BRPI0419199B1

BRPI0419199B1 - Método e aparelho para recuperação de portadora utilizando interpolação de fase com assistência

Info

Publication number: BRPI0419199B1
Application number: BRPI0419199-4A
Authority: BR
Inventors: Lawrence Koslov Joshua
Original assignee: Thomson Licensing
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2018-06-05
Also published as: CN101103604A; CN101103604B; MY144098A; EP1813070A1; US20080219383A1; BRPI0419199A; WO2006049628A1; WO2006049628A8; JP2008518571A; JP4635053B2; EP1813070B1; DE602004018993D1

Abstract

método e aparelho para recuperação de portadora utilizando interpolação de fase com assistência. em um receptor, um estimador de fase baseado em decisão é usado em conjunto com um interpolador para prover uma estimativa de fase para uso na recuperação de portadora. por exemplo, um receptor compreende um estimador de fase piloto, um loop costas e um controlador de interpolação. o estimador de fase piloto provê estimativas de fase predeterminadas nos tempos piloto e o controlador de interpolação provê estimativas de fase interpoladas em outros tempos como uma função de uma interpolação linear com base em uma estimativa de fase determinada respectiva e pelo menos uma estimativa de erro de fase baseada em decisão a partir do loop costas.

Description

(54) Título: MÉTODO E APARELHO PARA RECUPERAÇÃO DE PORTADORA UTILIZANDO INTERPOLAÇÃO DE FASE COM ASSISTÊNCIA (51) Int.CI.: H04L 27/00; H04L 27/227; H04L 7/02 (52) CPC: H04L 27/0014,H04L 27/2273,H04L 7/02 (73) Titular(es): THOMSON LICENSING (72) Inventor(es): JOSHUA LAWRENCE KOSLOV

MÉTODO E APARELHO PARA RECUPERAÇÃO DE PORTADORA UTILIZANDO INTERPOLAÇÃO DE FASE COM ASSISTÊNCIA

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere geralmente aos sistemas de comunicação e, mais especificamente, à recuperação de portadora.

Um laço de recuperação de portadora, ou laço de monitoração de portadora, é um componente típico de um sistema de comunicação. O laço de recuperação de portadora é uma forma de laço travado por fase (PLL) e, em geral, assume a forma de um Laço Costas. Esse último utiliza, tipicamente, um estimador de erro de fase orientado à decisão para acionar o PLL. Em um estimador de erro de fase orientado à decisão, o laço é acionado pelos erros de fase entre pontos de sinais recebidos e símbolos particionados respectivos (símbolos mais próximos) tirados de uma constelação de símbolo. Em outras palavras, para cada ponto de sinal recebido, uma decisão abrupta é feita no sentido de qual é o símbolo mais próximo (e presumivelmente correto) (também referido como símbolo particionado) da constelação de símbolos. A partir dessa decisão abrupta, o erro de fase entre o ponto de sinal recebido e o símbolo particionado associado é então usado para acionar o PLL. Quando o deslocamento de freqüência de portadora, isto é, a diferença de freqüência entre a portadora do sinal recebido e a portadora recuperada, está fora da faixa de travamento do laço, ocorre o assim chamado processo de captura, no qual, sob condições de operação adequadas, o laço opera para reduzir o deslocamento de freqüência de portadora até que o deslocamento de freqüência de portadora esteja dentro da faixa de travamento do laço e o travamento de fase vem a seguir.

Contudo, quando diminui a proporção de sinal/ruído (SNR) , a abordagem de estimativa de erro de fase mencionada acima do laço Costas se torna cada vez mais não-confiável porque o processo de decisão abrupta começa a tomar decisões cada vez mais erradas em relação aos símbolos recebidos. Como tal, outros métodos de estimar a fase são preferíveis. Por exemplo, em um sistema com símbolos piloto conhecidos, a fase pode ser determinada de forma confiável nos tempos piloto e interpolada linearmente entre os tempos piloto. Inversamente, bem um sistema carecendo de símbolos piloto, uma estimativa de fase também pode ser determinada periodicamente mediante uso de uma média acionada por dados, tal como representada pelo algoritmo Viterbi e Viterbi (A. J. Viterbi e A. M. Viterbi, Nonlinear estimation of PSK-modulated carrier phase with application to burst digital transmission, IEEE Transactions em Information Theory, volume IT-29, páginas 543-551, julho de 1983). Outra vez, nesse processo acionado por dados, a interpolação linear pode ser usada para estimar a fase de outros tempos.

Infelizmente, em interpolação de recuperação de portadora o próprio processo de interpolação linear pode ser de certo modo problemático se houver grandes deslocamentos de freqüência, ou ruído de fase, ou se as estimativas de fase determinadas ocorrerem de modo infrequente (seja a partir de símbolos ou o resultado de uma média acionada por dados) .

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com os princípios da invenção, um receptor utiliza um estimador de fase direcionado a decisão em conjunto com um interpolador para prover uma estimativa de fase para uso na recuperação de portadora.

Em uma modalidade da invenção, um receptor compreende um estimador de fase piloto, um laço Costas e um controlador de interpolação. 0 estimador de fase piloto propor10 ciona estimativas de fase determinadas nos tempos piloto e o controlador de interpolação proporciona estimativas de fase interpoladas, em outros tempos, como uma função de uma interpolação linear baseada em uma estimativa de fase determinada, respectiva, e pelo menos uma estimativa de erro de fa15 se direcionada a decisão a partir do laço Costas.

Em outra modalidade da invenção, um receptor compreende um estimador de fase média acionada por dados, um laço Costas e um controlador de interpolação. 0 estimador de fase média acionado por dados proporciona estimativas de fa20 se determinadas, em tempos específicos, e o controlador de interpolação provê estimativas de fase interpoladas, em outros tempos, como uma função de uma interpolação linear baseada em uma estimativa de fase determinada respectiva e pelo menos uma estimativa de erro de fase direcionada a deci25 são a partir do laço Costas.

Em outra modalidade da invenção, um receptor compreende um estimador de fase piloto, um estimador de fase média acionada por dados, um seletor de modo, um' laço Costas e um controlador de interpolação. 0 seletor de modo seleciona o estimador de fase piloto ou o estimador de fase média acionado por dados como a fonte de estimativas de fase determinadas, em tempos específicos. Em outros tempos, o controlador de interpolação provê estimativas de fase interpoladas como uma função de uma interpolação linear baseada em uma estimativa de fase determinada respectiva e pelo menos uma estimativa de erro de fase direcionada a decisão a partir do laço Costas.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

A Figura 1 mostra uma parte de um sistema de comunicação ilustrativo incorporando os princípios da invenção;

A Figura 2 mostra o formato ilustrativo de um sinal recebido;

A Figura 3 mostra uma modalidade ilustrativa de um receptor de acordo com os princípios da invenção;

A Figura 4 mostra uma modalidade ilustrativa de um modulador de acordo com os princípios da invenção;

A Figura 5 mostra uma modalidade ilustrativa de uma recuperação de portadora com elemento de assistência de acordo com os princípios da invenção;

A Figura 6 ilustra um EPOCH para uso na recuperação de portadora com elemento de assistência da Figura 5;

As Figuras, 7 e 8, ilustram exemplos de digressão de fase;

A Figura 9 mostra uma modalidade ilustrativa de um elemento de recuperação de portadora direcionada a decisão, usado para auxiliar na recuperação de portadora de acordo com os princípios da invenção;

A Figura 10 ilustra um calculador de digressão de fase de acordo com os princípios da invenção;

A Figura 11 ilustra outra modalidade de acordo com os princípios da invenção;

A Figura 12 ilustra outra modalidade de acordo com os princípios da invenção;

A Figura 13 mostra um fluxograma ilustrativo de acordo com os princípios da invenção; e

A Figura 14 ilustra outra modalidade de acordo com os princípios da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Exceto o conceito inventivo, os elementos mostrados nas figuras são conhecidos e não serão descritos em detalhe. Além disso, familiaridade com os sistemas baseados em satélite é pressuposta e não é descrita aqui em detalhe. Por exemplo, exceto o conceito inventivo, transponders de satélite, sinais downlink, constelações de símbolos, recuperação de portadora, interpolação, loops travados por fase (PLLs), um frontal de radiofrequência (rf), ou seção receptora, tal como conversor descendente de bloco de pouco ruído, métodos de formatação e codificação (tal como Padrão de Sistemas Moving Picture Expert Group (MPEG)-2 (ISSO/IEC 13818-1)) para gerar fluxos de bits de transporte e métodos de decodificação tais como razões de log-verossemelhança, decodificadores de entrada suave-saída suave (SISO), decodificadores Viterbi, são conhecidos e não são aqui descritos. Além disso, o conceito inventivo pode ser implementado utilizando técnicas de programação convencionais as quais, como tal, não serão aqui descritas. Finalmente, números semelhantes nas figuras representam elementos similares e algumas das figuras simplificam a representação de processamento. Por exemplo, aqueles versados na técnica considerarão que a recuperação de portadora envolve processamento nos domínios reais e nos domínios complexos.

Uma parte ilustrativa de um sistema de comunicação de acordo com os princípios da invenção é mostrada na Figura 1. Como pode ser observado a partir da Figura 1, um sinal 104 é recebido por um receptor 105. O sinal 104 transporta informação representativa de sinalização de controle, conteúdo (por exemplo, vídeo), etc. No contexto desse exemplo, supõe-se que o sinal 104 representa um sinal de satélite de downlink após recepção por uma antena (não mostrada). O receptor 105 processa o sinal 104 de acordo com os princípios da invenção (descrito abaixo) e provê um sinal 106 para transportar conteúdo específico para uma extremidade de multimídia como representado pela televisão (TV) 10 para exibição na mesma.

Um formato de sinal da técnica anterior para o sinal 104 é mostrado na Figura 2. Para os propósitos desse exemplo, o sinal 104 compreende uma seqüência de quadros 20, cada quadro 20 compreendendo pelo menos uma parte piloto 26 e uma parte de dados 27. A parte piloto 26 compreende um ou mais símbolos piloto os quais são símbolos predefinidos conhecidos a priori do receptor 105. Se houver mais do que um símbolo piloto na parte piloto 26, supõe-se que pelo menos um dos símbolos piloto é pré-designado como um símbolo de referência 25 (descrito abaixo). Deve ser observado que a imagem da Figura 2 não é feita em escala e é simplesmente representativa de um sinal compreendendo um ou mais símbolos piloto intercalados com símbolos de dados, os quais transportam outra informação tal como a sinalização de controle mencionada acima e conteúdo, assim como, por exemplo, cabeçalho e informação de correção/detecção de erro, etc.

Uma parte ilustrativa do receptor 105 de acordo com os princípios da invenção é mostrada na Figura 3. O receptor 105 inclui filtro de frontal 110, um conversor analógico/digital (A/D) 115, demodulador 120 e decodificador 125. O demodulador 120, de acordo com os princípios da invenção, inclui pelo menos uma recuperação de portadora com elemento de assistência (um circuito e/ou processo) (descrito abaixo) . O filtro de frontal 110 converte descendentemente (por exemplo, a partir das bandas de transmissão de satélite) e filtra o sinal recebido 104 para prover um sinal de quase banda base para o conversor A/D 115, o qual amostra o sinal convertido descendentemente para converter o sinal para o domínio digital e prover o sinal 116, o qual é uma seqüência de amostras, ao demodulador 120. Esse último realiza a demodulaçâo do sinal 116 (incluindo recuperação de portadora) e provê um sinal demodulado 121 ao decodificador 125, o qual decodifica o fluxo de ponto de sinal demodulado 121 para prover o sinal 126, o qual é um fluxo de bits de N bits por intervalo de símbolo T. O sinal 126 representa os dados recuperados transportados no sinal 104 da Figura 1. Os dados a partir do sinal de saída 126 são eventualmente providos à TV 10 por intermédio do sinal 106. (A esse respeito, o receptor 105 pode adicionalmente processar os dados antes da aplicação à TV 10 e/ou prover diretamente os dados à TV 10) .

Voltando agora para a Figura 4, um diagrama de blocos ilustrativo do demodulador 120 de acordo com os princípios da invenção é mostrado. O demodulador 120 inclui reamostrador digital 150, filtro 155, recuperação de portadora com elemento de assistência 200, e elemento de recuperação de temporização 165. O sinal 116 é aplicado ao reamostrador digital 150, o qual reamostra o sinal 116 utilizando sinal de temporização 166, o qual é provido pelo elemento de recuperação de temporização 165, para prover o sinal reamostrado 151. O sinal reamostrado 151 é reaplicado ao filtro 155. Esse último é um filtro passa-faixa para filtrar o sinal reamostrado 151 em relação à freqüência de portadora para prover um sinal filtrado 156 para recuperação de portadora de ambos com elemento de assistência 200 e para o elemento de recuperação de temporização 165 mencionado acima, o qual gera a partir do mesmo o sinal de temporização 166. A recuperação de portadora com o elemento de assistência 200 desroda, isto é, remove a portadora a partir do sinal filtrado 156 para prover um fluxo de ponto de sinal demodulado, como representado pelo sinal 121, ao decodificador 125 da Figura

3.

Como observado acima, e de acordo com os princípios da invenção, o receptor 105 inclui uma recuperação de portadora com elemento de assistência 200. Uma modalidade ilustrativa de tal elemento é mostrada na Figura 5. Os elementos ilustrados na Figura 5 representam uma forma de uma recuperação de portadora com elemento de assistência que pode ser implementado em qualquer hardware e/ou software. A recuperação de portadora com elemento de assistência 200 compreende estimador de fase piloto 205, um bloco de sincronização piloto (sinc) 230, interpolador/controlador 210, tabela de consulta de seno/co-seno (sen/cos) 215, armazenador de símbolos 220, desrodador 225 (o qual é um multiplicador complexo) e elemento de recuperação de portadora direcionado a decisão 300. O sinal filtrado 156 é aplicado ao estimador de fase piloto 205, bloco de sincronização piloto 230, armazenador de símbolo 220 e elemento de recuperação de portadora direcionado a decisão 300. Como descrito adicionalmente abaixo, a recuperação de portadora com assistência inclui ambas interpolação de recuperação de portadora e recuperação de portadora direcionada a decisão.

Voltando-se primeiramente para o armazenador de símbolo 220, esse armazenador coleta símbolos através de um período de tempo (descrito abaixo), desse modo proporcionando um retardo de tempo para permitir cálculo de uma estimativa de fase pelo interpolador/controlador 210 antes de aplicação de um símbolo recebido ao desrodador 225. Especificamente, o interpolador/controlador 210 controla o armazenador de símbolos 220, por intermédio do sinal 212, para ambas sincronizarem a gravação de símbolos representados pelo sinal filtrado 156 para o armazenador 220, e ler os símbolos armazenados a partir do armazenador 220 para aplicação no desrodador 225 (por intermédio do sinal 221) junto com a aplicação da estimativa de fase apropriada por intermédio da tabela de consulta de seno/co-seno 215 (através do sinal 216) . Deve ser observado que outros mecanismos podem ser usados para prover o retardo apropriado, por exemplo, uma linha de retardo, um armazenador de primeiro a entrar primeiro a sair (FIFO), etc.

Voltando-se a seguir para o bloco de sincronização piloto 230, esse bloco provê um sinal de temporização 231 para uso por outros elementos da Figura 5 como é exigido. O sinal de temporização 231 proporciona uma referência de tempo com relação à detecção de símbolos piloto no sinal filtrado 156.

O seguinte é o estimador de fase piloto 205, esse elemento provê estimativas de fase determinadas ao interpolador/controlador 210. Especificamente, mediante detecção de um ou mais símbolos piloto no sinal filtrado 156, o estimador de fase piloto 205 provê uma estimativa de fase determinada ao interpolador/controlador 210. Como observado acima, cada parte piloto 26 da Figura 2, ou intervalo piloto, compreende um ou mais símbolos conhecidos transmitidos em tempos conhecidos. O estimador de fase piloto 205 calcula a média dos símbolos nos intervalos piloto para determinar uma estimativa de fase média durante o intervalo piloto. Por exemplo, se a parte piloto compreende um número de diferentes símbolos piloto, uma fase média pode ser determinada como ilustrado pela equação abaixo:

Fclss média = ângulo

(1) onde Ri são os símbolos piloto recebidos, P? é o conjugado complexo dos símbolos piloto conhecidos, e o índice i, está acima de todos os símbolos piloto.

Essa estimativa de fase determinada pode servir como referência, por exemplo, para símbolo central (símbolo de referência) do intervalo piloto (como representado pelo símbolo de referência 25 da Figura 2). Em outras palavras, a estimativa de fase determinada em relação ao sinal piloto é supostamente a fase no meio do intervalo piloto. Desse modo, o estimador de fase piloto 205 provê estimativas de fase determinadas em tempos específicos, por exemplo, cada intervalo piloto, ao interpolador/controlador 210.

Ilustrativamente, o tempo entre os intervalos piloto é referido aqui como uma EPOCH. Isso é ilustrado na Figura 6 para um EPOCH ilustrativo 54 cobrindo uma parte do tempo ao longo do eixo de tempo 51. O início de uma EPOCH é marcado pela geração de uma estimativa de fase determinada a partir do estimador de fase piloto 205, como representado por 9_start na Figura 6. Similarmente, o fim de uma EPOCH é marcado pela geração uma estimativa de fase determinado subseqüente a partir do estimador de fase piloto 205, como representado por 0_end na Figura 6. (Deve ser observado que o fim de uma EPOCH é o início de outra EPOCH, isto é, 0_end de uma EPOCH é o 0_start para a EPOCH seguinte) . Durante uma EPOCH, N símbolos são recebidos e armazenados no armazenador de símbolos 220, isto é, o período de tempo coberto pela

EPOCH é igual a NT, onde T é o intervalo de símbolo.

Ignorando no momento o elemento de recuperação de portadora direcionado a decisão 300, o interpolador/controlador 210 provê um sinal 211 à tabela de consulta de seno/co-seno 215. O sinal 211 representa um valor para a quantidade estimada de fase necessária para desrodar um símbolo correspondente, isto é, a quantidade de desrotação de fase para remover qualquer deslocamento de fase. A tabela de consulta de seno/co-seno 215 provê os valores de seno e co10 seno correspondentes dessa estimativa de fase ao multiplicador complexo 225 para desrotação do sinal 221 prover sinal recebido convertido descendentemente 121.

O valor de fase estimado representado pelo sinal

211 é referido aqui como ^errot· No início de uma EPOCH, a 15 quantidade de fase necessária para desrodar um símbolo é fistart, que é igual a:

(2) onde todos os ângulos são expressos em radianos. Como definido aqui, tfstazt também é referido aqui como o inverso de

Qstart- No fim de uma EPOCH, a quantidade de fase necessária para desrodar um símbolo é igual a:

Qstart “F díffiin onde diffun é definido como:

(4) e onde φ~ηα é o inverso de Q_ena, isto é Φεηά ⁼ ~ Qendr (3) (5)

Entre o início e o fim de uma EPOCH, a fase exigi25 da para desrodar um símbolo recebido não é conhecida. Para prover uma estimativa de fase, o interpolar/controlar 210 realiza interpolação linear para gerar um valor para 0_derotEspecificamente, o valor observado acima para díffn_n é assumido para ser linearmente distribuído através dos N símbolos da EPOCH, isto é, para o k° símbolo da EPOCH, a estimativa de fase, (frdezot é:

As mi = + f ( ⁶) onde k representa o índice de símbolo na EPOCH e N é o número total de símbolos dentro da EPOCH.

Infelizmente, sem saber quantos radianos a portadora que chega percorreu entre os tempos piloto, a estimativa de interpretação linear descrita acima pode produzir valor errado para ^derot,^- Isso é ilustrado adicionalmente nas Figuras 7 e 8. Δ Figura 7 mostra valores respectivos para ^start e <fiend para uma EPOCH ilustrativa. Contudo, como demonstrado pelas setas 1 e 2, as estimativas de fase de início e de fim determinadas não proporcionam informação em relação a se a portadora que chega percorreu o percurso representado pela seta 1 ou o percurso representado pela seta 2. Similarmente, uma situação semelhante é mostrada na Figura 8, a qual ilustra pelo percurso associado à seta 3, o qual o número de radianos percorridos pela portadora que chega pode ser ainda maior do que 2π. Portanto, e de acordo com os princípios da invenção, recuperação de portadora direcionada a decisão é usada para resolver essa ambigüidade. Isso é ilustrado na Figura 5 pela aplicação do sinal filtrado 156 ao circuito de recuperação de portadora direcionado a decisão

300.

De acordo resumidamente com a Figura 9, é mostrado um diagrama de blocos ilustrativo para circuito de recuperação de portadora direcionado a decisão 300. O circuito de recuperação de portadora direcionado a decisão 300 compreende o multiplicador complexo 310, tabela de consulta de seno/co-seno (sen/cos) 340, detector de fase 315, filtro de laço 330 e integrador de fase 335. Supõe-se que o processamento ilustrado pela Figura 9 está no domínio digital (embora isso não seja exigido), isto é, o circuito de recuperação de portadora 300 inclui um laço travado por fase digital (DPLL) acionado pelas decisões abruptas. O sinal 156 é um fluxo de amostra complexo compreendendo componentes em fase (I) e de quadratura (Q). Deve ser observado que os percursos sinais complexos não são mostrados especificamente na Figura

9. O multiplicador complexo 310 recebe o fluxo de amostras complexas de sinal 156 e realiza desrotação do fluxo de amostras complexas mediante recuperação de sinal de portadora 341. Especificamente, os componentes em fase e de quadratura do sinal 156 são desrodados por uma fase de sinal de portadora recuperado 341, o qual representa valores específicos de seno e co-seno providos pela tabela sen/cos 340 (descrito abaixo). O sinal de saída a partir do multiplicador complexo 310 é um sinal recebido convertido descendentemente 311, por exemplo, em banda base, e representa um fluxo de amostras complexas desrodada de pontos de sinais recebidos. O sinal recebido convertido descendentemente 311 é aplicado ao detector de fase 315, o qual computa qualquer deslocamento de fase ainda presente no sinal convertido descendentemente 311 provê um sinal de estimativa de erro de fase 326 indicativo do mesmo.

Como pode ser observado a partir da Figura 9, o detector de fase 315 inclui dois elementos: estimador de erro de fase 325 e fatiador 320. Como mostrado na técnica, o mencionado por último toma uma decisão abrupta em relação ao símbolo possível (símbolo alvo) representado pelos componentes em fase e de quadratura de cada ponto de sinal recebido do sinal convertido descendentemente 311. Especificamente, para cada ponto de sinal recebido do sinal convertido descendentemente 311, o fatiador 320 seleciona o símbolo mais próximo (símbolo alvo) a partir de uma constelação predefinida de símbolos. Como tal, o sinal de estimativa de erro de fase 326 provido pelo estimador de erro de fase 325 representa a diferença de fase entre cada ponto de sinal recebido e o símbolo alvo correspondente. Especificamente, o sinal de estimativa de erro de fase 32 6 representa uma seqüência de estimativas de erro de fase, onde cada ^_error_sstimatíve específica é determinada mediante cálculo da parte imaginária do ponto de sinal recebido vezes o conjugado do símbolo particionado associado, isto é,

0«», = imag(z · = |t[ (< t-< £ |s ~ (7)

Na equação acima, Z representa o vetor complexo do ponto de sinal recebido, Z_sli_ced representa o vetor complexo do ponto de sinal particionado associado e Z^_ícsâ representa o conjugado do vetor complexo do ponto de sinal fatiado associado.

O sinal de estimativa de erro de fase 326 é aplicado ao filtro de laço 330, o qual filtra adicionalmente o sinal de estimativa de erro de fase 326 para prover um sinal filtrado 331. Tipicamente o filtro de malha 330 é um laço de segunda ordem compreendendo percursos proporcionais e integrais. O sinal filtrado 331 é aplicado ao integrador de fase 335, o qual integra adicionalmente o sinal filtrado 331 e provê um sinal de ângulo de fase de saida 33 6 à tabela de consulta de sen/cos 340. Essa última proporciona os valores de seno e co-seno associados ao multiplicador complexo 310 para desrotação do sinal 156 para prover sinal recebido convertido descendentemente 311. Embora não seja mostrado para simplicidade, um deslocamento de freqüência, F_0Ffset, pode ser alimentado, ao filtro de laço 330, ou integrador de fase 335, para aumentar a velocidade de aquisição. Além disso, deve ser observado que o circuito de recuperação de portadora 300 pode operar em múltiplos da (por exemplo, o dobro) taxa de símbolo do sinal 156. Como tal, o integrador de fase 335 continua a integrar em todos os tempos de amostra. De acordo com os princípios da invenção, o sinal de ângulo de fase de saída 336 também é aplicado ao interpolador/controlador 210 da Figura 5 para auxiliar a gerar uma estimativa de fase. (Deve ser observado que o ângulo de fase de saída 336 já está na forma de um valor de fase de desrotação e, como tal, é o inverso da fase de sinal a ser corrigida) .

Retornando agora à Figura 5, a fase da recuperação de portadora direcionada a decisão é monitorada pelo inter17 polador/controlador 210 por intermédio do sinal de ângulo de fase 336. Especificamente, o interpolador/controlador 210 monitora o sinal de ângulo de fase 336 entre o inicio e o fim de cada EPOCH para determinar a digressão de fase total, a partir do inicio até o fim de uma EPOCH, que pode exceder π ou menos do que -π. Essa digressão de fase total, diff_err é - de acordo com os princípios da invenção - usada pelo interpolador/controlador 210 como informação adicional para uso na estimativa de um valor para (faerot para um símbolo respectivo. Embora a recuperação de portadora direcionada a decisão possa escapar ligeiramente, ou ser ruidosa - que é a razão para usar um esquema de interpolação em primeiro lugar

- a recuperação de portadora direcionada a decisão deve ser robusta o suficiente para uso como um meio auxiliar para recuperação de portadora interpolada desde que a recuperação de portadora direcionada a decisão não escape em mais do que π ou menos do que -π durante uma EPOCH.

Com referência agora à Figura 10 é mostrado um calculador de digressão de fase ilustrativo 400 para uso no interpolador/controlador 210 para monitorar a digressão de fase total diff_ej:. Os elementos ilustrados na Figura 10 representam uma forma de calculador de digressão de fase que pode ser implementado seja em hardware e/ou software. O calculador de digressão de fase 400 compreende retardo de amostra 405, registrador de fase 435, elementos de diferença 410 e 440, comparadores 415 e 420, um contador 425, um multiplicador 430 e um somador 445. No início de uma EPOCH (transportada pelo sinal 434), o valor representado pelo sinal de ângulo de fase 336 é armazenado no registrador de fase 435 e o contador 425 é reajustado para um valor de zero. O elemento de diferença 440 provê um valor de diferença fase 441 entre o valor de fase inicial armazenado no registrador de fase 435 e os valores de fase subsequentes durante a EPOCH. Esse valor de diferença de fase 441 também é referido aqui como a diferença de fase não-corrigida. Os elementos restantes do calculador de digressão de fase 400 monitoram quantas vezes, e em qual direção, o valor de sinal de ângulo de fase 336 cruza o radial π/-π (esse radial é representado nas Figuras, 7 e 8, descritas anteriormente). Especificamente, durante uma EPOCH, o elemento de diferença 410 provê um sinal de diferença de fase 411, representando valores de diferença de fase de amostra para amostra mediante subtração de um valor de fase anterior provido pelo elemento de retardo de amostra 405 a partir de um valor de fase atual provido pelo sinal de ângulo de fase 336. Esse sinal de valor de diferença de fase é aplicado aos guias de entrada A dos comparadores 415 e 420. O comparador 415 compara o valor do sinal de diferença de fase 411 com π (aplicado ao guia de entrada B do comparador 415).; enquanto que o comparador 420 compara o valor do sinal de diferença de fase 411 com -π (aplicado ao guia de entrada B do comparador 420) . Se o valor de diferença de fase é superior a π, então o comparador 415 provê um sinal a partir do guia A>B do comparador 415 ao contador 425. Contudo, se o valor de diferença de fase é inferior a -π, então o comparador 420 provê um sinal a partir do guia A<B do comparador 420 ao contador 425. O contador

425 é, na realidade, um contador 2π, isto é, o contador 425 conta o número de vezes em que a direção do radial π/-π é cruzada. Se o valor de diferença de fase é maior do que π, então o contador 425 é decrementado (entrada DN do contador 425), enquanto que se o valor de diferença de fase é inferior a -π, o contador 425 é incrementado (entrada UP do contador 425) . O sinal de saída 426 a partir do contador 425 é aplicado ao multiplicador 430 o qual multiplica o valor representado no mesmo por 2π para adição à diferença de fase não-corrigida (sinal 441) por intermédio do somador 445 para prover a digressão de fase total diff_er (sinal 446) para uso pelo interpolador/controlador 210. Em outras palavras, cada vez que o radial π/-π é cruzado na direção no sentido horário, a digressão de fase total durante a EPOCH precisa ser decrementada em 2π em relação à diferença de fase nãocorrigida (sinal 441) durante a EPOCH. Similarmente, cada vez que o radial π/-π é cruzado na direção no sentido antihorário, a digressão de fase total durante a EPOCH precisa ser incrementada em 2π em relação à diferença de fase nãocorrigida (sinal 441).

Como observado acima, as fases de início e fim, í^start e (f>_enci, da interpolação linear são supostamente robustas a partir do estimador de fase piloto 205, e são os inversos das fases de intervalo piloto detectadas no início e no fim de uma EPOCH, respectivamente. Contudo, a diferença nãoauxiliada a partir do início para o fim, isto é, díff]_in Φβηά — tarte (θ) é presumida, na ausência de informação adicional, como es20 tando fora por um número inteiro, m, de rotações de 2π. De acordo com os princípios da invenção, a informação a partir da recuperação de portadora direcionada a decisão é usada para selecionar um valor para o número m de tal modo que a diferença interpolada está dentro de mais ou menos π radianos da estimativa de recuperação de portadora direcionada a

decisão, corrigida.	Especificamente, a	seguinte
são definidas:
diff- - ⁼		(9)
diff — 77<	'' ^diff_sr	e (10)
dzff — 7Γ < * ^J (ST'		+ π, ¢11)

onde diffn_n,_asSí_St é a diferença a ser usada no interpolador linear (em vez da equação (4)), como auxiliado pela recuperação de portadora direcionada a decisão; e diff_er é a diferença de fase a partir do início até o fim de uma EPOCH como calculado pela recuperação de portadora direcionada a decisão, corrigida para 2π reinícios cíclicos.

Para equação (11), o valor para m pode ser encontrado mediante anotação do seguinte:

2mTr < diff_sr. ir 7Γ - (0^ — 0^_crc), om tn < dí/f_er/(2H-)4- 0,5 - (0_emd - 0_stcrt)/(2m)_r ou m = flaor [ 1 0,5 - /(2ír)], onde piso (x) é o maior número inteiro que é menor do que ou igual a x. Deve ser observado que esse cálculo de piso é fácil de realizar no domínio digital, uma vez que ele envolve um truncamento de bits.

Quando m é determinado desse modo, esse valor de m é usado para determinar o valor para díffn_n,assist a partir da equação (9), acima. De acordo com os princípios da invenção, o interpolador/controlador 210 provê estimativas de fase com assistência de portadora de acordo com a seguinte equação:

(15)

Como observado anteriormente em um sistema carecendo de símbolos piloto, isto é, onde o sinal 104 não inclui intervalos piloto, uma estimativa de fase também pode ser determinada em tempos específicos, por exemplo, periodicamente, mediante uso de uma média orientada por dados, tal como representado pelo algoritmo Viterbi e Viterbi (A.J. Viterbi and A.M. Viterbi, Nonlinear estimation of PSKmodulated carrier phase eith application to burst digital transmission, IEEE Transactions on Information Theory, volume IT-29, páginas 543-551, julho de 1983) . Sem contar com o conceito inventivo, a equação (6) é usada para interpolação linear, onde diff_lin é determinado por:

(16)

Contudo, essa é apenas outra forma de interpolar a fase entre estimativas de fase determinadas - como tal o conceito inventivo também é aplicável e essa variação é mostrada na Figura 11. A mencionada por último é similar à Figura 5 exceto que o estimador acionado por dados 505 provê em tempos predefinidos, estimativas de fase determinadas para definir uma EPOCH (isto é, e_start e Q_end} Por exemplo, em um sistema de chaveamento de deslocamento de fase de quadratura (QPSK), uma estimativa é feita através dos símbolos M de uma fase média mediante adição de símbolos modificados

Zmod COIBO

0_SSÍ = 2^), onde (17) = IaJ^{P es}P (4/ < ' e onde a potência p é, por exemplo, igual a 2. Deve ser observado que, aqui, a estimativa devido ao fator 0,25, é ambíguo além de mais ou menos π/4, mais propriamente do que mais ou menos π. Não obstante, a Figura 11 mostra uma abordagem similar àquela da Figura 5 onde informação de fase a partir da recuperação de portadora direcionada a decisão é usada para auxiliar um sistema de interpolação de fase linear baseado em Viterbi e Viterbi.

De acordo agora com a Figura 12, outra modalidade de acordo com os princípios da invenção é mostrada. A Figura 12 é um arranjo de recuperação de portadora 550 que combinam as modalidades das Figuras 5 e 11. Especificamente, o multiplexador (mux) 555 é adicionado para seleção, a partir de uma dentre um número de fontes de estimativas de fase determinadas como tempos específicos. Nesse exemplo, duas fontes são mostradas, uma fonte de estimador de fase piloto 205 e uma fonte de estimador acionado por dados 505, mas a invenção não é assim limitada. Seleção de uma fonte específica é realizada pelo sinal 554. O mencionado por último pode estar sob controle de software (por exemplo, uma configuração de modo, parâmetro de sistema, etc.) ou feita por intermédio de hardware (por exemplo, um comutador). Quando uma fonte específica é selecionada, a operação da modalidade da Figura 12 é similar àquela descrita acima para as Figuras 5 e 11.

Atenção deve ser dirigida agora à Figura 13, a qual mostra um fluxograma ilustrativo de acordo com os princípios da invenção para uso no receptor 105 da Figura 1. Na etapa 605, o receptor 105 forma uma estimativa de fase determinada em um tempo específico (por exemplo, utilizando os símbolos piloto descritos acima ou um processo acionado por dados). Na etapa 610, o receptor 105 forma uma estimativa de fase direcionada a decisão (por exemplo, utilizando o laço Costas descrito acima). Na etapa 615, o receptor 105 provê uma estimativa de um valor de fase em outros tempos como uma função da estimativa determinada e da estimativa de fase direcionada a decisão (por exemplo, utilizando interpolação linear conforme modificada pela equação (15)).

Outra modalidade ilustrativa do conceito inventivo é mostrada na Figura 14. Nessa modalidade ilustrativa um circuito integrado (IC) 705 para uso em um receptor (não mostrado) inclui um laço de recuperação de portadora (CRL) 720 e pelo menos um registrador 710, o qual é acoplado ao barramento 751. Ilustrativamente, o IC 705 é um demodulador/decodificador de televisão analógica/digital integrada. Contudo, apenas essas partes do IC 750 relevantes para o conceito inventivo são mostradas. Por exemplo, conversores analógicos/digitais, filtros, decodificadores, etc. não são mostrados para simplicidade. O barramento 751 provê comunicação para e a partir de, outros componentes do receptor como representado pelo processador 750. O registrador 710 é representativo de um, ou mais, registradores, do IC 705, onde cada registrador compreende um, ou mais, bits como representado pelo bit 709. Os registradores, ou partes dos mes24 mos, do IC 705 podem ser de leitura, de gravação ou de leitura/gravação. De acordo com os princípios da invenção, o CLR 720 inclui a recuperação de portadora descrita acima com recurso de assistência, ou modo de operação, e pelo menos um bit, por exemplo, bit 709 do registrador 710, é um bit programável que pode ser ajustado pelo, por exemplo, processador 750, para habilitar ou desabilitar esse modo de operação (por exemplo, para ativar ou desativar a assistência de portadora) . No contexto da Figura 3, o IC 705 recebe um sinal IF 701 (por exemplo, sinal 116 da Figura 3) para processamento por intermédio de um pino de entrada, ou guia, do IC 705. Uma derivada desse sinal, 702, é aplicada ao CRL 720 para recuperação de portadora como descrito acima. O CRL 720 provê sinal 721, o qual é uma versão desrodada do sinal 702. O CRL 720 é acoplado ao registrador 710 por intermédio do barramento interno 711, o qual é representativo de outros percursos de sinal e/ou componentes do IC 705 para estabelecer interface do CRL 720 com o registrador 710 como conhecido na técnica. O IC 705 provê um ou mais sinais recuperados, por exemplo, um sinal de vídeo composto, como representado pelo sinal 706. Deve ser observado que a modalidade descrita acima da Figura 12 também pode ser implementada em IC 7 05 com, por exemplo, a seleção de fonte da estimativa de fase determinada, sendo controlada por um ou mais bits do registrador representativo 710.

Como descrito acima, e de acordo com os princípios da invenção, em um sistema de recuperação de portadora na qual uma forma de interpolação é usada para estimar os valo25 res de fase, precisão adicional é provida por intermédio do uso de um sistema de recuperação de portadora direcionado a decisão para auxiliar no processo de interpolação, desse modo evitando ambigüidades.

Devido ao mencionado acima, deve ser observado que embora descrito no contexto de um sistema de comunicação de satélite, o conceito inventivo não é assim limitado. Por exemplo, os elementos da Figura 1 podem representar outros tipos de sistemas e outras formas de extremidade de multimídia. Por exemplo, rádio de satélite, transmissão terrestre, TV a cabo, etc. Além disso, embora descrito aqui no contexto de um único demodulador, deve ser percebido que o conceito inventivo é aplicável aos receptores de múltipla modulação, onde informação pode ser transportada em diferentes camadas de sinal. Por exemplo, receptores de modulação em camadas, receptores de modulação hierárquica, ou combinação dos mesmos. Na realidade, a invenção é aplicável a qualquer tipo de receptor no qual é realizada recuperação de portadora. Finalmente, deve ser observado que as modalidades descritas acima podem operar na taxa de símbolo ou alguma outra taxa, por exemplo, amostras no dobro da taxa de símbolo. Desse modo outro processamento, por exemplo, um equalizador fracionariamente espaçado, também pode ser usado no receptor.

Como tal, o anteriormente mencionado, apenas ilustra os princípios da invenção e desse modo será considerado que aqueles versados na técnica poderão conceber diversos arranjos alternativos os quais, embora não sejam explicitamente descritos aqui, incorporam os princípios da invenção e estão dentro de seu espírito e escopo. Por exemplo, embora ilustrado no contexto de elementos funcionais separados, esses elementos funcionais podem ser incorporados em um ou mais circuitos integrados (ICs) . Similarmente, embora mostrado como elementos separados, qualquer um ou todos os elementos podem ser implementados em um processador controlado por programa armazenado. Por exemplo, um processador de sinal digital (DSP) ou microprocessador que executa software associado, por exemplo, correspondendo a um ou mais dos elementos mostrados na Figura 5, etc. Além disso, embora mostrado como elementos separados, os elementos aqui podem ser distribuídos em diferentes unidades em qualquer combinação das mesmas. Por exemplo, o receptor 105 pode ser parte de uma TV 10 ou o receptor 105 pode estar localizado mais a montante em um sistema de distribuição, por exemplo, em uma cabeça de rede, a qual então retransmite o conteúdo para outros nós e/ou receptores de uma rede. Portanto, deve ser entendido que diversas modificações podem ser feitas nas modalidades ilustrativas e que outros arranjos podem ser concebidos sem se afastar do espírito e escopo da presente invenção, como definido pelas reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para uso em um receptor para prover uma estimativa de fase para uso na recuperação de portadora, o método compreendendo:

receber um sinal (106); e determinar uma estimativa de fase do sinal recebido em tempos predeterminados;

em que o sinal inclui símbolos piloto (104) e a etapa de determinar inclui as etapas de:

detectar os símbolos piloto no sinal recebido nos tempos predeterminados (205);

determinar a estimativa de fase do sinal recebido a partir dos símbolos piloto detectados (205); e

CARACTERIZADO por estimar uma estimativa de fase do sinal recebido, em outros tempos, mediante interpolação entre estimativas de fase determinadas como uma função das estimativas de fase direcionadas a decisão (210, 300) .
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as estimativas de fase direcionadas a decisão representam uma digressão de fase total entre as estimativas de fase determinadas.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de determinar inclui a etapa de:

realizar um processo de média acionado por dados no sinal recebido nos tempos predeterminados para determinar a estimativa de fase.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, de 05/03/2018, pág. 7/10

CARACTERIZADO pelo fato de que o processo de média acionado por dados é o algoritmo Viterbi e Viterbi.
5. Aparelho para uso em um receptor compreendendo: um demodulador (120) para demodular um sinal recebido para prover um sinal recebido demodulado CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal recebido inclui símbolos piloto (104); e um decodificador (125) para processar o sinal recebido demodulado para recuperar os dados transportados no mesmo;

sendo o demodulador adaptado para detectar os símbolos piloto no sinal recebido nos tempos predeterminados, para determinar uma estimativa de fase do sinal recebido no tempo determinado a partir dos símbolos piloto (205) e em que o demodulador está ainda adaptado para estimar uma estimativa de fase do sinal recebido em outros tempos pela interpolação entre as estimativas de fase determinadas como uma função de estimativas de fase direcionada a decisão (210, 300) .
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o demodulador realiza a recuperação de portadora de interpolação e a recuperação de portadora direcionada a decisão de tal modo que a recuperação de portadora de interpolação é realizada durante um intervalo de tempo e em que uma digressão de fase máxima a ser interpolada é determinada mediante acúmulo da informação de fase a partir da recuperação de portadora direcionada a decisão durante o intervalo de tempo.

de 05/03/2018, pág. 8/10

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