ES2287547T3 - Sistema y metodo para comunicar informacion digital utilizando funciones base limitadas en tiempo y frecuencia. - Google Patents
Sistema y metodo para comunicar informacion digital utilizando funciones base limitadas en tiempo y frecuencia. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2287547T3 ES2287547T3 ES03782990T ES03782990T ES2287547T3 ES 2287547 T3 ES2287547 T3 ES 2287547T3 ES 03782990 T ES03782990 T ES 03782990T ES 03782990 T ES03782990 T ES 03782990T ES 2287547 T3 ES2287547 T3 ES 2287547T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- frequency
- limited
- time
- functions
- digital
- 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 39
- 230000006870 function Effects 0.000 claims abstract description 174
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 84
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 66
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 10
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 9
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 101150012579 ADSL gene Proteins 0.000 description 1
- 102100020775 Adenylosuccinate lyase Human genes 0.000 description 1
- 108700040193 Adenylosuccinate lyases Proteins 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000002408 directed self-assembly Methods 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000135 prohibitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J1/00—Frequency-division multiplex systems
- H04J1/02—Details
- H04J1/12—Arrangements for reducing cross-talk between channels
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J4/00—Combined time-division and frequency-division multiplex systems
- H04J4/005—Transmultiplexing
-
- 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
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2602—Signal structure
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
- H04L5/02—Channels characterised by the type of signal
- H04L5/06—Channels characterised by the type of signal the signals being represented by different frequencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Circuits Of Receivers In General (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Selective Calling Equipment (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Communication Control (AREA)
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
Sistema para incrementar el caudal de datos digitaSistema para incrementar el caudal de datos digitales transmitiendo paquetes de funciones limitadas les transmitiendo paquetes de funciones limitadas en tiempo y frecuencia por un medio de transmisiónen tiempo y frecuencia por un medio de transmisión, en el cual las funciones limitadas en tiempo y f, en el cual las funciones limitadas en tiempo y frecuencia son funciones continuamente diferenciablrecuencia son funciones continuamente diferenciables, las cuales tienen un alcance limitado tanto enes, las cuales tienen un alcance limitado tanto en el dominio temporal como en el dominio frecuencia el dominio temporal como en el dominio frecuencial más allá del cual la amplitud del producto de dil más allá del cual la amplitud del producto de dicha función y un polinomio cualquiera es despreciacha función y un polinomio cualquiera es despreciable o por lo menos inferior a un predeterminado vable o por lo menos inferior a un predeterminado valor umbral, comprendiendo el sistema un transmisorlor umbral, comprendiendo el sistema un transmisor, comprendiendo: un mecanismo receptor digital (12, comprendiendo: caracterizado por un mecanismo re1) para recibir un flujo entrante (110) de informaceptor digital (121) para recibir un flujo entrantción digital en una o más líneas digitales entrante (110) de información digital en una o más líneases, estando representada la información digital en digitales entrantes, estando representada la info un formato de bits binario de múltiples ¿0¿ y ¿1¿rmación digital en un formato de bits binario de m, un mecanismo de ponderación (125) para generar rúltiples "0" y "1", un mecanismo de ponderación (1espectivos factores de ponderación utilizando la i25) para generar respectivos factores de ponderacinformación digital recibida de un mecanismo receptón utilizando la información digital recibida de uor digital (121); un mecanismo de generación de sen mecanismo receptor digital (121); un mecanismo dñal (128) preparado para generar una serie de funce generación de señal (128) preparado para generariones limitadas en tiempo y frecuencia; caracteriz una serie de funciones limitadas en tiempo y frecado por un mecanismo de mapeo (127), acoplado al muencia; un mecanismo de mapeo (127), acoplado al mecanismo de generación de señal (128), para aplicaecanismo de generación de señal (128), para aplicar factores de ponderación generados y recibidos por factores de ponderación generados y recibidos por el mecanismo de ponderación (125) a una función r el mecanismo de ponderación (125) a una función generada de forma correspondiente limitada en tiemgenerada de forma correspondiente limitada en tiempo y frecuencia, y posteriormente sumar las funciopo y frecuencia, y posteriormente sumar las funciones ponderadas limitadas en tiempo y frecuencia panes ponderadas limitadas en tiempo y frecuencia para así generar una serie correspondiente de paquetra así generar una serie correspondiente de paquetes limitados en tiempo y frecuencia (150), comprenes limitados en tiempo y frecuencia (150), comprendiendo la serie de paquetes limitados en tiempo y diendo la serie de paquetes limitados en tiempo y frecuencia un flujo de información limitado en tiefrecuencia un flujo de información limitado en tiempo y frecuencia; y un mecanismo transmisor (168) mpo y frecuencia; y un mecanismo transmisor (168) para transmitir la serie de paquetes limitados en para transmitir la serie de paquetes limitados en tiempo y frecuencia por el medio de transmisión. tiempo y frecuencia por el medio de transmisión.
Description
Sistema y método para comunicar información
digital utilizando funciones base limitadas en tiempo y
frecuencia.
La presente invención se refiere a técnicas de
comunicaciones digitales y, más específicamente, a sistemas y
métodos para incrementar el caudal de datos efectivo de un medio de
transmisión mediante el uso de funciones base limitadas en tiempo y
frecuencia. Dicho sistema se describe en la patente US
2002/0080889.
El servicio telefónico tradicional, comúnmente
referido como "POTS" por "Plain Old Telephone Service", es
decir, viejo servicio telefónico, conecta teléfonos situados
remotamente a una oficina central de la compañía de teléfono
utilizando pares cruzados de cable de cobre. El servicio telefónico
tradicional fue creado para permitir un intercambio de información
de voz con otros usuarios telefónicos utilizando una transmisión de
señal analógica. Más específicamente, un aparato telefónico POTS
toma una señal acústica, que es una señal analógica natural, y la
convierte en un equivalente eléctrico en términos de volumen
(amplitud de señal) y de tono (frecuencia) para la transmisión por
un par de cable de cobre.
A medida que la tecnología evolucionó, pronto se
desarrolló la necesidad de proporcionar el intercambio de datos
digitales entre dos ordenadores situados remotamente. Aunque la red
telefónica (bucle local) está adaptada a una transmisión de señal
analógica y no digital, fue posible sin embargo transportar datos
digitales de un lugar a otro codificando dichos datos digitales
como una señal analógica, enviando dicha señal analógica por el par
de cable de cobre, y descodificando la señal analógica en un lugar
remoto para recuperar los datos digitales originales. Estos pasos
de codificación y descodificación son realizados típicamente por
módems de ordenador.
Debido al hecho de que la transmisión de voz
analógica tradicional utiliza sólo una pequeña parte del ancho de
banda disponible con el cable de cobre, la cantidad máxima de datos
que pueden ser transmitidos con módems de ordenador en comunicación
utilizando el llamado canal de voz, es aproximadamente de 56 Kbps.
La capacidad para intercambiar datos de los módems de ordenador
está limitada por el hecho de que la compañía de teléfono limita el
ancho de banda de la comunicación entre usuarios de POTS a 4 KHz
aproximadamente.
La línea de abonado digital (DSL) es una técnica
de comunicaciones en la cual la restricción en frecuencias es mucho
más moderada. Típicamente, las frecuencias en el rango de 25..1100
KHz aproximadamente se utilizan para la transmisión de datos entre
módems DSL. Esto permite el uso simultáneo del cable para la
transmisión de datos y la comunicación de voz. Un mayor ancho de
banda disponible para la comunicación de datos implica velocidades
de datos mucho mayores de las que antes eran posibles cuando sólo
estaba disponible el canal de voz. Se ha de resaltar que en
contraste con los módems tradicionales, se necesitan módems DSL en
ambos extremos del bucle local, es decir uno en el local del
abonado, y el otro en la oficina central de la compañía de
teléfono.
Actualmente se utiliza DSL para proporcionar
enlaces de comunicación de gran ancho de banda a domicilios
particulares y oficinas a través de las líneas de teléfono
ordinarias. Pero, aunque los anchos de banda teóricos de DSL son
amplios en relación con la tecnología de módem convencional de 56 K,
una o varias consideraciones prácticas pueden limitar de manera
significativa el ancho de banda realmente alcanzado a un ancho de
banda muy inferior. Por ejemplo, si un domicilio particular o un
negocio está situado bastante cerca de la oficina central de la
compañía de teléfono, a título de ejemplo, a una distancia de menos
de una milla y media, el cliente puede ser capaz de recibir datos a
velocidades de hasta 6,1 Mbps (Megabits por segundo) de una
velocidad teórica de 8,448 Mbps, permitiendo una transmisión
continua de vídeo, audio e incluso efectos en 3-D.
En condiciones más típicas en los Estados Unidos, las conexiones
individuales de DSL proporcionaran una velocidad de bajada de datos
de 1,544 Mbps a 512 Kbps y una velocidad de subida de datos más o
menos de 128 Kbps.
El alcance máximo para DSL sin repetidor es de
18,000 pies (5,5 Km). A medida que la distancia hacia la oficina
central de la compañía telefónica decrece, la velocidad de datos que
se puede conseguir aumenta. Otro factor es el calibre del cable de
cobre. El cable de calibre 24, más pesado, soporta la misma
velocidad de datos a una mayor distancia que el cable de calibre
26. Más allá de una distancia de 5,5 Km, el servicio de DSL es
posible si la compañía telefónica ha extendido el bucle local de la
oficina central vía uno o más cables de fibra óptica, reduciendo
con ello de manera efectiva la longitud del cable de cobre en la
conexión.
Se utilizan diversas técnicas de modulación para
los distintos tipos de DSL, aunque éstos estén estandarizados por
la Unión Internacional de las Telecomunicaciones (ITU). Los
distintos fabricantes de módem de DSL utilizan la Tecnología de
Multitono Discreto (DMT) o la Modulación de Amplitud y Fase sin
Portadora (CAP).
En los Estados Unidos, diversas compañías de
teléfono ofrecen actualmente servicios de DSL. Pero,
desafortunadamente, muchos consumidores no pueden aprovechar dichas
ofertas debido al hecho de que están ubicados demasiado lejos de la
oficina central, y el coste de instalación de unos bucles de abonado
de extensión por medio de cables de fibra óptica es prohibitivo.
Este problema es especialmente frecuente en las áreas suburbanas y
rurales donde los hogares están a menudo ubicados en grandes
extensiones de terreno y la oficina central más cercana está a
muchas millas de distancia.
Otro inconveniente de DSL es que, con
frecuencia, hay una gran diferencia entre lo que la compañía
telefónica promete y lo que en realidad se obtiene en la práctica.
Muchos consumidores pagan una alta cantidad para "migrar" a
DSL, pero se llevan una desilusión por unas velocidades de
transferencia de datos más bajas de lo esperadas y por un irregular
rendimiento.
En vista de las consideraciones anteriormente
mencionadas, se necesita una técnica mejorada para la transmisión
de información en un elevado ancho de banda a través de las líneas
telefónicas convencionales.
Los datos a comunicar se representan con dígitos
binarios. Un medio de transmisión que conecta un transmisor y un
receptor de un sistema es capaz de transportar señales, que pueden
ser alteradas por el entorno, incluyendo las señales entre los
distintos pares de los dispositivos de comunicación ("cross
talk" o cruzamiento). También pueden haber limitaciones
(reglamentarias) en la potencia de la señal insertada en el medio de
transmisión. El transmisor genera una señal equivalente a una
secuencia de entrada codificada, que es transmitida por la línea de
transmisión. El receptor recibe dicha señal y la convierte en una
secuencia de salida, la cual es una copia de la secuencia de
entrada si no se genera ningún error. Los dispositivos de
transmisión y de recepción tienen en cuenta conjuntamente la
calibración, para proporcionar un medio de compensación para dichos
dispositivos debido a ciertos tipos de distorsión que aparecen en
el medio de transmisión. El sistema también tiene que garantizar
que el receptor genere un reloj local apropiado para la recepción y
para la conversión de la señal de transmisión en una secuencia
de
salida.
salida.
En vista de las deficiencias anteriores, un
principal objeto de la presente invención es proporcionar técnicas
para el incremento de la capacidad efectiva de datos digitales de un
enlace de comunicaciones que puede incluir un medio de transmisión
por cable, un enlace de transmisión inalámbrico, un enlace por
satélite, y posiblemente una red de comunicaciones por fibra
óptica.
Más particularmente, un objetivo de la invención
es proporcionar sistemas y métodos en los cuales se mejora la
capacidad efectiva de un enlace de comunicaciones.
Otro objetivo de la invención es proporcionar
sistemas y métodos que sean más resistentes contra las
interferencias en un enlace de comunicaciones que los sistemas y
métodos actuales.
En resumen, éstos y otros objetivos de la
invención se logran con sistemas y métodos mediante los cuales se
mejora la capacidad de datos, transformando un flujo de bits
entrante en uno o más paquetes limitados en tiempo y frecuencia
(TFB), cada uno de los cuales incluye una serie de componentes de la
forma de onda TFB. Esta transformación se logra relacionando los
bits entrantes con un conjunto de funciones TFB, de tal manera que
se les asigna un factor de ponderación característico a las
respectivas funciones TFB en el conjunto de funciones, que
corresponde a un valor o estado de los bits correspondientes. Se
combinan una serie de funciones de ponderación TFB para generar los
paquetes TFB. Entonces dichos paquetes TFB se combinan en un flujo
de información TFB que se transmite a través del enlace de
comunicaciones.
Las funciones limitadas en tiempo y frecuencia
(TFB) son funciones que presentan las siguientes propiedades:
- -
- cada función f en esta clase es continuamente diferenciable,
- -
- para cada función f en esta clase y para cualquier polinomio p(t), dado cualquier \varepsilon > 0, existe un valor de T tal que para |t|>T, f(t)p(t)< \varepsilon, en otras palabras, cada función de esta clase tiene un alcance limitado en el dominio del tiempo más allá del cual la amplitud del producto de dicha función y un polinomio cualquiera es despreciable o por lo menos inferior que un predeterminado valor umbral \varepsilon, y
- -
- para la transformada de Fourier F(\omega) de la función f, y para cualquier polinomio p(\omega), dado un \varepsilon > 0, existe un valor de \Omega tal que | \omega |>\Omega, F(\omega)p(\omega)< \varepsilon, en otras palabras, cada función de esta clase tiene un alcance limitado en el dominio de la frecuencia más allá del cual la amplitud del producto de dicha función y un polinomio cualquiera es despreciable o por lo menos es inferior que un predeterminado valor umbral \varepsilon.
Esta exclusiva y hasta el momento inexplotada
propiedad de la limitación del tiempo y de la frecuencia es
especialmente útil en situaciones en las que se desea conseguir la
totalidad o una parte del enlace de comunicaciones utilizando un
único medio o canal de transmisión.
A título de ejemplo, dado un número de formas de
onda TFB optimizadas, se puede fijar el ancho de banda de
frecuencia que ocupan dichas formas de onda escalando sus variables
de tiempo. De este modo, se puede emplear un número variable de
bandas de frecuencia de anchos arbitrarios. La optimización de las
formas de onda TFB para ocupar bandas relativamente estrechas de
frecuencia, escalando en consecuencia sus variables de tiempo,
permite un uso más eficiente del ancho de banda disponible y limita
el efecto de una fuente de interferencia RF a la pequeña banda de
frecuencia de dicha fuente de interferencia, teniendo poco efecto en
el enlace de comunicaciones en su totalidad.
Una subclase particularmente adecuada de las
funciones TFB son las funciones TFB ortogonales. De esta subclase,
las funciones Hermite-Gauss son una realización
preferente. Se debe observar que un sistema que utiliza funciones
Hermite-Gauss en sí es conocido por la patente de
Estados Unidos US 3.384.715.
Conforme con una realización adicional de la
invención, los bits entrantes componen el flujo de bits digitales
(secuencia de entrada) transportados por uno o más canales de
entrada en forma de bits "on" y "off" binarios. Dado un
grupo de funciones TFB preferentemente lineales e independientes,
llamadas funciones base, los datos se codifican por el mapeo de
bits, a partir de una representación de los datos a, como mínimo,
aproximaciones de las funciones base. La secuencia de entrada se
codifica en bloques. A continuación se hará referencia a dichos
bloques como bloques TFB. Los bloques TFB se construyen a partir de
N funciones base diferentes, siendo N el número de funciones
utilizadas para la codificación (tal como se utiliza en esta
descripción, N es un entero positivo). A título de ejemplo, este
proceso de mapeo se realiza mapeando un primer bit entrante en una
primera función TFB, un segundo bit entrante en una segunda función
TFB, y así sucesivamente, hasta que se alcanza la función TFB de
orden n, con la cual el proceso vuelve a empezar su ciclo desde la
primera función TFB. Se observa que el mapeo de un bit en una
función TFB es únicamente descriptivo, y que en la práctica se
pueden mapear múltiples bits en una única función TFB.
Preferentemente, el flujo de bits entrante se almacena antes de ser
codificado.
En una realización adicional, los bits se
agrupan en grupos de longitud M, donde M depende del número de bits
que se necesita para la corrección de errores; se añaden
N-M bits para esta corrección de errores. Se mapean,
entonces, los primeros M bits de la secuencia de entrada aún no
codificada y los N-M bits de la corrección de
errores en N funciones base diferentes. Se observará que tanto M
como N están definidos de una forma dinámica, posiblemente por
bloque. Esta codificación se puede repetir indefinidamente. En el
caso de tener datos insuficientes en la secuencia de entrada para
llenar el bloque, se generan preferentemente bits de relleno
("padding bits").
A título de ejemplo el mapeo se consigue por la
multiplicación de la función de orden i de un conjunto seleccionado
de funciones TFB con un primer factor de ponderación, por ejemplo
-1, si el bit de orden i = 0 o con un segundo factor de ponderación
diferente, por ejemplo +1, si el bit de orden i = 1, y
posteriormente se añaden todas las N funciones ponderadas de este
modo para formar el bloque TFB, de tal modo que la reconstrucción
después de la transmisión en un descodificador genere la secuencia
de entrada con una cierta probabilidad P. Los factores de
ponderación no están en modo alguno limitados a -1 y +1 y se pueden
escoger libremente para satisfacer los necesidades del sistema o de
la aplicación. Cada respectiva función TFB ponderada constituye un
componente de la forma de onda TFB que se tiene que transmitir.
Cada una de las respectivas funciones TFB ponderadas contiene un
correspondiente conjunto de componentes frecuenciales y dura un
correspondiente intervalo de tiempo.
A título de ejemplo, todas las funciones TFB
predeterminadas podrían especificar de manera sustancial la misma
longitud de tiempo, pero ello no es un requisito. Por ejemplo, se
podría utilizar una primera función TFB predeterminada que tenga
una duración temporal diferente a una segunda función TFB
predeterminada.
A título de ejemplo, se podría seleccionar un
conjunto de funciones TFB cuyas frecuencias estuviesen dentro de un
cierto rango predeterminado. En este escenario, las duraciones de
tiempo de partes (no-cero) "interesantes" de
las funciones diferirían de una función a otra función. Sin embargo,
se puede hacer que las partes centrales de las partes interesantes
de las funciones coincidan en tiempo sustancialmente para todas las
funciones del conjunto de funciones TFB.
Conforme con otra realización de la invención,
los bloques TFB se transforman en paquetes TFB modulando la forma
de onda del bloque, por ejemplo, con una frecuencia central del
canal que se utiliza para la transmisión de este grupo de bits, y
generando a continuación una forma de onda que corresponda a una
función modulada. Adicionalmente o en lugar de la modulación, se
puede añadir un proceso para compensar el efecto del medio de
transmisión totalmente o en parte. Los bloques TFB también se pueden
transformar en paquetes TFB sin la aplicación del proceso adicional
de señal a dichos bloques.
A título de ejemplo, los paquetes resultantes se
transmiten por un medio de transmisión físico. Los paquetes se
transmiten preferentemente en el orden en el que los bloques de
origen han sido construidos. A título de ejemplo, los paquetes
transmitidos están separados temporalmente. Se pueden enviar los
paquetes en un flujo no continuo. Se genera una forma de onda
correspondiente a la secuencia de paquete y se lleva a cabo
físicamente en el medio de transmisión.
Conforme con otra realización de la invención,
la forma de onda, que se genera en un transmisor y se distorsiona
mientras se propaga por el medio de transmisión, se recupera del
medio de transmisión por un receptor. A título de ejemplo, se
procesa una forma de onda distorsionada para compensar el efecto del
medio de transmisión en dicha forma de onda y/o para la
desmodulación con una frecuencia portadora y/o en el filtrado, por
ejemplo, al limitar un rango de frecuencias de la señal, teniendo
como resultado una secuencia de paquetes con ruido. Se puede
incorporar en las funciones base la compensación por una distorsión
introducida por el medio de transmisión; en tal caso puede variar
un grupo de funciones base, posiblemente por bloque. Se puede
incluir tanto en el transmisor como en el receptor la compensación
por la diafonía provocada durante la transmisión.
De acuerdo con ello y conforme con otra
realización de la invención, se dan a conocer métodos y dispositivos
de recepción para recibir, detectar y descodificar un flujo de
información compuesta TFB de entrada. Tanto la codificación como la
descodificación pueden contener mecanismos para la corrección de
errores. Se pueden detectar las funciones TFB por el receptor en
base a las características del dominio frecuencial, en base a las
características del dominio temporal, o ambas.
Según otra realización de la invención, el
receptor transforma una señal recibida por el medio de transmisión,
que conecta dicho receptor con el transmisor en la secuencia de bits
que fue utilizada por el transmisor para generar dicha señal
recibida. Este proceso implica preferentemente la conversión de una
señal analógica en un flujo de muestras de bits. A título de
ejemplo, se desmodula la señal codificada digitalmente. Se puede
relacionar la señal muestreada con un conjunto de funciones TFB para
determinar el factor de ponderación para cada una de las funciones
del conjunto. Esto tiene como resultado que el bit i se fija a 0 si
dicho factor es por ejemplo -1, o a 1 si el factor es por ejemplo
+1 (otros factores de ponderación y protocolos son por supuesto
posibles y se encuentran dentro del alcance de la invención). De
este modo, una función de orden i se relaciona con el bit de orden
i en la secuencia que se genera para un solo paquete.
En una realización adicional, la determinación
de los factores de ponderación proporciona información de ruido
generado en el enlace de comunicaciones, la cual es a continuación
estimada y enviada de vuelta al transmisor para la adaptación de la
codificación, si es necesario.
Conforme con otra realización de la invención,
se extrae la información de codificación y se descodifican los
paquetes con ruido utilizando por lo menos aproximaciones de N
funciones TFB. A título de ejemplo, las funciones utilizadas para
la descodificación pueden ser diferentes de las utilizadas para la
codificación. Los paquetes con ruido se descomponen en N pesos, uno
para cada una de las funciones base utilizadas para la
descodificación. Se relacionan los N factores de ponderación
resultantes con N bits, de tal manera que la secuencia de entrada
se reconstruya con una probabilidad P, tal como se ha descrito
anteriormente. A título de ejemplo, se procesan los bits extraídos
con un algoritmo de corrección de errores que corresponde con el
algoritmo utilizado para la codificación, de manera que se obtenga
la secuencia original de bits de la entrada. Los bits resultantes
se ponen a disposición como secuencia de salida. Preferentemente, la
secuencia de bits de salida se coloca en una memoria y se pone a
disposición para un equipo externo, como por ejemplo un
ordenador.
A título de ejemplo, cada una de las etapas
implicadas en el proceso de la señal recibida se pueden llevar a
cabo de una forma analógica y/o digital. Las funciones utilizadas
para la descodificación se pueden digitalizar antes de aplicar
dicha descodificación de la señal recibida.
Se puede utilizar esta invención para
incrementar la capacidad del ancho de banda en los medios de
transmisión existentes y/o en conjunción con protocolos de
transmisión por satélite. Esta invención tiene las siguientes
ventajas:
- (a)
- Los canales hechos por modulación de flujos de paquetes TFB en un número de frecuencias portadoras, cada una de ellas teniendo un cierto ancho de banda, pueden situarse cerca el uno del otro debido al alcance limitado de las funciones TFB.
- (b)
- Se puede aplicar a cualquier protocolo de transmisión digital.
- (c)
- Se puede aplicar a cualquier medio capaz de transportar información digital electrónicamente codificada.
- (d)
- Puede transportar un extenso número de canales de voz única y de datos por una única línea.
- (e)
- No depende de la compresión para el aumento del ancho de banda.
- (f)
- Proporciona un medio para incrementar el ancho de banda utilizando la infraestructura existente.
- (g)
- Se puede usar para realizar sistemas de comunicaciones que tengan las propiedades espectrales de cada una de las variantes de DSL actuales, tal como ADSL, SDSL y VDSL, por el control mejorado sobre el espectro debido al alcance limitado de las funciones TFB.
Aunque en este documento se han dado a conocer
varias realizaciones preferentes de las técnicas de codificación y
descodificación TFB, se sobreentiende que se pueden hacer muchos
cambios en éstas sin desviarse del alcance de la invención.
De este modo, las técnicas anteriormente
mencionadas se pueden aplicar no sólo a la comunicación de
información digital, sino también por ejemplo para su
almacenamiento, en el cual se pueden almacenar uno o más flujos de
información digital en un medio de almacenamiento basado en técnicas
analógicas.
Para un mejor entendimiento de la invención, así
como otros objetos y características de la misma, se hace
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1A es un diagrama de bloques que
representa una realización ilustrativa de un transmisor de un
sistema según la presente invención preparado para convertir datos
binarios entrantes en un flujo de paquetes TFB para su transmisión
a través del enlace de comunicaciones;
la figura 1B es un diagrama de bloques que
representa una realización ilustrativa de un codificador del
transmisor mostrado en la figura 1A;
la figura 1C es un diagrama de bloques que
representa una realización ilustrativa de un generador de forma de
onda del transmisor mostrado en la figura 1A;
la figura 2A es un diagrama de bloques que
representa una realización ilustrativa de un receptor del sistema
según la presente invención preparado para descodificar un paquete
TFB entrante en uno o más flujos de datos binarios;
la figura 2B es un diagrama de bloques que
representa una realización ilustrativa de un extremo frontal del
receptor mostrado en la figura 2A;
la figura 2C es un diagrama de bloques que
representa una realización ilustrativa de un descodificador del
receptor mostrado en la figura 2A;
la figura 2D es un diagrama de bloques que
representa una realización ilustrativa de un generador de flujos de
bits del receptor mostrado en la figura 2A;
la figura 3A es un ejemplo de una función no TFB
en el dominio temporal;
la figura 3B es un ejemplo de una función no TFB
en el dominio frecuencial;
la figura 4A es un ejemplo de una función TFB en
el dominio temporal;
la figura 4B es un ejemplo de una función TFB en
el dominio frecuencial;
las figuras 5A y 5B amplían las formas de los
pulsos representados en las figuras 4A y 3A respectivamente para la
comparación.
Los sistemas y métodos de la presente invención
realzan la capacidad efectiva de los enlaces de comunicaciones o de
los medios de almacenamiento transmitiendo una serie de componentes
de formas de onda TFB, cada uno de ellos caracterizado por una
única función TFB. Se utiliza una combinación de funciones TFB para
construir un paquete TFB, y se usa una serie de paquetes TFB para
generar un flujo TFB.
Conforme a una primera realización de la
invención que incrementa el caudal de datos efectivo del enlace de
comunicaciones, se recibe la información entrante como un flujo de
bits de información codificada en binario ("0" y "1"), y
luego se transforma en un código equivalente en el cual el "0"
y el "1" binarios del flujo de bits son traducidos en unos
factores de ponderación equivalentes para ser aplicados a una
función TFB seleccionada de un conjunto de funciones TFB
predeterminadas, tal como se describe posteriormente. Se debe
observar que el mapeo de un único bit en una función TFB se lleva a
cabo únicamente a modo de ejemplo, y no es una limitación en modo
alguno. Se puede mapear una serie de bits en una única función.
Conceptualmente, el paquete TFB se construye a
partir de un conjunto de funciones TFB. Dichas funciones se
utilizan, potencialmente con una forma modificada, para codificar
una secuencia de bits como una señal continua en el tiempo, y para
descodificar dicha señal en la secuencia de bits que representa. La
codificación tiene lugar calculando una suma ponderada, también
llamada combinación lineal, de las funciones TFB. La ponderación
para una función dada se determina por el factor de ponderación para
un bit o grupo de bits relacionados con esa función.
Fundamentalmente, las funciones TFB tienen la
propiedad ventajosa de estar sustancialmente limitadas tanto en el
dominio frecuencial como en el dominio temporal. Una subclase
preferente de funciones TFB son las funciones TFB ortogonales. Cada
componente de forma de onda TFB en el conjunto predeterminado de
componentes de forma de onda TFB ortogonales es única y mutuamente
ortogonal con respecto a todas las otras componentes de forma de
onda TFB de este conjunto. Una subclase más preferente de las
funciones TFB ortogonales son las funciones
Hermite-Gauss. Una función
Hermite-Gauss es una función que tiene la misma
forma (modulo constante) tanto en el dominio frecuencial como en el
dominio temporal. La invención comprende el uso tanto de las
funciones Hermite-Gauss como otras funciones TFB.
Un ejemplo de una función TFB es:
sec\
h(z) = 1/cosh(z) = 2/(e ^{\wedge} z + e ^{\wedge} -
z).
Las funciones TFB se suman después del proceso
de ponderación descrito anteriormente, de ese modo proporcionan los
bloques TFB y, de ahí, un flujo de bloques TFB.
Los métodos y sistemas según la invención se
pueden utilizar conjuntamente con cualquier medio de transmisión
capaz de transportar o transmitir un flujo de información. Dichos
medios de transmisión puede incluir transmisión por cable o
satélite, comunicaciones sin cable, transmisión por radiofrecuencia
por aire, transmisión por radiofrecuencia por cable coaxial, fibra
óptica, etc. y los protocolos tales como T-1, ATM,
Frame Relay, etc. Los sistemas y métodos desarrollados según la
invención funcionarán virtualmente con cualquier información
digital capaz de ser transportada o almacenada con el uso de
tecnología analógica, tal como las aplicaciones de datos, imágenes,
vídeo o voz.
La figura 1A es un diagrama de bloques que
representa una realización ilustrativa de un transmisor (100) de un
sistema según la presente invención preparado para convertir datos
binarios entrantes en un flujo de paquetes TFB para la transmisión
por un medio de transmisión hasta un receptor. Un flujo de bits de
datos binarios entrantes (110) incluye una secuencia de múltiples
"1" y "0" lógicos. Este flujo de bits (110) puede
originarse, por ejemplo, pero sin limitación, desde un dispositivo
informático tal como un ordenador personal, un servidor o un
dispositivo de almacenamiento de datos legible por ordenador, y/o
desde un dispositivo telefónico o de otro tipo de comunicaciones.
El flujo de bits entrante (110) se convierte en unos bloques TFB
(130) por un codificador (120), que se describirá con más detalle a
continuación con respecto a la figura 1B. Los bloques TFB (130) son
transformados en paquetes TFB (150) por la modulación de la forma de
onda de los bloques, por ejemplo, con la frecuencia central del
canal utilizado para la transmisión de este grupo de bits por un
modulador (140). Adicionalmente o en lugar de la modulación, se
puede añadir un proceso para compensar el efecto del medio de
transmisión totalmente o en parte. En una realización alternativa
los bloques TFB (130) también pueden transformarse en paquetes TFB
(150) sin aplicar un proceso de señal adicional a los bloques (130).
Posteriormente se genera una forma de onda (170) correspondiente al
paquete TFB (150) por un generador de forma de onda (160) y se
lleva a cabo físicamente en el medio de transmisión. El generador de
forma de onda (160) se describirá con más detalle a continuación
con respecto a la figura 1C.
La figura 1B es un diagrama de bloques que
representa una realización ilustrativa de un codificador (120) del
transmisor (100) mostrado en la figura 1A. El flujo de bits entrante
(110) puede almacenarse en un mecanismo receptor (121) antes de ser
codificado. Los bits entrantes están agrupados en grupos (122) de
longitud M. Un mecanismo de corrección de errores (123) puede
añadir N-M bits para la corrección de errores,
obteniendo así un grupo (124) de longitud N con el contenido de M
bits de datos y N-M bits de corrección de errores.
La longitud del grupo N se corresponde con el número de funciones
TFB utilizadas para la codificación y con el número de bits
mapeados con una única función TFB. Tanto M como N pueden
determinarse dinámicamente, posiblemente por bloque. El mecanismo
de corrección de errores puede estar habilitado para recibir
información sobre la calidad de la transmisión y/o del medio de
transmisión a través de una entrada (129), para optimizar el
algoritmo de corrección de errores dependiendo de los efectos de la
transmisión y/o del medio de transmisión. En el caso de tener datos
insuficientes en la secuencia de entrada para llenar un bloque
(130), se añaden bits de relleno al grupo (122) o (124). En un
mecanismo de ponderación (125), para cada bit del grupo (124) se
determina un factor de ponderación, el cual es un reflejo del valor
del bit ("0" o "1"). A título de ejemplo, el factor de
ponderación es (1 si el valor del bit es 0, y +1 si el valor del bit
es 1. El mecanismo de ponderación puede estar habilitado para
recibir información sobre la calidad de la transmisión y/o del medio
de transmisión a través de una entrada (131), para optimizar la
generación de ponderaciones, dadas las condiciones de la
transmisión y/o del medio de transmisión. Los factores de
ponderación no están limitados en modo alguno por el ejemplo dado
anteriormente y se pueden escoger libremente para adaptarse a la
aplicación o a las necesidades del sistema. Un mecanismo de mapeo
(127) relaciona los N bits del grupo (124) de bits en N funciones
TFB generadas por un mecanismo de generación de señal (128). Dicho
mecanismo de generación de señal (128) puede estar habilitado para
recibir información sobre la calidad de la transmisión y/o del medio
de transmisión para optimizar las funciones TFB, dadas las
condiciones de la transmisión y/o del medio de transmisión.
Preferentemente las funciones TFB son representaciones digitales de
dichas funciones TFB. Sin embargo, también es posible la utilización
de representaciones físicas analógicas de dichas funciones TFB.
Este mapeo se logra multiplicando una primera función seleccionada
de un conjunto de funciones TFB por un primer factor de ponderación,
una segunda función por un segundo factor de ponderación y así
sucesivamente hasta que todas las N funciones hayan sido
multiplicadas por un factor de ponderación. Preferentemente la
primera función se multiplica por un factor de ponderación
correspondiente al primer bit del grupo (124), la segunda función
por un factor de ponderación correspondiente al segundo bit del
grupo (124) y así sucesivamente. Posteriormente el mecanismo de
mapeo (125) añade todas las N funciones ponderadas de este modo
para formar un bloque TFB (130).
Si se han de relacionar n bits con una función
TFB y, se dispone de N_{T} funciones TFB para su utilización, los
bits son agrupados en grupos de N=nxN_{T} bits (bits entrantes más
bits de corrección de errores). En el mecanismo de ponderación
(125), para cada conjunto de n bits del grupo (124) se determina un
factor de ponderación, el cual debe reflejar el valor del conjunto
de bits. El mecanismo de mapeo (127) relaciona los N bits del grupo
(124) de bits con las N_{T} funciones TFB, generadas por el
mecanismo de generación de señal (128). Este mapeo se logra,
también en este caso, multiplicando la primera función seleccionada
de un conjunto de funciones TFB por el primer factor de
ponderación, la segunda función por el segundo factor de ponderación
y así sucesivamente hasta que todas las N_{T} funciones hayan
sido multiplicadas por un factor de ponderación. Preferentemente la
primera función se multiplica por un factor de ponderación
correspondiente al primer conjunto de n bits del grupo (124), la
segunda función por un factor de ponderación correspondiente al
segundo conjunto de n bits del grupo (124) y así sucesivamente.
Posteriormente el mecanismo de mapeo (125) añade todas las N_{T}
funciones ponderadas de este modo para formar un bloque TFB
(130).
La figura 1C es un diagrama de bloques que
representa una realización ilustrativa de un generador de forma de
onda (160) del transmisor (100) mostrado en la figura 1A. Se utiliza
un muestreador (162) para determinar la representación digital
(164) de la forma de onda del paquete (150) generado por el
modulador (140). Un convertidor Digital-Analógico
(D/A) (166) convierte la forma de onda digital (164) en una forma de
onda analógica. Finalmente, un mecanismo transmisor (168) introduce
la forma de onda TFB (170) en el medio de transmisión.
En la realización mostrada por las figuras 1A,
1B y 1C los bits entrantes (110) se relacionan digitalmente con
representaciones digitales de las N funciones TFB, la suma de las
cuales (bloque -130-) se determina digitalmente y se modula antes
de ser convertida en una forma de señal analógica (170), la cual es
insertada en el medio de transmisión. La invención no está en modo
alguno limitada a esta realización. Realizaciones alternativas, en
las cuales el flujo de bits entrantes (110) se convierte en una
señal analógica en un punto diferente dentro del sistema, se
encuentran dentro del alcance de la invención. Como ejemplos, se
multiplican N funciones TFB analógicas con equivalentes analógicos
de los factores de ponderación o se convierten las N funciones
ponderadas digitalmente en formas de onda analógicas antes de
añadir las formas de onda separadas para formar un bloque. Además,
la invención se puede realizar electrónicamente, en firmware, en
software, en hardware o en varias combinaciones de los mismos.
La figura 2A es un diagrama de bloques que
presenta una realización ilustrativa de un receptor (200) del
sistema según la presente invención preparado para descodificar una
forma de onda TFB entrante (210) en uno o más flujos de datos
binarios (280). Un extremo frontal (220) del receptor (200) recibe
formas de onda (210) del medio de transmisión. Tal y como se
describe a continuación con más detalle y con respecto a la figura
2A, el extremo frontal (220) convierte la forma de onda recibida
(210) en un paquete muestreado (230). Un descodificador (240)
descompone el paquete (230) en un grupo (260) de bits tal y como se
describe posteriormente con respecto a la figura 2C. Finalmente,
los grupos de bits (260) se restablecen en un flujo de bits (280)
con un generador de flujos de bits (270) tal y como se describe a
continuación con más detalle y con respecto a la figura 2D.
La figura 2B es un diagrama de bloques que
representa una realización ilustrativa del extremo frontal (220)
del receptor (200) mostrado en la figura 2A. El extremo frontal
(220) recibe una señal de forma de onda analógica (210) del medio
de transmisión, por ejemplo un cable. La señal entrante puede ser
procesada o acondicionada para mejorar la amplitud y/o la relación
señal/ruido en un mecanismo de acondicionamiento de la señal (222).
Un convertidor Analógico-Digital (A/D) (224) genera
un paquete de muestras digitales (230) que corresponda a la forma
de onda analógica recibida (210).
La figura 2C es un diagrama de bloques que
representa una realización ilustrativa del descodificador (240) del
receptor mostrado en la figura 2A. Se puede distorsionar una forma
de onda (170), llevada a cabo por el transmisor, mientras se
propaga a través del medio de transmisión, dicha forma de onda
distorsionada (210) puede ser procesada para compensar el efecto de
la transmisión y/o del medio de transmisión, como por ejemplo el
ruido, la atenuación y los cambios de fase, sobre dicha forma de
onda por un mecanismo de compensación (246), dando lugar a paquetes
recibidos compensados (248). En una realización alternativa se puede
incorporar en las funciones base la compensación por la distorsión
introducida por el medio de transmisión; en tal caso el grupo de
funciones base puede variar, posiblemente por bloque. A título de
ejemplo, se puede incluir en el procesamiento tanto del transmisor
(100) como del receptor (200) la compensación por la diafonía
provocada durante la transmisión. Se puede utilizar un mecanismo de
calibración (242) para determinar los parámetros que dominan la
compensación comparando la forma de onda recibida (210) con una
forma de onda enviada y conocida. Un desmodulador (250) desmodula
los paquetes (codificados digitalmente) (248) con una frecuencia
portadora para cada canal usado en la transmisión, dando lugar a
bloques de muestras (252). En un mecanismo de comparación (254) los
bloques de muestras (252) se relacionan con una serie de funciones
TFB de manera que se determine un factor de ponderación para cada
una de las funciones de la serie. A título de ejemplo, lo anterior
tiene como resultado que el bit i se fije a 0 si dicho factor es
-1, o a 1 si el factor es +1, en el caso de los factores de
ponderación indicados en el ejemplo anterior. Los factores de
ponderación no están en modo alguno limitados al ejemplo y se
pueden escoger libremente para satisfacer las necesidades del
sistema o aplicación. A título de ejemplo, una función de orden i
se relaciona con el bit de orden i en la secuencia que se genera
para un solo paquete (252). Los N factores de ponderación
encontrados se mapean con un grupo (260) de N bits, de tal manera
que el bloque de entrada (124) se reconstruya con una probabilidad
P. A título de ejemplo, la comparación se lleva a cabo calculando
una aproximación de los productos internos entre los paquetes
recibidos (248) y las funciones TFB utilizadas para descodificar
los datos. El proceso de comparación proporciona información sobre
el ruido generado en la transmisión y/o en el medio de transmisión,
el cual es, a continuación, estimado por un mecanismo de estimación
de ruido (256) y enviado de vuelta (258) al transmisor para la
adaptación de la codificación, si es necesario. En el transmisor
(100) esta información se puede dirigir, por ejemplo, a la entrada
(129) del mecanismo de corrección de errores para optimizar el
algoritmo de corrección de errores, y/o a la entrada (131) del
mecanismo de ponderación para optimizar las ponderaciones aplicadas
a las funciones TFB, dados los efectos del medio de transmisión. La
información también se puede utilizar para modificar el conjunto de
funciones TFB utilizadas dentro del transmisor. También es posible
utilizar información que no haya sido estimada por el mecanismo de
estimación (256), por ejemplo a partir de una medición separada,
para la optimización.
La figura 2D es un diagrama de bloques que
representa una realización ilustrativa del generador de flujos de
bits (270) del receptor (200) mostrado en la figura 2A. Los M bits
de datos de los grupos (260) extraídos en el proceso de comparación
(254) son procesados con un algoritmo de corrección de errores, en
un mecanismo de corrección de errores (272), que se corresponda con
un algoritmo utilizado para la codificación, de manera que se
obtenga la secuencia original de bits de la entrada. El grupo (274)
de los M bits descodificados se coloca en una memoria (276) y,
después de que dichos bits hayan sido concatenados, el flujo de bits
resultante (280) se dispone para el equipamiento externo, como por
ejemplo un ordenador, a través del mecanismo de interfaz (278).
En la realización descrita por las figuras 2A,
2B, 2C y 2D, son digitalizadas las formas de onda entrantes (210)
después del acondicionamiento de señal y antes de la compensación.
La invención no está en modo alguno limitada por esta realización.
Todas las realizaciones alternativas, en las cuales la forma de onda
entrante (210) se convierte en datos digitales en un punto
diferente dentro del sistema, se encuentran dentro del alcance de
la invención. Se pueden citar como ejemplos la aplicación digital de
acondicionamiento o compensación, por ejemplo, atenuación de forma
análoga. Además, la invención se puede realizar electrónicamente, en
firmware, en software, en hardware o en varias combinaciones de los
mismos.
Las realizaciones de hardware de las figuras 1A
y 2A se pueden utilizar para la creación de múltiples canales
utilizando la multiplexación por división en frecuencia (FDM), donde
cada uno de los canales está compuesto por un flujo de paquetes.
Cada uno de dichos paquetes se construye sucesivamente por sumas
ponderadas de un conjunto de funciones TFB.
La figura 3B es un ejemplo de una función no
TFB, en el dominio frecuencial. La función de la figura 3B está
bien limitada a un segmento rectangular en el dominio frecuencial de
1Hz de ancho, pero su transformada de Fourier, la función Sinc, se
desborda entre más y menos infinito en el dominio temporal (figura
3A). Del mismo modo, una función que está limitada a un segmento
rectangular en el dominio temporal se desborda entre más y menos
infinito en el dominio frecuencial.
Para reducir la extensión extraordinaria de la
función Sinc, mostrada en la figura 3A, la subida y bajada bruscas
de amplitud del segmento rectangular (figura 3B) pueden cambiarse en
una subida y bajada graduales en amplitud utilizando, por ejemplo,
la función del coseno alzado. Sin embargo, hasta las funciones
coseno alzado más graduales dan lugar a extensiones sustanciales.
La mejor solución para este problema de extensión es utilizar
funciones TFB, un ejemplo de las cuales se muestra en las figuras 4A
y 4B.
La figura 4A es un ejemplo de una función TFB en
el dominio del tiempo, y la figura 4B corresponde a la función TFB
mostrada en el dominio frecuencial.
Para comparar, las figuras 5A y 5B muestran
ampliaciones de las gráficas del dominio temporal de la función
TFB, y de la función Sinc, respectivamente. Se observa que el rango
del eje vertical se ha reducido con respecto a las figuras 3A y 3B
para mostrar la disminución de los máximos locales.
Claims (31)
1. Sistema para incrementar el caudal de datos
digitales transmitiendo paquetes de funciones limitadas en tiempo y
frecuencia por un medio de transmisión, en el cual las funciones
limitadas en tiempo y frecuencia son funciones continuamente
diferenciables, las cuales tienen un alcance limitado tanto en el
dominio temporal como en el dominio frecuencial más allá del cual
la amplitud del producto de dicha función y un polinomio cualquiera
es despreciable o por lo menos inferior a un predeterminado valor
umbral, comprendiendo el sistema un transmisor, comprendiendo:
- un mecanismo receptor digital (121) para recibir un flujo entrante (110) de información digital en una o más líneas digitales entrantes, estando representada la información digital en un formato de bits binario de múltiples "0" y "1",
- un mecanismo de ponderación (125) para generar respectivos factores de ponderación utilizando la información digital recibida de un mecanismo receptor digital (121);
- un mecanismo de generación de señal (128) preparado para generar una serie de funciones limitadas en tiempo y frecuencia;
caracterizado
por
un mecanismo de mapeo (127), acoplado al
mecanismo de generación de señal (128), para aplicar factores de
ponderación generados y recibidos por el mecanismo de ponderación
(125) a una función generada de forma correspondiente limitada en
tiempo y frecuencia, y posteriormente sumar las funciones ponderadas
limitadas en tiempo y frecuencia para así generar una serie
correspondiente de paquetes limitados en tiempo y frecuencia (150),
comprendiendo la serie de paquetes limitados en tiempo y frecuencia
un flujo de información limitado en tiempo y frecuencia; y
un mecanismo transmisor (168) para transmitir la
serie de paquetes limitados en tiempo y frecuencia por el medio de
transmisión.
2. Sistema de la reivindicación 1, en el que el
mecanismo receptor (121) comprende medios para almacenar el flujo
entrante y medios para agrupar los bits en grupos.
3. Sistema de la reivindicación 2, en el que el
sistema está preparado para determinar dinámicamente el número de
bits de un grupo.
4. Sistema de la reivindicación 2, en el que los
medios para agrupar los bits están preparados para añadir uno o más
bits de relleno en el caso de que hubiese datos insuficientes en el
flujo entrante de información para llenar un grupo.
5. Sistema de la reivindicación 2, que comprende
un mecanismo de corrección de errores (129) preparado para añadir
bits de corrección de errores a los grupos de bits.
6. Sistema de la reivindicación 5, en el que el
sistema está preparado para definir dinámicamente el número de bits
de corrección de errores.
7. Sistema de la reivindicación 1, que comprende
un modulador para modular la suma de las funciones ponderadas
limitadas en tiempo y frecuencia con una frecuencia portadora.
8. Sistema de la reivindicación 5, en el que el
mecanismo de corrección de errores (129) está preparado para
recibir información sobre la calidad de la transmisión y/o del medio
de transmisión a través de una entrada para optimizar el algoritmo
de corrección de errores dependiendo de los efectos del medio de
transmisión.
9. Sistema de la reivindicación 1, en el que el
mecanismo de ponderación (125) está preparado para recibir
información sobre la calidad de la transmisión y/o del medio de
transmisión a través de una entrada para optimizar la generación de
ponderaciones, dadas las condiciones del medio de transmisión.
10. Sistema de la reivindicación 1, en el que un
mecanismo de generación de señal (160) está equipado para generar
una serie de representaciones digitales de funciones limitadas en
tiempo y frecuencia.
11. Sistema de la reivindicación 1, que
comprende adicionalmente un receptor (200) para recibir un flujo de
información entrante (210) por paquetes limitados en tiempo y
frecuencia transmitidos por un medio de transmisión; comprendiendo
el receptor un extremo frontal (220), un descodificador (240) para
extraer la información digital y un mecanismo generador (270) para
generar uno o más flujos de bits de datos binarios salientes
(280).
12. Sistema de la reivindicación 11, en el que
el extremo frontal (220) comprende un convertidor
analógico-digital (224) para convertir el flujo de
información entrante en un flujo muestreado de bits (230).
13. Sistema de la reivindicación 11, en el que
el descodificador comprende un compensador (246) para corregir el
flujo de información entrante muestreado (230) para distorsiones de
la señal durante la transmisión, y determinar los parámetros que
controlan la corrección.
14. Sistema de la reivindicación 13, en el que
el mecanismo de corrección de errores del transmisor (129) está
preparado para recibir parámetros desde el compensador del
receptor.
15. Sistema de la reivindicación 13, en el que
el mecanismo de ponderación (125) del transmisor está preparado
para recibir parámetros desde el compensador del receptor.
16. Sistema de la reivindicación 11, en el que
el descodificador (240) comprende un desmodulador (250) para
desmodular los paquetes limitados en tiempo y frecuencia.
17. Sistema de la reivindicación 11, en el que
el descodificador (240) comprende un mecanismo de generación de
señal preparado para generar una serie de funciones limitadas en
tiempo y frecuencia.
18. Sistema de la reivindicación 17, en el que
el descodificador comprende un mecanismo de comparación (254) para
comparar o relacionar el flujo de información recibida con el
conjunto de funciones limitadas en tiempo y frecuencia para
determinar el factor de ponderación para cada función del
conjunto.
19. Sistema de la reivindicación 18, en el que
las funciones limitadas en tiempo y frecuencia utilizadas en el
mecanismo de comparación son diferentes de las funciones limitadas
en tiempo y frecuencia utilizadas en el mecanismo de mapeo.
20. Sistema de la reivindicación 11, en el que
el descodificador comprende un mecanismo de estimación (256) para
estimar información en el ruido generado por el medio de transmisión
y/o en el mismo.
21. Sistema de la reivindicación 20, en el que
el mecanismo de generación de señal del receptor (200) está
preparado para recibir y utilizar la información del mecanismo de
estimación (256) para adaptar las funciones generadas limitadas en
tiempo y frecuencia.
22. Sistema de la reivindicación 20, en el que
el mecanismo de generación de señal (128) del transmisor (100) está
preparado para recibir y utilizar la información del mecanismo de
estimación (256) para adaptar las funciones generadas limitadas en
tiempo y frecuencia.
23. Sistema de la reivindicación 11, en el que
el mecanismo generador (270) comprende un mecanismo de corrección
de errores (272) para aplicar una corrección de errores en uno o más
flujos de datos salientes.
24. Sistema de la reivindicación 11, en el que
el mecanismo generador (270) comprende una memoria (76) para los
bits descodificados.
25. Sistema de la reivindicación 11, en el que
el mecanismo generador (270) comprende un mecanismo (178) para
concatenar los bits y/o poner los bits disponibles para un equipo
externo.
26. Sistema de la reivindicación 11, en el que
al menos una parte del descodificador está realizado por software
ejecutándolo en un mecanismo de ordenador programable, tal y como un
ordenador de aplicación general, un procesador de señales digitales
(DSP), o un FPGA.
27. Sistema de la reivindicación 1 ó 11, en el
que l se escoge al menos una de las funciones limitadas en tiempo y
frecuencia de una subclase de funciones ortogonales limitadas en
tiempo y frecuencia.
28. Sistema de la reivindicación 1 ó 11, en el
que se escoge al menos una de las funciones limitadas en tiempo y
frecuencia de una subclase de funciones
Hermite-Gauss.
29. Transmisor que comprende:
- un mecanismo receptor digital para recibir un flujo entrante de información digital en una o más líneas digitales entrantes, estando representada la información digital en un formato de bits binario de múltiples "0" y "1",
- un mecanismo de ponderación para generar respectivos factores de ponderación utilizando la información digital recibida por un mecanismo receptor digital;
- un mecanismo de generación de señal preparado para generar una serie de funciones limitadas en tiempo y frecuencia;
- un mecanismo de mapeo, acoplado al mecanismo de generación de señal, para aplicar factores de ponderación generados y recibidos por el mecanismo de ponderación a una función generada de forma correspondiente limitada en tiempo y frecuencia, y posteriormente para sumar las funciones de ponderación limitadas en tiempo y frecuencia para así generar una serie correspondiente de paquetes limitados en tiempo y frecuencia, comprendiendo la serie de paquetes limitados en tiempo y frecuencia un flujo de información limitado en tiempo y frecuencia; y
- un mecanismo transmisor para transmitir la serie de paquetes limitados en tiempo y frecuencia por el medio de transmisión.
30. Receptor para recibir un flujo de
información entrante en forma de paquetes limitados en tiempo y
frecuencia transmitidos por un medio de transmisión; comprendiendo
el receptor un extremo frontal, un descodificador para extraer la
información digital, comprendiendo el descodificador un desmodulador
para desmodular los paquetes limitados en tiempo y frecuencia; y un
mecanismo de comparación para relacionar el flujo de información
recibida con el conjunto de funciones limitadas en tiempo y
frecuencia para determinar el factor de ponderación para cada
función del conjunto y para relacionar los factores de ponderación
con grupos de bits; y un mecanismo generador que procesa dichos
grupos de bits para generar uno o más flujos de bits de datos
binarios salientes.
31. Método para incrementar efectivamente el
caudal de datos digitales transmitiendo paquetes de funciones
limitadas en tiempo y frecuencia por un medio de transmisión, en el
que las funciones limitadas en tiempo y frecuencia son funciones
continuamente diferenciables, las cuales tienen un alcance limitado
tanto en el dominio temporal como en el dominio frecuencial más
allá del cual la amplitud del producto de dicha función y un
polinomio cualquiera es despreciable o por lo menos inferior que un
predeterminado valor umbral, comprendiendo el método las etapas
de:
- recibir un flujo entrante de información digital en un formato de bits binario de múltiples "0" y "1",
- utilizar la información para generar una secuencia de factores de ponderación;
- generar una serie de funciones limitadas en tiempo y frecuencia;
- aplicar los factores de ponderación a la serie de funciones limitadas en el tiempo y frecuencia y,
- sumar las funciones de ponderación limitadas en tiempo y frecuencia para así generar una serie correspondiente de paquetes limitados en el tiempo y frecuencia, comprendiendo una serie de paquetes limitados en el tiempo y frecuencia un flujo de información limitada en el tiempo y frecuencia; y
- transmitir la serie de paquetes limitados en el tiempo y frecuencia a través del medio de transmisión.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US326318 | 2002-12-20 | ||
| US10/326,318 US6898207B2 (en) | 1997-10-08 | 2002-12-20 | Techniques for communicating information using Hermite-Gaussian basis functions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2287547T3 true ES2287547T3 (es) | 2007-12-16 |
Family
ID=32680739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES03782990T Expired - Lifetime ES2287547T3 (es) | 2002-12-20 | 2003-12-19 | Sistema y metodo para comunicar informacion digital utilizando funciones base limitadas en tiempo y frecuencia. |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6898207B2 (es) |
| EP (1) | EP1573994B1 (es) |
| KR (1) | KR101098634B1 (es) |
| CN (1) | CN1830188B (es) |
| AT (1) | ATE364283T1 (es) |
| AU (1) | AU2003290454A1 (es) |
| CA (1) | CA2511014C (es) |
| DE (1) | DE60314286T2 (es) |
| DK (1) | DK1573994T3 (es) |
| ES (1) | ES2287547T3 (es) |
| HK (1) | HK1076949A1 (es) |
| PT (1) | PT1573994E (es) |
| WO (1) | WO2004057821A2 (es) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11044043B2 (en) | 1997-10-08 | 2021-06-22 | Erik Borculo | System and method for communicating information using time-and-frequency-bounded base functions |
| US6944118B2 (en) * | 1997-10-08 | 2005-09-13 | Bandwidth Technology Corp. | System and method for communicating digital information using time-and-frequency-bounded base functions |
| FI112427B (fi) * | 1999-11-05 | 2003-11-28 | Nokia Corp | Menetelmä langattoman päätelaitteen ominaisuuksien määrittämiseksi multimediasanoman välityspalvelussa, multimediasanoman välityspalvelu ja multimediapäätelaite |
| FI112307B (fi) | 2000-08-02 | 2003-11-14 | Nokia Corp | Viestintäpalvelu |
| US9002286B2 (en) * | 2009-03-30 | 2015-04-07 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and system for identification and mitigation of errors in non-line-of-sight distance estimation |
| US9413448B2 (en) * | 2014-08-08 | 2016-08-09 | Nxgen Partners Ip, Llc | Systems and methods for focusing beams with mode division multiplexing |
| US10326526B2 (en) * | 2016-09-08 | 2019-06-18 | Nxgen Partners Ip, Llc | Method for muxing orthogonal modes using modal correlation matrices |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3384715A (en) * | 1964-09-17 | 1968-05-21 | Mc Donnell Douglas Corp | Multiplex communication systems employing orthogonal hermite waveforms |
| US4783804A (en) * | 1985-03-21 | 1988-11-08 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Hidden Markov model speech recognition arrangement |
| US5285474A (en) * | 1992-06-12 | 1994-02-08 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford, Junior University | Method for equalizing a multicarrier signal in a multicarrier communication system |
| US5715367A (en) * | 1995-01-23 | 1998-02-03 | Dragon Systems, Inc. | Apparatuses and methods for developing and using models for speech recognition |
| US6317161B1 (en) * | 1997-07-31 | 2001-11-13 | Texas Instruments Incorporated | Horizontal phase-locked loop for video decoder |
| US6603818B1 (en) * | 1999-09-23 | 2003-08-05 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | Pulse transmission transceiver architecture for low power communications |
-
2002
- 2002-12-20 US US10/326,318 patent/US6898207B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-12-12 CN CN2003801068919A patent/CN1830188B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-12-19 WO PCT/NL2003/000911 patent/WO2004057821A2/en active IP Right Grant
- 2003-12-19 AT AT03782990T patent/ATE364283T1/de active
- 2003-12-19 DE DE60314286T patent/DE60314286T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-19 KR KR1020057011607A patent/KR101098634B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2003-12-19 EP EP03782990A patent/EP1573994B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-19 DK DK03782990T patent/DK1573994T3/da active
- 2003-12-19 AU AU2003290454A patent/AU2003290454A1/en not_active Abandoned
- 2003-12-19 PT PT03782990T patent/PT1573994E/pt unknown
- 2003-12-19 HK HK05108112A patent/HK1076949A1/xx not_active IP Right Cessation
- 2003-12-19 ES ES03782990T patent/ES2287547T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-19 CA CA2511014A patent/CA2511014C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6898207B2 (en) | 2005-05-24 |
| AU2003290454A8 (en) | 2004-07-14 |
| KR20060093644A (ko) | 2006-08-25 |
| DK1573994T3 (da) | 2007-10-08 |
| CA2511014A1 (en) | 2004-07-08 |
| AU2003290454A1 (en) | 2004-07-14 |
| HK1076949A1 (en) | 2006-01-27 |
| US20040047372A1 (en) | 2004-03-11 |
| KR101098634B1 (ko) | 2011-12-23 |
| WO2004057821A2 (en) | 2004-07-08 |
| EP1573994A2 (en) | 2005-09-14 |
| WO2004057821A8 (en) | 2004-11-11 |
| ATE364283T1 (de) | 2007-06-15 |
| CN1830188B (zh) | 2011-04-06 |
| CN1830188A (zh) | 2006-09-06 |
| DE60314286D1 (de) | 2007-07-19 |
| PT1573994E (pt) | 2007-09-13 |
| WO2004057821A3 (en) | 2004-08-19 |
| DE60314286T2 (de) | 2008-02-07 |
| EP1573994B1 (en) | 2007-06-06 |
| CA2511014C (en) | 2012-10-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2291272T3 (es) | Sistema y procedimiento de transmision digital de datos punto a multipunto sobre red electrica. | |
| ES2219671T3 (es) | Sistema de comunicaciones de alta velocidad para conexiones analogicas de abonado. | |
| US6363109B1 (en) | Methods and device for estimating and correcting clipping in a discrete multi-tone communications system | |
| US8644405B2 (en) | Trellis modulation protocols for a VDSL system | |
| US6731678B1 (en) | System and method for extending the operating range and/or increasing the bandwidth of a communication link | |
| US20020075902A1 (en) | Optimum overhead framing techniques for ADSL DMT modems | |
| US8457218B2 (en) | Protection of communication systems against repetitive electrical impulse noise | |
| US7894326B2 (en) | System and method for communicating information using time-and-frequency-bounded base functions | |
| WO2019096964A1 (en) | Multi-code probabilistic signal shaping using frequency-division multiplexing | |
| ES2287547T3 (es) | Sistema y metodo para comunicar informacion digital utilizando funciones base limitadas en tiempo y frecuencia. | |
| JPH05218949A (ja) | セルラ無線通信システム | |
| US6704324B1 (en) | Apparatus and method for transmission of voice band signals over a DSL line | |
| ES2264194T3 (es) | Sistema de comunicaciones de alta velocidad para conexiones analogicas de abonado. | |
| US11044043B2 (en) | System and method for communicating information using time-and-frequency-bounded base functions | |
| US20020191534A1 (en) | Techniques for communicating information using prime-frequency waveform mapping | |
| ES2542841T3 (es) | Transmisión de tablas de asignación de bits y de ganancia en sistemas multiportadora | |
| Ryan et al. | Communications and information systems | |
| EP1341310B1 (en) | Apparatus and method for encoding of information and apparatus and method for decoding of encoded information | |
| JP4361494B2 (ja) | 時間周波数有界基本関数を用いてディジタル情報を通信するためのシステムおよび方法 | |
| KR20000039425A (ko) | 이중링크 불연속 다중톤을 이용한 비동기 디지털 가입자회선 송수신 장치 | |
| JP3033006B2 (ja) | 通信回線のビット誤り測定装置 | |
| Wang et al. | A New FSK Modem Method Used for Fax Communication |