ES2335634B1 - Metodo y aparato de codificacion y decodificacion para la reduccion de las interferencias en sistemas de transmision de señales simultaneasy usuarios multiples. - Google Patents
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Abstract
Método y aparato de codificación y
decodificación para la reducción de las interferencias en sistemas
de transmisión de señales simultáneas y usuarios múltiples. Esta
invención presenta un método y un aparato para codificación y
decodificación de familias de secuencias complementarias de las
señales generadas por múltiples usuarios que comparten las mismas
frecuencias o frecuencias adyacentes en los sistemas de comunicación
multiusuario permite reducir la diafonía entre ellos e incrementar
la capacidad de las redes de comunicaciones. Para codificar en
diversas bandas de frecuencia utiliza la información de un canal de
comunicaciones convencional. La codificación mediante este método
permite obtener una Interferencia debida al multiacceso o MAI nula o
muy reducida basada en la forma en que se aprovecha la propiedad de
ortogonalidad de las familias de secuencias complementarias. En
recepción se emplea un banco de filtros correspondiente al conjugado
de cada una de las secuencias convolucionadas por el mismo banco de
filtros en transmisión obteniendo unos nuevos filtros, de forma que
la suma de sus salidas permite extraer en recepción la información
del usuario seleccionado sin interferencias de otros usuarios, o lo
que es lo mismo, ortogonalizando los usuarios y anulando las
interferencias mutuas.
Description
Método y aparato de codificación y
decodificación para la reducción de las interferencias en sistemas
de transmisión de señales simultáneas y usuarios múltiples.
La invención a la que se refiere la presenta
memoria trata de un método y aparato de codificación y
decodificación para la reducción de las interferencias en sistemas
de transmisión de señales simultáneas y usuarios múltiples, este
método permite la reducción de la diafonia (crosstalk) o
interferencia en sistemas de comunicación multiacceso basados en
cualquier medio de transmisión o de obtención de imágenes mediante
la transmisión de impulsos codificados simultáneos.
La presente invención tiene su desarrollo en muy
variados campos debido al amplio espectro de utilización de esta
tecnología. A nivel recitativo pero no limitativo podemos hablar de
su utilización en el campo de las industrias audiovisuales, mas
especialmente en el sector de las comunicaciones, igualmente esta
tecnología se configura de gran valor en el campo militar y civil
relativo a las comunicaciones de un aparato de radar o de sonar y
como ejemplo de la importancia y versatilidad de esta tecnología,
también tiene su utilización en los aparatos de diagnóstico médico
basado en imágenes, como pueden ser las ecografías y resonancias
magnéticas.
En la mayoría de los sistemas de comunicación el
espectro es limitado y debe ser compartido por un número de
usuarios.
Existen diversos sistemas de compartición del
espectro: mediante división en frecuencia (OFDM, DMT, etc.), salto
de frecuencia (Frequency Hopping o FH), división por código (Code
División Múltiple Access, CDMA), división por longitud de onda
(Wavelength División Multiplexing, WDM), y combinaciones de todos
ellos.
La posibilidad de reutilizar el espectro o, al
menos, de interferir lo menos posible es el objetivo de numerosos
estudios e investigaciones en los últimos años. Todos ellos tratan
de obtener la máxima eficiencia espectral y, por tanto, el
aprovechamiento óptimo del canal de transmisión al tiempo que
permitir la transmisión simultánea de señales sin interferencia
mutua.
Uno de los mayores problemas es la interferencia
entre usuarios en los sistemas de telefonía móvil actuales y
futuros. El sistema basado en división por código o CDMA es un
sistema que se basa en las propiedades de correlación cruzada baja
de distintas secuencias empleadas por distintos abonados. Debido a
que dicha correlación cruzada no es nula existe una interferencia
debida al acceso simultáneo de varios usuarios denominada MAI
(Multi-Access Interference) que impide incrementar
el número de abonado por encima de un límite relacionado con dicha
interferencia.
Por otra parte, las propiedades de correlación
baja no se cumplen cuando existe una diferencia de potencia
transmitida entre varios abonados por lo que la red debe de poder
controlar la potencia transmitida por cada uno de los abonados para
garantizar que la interferencia MAI es la mínima posible. La
evolución de la telefonía móvil planteada por el consorcio europeo
3GPP tiende hacia el empleo de diversas técnicas entre las que se
plantea el acceso múltiple mediante división de frecuencia empleando
OFDM (Multiplexación mediante División Ortogonal en Frecuencia,
Orthogonal Frequency División Multiplexing).
Asimismo, el efecto de compartir la misma banda
de frecuencias entre abonados o servicios es especialmente dañino en
los sistemas de acceso de banda ancha por cable xDSL donde la
diafonía lejana o telediafonía (FEXT, Far End Crosstalk) hace que
cuando el número de abonados que comparten un mismo cable de pares
aumenta la velocidad de datos que es capaz de transmitir para cada
abonado a una distancia dada disminuye. Este efecto puede llegara a
ser significativo y reducir la cobertura para un determinado
servicio hasta en un 50% para velocidades medias en torno a 12 Mbps
y llegar a un 2500% en el caso de velocidades de 20 Mbps, pasando de
1 Km a 200 m de radio de cobertura.
La codificación de distintas portadoras mediante
el empleo de conjuntos de secuencias complementarias ya se plantea
en diversos trabajos como el publicado por Hsiao-Hwa
Chen et al en ["A Multicarrier CDMA Architecture Based on
Orthogonal Complementary Codes for New Generations of Wideband
Wireless Communications", IEEE Communications Magazine, Oct.
2001, pp. 126-135].
Otra aproximación a la misma solución es la
propuesta por Zao Ying et al en ["Complex Orthogonal
Spreading Sequences Using Mutually Orthogonal Complementary
Sets", MILKON Internacional conference, 2006.
22-24 May, pp. 622-625]. En esta, se
emplean secuencias complementarias modificadas de modo que se
emplean cuatro fases por secuencia y portadora. Ambos métodos son
idénticos salvo pequeñas modificaciones en cuanto a las secuencias
empleadas.
\newpage
Por último, una referencia al trabajo de
Shu-Ming Tseng ["Asynchronous Multicarrier
DS-CDMA Using Mutually Orthogonal Complementary Sets
of Sequences", IEEE Trans. On Corran, Vol. 48, No. 1, Jan 2000,
pp. 53-59], en el que se repiten los mismos
procedimientos de modulación y demodulación de los anteriores con
ligeras modificaciones.
Uno de los inconvenientes de todas las
implementaciones anteriores es que la eficiencia espectral propuesta
máxima es de 1 bit/s/Hz. Dicha eficiencia se demuestra muy baja a la
hora de ser empleada en sistemas de comunicación de alta capacidad
como los actuales que van desde los 3 bps/Hz de los sistemas de
radio hasta los 12 bits/s/Hz de xDSL.
Por otra parte, dichas técnicas están
exclusivamente diseñadas para sistemas basados en CDMA por lo que
cualquier otro sistema de comunicación no puede utilizarlas para
reducir la interferencia entre usuarios. Además, el ancho de banda
de la señal de salida es mucho mayor que el ancho de banda de la
señal en banda base, lo que hace que para integrar estas técnicas se
haga necesario modificar completamente las etapas de transmisión y
recepción de los sistemas actuales.
De todo lo anterior se deduce la necesidad de
una técnica que permita, por una parte emitir de manera eficiente la
información y por otra reducir la interferencia entre usuarios o
servicios que utilizan la misma banda de frecuencias, al tiempo que
se respeten los parámetros de ancho de banda y potencia transmitida,
independientemente de la forma de modular los datos en banda base,
ya sea OFDM, CDMA, QAM, WDM o cualquier otra variante de ellas.
Esta técnica puede ser empleada en cualquier
sistema que requiera independizar u ortogonalizar canales de
información entre sí sin modificar el espectro de transmisión ni la
potencia transmitida. Entre las aplicaciones evidentes están la
reducción de la diafonía entre abonados simultáneos de servicios
xDSL, el incremento del número de abonados por celda en sistemas de
telefonía móvil, el incremento de la capacidad de canales de fibra
óptica empleando distintas longitudes de onda o la ortogonalización
de señales RADAR o SONAR, y la generación de imágenes médicas entre
otros.
No se conoce la existencia de antecedentes,
patentes o modelos de utilidad, cuyas características sean iguales o
similares a las preconizadas en la presente invención.
La invención a la que se refiere esta
descripción parte de utilizar conjuntos de M secuencias
complementarias, por complementarias se entiende que la suma de sus
autocorrelaciones da como resultado una Delta de Krönecker.
Además, el valor de M coincide también con el
número de conjuntos de secuencias complementarias que son
ortogonales entre sí.
Por ortogonales se entiende que la suma de las
correlaciones cruzadas de las secuencias complementarias de cada
conjunto es cero.
Estas dos propiedades son las que se emplean en
esta patente para obtener los resultados deseados. En el caso
particular de pares (M=2) de secuencias ortogonales, reciben el
nombre de secuencias Golay en honor a su descubridor.
La principal propiedad de las secuencias
empleadas en esta invención es que poseen una característica de
autocorrelación ideal, es decir corresponde a una delta de Krönecker
perfecta sin lóbulos laterales y una correlación cruzada mutua nula
entre familias dentro de un conjunto de secuencias ortogonales.
Para la correcta implementación del resultado,
el sistema consta de dos bloques bien diferenciados:
- a.-
- el sistema de codificación en transmisión y
- b.-
- el de decodificación en recepción.
\vskip1.000000\baselineskip
Y el método es el siguiente:
El sistema de transmisión de M usuarios
simultáneos se encarga de:
- \sqbullet
- Filtrar la señal de cada uno de los usuarios con el banco de filtros correspondiente a las secuencias elegidas para cada usuario y que deben garantizar su propiedad de ortogonalidad entre ellas según lo explicado en la descripción.
- \sqbullet
- Sumar cada una de las señales obtenidas de cada usuario a la salida del proceso y enviarlo al medio de transmisión mediante una etapa de radiofrecuencia.
- \sqbullet
- Modular y transmitir la señal mediante el uso de una o varias antenas.
\vskip1.000000\baselineskip
El sistema de recepción de un usuario i
se encarga de:
- \sqbullet
- Demodular y ecualizar la señal recibida desde la antena.
- \sqbullet
- Filtrar la señal obtenida con el banco de filtros paso banda correspondiente a las secuencias elegidas para dicho usuario en transmisión.
- \sqbullet
- Sumar cada una de las señales obtenidas de las salidas de dicho banco de filtros para obtener la señal original del usuario libre de interferencias del resto de usuarios.
La correcta utilización de este proceso permite
que las interferencias queden totalmente anuladas.
En primer lugar relacionamos los elementos que
componen los dibujos teniendo en cuenta que idénticas referencias se
refieren a idénticos elementos
La figura 1 muestra el diagrama de bloques de un
sistema de codificación para un solo usuario.
(1) F(\omega) consiste en un banco de
filtros paso banda adaptados al conjunto de secuencias
complementarias seleccionado para dicho usuario.
(2) H(\omega) corresponde al canal
entre el punto transmisor y el receptor que se puede modelar como la
suma de N filtros paso banda independientes.
(3) F'(\omega) consiste en un banco de filtros
paso banda adaptados al mismo conjunto de:
(4) D_{1}(\omega),
D_{2}(\omega)... D_{M}(\omega) corresponden a
las señales de los distintos flujos de datos que se pretenden
transmitir simultáneamente.
(5) F_{A}(\omega),
F_{B}(\omega)... F_{M}(\omega) corresponden a
los bancos de filtros paso banda adaptados a las familias de
secuencias ortogonales que emplea cada usuario para poder
ortogonalizar en recepción los datos de cada uno de ellos respecto
al resto de flujos.
(6) H(\omega) Similar al (2),
corresponde al medio de transmisión.
(7) F'_{A}(\omega),
F'_{B}(\omega)... F'_{M}(\omega) corresponden
a los bancos de filtros paso banda adaptados a las familias de
secuencias ortogonales empleadas en transmisión que emplea cada
usuario para poder ortogonalizar en recepción los datos de cada uno
de ellos respecto al resto de flujos.
(8) Rx_{1}(\omega),
Rx_{2}(\omega)... Rx_{M}(\omega) corresponden
a las señales recuperadas por cada uno de los usuarios sin
interferencia mutua.
\vskip1.000000\baselineskip
Y para una mejor comprensión de la invención se
adjuntan tres hojas de planos en las que se distingue
Figura
1
Presenta el diagrama de bloques de un sistema de
codificación para un solo usuario.
\vskip1.000000\baselineskip
Figura
2
Presenta el diagrama de bloques para M usuarios
que son transmitidos y recibidos independientemente.
\vskip1.000000\baselineskip
Figura
3
Presenta un esquema de un sistema de
comunicación xDSL empleando la técnica descrita en esta patente.
\vskip1.000000\baselineskip
La invención que se preconiza comprende dos
vertientes independientes para un mismo resultado unitario.
- .-
- Por un lado se reivindica un método.
- .-
- Y por otro, un aparato.
\vskip1.000000\baselineskip
Para la realización de dicho método se necesita
un aparato para la codificación y decodificación de las señales.
El método utiliza conjuntos de M secuencias
complementarias. Por complementarias se entiende que la suma de sus
autocorrelaciones da como resultado una Delta de Krönecker.
Además, el valor de M coincide también con el
número de conjuntos de secuencias complementarias que son
ortogonales entre sí.
Por ortogonales se entiende que la suma de las
correlaciones cruzadas de las secuencias complementarias de cada
conjunto es cero.
Estas dos propiedades son las que se emplean en
esta patente para obtener los resultados deseados. En el caso
particular de pares (M=2) de secuencias ortogonales, reciben el
nombre de secuencias Golay en honor a su descubridor.
El aparato, como sistema de comunicación, consta
de tres bloques principales:
Un codificador (1) y (5), un decodificador (3) y
(7) y un canal (2) y (6).
El sistema codificador se encarga de
convolucionar la señal en banda base a transmitir con un conjunto de
secuencias complementarias de cualquier longitud. El decodificador,
por el contrario se encarga de correlar las señales recibidas con el
mismo conjunto de secuencias complementarias que se utilizan en la
emisión y sumar los resultados para obtener el espectro
original.
La principal propiedad de las secuencias
empleadas en esta invención es que poseen una característica de
autocorrelación ideal, es decir corresponde a una delta de Krönecker
perfecta sin lóbulos laterales y una correlación cruzada mutua nula
entre familias dentro de un conjunto de secuencias ortogonales, de
modo que cumplen:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Siendo \phiii las autocorrelaciones
individuales de cada una de las M secuencias complementarias, de
longitud N, elegidas y \Phi y \Omega_{i} la respuesta en
frecuencia de la autocorrelación y de la secuencia complementaria i
de la familia \Omega dentro del conjunto de secuencias ortogonales
de longitud M en el ancho de banda empleado y * el operador
conjugado.
La generación de tales secuencias se realiza a
partir de los llamados kernel básicos conocidos hasta la fecha de 2,
10 y 26 bits (las reglas de generación de familias de secuencias
complementarias se discute en el artículo titulado "Complementary
Sets of Sequences" de C.-C. Tseng y C. L. Liu, publicado en IEEE
Trans. Inform. Theory, Vol . IT-18, No 5, pp.
644-651, Sept. 1972) .
Con el fin de poder entender la técnica conviene
observar el diagrama de bloques del proceso (figura 1). La
información a transmitir, representada por d[n] , cuyo ancho
de banda es B, es procesada mediante un banco de filtros paso banda,
F_{1} a F_{N}, que extraen las componentes espectrales de la
señal a transmitir. El número de bandas N dependerá del tamaño del
conjunto de secuencias complementarias empleado y del número de
usuarios o servicios que se deseen ortogonalizar, y cumpliéndose que
la suma de bandas de frecuencias de cada uno de ellos, cubre todo o
parte del espectro de la señal a emitir.
Teniendo en cuenta que la función de
transferencia del canal en frecuencia de ancho de banda B
es,
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
La señal recibida a través del canal
corresponderá a la convolución de la señal de entrada con la
respuesta del canal o, lo que es lo mismo, el producto de sus
espectros:
\newpage
Sean F_{1}(\omega),
F_{2}(\omega)... F_{N}(\omega) filtros paso
banda correspondientes a las bandas de frecuencia de los canales 1,
2,..., N y ganancia unidad convolucionados por secuencias
complementarias del modo siguiente:
Donde \Omega_{i} es el elemento i del
conjunto \Omega dentro del conjunto de secuencias complementarias
(A, B, C, D, ...) de N elementos que cumplen la propiedad (4) entre
ellas, tal y como se explica en el articulo de Tseng mencionado
anteriormente.
En base al esquema de la figura 1 y operando
obtenemos la siguiente expresión:
Para que las expresiones (8) y (6) puedan
igualarse todas las respuestas de los canales, deben ser idénticas e
igual a la unidad. Este proceso se denomina ecualización o
igualación y puede ser realizado mediante muy variados procesos
convencionales.
Así pues, en banda base, supondremos que los
canales han sido ecualizados previamente a este proceso, por lo que
finalmente, nos queda la siguiente expresión:
Sean F_{1}(\omega),
F_{2}(\omega)... F_{N}(\omega) filtros paso
banda correspondientes a las bandas de frecuencia de los canales 1,
2,..., N y ganancia unidad convolucionados por secuencias
complementarias del modo siguiente:
Siendo * el operador conjugado.
Sustituyendo en (9) y aplicando la propiedad de
los conjuntos de secuencias complementarias (4) se demuestra
que,
Partiendo de este resultado, y en base a la
figura 2, en un sistema de comunicación compartido por M
usuarios,
D_{1}(\omega), D_{2}(\omega)... D_{M}(\omega) en el cual el canal es el mismo para todos ellos, el objetivo es que se cumpla la siguiente ecuación:
D_{1}(\omega), D_{2}(\omega)... D_{M}(\omega) en el cual el canal es el mismo para todos ellos, el objetivo es que se cumpla la siguiente ecuación:
De este modo todos los usuarios son
independientes entre sí. Si a cada usuario se le asigna un conjunto
de secuencias complementarias de una familia de secuencias
ortogonales se demostrará que son independientes y pueden ser
recuperados sin interferencia mutua. Por claridad se va a demostrar
con un par de usuarios que emplean un conjunto ortogonal entre ellos
A y M. De este modo la ecuación (12) asumiendo ecualización del
canal y sustituyendo (7) y (10) en (9) queda, eliminando la variable
\omega por simplicidad, así:
Por las propiedades de los conjuntos de familias
de secuencias complementarias ortogonales los términos cruzados de
(13) son nulos por lo que la expresión final queda así:
Se puede demostrar que el proceso anterior
generalizado para N usuarios se puede escribir según la expresión
siguiente:
Es decir, que la suma de las señales recibidas
equivale a la suma de los datos transmitidos multiplicados por una
constante y sin interferencia mutua. Eso quiere decir que los
usuarios son ortogonales e independientes.
Puede ocurrir en otra realización que el canal
de cada usuario es distinto como es el caso de algunos sistemas de
radio, satélite, RADAR o sistemas xDSL. En este caso, el modelo de
canal, por sencillez particularizando para dos usuarios es el
siguiente:
Siendo D_{1} la señal transmitida, D_{2} la
señal transmitida por la fuente interferente, H1 la función de
transferencia del canal entre el punto de generación de la señal D1
y el receptor y H2 la función de transferencia desde el punto de
generación de la señal D2, o usuario interferente, y el receptor
1.
En este caso, en que los canales no son iguales,
es necesario ecualizar independientemente cada uno de los canales
H1, H2, ... correspondientes a cada usuario e interferente para que
se cumpla la propiedad de ortogonalidad, sin embargo, la propiedad
sigue siendo útil para las aplicaciones mencionadas en este
documento aunque su complejidad es mayor.
Sin embargo, existen casos en los que el punto
de transmisión de todos los usuarios es el mismo como, por ejemplo,
el canal de bajada (Downstream) de una estación base de telefonía
móvil hacia los abonados, el de un enlace
satélite-Tierra o el de canales xDSL, ver figura 3.
En estos casos el canal H2 es aproximadamente el mismo que H1
multiplicado por una constante, de este modo la señal en el receptor
equivaldrá a la expresión:
Siendo H1=H2=H y cte_{1}, cte_{2}
constantes. Así (17) coincide básicamente con la expresión (12) y
por tanto todos los usuarios son ortogonales entre sí una vez
ecualizado el canal H en el receptor.
Hay que resaltar que en todo lo que se ha
expuesto se ha considerado que la señal emitida D posee una
modulación, potencia y ancho de banda que se mantiene inalterable en
el proceso de ortogonalización y es independiente del mismo, lo cual
representa una gran ventaja frente a propuestas anteriores que se
han mencionado.
\newpage
Asimismo debemos considerar en el caso de
comunicaciones xDSL, (ver esquema de la figura 3) donde se aproxima
la respuesta de cada par dentro del cable desde el punto (a) de
origen en central (CO/DSLAM) hasta el punto de recepción del usuario
Rxi, punto (b). La respuesta de cada par H(\omega) dentro
del mismo cable se supone aproximadamente igual salvo en una
constante y el acoplamiento de la interferencia o diafonía se
produce en el punto de recepción (b). Por tanto, la señal
correspondiente al usuario (a) en recepción es interferida por el
acoplamiento de las señales del resto de usuarios que comparten el
cable en el punto como se esquematiza en la parte inferior del
dibujo.
Como conclusión puede afirmarse que las ventajas
de esta técnica, son por una parte poder construir canales
independientes u ortogonales en el tiempo para distintos usuarios
utilizando la misma banda de frecuencias y por otra permitir
mantener eficiencias espectrales elevadas independientemente del
proceso descrito. Por tanto, la invención que se describe constituye
un potente sistema de ortogonalización de canales que mejora las
actuales técnicas que emplean códigos complementarios incrementando
la eficiencia espectral en sistemas de comunicación o también de
incremento en la cantidad de información obtenida en sistemas de
RADAR, SONAR o imágenes médicas.
Claims (12)
1. Método y aparato de codificación y
decodificación para la reducción de las interferencias en sistemas
de transmisión de señales simultáneas y usuarios múltiples,
caracterizado esencialmente por que el método consiste en que
el espectro de cada usuario es dividido en bandas más pequeñas
mediante filtros paso banda (3) convolucionados o adaptados cada uno
de ellos por secuencias correspondientes a familias de conjuntos de
secuencias complementarias cuya correlación cruzada es nula entre
subconjuntos de dichas familias y que son asignadas a cada usuario
de forma que son ortogonales entre sí, y donde el método utiliza
conjuntos de M secuencias complementarias, entendiéndose por
complementarias aquellas en las que la suma de sus autocorrelaciones
da como resultado una Delta de Krönecker y donde además el valor de
M coincide también con el número de conjuntos de secuencias
complementarias que son ortogonales entre sí, es decir que la suma
de las correlaciones cruzadas de las secuencias complementarias de
cada conjunto es cero. Y donde la señal emitida (4) posee una
modulación, potencia y ancho de banda que se mantiene inalterable en
el proceso de ortogonalización y es independiente del mismo.
2. Método y aparato de codificación y
decodificación para la reducción de las interferencias en sistemas
de transmisión de señales simultáneas y usuarios múltiples, de
acuerdo con la primera reivindicación y caracterizado porque,
para la correcta implementación del método, el sistema consta de
tres bloques bien diferenciados:
- -.
- el sistema de codificación en transmisión y
- -.
- el sistema de decodificación en recepción.
- -.
- canal entre el sistema de transmisión y recepción
\vskip1.000000\baselineskip
Cuyo funcionamiento es el siguiente:
El sistema de transmisión de M usuarios
simultáneos se encarga de:
- \sqbullet
- Filtrar la señal de cada uno de los usuarios (4) con el banco de filtros (5) correspondiente a las secuencias elegidas para cada usuario y que deben garantizar su propiedad de ortogonalidad.
- \sqbullet
- Sumar cada una de las señales obtenidas de cada usuario a la salida del proceso y enviarlo al medio de transmisión mediante una etapa de transmisión.
- \sqbullet
- Modular y transmitir la señal mediante el uso de uno o varios elementos de transmisión.
\vskip1.000000\baselineskip
El sistema de recepción de M usuarios se
encarga de:
- \sqbullet
- Demodular y ecualizar la señal recibida desde uno o varios elementos receptores.
- \sqbullet
- Filtrar la señal obtenida con el banco de filtros (7) paso banda correspondiente a las secuencias elegidas para dicho usuario.
- \sqbullet
- Sumar cada una de las señales obtenidas de las salidas de dicho banco de filtros para obtener la señal original del usuario libre de interferencias del resto de usuarios.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Método y aparato de codificación y
decodificación para la reducción de las interferencias en sistemas
de transmisión de señales simultáneas y usuarios múltiples, de
acuerdo con la reivindicación 1ª y caracterizado porque
cuando el canal de cada usuario es distinto, el modelo de canal, es
el siguiente:
Siendo D_{1} la señal transmitida, D_{2} la
señal transmitida por la fuente interferente, H1 la función de
transferencia del canal entre el punto de generación de la señal D1
y el receptor y H2 la función de transferencia desde el punto de
generación de la señal D2, o usuario interferente, y el receptor
1.
\newpage
4. Método y aparato de codificación y
decodificación para la reducción de las interferencias en sistemas
de transmisión de señales simultáneas y usuarios múltiples,
caracterizado porque el aparato, como sistema de
comunicación, consta de tres bloques principales:
(5) aparato de codificación
(7) aparato de decodificación.
(6) canal entre (5) y (6).
\vskip1.000000\baselineskip
5. Método y aparato de codificación y
decodificación para la reducción de las interferencias en sistemas
de transmisión de señales simultáneas y usuarios múltiples, de
acuerdo con la reivindicación 4ª y caracterizado porque el
aparato codificador (5) permite dividir el espectro de la señal a
emitir en diferentes bandas mediante filtros paso banda cuya
construcción se realiza mediante la convolución de cada uno de los
elementos del conjunto de secuencias complementarias con las
respuestas de cada filtro paso banda adaptado a la frecuencia o
banda de trabajo de dicho filtro.
6. Método y aparato de codificación y
decodificación para la reducción de las interferencias en sistemas
de transmisión de señales simultáneas y usuarios múltiples, de
acuerdo con la reivindicaciones 4ª y 5ª y caracterizado
porque el aparato codificador, utiliza un conjunto de filtros en los
que la suma de bandas de frecuencia de cada uno de ellos cubre todo
o parte del espectro de la señal a emitir.
7. Método y aparato de codificación y
decodificación para la reducción de las interferencias en sistemas
de transmisión de señales simultáneas y usuarios múltiples, de
acuerdo con la reivindicación 4ª y caracterizado porque el
aparato decodificador permite dividir el espectro de la señal
recibida en diferentes bandas mediante filtros paso banda cuya
construcción se realiza mediante la convolución entre el conjugado
de las secuencias complementarias utilizadas y la respuesta de un
filtro paso banda adaptado a la frecuencia o banda de trabajo de
dicho filtro. Y en los que la suma de bandas de frecuencia de cada
uno de ellos cubre todo o parte del espectro de la señal emitida y/o
recibida, y donde con la suma de las salidas de todos los filtros se
obtiene la señal decodificada (8).
8. Método y aparato de codificación y
decodificación para la reducción de las interferencias en sistemas
de transmisión de señales simultáneas y usuarios múltiples, de
acuerdo con la reivindicación 4 a y caracterizado porque el
canal (6) es el mismo para todos, debiendo cumplirse la siguiente
ecuación:
9. Método y aparato de codificación y
decodificación para la reducción de las interferencias en sistemas
de transmisión de señales simultáneas y usuarios múltiples, de
acuerdo con las reivindicaciones anteriores y caracterizado
porque las familias de conjuntos de secuencias complementarias
utilizadas tienen cualquier longitud.
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| ES2164613B1 (es) * | 2000-08-16 | 2003-05-16 | Fuente Vicente Diaz | Metodo, transmisor y receptor para comunicacion digital de espectro ensanchado mediante modulacion de secuencias complementarias golay. |
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| Magaa, M.E.; Rajatasereekul, T.; Hank, D.; Hsiao- Hwa Chen. "{}Design of an MC-CDMA System That Uses Complete Complementary Orthogonal Spreading Codes"{}, Vehicular Technology, IEEE Transactions on Volume 56, Issue 5, Part 2, Sept. 2007 Page(s):2976 - 2989 [en línea][recuperado el 23.04.2009]. Recuperado de internet: <URL:http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp. jsp?tp=&arnumber=4305522&isnumber=4305470> * |
| Prasad, K.V.; Darnell, M.. "{}Data transmission using complementary sequence sets"{}, HF Radio Systems and Techniques, 1991., Fifth International Conference on 22-25 Jul 1991 Page(s):222 - 226 [en línea][recuperado el 23.04.2009]. Recuperado de internet: <URL:http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp. jsp?tp=&arnumber=175897&isnumber=4468> * |
| Shu-Ming Tseng; Bell, M.R.. "{}Asynchronous multicarrier DS-CDMA using mutually orthogonal complementary sets of sequences"{}, communications, IEEE Transactions on Volume 48, Issue 1, Jan. 2000 Page(s):53 - 59 [en línea][recuperado el 23.04.2009]. Recuperado de internet: <URL:http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp. jsp?tp=&arnumber=818873&isnumber=17738> * |
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