal dentro do símbolo, na qual os componentes de cosseno e seno de um ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis são transmitidos um após o outro.

47. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 42, caracterizado por que pelo menos uma ou uma pluralidade de formas de onda transmissíveis compreende uma parte de cabeça e uma parte de cauda, de tal modo que a parte de cauda retorna o canal de comunicação (630) às condições iniciais.

48. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 42, compreendendo ainda pelo menos um dentre um meio legível por computador, um computador, um dispositivo de comunicação via satélite e um dispositivo móvel, caracterizado por que pelo menos um dentre o meio legível por computador, o computador, o dispositivo de comunicação via satélite e o dispositivo móvel é adaptado para pelo menos uma função dentre: receber uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis; demodular uma ou a pluralidade de formas de onda transmissíveis; e comunicar um ou uma pluralidade de símbolos de comunicação de saída (61) a, pelo menos, um dentre um usuário, um meio legível por computador secundário, um computador secundário, um dispositivo de comunicação via satélite secundário e um dispositivo móvel secundário.

49. Sistema, (600), de Comunicação, de acordo com a Reivindicação 42, caracterizado por que o demodulador (650) compreende um decodificador (652).