ES2249733T3 - Procedimiento para la correccion y desmodulacion de una señal de datos transmitida a traves de un canal variable en el tiempo. - Google Patents
Procedimiento para la correccion y desmodulacion de una señal de datos transmitida a traves de un canal variable en el tiempo.Info
- Publication number
- ES2249733T3 ES2249733T3 ES03760586T ES03760586T ES2249733T3 ES 2249733 T3 ES2249733 T3 ES 2249733T3 ES 03760586 T ES03760586 T ES 03760586T ES 03760586 T ES03760586 T ES 03760586T ES 2249733 T3 ES2249733 T3 ES 2249733T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- data
- coefficients
- disperser
- dispersers
- determination
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 238000012937 correction Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 17
- 230000004044 response Effects 0.000 description 13
- YVGGHNCTFXOJCH-UHFFFAOYSA-N DDT Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C(C(Cl)(Cl)Cl)C1=CC=C(Cl)C=C1 YVGGHNCTFXOJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
- H04L25/03178—Arrangements involving sequence estimation techniques
- H04L25/03248—Arrangements for operating in conjunction with other apparatus
- H04L25/03292—Arrangements for operating in conjunction with other apparatus with channel estimation circuitry
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
- H04L25/0224—Channel estimation using sounding signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/01—Equalisers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
- H04L27/22—Demodulator circuits; Receiver circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
- H04L2025/0335—Arrangements for removing intersymbol interference characterised by the type of transmission
- H04L2025/03375—Passband transmission
- H04L2025/03414—Multicarrier
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
- H04L2025/03433—Arrangements for removing intersymbol interference characterised by equaliser structure
- H04L2025/03439—Fixed structures
- H04L2025/03445—Time domain
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
- H04L2025/03433—Arrangements for removing intersymbol interference characterised by equaliser structure
- H04L2025/03439—Fixed structures
- H04L2025/03522—Frequency domain
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
- H04L25/024—Channel estimation channel estimation algorithms
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
- H04L25/03178—Arrangements involving sequence estimation techniques
- H04L25/03248—Arrangements for operating in conjunction with other apparatus
- H04L25/03286—Arrangements for operating in conjunction with other apparatus with channel-decoding circuitry
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Communication Control (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Error Detection And Correction (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
Procedimiento para la corrección y desmodulación de una señal de datos transmitida a un receptor a través de un canal variable en el tiempo según un procedimiento de transmisión de datos con portadora individual o con portadoras múltiples caracterizado porque en el receptor se determinan de la señal de datos recibida los coeficientes de dispersadores atenuación, retardo y frecuencia de Doppler de los dispersadores que originan las distorsiones de la señal en el canal y con estos coeficientes de dispersadores determinados de esta manera se corrige y se desmodula a continuación la señal de datos.
Description
Procedimiento para la corrección y desmodulación
de una señal de datos transmitida a través de un canal variable en
el tiempo.
La invención se refiere a un procedimiento para
la corrección y la desmodulación de una señal de datos transmitida
a un receptor a través de un canal variable en el tiempo.
Los modernos procedimientos de transmisión de
datos a través de canales variables en el tiempo (canales fading)
son sensibles frente a interferencias entre símbolos (ISI) o
interferencias entre canales (ICI). Por lo tanto se necesitan una
estimación y corrección de los canales.
Los procedimientos convencionales para la
estimación y corrección de canales se basan en la estimación de la
respuesta del canal a un impulso como función del tiempo o en el
dominio espectral. Esta función se estima en general directamente
por medio de secuencias de entrenamiento. El modelo del canal en el
que se basa la estimación puede modelar una sola función del tiempo
o puede tener en cuenta diversas rutas con distintos retardos
mediante el modelo convencional de una línea de retardo con tomas.
Los modelos y por lo tanto también los procedimientos de estimación
tienen en común de pasar por alto la geometría de los dispersadores
(Scatterer) que originan la distorsión.
En los procedimientos con portadoras múltiples,
como por ejemplo OFDM, los diferentes desplazamientos de Doppler en
las rutas individuales del canal producen interferencias ICI, es
decir, las portadoras adyacentes influyen en una determinada
portadora. Cuando el canal real posee varias rutas con distintos
desplazamientos de Doppler, un procedimiento convencional con la
estimación directa del canal mediante su respuesta a un impulso no
puede determinar estos desplazamientos de Doppler diferentes. Como
consecuencia, sigue existiendo ICI y el receptor no puede recibir y
procesar la señal de forma óptima.
Las suposiciones convencionales sobre la
variación del canal en función del tiempo se basan en que la
respuesta del canal a un impulso sólo varía poco o de forma
determinista entre las secuencias de entrenamiento y que los
algoritmos de estimación y de seguimiento de los canales converjan
lo suficientemente.
En procedimientos con portadoras múltiples, como
por ejemplo OFDM, se presupone de forma implícita que el canal sea
constante en un bloque OFDM. Un procedimiento para la corrección de
DVB-T en base a la suposición de la constancia se
describe por ejemplo en Burow-R;
Fazel-K; Hoeher-P;
Klank-O; Kussmann-H;
Pogrzeba-P; Robertson-P;
Ruf-M-J; "On the performance of
the DVB-T system in mobile environments" IEEE
GLOBECOM 1998.
En el caso de canales muy rápidamente variables,
los modos de proceder anteriormente mencionados condicionan una
rápida sucesión de secuencias de entrenamiento o una convergencia
peor de la estimación del canal. La constancia en un bloque
anteriormente mencionada ya no se garantiza en los procedimientos
con portadoras múltiples, de modo que disminuye fuertemente el
rendimiento de los procedimientos.
El objetivo de la invención consiste por lo tanto
en crear un procedimiento para la corrección y para la
desmodulación de una señal de datos transmitida a través de este
tipo de canal de transmisión variable en el tiempo que evite estas
desventajas y limitaciones mencionadas con respecto a las
características del canal.
Este objetivo se consigue partiendo de un
procedimiento conforme al preámbulo de la reivindicación principal
por medio de sus características caracterizadoras. Variantes
ventajosas se desprenden de las reivindicaciones dependientes.
En el procedimiento conforme a la invención ya no
se utiliza la respuesta del canal a un impulso, sino más bien los
llamados coeficientes de dispersadores, es decir la atenuación
compleja, el retardo y el desplazamiento de Doppler en el canal. Las
reflexiones originadas por los llamados dispersadores (Scatterer) de
una señal emitida entre emisor y receptor determinan la calidad del
canal de transmisión, tal como se describe por ejemplo en el libro
de Raymond Steele "Mobile Radio Communication", Pentech Press,
London, 1992, apartado 2.3.1. Estos dispersadores como por ejemplo
edificios o vehículos distorsionan la señal de datos transmitida
entre emisor y receptor. De la señal de datos distorsionada pueden
determinarse en el receptor los coeficientes de dispersadores,
originados por los dispersadores, con los cuales es posible corregir
y, finalmente, desmodular la señal de datos distorsionada. Las
características del canal se definen conforme a la invención por
medio de estos coeficientes de dispersadores que en el sentido de
la siguiente descripción pueden determinarse de manera sencilla de
las señales de datos distorsionadas recibidas.
La invención se explica a continuación más
detalladamente con referencia a dibujos esquemáticos y ejemplos de
realización. En el dibujo se muestran:
Fig. 1 Disposición bidimensional de los
dispersadores con frecuencias de Doppler y retardos convertidos en
valores discretos.
Fig. 2 Árbol de búsqueda.
Fig. 3 Árbol derivado del árbol de búsqueda según
la figura 2 teniendo en cuenta la codificación.
En la figura 1 se muestra con referencia a un
campo bidimensional la conversión en valores discretos de la
frecuencia de Doppler f_{d} y del retardo \tau en el canal de
transmisión para diferentes dispersadores. Esta representación
gráfica puede transformarse inmediatamente en una matriz S de
dispersadores con los coeficientes S(m, k) de dispersadores,
tal como se utiliza en las siguientes ecuaciones (1) a (4). Los
coeficientes de la matriz S representan los valores complejos de la
atenuación (amplitud y fase). La cuantificación en la dirección del
retardo \tau y en la dirección del desplazamiento de Doppler
f_{d} depende del canal y del procedimiento de transmisión de
datos. Los valores máximos K del desplazamiento de Doppler discreto
normalizado y M del retardo discreto normalizado resultan de los
parámetros físicos del canal. Como se puede apreciar, es ventajoso
y razonable sin restricción de la validez general que las
cuantificaciones tanto en la dirección del retardo como en la
dirección del desplazamiento de Doppler sean equidistantes. En la
matriz para el dispersador correspondiente se introduce simplemente
un cero cuando para una determinada entrada no existe ningún
dispersador físico.
En la figura 1 se muestran cinco dispersadores
cuyos índices corresponden a la posición en la matriz de
dispersadores; la numeración se inicia aquí con 1.
La simetría con respecto al desplazamiento de
Doppler (valores positivos y negativos) no se requiere a
priori, sino que depende del canal.
Por lo tanto, este modelo físico tiene en
consideración la geometría del modelo de propagación del canal en
vez de las respuestas a un impulso. Esta geometría y de esta manera
el retardo \tau y el desplazamiento de Doppler f_{d} asignados
al dispersador correspondiente se mantienen prácticamente
constantes durante tiempos lo suficientemente largos, debido a que
los emisores y/o receptores no pueden moverse con velocidad
arbitraria o efectuar variaciones del movimiento con velocidad
arbitraria.
A diferencia de lo anteriormente expuesto, la
respuesta del canal a un impulso puede variar en principio
arbitrariamente dentro de los límites físicos admisibles. La
respuesta discreta a un impulso se calcula de los coeficientes
complejos de los dispersadores S(m, k) como se indica a
continuación:
h(m,i)
= \frac{1}{\sqrt{N}} \sum\limits^{K}_{k=-K} \
S(m,k)e^{j2\pi
\tfrac{ki}{N}}
- h(i) = \sum\limits^{M}_{m=0} \ h(i,m)
- (1)
\vskip1.000000\baselineskip
En esta ecuación son K la frecuencia máxima de
Doppler, m el índice variable del retardo e i es la variable
discreta para el tiempo. h(i) es la respuesta resultante
discreta en función del tiempo del canal a un impulso. Se tiene en
cuenta con una longitud N.
La respuesta continua, variable en el tiempo
h(\tau, t) del canal a un impulso está físicamente
limitada en \tau y f_{d}. Por lo tanto, para la función del
dispersador S(\tau, f_{d}) como la transformación de
Fourier de h(\tau, t) sobre t se encuentra en vigor
S(\tau, f_{d}) = 0 para \tau \geq \tau_{máx},
|f_{d}| \geq f_{d}, máx. En analogía al teorema de muestreo
es posible representar la respuesta h(\tau, t) a un impulso
completamente por valores de muestreo en el dominio de la
frecuencia, de modo que se obtiene la ecuación (1) como
representación discreta del canal.
El principio de probabilidad máxima para la
determinación de la matriz S de coeficientes de dispersadores en el
dominio del tiempo resulta de la minimización de la siguiente
ecuación con respecto a los coeficientes de dispersadores:
(2)\sum\limits^{N-1}_{i=0}
\left|\left|r(i) - \frac{1}{\sqrt{N}} \sum\limits^{M}_{m=0}
d(i-m) \sum\limits^{K}_{K=-K}
S(m,k)e^{j2\pi\tfrac{ki}{N}}\right|\right|^{2}
En la ecuación anterior se presupone de forma
implícita que los símbolos de datos d(i-m)
emitidos sean conocidos. r(i) es una muestra de la señal
recibida.
Las variables r(i) y
d(i-m) están definidas en el dominio del
tiempo.
Los símbolos de datos son directamente conocidos
y se presuponen como secuencia de entrenamiento, o se determinan de
la señal recibida por medio de los procedimientos que se describen
a continuación.
La estimación de los coeficientes de
dispersadores en el dominio del tiempo se utiliza preferentemente
en procedimientos de transmisión de datos que trabajan en el
dominio del tiempo. Procedimientos de este tipo son por ejemplo
procedimientos de una sola portadora con modulación PSK o QAM.
\newpage
En el caso de señales de portadoras múltiples con
símbolos emitidos conocidos, la estimación podría llevarse a cabo
también en el dominio del tiempo, ya que se conoce a priori
la señal de emisión.
Los procedimientos de modulación pueden tenerse
en cuenta en la ecuación (2) de tal modo que los símbolos de datos
d(i-m) tengan la forma de señal
correspondiente del tipo de modulación utilizado, en caso dado con
formación parcial de los impulsos de respuesta. Los canales con
gran memoria, es decir, con larga duración del impulso, pueden
corregirse mediante la selección apropiada del retardo máximo M.
Naturalmente, también la duración de observación N será
apropiadamente larga.
De forma análoga a la ecuación (2) puede llevarse
a cabo una estimación en el dominio de la frecuencia. Se obtiene la
siguiente ecuación:
(3)\sum\limits^{N-1}_{n=0}
\left|\left|R(n) - \frac{1}{\sqrt{N}} \sum\limits^{K}_{K=-K}
\sum\limits^{M-1}_{m=0}
D(n-k)S(m,k)e^{-j2\pi m
\tfrac{n-k}{N}}\right|\right|^{2}
Las variables R(n) y
D(n-k) utilizadas en la ecuación (3) están
definidas en el dominio de la frecuencia.
La estimación de los coeficientes de
dispersadores en el dominio de la frecuencia se utiliza
preferentemente en procedimientos de transmisión de datos que
trabajan en el dominio de la frecuencia. Procedimientos de este
tipo son por ejemplo procedimientos con portadoras múltiples como
OFDM en el procedimiento DVB-T.
Igual que en la estimación en el dominio del
tiempo, el símbolo de datos D(n-k) puede
llevar la forma de la señal del tipo de modulación utilizado, en
este caso representado en el dominio de la frecuencia.
Como se desprende de las ecuaciones (2) y (3), se
presupone que los datos emitidos sean conocidos para la estimación
de los coeficientes de dispersadores. La estimación se extiende por
N muestras en el dominio del tiempo o N componentes espectrales en
el dominio de la frecuencia, respectivamente.
En el caso normal de una transmisión se emite al
principio una secuencia de símbolos conocida que sirve para la
sincronización. A continuación, el receptor debe seguir la
estimación del canal en el caso de secuencias de datos desconocidas
o, cuando se emiten nuevamente informaciones de sincronización o
símbolos de entrenamiento, estimar el canal de nuevo o adaptar el
comportamiento de convergencia del algoritmo de estimación y
seguimiento.
La estimación de los coeficientes de
dispersadores se lleva a cabo preferentemente con un algoritmo
recursivo de Kalman o un algoritmo RLS según el cual se realiza,
después de la inicialización mediante la secuencia de datos
conocida, un seguimiento del canal incluso cuando la secuencia por
el momento sea desconocida. Un algoritmo RLS de este tipo para la
determinación de los coeficientes de dispersadores es por
ejemplo:
K(i) =
P(i-1) \cdot D^{T}(i)(D(i) \cdot
P(i-1) \cdot D^{T}(i) +
W(i))^{-1}
- \quad
- P(i) = P(i-1)-K(i) \cdot D(i) \cdot P(i-1)
- \quad
- e(i|i-1) = r(i) - D(i) \cdot \hat{S}(i-1)
- \hat{S}(i) = \hat{S}(i-1) + K(i) \cdot e (i|i-1)
- (4)
En esta ecuación es K(i) la ganancia de
Kalman, P la matriz de covariancia del estado de predicción, D la
matriz de datos obtenida de (2) o (3), W la matriz de covariancia
del ruido y \hat{S} el vector de los coeficientes de dispersadores
estimados que se obtiene de la matriz S disponiendo los
dispersadores en un vector lineal. r(i) es la muestra de la
señal recibida (en el dominio del tiempo o de la frecuencia), i es
el índice en la dirección del tiempo o de la frecuencia.
Los procedimientos de la estimación recursiva son
de por sí conocidos y se describen por ejemplo en S. Haykin
"Adaptive Filter Theory", 1ª edición, Englewood Cliffs, New
Jersey, Prentice Hall 1986.
Debería mencionarse que el algoritmo RLS descrito
sólo se menciona a título de ejemplo del elevado número de
variantes distintas.
Después de la estimación inicial del canal
mediante símbolos de entrenamiento se selecciona un criterio de
probabilidad máxima (ML) según el cual se lleva a cabo para
secuencias de datos desconocidas una minimización de las ecuaciones
(2) y (3) sobre todas las secuencias de datos posibles y todas las
disposiciones posibles de los dispersadores.
En combinación con la estimación del canal puede
utilizarse ventajosamente un procedimiento de búsqueda arborescente.
El receptor establece según este procedimiento, partiendo del canal
estimado mediante la secuencia de entrenamiento, para cada una de
las secuencias de datos potencialmente posibles una ruta dentro de
un árbol. Para cada una de estas rutas se lleva a cabo una
estimación del canal con la estimación de los dispersadores y se
calcula una métrica según (2) o (3). La secuencia de datos con la
mejor métrica se emite como la probablemente recibida. Debido al
criterio ML utilizado, la métrica es una métrica ML.
En vez de las métricas según las ecuaciones (2) o
(3), que se determinan en un bloque sobre el intervalo N de
observación completo, puede utilizarse una métrica incremental
teniendo en cuenta (4):
(5)\Lambda(i) =
\Lambda(i-1) +
e(i|i-1) \cdot \left(r(i)-
D(i)^{H}
\hat{S}(i)\right)
Este procedimiento de búsqueda arborescente se
representa esquemáticamente en la figura 2 para símbolos binarios,
con \lambda(x,... y) se denomina la métrica para los
símbolos x... y supuestos, \hat{S} es la matriz de los
dispersadores determinados para la ruta correspondiente. El número
de índices indica la profundidad del árbol, en el ejemplo hasta un
máximo de tres. La ruta adicionalmente marcada señala la mejor ruta
actualmente seleccionada por medio de la métrica.
El algoritmo descrito es un algoritmo "soft
output" que, además de los datos desmodulados, puede proporcionar
también una medida de la calidad de la desmodulación en forma de la
métrica. Por lo tanto, también es posible emitir no sólo la
secuencia de datos determinada como la más probable, sino también
secuencias menos probables. De esta manera, etapas de procesamiento
intercaladas a continuación en el receptor, por ejemplo
descodificadores, pueden recibir informaciones adicionales que
tienen consecuencias positivas para la calidad de la recepción.
De esta manera es posible procesar varias
secuencias de datos en las siguientes etapas de procesamiento, y
sólo a continuación se toma una decisión acerca de la secuencia
realmente recibida.
El procedimiento puede combinarse ventajosamente
con un código de convolución o también con un código de bloque como
código único o interior en una estructura concadenada de códigos. Es
conocido que los códigos de convolución y de bloque pueden
representarse en forma de estructuras arborescentes. Un código
influye en la estructura arborescente anteriormente mencionada de
tal manera que no existen realmente todas las rutas que serían
posibles sin tener en cuenta el código. Por lo tanto, un árbol de
este tipo no comprende todas las rutas cuando se tienen en cuenta
informaciones de códigos.
Con esta combinación se obtiene una estimación y
corrección, desmodulación y descodificación combinada del canal,
denominada "descodificación secuencial". Este procedimiento es
conocido, nueva es la aplicación en combinación con la
determinación de los coeficientes de dispersadores.
En la figura 3 se representa un árbol derivado
del ejemplo según la figura 2. De la comparación de ambos árboles
se desprende que determinadas rutas no existen a causa del
código.
En el caso de símbolos de datos polivalentes o de
largas secuencias de datos se obtiene un muy elevado número de
rutas en el transcurso del procesamiento para las cuales se deben
calcular y guardar las métricas y las matrices de dispersadores, así
como otras magnitudes auxiliares para los algoritmos. Para reducir
el volumen de cálculos y la memoria requerida es posible reducir el
número de rutas que se tienen en consideración. El número total de
rutas se limita a un tamaño máximo en función de la capacidad de
cálculo disponible y de la memoria requerida por el receptor. Es
posible aplicar los algoritmos conocidos "primero la métrica",
"primero la anchura" o también "primero la
profundidad".
Los procedimientos específicos conocidos de
corrección con búsqueda arborescente tienen desventajas en canales
con respuestas largas a un impulso en los cuales gran parte de la
energía de un símbolo de datos se sitúa al final de la respuesta a
un impulso, por lo que esta energía a priori no se tiene en cuenta
en la estimación del símbolo recibido. En este caso es preciso
esperar primero mediante un retardo adicional apropiado la respuesta
completa a un impulso, o tenerla en cuenta mediante procedimientos
de estimación adicionales con modelación de estas influencias en
forma de ruido. Según la primera variante aparecen numerosas rutas
adicionales que deben tenerse en cuenta en el cálculo, incluso
cuando se desestiman posteriormente. Cuando el procedimiento se
aplica en canales generales y desconocidos, es preciso tener en
cuenta siempre la longitud máxima de impulso en el canal y
dimensionar el algoritmo a priori con respecto a la
misma.
El procedimiento según la invención no evita a
priori estas desventajas. Debido a que el canal se modela por
medio de los dispersadores, mediante determinación de los
dispersadores relevantes es posible determinar el retardo máximo que
aparece y de esta manera la dimensión de la matriz de
dispersadores. Mientras que en los procedimientos conocidos es
preciso tener en cuenta siempre esta longitud máxima, el
procedimiento conforme a la invención permite considerar de forma
adaptativa el retardo máximo del canal y ajustar de forma apropiada
el retardo necesario en la desmodulación y descodificación. Por lo
tanto, sólo en canales especiales con dispersadores relevantes con
retardos elevados será necesario el gran retardo adicional durante
la desmodulación y codificación. Debido a que la geometría de los
dispersadores no varía de forma repentina es posible aumentar de
forma adaptativa la dimensión de la matriz de dispersadores cuando
aparece un dispersador con elevado retardo. De forma inversa es
posible reducir también de forma adaptativa la dimensión de la
matriz cuando desaparece un dispersador de este tipo.
La decisión puede representarse conforme a (2) en
la siguiente ecuación:
En esta ecuación, L es el retardo requerido. El
mínimo se determina sobre todas las hipótesis d posibles de
datos y todos los dispersadores S posibles.
Además de una optimización de la dimensión de la
matriz de dispersadores con respecto al retardo puede llevarse a
cabo también una optimización con respecto al desplazamiento de
Doppler que aparece como máximo.
Durante la corrección y desmodulación de
procedimientos con una sola portadora, los datos emitidos sólo
pueden originar ISI en dirección del tiempo, es decir, los datos
emitidos en el pasado influyen en los emitidos posteriormente.
En la recepción de señales con portadoras
múltiples, por ejemplo OFDM,, una determinada portadora sufre,
debido a las interferencias ICI en el dominio de la frecuencia,
influencias de portadoras adyacentes tanto en dirección positiva
como en dirección negativa de la frecuencia.
Adicionalmente debe tenerse en cuenta que en el
dominio de la frecuencia aparece una continuación cíclica de las
portadoras. Esta continuación cíclica puede tenerse en cuenta en la
matriz D de datos introduciendo con índice negativo los símbolos de
datos D(n-k) que aparecen en (3).
Mediante una consideración similar de
acontecimientos "futuros", es decir, datos de frecuencias más
altas, mediante retardo apropiado de las decisiones, igual que en
la consideración de largos retardos en la respuesta del canal a un
impulso en el procesamiento en el dominio del tiempo, es posible
tener en cuenta y compensar esta influencia. También en este caso
es posible ajustar de forma adaptativa la matriz de
dispersadores.
Introduciendo (3) en (6) se obtiene una decisión
análoga para procedimientos con portadoras múltiples.
El procedimiento descrito puede trabajar también
sin la inicialización por medio de secuencias de entrenamiento. En
este caso se inicializa el procesamiento con valores por defecto,
por ejemplo, como matriz P en (4) se utiliza la matriz unitaria y el
vector de dispersadores \hat{S} se inicializa con cero. El
algoritmo convergirá en este caso en general más lentamente.
Asimismo, es preciso tener en cuenta todas las configuraciones
iniciales posibles con respecto a las secuencias de datos.
Claims (28)
1. Procedimiento para la corrección y
desmodulación de una señal de datos transmitida a un receptor a
través de un canal variable en el tiempo según un procedimiento de
transmisión de datos con portadora individual o con portadoras
múltiples caracterizado porque en el receptor se determinan
de la señal de datos recibida los coeficientes de dispersadores
atenuación, retardo y frecuencia de Doppler de los dispersadores
que originan las distorsiones de la señal en el canal y con estos
coeficientes de dispersadores determinados de esta manera se corrige
y se desmodula a continuación la señal de datos.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1 caracterizado porque la determinación de los coeficientes
de dispersadores y la corrección de la señal de datos se llevan a
cabo en el dominio del tiempo.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
2 caracterizado por su aplicación en procedimientos de
transmisión de datos con portadora individual.
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
2 caracterizado por su aplicación en procedimientos de
transmisión de datos con portadoras múltiples en la recepción de
secuencias de datos conocidas.
5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1 caracterizado porque la determinación de los coeficientes
de dispersadores y la corrección de la señal de datos se llevan a
cabo en el dominio de la frecuencia.
6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
5 caracterizado por su aplicación en procedimientos de
transmisión de datos con portadoras múltiples.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores caracterizado porque los
coeficientes de dispersadores se determinan por medio de un
criterio de probabilidad máxima.
8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
7 caracterizado porque los coeficientes de dispersadores se
determinan como el mínimo de la distancia euclídica entre la señal
de recepción así como los datos de la señal de recepción
desmodulados en el receptor y todos los coeficientes posibles de
dispersadores (ecuaciones 2 y 3).
9. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores caracterizado porque una primera
determinación de los coeficientes de dispersadores se lleva a cabo
con ayuda de una secuencia conocida de datos.
10. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 9 caracterizado porque la primera
determinación de los coeficientes de dispersadores se lleva a cabo
por bloques sobre una secuencia completa de datos.
11. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores 1 a 6 así como 9 y 10
caracterizado porque para la determinación de los
coeficientes de dispersadores se utiliza de forma iterativa un
algoritmo de Kalman.
12. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores 1 a 6 así como 9 y 10
caracterizado porque para la determinación de los
coeficientes de dispersadores se utiliza de forma iterativa un
algoritmo recursivo de mínimos cuadrados.
13. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 9 ó 10 caracterizado porque los coeficientes
de dispersadores obtenidos en la primera determinación se utilizan
para la recepción posterior de datos útiles, corrigiendo y
desmodulando los datos por bloques sobre una secuencia completa de
datos y con los datos corregidos y desmodulados de esta manera por
bloques se corrigen los coeficientes de dispersadores obtenidos en
la primera determinación.
14. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 9 ó 10 caracterizado porque los coeficientes
de dispersadores obtenidos en la primera determinación se utilizan
para la recepción posterior de datos útiles, corrigiendo los
coeficientes de dispersadores obtenidos en la primera determinación
con los datos corregidos y desmodulados mediante un algoritmo de
Kalman o un algoritmo recursivo de mínimos cuadrados.
15. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13 ó 14 caracterizado porque para la
corrección de los coeficientes de dispersadores así como para la
desmodulación de datos se utiliza un procedimiento de búsqueda
arborescente según el cual se determinan los coeficientes de
dispersadores y las métricas respectivos para todas las posibles
secuencias de datos y de la estructura arborescente se seleccionan
las secuencias de datos que posean la mejor métrica de probabilidad
máxima.
16. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 15 caracterizado porque los coeficientes de
dispersadores que corresponden a las secuencias mejores
seleccionadas de datos se utilizan a continuación para la corrección
y desmodulación.
17. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 15 ó 16 caracterizado porque la selección de
las secuencias de datos se lleva a cabo por bloques para la
secuencia de datos completa considerada.
18. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 15 ó 16 caracterizado porque la selección de
las secuencias de datos se lleva a cabo una vez alcanzada una
profundidad especificada de rutas del árbol.
19. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 15 a 18 caracterizado porque en el
procedimiento de búsqueda arborescente se utiliza un algoritmo
"primero la métrica".
20. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 15 a 18 caracterizado porque en el
procedimiento de búsqueda arborescente se utiliza un algoritmo
"primero la anchura".
21. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 15 a 18 caracterizado porque en el
procedimiento de búsqueda arborescente se utiliza un algoritmo
"primero la profundidad".
22. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 15 a 21 caracterizado porque en el
procedimiento de búsqueda arborescente se varía de forma adaptativa
la profundidad de rutas o el número de rutas conforme a los
coeficientes de dispersadores determinados.
23. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 15 a 22 caracterizado porque en la salida
de la secuencia desmodulada de datos se emite también el valor de
la métrica.
24. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 15 a 22 caracterizado porque adicionalmente
a la secuencia de datos con la mejor métrica de probabilidad máxima
se emiten también otras secuencias de datos segundas mejores con
segunda mejor métrica de probabilidad máxima.
25. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 15 a 24 caracterizado porque en la
recepción de señales de datos codificados según un código sólo se
tienen en cuenta en el procedimiento de búsqueda arborescente las
secuencias de datos que corresponden a códigos válidos.
26. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 25 caracterizado porque en el procedimiento
de búsqueda arborescente con consideración de los códigos se
utiliza adicionalmente un algoritmo de Viterbi o APP.
27. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores caracterizado porque la primera
determinación de los coeficientes de dispersadores sólo se lleva a
cabo con secuencias desconocidas de datos útiles y en la
inicialización de los algoritmos se utilizan valores por defecto en
vez de secuencias de entrenamiento y de sincronización.
28. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 7 a 10 caracterizado porque el número
máximo de los coeficientes de dispersadores a tener en cuenta en
los algoritmos se adapta a base de los coeficientes de dispersadores
anteriormente determinados.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10228159A DE10228159A1 (de) | 2002-06-24 | 2002-06-24 | Verfahren zur Entzerrung und Demodulation eines über einen zeitveränderlichen Kanal übertragenen Datensignals |
DE10228159 | 2002-06-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2249733T3 true ES2249733T3 (es) | 2006-04-01 |
Family
ID=29761352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES03760586T Expired - Lifetime ES2249733T3 (es) | 2002-06-24 | 2003-05-14 | Procedimiento para la correccion y desmodulacion de una señal de datos transmitida a traves de un canal variable en el tiempo. |
Country Status (17)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20050220231A1 (es) |
EP (1) | EP1516470B1 (es) |
KR (1) | KR20050007432A (es) |
CN (1) | CN1663212A (es) |
AT (1) | ATE306166T1 (es) |
AU (1) | AU2003232774B2 (es) |
BR (1) | BR0307433A (es) |
CA (1) | CA2474559A1 (es) |
DE (2) | DE10228159A1 (es) |
DK (1) | DK1516470T3 (es) |
ES (1) | ES2249733T3 (es) |
HU (1) | HU225835B1 (es) |
IL (1) | IL165903A0 (es) |
MX (1) | MXPA04010997A (es) |
NO (1) | NO20050321L (es) |
WO (1) | WO2004002099A1 (es) |
ZA (1) | ZA200404576B (es) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7596191B2 (en) * | 2005-12-08 | 2009-09-29 | Nokia Corporation | Apparatus, method and computer program product providing a computationally efficient maximum likelihood joint synchronization and channel estimation algorithm |
DE102006014064A1 (de) * | 2005-12-23 | 2007-06-28 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Entzerrer zur Entzerrung einer über einen zeitveränderlichen Übertragungskanal empfangenen Datensymbol-Sequenz |
DE102006029464A1 (de) * | 2005-12-23 | 2007-06-28 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Entzerrer zur Detektion von über einen zeitveränderlichen Übertragungskanal übertragenen Datensymbol-Sequenzen aus einem diese enthaltenden Empfangssignal |
CN105548711B (zh) * | 2015-12-08 | 2018-06-12 | 北京航空航天大学 | 一种多频信息滤波递推解调方法 |
CN109274423B (zh) * | 2018-10-22 | 2020-03-17 | 南京邮电大学 | 一种移动性可见光通信信道均衡方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3997841A (en) * | 1974-10-08 | 1976-12-14 | International Standard Electric Corporation | Time domain equalizer for broadband communication systems |
US4959656A (en) * | 1989-10-31 | 1990-09-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Efficient detection and signal parameter estimation with application to high dynamic GPS receiver |
US5859874A (en) * | 1994-05-09 | 1999-01-12 | Globalstar L.P. | Multipath communication system optimizer |
US5729558A (en) * | 1995-03-08 | 1998-03-17 | Lucent Technologies Inc. | Method of compensating for Doppler error in a wireless communications system, such as for GSM and IS54 |
US6134277A (en) * | 1997-09-04 | 2000-10-17 | Ericsson Inc | System and method for self-adaptive maximum likelihood sequence detection |
US6411649B1 (en) * | 1998-10-20 | 2002-06-25 | Ericsson Inc. | Adaptive channel tracking using pilot sequences |
CN1118169C (zh) * | 1998-11-24 | 2003-08-13 | 印芬龙科技股份有限公司 | 对离散多音调制信号中干扰补偿的方法和实施该方法的电路 |
US6320919B1 (en) * | 1998-11-30 | 2001-11-20 | Ericsson Inc. | Adaptive channel characterization using decoded symbols |
FR2787199B1 (fr) * | 1998-12-11 | 2001-03-09 | Thomson Csf | Procede de detection, notamment de petites cibles marines |
US6757339B1 (en) * | 2000-07-24 | 2004-06-29 | Nortel Networks Limited | Minimum mean-squared error block-decision feedback sequence estimation in digital communication systems |
US6983125B2 (en) * | 2001-09-25 | 2006-01-03 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for varying the length of an adaptive equalizer based on doppler frequency |
-
2002
- 2002-06-24 DE DE10228159A patent/DE10228159A1/de not_active Withdrawn
-
2003
- 2003-05-14 AT AT03760586T patent/ATE306166T1/de not_active IP Right Cessation
- 2003-05-14 BR BR0307433-1A patent/BR0307433A/pt not_active IP Right Cessation
- 2003-05-14 KR KR10-2004-7010537A patent/KR20050007432A/ko not_active Application Discontinuation
- 2003-05-14 ES ES03760586T patent/ES2249733T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2003-05-14 EP EP03760586A patent/EP1516470B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-05-14 HU HU0500020A patent/HU225835B1/hu not_active IP Right Cessation
- 2003-05-14 CN CN038148102A patent/CN1663212A/zh active Pending
- 2003-05-14 DE DE50301325T patent/DE50301325D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-05-14 AU AU2003232774A patent/AU2003232774B2/en not_active Ceased
- 2003-05-14 DK DK03760586T patent/DK1516470T3/da active
- 2003-05-14 US US10/518,183 patent/US20050220231A1/en not_active Abandoned
- 2003-05-14 CA CA002474559A patent/CA2474559A1/en not_active Abandoned
- 2003-05-14 WO PCT/EP2003/005068 patent/WO2004002099A1/de active IP Right Grant
- 2003-05-14 MX MXPA04010997A patent/MXPA04010997A/es active IP Right Grant
-
2004
- 2004-06-09 ZA ZA200404576A patent/ZA200404576B/en unknown
- 2004-12-21 IL IL16590304A patent/IL165903A0/xx unknown
-
2005
- 2005-01-20 NO NO20050321A patent/NO20050321L/no not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20050007432A (ko) | 2005-01-18 |
HU225835B1 (en) | 2007-10-29 |
WO2004002099A1 (de) | 2003-12-31 |
NO20050321L (no) | 2005-01-20 |
MXPA04010997A (es) | 2005-05-27 |
DK1516470T3 (da) | 2006-02-20 |
IL165903A0 (en) | 2006-01-15 |
ZA200404576B (en) | 2005-06-09 |
DE50301325D1 (de) | 2005-11-10 |
EP1516470A1 (de) | 2005-03-23 |
CN1663212A (zh) | 2005-08-31 |
CA2474559A1 (en) | 2003-12-31 |
US20050220231A1 (en) | 2005-10-06 |
DE10228159A1 (de) | 2004-01-22 |
EP1516470B1 (de) | 2005-10-05 |
HUP0500020A2 (hu) | 2005-05-30 |
AU2003232774B2 (en) | 2007-05-10 |
BR0307433A (pt) | 2004-12-28 |
AU2003232774A1 (en) | 2004-01-06 |
ATE306166T1 (de) | 2005-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9806912B2 (en) | Methods and devices for channel estimation and OFDM receiver | |
JP4982586B2 (ja) | 多重アクセスネットワークにおける通信方法およびシステム | |
US7190743B2 (en) | Method and apparatus for optimizing tree pruning in a multiuser detector | |
US8804879B1 (en) | Hypotheses generation based on multidimensional slicing | |
ES2914700T3 (es) | Estimación de canal iterativa soportada por decodificador | |
US8385450B2 (en) | Metrics calculations utilizing pre-stored values | |
JPH08256184A (ja) | シンボル間干渉の影響を受けた信号受信のための方法及び装置 | |
ES2249733T3 (es) | Procedimiento para la correccion y desmodulacion de una señal de datos transmitida a traves de un canal variable en el tiempo. | |
JP2009130486A (ja) | 無線通信システムおよび受信装置 | |
JP5170535B2 (ja) | データ通信システム、llr算出装置及び方法 | |
FI104774B (fi) | Menetelmä ja laitteisto modulaation ilmaisemiseksi | |
ES2344188T3 (es) | Metodo para la estimacion y/o el rastreo por simbolos separados de un canal de radio de desvanecimiento fraccionalmente separado. | |
KR100945532B1 (ko) | 가변 스텝 크기를 이용한 위상 오차 추정 장치 및 그 방법 | |
US7136413B2 (en) | Method and apparatus for generation of reliability information with diversity | |
ES2221025T3 (es) | Procedimiento de desmodulacion digital. | |
JP2004508769A (ja) | 移動式無線受信器用に改善されたチャネル等化 | |
Qin et al. | Reduced-complexity turbo equalization for coded intersymbol interference channels based on local search algorithms | |
Behgam | Underwater acoustic communications and adaptive signal processing | |
Xu et al. | Deficiency of the Gilbert-Elliot channel in modeling time varying channels | |
RU2574829C2 (ru) | Способ приема восходящего сигнала и соответствующее ему устройство | |
EP1555784B1 (en) | Method and apparatus for optimizing tree pruning in a multiuser detector | |
Ekinci | Code aided frame synchronization for frequency selective channels | |
Linton | Iterative and Adaptive Processing for Multiuser Communication Systems | |
ES2355926T3 (es) | Procedimiento y ecualizador para la detección de secuencias de símbolos de datos transmitidas a través de un canal de transmisión variable en el tiempo. | |
KR20100068192A (ko) | 길쌈 부호의 오류 성능 분석 방법 |