ES2249287T3 - Metodo para seleccionar un detector de modulacion en unreceptor, y receptor. - Google Patents
Metodo para seleccionar un detector de modulacion en unreceptor, y receptor.Info
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Abstract
Método para seleccionar un detector de modulación en un receptor el cual comprende por lo menos un primer y un segundo detector, comprendiendo el método la etapa de determinar por lo menos un valor de correlación cruzada entre una secuencia de entrenamiento almacenada y por lo menos una secuencia de entrenamiento de una señal recibida, caracterizado porque se selecciona un detector usado para detectar una señal que va a ser recibida sobre la base del por lo menos un valor de correlación cruzada determinado.
Description
Método para seleccionar un detector de modulación
en un receptor, y receptor.
La presente invención se refiere a un método para
seleccionar un detector de modulación en un receptor.
Cuando se transfiere información a través de un
canal de radiocomunicaciones, la señal a transmitir se debe modular.
La finalidad de la modulación es transformar la señal de tal manera
que se pueda transmitir a una frecuencia de radiocomunicaciones. Uno
de los requisitos de un buen método de modulación es, por ejemplo,
que permita transferir la mayor cantidad posible de información en
la banda de frecuencias más estrecha posible. Dependiendo del uso,
también se puede hacer hincapié en otras características.
Adicionalmente, la modulación debe ser tal que provoque la menor
interferencia posible en un canal vecino.
Uno de los métodos de modulación es la modulación
DQPSK-\pi/4 (Modulación por Desplazamiento de Fase
en Cuadratura Diferencial, con desplazamiento de \pi/4). Este
método de modulación comprende ocho estados de fase aunque
únicamente cuatro desplazamientos de fase. Los desplazamientos de
fase permitidos (símbolos) son \pm\pi/4 y \pm3\pi/4. Cada
desplazamiento de fase se corresponde con dos bits a transmitir. En
otras palabras, una señal digital modula una portadora en secuencias
de dos bits de tal manera que un desplazamiento de fase determinado
se corresponde con cada combinación de dos bits durante cada
secuencia de símbolos. La expresión secuencia de símbolos hace
referencia en este caso a una secuencia de la señal que se usa para
transmitir dos bits. Los desplazamientos de fase que se corresponden
con las combinaciones de bits 00, 01, 10 y 11 son \pi/4, 3\pi/4,
\pi/4 y -3\pi/4. Por ejemplo, la frecuencia de símbolos
utilizada por las Radiocomunicaciones Terrestres con Concentración
de Enlaces (TETRA) es 18 kHz, con lo cual la frecuencia de bits es
36 kHz.
Cuando se recibe una señal, la misma debe ser
demodulada, es decir, los bits que están modulados en la señal deben
ser detectados por un detector para hallar la información incluida
en ella. Un receptor puede comprender una pluralidad de detectores
los cuales están optimizados para diversas condiciones del canal. En
algunas condiciones, también puede ser necesario un ecualizador de
canales. La selección de un detector a usar se implementa en general
de tal manera que los detectores funcionan simultáneamente y cada
uno de ellos produce un valor métrico del error, conmensurable,
sobre la base del cual se puede seleccionar el detector que resulta
más adecuado para las condiciones.
La disposición descrita anteriormente presenta el
inconveniente de que como los detectores funcionan simultáneamente,
se requiere una cantidad considerable de poder de cálculo para
calcular los algoritmos del detector. En particular, un ecualizador
de canales que pueda estar incluido en el detector requiere un poder
de cálculo considerable.
El objetivo de la presente invención es por lo
tanto proporcionar un método y un equipo que implementa el método
tales que se puedan resolver los inconvenientes anteriores. Los
mismos se alcanzan con un método y un receptor los cuales están
caracterizados por los aspectos dados a conocer en las
reivindicaciones independientes 1 y 6. En las reivindicaciones
dependientes se dan a conocer las formas de realización preferidas
de la invención.
La invención se basa en la idea de que cuando se
valora un tipo de detector adecuado requerido por las condiciones de
un canal de radiocomunicaciones, se utiliza un resultado de
correlación cruzada obtenido a partir de la sincronización de los
símbolos.
El método y la disposición de la invención
presentan la ventaja de que en el receptor se puede minimizar el
número de cálculos requeridos para la detección, ya que no es
necesario un funcionamiento simultáneo de una pluralidad de
detectores. En particular, esta situación es ventajosa en equipos
terminales que tienen una capacidad de cálculo limitada. Por medio
de la invención, también es posible seleccionar el tipo de detector
óptimo que se adecua a las condiciones del canal de
radiocomunicaciones.
A continuación se describirá más detalladamente
la invención en relación con formas de realización preferidas, y
haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales
la Figura 1 es un diagrama de bloques de una
estructura de un receptor según la invención; y
la Figura 2 es una vista esquemática simplificada
de una estructura de una trama en el sistema TETRA.
A continuación, se describe la invención en
relación con el sistema TETRA sin la intención de limitar dicha
invención a ningún sistema o método de modulación específico.
En el sistema TETRA, los bits de información
recibidos desde una capa de acceso al medio (MAC) de un camino de
transmisión son codificados mediante una codificación de bloques y
una codificación convolucional para detectar los errores que
aparecen en la señal sobre un camino de radiocomunicaciones y
posiblemente corregirlos en la recepción. Los bits codificados se
entrelazan de tal manera que los bits sucesivos quedan bastante
alejados los unos de los otros. Esto facilita la corrección de los
errores en el caso de que la señal a transmitir quede expuesta a
interferencias instantáneas en el camino de radiocomunicaciones. Los
bits entrelazados se mezclan usando un código de color determinado,
por medio del cual se pueden identificar las transmisiones de
diferentes estaciones base. En el multiplexado, se combinan bits de
diferentes canales lógicos. Después de esto, a partir de los bits
multiplexados se forma una ráfaga. Una ráfaga es una estructura que
se transmite en un intervalo de tiempo o subintervalo de tiempo de
acceso múltiple por división de tiempo (TDMA). La ráfaga está
compuesta por campos 20 y 22 de bits de datos y por una secuencia 21
de entrenamiento entre ellos en medio de la ráfaga, tal como se
ilustra en la Figura 2. La secuencia 21 de entrenamiento es una
secuencia de bits predeterminada que se almacena en la memoria de un
receptor de tal manera que una secuencia de entrenamiento de la
señal recibida se puede comparar con la secuencia de entrenamiento
almacenada. La secuencia 21 de entrenamiento se puede usar, por
ejemplo, para sincronizar la recepción y para identificar la señal
recibida. Una codificación diferencial genera símbolos de modulación
a partir de pares de bits de una ráfaga. Una portadora que es
modulada mediante el control de símbolos se amplifica en un
transmisor y es trans-
mitida sobre un camino de radiocomunicaciones.
mitida sobre un camino de radiocomunicaciones.
La modulación es la modulación descrita
anteriormente DQPSK-\pi/4 (Modulación por
Desplazamiento de Fase en Cuadratura Diferencial, con desplazamiento
\pi/4). Este método de modulación comprende ocho estados de fase
aunque únicamente cuatro desplazamientos de fase. Los
desplazamientos de fase permitidos (símbolos) son \pm\pi/4 y
\pm3\pi/4. De este modo, en la práctica, la constelación
DQPSK-\pi/4 varía a intervalos de símbolo entre
dos constelaciones de 4 puntos.
La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de una
estructura de un receptor de la invención para, por ejemplo, el
sistema TETRA. Únicamente se muestran las partes del receptor que
son relevantes para entender la invención. En la recepción, se
recibe una señal desde una antena (no mostrada) y dicha señal es
procesada en primer lugar por las partes de radiofrecuencia (no
mostradas). Después de esto, unos conversores A/D (no mostrados)
toman muestras de la señal de frecuencia intermedia. Las muestras se
suministran a un bloque 100 de sincronización, tal como se ilustra
por medio de la señal ENTRADA en la Figura 1. El bloque 100 de
sincronización busca en las muestras obtenidas una secuencia 21 de
entrenamiento perteneciente a la estructura de la trama. De este
modo, el bloque de sincronización puede determinar de forma precisa
un instante de muestreo ideal, es decir, las posiciones de todos los
símbolos en un flujo continuo de muestras. Esto se conoce también
como sincronización de símbolos. Dicha operación se lleva a cabo
calculando una correlación cruzada compleja entre la secuencia 21 de
entrenamiento de la ráfaga de la señal recibida y la secuencia de
entrenamiento almacenada en instantes de muestreo diferentes. En
general, la expresión correlación cruzada hace referencia a una
integral del producto de dos señales, la cual indica el grado de
correspondencia de las señales. De este modo, el instante de
muestreo de la señal recibida que produce el valor máximo de
correlación cruzada es el instante de muestreo ideal y la
sincronización se efectúa de forma correspondiente según una manera
conocida. En el ejemplo descrito en relación con el sistema TETRA,
la correlación cruzada a calcular es compleja, ya que la señal
ENTRADA es una señal compleja. El bloque 100 de sincronización
también controla las partes de radiofrecuencia del receptor para que
la señal que llega al conversor A/D permanezca en un nivel
óptimo.
Según la idea básica de la invención, los datos
de la correlación obtenidos a partir de la sincronización 100 se
utilizan en la determinación de un tipo 103A ó 103B de detector
requerido por las condiciones del canal de radiocomunicaciones. De
este modo, el máximo del resultado de la correlación cruzada
obtenida a partir de la sincronización 100 se corresponde con el
punto de sincronización ideal, tal como se ha descrito
anteriormente. En un caso ideal, cuando no existe interferencia en
el camino de radiocomunicaciones, los puntos de cero de la
correlación cruzada están situados antes y después del punto de
sincronización ideal, a una distancia de una secuencia de símbolos.
En otras palabras, cuando un punto de muestreo se desplaza en una
secuencia de símbolos hacia adelante o hacia atrás con respecto al
punto de muestreo ideal y se calcula una correlación cruzada entre
la secuencia de entrenamiento obtenida y la secuencia de
entrenamiento almacenada, en el caso ideal el resultado es cero. No
obstante, si en el canal de radiocomunicaciones aparece una
propagación por múltiples trayectos, en estos puntos cero de la
correlación cruzada comienzan a aparecer valores que se desvían con
respecto al cero, es decir, energía. En esta memoria descriptiva, la
expresión punto cero de la correlación cruzada hace referencia a la
correlación cruzada descrita anteriormente determinada a la
distancia de una secuencia de símbolos con respecto al máximo de la
correlación cruzada, la cual, en el caso ideal, cuando no existe
interferencia en el camino de radiocomunicaciones, proporciona un
resultado de cero, aunque la misma no es necesariamente cero si se
produce alguna interferencia.
Es típico del camino de radiocomunicaciones que
la señal transmitida llegue al receptor a través de varios caminos
de propagación, presentando cada uno de ellos un retardo de tiempo
específico, y adicionalmente, las propiedades del canal varían en
función del tiempo. Por ejemplo, los haces reflejados y retardados
en el camino de radiocomunicaciones generan una interferencia entre
símbolos (ISI). Se puede realizar una estimación de la respuesta de
frecuencia o la respuesta impulsional del canal por medio de un
filtro de tiempo discreto, es decir, un dispositivo de estimación de
canal, cuyos coeficientes de derivación modelan el canal de
radiocomunicaciones. El objetivo es describir el estado del canal de
radiocomunicaciones mediante una estimación del canal. En la
presente memoria descriptiva, la expresión dispositivo de estimación
de canal hace referencia en general a un mecanismo que realiza una
estimación de y mantiene una descripción de la respuesta impulsional
compleja del canal de radiocomunicaciones. A este mecanismo está
asociado sustancialmente un método por medio del cual se actualiza
la estimación del canal. En el sistema TETRA, para actualizar las
estimaciones del canal se puede usar, por ejemplo, un algoritmo de
mínimos cuadrados (LMS). Para garantizar que se produce una
convergencia en el algoritmo LMS antes del inicio de los bits de
información reales, el detector 103A ó 103B debe obtener la mejor
estimación inicial posible del estado del canal. Esta estimación se
obtiene a partir de la sincronización 100 la cual calcula una
correlación cruzada compleja entre la secuencia 21 de entrenamiento
de la señal recibida y la versión almacenada de la secuencia de
entrenamiento cuando se realiza una búsqueda de un instante de
muestreo óptimo. El resultado de la correlación cruzada proporciona
un valor inicial para la estimación del canal, indicando el valor
inicial un estado medio del canal durante la secuencia de
entrenamiento. La corrección del canal y la detección de los
símbolos no comenzarán hasta que se reciba la secuencia de
entrenamiento. Esto garantiza que la sincronización de símbolos
puede ajustar la temporización de los símbolos de la forma más
precisa posible y generar la estimación inicial del canal. La
corrección del canal tanto en la dirección hacia adelante como en la
dirección hacia atrás se produce preferentemente de tal manera que,
después de la inicialización de las estimaciones, se realiza un
entrenamiento del detector 103A ó 103B durante la secuencia 21 de
entrenamiento hacia el final de la ráfaga o hacia el comienzo de la
ráfaga, respectivamente. Consecuentemente, si se produce una
propagación considerable por múltiples trayectos, resulta más
preferible usar un detector provisto de un ecualizador de canales, y
por otro lado, si no se produce una propagación por múltiples
trayectos, como detector se puede usar por ejemplo un detector
diferencial convencional.
El bloque 100 de sincronización suministra la
trama de la señal recibida a una unidad selectora 102 la cual
selecciona el detector 103A ó 103B a usar basándose en los datos de
correlación y reenviar a trama al bloque detector seleccionado 103A
ó 103B a través de una salida A ó B. El detector 103A ó 103B detecta
los bits de información y el ecualizador de canales opcional
asociado al mismo corrige las no idealidades provocadas por el canal
de radiocomunicaciones según una manera conocida, tal como se ha
descrito anteriormente. Finalmente, en la estructuración 104 de las
tramas, a partir de la trama se obtiene un canal lógico que se
reenvía para el posterior procesado SALIDA.
Según una forma de realización preferida de la
invención, en la sincronización 100, se determina, tal como se ha
definido anteriormente, la correlación cruzada compleja entre la
secuencia 21 de entrenamiento de la señal recibida y la secuencia de
entrenamiento almacenada en un punto cero o en ambos puntos cero de
la correlación cruzada. Si se calcula la correlación cruzada en cada
punto cero, es posible calcular un valor medio de los dos valores
obtenidos o los mismos se pueden sumar, con lo cual se obtiene un
valor de correlación cruzada. Como alternativa, también es posible
usar dos valores de correlación cruzada independientes en el
procesado posterior. Por medio
del(de los) valor(es) absoluto(s) de la correlación cruzada obtenida, se selecciona con el selector 102 el detector 103A ó 103B a usar para la detección de símbolos. Uno de los ecualizadores, por ejemplo, el 103A, comprende preferentemente un ecualizador de canales, y consecuentemente, si el valor absoluto de la correlación cruzada compleja determinada supera un cierto valor límite preestablecido, se usa el detector 103A provisto del ecualizador de canales, y si el valor absoluto de la correlación cruzada compleja determinada está por debajo de un cierto valor límite preestablecido, se usa el otro detector 103B, el cual es, por ejemplo, un detector diferencial. Puede haber más de dos tipos de detector y los mismos pueden ser diferentes con respecto a los detectores descritos anteriormente sin que dicha situación tenga importancia alguna sobre la idea básica de la invención. Preferentemente, únicamente está en funcionamiento el detector 103A ó 103B que se usa para la detección, lo cual minimiza el poder de cálculo requerido para la detección.
del(de los) valor(es) absoluto(s) de la correlación cruzada obtenida, se selecciona con el selector 102 el detector 103A ó 103B a usar para la detección de símbolos. Uno de los ecualizadores, por ejemplo, el 103A, comprende preferentemente un ecualizador de canales, y consecuentemente, si el valor absoluto de la correlación cruzada compleja determinada supera un cierto valor límite preestablecido, se usa el detector 103A provisto del ecualizador de canales, y si el valor absoluto de la correlación cruzada compleja determinada está por debajo de un cierto valor límite preestablecido, se usa el otro detector 103B, el cual es, por ejemplo, un detector diferencial. Puede haber más de dos tipos de detector y los mismos pueden ser diferentes con respecto a los detectores descritos anteriormente sin que dicha situación tenga importancia alguna sobre la idea básica de la invención. Preferentemente, únicamente está en funcionamiento el detector 103A ó 103B que se usa para la detección, lo cual minimiza el poder de cálculo requerido para la detección.
Además, según la forma de realización preferida
de la invención, la selección del detector 103A ó 103B se lleva a
cabo calculando el valor medio de los valores de correlación cruzada
de una pluralidad de intervalos de tiempo recibidos. Esto se puede
realizar por medio de un dispositivo 101 de cálculo del valor medio
el cual recibe los datos de correlación a partir de la
sincronización 100, tal como se ilustra en la Figura 1. Los datos
medios calculados, sobre la base de los cuales se realiza la
selección del detector, se aplican de este modo al selector 102. El
valor medio se calcula, por ejemplo, después de cada ráfaga recibida
para un número determinado de ráfagas precedentes. La selección 102
del detector se realiza, por ejemplo, comparando el valor medio con
un valor límite predeterminado tal como se ha descrito
anteriormente.
Para entender más fácilmente la invención,
anteriormente se ha descrito un ejemplo de la estructura general del
receptor. No obstante, la estructura del receptor puede variar sin
desviarse con respecto a la presente invención. Es evidente para una
persona experta en la materia que a medida que la tecnología avance,
la idea básica de la invención se puede implementar según una serie
variada de formas. De este modo, la invención y sus formas de
realización no se limitan a los ejemplos descritos anteriormente,
sino que las mismas pueden variar dentro del alcance de las
reivindicaciones.
Claims (10)
1. Método para seleccionar un detector de
modulación en un receptor el cual comprende por lo menos un primer y
un segundo detector, comprendiendo el método la etapa de
determinar por lo menos un valor de correlación
cruzada entre una secuencia de entrenamiento almacenada y por lo
menos una secuencia de entrenamiento de una señal recibida,
caracterizado porque
se selecciona un detector usado para detectar una
señal que va a ser recibida sobre la base del por lo menos un valor
de correlación cruzada determinado.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la etapa de determinación de por lo
menos un valor de correlación cruzada comprende la siguientes
etapas
se busca un punto de sincronización ideal de la
señal recibida, presentando el valor máximo, en dicho punto, la
correlación cruzada entre la secuencia de entrenamiento de la señal
recibida y la secuencia de entrenamiento almacenada, y
se calcula el valor de correlación cruzada entre
la secuencia de entrenamiento almacenada y la secuencia de
entrenamiento de la señal recibida, el cual se obtiene desplazando
el punto de sincronización de la señal recibida en una secuencia de
símbolos hacia adelante con respecto al punto de sincronización
ideal, y/o
se calcula el valor de correlación cruzada entre
la secuencia de entrenamiento almacenada y la secuencia de
entrenamiento de la señal recibida, el cual se obtiene desplazando
el punto de sincronización de la señal recibida en una secuencia de
símbolos hacia atrás con respecto al punto de sincronización
ideal.
3. Método según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la señal recibida es una señal compleja,
con lo cual por lo menos un valor de correlación cruzada a
determinar es un valor de correlación cruzada complejo.
4. Método según la reivindicación 3,
caracterizado porque
se realiza la etapa de determinar por lo menos un
valor de correlación cruzada para un número determinado de
secuencias de entrenamiento de la señal recibida,
se calcula un valor absoluto del valor medio de
los valores de correlación cruzada determinados, y
se selecciona el primer detector para la
detección de la señal que va a ser recibida si el valor absoluto del
valor medio de los valores de correlación cruzada supera un valor
límite preestablecido, y el segundo detector si el valor absoluto
del valor medio de los valores de correlación cruzada está por
debajo de un valor límite preestablecido.
5. Método según la reivindicación 3 ó 4,
caracterizado porque el primer detector incluye un
ecualizador de canales.
6. Receptor, que comprende
un primer (103A) y un segundo (103B) detector de
modulación,
medios (100) para determinar por lo menos un
valor de correlación cruzada entre por lo menos una secuencia (21)
de entrenamiento de una señal recibida (ENTRADA) y una secuencia de
entrenamiento almacenada, caracterizado porque el receptor
comprende además
medios (102) para seleccionar el detector (103A,
103B) usado para la detección de la señal que va a ser recibida en
respuesta al por lo menos un valor de correlación cruzada
determinado.
7. Receptor según la reivindicación 6,
caracterizado porque los medios (100) para determinar por lo
menos un valor de correlación cruzada están dispuestos para
buscar un punto de sincronización ideal de la
señal recibida (ENTRADA), presentando el valor máximo, en dicho
punto, la correlación cruzada entre la secuencia (21) de
entrenamiento de la señal recibida y la secuencia de entrenamiento
almacenada, y
calcular el valor de correlación cruzada entre la
secuencia de entrenamiento almacenada y la secuencia de
entrenamiento de la señal recibida, el cual se obtiene desplazando
el punto de sincronización de la señal recibida en una secuencia de
símbolos hacia adelante con respecto al punto de sincronización
ideal, y/o
calcular el valor de correlación cruzada entre la
secuencia de entrenamiento almacenada y la secuencia de
entrenamiento de la señal recibida, el cual se obtiene desplazando
el punto de sincronización de la señal recibida en una secuencia de
símbolos hacia atrás con respecto al punto de sincronización
ideal.
8. Receptor según la reivindicación 6 ó 7,
caracterizado porque la señal recibida (ENTRADA) es una señal
compleja, con lo cual por lo menos un valor de correlación cruzada a
determinar es un valor de correlación cruzada complejo.
9. Receptor según la reivindicación 8,
caracterizado porque comprende además medios (101) que están
dispuestos para
recoger un número predeterminado de valores de
correlación cruzada determinados a partir de las secuencias de
entrenamiento de la señal recibida y
calcular un valor absoluto del valor medio de los
valores de correlación cruzada determinados, con lo cual los medios
(102) para seleccionar el detector están dispuestos para
seleccionar el primer detector (103A) para la
detección de la señal que va a ser recibida si el valor absoluto del
valor medio de los valores de correlación cruzada supera un valor
límite preestablecido, y el segundo detector (103B) si el valor
absoluto del valor medio de los valores de correlación cruzada está
por debajo de un valor límite preestablecido.
10. Receptor según la reivindicación 8 ó 9,
caracterizado porque el primer detector (103A) incluye un
ecualizador de canales.
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