ES2264570T3 - Transmision de datos a alta velocidad utilizando una pluralidad de canales de baja velocidad de transmision de datos. - Google Patents
Transmision de datos a alta velocidad utilizando una pluralidad de canales de baja velocidad de transmision de datos.Info
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Abstract
Se describe un procedimiento y un aparato para transmitir datos a una alta velocidad de datos en una pluralidad de canales de datos de baja velocidad. El conjunto de canales de velocidad más baja se giran en fase antes de sumarse y transmitirse. La cantidad de giro de la fase es dependiente del número de canales usados para formar el canal de velocidad superior. En una realización donde se usan dos canales de velocidad inferior (CANAL A, CANAL B) (90, 92), las componentes en fase y en cuadratura (94, 96) de los dos canales son complejos multiplicados antes de la conversión superior con unas sinusoides en fase y en cuadratura de fase (COS({oe}{sub,c}t), SIN({oe}{sub,c}t)). Para un canal de velocidad alta formado de más de dos canales de velocidad más baja (90, 92), las componentes en fase y en cuadratura de fase de cada canal sufren una conversión superior con un conjunto de sinusoides (COS({oe}{sub,c}t + i/N.180), SIN({oe}{sub,t}t + i/N.180;)) que están desplazadas en fase entre sí.
Description
Transmisión de datos a alta velocidad utilizando
una pluralidad de canales de baja velocidad de transmisión de
datos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un aparato para transmitir datos a alta velocidad
en una pluralidad de canales de baja velocidad de transmisión de
datos. La presente invención permite generar un canal de alta
velocidad de transmisión de datos con una relación valor de
cresta-valor medio de amplitud reducida, utilizando
un conjunto de canales de velocidad más baja.
La norma IS-95 define una
interfaz aérea para proporcionar un servicio telefónico celular más
eficaz y sólido mediante la tecnología de acceso múltiple por
división del código (CDMA). La tecnología CDMA permite establecer
diversos canales dentro del mismo espectro electromagnético de
radiofrecuencias (RF), modulando los datos que se desean transmitir
con uno o más códigos de pseudorruido (PN). En la Figura 1, se
proporciona una ilustración muy simplificada de un sistema
telefónico celular configurado según la utilización de la norma
IS-95. Los teléfonos móviles 10 (denominados
también "terminales inalámbricos") se comunican con las
estaciones base 12 por medio de señales RF con modulación CDMA, y
los controladores de estación base 14 proporcionan funciones de
control de llamadas que permiten que tenga lugar la telefonía móvil.
El centro de conmutación móvil (MSC) 16 proporciona funciones de
encaminamiento y conmutación de llamadas a la red telefónica pública
conmutada (PSTN) 18.
El establecimiento de llamadas dentro de la
misma banda RF permite a las estaciones base adyacentes utilizar el
mismo espectro RF, incrementándose de ese modo la eficacia con la
que se utiliza el ancho de banda disponible. Otras normas celulares
suelen requerir que las estaciones base adyacentes utilicen
diferentes espectros RF. La utilización de la misma banda RF
también facilita el traspaso con continuidad (soft handoff) que es
un procedimiento más sólido para efectuar la transición de un
terminal inalámbrico (habitualmente un teléfono celular) entre el
área de cobertura de dos o más estaciones base. En un traspaso con
continuidad, el terminal inalámbrico se interconecta
simultáneamente con las dos estaciones base 12 (o más),
incrementándose de ese modo la probabilidad de que en cualquier
momento de la transmisión exista por lo menos una interfaz que se
mantiene activa. El traspaso con continuidad contrasta con el
traspaso sin continuidad (hard handoff) empleado por la mayoría de
los otros sistemas telefónicos celulares, en los que la interfaz con
la primera estación base se termina antes de que se establezca la
interfaz con la segunda estación base.
Otro de los beneficios de utilizar la misma
banda RF para establecer las comunicaciones es que puede utilizarse
el mismo equipamiento RF para transmitir un conjunto de canales de
transmisión de velocidad más baja. Esto permite utilizar el mismo
equipamiento RF para generar un canal de velocidad más alta,
multiplexando los canales de velocidad más alta sobre el conjunto
de canales de velocidad más baja. La transmisión de varios canales
utilizando el mismo equipamiento RF contrasta con los sistemas de
acceso múltiple por división de la frecuencia y por división del
tiempo (FDMA y TDMA), en los que por lo general no se pueden
transmitir simultáneamente varios canales utilizando el mismo
equipamiento RF, puesto que los canales son sometidos a un mayor
grado de división de la frecuencia que en un sistema CDMA. Esta
capacidad para transmitir canales de velocidad más alta utilizando
el mismo equipamiento RF se ha convertido en otra de las ventajas
importantes de la norma IS-95, debido a la
necesidad impuesta por las tecnologías de la red informática
mundial, videoconferencia y otras tecnologías de interconexión de
redes de disponer de dichos canales de velocidad más alta.
Aunque el agrupamiento de canales facilita la
formación de canales de velocidad más alta dentro de un sistema
CDMA, el rendimiento global del sistema obtenido tras realizar dicho
agrupamiento no es óptimo. Esto se debe a que la suma de varios
canales crea una forma de onda con una relación valor de
cresta-valor medio de amplitud más alta que la de
un canal serie de velocidad más baja. Por ejemplo, para un canal
serie, la amplitud de la forma de onda de datos es +1 ó -1, de
conformidad con la modulación de datos BPSK empleada por la norma
IS-95. Por lo tanto, la relación valor de
cresta-valor medio es esencialmente la de una onda
sinusoidal. Para un canal de velocidad más alta que es igual a la
suma de cuatro canales de velocidad más baja, la amplitud de la
forma de onda puede ser +4, -4, +2, -2 y 0. Por lo tanto, la
relación valor de cresta-valor medio de amplitud
del canal agrupado será significativamente mayor que la de una onda
sinusoidal y, por consiguiente, significativamente mayor que la del
canal no agrupado.
Una relación valor de
cresta-valor medio de amplitud incrementada genera
mayores demandas sobre el amplificador de transmisión de un sistema
y puede reducir la velocidad de transmisión de datos máxima o el
rango máximo de funcionamiento de un sistema. Esto es debido a
varios factores, de los cuales el más importante es que la
velocidad de transmisión de datos media depende de la potencia de
transmisión y recepción media, y además que una forma de onda de
relación valor de cresta-valor medio de amplitud más
alta requiere una potencia de transmisión máxima más alta para
mantener una potencia de transmisión media determinada. Por
consiguiente, se requiere un amplificador de transmisión de mayor
tamaño y mayor coste para proporcionar el mismo rendimiento con una
forma de onda de relación valor de cresta-valor
medio más alta. No obstante, es sumamente deseable generar un canal
de velocidad de transmisión de datos más alta en un sistema CDMA,
agrupando un grupo de canales de velocidad más baja. Por lo tanto,
se plantea la necesidad de disponer de un procedimiento y un aparato
para reducir la relación valor de cresta-valor
medio de amplitud de transmisión de un conjunto de canales CDMA
agrupados de velocidad más baja.
A continuación, la atención se centrará en el
documento WO 96 13918, en el que se da a conocer una técnica que
permite la utilización de un amplificador de potencia de bajo coste
para generar una señal compuesta de banda ancha, tal como la de un
teléfono móvil celular, un sistema de comunicaciones personales u
otros sistemas inalámbricos multicanal. La señal compuesta es
generada por un combinador digital de banda ancha como una
combinación multiplexada en frecuencia de muchas señales portadoras
digitales moduladas de banda estrecha. La técnica incluye la
introducción de desplazamientos de fase predeterminados en cada una
de las señales de los canales digitales después de una etapa de
modulación en banda base. La señal compuesta de banda base presenta,
pues, una potencia de señal de relación valor de
cresta-valor medio reducida, pese al hecho de que
las fases de las señales portadoras digitales no pueden ser
directamente controladas.
Asimismo, se centrará la atención en el
documento US nº 5.544.167, en el que se da a conocer cómo una
estación base construye canales CDMA, cada uno de los cuales se
define mediante una respectiva secuencia de ensanchamiento que
modula los bits de información que se van a transmitir para formar
una respectiva señal del canal. Las diferentes señales de los
canales se combinan y, a continuación, se modulan en una frecuencia
portadora para generar de este modo una señal de radio con
modulación por desplazamiento de fase que se transmite hacia las
estaciones móviles. Cada secuencia de ensanchamiento presenta sólo
un componente real. Para generar la señal de radio, se aplica un
desplazamiento de fase relativo entre las diferentes señales de los
canales.
Según la presente invención, se proporciona un
procedimiento para generar un canal de velocidad más alta, según
las reivindicaciones 1 y 2, y un aparato para generar un canal de
velocidad más alta, según las reivindicaciones 5, 6, 9 y 10. Las
formas de realización preferidas de la presente invención se
reivindican en las reivindicaciones subordinadas.
En un aspecto, la presente invención proporciona
un procedimiento para generar un canal de velocidad más alta
utilizando dos canales de velocidad más baja, que comprende las
etapas siguientes: a) generar un primer canal de velocidad más baja
que presenta una primera fase mediante un primer código de canal; b)
generar un segundo canal de velocidad más baja mediante un segundo
código de canal, presentando dicho segundo canal de velocidad más
baja una segunda fase sometida a un giro de 90° con respecto a dicha
primera fase; c) sumar dicho primer canal de velocidad más baja con
dicho segundo canal de velocidad más baja y proporcionar datos
sumados y d) transmitir dichos datos sumados a través de una banda
de radiofrecuencias.
En otro aspecto, la presente invención
proporciona un sistema para generar un canal de alta velocidad que
comprende: un primer circuito integrado para generar un primer canal
de velocidad más baja; un segundo circuito integrado para generar
un segundo canal de velocidad más baja y una unidad de transmisión
para transmitir dicho primer canal de velocidad más baja y una
versión con rotación de fase de dicho segundo canal de velocidad
más baja.
En otro aspecto, la presente invención
proporciona un sistema para generar un canal de alta velocidad que
comprende: unos primeros medios de procesamiento de canal para
generar un primer canal de velocidad más baja; unos segundos medios
de procesamiento de canal para generar un segundo canal de velocidad
más baja y unos medios de transmisión para transmitir dicho primer
canal de velocidad más baja y una versión con rotación de fase de
dicho segundo canal de velocidad más baja.
La presente invención proporciona además un
procedimiento para transmitir datos, en el que los datos se
proporcionan a una alta velocidad de transmisión y se distribuyen
entre una pluralidad de canales de baja velocidad de transmisión de
datos, cada uno de los cuales comprende una primera señal con una
primera fase y una segunda señal con una segunda fase distinta de
la primera, siendo la primera y la segunda fase de cada canal
diferentes a la primera y la segunda fase del resto de canales de
dicha pluralidad de canales, y las señales de la pluralidad de
canales se combinan entre sí para generar una señal combinada para
la transmisión.
La presente invención proporciona además un
aparato para transmitir datos, comprendiéndole aparato: una fuente
de datos para proporcionar datos a alta velocidad de transmisión y
distribuir dichos datos entre la pluralidad de canales de baja
velocidad de transmisión de datos; un generador para cada canal para
generar una primera señal con una primera fase y una segunda señal
con una segunda fase distinta de la primera, siendo la primera y la
segunda fase de cada canal diferentes a la primera y la segunda fase
del resto de canales de dicha pluralidad de canales; y un circuito
de combinación para combinar entre sí las señales de la pluralidad
de canales y generar una señal combinada para su transmisión.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un procedimiento y un aparato nuevo y mejorado para
generar un canal de alta velocidad de transmisión de datos y una
relación valor de cresta-valor medio de amplitud
reducida, mediante un conjunto de canales de velocidad más baja. En
una forma de realización de la presente invención, el conjunto de
canales de velocidad más baja son sometidos a una rotación de fase
antes de ser sumados y transmitidos. La cantidad de rotación de
fase depende del número de canales utilizados para formar el canal
de velocidad más alta. En una forma de realización en la que se
utilizan dos canales de velocidad más baja, antes de realizar la
elevación de frecuencia de los componentes en fase y en cuadratura
de fase de los dos canales, se realiza la multiplicación compleja
de éstos con una sinusoide en fase y una sinusoide en cuadratura de
fase. En el caso de un canal de alta velocidad que comprende más de
dos canales de velocidad más baja, se realiza la elevación de la
frecuencia del componente en fase y en cuadratura de fase de cada
canal con un conjunto de sinusoides que están desplazadas en
fase.
Las características, los objetivos y las
ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir
de la siguiente descripción detallada considerada conjuntamente con
los dibujos adjuntos, en los que se utilizan caracteres de
referencia similares para identificar elementos similares y en los
que:
la Figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema telefónico celular;
la Figura 2 es un diagrama de bloques de un
sistema de transmisión utilizado para generar una señal de enlace
inverso;
la Figura 3 es un diagrama de bloques de un
sistema de transmisión de alta velocidad;
la Figura 4 es un diagrama de bloques de un
sistema de transmisión de alta velocidad configurado según una
forma de realización de la presente invención;
la Figura 5 es un gráfico de señales
proporcionado para ilustrar las ventajas de la presente
invención;
la Figura 6 es un diagrama de bloques de un
sistema de transmisión de alta velocidad configurado según otra
forma de realización de la presente invención;
la Figura 7 es un diagrama de bloques de un
sistema de transmisión de alta velocidad configurado según otra
forma de realización de la presente invención y
la Figura 8 es un gráfico de señales
proporcionado para ilustrar las ventajas de la presente
invención.
A continuación, se describirá un procedimiento y
un aparato para generar un canal de alta velocidad de transmisión
de datos y relación valor de cresta-valor medio de
amplitud reducida, mediante un conjunto de canales de velocidad más
baja. En la descripción siguiente, la presente invención se sitúa en
el contexto de una señal generada según la forma de onda del enlace
inverso IS-95. Aunque la presente invención es
particularmente adecuada para ser utilizada con dicha forma de
onda, la presente invención puede ser utilizada también con señales
generadas de conformidad con otros protocolos. Por ejemplo, la
presente invención puede utilizarse en sistemas que generan señales
que se ajustan a la forma de onda del enlace directo
IS-95. Se describe un sistema y un procedimiento
para generar señales que cumplen sustancialmente la norma
IS-95 en la patente US n.º 5.103.459, titulada
"System and Method for Generating Signal Waveforms In a CDMA
Cellular Telephone System", cedida al cesionario de la presente
invención.
La Figura 2 es un diagrama de bloques de un
sistema de transmisión empleado por un terminal inalámbrico 10 para
generar un solo canal de tráfico de enlace inverso que cumple la
norma IS-95. Los datos que se transmiten 48 se
proporcionan al codificador convolucional 50 en segmentos de 20 ms,
denominados tramas, a una de las cuatro velocidades siguientes:
"velocidad completa", "media velocidad", "cuarto de
velocidad" y "octavo de velocidad", respectivamente, puesto
que cada trama contiene la mitad de datos que la anterior y, por
consiguiente, transmite datos a la mitad de la velocidad. Los datos
48 consisten habitualmente en información de audio sometida a
codificación vocal de velocidad variable procedente de una fuente de
datos, tal como un sistema de vocodificador en el que se utilizan
tramas de velocidad más baja cuando se dispone de menos información
(por ejemplo, durante una pausa de la conversación). El codificador
convolucional 50 realiza la codificación convolucional de los datos
48 y genera símbolos codificados 51, y el repetidor de símbolos 52
genera símbolos repetidos 53 repitiendo los símbolos codificados 51
una cantidad de veces suficientemente grande como para generar una
cantidad de datos equivalente a una trama de velocidad completa.
Por ejemplo, se generan tres copias adicionales de una trama de
cuarto de velocidad para obtener un total de cuatro copias. No se
generan copias adicionales de una trama de velocidad completa.
A continuación, el intercalador de bloques 54
realiza la intercalación de bloques de los símbolos repetidos 53
para generar símbolos intercalados 55. El modulador 56 aplica
modulación 64-aria a los símbolos intercalados 55
para generar símbolos de Walsh 57. Es decir, por cada seis símbolos
intercalados 55, se transmite e indexa uno de sesenta y cuatro
códigos de Walsh ortogonales posibles, cada uno de los cuales consta
de sesenta y cuatro segmentos de modulación. Utilizando información
de velocidad de trama, el aleatorizador de ráfagas de datos 58
aplica un mecanismo de compuerta a los símbolos de Walsh 57 de las
ráfagas pseudoaleatorias, de tal forma que sólo se transmite una
réplica completa de los datos.
Los segmentos de Walsh seleccionados se someten
a modulación por secuencia directa mediante un código largo
pseudoaleatorio (PN) de canal 59 a una razón de cuatro segmentos de
código largo de canal por cada segmento de Walsh que genera datos
modulados 61. El código largo de canal constituye la función de
división en canales del enlace inverso, es exclusivo para cada
teléfono móvil 10 y es conocido por cada estación base 12. Para el
enlace directo, al cual puede aplicarse también la presente
invención, se utiliza un código de Walsh más corto para la división
en canales. Los datos modulados 61 se duplican, siendo
"ensanchada" la primera copia por medio de modulación con un
código de ensanchamiento pseudoaleatorio en fase (PN_{i}),
generándose datos de canal I, y siendo ensanchada la segunda copia
(después de haber sido sometida por el elemento de retardo 60 a un
retardo que es la mitad de la duración de un segmento de código de
ensanchamiento) por medio de modulación con un código de
ensanchamiento en cuadratura de fase (PN_{Q}), generándose datos
de canal Q. Los datos de canal I y los datos de canal Q son
filtrados en un filtro pasabaja (no representado), antes de ser
utilizados para la modulación por desplazamiento de fase (PSK) de
las señales portadoras en fase y en cuadratura de fase,
respectivamente. Las señales portadoras moduladas en fase y en
cuadratura de fase se suman entre sí antes de ser transmitidas a
una estación base u otro sistema receptor (no representados).
La línea entrecortada 100 indica el borde que
separa el procesamiento realizado dentro de un primer circuito
integrado (izquierda) del procesamiento realizado en un sistema RF
(derecha) de una implementación de la presente invención. De esta
forma, los circuitos integrados que realizan el procesamiento
indicado en la parte izquierda y superior de la línea divisoria 70
de un canal individual están disponibles y son ampliamente
utilizados. Asimismo, debe apreciarse que cualquier referencia a
señales portadoras presupone simplemente un sistema para elevar la
frecuencia de una señal hasta la frecuencia portadora, que puede
incluir la utilización de una serie de etapas de elevación de
frecuencia, etapas de mezcla y señales sinusoidales. Además, aunque
la presente invención se describe en el contexto del ensanchamiento
mediante O-QPSK (modulación por desplazamiento de
fase en cuadratura descentrada), sus principios generales pueden
aplicarse también a sistemas que emplean otras técnicas de
modulación muy conocidas, incluidas la modulación QPSK y BPSK.
La Figura 3 es un diagrama de bloques de un
sistema de transmisión utilizado para generar un enlace de alta
velocidad agrupando dos canales de velocidad más baja, que no
incorpora ciertos aspectos de la presente invención.
Preferentemente, en un primer circuito integrado 80, se genera el
CANAL A, y en un segundo circuito integrado 82, se genera el CANAL
B; no obstante, dicha configuración no es necesaria para llevar a la
práctica la presente invención. Asimismo, el CANAL A y el CANAL B
se codifican preferentemente de conformidad con el procesamiento de
un canal individual, descrito anteriormente con respecto a la Figura
2 (la codificación no se representa). Dentro del circuito integrado
80, el CANAL A se modula con un código largo de canal A (código
largo A) y se ensancha con un código de ensanchamiento en fase
(PNI) y, tras un retardo de medio segmento, con un código de
ensanchamiento en cuadratura de fase (PNQ). Del mismo modo, dentro
del circuito integrado 82, el CANAL B se modula con un código largo
de canal B (código largo B) y se ensancha con un código de
ensanchamiento en fase (PNI) y, tras un retardo de medio segmento,
con un código de ensanchamiento en cuadratura de fase (PNQ).
Los códigos largos A y B deberán ser exclusivos
para permitir que los canales sean demodulados independientemente, y
deberán ser preferentemente ortogonales entre sí. Se conocen (y es
posible diseñar con facilidad) diversos procedimientos y sistemas
para generar conjuntos de códigos de canales. Uno de estos
procedimientos es el descrito en la patente US n.º 5.442.625,
titulada "CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM PROVIDING VARIABLE
DATA RATE ACCESS TO A USER". Se describen otros sistemas y
procedimientos en las solicitudes de patente US en trámite de n.º
de serie 08/654.443, titulada "HIGH DATA RATE CDMA WIRELESS
COMMUNICATION SYSTEM" y n.º de serie 08/874.231, titulada
"SYSTEM AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING HIGH SPEED DATA
IN A CDMA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM", presentada el 1 de mayo
de 1997, cedidas ambas al cesionario de la presente invención.
Fuera de los circuitos integrados 80 y 82, los
datos del CANAL A con ensanchamiento PNI se suman con los datos del
CANAL B con ensanchamiento PNI, generando datos en fase sumados 120.
Además, los datos del CANAL A con ensanchamiento PNQ se suman con
los datos del CANAL B con ensanchamiento PNQ, generando datos en
cuadratura de fase sumados 122. Será obvio, pues, que los datos en
fase sumados 120 y los datos en cuadratura de fase sumados 122
puedan adoptar valores de +2, 0 y -2, utilizándose el valor -1 para
representar un cero lógico y un valor +1 para representar un uno
lógico. Los datos en fase sumados 120 se someten a elevación de
frecuencia con una portadora en fase, y los datos en cuadratura de
fase sumados 122 se someten a elevación de frecuencia con una
portadora en cuadratura de fase, y las señales con elevación de
frecuencia resultantes se suman para generar la señal transmitida
128.
La Figura 4 es un diagrama de bloques de un
sistema de transmisión utilizado para generar un enlace de alta
velocidad agrupando dos canales de velocidad más baja, configurado
según una forma de realización de la presente invención. El CANAL A
se genera dentro de un primer circuito integrado 90 y el CANAL B se
genera dentro de un segundo circuito integrado 92. El CANAL A y el
CANAL B se codifican preferentemente de conformidad con el
procesamiento de un canal individual descrito anteriormente con
respecto a la Figura 2 (la codificación no se representa). Como se
describe en la solicitud de patente US nº de serie 08/874.231
mencionada anteriormente, los datos a alta velocidad se dividen
como paquetes de datos entre el CANAL A y el CANAL B. Los paquetes
de datos pueden ser proporcionados desde una fuente de datos (no
representada), ya sea en forma de un tren de datos único que se
multiplexa entre el CANAL A y el CANAL B (mediante un multiplexor no
representado), o bien en forma de una pluralidad de trenes de datos
(uno por cada CANAL A y CANAL B), no siendo necesaria entonces la
multiplexación.
Dentro del circuito integrado 90, el CANAL A se
modula con el código largo A y se ensancha con el código de
ensanchamiento en fase PNI, generándose datos de CANAL A en fase 94
y, tras un retardo de medio segmento, con el código de
ensanchamiento en cuadratura de fase PNQ, generándose datos de CANAL
A en cuadratura de fase 96. Análogamente, dentro del circuito
integrado 92, el CANAL B se modula con el código largo B y se
ensancha con el código de ensanchamiento en fase PNI, generándose
datos de CANAL B en fase 98 y, tras un retardo de medio segmento,
con el código de ensanchamiento en cuadratura de fase PNQ,
generándose datos de CANAL B en cuadratura de fase 99.
Fuera del circuito integrado 90 y 92, los datos
del CANAL A en fase 94 se modulan con la portadora de fase de 0°
(COS(\omega_{c}t)), y los datos del CANAL A en cuadratura
de fase 96 se modulan con la portadora de fase de 90°
(SEN(\omega_{c}t)). Además, los datos del CANAL B en fase
98 se modulan con la portadora de fase de 90°
(COS(\omega_{c}t+90°)) y los datos del CANAL B en
cuadratura de fase 96 se modulan con la portadora de fase de 180°
(SEN(\omega_{c}t+90°)). Las señales con elevación de
frecuencia resultantes son sumadas por los sumadores 100, 101 y
103, generándose la señal 102 que comprende dos enlaces de velocidad
más baja agrupados. Como se ilustra en la Figura 4, el CANAL B se
somete a elevación de frecuencia utilizando portadoras en fase y en
cuadratura de fase que presentan una rotación de 90° con respecto a
las portadoras en fase y en cuadratura de fase utilizadas para
realizar la elevación de frecuencia del CANAL B. Por lo tanto, se
dice que el CANAL B presenta una rotación de fase de 90° con
respecto al CANAL A. Como se ilustra más adelante, la aplicación al
CANAL B de una rotación de 90° con respecto al CANAL A antes de
realizar la suma reduce el valor de cresta de la amplitud de
transmisión, puesto que los valores de cresta de las amplitudes de
cada canal no coinciden en el tiempo y, por consiguiente, no se
suman coherentemente. Si se reduce el valor de cresta de la
amplitud, se incrementa el rendimiento del amplificador de
transmisión RF.
La Figura 5 es un gráfico de la amplitud de
diversas señales sinusoidales, que ilustra los beneficios de la
presente invención. La señal 114 es la señal de transmisión que no
presenta rotación generada en el canal en fase del sistema de alta
velocidad representado en la Figura 2. La señal 116 es la señal de
transmisión con rotación de fase generada por el canal en fase del
sistema de alta velocidad representado en la Figura 3, en el que el
CANAL B es modulado con una sinusoide que presenta una rotación de
90° con respecto al CANAL A. Aunque sólo se representa el canal en
fase para simplificar la ilustración de la presente invención, debe
tenerse en cuenta que los principios ilustrados se aplican también
al canal en cuadratura de fase y la suma del canal en fase y el
canal en cuadratura de fase. Los tiempos A, B y C indican
transiciones de datos que definen, por lo tanto, tres conjuntos de
datos. Durante los tres períodos, los datos que se envían por medio
de los CANALES A y B son (+1,+1), (+1,-1) y (-1,-1),
respectivamente.
En el caso de la señal sin rotación 114, la
señal transmitida durante el tiempo A es
(+1)COS(\omega_{c}t) +
(+1)COS(\omega_{c}t) que es igual a
(2)COS(\omega_{c}t). La señal 114 transmitida
durante el tiempo B es (+1)COS(\omega_{c}t) +
(-1)COS(\omega_{c}t), que suma cero (0), tal como
se representa en el gráfico. La señal 114 transmitida durante el
tiempo C es (-1)COS(\omega_{c}t) +
(-1)COS(\omega_{c}t), que es igual a
(-2)COS(\omega_{c}t). Por lo tanto, la señal 114
suele consistir o bien en una señal sinusoidal de amplitud 2 o bien
en una señal de amplitud 0.
En el caso de la señal con rotación 116, la
señal transmitida durante el tiempo A es
(+1)COS(\omega_{c}t) +
(+1)COS(\omega_{c}t + 90°) que es igual a
(1,4)COS(\omega_{c}t + 45°). Como resultará obvio,
esto equivale a una reducción en amplitud de aproximadamente un 30%
con respecto a la señal 114 transmitida durante el mismo tiempo. La
línea 118 indica la diferencia en el valor de cresta de la amplitud
de las señales 114 y 116 durante el tiempo A. La señal 116
transmitida durante el tiempo B es
(+1)COS(\omega_{c}t) +
(-1)COS(\omega_{c}t + 90°) que es igual a
(1,4)COS(\omega_{c}t-45°). La
señal 116 transmitida durante el tiempo C, es
(-1)COS(\omega_{c}t) +
(-1)COS(\omega_{c}t + 90°) que es igual a
(1,4)COS(\omega_{c}t + 215°). Por lo tanto, la
señal 116 consiste en una serie de sinusoides de amplitud 1,4, en
lugar de la señal sinusoidal de amplitud 2 o la señal de amplitud 0
de la señal 114 y, por consiguiente, presenta una relación valor de
cresta-valor medio más baja que la señal 114. Esta
misma reducción de la relación valor de cresta-valor
medio de amplitud es experimentada en el componente en cuadratura
de fase de la señal combinada, reduciéndose de forma similar la
relación valor de cresta-valor medio de amplitud de
transmisión, hecho que permitirá utilizar con mayor eficacia el
amplificador de transmisión.
La Figura 6 es un diagrama de bloques de un
sistema de transmisión configurado según una segunda forma de
realización de la presente invención, en el que se agrupan dos
canales para formar un canal de velocidad más alta. De forma
similar a la descrita anteriormente con respecto a la Figura 4, el
circuito integrado 90 genera datos de CANAL A en fase 154 y datos
de CANAL A en cuadratura de fase 156, y el circuito integrado 92
genera datos de CANAL B en fase 158 y datos de CANAL B en
cuadratura de fase 160.
Fuera de los circuitos integrados 90 y 92, los
datos de CANAL A en fase 154 se suman con el negativo de los datos
de CANAL B en cuadratura de fase 160, generándose datos en fase
sumados 162, y los datos de CANAL A en cuadratura de fase 156 se
suman con los datos de CANAL B en fase 158, generándose datos en
cuadratura de fase sumados 164. Los datos en fase sumados 162 se
someten a elevación de frecuencia con una portadora en fase, y los
datos en cuadratura de fase sumados 164 se suman con una portadora
en cuadratura de fase, siendo las señales con elevación de
frecuencia sumadas y transmitidas como la señal 166.
Los expertos en la materia identificarán lo
anterior con la multiplicación compleja del CANAL A y el CANAL B
para generar un resultado que comprende un componente en fase (real)
y un componente en cuadratura de fase (imaginario), que se someten
a elevación de frecuencia con la portadora en fase y la portadora en
cuadratura de fase, respectivamente. Cuando se realiza la
multiplicación compleja, la forma de onda con rotación de fase se
genera sin necesidad de generar sinusoides de desplazamiento de fase
adicionales, simplificándose de ese modo el procesamiento de
transmisión necesario.
La Figura 7 es un diagrama de bloques de un
sistema de transmisión configurado según otra forma de realización
de la presente invención, en el que un conjunto de N canales se
agrupan para formar un canal de velocidad más alta según una forma
de realización de la presente invención, siendo N = 5. Dentro de los
circuitos integrados 180, los componentes en fase y en cuadratura
de fase de los CANALES I = 0, ...,4 se generan como se ha descrito
anteriormente con respecto a los circuitos integrados 90 y 92. Fuera
de los circuitos integrados 180, el componente en fase de cada
canal se somete a elevación de frecuencia utilizando una sinusoide
COS(\omega_{c}t + i/N*180°), en la que i es igual al
número de canal asignado y N es igual a 5, que es el número total de
canales que se agrupan para formar el canal de velocidad más alta
del ejemplo representado. Del mismo modo, el componente en
cuadratura de fase de cada canal se somete a elevación de frecuencia
utilizando una sinusoide SEN(\omega_{c}t +
i/N\bullet180°). Las señales con elevación de frecuencia
resultantes se suman entre sí y transmiten como una señal 190.
Cuando se aplica una rotación de i/N 180° a la
fase de las señales portadoras utilizadas para cada canal i = 0 a
N-1 de un conjunto de canales N, el valor de cresta
de la amplitud de transmisión generada por la forma de onda sumada
se reduce en comparación con el valor de cresta de una señal formada
sumando canales sometidos a elevación de frecuencia mediante
portadoras sinusoidales sin rotación. Esto es debido a que, cuando
se aplica una rotación de fase al conjunto de señales sinusoidales,
se elimina la coherencia con la que las amplitudes del conjunto de
señales adoptan simultáneamente su valor de cresta. De esta forma,
será posible utilizar un amplificador de transmisión determinado
con mayor eficacia para transmitir la señal de velocidad más alta.
Aunque es posible utilizar otra distancia de desplazamiento de fase,
se prefiere la distancia de desplazamiento de fase descrita aquí,
puesto que proporciona un diferencial de fase máximo
equidistante.
La Figura 8 es un gráfico de la amplitud de
diversas señales sinusoidales que ilustra también los beneficios de
la presente invención para el canal de alta velocidad de la Figura
7, que comprende 5 canales de velocidad más baja agrupados. La
señal 130 corresponde a la parte en fase de un canal de velocidad
alta generado sumando 5 canales de velocidad más baja sin rotación,
denominados CANALES A-E. La señal 132 corresponde a
la parte en fase de un canal de alta velocidad generado sumando 5
canales de velocidad más baja con rotación de fase, como se
representa en la Figura 7. Para simplificar la ilustración de la
presente invención, sólo se representa en canal en fase; no
obstante, debe tenerse en cuenta que los principios ilustrados
también se aplican al canal en cuadratura de fase y la suma del
canal en fase y el canal en cuadratura de fase. Los tiempos D, E y
F indican transiciones de datos que definen, pues, tres conjuntos de
datos. Durante los tres períodos, los datos enviados por medio de
los CANALES A a E son (+1,+1,+1,+1,+1), (+1,-1,-1,-1,+1) y
(-1,-1,-1,-1,-1), respectivamente.
En la Figura 8, puede observarse que la amplitud
de la señal sin rotación 130 es superior a la de la señal 132
sometida a una rotación 134 durante los tiempos D y F. Esto es
debido a que los cinco canales de velocidad más baja se suman
coherentemente durante los tiempos D y F, mientras que las 5 señales
con rotación no lo hacen. Durante el tiempo E, la amplitud de la
señal sin rotación 130 es inferior a la de la señal con rotación
132. Esto es debido a que los 5 canales de velocidad más baja sin
rotación se suman más destructivamente durante el tiempo E que los
cinco canales de velocidad más baja con rotación. Por lo tanto, la
señal con rotación de fase 132 distribuye la energía de transmisión
más uniformemente a lo largo del tiempo y, por consiguiente,
presenta una relación valor de cresta-valor medio de
amplitud inferior a la de la señal sin rotación 132. Así pues, la
presente invención permite utilizar los amplificadores de
transmisión con más eficacia y permite asimismo utilizar
amplificadores de menor coste o utilizar un amplificador determinado
con un rango superior.
La descripción anterior de las formas de
realización preferidas se proporciona para permitir a cualquier
experto en la materia realizar o utilizar la presente invención.
Las diversas modificaciones respecto a tales formas de realización
resultarán muy evidentes para los expertos en la materia, que podrán
aplicar los principios genéricos definidos en la presente memoria a
otras formas de realización sin necesidad de utilizar la actividad
inventiva. Por lo tanto, la descripción no pretende limitar la
presente invención a las formas de realización representadas en la
presente memoria, sino conferir a ésta el alcance más amplio en
coherencia con los principios y características novedosas dados a
conocer en la presente memoria.
Claims (12)
1. Procedimiento para generar un canal de
velocidad más alta utilizando dos canales de velocidad más baja,
que comprende las etapas siguientes:
- a)
- generar un primer canal de velocidad más baja que presenta un primer componente en fase (154) y un primer componente en cuadratura de fase (156);
- b)
- generar un segundo canal de velocidad más baja que presenta un segundo componente en fase (158) y un segundo componente en cuadratura de fase (160);
- c)
- sumar dicho primer componente en fase (154) con un negativo de dicho segundo componente en cuadratura de fase (160), obteniéndose una primera señal sumada (162);
- d)
- sumar dicho primer componente en cuadratura de fase (156) con dicho segundo componente en fase (158), obteniéndose una segunda señal sumada (164);
- e)
- elevar la frecuencia de dicha primera señal sumada (162) con una sinusoide en fase, y dicha segunda señal sumada (164) con una sinusoide en cuadratura de fase para obtener componentes en fase y cuadratura de fase con elevación de frecuencia, y
- f)
- sumar dicho componente en fase con elevación de frecuencia y dicho componente en cuadratura de fase con elevación de frecuencia.
2. Procedimiento para generar un canal de
velocidad más alta utilizando dos canales de velocidad más baja,
que comprende las etapas siguientes:
- a)
- generar un primer canal de velocidad más baja que presenta un primer componente en fase (94) y un primer componente en cuadratura de fase (96);
- b)
- generar un segundo canal de velocidad más baja que presenta un segundo componente en fase (98) y un segundo componente en cuadratura de fase (99);
- c)
- elevar la frecuencia de dicho primer componente en fase (94) con una sinusoide en fase;
- d)
- elevar la frecuencia de dicho primer componente en cuadratura de fase (96) con una sinusoide en cuadratura de fase;
- e)
- elevar la frecuencia de dicho segundo componente en fase (98) con una sinusoide en fase que presenta una rotación de 90 grados;
- f)
- elevar la frecuencia de dicho segundo componente en cuadratura de fase (99) con una sinusoide en cuadratura de fase que presenta una rotación de 90 grados, y
- g)
- sumar (102) dichos componentes con elevación de frecuencia.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o
la reivindicación 2, en el que las etapas a) y b) comprenden las
etapas siguientes:
- \bullet
- codificar datos de origen;
- \bullet
- intercalar dichos datos codificados;
- \bullet
- modular dichos datos intercalados con un código de canal (59);
- \bullet
- crear una primera copia (61) de dichos datos de origen y una segunda copia (62) de dichos datos de origen modulados, y
- \bullet
- modular dicha primera copia con un código en fase (PN_{I}), y dicha segunda copia con un código en cuadratura (PN_{Q}).
4. Procedimiento según la reivindicación 2,
en el que dicha etapa g) comprende las etapas siguientes:
- \bullet
- sumar dicho primer componente en fase con elevación de frecuencia (94) con dicho primer componente en cuadratura de fase con elevación de frecuencia (96);
\vskip1.000000\baselineskip
- \bullet
- sumar dicho segundo componente en fase con elevación de frecuencia (98) con dicho segundo componente en cuadratura de fase con elevación de frecuencia (99) y
- \bullet
- sumar dichos componentes sumados.
5. Aparato para generar un canal de velocidad
más alta utilizando dos canales de velocidad más baja, que
comprende:
- a)
- medios (90) para generar un primer canal de velocidad más baja que presenta un primer componente en fase (154) y un primer componente en cuadratura de fase (156);
- b)
- medios (92) para generar un segundo canal de velocidad más baja que presenta un segundo componente en fase (158) y un segundo componente en cuadratura de fase (160);
- c)
- medios para sumar dicho primer componente en fase (154) con un negativo de dicho segundo componente en cuadratura de fase (160), obteniéndose una primera señal sumada (162);
- d)
- medios para sumar dicho primer componente en cuadratura de fase (156) con dicho segundo componente en fase (158), obteniéndose una segunda señal sumada (164);
- e)
- medios para elevar la frecuencia de dicha primera señal sumada (162) con una sinusoide en fase, y dicha segunda señal sumada (164) con una sinusoide en cuadratura, para obtener un componente en fase con elevación de frecuencia y un componente en cuadratura de fase con elevación de frecuencia, y
- f)
- medios para sumar dicho componente en fase con elevación de frecuencia y dicho componente en cuadratura de fase con elevación de frecuencia.
6. Aparato según la reivindicación 5, en el
que los medios (90, 92) para generar un primer y un segundo canales
de velocidad más baja comprenden un primer circuito integrado (90) y
un segundo circuito integrado (92).
7. Aparato para generar un canal de velocidad
más alta utilizando dos canales de velocidad más baja, que
comprende:
- a)
- medios (90) para generar un primer canal de velocidad más baja que presenta un primer componente en fase (94) y un primer componente en cuadratura de fase (96);
- b)
- medios (92) para generar un segundo canal de velocidad más baja que presenta un segundo componente en fase (98) y un segundo componente en cuadratura de fase (99);
- c)
- medios para elevar la frecuencia de dicho primer componente en fase (94) con una sinusoide en fase;
- d)
- medios para elevar la frecuencia de dicho primer componente en cuadratura de fase (96) con una sinusoide en cuadratura de fase;
- e)
- medios para elevar la frecuencia de dicho segundo componente en fase (98) con una sinusoide en fase que presenta una rotación de 90 grados;
- f)
- medios para elevar la frecuencia de dicho segundo componente en cuadratura de fase (99) con una sinusoide en cuadratura de fase que presenta una rotación de 90 grados, y
- g)
- medios para sumar dichos componentes con elevación de frecuencia.
8. Aparato según la reivindicación 7, en el
que los medios (90, 92) para generar un primer y un segundo canales
de velocidad más baja comprenden un primer circuito integrado (90) y
un segundo circuito integrado (92).
9. Aparato según la reivindicación 5 o la
reivindicación 7, en el que los medios para generar el primer y el
segundo canales de velocidad más baja comprenden:
- \bullet
- medios (50) para codificar datos de origen;
- \bullet
- medios para intercalar (54) dichos datos codificados;
- \bullet
- medios para modular (63) dichos datos intercalados con un código de canal (59);
- \bullet
- medios para crear una primera copia (61) de dichos datos de origen modulados y una segunda copia (62) de dichos datos de origen modulados, y
\vskip1.000000\baselineskip
- \bullet
- medios para modular dicha primera copia con un código en fase (PN_{I}), y dicha segunda copia con un código en cuadratura (PN_{Q}).
10. Aparato según la reivindicación 7, en el
que los medios para sumar comprenden:
- \bullet
- medios para sumar (100) dicho primer componente en fase con elevación de frecuencia (94) con dicho primer componente en cuadratura de fase con elevación de frecuencia (96);
- \bullet
- medios para sumar (101) dicho segundo componente en fase con elevación de frecuencia (98) con dicho segundo componente en cuadratura de fase con elevación de frecuencia (99); y
- \bullet
- medios para sumar (103) dichos componentes sumados.
11. Aparato según la reivindicación 6 o la
reivindicación 8, en el que dicho primer circuito integrado (90) y
dicho segundo circuito integrado (92) comprenden:
- \bullet
- un codificador (50) para codificar datos de origen;
- \bullet
- un intercalador (54) que presenta una conexión de comunicación con dicho codificador y que intercala dichos datos codificados;
- \bullet
- un modulador (56) que presenta una conexión de comunicación con dicho intercalador y que modula dichos datos intercalados con un código de canal;
- \bullet
- un divisor que presenta una conexión de comunicación con dicho modulador y que genera una primera copia de dichos datos de origen modulados y una segunda copia de dichos datos de origen modulados, y
- \bullet
- un modulador que presenta una conexión de comunicación con dicho divisor y que modula dicha primera copia con un código en fase, y dicha segunda copia con un código en cuadratura.
12. Aparato según la reivindicación 8, en el
que dichos medios para sumar comprenden:
- \bullet
- un primer sumador (100) que suma dicho primer componente en fase con elevación de frecuencia (94) con dicho primer componente en cuadratura de fase con elevación de frecuencia (96);
- \bullet
- un segundo sumador (101) que suma dicho segundo componente en fase con elevación de frecuencia (98) con dicho segundo componente en cuadratura de fase con elevación de frecuencia (99) y
- \bullet
- un tercer sumador (103) que suma dichos componentes sumados (99), y
- \bullet
- medios para sumar dichos componentes sumados.
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