ES2313153T3 - Metodo y dispositivo para proporcionar informacion de temporizacion en un sistema de comunicaciones inalambrico. - Google Patents
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Abstract
Un método en un sistema de comunicaciones inalámbrico para proporcionar información de temporización para una señal de transmisión recibida, que comprende - correlacionar una o más partes de la señal de transmisión recibida con una señal de instrucción cuantificada para obtener uno o más resultados de correlación; y - determinar la información de temporización en base a los resultados de correlación; - detectar falsa alarma en base a la energía de una señal contenida dentro de una ventana de tiempo de la señal de transmisión recibida; - obtener uno o más resultados de correlación en forma de respuestas de impulsos estimadas de canal ([.]), caracterizado porque la energía de señal de respuesta de impulsos de canal contenida en la respectiva ventana de tiempo de la señal de transmisión recibida está determinada por cada instante de temporización posible, el paso de determinar la información de temporización en base a los resultados de la correlación comprende determinar la ventana de tiempo que contiene la energía máxima de señal (E_win,max), y la detección de falsa alarma se basa en la energía máxima de señal.
Description
Método y dispositivo para proporcionar
información de temporización en un sistema de comunicaciones
inalámbrico.
\vskip1.000000\baselineskip
La invención se refiere a un método y un
dispositivo para proporcionar información de temporización en un
sistema de comunicaciones inalámbrico y, más concretamente, a la
sincronización eficaz de la temporización sobre la base de una
señal de transmisión, parte de la cual es conocida en el lado
receptor.
\vskip1.000000\baselineskip
La provisión de información de temporización es
una característica esencial de los sistemas de comunicaciones
inalámbricos que permite garantizar la sincronización entre los
componentes de sistemas distribuidos. En casi todos los sistemas de
comunicaciones inalámbricos la información de temporización se
obtiene a partir de una señal de transmisión analizada en un lado
receptor.
En lo que sigue, se describe, de manera
ilustrativa, un enfoque para obtener información de temporización a
partir de una señal de entrada para sistemas de comunicaciones
inalámbricos que funcionen conforme al Multiplexado por división de
frecuencia ortogonal (OFDM).
El OFDM consiste en un esquema de modulación de
múltiples portadoras especialmente adecuado para canales de
transmisión muy selectiva en frecuencia tales como canales típicos
de sistemas de comunicaciones móviles o de transmisión de alta
velocidad por cable a través de hilos de cobre. Los canales de
transmisión muy selectiva en frecuencia se caracterizan por
respuestas de impulsos sustancialmente más largas que un intervalo
de muestra. Por tanto, cada muestra recibida en un dominio de banda
de base digital consiste en una superposición de varias muestras
transmitidas, ponderadas mediante los respectivos coeficientes del
canal. Ello significa que los canales muy selectivos en frecuencia
sufren interferencia entre muestras.
El principio del OFDM para combatir la
interferencia entre símbolos consiste en dividir el ancho de banda
total del canal en partes sustancialmente más pequeñas, es decir,
subcanales. Una secuencia de muestras a transmitir se combina para
formar un único símbolo OFDM y se transmite en paralelo por estos
subcanales. Por tanto, un solo símbolo OFDM usa todos los
subcanales en paralelo. De acuerdo con el OFDM, las señales
transmitidas por los subcanales son ortogonales entre sí. Puesto
que la duración de un símbolo OFDM es mucho mayor que la de un
intervalo de muestra, se reduce en gran medida la interferencia
entre símbolos.
Con objeto de reducir adicionalmente la
interferencia entre símbolos, se introduce usualmente un intervalo
de protección entre dos símbolos OFDM que tengan que ser
transmitidos consecutivamente. Si la longitud del intervalo de
protección excede la longitud de la respuesta de impulsos del canal,
no se produce interferencia entre símbolos residual. Además, si el
intervalo de protección está constituido por una parte repetida de
una señal, por ejemplo un prefijo cíclico, resulta posible una
ecualización muy simple de los canales selectivos en frecuencia en
el dominio de frecuencias.
Pero como el uso de un intervalo de protección
da lugar a un encabezado de transmisión adicional, la longitud del
intervalo de protección se selecciona, usualmente, de modo que la
interferencia entre símbolos no se elimine totalmente.
Preferiblemente, se acomodan en el intervalo de protección,
solamente, las principales contribuciones de canales típicos y se
tolera la interferencia entre símbolos residual.
Un receptor OFDM tiene que realizar la
sincronización antes de la desmodulación de las subportadoras.
Durante la sincronización, la tarea consiste en determinar una
temporización óptima con objeto de minimizar los efectos de la
interferencia entre símbolos. Por tanto, tiene que estar prevista
información de temporización que permita determinar el instante de
temporización óptimo con fines de sincronización.
En la técnica se conocen distintos enfoques de
sincronización. La mayor parte de estos enfoques se basan en la
explotación de partes repetidas de una señal de transmisión.
Usualmente, las partes repetidas de una señal están situadas en
posiciones predefinidas de un denominado preámbulo de repetición. Un
ejemplo de sincronización de sistemas OFDM basado en un preámbulo
de repetición se describe en el documento de M. Speth, F. Classen y
H. Meyr, "Frame synchronization of OFDM systems in frequency
selective fading channels" ("Sincronización de tramas de
sistemas OFDM en canales con desvanecimiento selectivo en
frecuencia"), VTC de 1.997, Phoenix (EE.UU.).
En un receptor OFDM se trata la corriente de
muestras recibida con objeto de identificar la parte repetida de la
señal. En el documento de S. Müller-Weinfurtner
"On the optimality of metrics for coarse frame synchronization in
OFDM: A comparison" ("Sobre el comportamiento óptimo de los
sistemas de medición para la sincronización aproximada de tramas en
OFDM: Una comparación"), PIMRC de 1.998, Boston (EE.UU.), se
describen, de modo ilustrativo, distintos sistemas de medición para
detectar preámbulos de repetición con fines de sincronización. Estos
sistemas de medición hacen uso, solamente, de la naturaleza cíclica
de la parte repetida de una señal pero no del contenido real de la
misma.
Un método de sincronización que explota
realmente el contenido de una estructura repetida de una señal se
conoce a través del documento de R. van Nee y R. Prasad "OFDM for
wireless multimedia communications" ("OFDM para comunicaciones
multimedia inalámbricas"), Artech House, año 2.000. De acuerdo
con este método de sincronización, se adopta un enfoque de filtro
adaptado para lograr una sincronización óptima de la temporización
para OFDM en un entorno de múltiples trayectorias. Durante el
filtrado adaptado se usa una señal OFDM especial de instrucción
obtenida de una parte de la señal de transmisión cuyo contenido de
datos sea conocido por el receptor. En el filtro adaptado, se
correlaciona una señal de transmisión recibida con la señal OFDM de
instrucción conocida. La señal resultante de salida del filtro
adaptado comprende picos o máximos de correlación, a partir de los
cuales puede obtenerse información de temporización y de
desplazamiento de frecuencias.
Los valores de las tomas del filtro usados
durante el filtrado adaptado se obtienen a partir de los valores de
instrucción comprendidos en la señal OFDM de instrucción conocida.
De acuerdo con un primer enfoque, los valores de las tomas del
filtro son iguales a los valores de instrucción transmitidos. De
acuerdo con un segundo enfoque, los valores de las tomas del filtro
se obtienen a partir de los valores de instrucción mediante
cuantificación. La cuantificación disminuye la complejidad global
del filtro adaptado puesto que, de ese modo, las multiplicaciones
necesarias para las operaciones de correlación se reducen a
sumas.
Mediante la cuantificación, las partes real e
imaginaria de los valores de instrucción se hacen corresponder, por
separado, con el número entero más próximo del conjunto {-1,0,1}.
Por tanto, la cuantificación se realiza individualmente para las
partes real e imaginaria. Ello significa que, después de la
cuantificación, los valores de las tomas de un filtro comprenderán
usualmente, cada uno, también, una parte real y una parte
imaginaria. Ello da lugar a cuatro sumas por operación de
correlación. El número de ceros del conjunto resultante de valores
cuantificados se fija en función de los valores de instrucción
individuales comprendidos en la señal de instrucción.
Hay necesidad de un método y un dispositivo para
proporcionar información de temporización para una señal de
transmisión recibida que permita obtener la información de
temporización de manera eficaz y flexible.
El documento US 5117441 describe una técnica
para desmodulación en tiempo real de señales de radio en un sistema
de comunicaciones GSM. Las señales recibidas son correlacionadas en
cruce con los modelos o características de instrucción almacenados
en un receptor para restablecer el reloj desde la señal y
sincronizar el receptor con la señal en el dominio del tiempo. Los
picos o máximos de la función de correlación son utilizados para
restablecer el reloj.
El documento "Simultaneous frame and bit
synchronization of FH receivers by constant false alarm methods"
de S. de Fina, publicado en el European Transactions on
Telecommunications de Enero de 1996, en las páginas 83 a 91,
describe un método de sincronización de acuerdo con el preámbulo de
la reivindicación 1. En este documento una función de correlación
es normalizada utilizando la energía estimada de la señal
recibida.
La presente invención satisface esta necesidad
al proponer un método para facilitar información de temporización
para una señal de transmisión recibida de acuerdo con la
reivindicación 1. Realizaciones ventajosas se especifican en las
reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con la invención, se realiza una
detección de falsa alarma. La detección de falsa alarma puede
configurarse de manera que sea un subproducto de la determinación de
la información de temporización. La detección de falsa alarma se
realiza basándose en la energía máxima de la señal, que es un
resultado intermedio obtenido durante la sincronización de la
temporización.
Mediante la detección de falsa alarma se
comprueba si la información de temporización ya determinada o la
información de temporización todavía por determinar son o serán
incorrectas. La realización de la detección de falsa alarma
basándose en un resultado intermedio permite poner en práctica un
esquema de detección de falsa alarma con una complejidad adicional
de cálculo o de equipos, casi nula. Además, explotar un resultado
intermedio es ventajoso desde el punto de vista del consumo de
energía, puesto que permite una detección temprana de una falsa
alarma.
El esquema de detección de falsa alarma puede
comprender comparar la energía máxima de la señal con un umbral de
energía de la señal. El umbral puede determinarse basándose en la
potencia de la señal de instrucción y, preferiblemente, se
selecciona de modo que el índice de rechazo de información de
temporización correcta tienda a cero al mismo tiempo que se tiene
una probabilidad de detección suficientemente alta de falsas
alarmas.
La invención puede llevarse a la práctica como
producto de programa informático, con partes de código de programa
para ejecutar el método o como solución mediante equipos. En el caso
de aplicación de un producto de programa informático, éste se
almacena preferiblemente en un medio de grabación que pueda leerse
mediante un ordenador.
Puede llevarse a cabo una solución mediante
equipos, en forma de receptor con unidades dedicadas, realizando
cada unidad uno o más de los pasos individuales del método del
invento.
Otros aspectos y ventajas de la invención
resultarán evidentes a partir de la lectura de la descripción
detallada que sigue de realizaciones preferidas de la invención y
con referencia a las figuras, en las que:
la figura 1 es un diagrama esquemático de parte
de un preámbulo de repetición;
la figura 2 es un diagrama esquemático de un
preámbulo de repetición transmitido;
la figura 3 es un diagrama esquemático de un
preámbulo de repetición recibido, con una parte de la señal que
debe correlacionarse con una señal de instrucción; y
la figura 4 es un diagrama esquemático de un
receptor de acuerdo con la invención.
En lo que sigue, la invención se describe
ilustrativamente con referencia a un sistema de comunicaciones
inalámbrico en forma de Red de área local de radio de altas
prestaciones, de tipo 2 (Hiperlan/2). La capa física de Hiperlan/2
está basada en OFDM con un intervalo de protección en forma de
prefijo cíclico. Pero puede entenderse fácilmente que la invención
es aplicable, también, a otros sistemas de transmisión OFDM con
partes de señal dedicadas que puedan explotarse con fines de
temporización, así como a sistemas de transmisión no OFDM con
características equivalentes. Por encima de todo, la invención
puede aplicarse a otros sistemas de Redes de área local inalámbricas
(WLAN) tales como las normalizadas por IEEE (EE.UU.) o MMAC
(Japón).
Hiperlan/2 es un sistema de comunicaciones de
datos de corto alcance y alta velocidad que puede usarse como
sistema WLAN, por ejemplo, para transportar paquetes de protocolo de
Internet (IP). Pero Hiperlan/2 puede actuar, también, como sistema
inalámbrico en modo de transmisión asíncrono (ATM) además de como
sistema de acceso público, por ejemplo, mediante una interfaz con
el Sistema universal de telecomunicaciones móviles (UMTS).
Hiperlan/2 es un sistema celular conmutado por
paquetes. En Hiperlan/2 se definen cinco tipos diferentes de
descargas físicas (canales de transporte) y cada descarga física
está precedida por una parte de preámbulo que incluye información
OFDM de instrucción con fines de captación, sincronización,
estimación de canal, etc.
En Hiperlan/2 las partes del preámbulo para
diferentes descargas físicas son diferentes. Pero en cada parte del
preámbulo existe una parte de preámbulo dedicada, constituida por
los tres símbolos OFDM C32, C64 y, de nuevo, C64, que aparecen en
cada tipo de preámbulo. En la figura 1 se representa esta parte de
preámbulo dedicada. Los símbolos largos C64 comprenden, cada uno,
64 muestras (N_{C64}=64) y son idénticos. El símbolo corto C32 es
una copia de las 32 últimas muestras (N_{C32}=32) de los símbolos
C64 y, por tanto, puede considerarse como prefijo cíclico. Cada
descarga física comprende una parte de carga útil además de la parte
de preámbulo, y cada símbolo OFDM portador de datos incluido en la
parte de carga útil comprende un prefijo cíclico separado CP con 16
muestras (N_{CP}=16). En consecuencia, el símbolo C32 comprendido
en la parte de preámbulo puede considerarse como prefijo cíclico
extendido en relación con el símbolo CP.
En lo que sigue, se describirá con más detalle
una realización del método de acuerdo con la invención para
proporcionar información de temporización para una señal de
transmisión recibida en relación con el sistema Hiperlan/2 reseñado
anteriormente.
La posición de las muestras del preámbulo
implicadas en la sincronización precisa de la temporización se
muestran ilustrativamente en las figuras 2 y 3. La figura 2 muestra
parte de un preámbulo de una señal de transmisión. Tal como ya se
ha descrito con referencia a la figura 1, el preámbulo comprende un
símbolo C32 seguido de dos símbolos C64. La parte de preámbulo
representada en la figura 2 comprende una parte <c> repetida
de la señal que corresponde al primer símbolo C64. Basándose en el
contenido normalizado de la parte <c> repetida de la señal,
es decir, el símbolo C64, se obtiene la señal de instrucción usando
las muestras c[.] de valor complejo comprendidas en <c> como
muestras de instrucción.
La figura 3 muestra la parte del preámbulo de
una señal de recepción que corresponde a la parte del preámbulo de
la señal de transmisión representada en la figura 2. La parte rayada
del preámbulo recibido indica la posición de una o más partes de la
señal de recepción que deben correlacionarse con la señal de
instrucción. Los valores k_{S} (de signo negativo) y k_{E}
describen la posición de una ventana de búsqueda. Esta posición
depende de la precisión inicial de la temporización así como de las
distintas configuraciones posibles de las diferentes respuestas de
impulsos del canal. Desde luego, pueden considerarse con fines de
correlación, también, partes del preámbulo recibido diferentes de
las partes rayadas.
A continuación se describe una realización de un
receptor de acuerdo con la invención, con referencia a la figura
4.
El receptor 10 de la figura 4 comprende una
unidad 12 para proporcionar una señal de instrucción relacionada
con un contenido conocido de la parte <c> repetida de la señal
de transmisión, una unidad 14 para ajustar a escala la señal de
instrucción, una unidad 16 para cuantificar la señal de instrucción
ajustada a escala y una base de datos en forma de Memoria de
lectura solamente (ROM) 18 para almacenar la señal de instrucción
cuantificada. El receptor 10 comprende, además, una unidad 20 para
correlacionar una o más partes de la señal recibida con la señal de
instrucción ajustada a escala, con objeto de obtener un resultado, o
más, de correlación, una unidad 22 para determinar información de
temporización sobre la base de los resultados de la correlación y
una unidad 24 para detectar una falsa alarma.
El receptor 10 funciona como sigue. En primer
lugar, la parte <c> repetida de la señal que corresponde a la
señal de instrucción es pretratada para permitir un filtrado
adaptado eficaz y los datos pretratados se almacenan en la ROM 18.
En segundo lugar, se realiza un filtrado adaptado en la unidad 20 de
correlación usando los datos pretratados y se determina un instante
k_{C64} óptimo de temporización en la unidad 22 de determinación.
Simultáneamente, se pone en práctica la detección de falsa alarma en
la unidad 24 de detección.
La parte <c> repetida de la señal, es
decir, la señal de instrucción, comprende una secuencia de muestras
c[.] de valor complejo que constituyen valores de instrucción. Como
la unidad 20 de correlación es esencialmente un filtro adaptado los
valores de instrucción pueden denominarse, también, valores de toma
no tratados de filtro adaptado.
Inicialmente, los valores c[.] de toma de filtro
adaptado son proporcionados por la unidad 12, que puede ser una
memoria o algún tipo de interfaz. Los valores c[.] de toma de filtro
adaptado se someten primero a un ajuste a escala en la unidad 14.
Durante el ajuste a escala, los valores c[.] de toma de filtro
adaptado se consideran individualmente y se ajustan a escala
mediante un factor de cambio de escala seleccionado
dinámicamente.
El factor de escala se selecciona de modo que
pueda controlarse el número de elementos cero generados en las
operaciones de cuantificación subsiguientes que tienen lugar en la
unidad 16 de cuantificación. Por ejemplo, un factor de escala bajo
da lugar a un elevado número de ceros. Por tanto, la complejidad de
la correlación o del filtro puede ser regulada.
Después del ajuste a escala, los valores c[.] de
toma del filtro adaptado ajustados a escala se cuantifican
individualmente en la unidad 16 de cuantificación. La unidad de
cuantificación considera cada valor c[.] de toma complejo ajustado
a escala y lo hace corresponder con un valor de cuantificación
seleccionado a partir del conjunto predefinido {0, \pm1, \pmj}.
Este conjunto comprende sólo valores reales puros e imaginarios
puros. Al hacer corresponder cada valor c[.] de toma ajustado a
escala con el conjunto {0, \pm1, \pmj}, la secuencia <c>
de valores c[.] de toma ajustados a escala se transforma en una
secuencia <c_{5}> de valores c_{5}[.] de toma
cuantificados de cinco elementos. De ese modo, las multiplicaciones
complejas generalmente necesarias durante el filtrado adaptado en
la unidad 20 de correlación son reemplazadas por operaciones de
signo simple o por intercambios de partes real e imaginaria o son
descartadas completamente en el caso de valores c[.] de toma
ajustados a escala hechos corresponder con el valor
c_{5}[K]=0.
La cuantificación puede realizarse haciendo
corresponder un valor c[.] de toma ajustado a escala con el elemento
del conjunto {0, \pm1, \pmj} con la menor distancia euclídea o
el menor error cuadrático en relación con el valor c[.] de toma
ajustado a escala.
Después de la cuantificación, los valores
c_{5}[.] de toma o instrucción cuantificados se almacenan en la
ROM 18. El pretratamiento descrito hasta ahora puede realizarse
antes del procedimiento de temporización real puesto que el
contenido del símbolo C64 está normalizado y es conocido a
priori en el lado receptor.
El primer paso en el proceso de temporización
real es realizar el filtrado adaptado en la unidad 20 de
correlación. Para ello, la señal <c_{5}> de instrucción
cuantificada con cinco elementos, así como los parámetros k_{S},
k_{E}, son transmitidos desde la ROM 18 a la unidad 20 de
correlación. En la unidad 20 de correlación, se ejecuta el filtrado
adaptado de acuerdo con la expresión
C[k] =
\sum\limits^{N_{C64}-1}_{\mu=0} \ c_{5}\text{*}[\mu]\cdot
r_{D}[\mu+k],k =
k_{S},...,(k_{E}+N_{CP})
en la que C[k] designa la
respuesta de impulsos estimada del canal, c_{5}* designa el valor
de toma cuantificado conjugado complejo comprendido en la señal
<c_{5}> de instrucción de cinco elementos, r_{D} designa
un valor de muestra comprendido en la señal de recepción y k designa
un momento específico de
tiempo.
La respuesta C[k] de impulsos estimada
del canal constituye el resultado de la correlación o la salida del
filtro adaptado para una sola operación de correlación. En total, se
realizan un número (k_{E}+N_{CP})-k_{S} de
operaciones de correlación o filtrado. Durante cada operación de
correlación, una parte de la señal de recepción, que comprende las
muestras r_{D}[k], r_{D}[k+1],...
r_{D}[k+N_{C64}-1] de la misma, es
correlacionada con la señal <c_{5}> de instrucción tratada
que corresponda a la secuencia de valores c_{5}[0],
c_{5}[1],... c_{5}[N_{C64}-1] de
toma.
Una vez obtenidas las respuestas C[k] de
impulsos del canal de manera eficaz desde el punto de vista de la
complejidad, tal como se ha descrito en lo que antecede, la parte
que queda consiste en obtener el mejor instante de temporización
posible a partir de las respuestas C[k] de impulsos de canal.
Tal como se muestra en el documento de R. van Nee y R. Prasad,
"OFDM for wireless multimedia communications" ("OFDM para
comunicaciones multimedia inalámbricas"), Artech House, año
2.000, la solución al problema de temporización consiste en
encontrar la posición de una ventana de longitud N_{CP}+1 en la
parte rayada representada en la figura 3, tal que sea máxima la
energía de la respuesta C[k] de impulsos del canal contenida
en esta ventana. Este proceso se realiza en la unidad 22 de
detección.
En la unidad 22 de detección, la energía
E_{vent}[k] contenida en cada ventana específica de
longitud N_{CP}+1 se calcula de acuerdo con
E_{vent}[k] =
\sum\limits^{N_{CP}}_{i=0}
|C[i+k]|^{2}.
\vskip1.000000\baselineskip
El instante k_{C64} de temporización estimado
que corresponde al principio del primer símbolo C64 representado en
la figura 2 viene dado por
k_{C64}= arg \
max_{K \in \ \{k_{S}, ..., k_{E}\}}
\{E_{vent}[k]\}.
La energía máxima E_{vent,máx} de la ventana
para el instante de temporización óptimo k_{C64} puede definirse
como
E_{vent,máx}
=
E_{vent}[k_{C64}].
El valor de E_{vent,máx} es transmitido a la
unidad 24 de detección, en la que se realiza la detección de falsa
alarma. La detección de falsa alarma tiene por objeto detectar si la
parte de la señal recibida tratada en ese momento tiene su origen
realmente en el preámbulo transmitido o si la información de
captación o temporización inicial ha fallado. La detección de falsa
alarma se basa en el hecho de que la energía encontrada después del
filtrado adaptado o de la correlación es significativamente más
elevada en el caso de "alarma correcta", en comparación con el
caso de falsa alarma.
Por razones de sencillez, se supone lo
siguiente:
- se utiliza una señal de instrucción ideal
<c_{ideal}> de longitud N_{C64}=64,
- <c_{ideal}> tendrá propiedades de
autocorrelación ideales, es decir, un máximo y ceros en las demás
posiciones,
- el concepto <c_{ideal}> se usa tanto
en el transmisor como en el receptor,
- el espectro de densidad de potencia de la
corriente de muestras recibida <r_{D}> es blanco,
- no se genera ruido,
- se considera un canal de una toma.
Se considera en primer lugar el caso de alarma
correcta. Para una sincronización ideal y un Control de ganancia
automático (AGC) ideal, los elementos de correlación proporcionan
las magnitudes cuadráticas de los elementos de <c_{ideal}>
que, en promedio, equivalen a la potencia media P_{c,ideal} de la
señal de instrucción. Por tanto, la amplitud del máximo de
correlación es igual a la longitud de <c_{ideal}>, a saber,
N_{C64}=64 veces P_{c,ideal}. La ventana de energía después de
la correlación contiene exactamente el máximo y ceros en las demás
posiciones. Por tanto, la energía de una ventana para una alarma
correcta es
E_{vent,correcta} =
N_{C64}{}^{2}P_{c,ideal}{}^{2} =
4096P_{c,ideal}{}^{2}.
En el caso de falsa alarma la secuencia de
muestras recibida <r_{D}> no se correlaciona con la señal
<c_{ideal}> transmitida. Cada resultado de correlación tiene
la forma
C =
\sum\limits^{N_{C64}-1}_{\mu=0} \ c_{ideal}*[\mu]\cdot
r_{D}[\mu].
Para determinar la energía de ventana promedio
en el caso de falsa alarma se precisa el valor esperado de la
magnitud cuadrática de C. Ello proporciona:
\vskip1.000000\baselineskip
E\{|C|^{2}\} =
N_{C64}E\{|c_{ideal}|^{2}\}E\{|r|^{2}\} =
N_{C64}P_{c,ideal}P_{r},
en la que se ha supuesto que
<c_{ideal}> y <r_{D}> son secuencias blancas. Como
puede verse a partir
de
E_{vent}[k] =
\sum\limits^{N_{CP}}_{i=0} \
|C[i+k]|^{2},
la potencia media de cada elemento
en la ventana de energía es E{|C|^{2}}. Por tanto, la energía
media de una ventana para falsa alarma
es
E_{vent,falsa}
= (N_{CP}+1)\cdot N_{C64}\cdot P_{c,ideal}\cdot P_{r} = 1088\cdot
P_{c,ideal}\cdot
P_{r}.
Desde luego, esta posibilidad se aplica
solamente con las hipótesis ilustradas en lo que antecede y
proporciona solamente los principios de una detección de falsa
alarma basada en cálculos de energías. En una recepción real,
tienen que tenerse en cuenta inconvenientes tales como ruido, una
señal de instrucción no ideal y propagación por múltiples
trayectorias. La potencia media de la señal <c_{5}> en el
receptor puede ser diferente de la potencia en la corriente de
muestras recibida en función del ajuste del AGC. De ese modo, las
expresiones de energía relevantes en lo que se refiere a detección
de falsa alarma tienen que reescribirse de la siguiente forma:
E_{vent,correcta} \leq
N_{C64}{}^{2}\cdot P_{c,5}\cdot Pr,
\hskip0.8cmy
E_{vent,falsa}
\approx (N_{CP}+1)\cdot N_{C64}\cdot P_{c,5}\cdot
P_{r}.
Basándose en estas expresiones de la energía
puede definirse un umbral (E_{umbral}) de energía para la ventana
de modo que sea muy improbable que se descarten alarmas correctas
pero que haya, todavía, un índice de detección de falsas alarmas
suficientemente elevado.
Podrá entenderse con facilidad que los
principios de temporización y cuantificación descritos en lo que
antecede no se limitan a maximizar la potencia de la señal en el
intervalo de protección. Podrían considerarse, también, para algún
receptor, algoritmos para maximizar la energía en una ventana con un
tamaño diferente de la longitud del intervalo de protección. Es
posible, también, combinar diferentes estrategias de temporización
para obtener instantes de temporización diferentes que, entonces,
puedan seleccionarse mediante otros criterios en función de los
algoritmos de tratamiento posterior.
Claims (13)
1. Un método en un sistema de comunicaciones
inalámbrico para proporcionar información de temporización para una
señal de transmisión recibida, que comprende
- correlacionar una o más partes de la señal de
transmisión recibida con una señal de instrucción cuantificada para
obtener uno o más resultados de correlación; y
- determinar la información de temporización en
base a los resultados de correlación;
- detectar falsa alarma en base a la energía de
una señal contenida dentro de una ventana de tiempo de la señal de
transmisión recibida;
- obtener uno o más resultados de correlación en
forma de respuestas de impulsos estimadas de canal ([.]),
caracterizado porque
la energía de señal de respuesta de impulsos de
canal contenida en la respectiva ventana de tiempo de la señal de
transmisión recibida está determinada por cada instante de
temporización posible,
el paso de determinar la información de
temporización en base a los resultados de la correlación comprende
determinar la ventana de tiempo que contiene la energía máxima de
señal (E_win,max), y
la detección de falsa alarma se basa en la
energía máxima de señal.
2. El método según la reivindicación 1, que
comprende, además, ajustar a escala la señal de instrucción y
controlar la complejidad de cálculo del paso de correlación merced a
la selección dinámica del factor de cambio o ajuste de escala.
3. El método según las reivindicaciones 1 o 2,
en el que la señal de instrucción comprende valores de instrucción
complejos y en el que una parte real y una parte imaginaria de cada
valor de instrucción son cuantificadas conjuntamente.
4. El método según la reivindicación 3, en el
que, durante la cuantificación, los valores de instrucción son
hechos corresponder con un conjunto predeterminado de valores reales
puros e imaginarios puros.
5. El método según la reivindicación 4, en el
que el conjunto predefinido de valores reales puros e imaginarios
puros comprende un valor cero.
6. El método según la reivindicación 5, en el
que el factor de cambio de escala es hecho variar con el fin de
ajustar el número de valores de instrucción hechos corresponder con
el valor cero.
7. El método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, que comprende, además, usar la información
de temporización proporcionada como instante de sincronización de
la temporización.
8. El método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que una o más partes de la señal de
recepción son correlacionadas con la señal de instrucción ajustada
a escala mediante un filtro adaptado.
9. El método según la reivindicación 1, en el
que la detección de falsa alarma comprende comparar la energía
máxima de la señal con un umbral de energía de la señal.
10. Un producto de programa informático que
comprende partes de código de programa para realizar los pasos de
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 cuando el producto de
programa informático se ejecute en un sistema informático.
11. El producto de programa informático según la
reivindicación 10, almacenado en un medio de registro que pueda
leerse mediante un ordenador.
12. Un receptor (10) de un sistema de
comunicaciones inalámbrico para recibir una señal de transmisión,
que comprende:
- una unidad (20) para correlacionar una o más
partes de la señal de transmisión recibida con una señal de
instrucción cuantificada para obtener uno o más resultados de
correlación; y
- una unidad (22) para determinar información de
temporización en base a los resultados de la correlación;
- una unidad (24) para detectar falsa alarma en
base a la energía de una señal contenida dentro de una ventana de
tiempo de la señal de transmisión recibida;
en donde las unidades están adaptadas para
que
uno o más resultados de correlación en forma de
respuestas de impulsos estimadas de canal ([.]) sean obtenidos, el
receptor estando además caracterizado porque las unidades
están adaptadas para que
la energía de señal de la respuesta de impulso
de canal contenida en la respectiva ventana de tiempo de la señal
de trasmisión recibida esté determinada por cada instante de
temporización posible,
el paso de determinar la información de
temporización en base a los resultados de la correlación comprenda
determinar la ventana de tiempo que contiene la energía máxima de
señal (E_win,max), y
la detección de falsa alarma se base en la
energía máxima de señal.
13. El receptor según la reivindicación 12, en
el que la señal de instrucción comprende valores de instrucción
complejos y en el que la unidad (16) para cuantificar la señal de
instrucción ajustada a escala cuantifica conjuntamente una parte
real y una parte imaginaria de cada valor de instrucción.
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