ES2629994T3 - Gestión de espectros de señales moduladas en una red de comunicación - Google Patents

Gestión de espectros de señales moduladas en una red de comunicación Download PDF

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Abstract

Un procedimiento, que comprende: modular información sobre componentes de frecuencia de una señal, incluyendo la señal modulada resultante al menos alguna redundancia en frecuencia, de acuerdo a un esquema de codificación redundante, que permite que una parte de la información modulada sobre componentes de frecuencia seleccionados sea recuperada desde menos que todos los componentes de frecuencia seleccionados; y controlar el espectro de la señal modulada, incluyendo posibilitar que la amplitud de al menos algunos componentes de frecuencia de la señal modulada se establezca por debajo de una amplitud predeterminada utilizada para modular la información, en donde la técnica de enmascaramiento de amplitud (400) se usa con el esquema de codificación redundante que extiende la parte de la información sobre los componentes de frecuencia seleccionados.

Description

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DESCRIPCION
Gestion de espectros de senales moduladas en una red de comunicacion REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS
Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud Estadounidense con N° de Serie 60/702.717, presentada el 27 de julio de 2005, la Solicitud Estadounidense con N° de Serie 60/705.720, presentada el 2 de agosto de 2005 y la Solicitud Estadounidense con N° de Serie _, presentada el 26 de julio de 2006.
CAMPO TECNICO
La invencion se refiere a la gestion de espectros de senales moduladas en una red de comunicacion. ANTECEDENTES
Varios tipos de sistemas de comunicacion transmiten senales que se pueden irradiar en una parte del espectro electromagnetico y que provocan interferencias con dispositivos que operan en esa parte del espectro electromagnetico (por ejemplo, bandas espectrales de radiofrecuencia (RF)). En algunos casos, los requisitos reglamentarios para ciertas regiones geograficas (por ejemplo, impuestos por gobiernos) imponen limitaciones sobre la potencia que puede ser irradiada en ciertas regiones espectrales, tales como bandas de radioaficionados. Algunos sistemas son sistemas inalambricos que se comunican entre estaciones utilizando ondas de radio moduladas con informacion. Otros sistemas son sistemas por cable que se comunican usando senales transmitidas por un medio cableado, pero el medio cableado puede irradiar en bandas espectrales restringidas potencia suficiente para causar potencialmente interferencias.
Las estaciones de comunicacion pueden configurarse para evitar usar, o limitar, la magnitud de la potencia que es irradiada en ciertas bandas espectrales restringidas. Alternativamente, las estaciones de comunicacion pueden ser configuradas para ajustar las regiones espectrales usadas para la comunicacion, basandose en si la estacion esta o no en funcionamiento en un entorno en el que pueden producirse interferencias. Por ejemplo, el multiplexado por division de frecuencia ortogonal (OFDM), tambien conocido como Multi-Tono Discreto (DMT), es una tecnica de modulacion de senales de espectro ensanchado en la que se subdivide el ancho de banda disponible en una serie de canales de banda estrecha de baja velocidad de datos, o “portadores”. Para obtener alta eficacia espectral, los espectros de los portadores se solapan y son ortogonales entre si. Los datos se transmiten en forma de simbolos que tienen una duracion predeterminada y comprenden un cierto numero de portadores. Los datos transmitidos en estos portadores pueden ser modulados en amplitud y/o fase, utilizando esquemas de modulacion tales como Modulacion por Desplazamiento de Fase Binaria (BPSK), Modulacion por Desplazamiento de Fase Cuadratica (QPSK) o Modulacion de Amplitud en Cuadratura de m-bits (m-QAM). Un ejemplo de un sistema en el que los portadores pueden ser desactivados para evitar potenciales interferencias se describe con mas detalle en la patente estadounidense N° 6.278.685, que se incorpora en la presente por referencia. En este sistema, despues de que uno o mas portadores se desactivan, las funciones de modulacion (por ejemplo, un mecanismo de desplazamiento de entrelazado) se ajustan para un numero diferente de portadores utilizables.
El documento US 2004/0141548 A1 divulga tecnicas para reducir la potencia entre maximo y promedio en transmisores de multiples portadores que emplean la cancelacion de maximos con sub-portadores que estan afectados por las condiciones existentes de canal. El uso de la codificacion de Interferometria de Portador (CI) mejora adicionalmente la efectividad de la reduccion de maximos. La codificacion de CI tambien puede ser estampada sobre secuencias de pulsos en el dominio del tiempo, lo que realza la seleccion espectral y facilita el control de la potencia maxima.
El documento US 2002/0105901 A1 divulga un sistema y un procedimiento de control del espectro de una senal de multiplexado por division ortogonal de frecuencia (OFDM). El procedimiento comprende recibir una trama de entrada de muestras de datos para ser modulados en senales de multi-portador ortogonal, realizar el filtrado en el dominio de la frecuencia y el enmascaramiento de espectro en la trama de entrada de muestras de datos, y modular las respectivas muestras de datos modificadas en frecuencia sobre una pluralidad de portadores. Un sistema de ese tipo puede incluir una logica de sobre-muestreo para sobre-muestrear los datos de entrada, para aumentar la resolucion de frecuencia del espectro de salida, un filtro de modelacion de ondas para realizar el filtrado del dominio de la frecuencia de los datos de entrada, una mascara espectral para modificar adicionalmente el espectro de la senal de salida y una transformacion rapida inversa de Fourier (IFFT) para generar la senal multi-portadora ortogonal modulada. Otra realizacion comporta controlar el espectro de la senal de OFDM de salida mediante la realizacion del filtrado del dominio del tiempo.
SUMARIO
La invencion esta definida en las reivindicaciones. En un aspecto, en general, la invencion presenta un procedimiento que incluye modular informacion en componentes de frecuencia de una senal. La senal modulada
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resultante incluye al menos alguna redundancia en la frecuencia que permite que una parte de la informacion modulada sobre componentes de la frecuencia seleccionada sea recuperada desde menos que todos los componentes de frecuencia seleccionados. El procedimiento incluye controlar el espectro de la senal modulada, incluyendo permitir que la amplitud de al menos algunos componentes de frecuencia de la senal modulada sea fijada por debajo de una amplitud predeterminada utilizada para la modulacion de la informacion.
Aspectos de la invencion pueden incluir una o mas de las siguientes caracteristicas. Modular la parte de la informacion sobre componentes de frecuencia seleccionados comprende modular datos redundantes, de los cuales la parte de la informacion puede ser descodificada en respectivos componentes de frecuencia que tengan diferentes frecuencias centrales.
La senal comprende una pluralidad de simbolos, y al menos algunos de los componentes de frecuencia respectivos estan en simbolos diferentes.
Los datos redundantes comprenden uno o mas bits codificados asociados a la informacion.
Los uno o mas bits codificados comprenden bits de datos que representan la informacion.
Los uno o mas bits codificados comprenden bits de paridad usados para decodificar la informacion.
Las frecuencias centrales se expanden aproximadamente de manera uniforme sobre la mayor parte de un conjunto de componentes de frecuencia disponibles para modular la informacion.
El procedimiento comprende ademas transmitir la senal modulada desde un primer nodo a un segundo nodo.
El primer nodo y el segundo nodo almacenan, cada uno, la informacion que identifica un conjunto de componentes de frecuencia disponibles para la modulacion de la informacion.
El segundo nodo es capaz de recuperar la parte de la informacion sin necesidad de recibir informacion desde la primera estacion que indique si cualquiera de los componentes de frecuencia seleccionados se ha establecido o no por debajo de la amplitud predeterminada utilizada para modular la informacion.
El procedimiento comprende, ademas, desmodular cada uno de los componentes de frecuencia seleccionados, y usar la informacion desmodulada resultante para recuperar la parte de la informacion.
La recuperacion de la parte de la informacion comprende decodificar la informacion desmodulada.
La amplitud de al menos uno de los componentes de frecuencia seleccionados se ha fijado por debajo de la amplitud predeterminada utilizada para modular la informacion.
La amplitud predeterminada utilizada para la modulacion de la informacion comprende una amplitud correspondiente a una constelacion de modulacion por desplazamiento de fase.
La amplitud predeterminada utilizada para modular la informacion comprende una entre una pluralidad de amplitudes correspondientes a una constelacion de modulacion de amplitud en cuadratura.
Establecer la amplitud de uno de los componentes de frecuencia por debajo de la amplitud predeterminada utilizada para modular la informacion comprende establecer la amplitud del componente de frecuencia por debajo de un limite basado en una restriccion sobre la potencia que puede ser irradiada en una parte del espectro de la senal modulada, en la que el componente de frecuencia esta ubicado.
La restriccion sobre la potencia se basa en una prohibicion de interferir con una entidad autorizada.
El procedimiento comprende ademas establecer la amplitud del componente de frecuencia por debajo del limite en respuesta a la deteccion de una transmision desde la entidad autorizada.
Establecer la amplitud de uno de los componentes de frecuencia por debajo de la amplitud predeterminada, utilizada para modular la informacion, comprende inhabilitar el componente de frecuencia.
El procedimiento comprende ademas seleccionar los componentes de frecuencia de la senal de acuerdo a un conjunto de frecuencias disponibles que excluye al menos algunas frecuencias en una gama de frecuencias.
Las frecuencias excluidas corresponden a frecuencias que, probablemente, pueden interferir con entidades autorizadas en una region.
En otro aspecto, en general, la invencion incluye un transmisor. El transmisor incluye un modulo codificador que
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incluye circuitos para codificar de forma redundante informacion a modular sobre componentes de frecuencia de una senal, incluyendo la senal modulada resultante al menos alguna redundancia en la frecuencia que permite que una parte de la informacion modulada sobre componentes seleccionados de frecuencia se recupere desde menos que todos los componentes de frecuencia seleccionados. El transmisor tambien incluye un modulo de conformacion espectral que incluye circuitos para controlar el espectro de la senal modulada, incluyendo permitir que la amplitud de al menos algunos componentes de frecuencia de la senal modulada se establezca por debajo de una predeterminada amplitud utilizada para modular la informacion.
Entre las muchas ventajas de la invencion (algunas de las cuales se pueden lograr solamente en algunos de sus diversos aspectos e implementaciones) estan las siguientes.
La tecnica de enmascarar amplitud puede usarse para preservar la interoperabilidad entre la red local de un usuario (por ejemplo, una red de linea electrica domestica de dispositivos tales como ordenador, puente de Ethernet, televisor, DVR, etc.) y una red de acceso de un proveedor de servicios, por ejemplo. El proveedor de servicios puede necesitar limitar la potencia irradiada en una determinada banda espectral debido a una restriccion tal como una prohibicion de interferir con una entidad autorizada. La Comision Federal de Comunicaciones (FCC) puede requerir que el proveedor del servicio sea capaz de tener una manera de detener la transmision de potencia en una banda espectral dada si interfiere con una entidad autorizada, tal como un dispositivo de radioaficionado o una estacion de radio, por ejemplo. La tecnica de enmascarar amplitud permite al proveedor de servicios ajustar el espectro transmitido preservando al mismo tiempo la comunicacion sin necesitar negociar un cambio en el esquema de modulacion con estaciones receptoras.
Por ejemplo, si un proveedor de servicios ya esta en comunicacion con un dispositivo de usuario utilizando un conjunto dado de portadores, y el proveedor de servicios necesita inhabilitar uno o mas de los portadores, la tecnica de enmascarar amplitud permite que el proveedor de servicios detenga la irradiacion de potencia en un portador interferente mientras sigue usando ese portador en un esquema de modulacion acordado con la estacion del usuario. Dado que el enmascarar amplitud cambia la amplitud de portadores seleccionados, pero no elimina esos portadores del esquema de modulacion, la tecnica de enmascarar amplitud evita la sobrecarga de comunicacion de la actualizacion de los parametros de modulacion (por ejemplo, la mascara de tono) antes de ajustar el espectro transmitido.
Otras caracteristicas y ventajas de la invencion se encontraran en la descripcion detallada, los dibujos y las reivindicaciones.
DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es un diagrama esquematico de una configuracion de red.
La figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema de comunicacion.
La figura 3 es un diagrama de bloques de un modulo codificador.
La figura 4 es un diagrama de bloques de un modulo de modulacion.
DESCRIPCION DETALLADA
Hay muchas implementaciones posibles de la invencion, demasiadas para ser descritas en la presente memoria. Algunas posibles implementaciones que son actualmente preferidas se describen a continuacion. No se puede subrayar con demasiado enfasis, sin embargo, que estas son descripciones de las implementaciones de la invencion, y no descripciones de la invencion, que no se limita a las implementaciones detalladas descritas en esta seccion, sino que se describe en terminos mas amplios en las reivindicaciones.
Como se muestra en la figura 1, una configuracion de red 100 proporciona un medio de comunicacion compartido 110 para una serie de estaciones de comunicacion 102A a 102E (por ejemplo, dispositivos informaticos, o dispositivos audiovisuales), para comunicarse entre si. El medio de comunicacion 110 puede incluir uno o mas tipos de medios fisicos de comunicacion tales como cable coaxial, par trenzado sin blindaje, lineas electricas o canales inalambricos, por ejemplo. La configuracion de la red 100 tambien puede incluir dispositivos tales como puentes o repetidores. Las estaciones de comunicacion 102A a 102E se comunican entre si utilizando una capa fisica predeterminada (PHY) y protocolos de comunicacion de capa de control de acceso al medio (MAC), utilizados por modulos de interfaz de red 106. La capa de MAC es una sub-capa de la capa de enlace de datos y proporciona una interfaz para la capa PHY, de acuerdo al estandar de arquitectura de red de Interconexion de Sistemas Abiertos (OSI), por ejemplo. La configuracion de la red 100 puede tener cualquiera entre una diversidad de topologias de red (por ejemplo, bus, arbol, estrella, malla).
Las estaciones usan una tecnica de enmascarar amplitud, que se describe con mas detalle mas adelante, para la gestion de los espectros de senales moduladas, sin necesidad de intercambiar informacion entre estaciones que
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indica que portadores estan en uso o desactivados. La tecnica de enmascarar amplitud se utiliza con un esquema de codificacion redundante que distribuye los datos entre multiples portadores de modo que la estacion pueda controlar el espectro de senales moduladas con una alta probabilidad de que los datos modulados puedan ser recuperados utilizando informacion redundante.
En algunas implementaciones, los modulos de interfaz de red 106 usan protocolos que incluyen caracteristicas para mejorar el rendimiento cuando la configuracion de red 100 incluye un medio de comunicacion 110 que presenta caracteristicas de transmision variables. Por ejemplo, el medio de comunicacion 110 puede incluir lineas de alimentacion de CA en una casa, optativamente acopladas a otros medios (por ejemplo, lineas de cable coaxial).
Los sistemas de comunicacion por cable electrico utilizan cables de CA existentes para el intercambio de informacion. Debido a que son disenados para transmisiones de frecuencia mucho mas baja, los cables de CA proporcionan caracteristicas variables de canal en las frecuencias mas altas usadas para la transmision de datos (por ejemplo, segun el cableado usado y la disposicion real). Para aumentar la velocidad de datos entre diversos enlaces, las estaciones ajustan sus parametros de transmision dinamicamente. Este proceso se denomina adaptacion de canal. La adaptacion de canal da como resultado informacion de adaptacion que especifica un conjunto de parametros de transmision que pueden ser usados en cada enlace. La informacion de adaptacion incluye parametros tales como las frecuencias utilizadas, su modulacion y la correccion anticipada de errores (FEC) que se utiliza.
El canal de comunicacion entre dos estaciones cualesquiera, proporcionadas por el medio de comunicacion 110, puede exhibir caracteristicas variables de canal tales como la variacion periodica en las caracteristicas de ruido y la respuesta de frecuencia. Para mejorar el rendimiento y la estabilidad de la calidad de servicio en presencia de caracteristicas variables de canal, las estaciones pueden sincronizar la adaptacion del canal con la frecuencia de la linea de CA (por ejemplo, 50 o 60 Hz). Hay normalmente variaciones en la fase y frecuencia del ciclo de linea de CA proveniente de la planta de generacion de energia, y cambios locales de ruido y carga. Esta sincronizacion permite a las estaciones el uso de una adaptacion congruente del canal, optimizada para una region de fase particular del ciclo de linea de CA. Un ejemplo de este tipo de sincronizacion se describe en la Solicitud de patente estadounidense N° 11/337.946.
Otro aspecto de la mitigacion de posibles deterioros causados por las caracteristicas variables de canal implica el uso de un formato robusto de modulacion de senal, tal como el OFDM. Un sistema de comunicacion ejemplar que utiliza modulacion de OFDM se describe a continuacion.
Cualquiera entre una diversidad de arquitecturas de sistemas de comunicacion puede usarse para implementar la parte del modulo de interfaz de red 106 que convierfe datos a y desde una onda de senal que se transmite por el medio de comunicacion. Una aplicacion que se ejecuta en una estacion ofrece y recibe datos a y desde el modulo de interfaz de red 106 en segmentos. Una “Unidad de Datos del Protocolo de MAC” (MPDU) es un segmento de informacion que incluye campos de sobrecarga y carga util que la capa de MAC ha solicitado transpolar a la capa PHY. Una MPDU puede tener cualquiera entre una diversidad de formatos, en base al tipo de datos que se transmiten. Una “Unidad de Datos del Protocolo de PHY (PPDU)” se refiere a la onda de senal modulada que representa una MPDU que se transmite por la linea de potencia.
En la modulacion de OFDM, los datos se transmiten en forma de “simbolos” de OFDM. Cada simbolo tiene un tiempo predeterminado de duracion, o tiempo de simbolo, Ts. Cada simbolo se genera a partir de una superposicion de N ondas portadoras sinusoidales que son ortogonales entre si y forman los portadores de OFDM. Cada portador tiene un pico de frecuencia f y una fase $i medida desde el principio del simbolo. Para cada uno de estos portadores ortogonales entre si, un numero completo de periodos de la onda sinusoidal esta contenido dentro del tiempo de simbolo Ts. De manera equivalente, cada frecuencia de portador es un multiplo entero de un intervalo de frecuencia Af = 1/Ts. Las fases $i y las amplitudes Ai de las ondas portadoras se pueden seleccionar independientemente (de acuerdo a un esquema de modulacion adecuado) sin afectar a la ortogonalidad de las ondas moduladas resultantes. Los portadores ocupan un intervalo de frecuencias entre las frecuencias fi y fN mencionado como el ancho de banda de OFDM.
Haciendo referencia a la figura. 2, un sistema de comunicacion 200 incluye un transmisor 202 para transmitir una senal (por ejemplo, una secuencia de simbolos de OFDM) por un medio de comunicacion 204 a un receptor 206. El transmisor 202 y el receptor 206 pueden estar ambos incorporados en un modulo de interfaz de red 106 en cada estacion. El medio de comunicacion 204 representa un trayecto desde una estacion a otra por el medio de comunicacion 110 de la configuracion de red 100.
En el transmisor 202, los modulos de implementacion de la capa PHY reciben una MPDU desde la capa de MAC. La MPDU se envia a un modulo codificador 220 para realizar el procesamiento, tal como aleatorizacion, codificacion de correccion de errores e intercalado. Haciendo referencia a la figura. 3, un modulo codificador ejemplar 220 incluye un aleatorizador 300, un codificador Turbo 302 y un intercalador 304.
El aleatorizador 300 da a la informacion representada por la MPDU una distribucion mas aleatoria (por ejemplo, para
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reducir la probabilidad de largas cadenas de ceros o unos). En algunas implementaciones, los datos son sometidos a una operacion logica “XOR-ed” con una secuencia de repeticion de seudo ruido (PN), utilizando un polinomio generador, tal como:
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Los bits de estado en el aleatorizador 300 se inicializan en una secuencia predeterminada (por ejemplo, todos unos) al inicio del procesamiento de una MPDU.
Los bits de informacion aleatorizada del aleatorizador 300 pueden ser codificados por un codificador que utiliza cualquiera entre una diversidad de tecnicas de codificacion (por ejemplo, codigos convolutivos). El codificador puede generar un flujo de bits de datos y, en algunos casos, informacion auxiliar, tal como uno o mas flujos de bits de paridad. En este ejemplo, el codificador turbo 302 utiliza un codigo Turbo para generar, para cada bloque de m bits de informacion de entrada, un bloque de m “bits de datos” (d) que representan la informacion de entrada, un primer bloque de n/2 “bits de paridad” (p) correspondientes a los bits de informacion, y un segundo bloque de n/2 bits de paridad (q) correspondientes a una permutacion conocida de los bits de informacion. Juntos, los bits de datos y los bits de paridad proporcionan informacion redundante que puede usarse para corregir errores potenciales. Este esquema genera un codigo con una velocidad de ml(m + n).
El intercalador 304 intercala los bits recibidos desde el codificador Turbo 302. La intercalacion se puede realizar, por ejemplo, sobre bloques correspondientes a partes predeterminadas de una MPDU. El intercalado asegura que los datos redundantes y los bits de paridad para un bloque dado de informacion se distribuyan en la frecuencia (por ejemplo, en diferentes portadores) y en el tiempo (por ejemplo, en simbolos diferentes) para proporcionar la capacidad de corregir los errores que se producen debido a la interferencia de senal localizada (por ejemplo, localizada en tiempo y/o frecuencia). La interferencia de la senal puede ser debida a un emisor interferente intencionado o puede deberse a la conformacion espectral del modulo de conformacion espectral 400 descrito a continuacion. El intercalado puede garantizar que la informacion redundante para una parte dada de la MPDU sea modulada sobre portadores que se distribuyen uniformemente sobre el ancho de banda de OFDM, de manera que no sea probable que una interferencia limitada de ancho de banda corrompa todos los portadores. El intercalado puede tambien asegurar que la informacion redundante se module sobre mas de un simbolo, de manera que no sea probable que la interferencia de banda ancha, pero de corta duracion, corrompa todos los simbolos.
El modulo codificador 220 incluye un almacen temporal que puede ser utilizado para almacenar temporalmente datos y bits de paridad del codificador Turbo 302, para ser leidos por el intercalador 304 en un orden distinto al orden en que fueron almacenados. Por ejemplo, un almacen temporal puede incluir k “sub-bancos de datos” de m/k bits cada uno y k “sub-bancos de paridad” de n/k bits cada uno (por ejemplo, los sub-bancos pueden corresponder a regiones logicas de memoria). En el caso de k = 4, los bits de datos se dividen en cuatro sub-bloques iguales de m/4 bits, y los bits de paridad se dividen en 4 sub-bloques iguales de n/4 bits (donde m y n se seleccionan para que sean divisibles por 4). El codificador Turbo 302 escribe los primeros m/4 bits de datos (en orden natural) para el primer sub-banco de datos, los siguientes m/4 bits de datos para el segundo sub-banco de datos, y asi sucesivamente. El codificador Turbo 302 escribe los primeros n/4 bits de paridad (en orden natural) para el primer sub-banco de paridad, los siguientes n/4 bits de paridad para el segundo sub-banco de paridad, y asi sucesivamente.
El intercalador 304 genera un flujo de bits para ser modulados sobre portadores de simbolos de datos, leyendo desde los sub-bancos en un orden predeterminado. Por ejemplo, los cuatro sub-bancos de datos de longitud m/4 puede ser pensados como una matriz que consta de m/4 filas y cuatro columnas, con la columna 0 representando el primer sub-banco, la columna 1 representando el segundo sub-banco, y asi sucesivamente. Grupos de cuatro bits en la misma fila (un bit de cada sub-bloque) se leen desde la matriz al mismo tiempo, comenzando con la fila 0. Despues de que se ha leido una fila, un puntero de fila se incrementa en el TamanoPaso antes de realizar la lectura de fila siguiente. Despues de m/4/TamanoPaso lecturas de fila, el final de la matriz ha sido alcanzado. El proceso se repite entonces para diferentes filas hasta que todos los bits de la matriz hayan sido leidos. Los bits de paridad pueden ser intercalados de una manera similar. En algunas implementaciones, los bits de datos y los bits de paridad tambien pueden intercalarse entre si de una manera predeterminada.
En algunas modalidades de comunicacion, llamadas modalidades ROBO, el intercalador 304 realiza un procesamiento adicional para generar una mayor redundancia en el flujo de datos de salida. Por ejemplo, la modalidad ROBO puede introducir una redundancia adicional mediante la lectura de cada ubicacion de sub-banco varias veces en desplazamientos ciclicos diferentes para representar cada bit codificado por varios bits en la salida del intercalador 304.
Pueden usarse otros tipos de codificadores y/o intercaladores que proporcionen tambien redundancia para permitir que cada parte de una MPDU sea recuperada desde menos que todos los portadores modulados, o menos que todos los simbolos modulados.
Con referencia de nuevo a la figura 2, los datos codificados se introducen en un modulo de correlacion 222 que toma
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grupos de bits de datos (p. ej., 1, 2, 3, 4, 6, 8 o 10 bits), segun la constelacion utilizada para el simbolo actual (por ejemplo, una constelacion de BPSK, QPSK, 8-QAM y 16-QAM), y correlaciona el valor de los datos representado por esos bits con las correspondientes amplitudes de componentes, en-fase (1) y de fase de cuadratura (Q), de una onda portadora del simbolo actual. Esto da como resultado que cada valor de datos este asociado a un correspondiente numero complejo Ci = A exp (jOJ, cuya parte real corresponde al componente I y cuya parte imaginaria corresponde al componente Q de un portador con un pico de frecuencia fi. Alternativamente, puede usarse cualquier esquema de modulacion adecuado que asocie valores de datos a ondas portadoras moduladas.
El modulo de correlacion 222 tambien determina cuales de las frecuencias portadoras fN (o “tonos”) dentro del
ancho de banda de OFDM son usadas por el sistema 200 para transmitir la informacion de acuerdo a una “mascara de tono”. Por ejemplo, algunos portadores que pueden interferir probablemente con entidades autorizadas en una region particular (por ejemplo, America del Norte) pueden ser evitados, y no se irradia ninguna potencia en esos portadores. Los dispositivos vendidos en una region dada pueden ser programados para utilizar una mascara de tono configurada para esa region. El modulo de correlacion 222 tambien determina el tipo de modulacion a utilizar en cada uno de los portadores en la mascara de tono de acuerdo a un “mapa de tonos”. El mapa de tonos puede ser un mapa de tonos por omision (por ejemplo, para comunicacion por difusion redundante entre multiples estaciones), o un mapa de tonos personalizado, determinado por una estacion receptora que ha sido adaptada a las caracteristicas del medio de comunicacion 204 (por ejemplo, para una comunicacion de unidifusion mas eficaz entre dos estaciones). Si una estacion determina (por ejemplo, durante la adaptacion de canal) que un portador en la mascara de tonos no es adecuado para su uso (por ejemplo, debido a desvanecimiento o ruido), el mapa de tonos puede especificar que el portador no debe usarse para modular datos, pero en cambio puede utilizar ruido seudo-aleatorio para ese portador (por ejemplo, BPSK coherente modulado con un valor binario a partir de una secuencia de seudo- ruido (PN)). Para que dos estaciones se comuniquen, deberian utilizar la misma mascara de tono y el mismo mapa de tonos, o al menos saber que mascara de tono o mapa de tonos esta utilizando el otro dispositivo, de modo que las senales puedan ser desmoduladas correctamente.
Un modulo de modulacion 224 realiza la modulacion del conjunto resultante de N numeros complejos (algunos de los cuales pueden ser cero para portadores no utilizados), determinado por el modulo de correlacion 222 sobre N ondas portadoras ortogonales con picos de frecuencias fi..., fN. El modulo de modulacion 224 realiza una transformacion de Fourier discreta inversa (IDFT) para formar una onda de simbolos de tiempo discreta S(n) (para una frecuencia de muestreo fR), que se puede escribir como
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donde el indice de tiempo n va de 1 a N, Ai es la amplitud y O es la fase del portador con pico de frecuencia f = (i/N) fR y j = V -1. En algunas implementaciones, la transformacion discreta de Fourier corresponde a una transformacion de Fourier rapida (FFT) en la que N es una potencia de 2.
Un modulo de post-procesamiento 226 combina una secuencia de simbolos consecutivos (potencialmente superpuestos) en un “conjunto de simbolos” que puede ser transmitido como un bloque continuo por el medio de comunicacion 204. El modulo de post-procesamiento 226 antepone un preambulo al conjunto de simbolos, que se puede usar para el control automatico de ganancia (AGC) y la sincronizacion de temporizacion de simbolos. Para mitigar la interferencia entre simbolos y entre portadores (por ejemplo, debido a imperfecciones en el sistema 200 y/o el medio de comunicacion 204), el modulo de post-procesamiento 226 puede extender cada simbolo con un prefijo ciclico que es una copia de la ultima parte del simbolo. El modulo de post-procesamiento 226 tambien puede realizar otras funciones, tales como aplicar una ventana de formacion de pulsos a subconjuntos de simbolos dentro del conjunto de simbolos (por ejemplo, utilizando una ventana de coseno elevado u otro tipo de ventana de formacion de pulsos) y superponer los subconjuntos de simbolos.
El modulo de modulacion 224 o el modulo de post-procesamiento 226 pueden incluir un modulo de formacion espectral que ademas modifica el espectro de una senal que incluye simbolos modulados de acuerdo a una “mascara de amplitud.” Mientras que la mascara de tono se puede cambiar intercambiando mensajes entre estaciones en una red, la mascara de amplitud permite a una estacion atenuar la potencia transmitida sobre ciertos portadores sin necesidad de intercambiar mensajes entre las estaciones. Por lo tanto, el modulo de formacion espectral permite dar forma espectral dinamica en respuesta a limitaciones dinamicas espectrales, cambiando la
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amplitud de portadores que pueden causar interferencia. En algunos casos, el modulo de formacion espectral fija la amplitud del componente de frecuencia por debajo de un limite predeterminado, en respuesta a un suceso tal como la deteccion de una transmision desde una entidad autorizada.
Haciendo referencia a la figura 4, una implementacion ejemplar del modulo de modulacion 224 incluye un modulo de formacion espectral 400 acoplado a un modulo de IDFT 402. El modulo de formacion espectral 400 modifica la amplitud Ai para los portadores que seran atenuados, proporcionando una amplitud atenuada A’i al modulo de IDFT 402. El valor de la fase y O para los portadores atenuados se puede pasar a traves del modulo de formacion espectral 400 sin modificacion. Asi, en este ejemplo, el modulo de IDFT 402 realiza una transformacion de Fourier discreta que incluye las frecuencias portadoras atenuadas.
La mascara de amplitud especifica un factor a de atenuacion para la amplitud Ai = aAi de acuerdo a la magnitud en la que la potencia ha de ser atenuada (por ejemplo, 2 dB en amplitud para cada 1 dB en potencia). La amplitud A’i se establece por debajo de una amplitud predeterminada que se utiliza normalmente para modular la informacion (por ejemplo, de acuerdo a una constelacion predeterminada), de forma que la potencia irradiada resultante no interfiera con otros dispositivos. La entrada de mascara de amplitud puede tambien indicar que un portador ha de ser anulado completamente, con la amplitud correspondiente fijada en cero. Los portadores atenuados todavia son procesados por la estacion receptora incluso si son transmitidos con amplitud cero, de modo que el esquema de modulacion y codificacion se conserve.
En general, para que dos estaciones se comuniquen, no necesariamente tienen que saber que mascara de amplitud esta utilizando la otra estacion (o si la estacion esta o no usando una mascara de amplitud en absoluto). A pesar de que no es necesaria ninguna modificacion del esquema de modulacion entre un transmisor y un receptor para atenuar parcial o completamente (es decir, apagar) un portador utilizando la mascara de amplitud, en algunos casos, cuando una estacion receptora actualiza un mapa de tonos (que determina como deben modularse los portadores dentro de la mascara de tono), la estacion receptora detectara una muy mala razon entre senal y ruido en los portadores atenuados y puede excluirlos del mapa de tonos actualizado (lo que indica que esos portadores no deben utilizarse para modular datos).
En implementaciones alternativas, el modulo de formacion espectral puede estar incluido en el modulo de post- procesamiento 226, por ejemplo, como un filtro de muesca programable que reduce la amplitud de una o mas bandas de frecuencia estrecha en la senal.
Un modulo de interfaz analogica de usuario (AFE) 228 acopla una senal analogica, que contiene una version cronologica continua (por ejemplo, filtrada con bajo paso) del conjunto de simbolos, al medio de comunicacion 204. El efecto de la transmision de la version cronologica continua de la onda S(t) por el medio de comunicacion 204 puede representarse por la convolucion con una funcion g(T;t) que representa una respuesta de impulso de transmision por el medio de comunicacion. El medio de comunicacion 204 puede anadir ruido n(t), que puede ser ruido aleatorio y/o un ruido de banda estrecha emitido por un emisor interferente intencionado.
En el receptor 206, los modulos de implementacion de la capa PHY reciben una senal desde el medio de comunicacion 204 y generan una MPDU para la capa de MAC. Un modulo de AFE 230 funciona conjuntamente con un modulo 232 de control automatico de ganancia (AGC) y un modulo de sincronizacion temporal 234 para proporcionar datos de senal muestreados e informacion de temporizacion a un modulo 236 de transformacion discreta de Fourier (DFT).
Despues de quitar el prefijo ciclico, el receptor 206 introduce los simbolos muestreados de tiempo discreto al modulo de DFT 236 para extraer la secuencia de N numeros complejos que representan los valores de datos codificados (realizando una DFT de N puntos). El modulo demodulador/decodificador 238 correlaciona los numeros complejos con las secuencias de bits correspondientes y realiza la descodificacion adecuada de los bits (incluyendo la des- intercalacion, la correccion de errores y la des-aleatorizacion). Los datos que estaban modulados sobre portadores, que posteriormente fueron atenuados por el modulo de conformacion espectral 400, se pueden recuperar debido a la redundancia en el esquema de codificacion.
Cualquiera de los modulos del sistema de comunicacion 200, incluyendo los modulos en el transmisor 202 o el receptor 206, puede realizarse en hardware, software, o una combinacion de hardware y software.
Muchas otras implementaciones de la invencion, distintas a las descritas anteriormente, estan dentro de la invencion, que se define por las siguientes reivindicaciones

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    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento, que comprende:
    modular informacion sobre componentes de frecuencia de una senal, incluyendo la senal modulada resultante al menos alguna redundancia en frecuencia, de acuerdo a un esquema de codificacion redundante, que permite que una parte de la informacion modulada sobre componentes de frecuencia seleccionados sea recuperada desde menos que todos los componentes de frecuencia seleccionados; y
    controlar el espectro de la senal modulada, incluyendo posibilitar que la amplitud de al menos algunos componentes de frecuencia de la senal modulada se establezca por debajo de una amplitud predeterminada utilizada para modular la informacion, en donde la tecnica de enmascaramiento de amplitud (400) se usa con el esquema de codificacion redundante que extiende la parte de la informacion sobre los componentes de frecuencia seleccionados.
  2. 2. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que modular la parte de la informacion sobre componentes de frecuencia seleccionados comprende modular datos redundantes a partir de los cuales la parte de la informacion puede ser decodificada sobre respectivos componentes de frecuencia que tienen diferentes frecuencias centrales.
  3. 3. El procedimiento de la reivindicacion 2, en el que la senal comprende una pluralidad de simbolos, y al menos algunos de los respectivos componentes de frecuencia estan en simbolos diferentes.
  4. 4. El procedimiento de la reivindicacion 2, en el que los datos redundantes comprenden uno o mas bits codificados asociados a la informacion.
  5. 5. El procedimiento de la reivindicacion 4, en el que los uno o mas bits codificados comprenden bits de datos que representan la informacion.
  6. 6. El procedimiento de la reivindicacion 4, en el que los uno o mas bits codificados comprenden bits de paridad usados para decodificar la informacion.
  7. 7. El procedimiento de la reivindicacion 2, en el que las frecuencias centrales se expanden aproximadamente de manera uniforme sobre la mayor parte de un conjunto de componentes de frecuencia disponibles para modular la informacion.
  8. 8. El procedimiento de la reivindicacion 1, que comprende adicionalmente la transmision de la senal modulada desde un primer nodo a un segundo nodo.
  9. 9. El procedimiento de la reivindicacion 8, en el que el primer nodo y el segundo nodo almacenan, cada uno, informacion de identificacion de un conjunto de componentes de frecuencia disponibles para modular la informacion.
  10. 10. El procedimiento de la reivindicacion 8, en el que el segundo nodo es capaz de recuperar la parte de la informacion sin necesidad de recibir informacion desde la primera estacion, que indique si algunos de los componentes de frecuencia seleccionados han sido fijados por debajo de la amplitud predeterminada utilizada para modular la informacion.
  11. 11. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que la amplitud predeterminada utilizada para modular la informacion comprende una amplitud correspondiente a una constelacion de modulacion de desplazamiento de fase.
  12. 12. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que la amplitud predeterminada utilizada para modular la informacion comprende una entre una pluralidad de amplitudes correspondientes a una constelacion de modulacion de amplitud en cuadratura.
  13. 13. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que establecer la amplitud de uno de los componentes de frecuencia por debajo de la amplitud predeterminada utilizada para modular la informacion comprende desactivar el componente de frecuencia.
  14. 14. Un transmisor (202), que comprende:
    un modulo codificador (302) que incluye circuitos para codificar de forma redundante informacion a modular sobre componentes de frecuencia de una senal, incluyendo la senal modulada resultante al menos alguna redundancia en frecuencia que permite que una parte de la informacion modulada sobre componentes de frecuencia seleccionados sea recuperada desde menos que todos los componentes de
    frecuencia seleccionados; y
    un modulo de conformacion espectral (402) que incluye circuitos para controlar el espectro de la senal modulada, incluyendo permitir que la amplitud de al menos algunos componentes de frecuencia de la 5 senal modulada sea establecida por debajo de una amplitud predeterminada utilizada para la modulacion
    de la informacion,
    en el que se usa una tecnica de enmascaramiento de amplitud (400) con el esquema de codificacion redundante que extiende la parte de la informacion sobre los componentes de frecuencia seleccionados.
    10 15. Un programa de ordenador que comprende instrucciones ejecutables para hacer que al menos un ordenador
    realice un procedimiento de acuerdo a una de las reivindicaciones 1 a 13 cuando son ejecutadas.
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