ES2190387T3 - Aparato y metodo para recibir emisiones de radiodifusion digitales por satelite. - Google Patents

Aparato y metodo para recibir emisiones de radiodifusion digitales por satelite.

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ES2190387T3 ES01930190T ES01930190T ES2190387T3 ES 2190387 T3 ES2190387 T3 ES 2190387T3 ES 01930190 T ES01930190 T ES 01930190T ES 01930190 T ES01930190 T ES 01930190T ES 2190387 T3 ES2190387 T3 ES 2190387T3
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Abstract

Aparato para la recepción de emisiones digitales BS, que regenera un portador por un bucle de regeneración del portador y establece sincronización de fase para decodificar una señal de modulación PSK regenerada a partir de una señal modulada a una señal digital, caracterizado porque una fase de un punto de señal indicado por la señal de modulación PSK emitida de dicho bucle de regeneración del portador es desplazada por una fase determinada en base al tipo de técnica de modulación PSK aplicada a una señal recibida y a un error de fase contenido en la señal de modulación PSK, siendo a continuación decodificada la señal digital, y el portador es regenerado en base a un error de fase detectado al llevar a cabo solamente recepción de ráfaga en un intervalo de señal predeterminado.

Description

Aparato y método para recibir emisiones de radiodifusión digitales por satélite.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un aparato para la recepción de emisiones de radiodifusión digitales por BS, adecuado para la recepción de emisiones de radiodifusión digitales por BS y, más particularmente, se refiere a un aparato para la recepción de emisiones de radiodifusión digitales por BS mediante el cual es posible un funcionamiento de recepción estable.
Antecedentes de la técnica
El aparato para recepción de emisiones de radiodifusión digital por BS para recibir las emisiones de radiodifusión digitales por BS (satélite de radiodifusión) recibe una señal transmitida por tiempo compartido, mediante el uso de una serie de técnicas de modulación de las modulaciones PSK de multifase, tales como la modulación 8 PSK (modulación por desplazamiento de fase), modulación QPSK (PSK en cuadratura), o bien modulación BPSK (PSK binaria) con el procedimiento de tiempo compartido. El aparato para recibir la emisión de radiodifusión digital por BS regenera la portadora mediante la detección del error de fase de la señal recibida, y demodula la señal digital.
Convencionalmente, el aparato para recibir la emisión de radiodifusión digital por BS que regenera la portadora mediante la utilización de un único circuito demodulador conmuta la operación de recepción de acuerdo con la magnitud del valor del factor CNR de la señal recibida. Por ejemplo, cuando el valor de CNR es grande (en el instante de un CNR alto), ejecuta la recepción continua mientras responde a todas las técnicas de modulación, y detecta el error de fase y regenera la portadora. Por otra parte, cuando el valor de CNR se encuentra aproximadamente en un grado intermedio (en el instante de un valor medio del factor CNR), ejecuta la recepción de la ráfaga de una señal sometida a la modulación QPSK y una señal sometida a la modulación BPSK y detecta el error de fase, y regenera la portadora. Adicionalmente, cuando el valor de CNR es pequeño (en el instante de un CNR bajo), lleva a cabo la recepción de la ráfaga de una señal sometida a la modulación BPSK y detecta el error de fase, y regenera la portadora.
El documento US-A-5696797 da a conocer un demodulador para las señales de radiodifusión de satélite con un bucle de regeneración de la portadora que comprende medios de desplazamiento de fase para compensar los errores de fase inducidos por los desplazamientos del efecto Doppler.
El documento WO0018077A (EP115237) da a conocer un receptor de radiodifusión digital de satélite capaz de recepción óptima de una señal cuando se conecta a una unidad exterior arbitraria. Las características del ruido de fase de una unidad exterior conectada a un receptor de radiodifusión digital de satélite al recibir un símbolo de la ráfaga se estiman basándose en la tasa de errores de bits de una señal de modulación 8PSK, determinada por un decodificador Trellis cuando el valor de CNR medido mediante un circuito de medida del CNR es igual al valor predeterminado, y basado en las características del ruido de fase estimadas de la unidad exterior, configurando un factor del filtrado de un filtro en bucle insertado en el bucle regenerativo de la portadora.
El documento WO9929075A (EP1054537) da a conocer un demodulador jerárquico digital de transmisión que puede llevar a cabo el establecimiento de un sincronismo estable y una demodulación estable mediante la configuración de sus operaciones de demodulación, basándose en el valor de C/N de recepción. El valor C/N de recepción se mide mediante un circuito de medición de CNR al recibir la salida demodulada de un circuito aritmético.
Adicionalmente, se menciona el artículo de Fines y otros titulado "FULLY DIGITAL M-ARY PSK AND M-ARY QAM DEMODULATORS FOR LAND MOBILE SATELLITE COMMUNICATIONS" ("Demoduladores M-PSK Y M-QAM totalmente digitales para las comunicaciones mobiles terrestres por satélite"), ELECTRONICS AND COMMUNICATION ENGINEERING JOURNAL, INSTITUTION OF ELECTRICAL ENGINEERS, vol. 3, número 6, 1-12-1991, páginas 291-298, el cual expone que "una implementación totalmente digital de módems digitales es la opción preferente de los diseñadores de sistemas porque puede alcanzarse un alto rendimiento con un costo razonable. El artículo explica las características ventajosas inherentes en las implementaciones de un demodulador totalmente digital. Se exponen también otras características que son necesarias para los sistemas de comunicaciones móviles por satélite. Se revisan las técnicas descubiertas recientemente para la sincronización y detección de los esquemas de modulación M-PSK y M-QAM, haciendo énfasis en aquellas que se adaptan adecuadamente para su implementación digital".
La figura 3 es un dibujo que indica un ejemplo de la estructura de otros aparatos convencionales para recibir la radiodifusión digital por BS.
En este caso, al llevar a cabo la recepción de ráfagas de una señal, por ejemplo, se lleva a cabo una operación de retención de la salida de un filtro en bucle (106) durante el periodo en que se recibe una señal en que no se puede detectar el error de fase.
Adicionalmente, el aparato para la recepción de radiodifusión digital por BS conmuta a la operación de recepción de acuerdo con una señal de instrucción de la conmutación generada por una sección de decodificación (109).
La sección de decodificación (109) controla la tasa de errores o similar después de llevar a cabo la decodificación Trellis o similar (decodificación Viterbi en el caso de QPSK o BPSK), y cuando la tasa de errores o similar llega a tener un valor determinado previamente, genera una señal de instrucción de conmutación para dar la orden de conmutación de la operación de recepción.
Problemas a resolver por la invención
En el aparato convencional, antes descrito, para recibir emisiones de radiodifusión digital por BS, en el caso en que no sea suficiente el rendimiento del convertidor de frecuencia de la unidad exterior (término general formado por el acoplamiento integral de una antena y un convertidor reductor de frecuencia), cuando se conmuta la operación de recepción, el valor limite de CNR puede cambiar, el cual es el punto en el que la corrección resulta imposible cuando la señal digital demodulada está codificada en un código conectado o bien la corrección se lleva a cabo mediante un código de corrección de errores.
La figura 4 muestra las características límite del CNR en el instante de un límite continuo de recepción de señales 8PSK y BPSK para la característica de ruido de fase de un oscilador local del convertidor reductor de frecuencia en la unidad exterior (ODU).
De acuerdo con lo anterior, se observa la característica "a" límite del CNR de la 8PSK y la característica "c" límite del CNR de la señal BPSK en la recepción continua en el instante de un cambio alto del CNR hasta las características "b", "d" del CNR en la recepción de ráfagas en el instante de un valor medio del CNR, respectivamente.
En consecuencia, el valor del CNR en el punto de conmutación al conmutar la operación de recepción es diferente, existiendo el problema de que se provoca histéresis en la operación de recepción.
Desde este punto de vista, se ha considerado también la detección del grado del ruido de fase de la ODU o similar, puesto que la fluctuación del valor del CNR en el punto de conmutación está afectado por el ruido de fase de la ODU o similar, aunque esto es técnicamente muy difícil. Además, incluso en el caso en que se pueda detectar, no es seguro el poder impedir que se produzca la histéresis completa.
La invención se ha creado debido a la situación actual anteriormente descrita, y es un objeto el proporcionar un aparato para recibir la radiodifusión digital por BS mediante el cual pueda ser posible una operación de recepción estable.
Descripción de la invención
De acuerdo con la invención, el objeto anterior se consigue mediante un aparato según la reivindicación 1. La realización preferente se reivindica en las reivindicaciones 2 a 5. Particularmente, con el fin de conseguir el objeto anteriormente descrito, el aparato para recibir la radiodifusión digital por BS de la presente invención funciona de forma tal que, cuando regenera la portadora mediante el bucle de regeneración de la portadora y establece la sincronización de fase y decodifica la señal de modulación PSK regenerada a partir de la señal modulada en una señal digital, desplaza la fase de un punto de la señal indicado por la señal de modulación PSK que se obtiene a la salida del bucle de regeneración de la portadora, mediante la fase determinada sobre la base del tipo de la técnica de modulación PSK aplicada a la señal recibida y el error de fase contenido en la señal de modulación PSK, y a continuación, decodifica la señal digital, y lleva a cabo la recepción de las ráfagas solo en un intervalo de señal especificado, y regenera la portadora en base al error de fase detectado.
De acuerdo con la presente invención, es posible desplazar la fase del punto de la señal indicado por la señal de modulación PSK, que se obtiene a la salida del bucle de regeneración de la portadora, mediante la fase determinada en base al tipo de la técnica de modulación PSK aplicada a la señal recibida y el error de fase contenido en la señal de modulación PSK. Consecuentemente, en la recepción de las ráfagas, es posible reducir el efecto de la tasa de errores debidos al ruido de fase de la ODU, y la operación de recepción estable resulta posible mediante la realización de la recepción de ráfagas en todos los instantes, independientemente de la magnitud del valor del CNR y regenerando la portadora.
Más particularmente, en el caso de un aparato receptor de las señales de radiodifusión digital por BS de la presente invención, los medios de regeneración de la portadora comprenden: un circuito generador de datos de formas de onda para generar los datos de forma de onda indicando la portadora regenerada; un circuito de cálculo complejo para la ejecución del cálculo complejo de los datos de las formas de onda, generados por el anterior circuito generador de datos de formas de onda y una señal de modulación PSK regenerada a partir de la señal modulada; un filtro limitador de banda para limitar una banda de una señal de modulación PSK en la cual la fase de un punto de la señal está ajustada por el cálculo complejo del circuito de cálculo complejo descrito anteriormente; un circuito de bloqueo para bloquear la señal de modulación PSK en la cual la banda está limitada por el anteriormente descrito filtro de limitación de la banda; un circuito detector de errores para detectar un error de fase mediante la comparación de la fase de un punto de la señal, indicado por una señal de modulación PSK bloqueada por el anteriormente descrito circuito de bloqueo con una fase absoluta; y un filtro de bucle para filtrar una señal de error que indica la magnitud de un error de fase detectado por el circuito detector de errores anteriormente descrito, y para suministrarlo al circuito generador de datos de formas de onda anteriormente descrito.
Adicionalmente, tiene una serie de circuitos de filtro para filtrar las señal de error, indicando la magnitud del error de fase detectado por el circuito detector de errores anteriormente descrito, solo en el intervalo de la señal correspondiente al tipo de la técnica de modulación PSK aplicada a la señal recibida, y se caracteriza porque los medios de desplazamiento de fase anteriormente descritos desplazan la fase de un punto de señal indicado por la señal de modulación PSK, en una fase correspondiente a la señal de error filtrada por la anteriormente descrita serie de circuitos de filtro.
Además, más preferentemente, los medios de decodificación anteriormente descritos tienen medios de decodificación de datos de control para decodificar los datos indicando la estructura múltiplex de una trama formada por la señal digital decodificada, a partir de una señal de modulación PSK, y los medios de generación de la señal de identificación para generar una señal de identificación de la modulación, indicando la técnica de modulación PSK aplicada a una señal recibida identificada por los datos decodificados por los medios de decodificación de datos de control anteriormente descritos, y la anterior serie de circuitos de filtro descrita recibe la señal de identificación de modulación, generada por los medios de generación de la señal de identificación anteriormente descritos, e identifican el tipo de la técnica de modulación PSK aplicada a la señal recibida, y los medios de desplazamiento de fase anteriormente descritos seleccionan la señal de error filtrada por la serie de circuitos de filtro anteriormente descritos, de acuerdo con la técnica de modulación PSK identificada a partir de la señal de identificación de la modulación generada por los medios de generación de señal de identificación anteriormente descritos, y desplazan la fase de un punto de la señal indicado por la señal de modulación PSK, en una fase correspondiente a la señal de error seleccionada.
Adicionalmente, el aparato de la presente invención tiene medios de detección del patrón para detectar el patrón de sincronización de la trama a partir de la señal de modulación PSK, en la cual la fase se desplaza mediante los medios de desplazamiento de fase anteriormente descritos, y está caracterizado porque el proceso de fase absoluta anteriormente descrito significa las fases absolutas de la señal de modulación PSK, de acuerdo con el caso en que se invierta el patrón de sincronización de fases detectado por los medios de detección del patrón anteriormente descritos.
La presente invención puede comprender también el método según la reivindicación 6.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un dibujo, a modo de ejemplo, de la estructura de las tramas en la técnica de modulación jerárquica;
la figura 2 es un dibujo que indica la estructura de un aparato para recibir la emisión digital por BS, según una realización de la presente invención;
la figura 3 es un dibujo que indica la estructura de un aparato convencional para recibir la emisión digital por BS; y
la figura 4 es un dibujo para explicar la fluctuación del CNR límite con respecto al ruido de fase característico de la unidad exterior (ODU), debido a la conmutación de la operación de recepción del aparato convencional para recibir la emisión digital por BS.
Mejor forma de llevar a cabo la invención
Se describirá, a continuación, con detalle un aparato para recibir la emisión digital por BS según una realización de la presente invención, haciendo referencia a los dibujos.
Este aparato para recibir la emisión digital por BS recibe una señal en fase (I0) y una señal de fase en cuadratura (QO) de la banda base que se obtiene a la salida mediante el procesamiento de la señal BS-IF (frecuencia intermedia de emisión por satélite), que es una señal modulada que se obtiene mediante una señal de radio recibida y convertida en una frecuencia menor, mediante una unidad exterior (ODU) o similar, para la detección cuasi-síncrona con un detector de cuadratura. Cada señal en fase (I0) y la señal de fase en cuadratura (QO) recibidas por este aparato para la recepción de la emisión digital por BS es una señal de modulación PSK (modulación por desplazamiento de fase), que incluye una componente en fase y una componente de fase en cuadratura de una portadora incluida en la señal modulada. Posteriormente, a efectos de claridad, la señal en fase se denomina como señal (I), y la señal de fase en cuadratura se denomina señal (Q).
En el caso de una emisión digital por BS, la trama está constituida de una forma en la que un número especificado de símbolos es una unidad, y se utiliza una técnica de modulación jerárquica en la forma de tiempo compartido, que se produce mediante la combinación de técnicas de modulación con distintos valores de CNR necesarios, tales como la modulación TC8PSK (8PSK codificada con el sistema Trellis), modulación QPSK (PSK en cuadratura), y modulación BPSK. Adicionalmente, en la señal digital transmitida por la emisión digital por BS, se inserta un símbolo de ráfaga, que hace que sea posible la demodulación cuando el valor del CNR (relación de portadora/ruido) sea pequeño (en el instante de un CNR bajo).
La figura 1 es un dibujo que muestra, a modo de ejemplo, la estructura de las tramas en la técnica de modulación jerárquica utilizada en la emisión digital por BS.
En el caso de la trama indicada en la figura 1, una trama está compuesta por 39936 símbolos, e incluye una parte de encabezado (HE) compuesta por 192 símbolos, una parte de la señal principal (30) de 203 símbolos constituida como una serie de pares, y una parte (31) del símbolo de la ráfaga de cuatro símbolos.
La parte (HE) del encabezamiento incluye un patrón de sincronización de tramas (W1), (TD) de control del TMCC (control de configuración de transmisión y multiplexado), y un patrón de identificación de supertramas (W2) (o -W3-).
El patrón (W1) de sincronización de tramas utiliza 20 bits especificados entre 32 bits, y es el que transmite una palabra exclusiva para establecer la sincronización de tramas. Suponiendo que esta única palabra para el establecimiento de la sincronización de tramas es (S_{19}S_{18}S_{17}... S_{1}S_{0}), se hace (S_{19}S_{18}S_{17}... S_{1}S_{0}) = (11101100110100101000).
Los datos (TD) del TMCC son los datos de 128 símbolos que indican la configuración del multiplexado o similar de la técnica de modulación multiplexados mediante tiempo compartido.
El patrón (W2) de identificación de supertramas es para la identificación del encabezado de la supertrama constituida por ocho tramas, y utiliza 20 bits específicos en el patrón de 32 símbolos. Además, en la parte (HE) del encabezado correspondiente a siete tramas distintas además del encabezado, se incluye un patrón (W3) de identificación de las supertramas, constituido por la inversión del patrón (W2) de identificación de las supertramas.
La parte principal de la señal (30) está sometida a la modulación mediante cualquier técnica de modulación, tal como la modulación TC8PSK, modulación QPSK y la modulación BPSK, y es enviada en la forma de tiempo compartido mediante la trama como unidad.
La parte (31) del símbolo de ráfaga es una señal PN (pseudo-señal), la cual está sometida a la modulación mediante la técnica de modulación BPSK y siendo repuesta a cero en cada trama.
Con el fin de recibir la emisión de señales BS utilizando dicha técnica de modulación jerárquica, según lo indicado en la figura 2, el aparato para recibir la emisión digital por BS de acuerdo con la realización de la invención, incluye un circuito de cálculo complejo (11), un filtro FIR (12), un biestable (13), y una sección de puesta en fase absoluta (14), una tabla (15) de errores de fase de regeneración de la portadora, un filtro en bucle (16), un NCO (17) (oscilador de frecuencia de control numérico), el primer al tercer filtro (18) a (20), un circuito de cálculo complejo selectivo (21), un circuito detector de patrón de sincronización de tramas (22), una sección de decodificación (23), una sección de decodificación TMCC (24), y un circuito generador de sincronismos (25).
El circuito de cálculo complejo (11) está compuesto por un circuito inversor y un circuito multiplicador o similar, y lleva a cabo el cálculo para la eliminación del error de fase y el error de frecuencia incluidos en la señal I (I0) y en la señal Q (Q0).
Más particularmente, el circuito de cálculo complejo (11) aplica el proceso de inversión o similar a los datos de ondas sinusoidales de (sen\theta), recibidos del NCO (17), y después, lo multiplica por la señal I (I0) y la señal Q (Q0) para generar la señal I (RI) y la señal Q (RQ).
El circuito de cálculo complejo (11) envía la señal I (RI) y la señal Q (RQ) generadas al filtro FIR (12).
El filtro FIR (12) es un filtro de reducción gradual de la respuesta para limitar la banda de paso de la señal I (RI) y la señal Q (RQ) recibidas desde el circuito de cálculo complejo (11). La señal I (DI) y la señal Q (DQ) que pasan a través del filtro FIR (12) quedan memorizadas en el biestable (13), y se suministran a la sección puesta en fase absoluta (14) y a la tabla de error de fase de regeneración de portadora (15).
La sección de puesta en fase absoluta (14) es la correspondiente a la puesta en fase de la señal I (DI) y la señal Q (DQ), suministradas desde el biestable (13), para generar la señal I (ADI1) y la señal Q (ADQ1), y envía la señal I (ADI1) y la señal Q (ADQ1) al circuito de cálculo complejo selectivo (21).
La tabla de error de fase de regeneración de portadora (15) identifica la posición del punto de la señal en el espacio de la señal (plano vectorial de I-Q) sobre la base de la señal I (DI) y la señal Q (DQ) suministradas desde el biestable (13), y genera una señal de error de fase (PED), indicando el error de fase de la fase indicada por la posición del punto de la señal y la fase absoluta.
La señal de error de fase (PED) generada por la tabla de error de fase de regeneración de portadora (15) se aplana en el filtro en bucle (16), y se suministra al NCO (17) como una señal de ajuste de fase (L\Deltaf). Adicionalmente, la señal de error de fase (PED) se aplana en el primer al tercer filtro (18) a (20), y después, se suministra al circuito de cálculo complejo selectivo (21).
El NCO (17) genera los datos de las ondas sinusoidales de sen\theta y los datos de las ondas cosenoidales de (cos\theta), que son los datos de las formas de onda a acumular correspondientes a la señal de ajuste de fase (L\Deltaf) suministrada desde el filtro en bucle (16), y siendo enviados al circuito de cálculo complejo (11).
\newpage
Cada uno del primer al tercer filtro (18) a (20) será el correspondiente para aplanar la señal de error de fase (PED) enviada desde la tabla (15) de error de fase de regeneración de portadora.
El primer filtro (18) filtra la señal de error de fase (PED) enviada desde la tabla (15) de error de fase de regeneración de portadora, durante un periodo en que se aplica la modulación TC8PSK a la señal recibida, para generar una señal (8PPED) de error de fase de ocho fases. El primer filtro (18) envía a su vez la señal generada (8PPED) de error de fase de ocho fases, al circuito (21) de cálculo complejo selectivo.
El segundo filtro (19) filtra la señal (PED) de error de fase enviada desde la tabla (15) de error de fase de regeneración de portadora, durante el periodo en que se aplica la modulación QPSK a la señal recibida, para generar una señal (QPPED) de la señal de error de fase de cuatro fases. El segundo filtro (19) envía, a su vez, la señal generada (QPPED) de error de fase de cuatro fases al circuito (21) de cálculo complejo selectivo.
El tercer filtro (20) filtra la señal (PED) de error de fase enviada desde la tabla (15) de error de fase de regeneración de portadora durante el periodo en que la modulación BPSK se aplica a la señal recibida para generar una señal (8PPED) de error de fase de dos fases. El tercer filtro (20) envía, a su vez, la señal (BPPED) de error de fase de dos fase generada al circuito de cálculo complejo selectivo (21).
El circuito de cálculo complejo selectivo (21) lleva a cabo el cálculo para el ajuste de la fase de un punto de la señal indicado por la señal I (ADI1) y la señal Q (ADQ1) recibidas desde la sección de puesta en fase absoluta (14).
Más particularmente, el circuito de cálculo complejo selectivo (21) identifica la técnica de modulación (TC8PSK, o QPSK, o BPSK) aplicada a la señal recibida por las señales (A0), (A1) de identificación de la modulación, recibida desde el circuito generador de sincronismos (25). El circuito de cálculo complejo selectivo (21) genera la señal I (ADI2) y la señal Q (ADQ2), en la cual la fase de un punto de la señal se desplaza en la fase correspondiente a la señal (8PPED) de error de fase de ocho fases, o la señal (QPPED) de error de fase de cuatro fases, o la señal (BPPED) de error de fase de dos fases, recibidas desde el primer a tercer filtros (18) a (20), de acuerdo con la técnica de modulación identificada. El circuito de cálculo complejo selectivo (21) envía la señal I (ADI2) y la señal Q (ADQ2) recibidas al circuito detector (22) del patrón de sincronización de tramas.
Además, cuando la sección (24) de decodificación TMCC no puede decodificar los datos (TD) TMCC, el circuito de cálculo complejo selectivo (21) envía la señal I (ADI1) y la señal Q (ADQ2) recibida desde la sección (14) de puesta en fase absoluta al circuito detector (22) de patrón de sincronización de tramas, al igual que la señal I (ADI2) y la señal Q (ADQ2) tal como son, respectivamente.
Adicionalmente, incluso aunque la sección de puesta en fase absoluta (14) esté prevista entre el circuito de cálculo complejo selectivo (21) y el circuito detector (22) del patrón de sincronización de tramas, existirá un efecto similar al del caso en que se proporcione entre el biestable (13) y el circuito de cálculo complejo selectivo (21).
El circuito detector (22) del patrón de sincronización de tramas es el correspondiente para la detección de un patrón de sincronización de tramas (W1) incluido en la señal digital transmitida, mediante la utilización de la técnica de modulación jerárquica, y envía una señal que indica el instante de tiempo en el cual se detecta el patrón (W1) de sincronización de tramas a la sección de decodificación (24) TMCC y al circuito generador de sincronismos (25).
Además, el circuito detector (22) del patrón de sincronización de tramas envía una señal que indica si el patrón W1 de sincronización de tramas detectado está invertido o no con respecto a la sección de puesta en fase absoluta (14).
Adicionalmente, el circuito detector (22) del patrón de sincronización de tramas envía la señal I (ADI2) y la señal Q (ADQ2) recibidas desde el circuito de cálculo complejo selectivo (21) a la sección de decodificación (23).
La sección de decodificación (23) es la que realiza la decodificación de la señal digital para la emisión digital por BS, sobre la base de la señal I (ADI2) y la señal Q (ADQ2), recibidas desde el circuito (22) detector del patrón de sincronización de tramas. En este instante, la sección de decodificación (23) extrae los datos (TD) de la sección TMCC en la señal digital, y envía los mismos a la sección (23) de decodificación TMCC.
La sección (24) de decodificación TMCC es la que realiza la decodificación de los datos (TD) TMCC recibidos de la sección de decodificación (23), para identificar la estructura de las tramas (estructura del multiplexado) de la señal recibida. La sección (24) de decodificación TMCC envía una señal para dar un aviso de la estructura de tramas identificada al circuito generador de sincronismos (25). Además, la sección (24) de decodificación TMCC envía una señal para dar aviso de si los datos (TD) de TMCC han sido decodificados o no en el circuito (21) de cálculo complejo selectivo.
El circuito (25) generador de sincronismos genera las señales de identificación de la modulación (A0), (A1) para identificar la técnica de modulación (TC8PSK, o QPSK, o BPSK) aplicada a la señal recibida, sobre la base de la señal recibida del circuito (22) detector del patrón de sincronización de tramas y la sección (24) de decodificación TMCC. El circuito (25) generador de sincronismos envía las señales (A0), (A1) de identificación de la modulación generada al circuito (21) de cálculo complejo selectivo y a los filtros primero a tercero (18) a (20).
Además, el circuito generador de sincronismos (25) genera una señal de sincronización BRTEN, la cual ordena la conmutación de la operación de filtrado/retención para llevar a cabo la recepción de las ráfagas, y la envía al filtro en bucle (16).
Adicionalmente, el circuito generador de sincronismos (25) genera una señal que controla la operación de des-correlación o similar en el instante de la restauración de la señal digital, y la envía a la sección de decodificación
(23).
Se describirá a continuación el funcionamiento del aparato para recibir la emisión digital por BS de acuerdo con la realización de esta invención.
Este aparato para recibir la emisión digital por BS hace posible el funcionamiento de una recepción estable, mediante la desviación de la fase de un punto de la señal indicado por la señal I (ADI1) y la señal Q (ADQ1), las cuales están puestas en fase absoluta después de haber sido eliminado el error de fase o error de frecuencia, mediante el bucle de regeneración de la portadora, mediante la fase correspondiente a la técnica de modulación aplicada a la señal recibida y a la magnitud del error de fase.
En el caso de este aparato para recibir la emisión digital por BS, el circuito de cálculo complejo (11), el filtro FIR (12), el biestable (13), la tabla (15) del error de fase de regeneración de la portadora, el filtro en bucle (16) y el NCO (17) componen un bucle de regeneración de portadora para eliminar el error de frecuencia de la portadora incluido en la señal I (I0) y la señal Q (Q0) de la banda base recibida desde el detector de cuadratura o similar.
Es decir, en primer lugar, el circuito de cálculo complejo (11) recibe la señal I (I0) y la señal Q (Q0), obtenidas mediante el procesamiento de la señal BS-IF, obtenida por la conversión de reducción de frecuencia de las ondas radioeléctricas recibidas por la unidad ODU (no indicada en el dibujo) o similar, a la detección cuasi-síncrona con el detector de cuadratura (no indicado en el dibujo) o similar.
El circuito de cálculo complejo (11) lleva a cabo el cálculo indicado en la Ecuación 1, mediante la utilización de (sen\theta) de los datos de la onda sinusoidal y el (cos\theta) de los datos de la onda cosenoidal recibidos de la unidad NCO (17), y genera la señal I (RI) y la señal Q (RQ), en las cuales se ajustan las fases:
RI = I0\ x\ cos\theta\ -\ Q0\ x\ sen\theta
Ecuación 1RQ = I0\ x\ sen\theta\ +\ Q0\ x\ cos\theta
El circuito de cálculo complejo (11) introduce la señal I (RI) y la señal Q (RQ) generadas en el filtro FIR (12) y limita la banda, y las convierte en la señal I (DI) y la señal Q (DQ). La señal I (DI) y la señal Q (DQ) quedan memorizadas mediante el biestable (13), y se suministran a la sección de puesta en fase absoluta (14) y a la tabla (15) de error de fase de regeneración de la portadora.
La tabla (15) de error de fase de regeneración de portadora identifica la posición del punto de la señal en el espacio de la señal sobre la base de la señal I (DI) y la señal Q (DQ) suministradas desde el biestable (13), y genera una señal (PED) de error de fase, indicando el error de fase de la fase indicada por la posición del punto de la señal y por la fase absoluta.
La tabla (15) del error de fase de regeneración de la portadora envía la señal (PED) del error de fase generada al filtro en bucle (16).
El filtro en bucle (16) genera una señal de ajuste de fase (L\Deltaf) obtenida por el aplanamiento de la señal (PED) de error de fase, mientras que se conmuta la operación de filtrado/retención de acuerdo con la señal de sincronización BRTEN enviada desde el circuito (25) generador de sincronismos, y la suministra a la unidad NCO (17).
La unidad NCO (17) genera los datos de la onda sinusoidal de (sen\theta) y los datos de la onda cosenoidal (cos\theta) para su acumulación (en oscilación) correspondiente a la señal (L\Deltaf) de ajuste de fase, y los envía al circuito de cálculo complejo (11).
Cuando se regenera la portadora mediante dicho bucle de regeneración de la portadora, y se establece la sincronización de fase, resulta posible la detección del patrón (W1) de sincronización de tramas, mediante el circuito detector (22) del patrón de sincronización de tramas, sobre la base de la señal I (ADI2) y la señal Q (ADQ2) obtenidas a la salida del circuito de cálculo complejo selectivo (21), a través de la sección de puesta en fase absoluta (14) desde el biestable (13).
Además, en este instante, la decodificación de los datos (TD) del TMCC por la sección (24) de decodificación TMCC no habrá sido llevada a cabo todavía, y por lo tanto el circuito (24) de cálculo complejo selectivo envía la señal I (ADI1) y la señal Q (ADQ1), recibidas desde la sección (14) de puesta en fase absoluta, al circuito (22) detector del patrón de sincronización de tramas, ya que son la señal I (ADI2) y la señal Q (ADQ2).
En este caso, los distintos tipos de las señales de modulación que corresponden a la técnica de modulación jerárquica, utilizada en la emisión digital por BS, se ponen en fase absoluta en la parte de la transmisión. En consecuencia, el circuito (22) detector del patrón de sincronización de tramas puede evaluar si la recepción se lleva a cabo mediante la fase absoluta o mediante la fase rotada en 180 grados, mediante la detección del patrón (W1) de sincronización de tramas transmitido, mediante la utilización de la técnica de modulación BPSK.
Es decir, cuando se lleva a cabo la recepción mediante la fase absoluta, el circuito (22) detector del patrón de
sincronización de tramas detecta el patrón (W1) de sincronización de tramas como (S_{19}S_{18}S_{17} ... S_{1}S_{0}) =
(11101100110100101000).
Por otra parte, cuando se lleva a cabo la recepción mediante la fase rotada en 180 grados, el circuito (22) detector del patrón de sincronización de tramas detecta el patrón (W1) de sincronización de tramas como (S_{19}S_{18}S_{17} ... S_{1}S_{0}) = (00010011001011010111), en el que se invierte el valor de cada dígito.
El circuito (22) detector del patrón de sincronización de tramas envía una señal indicando si el valor de cada dígito del patrón (W1) de sincronización de tramas detectado está invertido o no, es decir, si la recepción se ejecuta mediante la fase absoluta o mediante la fase rotada en 180 grados, con respecto a la sección (14) de puesta en fase
absoluta.
Cuando se estime que la recepción se ejecuta mediante la fase absoluta a partir de la señal recibida desde el circuito (22) detector del patrón de sincronización de tramas, la sección (14) de puesta en fase envía la señal I (DI) y la señal Q (DQ) suministradas desde el biestable (13) al circuito (21) de cálculo complejo selectivo, ya que son la señal I (ADI1) y la señal Q (ADQ2).
Por otra parte, cuando se estime que la recepción se ejecuta mediante la fase rotada en 180 grados a partir de la señal recibida desde el circuito (22) detector del patrón de sincronización de tramas, la sección (14) de puesta en fase absoluta hace que la fase de un punto de la señal indicado por la señal I (DI) y la señal Q (DQ), suministradas desde el biestable (13), sea la fase absoluta, y envía la señal I ADI1 = (-1) x DI, y la señal Q ADQ1 = (-1) x DQ al circuito (21) de cálculo complejo selectivo.
Así pues, cuando el circuito (22) detector del patrón de sincronización de tramas detecta el patrón (W1) de sincronización de tramas, y establece la sincronización de tramas, las posiciones en términos de la serie de instantes del patrón (W1) de sincronización de tramas, los datos (TD) TMCC, el patrón (W2) (o -W3-) de identificación de supertramas, y la parte (31) del símbolo de ráfagas llegan a estar claras. El circuito (22) detector del patrón de sincronización de tramas envía una señal que indica la sincronización para la cual se detecta el patrón (W1) de sincronización de las tramas, a la sección (24) de decodificación de la unidad TMCC y al circuito (25) generador de
sincronismos.
La sección (24) de decodificación TMCC identifica la sincronización para poder recibir los datos TMCC, a partir de la posición en términos de una serie de instantes del patrón (W1) de sincronización de tramas, identificados por la señal recibida desde el circuito (22) detector del patrón de sincronización de tramas, y obteniendo los datos de recepción desde la sección (23) de decodificación con la sincronización de tiempos identificada. La sección (24) de decodificación TMCC decodifica los datos (TD) TMCC a partir de los datos de recepción obtenidos a partir de la sección (23) de decodificación, e identifica la estructura de las tramas (estructura del multiplexado) de la señal recibida. La sección (24) de decodificación TMCC envía la señal para dar un aviso de la estructura de las tramas identificadas para el circuito generador de sincronismos (25).
El circuito (25) generador de sincronismos genera las señales de identificación de modulación (A0), (A1) para identificar la técnica de modulación (TC8PSK), o QPSK, o BPSK) aplicada a la señal recibida, sobre la base de la señal recibida desde el circuito (22) detector del patrón de sincronización de trama y de la sección (24) de decodificación TMCC.
Adicionalmente, cuando se genera la señal de error de fase (PED), la tabla (15) de error de fase de regeneración de portadora envía también la misma a los filtros primero al tercero (18) a (20).
Cada uno de los filtros primero al tercero (18) a (20) identifica la técnica de modulación (TC8PSK, o QPSK, o BPSK) aplicada a la señal recibida, mediante las señales de identificación de modulación (A0), (A1) recibidas desde el circuito (25) generador de sincronismos, y filtra la señal (PED) de error de fase de acuerdo con la técnica de modulación identificada.
Es decir, cuando la técnica de modulación identificada es del tipo TC8PSK, el primer filtro (18) filtra la señal (PED) del error de fase y genera una señal (8PPED) de error de fase de ocho fases, y la envía al circuito (21) de cálculo complejo selectivo.
Por otra parte, cuando la técnica de modulación identificada es del tipo QPSK, el segundo filtro (19) filtra la señal (PED) de error de fase y genera una señal (QPPED) de error de fase de cuatro fases, y la envía al circuito (21) de cálculo complejo selectivo.
Además, por otra parte, cuando la técnica de modulación identificada es del tipo BPSK, el tercer filtro (20) filtra la señal (PED) de error de fase, y genera una señal (BPPED) de error de fase de dos fases, y la envía al circuito (21) de cálculo complejo selectivo.
El circuito (21) de cálculo complejo selectivo desplaza la fase de un punto de la señal indicado por la señal I (ADI1) y la señal Q (ADQ1), generadas por la puesta en fase absoluta de la señal I (DI) y la señal Q (DQ), mediante la sección (14) de puesta en fase absoluta, mediante la fase correspondiente a la señal de error de fase (señal -8PPED- de error de ocho fases, o la señal -QPPED- de error de fase de cuatro fases, o la señal -BPPED- de error de fase de dos fases) generada por el filtrado de los primer al tercer filtros (18) a (20).
En este instante, el circuito (21) de cálculo complejo selectivo selecciona una señal de error de fase correspondiente a la técnica de modulación identificada a partir de las señales de identificación de la modulación (A0), (A1) recibidas del circuito (25) generador de sincronismos.
Es decir, cuando la técnica de modulación identificada a partir de las señales de identificación de la modulación (A0), (A1) es del tipo TC8PSK, el circuito (21) de cálculo complejo selectivo selecciona la señal (8PPED) de error de fase de ocho fases recibida desde el primer filtro (18).
Por otra parte, cuando la técnica de modulación identificada a partir de las señales de identificación de modulación (A0), (A1) es del tipo QPSK, el circuito (21) de cálculo complejo selectivo selecciona la señal (QPPED) de error de fase de cuatro fases, recibida desde el segundo filtro (19).
Adicionalmente, por otra parte, cuando la técnica de modulación identificada a partir de las señales de identificación de la modulación (A0), (A1) es del tipo BPSK, el circuito (21) de cálculo complejo selectivo selecciona la señal (BPPED) de error de fase de dos fases recibida desde el tercer filtro (20).
Más particularmente, cuando el circuito (21) de cálculo complejo selectivo selecciona la señal (8PPED) de error de fase de ocho fases, genera la señal I (ADI2) y la señal Q (ADQ2), en la cual se desplaza la fase de un punto de la señal indicado por la señal I (ADI1) y la señal Q (ADQ1), llevando a cabo dicho cálculo, según lo indicado en la Ecuación 2, en la que \theta_{1} = 8PPED.
ADI2 = ADI1\ x\ cos\theta_{1}\ -\ ADQ1\ x\ sen\theta_{1}
Ecuación 2ADQ2 = ADI1\ x\ sen\theta_{1}\ +\ ADQ1\ x\ cos\theta_{1}
Por otra parte, cuando el circuito (21) de cálculo complejo selectivo selecciona la señal (QPPED) de error de fase de cuatro fases, genera la señal I (ADI2) y la señal Q (ADQ2) en la cual la fase de un punto de la señal indicado por la señal I (ADI1) y la señal Q (ADQ1) queda desplazada, llevando a cabo dicho cálculo, según se indica en la Ecuación 3, en la que \theta_{2} = QPPED.
ADI2 = ADI1\ x\ cos\theta_{2}\ -\ ADQ1\ x\ sen\theta_{2}
Ecuación 3ADQ2 = ADI1\ x\ sen\theta_{2}\ +\ ADQ1\ x\ cos\theta_{2}
Además, por otra parte, cuando el circuito (21) de cálculo complejo selectivo selecciona la señal (BPPED) de error de fase de dos fases, genera la señal I (ADI2) y la señal Q (ADQ2), en la cual se desplaza la fase de un punto de la señal indicado por la señal I (ADI1) y la señal Q (ADQ1), llevando a cabo dicho cálculo, según lo indicado en la Ecuación 4, en la que \theta_{3} = BPPED.
ADI2 = ADI1\ x\ cos\theta_{3}\ -\ ADQ1\ x\ sen\theta_{3}
Ecuación 4ADQ2 = ADI1\ x\ sen\theta_{3}\ +\ ADQ1\ x\ cos\theta_{3}
Así pues, el circuito (21) de cálculo complejo selectivo desplaza la fase del punto de la señal fuera del bucle de regeneración de la portadora y la corrige. Además, este aparato para recibir la emisión digital por BS ejecuta la recepción de ráfagas en todo momento, independientemente de si el valor del CNR es grande (alto CNR) o en un grado intermedio (CNR medio), y detecta el error de fase, y regenera la portadora, estableciendo la sincronización de fases. Es decir, el circuito (25) generador de sincronismos dirige la conmutación de la operación de filtrado/retención, mediante la generación de la señal BPTEN de sincronismo, y la envía al filtro en bucle (16), y regenera la portadora.
En consecuencia, si no se avería la regeneración de la portadora, o bien no se desactiva la sincronización de tramas, resulta posible un funcionamiento estable de la recepción. Además, es posible reducir el efecto de la tasa de errores (BER) en la sección de modulación TC8PSK, en la sección de modulación QPSK, y la sección de modulación BPSK, debido al ruido de fase en la unidad ODU, hasta un grado igual al del instante de una recepción continua, y resultando posible un funcionamiento de recepción estable.
Tal como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con esta invención, la fase del punto de la señal se corrige fuera del bucle de regeneración de la portadora, y la recepción de ráfagas se efectúa en forma independiente de la magnitud del CNR, regenerándose la portadora, y en consecuencia es posible eliminar la fluctuación de la tasa de error (BER) debida al ruido de fase de la unidad ODU.
Adicionalmente, resulta innecesaria la conmutación del funcionamiento de recepción, sin provocarse ninguna histéresis, resultando posible un funcionamiento estable de la recepción.
La presente invención no está limitada al aparato para recibir la emisión digital por BS, y es aplicable para cualquier aparato de recepción, que reciba la señal digital transmitida mediante la utilización de una técnica de modulación jerárquica, en la que la señal principal se somete al sistema de tiempo compartido por la unidad de tramas, mediante el uso de dos o más técnicas de modulación, incluyendo la modulación BPSK entre la modulación 8PSK, la modulación QPSK, y la modulación BPSK, y los datos TMCC sometidos a la modulación BPSK con la inserción de los símbolos de las ráfagas.
Aplicabilidad industrial
Tal como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con esta invención, la fase del punto de la señal se corrige fuera del bucle de regeneración de la portadora, y se lleva a cabo la recepción de las ráfagas en forma independiente a la magnitud del CNR, y regenerándose la portadora, y en consecuencia, es posible eliminar la histéresis en la conmutación de la operación de recepción, resultando posible un funcionamiento estable de la recepción.

Claims (6)

1. Aparato para la recepción de emisiones digitales por satélite (BS), en el que el aparato comprende:
una unidad de recepción para recibir una señal obtenida por el multiplexado de una serie de señales de modulación PSK mediante distintos esquemas de modulación PSK, y para derivar una señal digital transmitida a partir de la señal recibida;
un bucle de regeneración de portadora (11, 12, 13, 15, 16, 17) para regenerar una portadora a partir de la señal recibida, para establecer la sincronización de fase, en el que el mencionado bucle de regeneración de la portadora está adaptado para funcionar para regenerar la portadora, sobre la base de un error de fase detectado mediante la ejecución de la recepción de ráfagas solo en un intervalo predeterminado de la señal;
caracterizado por:
medios de puesta en fase absoluta (14) para la puesta en fase absoluta de cada una de las señales de modulación PSK, en las cuales la fase de un punto de la señal se ajusta mediante la portadora regenerada por el mencionado bucle de regeneración de la portadora;
medios de desplazamiento de fase (21), dispuestos en la parte exterior del mencionado bucle de regeneración de la portadora, para desplazar la fase de un punto de la señal indicado por cada una de las señales de modulación PSK puestas en fase absoluta, mediante una fase determinada sobre la base del tipo de cada esquema de modulación PSK aplicada a la señal recibida y al error de fase contenido en cada señal de modulación PSK; y
medios de decodificación (23) para decodificar una señal digital de cada señal de modulación PSK en la que la fase de un punto de la señal es desplazada por los mencionados medios de desplazamiento de la fase.
2. Aparato para la recepción de emisiones digitales por BS, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el mencionado bucle de regeneración de la portadora comprende:
un circuito (17) generador de los datos de las formas de onda, para regenerar los datos de las formas de onda indicando la portadora regenerada;
un circuito de cálculo complejo (11) para llevar a cabo un cálculo complejo de los datos de las formas de onda generadas por el mencionado circuito generador de los datos de las formas de onda y una señal de modulación PSK regenerada a partir de la señal modulada;
un filtro limitador de banda (12) para limitar una banda de una señal de modulación PSK, en la cual la fase de un punto de la señal se ajusta mediante el cálculo complejo del mencionado circuito de cálculo complejo;
un circuito biestable (13) para memorizar una señal de modulación PSK en la cual la banda está limitada mediante el mencionado filtro limitador de la banda;
un circuito detector de errores (15) para detectar un error de fase mediante la comparación de la fase de un punto de la señal indicado por una señal de modulación PSK, memorizada por el mencionado circuito biestable con una fase absoluta; y
un filtro en bucle (16) para aplicar el procesado de aplanamiento a una señal de error, indicando la magnitud de un error de fase detectado por el mencionado circuito detector de errores, para suministrar la señal de error aplanada al mencionado circuito generador de datos de las formas de onda.
3. Aparato para recepción de emisiones digitales por BS, de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende:
una serie de circuitos de filtros (18, 19, 20) para filtrar la señal de error, indicando la magnitud del error de fase detectado por el mencionado circuito detector del error, solo en el intervalo de la señal correspondiente al tipo de técnica de modulación PSK aplicada a una señal recibida,
los mencionados medios (21) del desplazamiento de fase, adaptados para desplazar la fase de un punto de la señal indicado por la señal de modulación PSK, en una fase correspondiente a la señal de error filtrada por la mencionada serie de circuitos de filtros.
4. Aparato para la recepción de emisiones digitales por BS, de acuerdo con la reivindicación 3, en el que los mencionados medios de decodificación comprenden:
medios (24) de decodificación de datos de control para decodificar los datos que indican la estructura múltiplex de una trama formada por la señal digital
\hbox{decodificada a partir de una señal de modulación
PSK; y}
medios (25) de generación de la señal de identificación para generar una señal de identificación de la modulación, indicando la técnica de modulación PSK aplicada a una señal recibida identificada por los datos decodificados por los mencionados medios de decodificación de datos de control,
estando adaptada la mencionada serie de circuitos de los filtros para responder a la señal de identificación de la modulación, generada por los mencionados medios de generación de la señal de identificación, para identificar el tipo de la técnica de modulación PSK aplicada a una señal recibida, y
estando adaptados los mencionados medios de desplazamiento de fase para seleccionar la señal de error filtrada por la mencionada serie de circuitos de filtros, de acuerdo con la técnica de modulación PSK, identificada a partir de la señal de identificación de la modulación, generada por los mencionados medios de generación de la señal de identificación, con el fin de desplazar la fase de un punto de la señal indicado por la señal de modulación PSK, mediante una fase correspondiente a la señal de error seleccionada.
5. Aparato para la recepción de emisiones digitales por BS, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende:
medios (22) de detección del patrón para detectar el patrón de sincronización de tramas, a partir de una señal de modulación PSK, en la cual la fase es desplazada mediante los mencionados medios de desplazamiento de la fase,
estando adaptados los mencionados medios de puesta en fase absoluta a la fase absoluta de la señal de modulación PSK, según si el patrón de sincronización de las tramas detectado por los mencionados medios de detección del patrón se encuentra invertido o no.
6. Método para recepción de emisiones digitales por satélite (BS), que comprende las etapas de:
recibir una señal obtenida por el multiplexado de una serie de señales de modulación PSK mediante distintos esquemas de modulación PSK, y deduciendo una señal digital transmitida a partir de la señal recibida;
regenerar una portadora a partir de la señal recibida para establecer la sincronización de fase, de manera que la mencionada etapa de regeneración de la portadora se ejecuta para regenerar la portadora sobre la base de un error de fase detectado llevando a cabo la recepción de ráfagas solo en un intervalo predeterminado de la señal;
caracterizado porque comprende las etapas de:
poner en fase absoluta cada una de las señales de modulación PSK, en las que la fase de un punto de la señal se ajusta mediante la portadora regenerada en la mencionada etapa de regeneración de la portadora;
desplazamiento de la fase de un punto de la señal, indicado por cada una de las señales de modulación PSK, en fase absoluta, mediante una fase determinada sobre la base del tipo de cada esquema de modulación PSK, aplicada a la señal recibida y un error de fase contenido en cada señal de modulación PSK, siendo llevada a cabo la mencionada etapa de desplazamiento se ejecuta en forma independiente de la etapa de regeneración de la portadora; y decodificación de la señal digital de cada señal de modulación PSK en la cual la fase de un punto de la señal es desplazada en la mencionada etapa de desplazamiento de fase.
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