ES2323856T3 - Desequilibrio de la fase iq. - Google Patents
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Abstract
Método para corregir un desequilibrio IQ (en fase y de fase en cuadratura) de un receptor de conversión directa basado en IQ (200), comprendiendo el método: recibir una señal de radiofrecuencia en el receptor de conversión directa (200); transportar, en un dominio analógico del receptor de conversión directa, la señal de radiofrecuencia recibida hacia una rama en fase del receptor de conversión directa y hacia una rama de fase en cuadratura del receptor de conversión directa; mezclar, en el dominio analógico del receptor de conversión directa, la señal de radiofrecuencia de la rama en fase con una primera señal de mezcla para formar una componente de señal en fase (I) de banda base y se mezcla la señal de radiofrecuencia de la rama de fase en cuadratura con una segunda señal de mezcla para formar una componente de señal de fase en cuadratura (Q), de banda base; transportar la componente de señal en fase (I), de banda base, y la componente de señal de fase en cuadratura (Q), de banda base, a un demodulador digital (210), caracterizado porque se detecta, en el demodulador digital (210), el desequilibrio IQ del receptor de conversión directa (200) analizando por lo menos una de entre las componentes de señal en fase (I) y de fase en cuadratura (Q) de banda base; y se corrige el desequilibrio IQ, detectado en el demodulador digital (210), en el dominio analógico del receptor de conversión directa (200) para lograr una diferencia de fase de 90 grados entre una componente de señal futura en fase, de banda base, y una componente de señal futura correspondiente de fase en cuadratura, de banda base.
Description
Desequilibrio de la fase IQ.
La presente invención se refiere a la corrección
del desequilibrio de la fase IQ (en fase y en cuadratura) de un
receptor de conversión directa.
Los sistemas de radiodifusión digital, tales
como los sistemas de televisión digital, están siendo desarrollados,
y se pretende que, finalmente, sustituyan a los sistemas de
radiodifusión analógicos. Esto es debido, entre otras cosas, a su
capacidad de proporcionar tipos nuevos de servicios y una mejor
calidad de las capacidades de los servicios en comparación con los
sistemas de radiodifusión analógicos.
Uno de los sistemas de radiodifusión digital que
está siendo normalizado actualmente por el Instituto Europeo de
Normas de Telecomunicaciones (ETSI) es el sistema de Radiodifusión
de Vídeo Digital (DVB). En el sistema DVB, el vídeo digital se
emite por radiodifusión usando infraestructuras de satélites, cable
y/o terrestres.
El sistema DVB que usa la infraestructura
terrestre se define como sistema DVB-T (DVB
Terrestre). En la transmisión DVB-T los datos
digitales se modulan sobre una señal de radiofrecuencia (RF). El
método de modulación usado es la modulación COFDM (Multiplexado por
División Ortogonal de Frecuencia Codificada). La señal
DVB-T modulada se transmite desde un transmisor
DVB-T. La transmisión se produce a través de un
canal de radiocomunicaciones DVB-T. La señal
DVB-T transmitida es recibida en un receptor
DVB-T. El receptor DVB-T demodula la
señal DVB-T recibida para volver a generar los
datos digitales. Los datos digitales pueden contener, por ejemplo,
un flujo continuo de vídeo codificado MPEG-2 (Grupo
de Expertos en Imágenes en Movimiento).
Con la radiodifusión del vídeo digital terrestre
es posible lograr una transferencia de datos de una calidad
satisfactoria incluso si el receptor DVB-T es
móvil.
Se supone que los dispositivos de comunicaciones
móviles inalámbricas son ligeros y de tamaño reducido. Esta es la
razón por la que el uso de una arquitectura de conversión directa en
el receptor DVB-T es, en muchos casos, más deseable
que, por ejemplo, el uso de una arquitectura superheterodina.
En un receptor de conversión directa, una señal
DVB-T analógica de radiofrecuencia, transmitida
desde un transmisor DVB-T y recibida en un receptor
DVB-T, es convertida directamente desde la banda de
radiofrecuencia a las componentes de la señal I y Q de banda base
en el receptor DVB-T, en el cual "I" hace
referencia a una componente de la señal en fase, correspondiente a
la señal DVB-T y "Q" hace referencia a una
componente de señal en fase de cuadratura correspondiente a la
señal DVB-T. En la práctica, la conversión se
realiza dividiendo la señal DVB-T de
radiofrecuencia recibida en dos señales sustancialmente idénticas,
mezclando una de las señales con una señal de un oscilador local
para formar la componente de la señal I de banda base y mezclando la
otra señal con una señal de un oscilador local desplazada en fase
para formar la componente de la señal Q de banda base. El
desplazamiento de fase de la señal del oscilador local se realiza en
un desfasador, siendo de 90 grados la magnitud del desplazamiento
de fase. De este modo, en un caso ideal, la diferencia de fase entre
las señales de una rama I a lo largo de la cual se desplaza la
componente de señal I en el receptor DVB-T y una
rama Q a lo largo de la cual se desplaza la componente de señal Q en
el receptor DVB-T es exactamente 90 grados.
El método de modulación COFDM que se usa en el
sistema DVB-T es un método de modulación
multiportadora. Esto significa que, en el transmisor
DVB-T, los datos digitales a transmitir se dividen
en varios componentes los cuales se transmiten a través de señales
portadoras independientes. Por ejemplo, en uno de los modos de
funcionamiento del sistema DVB-T un canal
DVB-T (cuyo ancho de banda es 8 MHz) contiene 6.816
portadoras (a las que también se hace referencia como
"subportadoras"). Las propias portadoras se modulan usando
constelaciones QAM (Modulación de Amplitud en Cuadratura) de
diferente nivel.
La Figura 1 muestra un diagrama de una
constelación que muestra los puntos de una constelación
64-QAM. El eje horizontal, es decir, el eje I,
indica la amplitud de la componente de señal I correspondiente a la
señal DVB-T y el eje vertical, es decir, el eje Q,
indica la amplitud de la componente de señal Q correspondiente a la
señal DVB-T. En la Figura 1, las unidades del eje I
y el eje Q son unidades arbitrarias. El eje I y el eje Q definen un
plano IQ. Cada punto de la constelación en el plano IQ se
corresponde con una secuencia de bits transmitida. Por ejemplo, el
punto de la constelación (I=3, Q=5), se corresponde con una
secuencia de bits transmitida 001011.
Es importante que la diferencia de fase entre
las señales de la rama I y la rama Q sea 90 grados ya que si la
misma es diferente de 90º, se produce un desequilibrio IQ (más
particularmente, un desequilibrio de la fase IQ), y aumenta la
probabilidad de que los bits transmitidos no sean detectados
correctamente en el receptor DVB-T. Cuanto más
compleja sea la modulación QAM usada, más sensible será la detección
de bits al desequilibrio IQ.
El documento titulado "Impacts of I/Q
imbalance on QPSK-OFDM-QAM
detection" de Chia-Liang LIU (IEEE TRANSACTIONS
ON CONSUMER ELECTRONICS vol. 44, nº 3, agosto de 1998, páginas 984 a
989, XP002956229) estudia cómo influyen los desequilibrios de
amplitud y fase en el rendimiento de un sistema
QPSK-OFDM-QAM.
\newpage
El sistema DVB-T es un sistema
de banda ancha que usa una amplia variedad de frecuencias. Por
ejemplo, si la banda UHF (Frecuencia Ultra-Alta) se
usa con un ancho de canal de 8 MHz, la banda de frecuencias usada
está comprendida entre 470 MHz y 862 MHz. Resulta complicado y
costoso fabricar un desfasador que realice una diferencia de fase
estable de 90 grados para las ramas I y Q en toda la zona de la
banda de frecuencias usada, teniendo en cuenta especialmente el
requisito de un tamaño reducido para los dispositivos de
comunicaciones móviles
inalámbricas.
inalámbricas.
Según un primer aspecto de la invención se
proporciona un método para corregir un desequilibrio IQ de un
receptor de conversión directa basado en IQ, comprendiendo el
método:
recibir una señal de radiofrecuencia en el
receptor de conversión directa;
transportar, en un dominio analógico del
receptor de conversión directa, la señal de radiofrecuencia recibida
hacia una rama en fase del receptor de conversión directa y hacia
una rama de fase en cuadratura del receptor de conversión
directa;
mezclar, en el dominio analógico del receptor de
conversión directa, la señal de radiofrecuencia de la rama en fase
con una primera señal de mezcla para formar una componente de señal
en fase de banda base y se mezcla la señal de radiofrecuencia de la
rama de fase en cuadratura con una segunda señal de mezcla para
formar una componente de señal de fase en cuadratura, de banda
base;
transportar la componente de señal en fase, de
banda base, y la componente de señal de fase en cuadratura, de
banda base, a un demodulador digital;
detectar, en el demodulador digital, el
desequilibrio IQ del receptor de conversión directa analizando por
lo menos una de entre las componentes de señal en fase y de fase en
cuadratura de banda base;
corregir el desequilibrio IQ, detectado en el
demodulador digital, en el dominio analógico del receptor de
conversión directa para lograr una diferencia de fase de 90º entre
una componente de señal futura en fase, de banda base, y una
componente de señal futura correspondiente de fase en cuadratura, de
banda base.
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De acuerdo con un segundo aspecto de la
invención, se proporciona un receptor de conversión directa basado
en IQ para corregir un desequilibrio IQ, comprendiendo el receptor
de conversión directa:
una parte de radiofrecuencia para recibir una
señal de radiofrecuencia en el receptor de conversión directa;
una rama en fase y una rama de fase en
cuadratura, en un dominio analógico del receptor de conversión
directa, para transportar la señal de radiofrecuencia recibida, en
la rama en fase y la rama de fase en cuadratura;
un primer mezclador para mezclar, en el dominio
analógico del receptor de conversión directa, la señal de
radiofrecuencia de la rama en fase con una primera señal de mezcla
para formar una componente de señal en fase, de banda base, y un
segundo mezclador para mezclar, en el dominio analógico del receptor
de conversión directa, la señal de radiofrecuencia de la rama de
fase en cuadratura con una segunda señal de mezcla para formar una
componente de señal de fase en cuadratura, de banda base;
un demodulador digital adaptado para recibir la
componente de señal en fase, de banda base, y la componente de
señal de fase en cuadratura, de banda base, estando adaptado el
demodulador digital para detectar el desequilibrio IQ del receptor
de conversión directa analizando por lo menos una de entre la
componente de señal en fase y de fase en cuadratura de banda
base;
unos medios para corregir el desequilibrio IQ,
detectado en el demodulador digital, en el dominio analógico del
receptor de conversión directa para lograr una diferencia de fase de
90 grados entre una componente de señal futura en fase, de banda
base, y una componente de señal futura correspondiente de fase en
cuadratura, de banda base.
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Según un tercer aspecto de la invención se
proporciona un dispositivo de comunicaciones que comprende un
receptor de conversión directa basado en IQ para corregir un
desequilibrio IQ, comprendiendo el receptor de conversión
directa:
una parte de radiofrecuencia para recibir una
señal de radiofrecuencia en el receptor de conversión directa;
una rama en fase y una rama de fase en
cuadratura, en un dominio analógico del receptor de conversión
directa, para transportar la señal de radiofrecuencia recibida, en
la rama en fase y la rama de fase en cuadratura;
un primer mezclador para mezclar, en el dominio
analógico del receptor de conversión directa, la señal de
radiofrecuencia de la rama en fase con una primera señal de mezcla
para formar una componente de señal en fase, de banda base, y un
segundo mezclador para mezclar, en el dominio analógico del receptor
de conversión directa, la señal de radiofrecuencia de la rama de
fase en cuadratura con una segunda señal de mezcla para formar una
componente de señal de fase en cuadratura, de banda base;
un demodulador digital adaptado para recibir la
componente de señal en fase, de banda base, y la componente de
señal de fase en cuadratura, de banda base, estando adaptado el
demodulador digital para detectar el desequilibrio IQ del receptor
de conversión directa analizando por lo menos una de entre la
componente de señal en fase y de fase en cuadratura de banda
base;
unos medios para corregir el desequilibrio IQ,
detectado en el demodulador digital, en el dominio analógico del
receptor de conversión directa para lograr una diferencia de fase de
90 grados entre una componente de señal futura en fase, de banda
base, y una componente de señal futura correspondiente de fase en
cuadratura, de banda base.
\vskip1.000000\baselineskip
Según un cuarto aspecto de la invención, se
proporciona un sistema que comprende un transmisor y un receptor de
conversión directa basado en IQ para corregir un desequilibrio IQ,
comprendiendo el transmisor un modulador para transmitir una señal
de radiofrecuencia hacia el receptor de conversión directa,
comprendiendo el receptor de conversión directa:
una parte de radiofrecuencia para recibir la
señal de radiofrecuencia en el receptor de conversión directa;
una rama en fase y una rama de fase en
cuadratura, en un dominio analógico del receptor de conversión
directa, para transportar la señal de radiofrecuencia recibida, en
la rama en fase y la rama de fase en cuadratura;
un primer mezclador para mezclar, en el dominio
analógico del receptor de conversión directa, la señal de
radiofrecuencia de la rama en fase con una primera señal de mezcla
para formar una componente de señal en fase, de banda base, y un
segundo mezclador para mezclar, en el dominio analógico del receptor
de conversión directa, la señal de radiofrecuencia de la rama de
fase en cuadratura con una segunda señal de mezcla para formar una
componente de señal de fase en cuadratura, de banda base;
un demodulador digital adaptado para recibir la
componente de señal en fase, de banda base, y la componente de
señal de fase en cuadratura, de banda base, estando adaptado el
demodulador digital para detectar el desequilibrio IQ del receptor
de conversión directa analizando por lo menos una de entre la
componente de señal en fase y de fase en cuadratura de banda
base;
unos medios para corregir el desequilibrio IQ,
detectado en el demodulador digital, en el dominio analógico del
receptor de conversión directa para lograr una diferencia de fase de
90 grados entre una componente de señal futura en fase, de banda
base, y una componente de señal futura correspondiente de fase en
cuadratura, de banda base.
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A continuación se describirán formas de
realización de la invención, a título de ejemplo, haciendo
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 muestra un diagrama de constelación
que muestra los puntos de una constelación
64-QAM;
la Figura 2 muestra los bloques funcionales de
un receptor DVB-T según una forma de realización
preferida de la invención;
la Figura 3 muestra un detalle del receptor
DVB-T de la Figura 2;
la Figura 4 muestra un diagrama de constelación
de la modulación 2-PSK; y
la Figura 5 muestra un dispositivo de
comunicaciones móviles según la invención.
La Figura 1 ya se ha descrito en la exposición
anterior.
A continuación se describirá un sistema
DVB-T, según una de las formas de realización
preferidas. El sistema comprende un transmisor
DVB-T y un receptor DVB-T. El
transmisor DVB-T funciona de una manera conocida
para un experto en la materia. El mismo comprende un modulador
COFDM para modular datos digitales que se van a emitir por
radiodifusión hacia el receptor DVB-T.
La Figura 2 muestra el receptor
DVB-T (de banda ancha) según la forma de realización
preferida de la invención. El receptor DVB-T 200
está ubicado en un dispositivo de comunicaciones móviles para
constituir un dispositivo portátil de mano, inalámbrico, adecuado
para el funcionamiento DVB-T. Además de la capacidad
de recepción DVB-T, el dispositivo de
comunicaciones móviles puede disponer de una capacidad de red
celular para realizar una comunicación interactiva con una red
celular tal como una red celular telefónica. Al dispositivo se le
puede denominar terminal de medios o pantalla de medios.
El receptor DVB-T 200 funciona
en general según un principio de conversión directa ampliamente
conocido.
En la forma de realización preferida de la
invención, los datos digitales que se han modulado por COFDM en una
señal DVB-T de radiofrecuencia, analógica, y que han
sido enviados desde un transmisor DVB-T y recibidos
a través de una antena integral (no mostrada) del receptor
DVB-T 200 son transportados hacia un amplificador
de bajo ruido 201 del receptor DVB-T 200. En el
amplificador de bajo ruido 201, la señal DVB-T se
amplifica para aumentar el nivel de potencia de la señal
DVB-T recibida.
La señal DVB-T amplificada se
divide en dos señales sustancialmente idénticas, una de las cuales
se lleva hacia un primer amplificador ajustable 202 y la otra se
lleva hacia un segundo amplificador ajustable 203. A la rama de la
señal a lo largo de la cual reside el primer amplificador ajustable
202 se le denomina rama Q y a la rama de señal a lo largo de la
cual reside el segundo amplificador ajustable 203 se le denomina
rama I.
El primer amplificador ajustable 202 amplifica
la señal que viaja a lo largo de la rama Q y el segundo amplificador
ajustable 203 amplifica la señal que viaja a lo largo de la rama I.
En la rama Q, la señal amplificada se lleva hacia una primera
entrada de un primer mezclador de sentido descendente 204 y en la
rama I la señal amplificada se lleva hacia una primera entrada de
un segundo mezclador de conversión en sentido descendente 205.
Un oscilador local 206 genera una señal de
oscilador local. La señal del oscilador local se transporta hacia
una segunda entrada del segundo mezclador de conversión de sentido
descendente 205. Adicionalmente, la señal del oscilador local se
transporta hacia un desfasador ajustable 207 el cual desplaza en 90
grados la fase de la señal del oscilador local. La señal del
oscilador local desfasada es transportada hacia una segunda entrada
del primer mezclador de conversión de sentido descendente 204.
El primer mezclador de conversión de sentido
descendente 204 mezcla la señal de la rama Q proveniente del primer
amplificador ajustable 202 con la señal del oscilador local
desfasada para generar una componente de señal Q de banda base. La
componente de señal Q de banda base es llevada hacia un primer
filtro paso bajo 208 el cual aplica un filtrado paso bajo a la
componente de señal Q de banda base de la señal
DVB-T. El primer filtro paso bajo 208 es un filtro
paso bajo con una banda de paso fija, cuya anchura es
sustancialmente igual que la anchura de un canal
DVB-T dividida por dos. La banda de paso del primer
filtro paso bajo 208 presenta unos bordes abruptos para atenuar
fuertemente las componentes de frecuencia que se sitúan fuera de la
banda de paso. Desde el primer filtro paso bajo 208, la componente
de señal Q es llevada hacia un demodulador COFDM 210 para su
demodulación digital.
El segundo mezclador de conversión en sentido
descendente 205 mezcla la señal de rama I proveniente del segundo
amplificador ajustable 203 con la señal del oscilador local para
generar una componente de señal I de banda base, la componente de
señal I de banda base es llevada hacia un segundo filtro paso bajo
209 el cual aplica un filtrado paso bajo a la componente de señal I
de banda base de la señal DVB-T. El segundo filtro
paso bajo 209 es un filtro paso bajo con una banda de paso fija,
cuya anchura es sustancialmente igual a la anchura de un canal
DVB-T dividido por dos. La banda de paso del segundo
filtro paso bajo 209 presenta unos bordes bruscos para atenuar
fuertemente las componentes de frecuencia que se sitúan fuera de la
banda de paso. Desde el segundo filtro paso bajo 209, la componente
de señal I es llevada hacia el demodulador COFDM 210 para su
demodulación digital.
El demodulador COFDM 210 es un bloque
demodulador digital el cual demodula la señal DVB-T
recibida modulada por COFDM para volver a generar los datos
digitales transmitidos originalmente. Desde el demodulador COFDM
210, los datos digitales se pueden transportar, por ejemplo, hacia
un decodificador MPEG-2, hacia una pila de
protocolos IP (Protocolo de Internet) o hacia otro bloque funcional
adecuado para su procesado adicional.
La Figura 3 muestra bloques básicos del
demodulador COFDM 210. Los mismos son un bloque de procesado
analógico de la señal 301, un bloque demodulador OFDM (Multiplexado
por División de Frecuencia Ortogonal) 302 y un decodificador de
canales FEC (Corrección de Errores hacia Adelante) 303.
Un primer conversor
analógico-a-digital 331 del bloque
de procesado de señales analógicas 301 transforma la componente de
señal Q del formato analógico al formato digital. Un segundo
conversor analógico-a-digital 332
del bloque de procesado de señales analógicas 301 transforma la
componente de señal I del formato analógico al formato digital.
Las componentes digitales de señal I y Q son
llevadas hacia el bloque demodulador OFDM 302 el cual realiza unas
operaciones de remuestreo (en el bloque 333) y de Transformada
Rápida de Fourier (FFT, bloque 334) sobre las componentes de señal
I y Q para generar una señal DVB-T en el dominio de
la frecuencia. Un bloque de estimación y corrección de canales 335
del bloque demodulador OFDM 302 determina, basándose en señales
piloto específicas incluidas en la señal DVB-T, una
función de transferencia H(f) del canal (de recepción
DVB-T que se está usando), y basándose en la
función de transferencia H(f), corrige los efectos que el
trayecto de transmisión provoca en la señal DVB-T.
Finalmente, el bloque demodulador OFDM 302 genera (en el bloque
336), basándose en la señal DVB-T corregida,
decisiones flexibles sobre los bits transmitidos, es decir, genera
probabilidades sobre los bits transmitidos.
Las decisiones flexibles son transportadas hacia
el decodificador de canales FEC 303 el cual realiza una corrección
de errores en dos fases. En la primera fase, un decodificador
Viterbi 337 obtiene, basándose en las decisiones flexibles y usando
la redundancia insertada por un codificador convolucional del
transmisor DVB-T, el flujo continuo de bits de
entrada del codificador convolucional que ha sido transmitido con la
mayor probabilidad desde el transmisor
DVB-T.
El flujo continuo de bits obtenido es transportado hacia un decodificador Reed-Solomon 338. El decodificador
Reed-Solomon 338 realiza la segunda fase de la corrección de errores, es decir, la decodificación de tramas. El flujo continuo de bits decodificado en cuanto a tramas es transportado hacia un bloque de desaleatorización 339 el cual realiza unas operaciones de desaleatorización para volver a generar los datos digitales transmitidos originalmente.
El flujo continuo de bits obtenido es transportado hacia un decodificador Reed-Solomon 338. El decodificador
Reed-Solomon 338 realiza la segunda fase de la corrección de errores, es decir, la decodificación de tramas. El flujo continuo de bits decodificado en cuanto a tramas es transportado hacia un bloque de desaleatorización 339 el cual realiza unas operaciones de desaleatorización para volver a generar los datos digitales transmitidos originalmente.
Resulta evidente para un experto en la materia
que los bloques 301 a 303 pueden comprender
sub-bloques que sean diferentes a los mostrados en
la Figura 3, siendo evidentes dichos sub-bloques
para un experto en la materia. Por ejemplo, el bloque 301 puede
contener un módulo de control automático de la ganancia (AGC) para
la señal DVB-T recibida. El bloque AGC puede
controlar, con una o más señales de control de realimentación AGC,
la ganancia del primer y el segundo amplificadores ajustables 202 y
203 para optimizar el nivel de voltaje de la señal
DVB-T recibida con vistas a la conversión
analógica-a-digital de las
componentes de señal I y Q. Por ejemplo, el bloque 303 puede
contener bloques adicionales para realizar operaciones de
desentrelazado.
En una de las implementaciones del receptor
DVB-T 200, los bloques 201 a 205 y 207 a 209 se
implementan en un circuito integrado (IC) al cual se le puede
denominar IC de conversión directa (o IC de radiofrecuencia), el
oscilador local 206 se implementa como un componente independiente
del circuito y el demodulador COFDM 210 se implementa en otro
circuito integrado al cual se le puede denominar demodulador IC. El
demodulador IC puede disponer de un procesado de señal digital
(DSP) para el procesado de la señal.
En otra de las implementaciones, también el
oscilador local 206 está integrado en el IC de conversión
directa.
Según la descripción anterior, el bloque de
estimación y corrección de canales 335 del bloque demodulador OFDM
302 determina, basándose en señales piloto específicas, una función
de transferencia H(f) del canal DVB-T que se
está usando, y basándose en la función de transferencia H(f),
corrige los efectos que el trayecto de la transmisión provoca en la
señal DVB-T. Las señales piloto son señales que se
transmiten en la señal DVB-T, siendo conocidas, de
antemano, para el receptor DVB-T sus amplitudes de
transmisión y su ubicación en el espectro.
Existen tres tipos diferentes de señales piloto
en la señal DVB-T: señales piloto continuas, señales
piloto dispersas y señales TPS (Señalización de Parámetros del
Transmisor). Las señales piloto se modulan sobre portadoras piloto
en el transmisor DVB-T y las mismas forman parte de
la señal DVB-T transmitida. De este modo, la señal
DVB-T modulada por COFDM comprende tanto portadoras
de datos (portadoras que transportan datos digitales) como
portadoras piloto (portadoras que transportan señales piloto). Como
las señales piloto forman parte de la señal DVB-T,
las mismas se procesan de una manera similar a las portadoras de
datos en el IC de conversión directa.
En el IC del demodulador, las señales piloto
continuas y dispersas se usan en la estimación y corrección de
canales. En otras palabras, el bloque de estimación y corrección de
canales 335 determina la función de transferencia H(f) sobre
la base de estas señales piloto y corrige los efectos, es decir, la
distorsión, que el trayecto de transmisión provoca en la señal
DVB-T multiplicando la señal DVB-T
por una función 1/H(f) que es la función inversa de la
función de transferencia determinada H(f). Las señales piloto
TPS se usan para señalizar parámetros del transmisor
específicos.
Además de la estimación y la corrección de los
efectos del trayecto de transmisión, el bloque de estimación y
corrección de canales 335 corrige, en la forma de realización
preferida, el desequilibrio IQ (o más concretamente el
desequilibrio de fase IQ o en otras palabras el error de fase)
generado en el receptor DVB-T 200. Tal como se
sugiere en la descripción anterior, el desequilibrio IQ se produce
típicamente si el desplazamiento de fase que realiza el desfasador
ajustable 207 para la señal del oscilador local es diferente a 90
grados. En ese caso, la diferencia de fase de la componente de
señal I y la componente de señal Q, después de la mezcla, acaba
siendo diferente a 90 grados lo cual, a su vez, dificulta
adicionalmente la detección de bits transmitidos. El desequilibrio
IQ también se puede producir si, por ejemplo, los tiempos de
propagación en las ramas I y Q son diferentes entre sí.
El desfasador ajustable es típicamente
dependiente de la frecuencia y por lo tanto no puede conseguir una
diferencia de fase estable de 90 grados para las ramas I y Q en la
totalidad de la amplia zona de la banda de frecuencias usada, y
esta es la razón por la que es necesaria la corrección. La
corrección del desequilibrio IQ realizada por el bloque 335 es
necesaria para garantizar que la diferencia de fase entre las
señales que viajan a lo largo de la rama I y la rama Q es lo más
próxima posible a 90 grados en la zona de frecuencia del canal
DVB-T que se está usando en ese momento.
A continuación se describe más detalladamente la
corrección del desequilibrio IQ. Según la forma de realización
preferida de la invención, el desequilibrio IQ se detecta a partir
de las señales piloto. En el bloque de estimación y corrección de
canales 335 se genera una señal de corrección 366 y la misma se
realimenta hacia el desfasador ajustable 207 del IC de conversión
directa.
El método de modulación que se usa en todas las
señales piloto es el 2-PSK (Modulación por
Desplazamiento de Fase). La Figura 4 muestra un diagrama de
constelación que muestra los puntos de la constelación
correspondientes a una 2-PSK. Se observa que una
señal modulada por 2-PSK, ideal, no presenta en
absoluto ninguna componente Q, es decir, la componente Q es cero.
Si la componente Q de la señal piloto recibida no es cero, existe un
desequilibrio IQ. El desequilibrio IQ puede ser provocado por el
trayecto de transmisión, es decir, por el propio canal de
radiocomunicaciones, o por el receptor DVB-T, o por
ambos elementos.
En la forma de realización preferida de la
invención, el desequilibrio IQ provocado por el trayecto de
transmisión se elimina mediante un promediado. Se supone que el
desequilibrio IQ provocado por el trayecto de transmisión es de
carácter térmico. Esta es la razón por la que el promediado elimina
el desequilibrio IQ provocado por el trayecto de transmisión.
El objeto del promediado depende de la
implementación. En una de las implementaciones, se promedia la
componente Q de todas las señales piloto continuas durante un
símbolo OFDM recibido (una secuencia de bits específica). En otra
de las implementaciones, se promedia la componente Q de las señales
piloto tanto continuas como dispersas. Todavía en otra de las
implementaciones, se promedia la componente Q de las señales piloto
tanto continuas como dispersas así como de las TPS. Todavía en otra
de las implementaciones, se promedia la componente Q de señales
piloto continuas y/o dispersas y/o TPS de más de un símbolo OFDM. El
promediado se puede realizar sobre la componente Q que reside en el
semiplano del lado derecho del plano IQ o sobre la componente Q que
reside en el semiplano del lado izquierdo del plano IQ o sobre
ambos.
Con independencia de qué implementación se use,
la componente Q promediada representa una estimación del
desequilibrio IQ generado en el receptor DVB-T 200
(típicamente la mayor parte del desequilibrio IQ se genera debido al
funcionamiento no ideal del desfasador ajustable 207). Tal como se
ha mencionado en la descripción anterior, en el bloque de
estimación y corrección de canales 335 se genera una señal de
corrección 366. La señal de corrección 366 se genera basándose en
la componente Q promediada, es decir, la componente Q que queda
después de que se haya realizado el promediado. La señal de
corrección 366 la cual puede ser, por ejemplo, un nivel de voltaje
DC se realimenta desde el dominio digital (todo bloque que reside en
el IC del demodulador después de los conversores
analógicos-a-digitales 331 y 332
pertenece al dominio digital) al dominio analógico hacia el
desfasador ajustable 207. El desplazamiento de fase del desfasador
ajustable 207 se corrige con la señal de corrección 366. La
finalidad es ajustar a cero la componente Q promediada de la señal
piloto ya que si la componente Q se acerca más a cero, esto
significa que la diferencia de fase entre las señales que viajan a
lo largo de la rama de señal I y Q se acerca a 90 grados, es decir,
el desequilibrio IQ se corrige o por lo menos se reduce en la zona
de frecuencias del canal DVB-T
usado.
usado.
La generación de la señal de corrección y la
corrección del desequilibrio IQ se pueden producir de forma
iterativa durante todo el tiempo en el que el receptor
DVB-T está recibiendo la señal DVB-T
que contiene señales
piloto.
piloto.
Como el desequilibrio IQ, según la forma de
realización preferida, se corrige completamente o por lo menos se
reduce, se puede mejorar la calidad de la recepción de la señal
DVB-T. Si el desequilibrio IQ es muy acusado, por
ejemplo, 5 grados o mayor si se usa la 64-QAM, puede
que resulte posible, después de la corrección, recibir
correctamente bits transmitidos, los cuales sin la corrección del
desequilibrio IQ se habrían recibido incorrectamente o no habrían
sido recibidos en absoluto.
En otra de las formas de realización de la
invención, en lugar de transportar la señal del oscilador local
hacia la segunda entrada del segundo mezclador de conversión en
sentido descendente 205, desplazar en fase la señal del oscilador
local en el desfasador ajustable 207 y llevar la señal del oscilador
desplazada en fase hacia la segunda entrada del primer mezclador de
conversión en sentido descendente 204, se dispone de dos
osciladores locales, llevándose una señal de oscilador local
correspondiente a un primer oscilador local hacia la segunda
entrada del primer mezclador de conversión en sentido descendente
204 y llevándose una señal de oscilador correspondiente a un
segundo oscilador local hacia la segunda entrada del segundo
mezclador de conversión en sentido descendente 205. En el bloque de
estimación y corrección de canales 335 se genera(n) una
señal (o señales) de corrección y la(s) misma(s) se
realimenta(n) hacia el dominio analógico del receptor
DVB-T para corregir el desequilibrio IQ del receptor
DVB-T ajustando la diferencia de fase entre la señal
de oscilador local correspondiente al primer oscilador local y la
señal de oscilador local correspondiente al segundo oscilador
local.
La Figura 5 muestra un dispositivo de
comunicaciones móviles 80, al que también se hace referencia como
terminal de medios inalámbrico, adecuado para implementar la
invención. El dispositivo de comunicaciones móviles 80 comprende el
receptor DVB-T 200 con una antena integrada interna
ANT, una interfaz de usuario UI y una unidad de control 86. El
receptor DVB-T 200 está acoplado a la unidad de
control 86 a través de un primer bus de control/datos. La interfaz
de usuario UI está acoplada a la unidad de control 86 a través de un
segundo bus de control/datos. Adicionalmente, para la comunicación
entre el dispositivo de comunicaciones móviles 80 y una red celular
(no mostrada), el dispositivo de comunicaciones móviles puede
comprender una interfaz de red celular 87 la cual está acoplada a
la unidad de control 86 a través de un tercer bus de control/datos.
La interfaz de red celular 87 puede comprender un transceptor de
radiofrecuencia (no mostrado).
La unidad de control 86 comprende un procesador
con una memoria y un software para controlar el funcionamiento del
dispositivo de comunicaciones móviles 80. El software contiene una
pila de protocolos MPEG-2 para decodificar los
datos digitales demodulados los cuales son proporcionados por el
receptor DVB-T 200 para la unidad de control 86 a
través del primer bus de control/datos. La interfaz de usuario UI
comprende una pantalla y un teclado para permitir que el usuario
utilice el dispositivo de comunicaciones móviles 80. La unidad de
control 86 controla la presentación de información en la interfaz
de usuario UI, por ejemplo, la presentación de los datos digitales
MPEG-2 decodificados (flujo continuo de vídeo) sobre
la pantalla. Los datos digitales demodulados pueden contener
paquetes IP (Protocolo de Internet) de un servicio de difusión o
multidifusión de datos IP. El software de la unidad de control 86
puede contener una pila de protocolos IP para gestionar los paquetes
IP.
Si se desea que el dispositivo de comunicaciones
móviles 80 tenga un tamaño reducido, el receptor de conversión
directa DVB-T 200 de tamaño reducido, según la forma
de realización preferida de la invención, ayuda, en muchos casos, a
reducir el tamaño del dispositivo de comunicaciones móviles 80.
La presente invención permite una corrección del
desequilibrio IQ en un receptor de conversión directa. El
desequilibrio IQ se corrige completamente o por lo menos se reduce
ya en el dominio analógico con la ayuda de una señal de corrección
generada en el demodulador digital 210 en el dominio digital. Cuando
ya se ha corregido el desequilibrio IQ en el dominio analógico, no
es necesaria ninguna corrección adicional del desequilibrio IQ en
el dominio digital (o incluso si se siguiera realizando una
corrección adicional del desequilibrio IQ en el dominio digital, en
muchos casos los algoritmos usados en dicha corrección pueden ser
más sencillos).
Al corregir el desequilibrio IQ, la adquisición
de las señales se puede realizar de forma más sencilla. Cuando el
desequilibrio IQ se corrige según la invención, se puede mejorar la
probabilidad de que se detecten correctamente, en el receptor de
conversión directa, los puntos de la constelación de la complicada
modulación QAM sensible a la fase y a la amplitud, usada en
portadoras de datos. Esto significa que también los datos digitales
transmitidos se pueden volver a generar de forma más precisa en el
receptor de conversión directa.
Aunque como ejemplo se ha usado el sistema
DVB-T, la invención también es aplicable en otros
sistemas basados en la modulación multiportadora OFDM, tales como
el sistema japonés ISDB-T (Radiodifusión Digital de
Servicios Integrados-Terrestre). La invención
también es aplicable con los cambios adecuados en otros sistemas de
banda amplia/banda ancha así como de banda estrecha en los cuales
se usen la modulación IQ y señales piloto.
La invención no se limita a dispositivos móviles
sino que también se puede usar en un receptor DVB-T
fijo. Este último puede estar presente en la denominada caja de
adaptación del televisor.
Se han descrito implementaciones y formas de
realización específicas de la invención. Para un experto en la
materia es evidente que la invención no se limita a detalles de las
formas de realización antes presentadas, sino que se puede
implementar en otras formas de realización usando medios
equivalentes sin desviarse con respecto a las características de la
invención. El alcance de la invención queda limitado únicamente por
las reivindicaciones de patente adjuntas.
Claims (21)
1. Método para corregir un desequilibrio IQ (en
fase y de fase en cuadratura) de un receptor de conversión directa
basado en IQ (200), comprendiendo el método:
recibir una señal de radiofrecuencia en el
receptor de conversión directa (200);
transportar, en un dominio analógico del
receptor de conversión directa, la señal de radiofrecuencia recibida
hacia una rama en fase del receptor de conversión directa y hacia
una rama de fase en cuadratura del receptor de conversión
directa;
mezclar, en el dominio analógico del receptor de
conversión directa, la señal de radiofrecuencia de la rama en fase
con una primera señal de mezcla para formar una componente de señal
en fase (I) de banda base y se mezcla la señal de radiofrecuencia
de la rama de fase en cuadratura con una segunda señal de mezcla
para formar una componente de señal de fase en cuadratura (Q), de
banda base;
transportar la componente de señal en fase (I),
de banda base, y la componente de señal de fase en cuadratura (Q),
de banda base, a un demodulador digital (210), caracterizado
porque
se detecta, en el demodulador digital (210), el
desequilibrio IQ del receptor de conversión directa (200)
analizando por lo menos una de entre las componentes de señal en
fase (I) y de fase en cuadratura (Q) de banda base; y
se corrige el desequilibrio IQ, detectado en el
demodulador digital (210), en el dominio analógico del receptor de
conversión directa (200) para lograr una diferencia de fase de 90
grados entre una componente de señal futura en fase, de banda base,
y una componente de señal futura correspondiente de fase en
cuadratura, de banda
base.
base.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
la señal de radiofrecuencia recibida comprende un grupo de señales
piloto, comprendiendo el método la detección del desequilibrio IQ
basándose en el grupo de señales piloto.
3. Método según la reivindicación 2, en el que
el método comprende la detección del desequilibrio IQ analizando
por lo menos una de las componentes de señal en fase (I) y de fase
en cuadratura (Q) de banda base de entre el grupo de señales
piloto.
4. Método según la reivindicación 2 ó 3, en el
que el método comprende:
promediar la componente de señal de fase en
cuadratura (Q) de banda base de entre el grupo de señales
piloto;
detectar el desequilibrio IQ averiguando si la
componente de señal de fase en cuadratura (Q), de banda base,
promediada, de entre el grupo de señales piloto presenta el valor
cero.
5. Método según la reivindicación 1, en el que
el método comprende:
aplicar una conversión
analógica-a-digital a la componente
de señal en fase (I) de banda base y a la componente de señal (Q)
de fase en cuadratura, de banda base, para formar una componente de
señal en fase, de banda base, digital y una componente de señal de
fase en cuadratura, de banda base, digital;
detectar el desequilibrio IQ del receptor de
conversión directa (200) analizando por lo menos una de las
componentes de señal en fase y de fase en cuadratura digitales, de
banda base.
6. Método según la reivindicación 1, en el que
la primera señal de mezcla es una señal de un oscilador local y la
segunda señal de mezcla es una señal de un oscilador local
desplazada en fase.
7. Método según la reivindicación 1, en el que
la segunda señal de mezcla presenta sustancialmente un
desplazamiento de fase de 90 grados en comparación con la primera
señal de mezcla.
8. Método según la reivindicación 1, en el que
la segunda señal de mezcla se genera a partir de la primera señal
de mezcla desplazando la fase de la primera señal de mezcla en un
desfasador ajustable (207).
9. Método según la reivindicación 8, en el que
el método comprende:
generar dentro del demodulador digital (210),
basándose en el desequilibrio IQ detectado, una señal de corrección
(366); y
corregir el desplazamiento de fase del
desfasador ajustable (207) con la ayuda de la señal de corrección
para corregir el desequilibrio IQ del receptor de conversión
directa.
10. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el receptor de conversión
directa es un receptor de banda ancha ubicado en un dispositivo de
comunicaciones móviles (80) para formar un dispositivo portátil de
mano.
11. Método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el receptor de conversión
directa es uno de entre los siguientes: un receptor de conversión
directa (DVB-T) (Radiodifusión de Vídeo Digital
Terrestre), un receptor de conversión directa ISDB-T
(Radiodifusión Digital de Servicios
Integrados-Terrestre).
12. Receptor de conversión directa basado en IQ
(en fase y de fase en cuadratura) (200) para corregir un
desequilibrio IQ, comprendiendo el receptor de conversión
directa:
una parte de radiofrecuencia (201 a 209) para
recibir una señal de radiofrecuencia en el receptor de conversión
directa (200);
una rama en fase y una rama de fase en
cuadratura, en un dominio analógico (201 a 209) del receptor de
conversión directa (200), para transportar la señal de
radiofrecuencia recibida, en la rama en fase y la rama de fase
en
cuadratura;
cuadratura;
un primer mezclador (205) para mezclar, en el
dominio analógico del receptor de conversión directa, la señal de
radiofrecuencia de la rama en fase con una primera señal de mezcla
para formar una componente de señal en fase (I), de banda base, y
un segundo mezclador (204) para mezclar, en el dominio analógico del
receptor de conversión directa, la señal de radiofrecuencia de la
rama de fase en cuadratura con una segunda señal de mezcla para
formar una componente de señal de fase en cuadratura (Q), de banda
base, caracterizado porque comprende
un demodulador digital (210) adaptado para
recibir la componente de señal en fase (I), de banda base, y la
componente de señal de fase en cuadratura (Q), de banda base,
estando adaptado el demodulador digital para detectar el
desequilibrio IQ del receptor de conversión directa (200) analizando
por lo menos una de entre la componente de señal en fase (I) y de
fase en cuadratura (Q) de banda base; y
unos medios (207, 335, 366) para corregir el
desequilibrio IQ, detectado en el demodulador digital (210), en el
dominio analógico del receptor de conversión directa (200) para
lograr una diferencia de fase de 90 grados entre una componente de
señal futura en fase, de banda base, y una componente de señal
futura correspondiente de fase en cuadratura, de banda base.
13. Receptor de conversión directa según la
reivindicación 12, en el que el receptor de conversión directa
(200) está adaptado para detectar el desequilibrio IQ basándose en
un grupo de señales piloto incluidas en la señal de radiofrecuencia
recibida.
14. Receptor de conversión directa según la
reivindicación 13, en el que el receptor de conversión directa
(200) está adaptado para detectar el desequilibrio IQ analizando por
lo menos una de las componentes de señal en fase (I) y de fase en
cuadratura (Q) de banda base de entre el grupo de señales
piloto.
15. Receptor de conversión directa según la
reivindicación 12, en el que el receptor de conversión directa
(200) comprende un desfasador ajustable (207) para generar la
segunda señal de mezcla a partir de la primera señal de mezcla
desplazando la fase de la primera señal de mezcla.
16. Receptor de conversión directa según la
reivindicación 15, en el que el demodulador digital (210) está
adaptado para generar, basándose en el desequilibrio IQ detectado,
una señal de corrección (366) para corregir el desplazamiento de
fase del desfasador ajustable (207) con la ayuda de la señal de
corrección con vistas a corregir el desequilibrio IQ.
17. Receptor de conversión directa según
cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, en el que el receptor
de conversión directa (200) es un receptor de banda ancha.
18. Dispositivo de comunicaciones (80) que
comprende un receptor de conversión directa basado en IQ (en fase y
de fase en cuadratura) (200) para corregir un desequilibrio IQ,
comprendiendo el receptor de conversión directa:
una parte de radiofrecuencia (201 a 209) para
recibir una señal de radiofrecuencia en el receptor de conversión
directa (200);
una rama en fase y una rama de fase en
cuadratura, en un dominio analógico (201 a 209) del receptor de
conversión directa (200), para transportar la señal de
radiofrecuencia recibida, en la rama en fase y la rama de fase en
cuadratura;
un primer mezclador (205) para mezclar, en el
dominio analógico del receptor de conversión directa, la señal de
radiofrecuencia de la rama en fase con una primera señal de mezcla
para formar una componente de señal en fase (I), de banda base, y
un segundo mezclador (204) para mezclar, en el dominio analógico del
receptor de conversión directa, la señal de radiofrecuencia de la
rama de fase en cuadratura con una segunda señal de mezcla para
formar una componente de señal de fase en cuadratura (Q), de banda
base, caracterizado porque comprende
un demodulador digital (210) adaptado para
recibir la componente de señal en fase (I), de banda base, y la
componente de señal de fase en cuadratura (Q), de banda base,
estando adaptado el demodulador digital para detectar el
desequilibrio IQ del receptor de conversión directa (200) analizando
por lo menos una de entre la componente de señal en fase (I) y de
fase en cuadratura (Q), de banda base; y
unos medios (207, 335, 366) para corregir el
desequilibrio IQ, detectado en el demodulador digital (210), en el
dominio analógico del receptor de conversión directa (200) para
lograr una diferencia de fase de 90 grados entre una componente de
señal futura en fase, de banda base, y una componente de señal
futura correspondiente de fase en cuadratura, de banda base.
19. Dispositivo de comunicaciones (80) según la
reivindicación 17, en el que el dispositivo de comunicaciones
comprende, además del receptor de conversión directa (200), una
interfaz de red celular (87) para comunicar información con una red
celular.
20. Dispositivo de comunicaciones (80) según la
reivindicación 17, en el que el dispositivo de comunicaciones es un
dispositivo de comunicaciones móviles (80) que forma un dispositivo
portátil de mano.
21. Sistema que comprende un transmisor y un
receptor de conversión directa basado en IQ (en fase y de fase en
cuadratura) (200) para corregir un desequilibrio IQ, comprendiendo
el transmisor un modulador para transmitir una señal de
radiofrecuencia hacia el receptor de conversión directa,
comprendiendo el receptor de conversión directa:
una parte de radiofrecuencia (201 a 209) para
recibir la señal de radiofrecuencia en el receptor de conversión
directa (200);
una rama en fase y una rama de fase en
cuadratura, en un dominio analógico (201 a 209) del receptor de
conversión directa (200), para transportar la señal de
radiofrecuencia recibida, en la rama en fase y la rama de fase en
cuadratura;
un primer mezclador (205) para mezclar, en el
dominio analógico del receptor de conversión directa, la señal de
radiofrecuencia de la rama en fase con una primera señal de mezcla
para formar una componente de señal en fase (I), de banda base, y
un segundo mezclador (204) para mezclar, en el dominio analógico del
receptor de conversión directa, la señal de radiofrecuencia de la
rama de fase en cuadratura con una segunda señal de mezcla para
formar una componente de señal de fase en cuadratura (Q), de banda
base, caracterizado porque comprende
un demodulador digital (210) adaptado para
recibir la componente de señal en fase (I), de banda base, y la
componente de señal de fase en cuadratura (Q), de banda base,
estando adaptado el demodulador digital para detectar el
desequilibrio IQ del receptor de conversión directa (200) analizando
por lo menos una de entre la componente de señal en fase (I) y de
fase en cuadratura (Q) de banda base;
unos medios (207, 335, 366) para corregir el
desequilibrio IQ, detectado en el demodulador digital (210), en el
dominio analógico del receptor de conversión directa (200) para
lograr una diferencia de fase de 90 grados entre una componente de
señal futura en fase, de banda base, y una componente de señal
futura correspondiente de fase en cuadratura, de banda base.
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