ES2219775T3 - Transmision de datos por medio de modulacion de la posicion del impulso y modulacion de la amplitud. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO PARA LA TRANSMISION DE DATOS ENTRE UNA TERMINAL Y UN SOPORTE DE DATOS PORTATIL POR MEDIO DE UN ENLACE DE TRANSMISION ELECTROMAGNETICA SIN HILOS, DONDE UNA SEÑAL PORTADORA MODULADA MEDIANTE DATOS 100 % ASK ACTUA COMO SEÑAL DE TEMPORIZACION EN EL SOPORTE DE DATOS Y LA SIGNIFICANCIA DE DATOS ES DETERMINADA MEDIANTE POSICION DE DESPLAZAMIENTO EN LA SEÑAL SOPORTE DENTRO DE UNA RANURA DE TIEMPO Y EL CONTENIDO DE INFORMACION DE UNA POSICION DE DESPLAZAMIENTO CORRESPONDE A UN NUMERO DE N BITS, DONDE N ES MAYOR O IGUAL A 2. LA SIGNIFICACION DE ESTOS N BITS ESTA DEFINIDA MEDIANTE LA POSICION DE DESPLAZAMIENTO DENTRO DE 2 N POSICIONES POSIBLES EN UNA RANURA DE TIEMPO. EN EL PRINCIPIO O EN EL EXTREMO DE UNA RANURA DE TIEMPO, SE DISPONE DE UN INTERVALO DE TIEMPO CERO, EN DONDE NO SE ASIGNA UNA OCURRENCIA A UN PUNTO DE DESPLAZAMIENTO DE LOS DATOS A SER TRANSMITIDOS A FIN DE EVITAR UN MAL FUNCIONAMIENTO LARGAMENTE INACEPTABLE DE LA SEÑAL PORTADORA.

Description

Transmisión de datos por medio de modulación de la posición del impulso y modulación de la amplitud.

Cada vez encuentran mayor difusión los procedimientos de transmisión, en los que soportes de datos intercambian informaciones con un terminal sin contacto, es decir, por medio de un trayecto de transmisión electromagnético. En este caso, el soporte de datos portátil es alimentado regularmente con energía igualmente sin contacto desde el terminal, siendo utilizada a tal fin una señal portadora de alta frecuencia, a través de la cual se modulan, además, por una parte, los datos y que sirve, por otra parte, como señal de sincronización en el soporte de datos.

Para la transmisión de datos se conecta y desconecta solamente la señal portadora en la mayoría de los casos de aplicación, es decir, que tiene lugar una modulación al 100% ASK (modulación por desplazamiento de la amplitud). La señal portadora no es explorada o bien desconectada o dejada inalterada ahora durante toda la ventana de tiempo binario, definida a través de una duración binaria "eléctrica", designada en adelante como división de tiempo, para transmitir un "1" o "0" lógico, sino solamente durante un periodo de tiempo claramente más corto. El hueco de exploración tiene una duración, por ejemplo, de un cuarto o un tercio de la ventana de tiempo binario o de la división de tiempo. De esta manera, la señal portadora está presente durante un tiempo suficientemente largo entre dos estados que conducen a la exploración, con el fin de asegurar la alimentación de energía y la alimentación del pulso de reloj.

Se consigue una codificación posible a través del código de Miller, que representa una forma especial para señales de valor discreto de la modulación de fases por impulsos conocida a partir de Hölzler/Holzwart: Pulstechnik, Vol. I Grandlagen Springer-Verlag 1986, páginas 244 a 246 y 271 a 277. En este código, se transmite un "1" lógico a través del hueco de exploración en el centro de una división de tiempo y un "0" lógico a través de un hueco de exploración al comienzo de una división de tiempo, no estando representado un "0" lógico, transmitido después de un "1" lógico, por ningún hueco de exploración en la división de tiempo, para evitar distancias reducidas entre huecos de exploración.

En el documento EP 0 595 034 A1 se publica un canal de comunicaciones por infrarrojos sin hilos, en el que los datos son codificados a través de palabras de códigos por periodo de símbolos, que están formadas por medio de secuencias de códigos de Gray de parejas de subcódigos duplicados y de bits de control complementarios en intervalos de tiempo adyacentes de un periodo de símbolo. Por lo tanto, en cada periodo de símbolo, en dos divisiones de tiempo adyacentes, se transmiten informaciones que solamente se diferencian en un bit.

En la figura 6A se representa una señal en el código de Miller, con la que debe modularse la amplitud de una señal portadora. Representa una secuencia de bits 101000110. Por medio de las líneas de puntos verticales se indican las divisiones de tiempo. Un hueco de exploración tiene aproximadamente un cuarto de la duración de una división de tiempo. En la figura 6B se representa el espectro de frecuencias correspondiente determinado por cálculo, siendo modulada la señal de la figura 6A sobre una señal portadora con una frecuencia de 10 MHz. Como se puede reconocer, resulta una envolvente de las bandas laterales con una forma (sinx/x), pudiendo determinarse una distancia de la amplitud máxima de las bandas laterales con respecto a la portadora de aproximadamente 18,2 dB.

Si se supone el peor de los casos de una modulación con una secuencia de unos 111111111, como se representa en la figura 7A, se obtiene un espectro de frecuencias, como se representa en la figura 7B. La distancia de las bandas laterales con respecto a la portadora es todavía sólo aproximadamente 10,5 dB.

De acuerdo con las especificaciones de la homologación de radio y de acuerdo con la Norma provisional sobre la que se basan ETS 300330 (ETSI, Septiembre de 1994), está prevista para la portadora, por ejemplo, una frecuencia ISM de 13,56 MHz, con un límite del nivel de 42 dB\muA/m @ 10 m. La anchura de banda para la portadora es sólo \pm 7 kHz, de manera que el espectro de modulación en la modulación y en la codificación binaria descritas según el código de Miller está completamente fuera. En dicha norma, el nivel está limitado fuera con 20 dB\muA/m @ 10 m, es decir, 22 dB por debajo de la portadora, siendo la anchura de la banda de medición 10 kHz. El sistema descrito con modulación 100% ASK en la codificación de Miller está por encima de este límite, como se ha indicado anteriormente y solamente se puede obtener la homologación de radio cuando no se modula de una manera continua y se utiliza el valor medio, lo que es admisible según la especificación alemana vigente hasta ahora, pero no según la norma ETS 300 330 y la Regulación FCC de los USA, que prescriben una evaluación casi pico.

Se conoce a partir de la publicación "Infrarot-Datenübertragung wird schneller" de Helmuth Lemme publicada en Elektronik 3/1996, páginas 38 a 44, igualmente una modulación de la posición por impulsos en la transmisión por infrarrojos para la elevación de la velocidad de los datos, estando asociados, sin embargo, dos bits a cada impulso. Sin embargo, allí la modulación de la posición por impulsos sirve para obtener una velocidad elevada de los datos con el mismo número de los impulsos transmitidos por unidad de tiempo, de manera que no se modifica la amplitud de las bandas laterales del espectro de frecuencias, lo que, sin embargo, tampoco es importante allí. Sin embargo, puesto que debe pretenderse allí la máxima velocidad de impulsos posible, no existen huecos entre los impulsos, de manera que en el caso de una sucesión de las secuencias binarias 11 y 00, la señal portadora es explorada sobre una duración de dos impulsos. Esto no es tan malo en la transmisión por infrarrojos, puesto que allí está presente siempre en el receptor un oscilador para la generación del pulso de reloj.

Sin embargo, en procedimientos, como en el que se basa la presente invención, en los que la señal portadora actúa directamente como señal de pulso de reloj, esto conduciría a un fallo inadmisiblemente largo de la señal de pulso de reloj.

Por lo tanto, el cometido de la presente invención es indicar un procedimiento para la transmisión de datos entre un terminal y un soporte de datos portátil a través de un trayecto de transmisión electromagnético sin hilos, en el que, aproximadamente con la misma velocidad binaria, se consigue una distancia mayor de las amplitudes de las bandas laterales con respecto a la amplitud de la portadora, sin explorar durante un periodo de tiempo inadmisiblemente largo la señal portadora que funciona como señal de pulso de reloj.

La invención se soluciona a través de los procedimientos de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 4. Los desarrollos ventajosos de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes.

En el procedimiento de transmisión según la invención se transmite, por cada punto de modulación en la señal portadora al menos dos bits, con preferencia tres bits. Un punto de modulación es en este caso un lugar en el que se modifica la amplitud de la señal portadora. En el caso de una modulación 100% ASK, se llevaría a cabo una exploración, de manera que existiría un hueco de exploración. La validez que tienen estos bits se determina a través de la posición del punto de modulación dentro de una división de tiempo de longitud o duración definidas. En el caso de N bits por punto de modulación, deben poder detectarse, por lo tanto 2^{N} posiciones posibles para el punto de modulación, por consiguiente en el caso de tres bits por punto de modulación, deben poder detectarse ocho posiciones posibles, dentro de la duración de una división de tiempo. De esta manera se requiere un gasto mayor para la detección de los puntos de modulación en el receptor, pero con una velocidad binaria constante, son necesarios menos puntos de conmutación por unidad de tiempo, de manera que existe una frecuencia más reducida de los impulsos y, por lo tanto, una amplitud más reducida de las bandas laterales de una señal portadora modulada con ella. En función del número seleccionado de bits por punto de modulación, es incluso posible elevar al mismo tiempo la velocidad binaria y reducir la amplitud de las bandas laterales.

Si la velocidad binaria debe permanecer constante, por ejemplo, porque debe mantenerse un protocolo de transmisión predeterminado, entonces es ventajoso que el intervalo de tiempo según la invención dentro de una división de tiempo, en la que no está presente un punto de modulación asociado a datos a transmitir -llamado en adelante intervalo de tiempo cero- tenga la misma duración o un múltiplo de número entero de la misma como una posición posible de un punto de modulación. De esta manera, se simplifica en una medida considerable la detección de los puntos de modulación con respecto a un intervalo de tiempo cero de duración opcional.

A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de ejemplos de realización por medio de las figuras. En este caso:

Las figuras 1A y 1B muestran en representación esquemática las relaciones de tiempo en un procedimiento según la invención así como una señal portadora modulada 100% ASK resultante de ello.

La figura 2 muestra diferentes posibilidades de la configuración de una división de tiempo.

La figura 3 muestra en representación esquemática un procedimiento según la invención sin intervalo de tiempo cero.

Las figuras 4A y 4B muestran la curva del tiempo de una señal portadora modulada, según la invención, con una secuencia binaria 001000110 y el espectro de frecuencias correspondiente.

Las figuras 5A y 5B muestran la curva del tiempo de una señal portadora modulada, según la invención, con una secuencia binaria 000000000 y el espectro de frecuencias correspondiente.

Las figuras 6A y 6B muestran la curva del tiempo de una señal portadora codificada según Miller, con una secuencia binaria 001000110 y el espectro de frecuencias correspondiente, y

Las figuras 7A y /B muestran la curva del tiempo de una señal portadora codificada según Miller, con una secuencia binaria 001000110 y el espectro de frecuencias correspondiente.

La figura 1B muestra una señal portadora modulada 100% ASK según la invención, que transmite la secuencia binaria 100111000 en el intervalo de tiempo representado. A tal fin, en el ejemplo representado solamente son necesarios tres puntos de modulación, es decir, intervalos de tiempo, en los que no está presente ninguna señal portadora, puesto que se transmiten tres bits por cada punto de modulación. La validez que tienen estos tres bits es determinada a través de la posición del punto de modulación en un intervalo de tiempo. En la figura 1A se representa un ejemplo a este respecto.

Una división de tiempo se inicia con un intervalo de tiempo cero según la invención, es decir, con un intervalo de tiempo, en el que no está presente un punto de modulación asociado a los datos a transmitir. El intervalo restante de una división de tiempo está reservado para las posiciones posibles de un punto de modulación. Para el ejemplo seleccionado de tres bits por punto de modulación, existen 2^{3} = 8 combinaciones posibles de tres bits, de manera que se pueden prever ocho posiciones posibles de un punto de modulación. En la figura 1A, a las posiciones posibles están asociadas valencias de bits en secuencia ascendente. Pero es posible cualquier asociación discrecional. Así, por ejemplo, pueden ser ventajosas asociaciones, en las que solamente se modifica 1 bit de una posición posible de un punto modulación a la posición adyacente, porque entonces una señal desplazada en el tiempo conduce probablemente sólo a la modificación de un bit, lo que se puede reconocer fácilmente a través de un control de paridad. Una asociación de este tipo sería, por ejemplo |000|001|011|010|110|111|101|100|.

Las posiciones de los puntos de modulación en las divisiones de tiempo representadas para la secuencia binaria a transmitir 100111000 se representan enmarcadas gruesas.

Como se puede reconocer a partir de las figuras 1AA y 1B, en el caso de una sucesión de la última posición posible en la división de tiempo -en el ejemplo representado para la secuencia binaria 111- y de la primera posición posible en la división de tiempo -en el ejemplo representado la secuencia binaria 000- se sucederían dos puntos de modulación consecutivos, si no estuviera presente ningún intervalo de tiempo cero según la invención. En el procedimiento de transmisión en el que se basa la invención, en el que la señal portadora se utiliza directamente como señal de pulso de reloj, esto conduciría a un fallo inadmisiblemente largo del pulso de reloj. Por lo tanto, está previsto un intervalo de tiempo cero de la manera según la invención.

No obstante, en principio sería posible prever un punto de modulación asociado en el intervalo de tiempo cero a un carácter de control, en el caso de que no se sucedieran de forma consecutiva la última y la primera posición posible. Sin embargo, tales caracteres de control solamente aparecen entre combinaciones "adecuadas" de bits de datos, cuando se asegura que la señal portadora está presente durante un periodo de tiempo suficientemente largo entre cada punto de modulación.

En la figura 2 se representan configuraciones ventajosas de una división de tiempo. En el diagrama superior se muestra una secuencia de tiempo de bits "eléctricos" representados por estados "0" lógicos. No obstante, también serían posibles otras representaciones. La velocidad binaria no debe elevarse en este procedimiento de transmisión de manera que en el caso de tres bits a transmitir por punto de modulación, una división de tiempo tiene la duración de 2 bits "eléctricos".

Cuando deben transmitirse tres bits por punto de modulación, entonces deben preverse ocho posiciones posibles así como un intervalo de tiempo cero en una división de tiempo. Para la simplificación del circuito de detección en el receptor es muy ventajoso que la duración de un intervalo de tiempo cero sea igual a la duración o a un múltiplo de número entero de la duración de una posición posible.

Hay que indicar aquí que un punto de modulación no tiene que ser necesariamente de la misma longitud que una posición posible, sino que puede ser, en general, más corto. Solamente tiene que aparecer dentro de la posición posible para posibilitar una determinación clara de las valencias binarias.

En la parte central de la figura 2 se representa el caso en el que un intervalo de tiempo cero tiene la misma duración que una posición posible. En la parte inferior de la figura 2, en cambio, se representa el caso en el que un intervalo de tiempo cero tiene un múltiplo de la duración de una posición posible y, por lo tanto, corresponde a la duración de un bit "eléctrico". Estos casos son especialmente fáciles de detectar.

En los ejemplos representados, los intervalos de tiempo cero están presentes siempre al comienzo de una división de tiempo. Sin embargo, es igualmente bien posible disponerlos o bien preverlos al final de una división de tiempo.

Otra solución según la invención para evitar la aparición de una señal de pulso de reloj demasiado larga se representa en la figura 3. Aquí no está previsto ningún intervalo de tiempo cero, pero para evitar la aparición de la señal de pulso de reloj demasiado larga en la sucesión de una última posición posible y de una primera posición posible de un punto de modulación en la división de tiempo, en este caso en lugar del punto de modulación no se transmite en la primera posición posible ningún punto de modulación en la división de tiempo. A tal fin, es necesario, en efecto, memorizar temporalmente una posición respectiva de un punto de modulación durante la división de tiempo siguiente para poder establecer si, en el caso de la ausencia de un punto de conmutación en una división de tiempo en la división de tiempo precedente, estaba presente el punto de modulación en la última posición posible, o si existe un error de la transmisión. Sin embargo, aquí se puede suprimir un circuito para la determinación del intervalo de tiempo cero.

En las figuras 4A y 4B así como 5A y 5B se representan espectros de frecuencia calculados para determinadas secuencias de bits supuestas, que deben transmitirse con el procedimiento según la invención. Se ha seleccionado un procedimiento con tres bits por punto de conmutación y una duración del intervalo de tiempo cero de cuatro posiciones posibles, como se representa en la parte inferior de la figura 2.

Por lo tanto, una división de tiempo dura 30 \mus y una posición posible tiene una longitud de 2,5 \mus, siendo seleccionado un punto de modulación igualmente largo. En la figura 4A se ha seleccionado una secuencia de bits de 001000110 y en la figura 5A se ha seleccionado una secuencia de bits de 00000000, que representa el peor de los casos con respecto a su espectro de frecuencias.

Como se puede deducir a partir de los espectros de frecuencias, en la secuencia de bits casi discrecional según la figura 4A existe una distancia de las bandas laterales con respecto a la portadora de 21,8 dB. Incluso en el peor de los casos de la figura 5B está presente siempre todavía una distancia de 20,9 dB, de manera que se cumple la condición de la homologación de radio mencionada anteriormente claramente mejor que en el estado de la técnica.

La especificación para los procedimientos actuales para la transmisión de datos entre un terminal y un soporte de datos portátil a través de un trayecto de transmisión electromagnético sin hilos prescribe una modulación 100% ASK, de manera que los procedimientos según la invención se pueden emplear aquí de una manera especialmente ventajosa. No obstante, en general, es posible que se modifiquen las especificaciones en el futuro y se autorice una profundidad de la modulación más reducida. Por lo tanto, en este caso, no se realiza una simple conexión/desconexión, sino una conmutación entre dos niveles. Esto conduciría a una reducción adicional de las bandas laterales. El protocolo del procedimiento según la invención tiene la ventaja de trabajar sin modificaciones tanto según la especificación actual como también en el caso de modificaciones futuras de esta especificación con respecto a la profundidad de la modulación.

Claims (4)

1. Procedimiento para la transmisión de datos entre un terminal y un soporte de datos portátil a través de un trayecto de transmisión electromagnético sin hilos, sirviendo una señal portadora, modulada ASK por medio de los datos, en el soporte de datos como señal de pulso de reloj y estando determinada la valencia de un dato a través de la posición de un punto de modulación en la señal portadora dentro de una división de tiempo, correspondiendo el contenido de la información de un punto de modulación al de un número de N bits, siendo N mayor o igual a 2, y estando definida la valencia de estos N bits a través de la posición del punto de modulación dentro de 2^{N} posiciones posibles dentro de una división de tiempo, y estando al comienzo o al final de una división de tiempo un intervalo de tiempo cero, en el que no está presente ningún punto de modulación asociado a los datos a transmitir.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque una división de tiempo tiene una duración de N bits.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se utiliza una modulación 100% ASK.

4. Procedimiento para la transmisión de datos entre un terminal y un soporte de datos portátil a través de un trayecto de transmisión electromagnético sin hilos, sirviendo una señal portadora, modulada ASK por medio de los datos, en el soporte de datos como señal de pulso de reloj y estando determinada la valencia de un dato a través de la posición de un punto de modulación en la señal portadora dentro de una división de tiempo, en el que en el caso de que aparezca una valencia de datos, que está determinada habitualmente a través de la primera posición posible en la división de tiempo, detrás de la aparición de una valencia de datos, que está determinada por la última posición posible en la división de tiempo, la valencia de datos determinada habitualmente a través de la primera posición posible es determinada en este caso por el hecho de que no aparece en ninguna posición posible en la división de tiempo un punto de modulación, correspondiendo un punto de modulación a un número de N bits, siendo N mayor o igual a 2, y estando definida la valencia de estos N bits a través de la posición del punto de conmutación dentro de 2^{N} posiciones posibles dentro de una división de tiempo.