BR9815807B1 - estrutura de quadros e sincronização de quadros para sistemas multi-portadoras. - Google Patents

Description

ESTRUTURA DE QUADROS E SINCRONIZAÇÃO DE QUADROS PARA SISTEMAS MULTI-PORTADORAS

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a métodos e aparelho para gerar um sinal tendo uma estrutura de quadros, onde cada quadro da estrutura de quadros é composto de símbolos úteis, um intervalo de guarda associado a cada símbolo útil e a um símbolo de referência. Além disso, a presente invenção refere-se a métodos e aparelho para sincronização de quadros de sinais tendo a estrutura acima.

A presente invenção é particularmente útil num sistema de transmissão MCM (MCM = Modulação de Multi-portadora) usando uma multiplexação por divisão em freqüência ortogonal (OFDM) para radiodifusão digital.

Fundamentos da Invenção

Num sistema de transmissão MCM (OFDM), a informação binária é representada na forma de um espectro complexo, isto é, um número distinto de símbolos complexos de sub- portadora no domínio da freqüência. No modulador, o fluxo de bits é representado por uma seqüência de espectros. Usando uma transformada de Fourier inversa (IFFT), é produzido um sinal no domínio do tempo de MCM a partir desta seqüência de espectros.

No caso de uma transmissão deste sinal de MCM descrito por meio de um canal de múltiplas vias com memória, ocorre interferência inter-símbolo (ISI) devido à dispersão por múltiplas vias. Para evitar ISI, é acrescentado um intervalo de guarda ou extensão fixa entre os símbolos de MCM adjacentes no tempo. 0 intervalo de guarda é escolhido como prefixo cíclico. Isto significa que a última parte de um símbolo de MCM no domínio do tempo é colocado em frente do símbolo para obter uma extensão periódica. Se a extensão fixa do intervalo de guarda escolhido for maior do que o retardo máximo de múltiplas vias, não ocorrerá ISI.

No receptor, a informação que está na freqüência e no domínio do tempo (MCM) tem que ser recuperada do sinal de domínio do tempo de MCM. Isto é realizado em duas etapas. Primeira, localizando, de modo otimizado, a janela de FFT, eliminando, desta forma, o intervalo de guarda em frente de cada símbolo de domínio de tempo de MCM. Segunda, realizando uma Transformada de Fourier da seqüência de amostras de tempo úteis assim obtidas.

Como resultado, é então recuperada uma seqüência de símbolos espectrais. Cada um dos símbolos contém um número distinto de símbolos de sub-portadoras transportando informação. Fora destes, os bits de informação são recuperados usando o processo inverso do modulador.

Realizando-se o método descrito anteriormente, o seguinte problema ocorre no receptor. A posição exata do intervalo de guarda e, por conseguinte, a posição das partes úteis originais dos símbolos de MCM no domínio do tempo geralmente é desconhecida. A extração do intervalo de guarda e da transformada FFT subseqüente da parte útil resultante do sinal de tempo não é possível sem informação adicional. Para fornecer esta informação adicional, uma seqüência conhecida (portadora simples) na forma de um símbolo de referência (domínio do tempo) é inserida no sinal de tempo. Com o conhecimento sobre as posições dos símbolos de referência no sinal recebido, as posições exatas dos intervalos de guarda e, portanto, das amostras de tempo transportando informações de interesse são conhecidas.

A inserção periódica dos símbolos de referência resulta numa estrutura de quadros do sinal de MCM. Esta estrutura de quadros de um sinal de MCM é mostrada na Figura 1. Um quadro do sinal de MCM é composto de uma pluralidade de símbolos de MCM (10) . Cada símbolo de MCM (10) é formado por um símbolo útil (12) e um intervalo de guarda (14) associado ao mesmo. Conforme mostrado na Figura 1, cada quadro compreende um símbolo de referência (16).

Uma sincronização de funcionamento no receptor, isto é, sincronização de quadro, de freqüência, de fase, de intervalo de guarda é necessária para a demodulação subseqüente de MCM. Conseqüentemente, a primeira e mais importante tarefa do processamento de banda base no receptor é descobrir e sincronizar para o símbolo de referência.

Descrição da Técnica Anterior

A maioria dos métodos da técnica anterior para sincronização de quadros foram desenvolvidos para transmissão de portadora simples pelo canal AWGN (AWGN = Ruído Gaussiano Branco Aditivo). Estes métodos da técnica anterior, baseados em correlação, não são, sem mudanças importantes, aplicáveis para transmissão por canais de desvanecimento de múltiplas vias com grandes offsets de

freqüência ou por sistemas de transmissão de MCM que usam, por exemplo, uma multiplexação por divisão em freqüência ortogonal.

Foram desenvolvidos métodos de sincronização de quadros específicos para os sistema de transmissão de MCM. Warner, W.D., Leung C.: "OFDM/FM Frame Synchronization for Mobile Radio Data Communication", "IEEE Trans. On Vehicular Technology", vol. VT-42, Agosto de 1993, páginas 302 a 313, explica a inserção de símbolos de referência na forma de tons em paralelo com os dados no símbolo de MCM.

Os símbolos de referência ocupam várias portadoras do sinal de MCM. No receptor, as portadoras de sincronização são extraídas no domínio da freqüência, após uma transformada FFT (FFT = transformada rápida de Fourier), usando um detector de correlação. Na presença de grandes offsets de freqüência, este algoritmo torna-se muito complexo porque vários correlatos têm que ser implementados em paralelo.

Mais uma técnica da técnica anterior é inserir um símbolo de referência periódico num sinal modulado em MCM.

Este símbolo de referência é uma seqüência CAZAC (CAZAC = Autocorrelação Zero de Amplitude Constante). Estas técnicas são explicadas por: Classen, F., Meyr, H.: "Synchronization Algorithms for an OFDM system for Mobile Communication" em "Codierung für Codierung für Quelle, Kanal und Übertragung": ITG-Fachbericht 130, páginas 105-114, Munique, Outubro de 1994, ITG, VDE-Verlag, Berlin Offenbach; Lambrette, U., Horstmannshoff, J., Meyr, H.: "Techniques for Frame Synchronization on Unknown Frequency Selective Channels", "Proc. Vehic. Technology Conference", 1997; Schmidl, T.M., Cox7 D.C.: "Low-Overhead, Low- Compexity [Burst] Synchronization for OFDM Transmission, Proc. IEEE Int. Conf. on Commun., 1996". Nestes sistemas, o processador do receptor procura uma repetição periódica. Para estes algoritmos a sincronização de freqüência aproximada tem que ser conseguida antes de ou pelo menos simultaneamente com a sincronização de quadros.

Van de Beek, J. Sandell, M., Isaksson, M, Bõrjesson, P. : "Low-Complex Frame Synchronization in OFDM Systems, Proc. of the ICUPC, 1995", evita a inserção de símbolos de referência adicionais ou portadoras de pilotos e usam ao invés deles a periodicidade no sinal de MCM que é inerente no intervalo de guarda e na extensão cíclica associada. Este método é adequado somente para canais de desvanecimento variando vagarosamente e pequenos offsets de freqüência.

US-A-5.191.576 refere-se a um método para a difusão dos dados digitais projetados para serem recebidos notavelmente por receptores móveis mudando de posição num ambiente urbano. Neste método, o cabeçalho de cada quadro do sinal de radiodifusão tendo uma estrutura de quadros tem um primeiro símbolo de sincronização vazio e um segundo sinal oscilado não modulado formando um sistema de sincronização análogo de dois estágios. A recuperação do sinal de sincronização é alcançada de uma forma análoga, sem a prévia extração de um sinal de clock no nível binário.

EP 0631406 A refere-se a sinais de dados, sinais de C0FDM, por exemplo, e a métodos e aparelho para difundir referidos sinais. Os sinais de COFDM compreendem uma seqüência de símbolos, cada símbolo tendo uma parte útil e um intervalo de guarda. Dois símbolos de um sinal de COFDM são fornecidos como símbolos de sincronização. Um dos dois símbolos é um símbolo zero, ao passo que o outro deles é um símbolo de sincronização que é formado por um multiplex não modulado das freqüências portadoras tendo um envelope constante. Além dos dois símbolos como símbolos de sincronização, é explicado na EP 0631406 A modular a freqüência piloto do sinal de dados com um sinal de referência que transporta a informação de sincronização.

Este sinal de referência modulado na freqüência piloto do sinal de dados pode ser usado por um demoaulador MABLR.

WO 98/00946 A refere-se a um sistema para uma sincronização do tempo e da freqüência dos sinais de OFDM. Dois símbolos de treinamento de OFDM são usados para obter (10 sincronização total em menos de dois quadros de dados. Os símbolos de treinamento de OFDM são colocados no sinal de OFDM, de preferência, pelo menos uma vez a cada quadro. 0 primeiro símbolo de treinamento de OFDM é produzido modulando-se as ondas sub-portadoras de OFDM de número par ao passo que as ondas sub-portadoras de OFDM de número impar são suprimidas. Desta forma, de acordo com WO 98/00946 A, o primeiro símbolo de treinamento OFDM é produzido pela modulação das portadoras de números pares deste símbolo com uma primeira seqüência de PN predeterminada.

Moose: "A technique for orthogonal frequency division multiplexing offset correction", "IEEE TRANSACTI0NS ON COMMUNICATIONS", vol. 42, No. 10, Outubro de 1994, páginas 2908 a 2914, explica os métodos para corrigir offsets de freqüência em comunicações digitais de OFDM. Os métodos envolvem repetição de um símbolo de dados e comparação das fases de cada uma das portadoras entre os símbolos sucessivos.O deslocamento de fase de cada uma das portadoras entre os símbolos repetidos é devido ao offset de freqüência uma vez que os valores de fase de modulação não são mudados nos símbolos repetidos.

Keller; Hanzo: "Orthogonal frequency division multiplex synchronization techniques for wireless local area networks", IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON PERSONALi INDOOR AND MOBILE RADIO COMMUNICATIONS, 15 de Outubro de 1996, páginas 963 a 967, explicam a aquisição de freqüência, rastreamento de freqüência, sincronização de símbolo e técnicas de sincronização de quadros. Com relação à sincronização de quadros, é explicado que se deve usar um símbolo de referência que consiste em cópias repetitivas de um padrão de sincronização de amostras pseudo-aleatórias. A sincronização de quadros é conseguida por técnicas de autocorrelação usando os segmentos de sincronização periódica, de tal forma que, para os algoritmos de sincronização propostos não é necessário conhecimento anterior das seqüências de sincronização.

Os métodos para sincronização de quadros disponíveis até â presente data requerem sincronização de freqüência previamente conseguida ou tornam-se muito complexos quando o sinal no receptor é corrompido por um offset de freqüência muito grande.

Se houver um offset de freqüência no receptor, como pode ser facilmente o caso em que um receptor é acionado e o loop de sincronização de freqüência não está ainda travado, ocorrerão problemas. Quando se está realizando uma correlação simples haverá somente ruído na saída do correlator, isto é, não se pode achar nenhum máximo se o offset de freqüência exceder a um certo limite. 0 tamanho do offset de freqüência depende da extensão (tempo) da correlação a ser realizada, isto é, quanto mais tempo levar, menor se torna o offset de freqüência permitida. Em geral, o offset de freqüência aumenta a complexidade de implementação.

Os offsets de freqüência ocorrem após ligar a energia ou mais tarde devido ao desvio de freqüência dos osciladores usados para a conversão para baixo para a banda base. Exatidões normais para freqüência de um oscilador local funcionando livremente (LO) estão a ±50 ppm da freqüência portadora. Com uma freqüência portadora em banda-S (por exemplo 2,34 GHz) haverá um desvio máximo de freqüência de LO acima de 100 kHz (117,25 kHz). Um desvio desta magnitude coloca grandes demandas nos métodos acima.

No caso de canal de transmissão prejudicada de múltiplas vias, um método de correlação produz vários máximos de correlação além do máximo distinto para um canal de AWGN. A melhor posição possível de cabeçalho de quadros, isto é, o símbolo de referência, tem que ser selecionado para lidar com este número de máximos. Em canais de múltiplas vias, os métodos de sincronização de quadros com correlações não podem ser usados sem grandes mudanças. Além disto, não é possível usar dados demodulados a partir do sistema de MCM, porque a demodulação é baseada no conhecimento da posição do intervalo de guarda e da parte útil do símbolo de MCM.

Sumário da Invenção

É um objetivo da presente invenção proporcionar um método e um aparelho para gerar um sinal que tem uma estrutura de quadros que permite uma sincronização de quadros após os sinais terem sido transmitidos mesmo no caso de um offset de freqüência portadora ou no caso de uma transmissão por meio de um canal de desvanecimento de múltiplas vias.

É ainda outro objetivo da presente invenção proporcionar um método e um aparelho para sincronização de quadros de um sinal que tem uma estrutura de quadros mesmo no caso de uma offset de freqüência portadora.

De acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção proporciona um método para gerar um sinal que tem uma estrutura de quadros, cada quadro da estrutura de quadros consistindo em, pelo menos, um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um símbolo útil e a um símbolo de referência, compreendendo o método as etapas de realizar uma modulação em amplitude de uma seqüência de bits, o envelope da seqüência de bits modulada em amplitude definindo o padrão de referência do símbolo de referência e inserindo a seqüência de bits modulada em amplitude no referido sinal como no referido símbolo de referência.

De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção proporciona um método para gerar um sinal modulado multi- portadora que tem uma estrutura de quadros, cada quadro da estrutura de quadros consistindo em pelo menos um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um símbolo útil e a um símbolo de referência, compreendendo o método as etapas de:

proporcionar um fluxo de bits;

mapear os bits do fluxo de bits para as portadoras a fim de proporcionar uma seqüência de espectros;

realizar uma transformada inversa de Fourier a fim de proporcionar símbolos modulados multi-portadoras;

associar um intervalo de guarda a cada símbolo modulado muiti-portadora;

gerar o símbolo de referência realizando uma modulação em amplitude de uma seqüência de bits, o envelope da seqüência de bits modulada em amplitude definindo o padrão de referência do símbolo de referência;

associar o símbolo de referência a um número predeterminado de símbolos modulados multi-portadoras e intervalos de guarda associados, a fim de definir o quadro; e

inserir a referida seqüência de bits modulada em amplitude no referido sinal como no referido símbolo de referência.

De acordo com um terceiro aspecto, a presente invenção proporciona um método para sincronização de quadros de um sinal tendo uma estrutura de quadros, cada quadro da estrutura de quadros compreendendo, pelo menos um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um símbolo útil e a um símbolo de referência, compreendendo o método as etapas de:

receber o sinal;

converter para baixo o sinal recebido;

realizar uma demodulação em amplitude do sinal convertido para baixo a fim de gerar um envelope;

correlacionar o envelope com um padrão predeterminado de referência a fim de detectar o padrão de referência de sinal do símbolo de referência no sinal; e

realizar a sincronização de quadros com base na detecção do padrão de referência do sinal.

De acordo com um quarto aspecto, a presente invenção proporciona um método para sincronização de quadros de um sinal modulado muiti-portadora que tem uma estrutura de quadros, cada quadro da estrutura de quadros compreendendo, pelo menos um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um símbolo útil e a um símbolo de referência, compreendendo o método as etapas de: receber o sinal modulado multi-portadora; converter para baixo o sinal modulado multi-portadora recebido;

realizar uma demodulação em amplitude do sinal modulado multi-portadora convertido para baixo a fim de gerar um envelope;

correlacionar o envelope com um padrão predeterminado de referência a fim de detectar o padrão de referência de sinal do símbolo de referência no sinal modulado multi- portadora;

realizar a sincronização de quadros com base na detecção do padrão de referência de sinal;

extrair o símbolo de referência e pelo menos um intervalo de guarda a partir do sinal modulado multi- portadora convertido para baixo recebido com base na sincronização de quadros;

realizar uma transformada de Fourier a fim de proporcionar uma seqüência de espectros de pelo menos um símbolo útil; e

desmapear a seqüência de espectros a fim de proporcionar um fluxo de bits.

De acordo com um quinto aspecto, a presente invenção proporciona um aparelho para gerar um sinal que tem uma estrutura de quadros, cada quadro da estrutura de quadros compreendendo, pelo menos, um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um símbolo útil e a um símbolo de referência, compreendendo o aparelho um modulador em amplitude para realizar uma modulação em amplitude de uma seqüência de bits, o envelope da seqüência de bits modulada em amplitude definindo o padrão de referência do símbolo de referência; e meio para inserir a seqüência de bits modulada em amplitude no referido sinal como no referido símbolo de referência.

De acordo com um sexto aspecto, a presente invenção proporciona um aparelho para gerar um sinal modulado multi- portadora que tem uma estrutura de quadros, cada quadro da estrutura de quadros compreendendo, pelo menos, um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um símbolo útil e a um símbolo de referência, compreendendo o aparelho:

meio para proporcionar um fluxo de bit; meio para mapear os bits do fluxo de bits para portadoras a fim de proporcionar uma seqüência de espectros;

meio para realizar uma transformada inversa de Fourier a fim de proporcionar símbolos modulados muiti-portadoras;

meio para associar um intervalo de guarda a cada símbolo modulado muiti-portadora;

meio para gerar o símbolo de referência por meio de um modulador em amplitude para realizar uma modulação em amplitude de uma seqüência de bits, o envelope da seqüência de bits modulada em amplitude definindo o padrão de referência do símbolo de referência;

meio para associar o símbolo de referência a um número predeterminado de símbolos modulados multi-portadoras e a intervalos de guarda associados a fim de definir o quadro; e

meio para inserir a seqüência de bits modulada em amplitude no referido sinal como no referido símbolo de referência.

De acordo com um sétimo aspecto, a presente invenção proporciona um aparelho para sincronização de quadros de um sinal que tem uma estrutura de quadros, cada quadro da estrutura de quadros compreendendo, pelo menos, um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um símbolo útil e a um símbolo de referência, compreendendo o aparelho:

receber meio para recepção do sinal;

um conversor para baixo para converter para baixo o sinal recebido;

um demodulador em amplitude para realizar uma demodulação em amplitude do sinal convertido para baixo a fim de gerar um envelope;

um correlator para correlacionar o envelope com um padrão predeterminado de referência a fim de detectar o padrão de referência de sinal do símbolo de referência no sinal; e

meio para realizar a sincronização de quadros com base na detecção do padrão de referência de sinal.

De acordo com um oitavo aspecto, a presente invenção proporciona um aparelho para sincronização de quadros de um sinal modulado multi-portadora que tem uma estrutura de quadros, cada quadro da estrutura de quadros compreendendo, pelo menos, um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um símbolo útil e a um símbolo de referência, compreendendo o aparelho: um receptor para recepção do sinal modulado multi- portadora;

um conversor para baixo para converter para baixo o sinal modulado multi-portadora recebido;

um demodulador em amplitude para realizar uma demodulação em amplitude do sinal modulado multi-portadora convertido para baixo a fim de gerar um envelope;

um correlator para correlacionar o envelope com um padrão predeterminado de referência a fim de detectar o padrão de referência de sinal do símbolo de referência no sinal modulado multi-portadora;

meio para realizar a sincronização de quadros com base na detecção do padrão de referência de sinal;

meio para extrair o símbolo de referência e pelo menos um intervalo de guarda a partir do sinal modulado multi- portadora convertido para baixo recebido, com base na sincronização de quadros, a fim de gerar pelo menos um símbolo útil;

meio para realizar uma transformada de Fourier a fim de proporcionar uma seqüência de espectros de pelo menos um símbolo útil; e

meio para desmapear a seqüência de espectros a fim de proporcionar um fluxo de bits.

A presente invenção proporciona uma estrutura nova do símbolo de referência junto com um método para determinar a posição do símbolo de referência e, desta forma, o início de um quadro num sinal que tem uma estrutura de quadros conforme mostrado por exemplo, na Figura 1.

A invenção refere-se a um método para descobrir cabeçalhos de quadros independentemente de outra informação de sincronização e, desta forma, para posicionar corretamente as janelas de FFT. Isto inclui a extração de um intervalo de guarda. 0 método é baseado na detecção de um símbolo conhecido de referência do cabeçalho de quadro no sinal de recepção, por exemplo, na banda base complexa digital. A nova sincronização de quadros será realizada como a primeira tarefa de sincronização.

A sincronização para o símbolo de referência, isto é, o cabeçalho de quadro, é o primeiro passo para iniciar a recepção de rádio. O símbolo de referência é estruturado para conseguir isto. A informação contida no símbolo de referência tem que ser, portanto, independente dos outros parâmetros de sincronização, por exemplo, offset de freqüência. Por este motivo, de acordo com a presente invenção, a forma do símbolo de referência selecionado é uma seqüência modulada em amplitude (seqüência AM) na banda base complexa. Desta forma, a informação contida no símbolo de referência é apenas a dada na amplitude e não a contida na fase. Observar que a informação de fase será corrompida por um possível offset de freqüência. Nas modalidades preferidas da presente invenção, a informação AM é construída a partir de uma seqüência de bits com características especiais. A seqüência de informação é selecionada de um forma que torna fácil e seguro encontrá- Ia no domínio de tempo. É escolhida uma seqüência de bits com boas propriedades de autocorrelação. Boas propriedades de autocorrelação significam um máximo distinto de correlação num sinal de correlação que deve ser tão branco quanto possível.

Uma seqüência de bits pseudo-aleatória (PRBS) que tem boas propriedades de autocorrelação atende os requisitos acima.

A utilização do envelope do sinal para transportar informações de bits oferece flexibilidade adicional.

Primeiro tem que ser decidido que valores de envelope devem corresponder aos valores binários de 0 e 1. Os parâmetros são a taxa das amplitude e modulação médias. Deve-se prestar atenção na escolha da amplitude média do símbolo de referência (desempenho) de forma idêntica à amplitude média do restante do quadro. Isto se deve à normalização de amplitude (AGC; AGC = Controle Automático de Ganho) realizada no receptor. É também possível selecionar a amplitude média do símbolo de referência mais alta do que a amplitude média do sinal, mas em seguida deve-se tomar cuidado para que a constante de tempo do AGC (1/ sensibilidade) seja selecionada alta o bastante para assegurar que o sinal forte (reforçado) do símbolo de referência não influa no sinal de controle de AGC e, assim, venha a atenuar o sinal após o símbolo de referência.

Outro grau de liberdade pode ser compreendido como grau "d" de modulação. Este parâmetro é responsável pela densidade de informação do sinal modulador mod(t) formado da seqüência binária bin(t), conforme segue: mod(t)= bin(t/d). Este grau de modulação pode ser escolhido como parâmetro livre fixado por um número inteiro ou relação real para a taxa de amostragem. É adequado escolher o grau "d" de modulação como um valor de número inteiro em virtude dos valores discretos da seqüência binária:

d = 1: mod(m) = bin(m)

d = 2: mod(m) = bin(m/2) para "m" par = bin_int(m/2) para "m" ímpar d = 3: mod(m) = bin(m/3) para m =0, ±3, ±6, ±9,...

bin_int(m/3) demais valores Os valores de sinal bin_int(m/d) são computados a partir da seqüência binária bin(m) por interpolação ideal (entre os valores de números inteiros discretos "m") com o fator de "d" . Isto é semelhante a uma expansão de taxa de amostragem ideal (com a interpolação de seno(x)/x), mas a taxa de amostragem permanece, somente menos bits da seqüência binária bin(m) correspondem â seqüência interpolada resultante mod(m). Este parâmetro "m" indica o tempo discreto.

Com o aumento de "m", o sinal modulador mod(t) é expandido no tempo relativo à seqüência binária básica, isto resulta numa compressão de largura de banda do espectro AM resultante com relação à seqüência binária básica. Uma expansão de tempo por um fator 2 resulta numa compressão da largura de banda pelo mesmo fator 2. Além da compressão da largura de banda, uma vantagem adicional de um grau de modulação mais alta "d" é uma complexidade reduzida do método de busca no receptor devido ao fato de que somente cada désima amostra possui um valor binário correspondente. Escolher o fator d = 1 não é preferível uma vez que isto resultaria em introdução de erro na análise de

Fourier devido à desconsideração do teorema de amostragem.

Por este motivo, numa modalidade preferida da presente invenção, "d" é escolhido para ser 2.

A escolha da extensão e da taxa de repetição do símbolo de referência é, por um lado, dominada pelas propriedades de canal, por exemplo, no tempo de coerência de canal. Por outro lado, a escolha depende dos requisitos do receptor concernentes ao tempo médio para a sincronização inicial e o tempo médio para a re- sincronização após a perda de sincronização devido a um desvanecimento de canal.

No receptor, a primeira etapa após a conversão para baixo do sinal recebido é realizar uma demodulação em amplitude do sinal convertido para baixo a fim de gerar um envelope, isto é, a fim de determinar a amplitude do sinal. Este envelope é correlacionado com um padrão de referência de réplica a fim de detectar o padrão de referência do sinal do símbolo de referência no sinal. No caso de um canal de AWGN, o resultado desta correlação será um sinal de ruído branco com valor médio zero e com um máximo (positivo) claramente visível. No caso de um canal de múltiplas vias, ocorrerão vários máximos no sinal de correlação computado por esta correlação. No caso anterior, a localização do símbolo de referência é determinado com base no máximo de sinal, ao passo que no último caso é realizado um procedimento de ponderação para se encontrar o máximo correspondente â localização do símbolo de referência.

Desta forma, a presente invenção mostra como encontrar um símbolo de referência por um método de detecção simples. Além disso, a presente invenção pode ser usada para sistemas uni-portadora ou muiti-portadora. A presente invenção é particularmente útil em sistemas de modulação multi-portadoras usando uma multiplexação por divisão em freqüência ortogonal, por exemplo, no campo de radiodifusão digital. Os métodos de sincronização, de acordo com a presente invenção, são independentes de outras etapas de sincronização. Uma vez que a informação necessária para a sincronização está contida no envelope do preâmbulo, isto é, o símbolo de referência é independente de possíveis offsets de freqüência. Desta forma, uma derivação da temporização de amostragem decrescente correta e o posicionamento correto da janela de FFT pode ser alcançado. 0 símbolo de referência da presente invenção pode ser detectado mesmo se o Ioop de sincronização de freqüência não estiver ainda travado ou mesmo no caso de um offset de freqüência portadora. 0 método de sincronização de quadros de acordo com a presente invenção é realizado, de preferência, antes de outros esforços de sincronização e sem conhecimento destes.

Breve Descrição dos Desenhos

A seguir, modalidades preferidas da presente invenção serão explicadas em detalhes com base nos desenhos anexos, nos quais:

A Figura 1 mostra uma vista esquemática de um sinal que tem uma estrutura de quadros;

A Figura 2 mostra um diagrama de blocos de um sistema de MCM ao qual a presente invenção pode ser aplicada;

A Figura 3 mostra um diagrama de blocos esquemático de um quadro e de sistema de sincronização de freqüência num receptor de MCM;

A Figura 4 mostra um diagrama esquemático de um aparelho para sincronização de quadros; e

A Figura 5 mostra uma resposta de impulso de canal normal de uma rede de freqüência simples em banda-S. Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas Apesar de a presente invenção estar explicada principalmente com relação a um sistema de MCM, é óbvio que a presente invenção pode ser usada em conexão com diferentes transmissões de sinal que são baseados em diferentes tipos de modulação.

A Figura 2 mostra uma visão geral de um sistema de MCM baseada na qual a presente invenção será descrita em detalhes. Um transmissor de MCM é mostrado em (100), que corresponde, de modo substancial, ao transmissor de MCM da técnica anterior, exceto pelo tipo do símbolo de referência sendo acrescentado a cada quadro de um sinal de MCM. Uma descrição deste transmissor de MCM pode ser encontrada, por exemplo, em William Y. Zou, Yiyan Wu, "COFDM: AN OVERVIEW", "IEEE Transaction on Broadcasting", vol. 41, No. 1, de Março de 1995.

Uma fonte de dados (102) proporciona um fluxo de bits serial (104) para o transmissor de MCM. 0 fluxo de bits serial de entrada (104) é aplicado a um mapeador portador de bits (106) que produz uma seqüência de espectros (108) a partir do fluxo de bits serial de entrada (104) . Uma transformada rápida de Fourier inversa (FFT) (110) é realizada na seqüência de espectros (108) a fim de produzir um sinal no domínio do tempo de MCM (112) . O sinal no domínio do tempo de MCM forma o símbolo útil de MCM do sinal do tempo de MCM. Para evitar interferência inter- símbolos (ISI) causada pela distorção de múltiplas vias, é fornecida uma unidade (114) para inserir um intervalo de guarda de extensão fixa entre os símbolos de MCM adjacentes no tempo. De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, a última parte do símbolo de MCM útil é usada como o intervalo de guarda colocando o mesmo em frente do símbolo útil. O símbolo de MCM resultante é mostrado em (115) na Figura 2 e corresponde ao símbolo de MCM (10) representado na Figura 1.

A fim de obter a estrutura final de quadros mostrada na Figura 1, é fornecida uma unidade (116) para acrescentar um símbolo de referência para cada número predeterminado de símbolos de MCM.

De acordo com a presente invenção, o símbolo de referência é uma seqüência de bits modulada em amplitude. Assim, uma modulação em amplitude de uma seqüência de bits é realizada de tal forma que o envelope da seqüência de bits modulada em amplitude defina um padrão de referência do símbolo de referência. Este padrão de referência definido pelo envelope da seqüência de bits modulada em amplitude tem que ser detectado quando receber o sinal de MCM num receptor de MCM. Numa modalidade preferida da presente invenção, uma seqüência de bits pseudo-aleatória, que tem boas propriedades de autocorrelação, é usada como a seqüência de bits para a modulação em amplitude.

A escolha da extensão e da taxa de repetição do símbolo de referência depende das propriedades do canal através do qual o sinal de MCM é transmitido, por exemplo, o tempo de coerência do canal. Além disso, a taxa de repetição e a extensão do símbolo de referência, em outras palavras, o número de símbolos úteis em cada quadro, depende dos requisitos do receptor com relação ao tempo médio para a sincronização inicial e ao tempo médio para re-sincronização após a perda de sincronização devido a um desvanecimento de canal.

0 sinal de MCM resultante que tem a estrutura mostrada em (118), na Figura 2, é aplicado a extremidade frontal de transmissor (12 0). Falando a grosso modo, na extremidade frontal de transmissor (120), é realizada uma conversão digital/ analógica e uma conversão para cima do sinal de MCM. Em seguida, o sinal de MCM é transmitido através de um canal (122).

A seguir, está descrito resumidamente o modo de operação de um receptor de MCM (130), com relação à Figura 2. O sinal de MCM é recebido na extremidade frontal de receptor (132). Na extremidade frontal de receptor (132), o sinal de MCM é convertido para baixo e, além disso, é realizada uma conversão analógica/digital do sinal convertido para baixo. O sinal de MCM convertido para baixo é fornecido para uma unidade de sincronização de quadros (134). A unidade de sincronização de quadro (134) determina a localização do símbolo de referência no símbolo de MCM. Com base na determinação da sincronização de quadros (134), uma unidade extratora de símbolo de referência (136) extrai a informação de quadros, isto é, o símbolo de referência, a partir do símbolo de MCM proveniente da extremidade frontal do receptor (132). Após a extração do símbolo de referência, o sinal de MCM é aplicado a uma unidade de remoção de intervalo de guarda (138). O modo de operação da unidade de sincronização de quadros (134), que representa a presente invenção será descrita com detalhes com relação às Figuras 3 e 4 daqui em diante.

O resultado do processamento de sinal realizado até aqui no receptor de MCM são os símbolos úteis de MCM. Os símbolos úteis de MCM produzidos a partir da unidade de remoção de intervalo de guarda (13 8) são fornecidos a uma unidade de transformada rápida de Fourier (140) a fim de proporcionar uma seqüência de espectros a partir dos símbolos úteis. Daí em diante, a seqüência de espectros é fornecida a um mapeador de bits da portadora (142), no qual o fluxo de bits serial é recuperado. Este fluxo de bits serial é fornecido a um receptor de dados (144) .

Em seguida, o modo de operação da unidade de sincronização de quadros será descrito em detalhes com referência às Figuras 3 e 4. A Figura 3 representa mais um diagrama de alto nível de um aparelho para sincronização de quadros de um sinal de MCM. Na extremidade frontal de receptor (150), o sinal de MCM de entrada é convertido para baixo. Na Figura 3, um conversor analógico/digital (152) é mostrado separado da extremidade frontal de receptor (150). O sinal de saída do conversor analógico/digital (152) é aplicado a uma unidade de sincronização de quadros (154). sincronização de quadros de acordo com a presente invenção, que será descrita em detalhes com referência à Figura 4 daqui em diante. Dependendo da sincronização de quadros da unidade de sincronização de quadros (154), um demodulador de MCM (156) demodula o sinal de MCM a fim de proporcionar um fluxo de bits serial demodulado.

Conforme mostrado na Figura 3, o símbolo de referência descrito de acordo com a presente invenção também pode ser usado para uma sincronização aproximada de freqüência do sinal de MCM. Ou seja, a unidade de sincronização de quadros (154) também serve como uma unidade de sincronização aproximada de freqüência para determinar um offset aproximado de freqüência portadora, causada, por exemplo, por uma diferença da freqüência entre o oscilador local do transmissor e o oscilador local do receptor. 0 offset de freqüência determinado é usado a fim de realizar uma correção de freqüência aproximada num ponto (158).

Na Figura 4 está representado um esquema detalhado da sincronização de quadros de acordo com a presente aplicação. Um sinal de MCM transmitido através do canal (122) é recebido na extremidade frontal de receptor de RF (132) . O sinal de MCM convertido para baixo é amostrado na extremidade frontal do receptor (132), sendo, na modalidade preferida, fornecido a um ganho de controle automático de operação rápida (constante de tempo < duração de símbolo de MCM) a fim de eliminar flutuações rápidas de canal (tempo de coerência de canal « duração de símbolo de MCM) . O AGC rápido (162) é usado em adição ao AGC normalmente lento na via de sinal, no caso de transmissão por um canal de múltiplas vias com resposta longa de impulso de canal e desvanecimento seletivo de freqüência. O AGC rápido ajusta a faixa média de amplitude do sinal para a amplitude média conhecida do símbolo de referência. O símbolo, assim processado, é fornecido a uma unidade determinadora de amplitude (164) .

A unidade determinadora de amplitude (164) pode usar o método simples alphamax+ betamin- a fim de calcular a amplitude do sinal. Este método é descrito, por exemplo, em Palachels A.: "DSP-mP Routine Computes Magnitude", EDN, 26 de outubro de 1989 e Adams, W. T., e Bradley, J.: "Magnitude Approximations for Microprocessor Implementation", "IEEE Micro", Vol. 3, No. 5, Outubro de 1983.

O sinal de saída da unidade determinadora de amplitude (164) é aplicado a um correlator (166). No correlator (166), uma correlação cruzada entre a saída de sinal de amplitude a partir da unidade determinadora de amplitude (164) e uma informação de amplitude ideal conhecida é computada. A informação de amplitude ideal conhecida é armazenada no correlator. Para ambos, a amplitude e a informação de amplitude ideal conhecida, suas amplitudes são, simetricamente, a zero relativa a sua amplitude média.

No caso de AWGN ideal, o resultado será um sinal de ruído branco com valor médio zero e com um máximo positivo claramente visível. Neste caso de AWGN ideal, a posição do máximo simples é avaliado numa unidade de posição de máximo (172). Com base nesta avaliação, o símbolo de referência e os intervalos de guarda são extraídos do sinal de MCM numa unidade de símbolo de referência/extração de guarda (136/138). Apesar de estas unidades serem mostrada como uma unidade combinada (136/138) na Figura 4, fica esclarecido que podem ser fornecidas unidades separadas. O sinal de MCM é transmitido da extremidade frontal de RF (150) para a unidade de símbolo de referência/extração de guarda (136/138) por meio do filtro de passa baixa (174) .

No caso de espalhamento de tempo encontrado num canal de múltiplas vias, vários máximos correspondentes ao número de grupos na resposta ao impulso do canal ocorrem no sinal de saída do correlator. Uma vista esquemática destes três grupos localizados numa janela de tempo de máximo de cerca de 60 microssegundos é mostrada na Figura 5. Dos vários máximos causados pelo espalhamento de tempo encontrado num canal de múltiplas vias, o melhor tem que ser selecionado com a posição de cabeçalho de quadro, isto é, o símbolo de referência. Portanto, uma unidade de limiar (168) e uma unidade de ponderação (170) são fornecidas entre o correlator (166) e a unidade de posição de máximo (172) . A unidade de limiar (168) é fornecida para remover os máximos tendo uma amplitude abaixo de um limiar predeterminado. A unidade de ponderação (164) é fornecida a fim de realizar um procedimento de ponderação nos máximos restantes de tal forma que o máximo correspondente ao símbolo de referência pode ser determinado. Um exemplo do procedimento de ponderação realizado na unidade de ponderação (170) é conforme segue.

O primeiro máximo significativo é considerado o melhor. O sinal de saída do correlator é observado a partir do primeiro máximo detectado adiante para a extensão máxima da resposta ao impulso do canal e uma função de ponderação de amplitude é aplicada ao sinal. Em virtude da extensão da resposta ao impulso do canal atual ser desconhecida, o fato seguinte pode ser lembrado. Durante o projeto do sistema, a extensão da resposta ao impulso do canal tem que ser investigada. Num sistema de MCM, o intervalo de guarda deverá ser igual à ou mais longo do que a resposta máxima esperada ao impulso do canal. Por este motivo, a parte (intervalo com I1 amostras, li, correspondente à resposta máxima ao impulso do canal esperada, isto é, a extensão de intervalo de guarda) da correlação do sinal de saída iniciando com o primeiro máximo, Iko (η) = r(k0 + η), O ≤ η ≤ I1 - 1 (Eq. 1)

com k0 sendo a posição do primeiro máximo, será examinado para se descobrir a melhor posição de início de quadro. A parte acima do sinal é ponderada com a função:

<formula>formula see original document page 28</formula> (Eq. 2)

A posição (nmax) do máximo no intervalo de sinal resultante de sinal

-peso _dB η

Iko, ponderado (n) = [r (k0+n) W (n) ] = [r(k0+n) 10 10 1,-1 ]

<formula>formula see original document page 28</formula> (Eq. 3)

será escolhida como a melhor posição de início de quadro.

r(k) designa o sinal de saída do correlator (166) no tempo "k". O sinal está presente com uma freqüência de clock que é determinada pela multiplicação: fator * sobre- amostragem de freqüência de símbolo de sub-portadora. O parâmetro "k" designa o tempo discreto em amostras de clocks. Este sinal é enquadrado com informação a partir da unidade de limiar (168). Um intervalo tendo a extensão de I1 valores é extraído do sinal r(k). O primeiro valor sendo escrito no intervalo é o valor de início de correlação no tempo k0, no qual o valor de saída r(k0) excede o valor de limiar da unidade de limiar (168) pela primeira vez. O intervalo com o sinal enquadrado é designado pelo termo I (k0). O parâmetro "n" designa o tempo relativo, isto é, a posição, de um valor dentro do intervalo.

Usando a operação de ponderação descrita, os máximos de correlação anteriores são mais prováveis de serem escolhidos como posição de início do quadro direito. Um máximo chegando mais tarde será escolhido apenas como posição inicial de quadro, se o valor do máximo for signif icantemente mais alto do que o anterior. Esta operação é aplicável especialmente para MCM, porque aqui é melhor detectar as posições de início de quadro de algumas amostras mais cedo do que algumas amostras mais tarde.

Posicionar o início de quadro de algumas amostras mais cedo leva o posicionamento da janela de FFT um pouquinho no intervalo de guarda, esta contém informação do mesmo símbolo de MCM e, portanto, leva a pequenos efeitos. Se a posição de início de quadros é detectada de algumas amostras mais tarde, então a janela de FFT inclui algumas amostras do quadro de intervalo de guarda seguinte. Isto ocasiona uma degradação mais visível, porque o intervalo de guarda seguinte contém informação do símbolo de MCM seguinte (ocorre ISI).

É importante saber que o primeiro máximo de correlação visível após a energização do receptor não necessariamente corresponde ao primeiro grupo de CIR (resposta ao impulso do canal). É possível que esteja correspondendo a um grupo posterior, veja Figura 5. Por este motivo, durante a energização deve-se aguardar um segundo início de quadro antes de iniciar a demodulação.

Fica esclarecido que métodos determinantes de amplitude diferentes do método de amplitude descrito alphamax+ betamj.n- podem ser usados. Para fins de simplificação, é possível reduzir o cálculo de amplitude a uma detecção como se a amplitude total estivesse acima ou abaixo da amplitude média. O sinal de saída consiste então de uma seqüência -1/ + 1, que será correlacionada com uma seqüência de bits conhecida, também em valores -1/+1. Esta correlação pode ser facilmente realizada usando um circuito integrado simples (IC).

Além disso, pode ser realizada uma sobre-amostragem do sinal recebido na extremidade frontal de RF. Por exemplo, o sinal recebido pode ser expresso com sobre-amostragem de dois tempos.

Este sinal sobre-amostrado é passado para um AGC de funcionamento rápido para eliminar flutuações rápidas de canal antes da amplitude do sinal ser calculada. A informação de amplitude será rigidamente quantificada. Os valores maiores do que a amplitude média, amplitude média é 1, serão expressos como +1, valores menores do que a amplitude média serão expressos como -1. Este sinal -1/+1 é passado para o correlator que realiza uma correlação cruzada entre o sinal quantizado e os valores de amplitude ideal armazenados do símbolo de referência:

amp_sto(k)= 2*bin(k/4),

se k= 2 (fator de sobre-amostragem) * 2 (fator de interpolação) * 1,2,3 ... 92

(92 para 184 símbolos de referência e fatores de interpolação 2)

amp_sto(k)= 0, caso contrário, k <= 2 (fator de sobre- amostragem) * 2 (fator de interpolação) * 92

(primeira parte de amp_sto = [0 00-100010001 0 0 0 -1 0 ..... ] ) .

Com este algoritmo é alcançável um máximo de correlação de 92.

Novamente, os máximos no sinal de saída do correlator correspondem às diferentes posições de início de quadro devido aos diferentes grupos de múltiplas vias. Neste sinal com vários máximos, a melhor posição de início de quadro tem que ser escolhida. Isto é feito nas seguintes etapas: A saída do correlator é dada para uma detecção de limiar. Se o primeiro tempo do sinal exceder o limiar (um limiar de 50 provou ser aplicável), o algoritmo de busca de melhor posição é inicializado. O sinal de saída do correlator no intervalo seguinte ao valor excedente de limiar será ponderado com a função de ponderação, veja acima. A posição do máximo resultante no sinal ponderado será escolhida como a melhor posição de início de quadro. Corn o conhecimento sobre a melhor posição de início de quadro, a extração de intervalo de guarda e a demodulação de MCM seguinte serão realizadas.

Mais alguns esforços podem ser realizados para aumentar a precisão da sincronização de quadros. Estes métodos serão explicados a seguir.

Um processamento posterior de decisão de início de quadro é realizado a fim de a) aumentar a confiabilidade da sincronização de quadros; b) assegurar que nenhuma posição de início de quadro seja desconsiderada; e c) otimizar a posição de início de quadro no caso de variar posições de grupos de CIR.

Usar informação de outras posições de início de quadros. Sabe-se que em frente de cada quadro é inserido no sinal um símbolo de referência. Se a posição do início de quadro detectada atualmente mudou de modo significativo com relação ao último início de quadro detectado, é possível a demodulação dos dois quadros no total e completamente independente de cada um. É também possível armazenar (memorizar) temporariamente o último quadro de sinal e realizar a mudança necessária da posição de início de quadro passo a passo com os símbolos de MCM do quadro. Isto resulta no posicionamento interpolativo dos símbolos simples de MCM incluindo a extração simultânea assíncrona do intervalo de guarda para os diferentes símbolos de MCM.

Tal posicionamento interpolativo da janela de FFT também é possível se uma posição de início de quadro estiver faltando, isto é, o início de quadro não foi detectado. Se uma posição inicial de quadro estiver faltando a extração de intervalo de guarda pode ser realizada na mesma forma como no quadro anterior, sem grande degradação de desempenho. Isto é devido a posições de grupos de CIR somente variando normalmente vagarosamente, mas somente se a intensidade de sinal for boa o bastante. Parar a demodulação e esperar pela próxima posição de início de quadro detectada também é imaginável mas não desejável em virtude da longa interrupção.

O que se segue é um exemplo de símbolo de referência de 184 amostras (símbolos de sub-portadoras) conforme fornecidos pelo aparelho inventivo para gerar um sinal com uma estrutura de quadros.

A seqüência binária básica subjacente de extensão 92 é:

<table>table see original document page 32</column></row><table> <table>table see original document page 33</column></row><table>

A seqüência binária modulada é:

Esta seqüência binária modulada i_q é interpolada a fim de produzir uma seqüência interpolada i_q_int: i_q_int = [0. 5000 1. 0635 1. 5000 1. 7195 1. 5000 0. 8706 0. 5000 0. 8571 1. 5000 1. 7917 1. 5000 0. 8108 0. 5000 1. 0392 1. 5000 1. 0392 0. 5000 0. 8108 1. 5000 1. 7984 1. 5000 0. 8108 0. 5000 1. 0460 1. 5000 0. 9997 0. 5000 0. 9603 1. 5000 1. 1424 0. 5000 0. 3831 0. 5000 0. 4293 0. 5000 0. 9997 1. 5000 1. 5769 1. 5000 1. 5769 1. 5000 1. 0065 0. 5000 0. 3899 0. 5000 0. 5325 0. 5000 0. 4931 0. 5000 0. 4999 0. 5000 0. 4931 0. 5000 0. 5325 0. 5000 0. 3967 0. 5000 0. 9603 1. 5000 1. 7522 1. 5000 0. 8571 0. 5000 0. 8965 1. 5000 1. 6422 1. 5000 1. 4669 1. 5000 1. 4737 1. 5000 1. 6096 1. 5000 0. 9929 0. 5000 0. 4226 0. 5000 0. 4226 0. 5000 0. 9997 1. 5000 1. 5769 1. 5000 1. 5769 1. 5000 1. 0065 0. 5000 0. 3899 0. 5000 0. 5325 0. 5000 0. 4931 0. 5000 0. 4931 0. 5000 0. 5325 0. 5000 0. 3899 0. 5000 1. 0065 1. 5000 1. 5701 1. 5000 1. 6096 1. 5000 0. 8965 0. 5000 0. 8965 1. 5000 1. 6096 1. 5000 1. 5633 1. 5000 1. 0392 0. 5000 0. 2867 0. 5000 0. 9929 1. 5000 1. 7454 1. 5000 0. 8571 0. 5000 0. 9033 1. 5000 1. 6028 1. 5000 1. 6028 1. 5000 0. 9033 0. 5000 0. 8503 1. 5000 1. 7917 1. 5000 0. 8108 0. 5000 1. 0460 1. 5000 0. 9929 0. 5000 0. 9929 1. 5000 1. 0460 0. 5000 0. 8108 1. 5000 1. 7917 1. 5000 0. 8571 0. 5000 0. 8571 1. 5000 1. 7849 1. 5000 0. 8571 0. 5000 0. 8571 1. .5000 1. ,7917 1. , 5000 0. 8176 0. 5000 1. 0065 1. ,5000 1. .1424 0. ,5000 0. , 3436 0. 5000 0. 5788 0. .5000 0. .3436 0. .5000 1. . 1424 1. . 5000 1. 0065 0. 8312 1. ,5000 1. .7263 1, .5000 1. . 0635 0. . 5000

0.0637]

amp_int = i_q_int + j*i_q_int

amp_int é o símbolo de referência inserido periodicamente no sinal após a inserção do intervalo de guarda.

Conforme fica claro pela especificação acima, a presente invenção proporciona métodos e aparelho para gerar um sinal que tem uma estrutura de quadros e métodos e aparelho para sincronização de quadros quando está recebendo os sinais que são superiores quando comparados com os sistemas da técnica anterior. 0 algoritmo de sincronização de quadro de acordo com a presente invenção proporciona todas as propriedades mostradas na Tabela 1 em contrário aos procedimentos conhecidos de sincronização de quadro. A tabela 1 mostra uma comparação entre o sistema de acordo com a presente invenção usando uma seqüência AM como símbolo de referência e os sistemas da técnica anterior (portadora simples e MCM Eureka 147).

Tabela 1

<table>table see original document page 35</column></row><table>

Como pode ser visto na Tabela 1, diferentes tarefas e parâmetros de sincronização podem ser originados usando a sincronização de quadros com uma seqüência de AM de acordo com a presente invenção. 0 procedimento de sincronização de quadros MCM Eureka 147 corresponde ao procedimento descrito na US-A-5.191.576.

Claims (46)

1. Método para gerar um sinal tendo uma estrutura de quadros, cada quadro da referida estrutura de quadros compreendendo, pelo menos, um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um símbolo útil e a um símbolo de referência, referido método sendo caracterizado por compreender as etapas de: realizar uma modulação em amplitude de uma seqüência de bits, o envelope da seqüência de bits modulada em amplitude definindo o padrão de referência do referido símbolo de referência; e inserir a seqüência de bits modulada em amplitude no referido sinal como no referido símbolo de referência.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido sinal é um sinal multiplexado em divisão de freqüência ortogonal.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida modulação em amplitude é realizada de tal forma que uma amplitude média do referido símbolo de referência corresponda, de modo substancial, a uma amplitude média do sinal restante.

4. Método para gerar um sinal modulado multi- portadora tendo uma estrutura de quadros, cada quadro da referida estrutura de quadros compreendendo pelo menos um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um referido símbolo útil e um símbolo de referência, referido método sendo caracterizado por compreender as etapas de: proporcionar um fluxo de bits; mapear os bits do referido fluxo de bits para as portadoras a fim de proporcionar uma seqüência de espectros; realizar uma transformada inversa de Fourier a fim de proporcionar símbolos modulados multi-portadoras; associar um intervalo de guarda a cada símbolo modulado multi-portadora; gerar o referido símbolo de referência realizando uma modulação em amplitude de uma seqüência de bits, o envelope da seqüência de bits modulado em amplitude definindo o padrão de referência do referido símbolo de referência; associar o referido símbolo de referência a um número predeterminado de símbolos modulados multi-portadoras e a intervalos de guarda associados, a fim de definir o referido quadro; e inserir a referida seqüência de bits modulada em amplitude no referido sinal como no referido símbolo de referência.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o referido sinal modulado multi-portadora é um sinal multiplex em divisão de freqüência ortogonal.

6. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a referida modulação em amplitude é realizada de tal forma que uma amplitude média do referido símbolo de referência corresponda, de modo substancial, a uma amplitude média do sinal modulado multi- portadora restante.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida seqüência de bits é uma seqüência de bits pseudo-aleatória, tendo boas características de autocorrelação.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um número de símbolos úteis em cada quadro é definido dependendo das propriedades de canal de um canal, através do qual o sinal ou o sinal modulado muiti-portadora é transmitido.

9. Método para sincronização de quadros de um sinal tendo uma estrutura de quadros, cada quadro da referida estrutura de quadros compreendendo pelo menos um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um referido símbolo útil e a um símbolo de referência, referido método sendo caracterizado por compreender as etapas de: receber o referido sinal; converter para baixo o referido sinal recebido; realizar uma demodulação em amplitude do referido sinal convertido para baixo a fim de gerar um envelope; correlacionar o referido envelope com um padrão predeterminado de referência a fim de detectar o padrão de referência do sinal do referido símbolo de referência no referido sinal; e realizar a referida sincronização de quadros com base na detecção do referido padrão de referência do sinal.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender ainda a etapa de realizar um controle de ganho automático rápido do referido sinal convertido para baixo recebido antes da etapa de realizar a referida demodulação em amplitude.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de realizar a referida demodulação em amplitude compreende a etapa de calcular uma amplitude do referido sinal usando o método alphamax+ betamin-.

12. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender ainda as etapas de fazer amostragem das respectivas amplitudes do referido sinal convertido para baixo recebido e comparar as referidas amplitudes que foram amostradas com um limiar predeterminado a fim gerar uma seqüência de bits para realizar a referida demodulação em amplitude.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a etapa de fazer amostragem das respectivas amplitudes do referido sinal convertido para baixo recebido compreende ainda a etapa de realizar uma sobre-amostragem do referido sinal convertido para baixo recebido.

14. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender ainda a etapa de aplicar um resultado da sincronização de quadros para um quadro no referido sinal para pelo menos um quadro subseqüente no referido sinal.

15. Método para sincronização de quadros de um sinal modulado muiti-portadora tendo estrutura de quadros, cada quadro da referida estrutura de quadros compreendendo pelo menos um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um referido símbolo útil e a um símbolo de referência, referido método sendo caracterizado por compreender as etapas de: receber o referido sinal modulado multi-portadora; converter para baixo o referido sinal modulado multi- portadora recebido; realizar uma demodulação em amplitude do referido sinal modulado multi-portadora convertido para baixo a fim de gerar um envelope; correlacionar o referido envelope com um padrão predeterminado de referência, a fim de detectar o padrão de referência de sinal do referido símbolo de referência no sinal modulado multi-portadora; realizar a referida sincronização de quadros com base na detecção do referido padrão de referência de sinal; extrair o referido símbolo de referência e pelo menos um intervalo de guarda referido do referido sinal modulado multi-portadora convertido para baixo recebido com base na referida sincronização de quadros; realizar uma transformada de Fourier a fim de proporcionar uma seqüência de espectros a partir de pelo menos um referido símbolo útil; desmapear a referida seqüência de espectros a fim de proporcionar um fluxo de bits.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender ainda a etapa de realizar um controle de ganho automático rápido do referido sinal modulado multi-portadora convertido para baixo recebido antes da etapa de realizar a referida demodulação em amplitude.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a etapa de realizar a referida demodulação em amplitude compreende a etapa de calcular uma amplitude do referido sinal modulado multi- portadora usando método alphamax+betamin-.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender ainda as etapas de fazer amostragem das respectivas amplitudes do referido sinal modulado multi-portadora convertido para baixo recebido e comparar as referidas amplitudes que foram amostradas com um limiar predeterminado a fim de gerar uma seqüência de bits para realizar a referida demodulação de amplitude.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a etapa de fazer amostragem das respectivas amplitudes do referido sinal modulado multi-portadora convertido para baixo recebido compreende ainda a etapa de realizar uma sobre-amostragem do referido sinal modulado multi-portadora convertido para baixo recebido.

20. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender ainda a etapa de aplicar um resultado da sincronização de quadros para um quadro no referido sinal para pelo menos um quadro subseqüente no referido sinal modulado multi-portadora.

21. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender ainda a etapa de detectar uma localização do referido padrão de referência de sinal com base numa ocorrência de um máximo de um sinal de correlação ao correlacionar o referido envelope com o referido padrão de referência predeterminado.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por compreender ainda as etapas de: ponderar uma pluralidade de máximos dos referidos sinais de correlação de modo que um máximo ocorrendo primeiro seja ponderado como sendo mais forte do que qualquer máximo ocorrendo subseqüentemente; e detectar a referida localização do referido padrão de referência de sinal com base no maior dos referidos máximos ponderados.

23. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por compreender ainda a etapa de: desabilitar a etapa de realizar a referida sincronização de quadros por um determinado período de tempo predeterminado após ter ligado um receptor que realiza o referido método para sincronização de quadros.

24. Aparelho para gerar um sinal tendo uma estrutura de quadros, cada quadro da referida estrutura de quadros compreendendo pelo menos um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um referido símbolo útil e a um símbolo de referência, referido aparelho sendo caracterizado por compreender: modulador de amplitude para realizar uma modulação em amplitude de uma seqüência de bits, o envelope da seqüência de bits modulada em amplitude definindo o padrão de referência do referido símbolo de referência; e meio para inserir a seqüência de bits modulada em amplitude no referido sinal como no referido símbolo de referência.

25. Aparelho, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o referido sinal é um sinal multiplexado em divisão de freqüência ortogonal.

26. Aparelho, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que uma amplitude média do referido símbolo de referência corresponde, de modo substancial, a uma amplitude média do sinal restante.

27. Aparelho para gerar um sinal modulado multi- portadora tendo uma estrutura de quadros, cada quadro da referida estrutura de quadros compreendendo pelo menos um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um referido símbolo útil e a um símbolo de referência, o referido aparelho sendo caracterizado por compreender: meio para proporcionar um fluxo de bits; meio para mapear bits do referido fluxo de bits para as portadoras a fim de proporcionar um seqüência de espectros; meio para proporcionar uma transformada inversa de Fourier, a fim de proporcionar símbolos modulados multi- portadoras; meio para associar um intervalo de guarda a cada símbolo modulado multi-portadora; meio para gerar referido símbolo de referência compreendendo um modulador de amplitude para realizar uma modulação em amplitude de uma seqüência de bits, o envelope da seqüência de bits modulada em amplitude definindo o padrão de referência do referido símbolo de referência; meio para associar o referido símbolo de referência a um número predeterminado de símbolos modulados multi- portadoras e intervalos de guarda associados a fim de definir o referido quadro; e meio para inserir a seqüência de bits modulada em amplitude no referido sinal como no referido símbolo de referência.

28. Aparelho, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o referido sinal modulado multi-portadora é um sinal multiplex em divisão de freqüência ortogonal.

29. Aparelho, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o referido meio para gerar o referido símbolo de referência realiza a modulação em amplitude de modo que uma amplitude média do referido símbolo de referência corresponda, substancialmente, a uma amplitude média do sinal modulado muiti-portadora restante.

30. Aparelho, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o referido meio para gerar o referido símbolo de referência gera uma seqüência de bits pseudo-aleatória, tendo boas características de autocorrelação conforme referida seqüência de bits.

31. Aparelho, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado por compreender meio para determinar um número de símbolos úteis em cada quadro dependendo das propriedades de canal de um canal, através do qual o sinal ou o sinal modulado muiti-portadora é transmitido.

32. Aparelho para sincronização de quadros de um sinal tendo uma estrutura de quadros, cada quadro da referida estrutura de quadros compreendendo pelo menos um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um referido símbolo útil e a um símbolo de referência, referido aparelho sendo caracterizado por compreender: receber meio para receber o referido sinal; um conversor para baixo para converter para baixo o referido sinal recebido; um demodulador de amplitude para realizar uma demodulação em amplitude do referido sinal convertido para baixo a fim de gerar um envelope; um correlator para correlacionar o referido envelope com um padrão de referência predeterminado a fim de detectar o padrão de referência de sinal do referido símbolo de referência no referido sinal; e meio para realizar a referida sincronização de quadros com base na detecção do referido padrão de referência de sinal.

33. Aparelho, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado por compreender ainda meio para realizar um controle de ganho automático rápido do referido sinal convertido para baixo recebido precedendo o referido demodulador de amplitude.

34. Aparelho, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que o referido demodulador de amplitude compreende meio para calcular uma amplitude do referido sinal usando o método alphamax+betamin-.

35. Aparelho, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado por compreender ainda meio para fazer amostragem das respectivas amplitudes do referido sinal convertido para baixo recebido, onde o referido demodulador de amplitude compreende meio para comparar as referidas amplitudes que foram amostradas com um limiar predeterminado, a fim gerar uma seqüência de bits.

36. Aparelho, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que o referido meio para fazer a amostragem compreende meio para sobre-amostragem do referido sinal convertido para baixo recebido.

37. Aparelho, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado por compreender ainda meio para aplicar um resultado da sincronização de quadros para um quadro no referido sinal para pelo menos um quadro subseqüente no referido sinal.

38. Aparelho para sincronização de quadros de um sinal modulado multi-portadora tendo uma estrutura de quadros, cada quadro da referida estrutura de quadros compreendendo pelo menos um símbolo útil, um intervalo de guarda associado a pelo menos um referido símbolo útil e a um símbolo de referência, referido aparelho sendo caracterizado por compreender: um receptor para receber o referido sinal modulado multi-portadora; um conversor para baixo para converter para baixo o referido sinal modulado multi-portadora recebido; um demodulador de amplitude para realizar uma demodulação em amplitude do referido sinal modulado multi- portadora convertido para baixo a fim de gerar um envelope; um correlator para correlacionar o referido envelope com um padrão de referência predeterminado a fim de detectar o padrão de referência de sinal do referido símbolo de referência no referido sinal modulado multi- portadora; meio para realizar a referida sincronização de quadros com base na detecção do referido padrão de referência de sinal; meio para extrair o referido símbolo de referência e pelo menos um referido intervalo de guarda do referido sinal modulado multi-portadora recebido, convertido para baixo, baseado na referida sincronização de quadros a fim de gerar pelo menos um referido símbolo útil; meio para realizar uma transformada de Fourier a fim de proporcionar uma seqüência de espectros de pelo menos um referido símbolo útil; e meio para desmapear a referida seqüência de espectros a fim de proporcionar um fluxo de bits.

39. Aparelho, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado por compreender ainda meio para realizar um controle de ganho automático rápido do referido sinal modulado multi-portadora convertido para baixo recebido, precedendo o referido demodulador de amplitude.

40. Aparelho, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que o referido demodulador de amplitude compreende meio para calcular uma amplitude do referido sinal modulado multi-portadora usando o método aIphamax+ betamin-.

41. Aparelho, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado por compreender ainda meio para fazer a amostragem das respectivas amplitudes do referido sinal modulado muiti-portadora convertido para baixo recebido, onde o referido demodulador de amplitude compreende meio para comparar as referidas amplitudes amostradas com um limiar predeterminado a fim de gerar uma seqüência de bits.

42. Aparelho, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de que o referido meio para amostragem compreende meio para sobre-amostragem do referido sinal modulado multi-portadora convertido para baixo recebido.

43. Aparelho, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado por compreender ainda meio para aplicar um resultado da sincronização de quadros para um quadro no referido sinal modulado multi-portadora para pelo menos um quadro subseqüente no referido sinal modulado multi- portadora.

44. Aparelho, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado por compreender ainda meio para detectar uma localização do referido padrão de referência de sinal com base numa ocorrência de um máximo de uma saída de sinal de correlação do referido correlator.

45. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado por compreender ainda meio para ponderar uma pluralidade de máximos do referido sinal de correlação de modo que um máximo ocorrendo primeiro seja ponderado como mais forte do que qualquer máximo ocorrendo subseqüentemente; e meio para detectar a referida localização do referido padrão de referência de sinal com base no maior dos referidos máximos ponderados.

46. Aparelho, de acordo com a reivindicação 45, caracterizado por compreender ainda meio para desabilitar o referido meio para realizar a referida sincronização de quadros por um período de tempo predeterminado após ter ligado um receptor que compreende o referido aparelho para sincronização de quadros.