ES2863326T3 - Sistemas y métodos de cancelación de señal en comunicación satélite - Google Patents

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ES2863326T3 ES17743452T ES17743452T ES2863326T3 ES 2863326 T3 ES2863326 T3 ES 2863326T3 ES 17743452 T ES17743452 T ES 17743452T ES 17743452 T ES17743452 T ES 17743452T ES 2863326 T3 ES2863326 T3 ES 2863326T3
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Stuart Daughtridge
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Abstract

Un dispositivo (200) para la reducción de interferencias que comprende: un receptor (212) configurado para recibir una señal compuesta, teniendo la señal compuesta una primera señal, una segunda señal y un ruido de fondo, la primera señal que se superpone a la segunda señal y el ruido de fondo incluyendo al menos una señal coherente interferente; y al menos un procesador (204) configurado para determinar al menos una tasa de símbolo y una estimación de modulación de la primera señal y la segunda señal, volver a muestrear la señal compuesta basándose en la estimación de modulación en x veces la al menos una tasa de símbolo para determinar al menos una trayectoria de símbolo y al menos un tipo de modulación, siendo x un número entero mayor que cero, sintetizar la primera señal y la segunda señal basándose en al menos un tipo de modulación y al menos una trayectoria de símbolo, recibir una entrada secundaria que comprende la al menos una señal coherente interferente, cancelar la señal coherente interferente del ruido de fondo de la primera señal sintetizada y la segunda señal, emitir la primera señal sintetizada y la segunda señal que tiene un ruido de fondo reducido, y ajustar una ganancia y fase de la entrada secundaria basándose en la retroalimentación que incluye muestras de la primera señal sintetizada y la segunda señal que tiene un ruido de fondo reducido para reducir aún más la interferencia residual dentro de la primera señal sintetizada y la segunda señal que tiene un ruido de fondo reducido.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas y métodos de cancelación de señal en comunicación satélite
ANTECEDENTES
Campo tecnológico
Esta divulgación se refiere generalmente a la reducción de interferencias y la demodulación de la señal, y más específicamente, a la reducción de la interferencia y el ruido de fondo y la maximización del rendimiento asociado con la separación de la señal en las comunicaciones por satélite.
Técnica relacionada
El ancho de banda disponible para comunicaciones inalámbricas de alta velocidad es finito mientras que el uso de varios espectros de frecuencia dentro de ese ancho de banda disponible es cada vez mayor. El uso y la reutilización de las frecuencias y los espectros de frecuencia disponibles puede provocar una mayor interferencia entre las transmisiones y una mayor necesidad de aprovechar de la manera más eficiente posible el ancho de banda disponible. Una forma de reducir la interferencia es separar tanto como sea posible las señales potencialmente interferentes. Tal separación puede ser, por ejemplo, separando las señales en frecuencia, por distancia física, en tiempo o similares. T al separación también puede reducir o limitar de otro modo la cantidad de información que se puede transmitir entre un transmisor y un receptor. Tales técnicas de separación pueden disminuir la eficiencia con la que se puede transmitir la información a través del sistema de comunicación.
El documento US 2015/131761 se refiere a un dispositivo y procedimiento para la demodulación de múltiples señales recibidas.
RESUMEN
En general, esta divulgación describe sistemas y procedimientos relacionados con la reducción de interferencias y la demodulación de la señal mediante la reducción de la interferencia y el ruido de fondo. Los sistemas, procedimientos y dispositivos de esta divulgación tienen cada uno varios aspectos innovadores, ninguno de los cuales es el único responsable de los atributos deseables descritos en esta invención.
Un aspecto de la divulgación proporciona un dispositivo para la reducción de interferencias. El dispositivo puede tener un receptor. El receptor puede recibir una señal compuesta, teniendo la señal compuesta una primera señal, una segunda señal y un ruido de fondo, la primera señal que se superpone a la segunda señal y el ruido de fondo incluyendo al menos una señal coherente interferente; El dispositivo puede tener al menos un procesador. El al menos un procesador puede determinar al menos una tasa de símbolo y una estimación de modulación de la primera señal y la segunda señal. El al menos un procesador puede volver a muestrear la señal compuesta basándose en la estimación de modulación en x veces la al menos una tasa de símbolo para determinar al menos una trayectoria de símbolo, al menos un tipo de modulación, siendo x un número entero mayor que cero. El al menos un procesador puede sintetizar la primera señal y la segunda señal basándose en al menos un tipo de modulación y al menos una trayectoria de símbolo. El al menos un procesador puede recibir una entrada secundaria que comprende la al menos una señal coherente interferente. El al menos un procesador puede cancelar la señal coherente interferente del ruido de fondo. El al menos un procesador puede emitir la primera señal y la segunda señal con un ruido de fondo reducido. Otro aspecto de la divulgación proporciona un procedimiento para la reducción de interferencias. El procedimiento puede incluir recibir una señal compuesta, teniendo la señal compuesta una primera señal, una segunda señal y un ruido de fondo, la primera señal se superpone a la segunda señal y el ruido de fondo incluyendo al menos una señal coherente interferente. El procedimiento puede incluir determinar al menos una tasa de símbolo y una estimación de modulación de la primera señal y la segunda señal. El procedimiento puede incluir volver a muestrear la señal compuesta basándose en la estimación de modulación en x veces la al menos una tasa de símbolo para determinar al menos una trayectoria de símbolo y al menos un tipo de modulación, siendo x un número entero mayor que cero. El procedimiento puede incluir sintetizar la primera señal y la segunda señal basándose en al menos un tipo de modulación y al menos una trayectoria de símbolo. El procedimiento puede incluir recibir una entrada secundaria que comprende la al menos una señal coherente interferente. El procedimiento puede incluir cancelar la señal coherente interferente del ruido de fondo. El procedimiento puede incluir la salida de la primera señal y la segunda señal con un ruido de fondo reducido.
Otro aspecto de la divulgación proporciona un medio legible por ordenador no transitorio que contiene instrucciones. Cuando son ejecutadas por un procesador, las instrucciones pueden hacer que una computadora reciba una señal compuesta, teniendo la señal compuesta una primera señal, una segunda señal y un ruido de fondo, la primera señal se superpone a la segunda señal y el ruido de fondo incluyendo al menos una señal coherente interferente. Las instrucciones pueden hacer que el ordenador determine al menos una tasa de símbolo y una estimación de modulación de la primera señal y la segunda señal. Las instrucciones pueden hacer que el ordenador vuelva a muestrear la señal compuesta basándose en la estimación de modulación en x veces la al menos una tasa de símbolo para determinar al menos una trayectoria de símbolo y al menos un tipo de modulación, siendo x un número entero mayor que cero. Las instrucciones pueden hacer que el ordenador sintetice la primera señal y la segunda señal basándose en al menos un tipo de modulación y al menos una trayectoria de símbolo. Las instrucciones pueden hacer que el ordenador reciba una entrada secundaria que comprende la al menos una señal coherente interferente. Las instrucciones pueden hacer que el ordenador cancele la señal coherente interferente del ruido de fondo. Las instrucciones pueden hacer que el ordenador emita la primera señal y la segunda señal con un ruido de fondo reducido.
Otras características y ventajas de la presente divulgación deberían ser evidentes a partir de la siguiente descripción que ilustra, a modo de ejemplo, aspectos de la divulgación. La invención se define en las reivindicaciones adjuntas. Las realizaciones que no caen dentro del alcance de las reivindicaciones son útiles para comprender la invención. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Los detalles de realizaciones de la presente invención, tanto en cuanto a su estructura como a su funcionamiento, pueden deducirse en parte mediante el estudio de los dibujos adjuntos, en los que los números de referencia similares se refieren a partes similares, y en los que:
La FIG. 1 es una representación gráfica de una realización de comunicaciones por satélite entre una pluralidad de estaciones terrestres;
La FIG. 2 es una representación gráfica de la cobertura geográfica de múltiples haces de satélite adyacentes; La FIG. 3 es una representación gráfica de las múltiples señales de satélite de la FIG. 2 que se superponen en frecuencia y amplitud.
La FIG. 4 es un diagrama de bloques funcional de componentes de un dispositivo de comunicación que puede emplearse dentro del sistema de comunicación de las FIGs. 1 a 3.
La FIG. 5 es un diagrama de bloques funcional de un demodulador de señales;
La FIG. 6 es un diagrama de flujo de un procedimiento de separación de señales;
La FIG. 7 es un diagrama de flujo de un procedimiento para la demodulación de múltiples señales; y
La FIG. 8A es un gráfico de dos señales que se superponen en frecuencia que pueden separarse usando los procedimientos de la FIG. 6 y FIG. 7;
FIG. 8B es otro gráfico de dos señales que se superponen en frecuencia que pueden separarse usando los procedimientos de la FIG. 6 y la FIG. 7;
FIG. 8C es otro gráfico de dos señales que se superponen en frecuencia que pueden separarse usando los procedimientos de la FIG. 6 y la FIG. 7;
La FIG. 9 es un diagrama de bloques funcional de otra realización del demodulador de la FIG. 5; y
La FIG. 10 es un diagrama de flujo de un procedimiento de demodulación, reducción de interferencia y separación de señales superpuestas.
Otras características y ventajas de la divulgación serán evidentes para un experto en la materia con una revisión de la siguiente descripción detallada.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
La descripción detallada expuesta a continuación, en relación con los dibujos adjuntos, pretende ser una descripción de varias realizaciones y no pretende representar las únicas realizaciones en las que se puede poner en práctica la invención. La descripción detallada incluye detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión completa de las realizaciones. En algunos aspectos, las estructuras y los componentes bien conocidos se muestran de forma simplificada para una breve descripción.
La separación de señales en frecuencia o distancia física para minimizar o reducir la interferencia puede disminuir la cantidad de información que se puede transmitir a través de un canal o medio de comunicación dado. Si se recibe una señal interferente de una fuente desconocida u hostil, es posible que no sea posible separar las señales de estas formas, ya que puede haber poca o ninguna información disponible sobre la señal interferente.
Como se señaló anteriormente, separar las señales en frecuencia o distancia física para reducir la interferencia puede disminuir la cantidad de información y la velocidad a la que se puede transmitir la información entre un transmisor y un receptor. Además, si la señal interferente proviene de una fuente desconocida u hostil, es posible que no sea posible separar las señales de estas formas. Por tanto, la reutilización del ancho de banda en múltiples señales o la superposición de señales transmitidas en frecuencia puede proporcionar un uso eficiente de los espectros de frecuencia disponibles.
En algunas realizaciones divulgadas en esta invención, ciertas técnicas de demodulación pueden tener aplicaciones en múltiples sistemas de comunicaciones diferentes que incluyen, entre otros: señales de comunicaciones por satélite y enlaces de comando y control de satélite (C2); línea de visión (LOS) de vehículos aéreos no tripulados (UAV) y enlaces de datos por satélite; sistemas de comunicaciones por microondas y por satélite de a bordo; enlaces de comunicaciones por microondas; receptores GPS; enlaces de comunicaciones de teléfonos móviles; señales de cable; y cualquier sistema de radiofrecuencia (RF) punto a punto o punto a multipunto que sea susceptible a interferencias accidentales o intencionales. También se puede utilizar para permitir el procesamiento ciego de la señal de doble portadora que proporciona una mayor capacidad para velocidades de datos significativamente más altas sobre un transpondedor de satélite u otro enlace de ancho de banda de RF fijo que la transmisión de una sola portadora.
La FIG. 1 es la representación gráfica de una realización de las comunicaciones satelitales entre una pluralidad de estaciones terrestres. Un sistema de comunicación («sistema») 100 muestra una pluralidad de estaciones terrestres 102, 104, 106 que se comunican entre sí a través de un satélite 110. En algunas realizaciones, el sistema de comunicación 100 puede comprender más de tres estaciones terrestres 102, 104, 106 y más de un satélite 110.
Algunos sistemas pueden depender de copias locales de las señales salientes para la cancelación del eco para la reducción de la interferencia. En algunos sistemas, una estrategia equilibrada de las comunicaciones por satélite punto a punto o punto a multipunto puede requerir cierto procesamiento de señales en ambos extremos de un enlace de comunicaciones (por ejemplo, un par de transmisor-receptor). En otros sistemas, una estrategia desequilibrada puede requerir el procesamiento de señales solo en un sitio. El sistema de comunicación 100 de la FIG. 1 es un ejemplo de una estrategia desequilibrada en la que la estación terrestre 106 no tiene una copia local de las señales transmitidas, como se describe a continuación.
La estación terrestre 102 puede transmitir una señal 122 (T1) al satélite 110 que luego se retransmite a las estaciones terrestres 104, 106. La estación terrestre 104 puede transmitir una señal 124 (T2) al satélite 110 que se retransmite a la estación terrestre 102 y la estación terrestre 106. La estación terrestre 102 puede recibir la señal 124 (T2) y un eco de su propia señal transmitida 122 (T1) como una señal compuesta 134 (mostrada como, S1+ S2). De manera similar, la estación terrestre 104 puede recibir la señal 122 (T1) y un eco de su propia señal transmitida 124 (T2) como una señal compuesta 132 (mostrada como S1 S2). Como se usa en la FIG. 1, la «T» indica una señal transmitida mientras que la «S» indica una señal correspondiente recibida en una o más de las estaciones terrestres 102, 104, 106. El «Si» y «S2» también pueden referirse a señales constituyentes de una señal compuesta (por ejemplo, las señales compuestas 132, 134, 136).
En algunas realizaciones, ambas estaciones terrestres 102, 104 pueden tener una copia local de las señales transmitidas 122, 124 para usar en la cancelación de eco. En algunos casos, la eliminación de la señal transmitida autointerferente se logra mediante un procedimiento como la cancelación de eco. En tal realización, el «eco» se puede proporcionar muestreando la señal de transmisión 122, 124, procesando esta señal a través de una línea de retardo (no mostrada), haciendo coincidir la fase y la ganancia de la señal compuesta entrante 132, 134 y cancelando la señal transmitida dentro de la señal de enlace descendente para extraer la señal adicional dentro del espacio de frecuencia procesado. La cancelación de eco puede proporcionar ciertos niveles de reducción de interferencia dentro del sistema de comunicación 100 de manera que puedan recibir y demodular con éxito la señal 122 y la señal 124 respectivamente.
La estación terrestre 106 por otra parte no transmite una señal propia y por lo tanto puede no tener ninguna capacidad de cancelación de eco significativa para la recepción y el procesamiento de la señal 122 (Si) y la señal 124 (S2). La señal 122 (Si) y la señal 124 (S2) juntas, tal como las recibe la estación terrestre 106, se denomina señal compuesta 136. La señal compuesta 136 puede ser similar a la señal compuesta 132 y la señal compuesta 134, siendo una combinación de dos señales, S1 S2. En algunas realizaciones, una o ambas de la señal 122 y la señal 124 pueden ser señales de interés para la estación terrestre 106.
Cada una de las estaciones terrestres 102, 104, 106 puede tener su propia puerta de enlace. Por ejemplo, la estación terrestre 102 puede tener una puerta de enlace 144, la estación terrestre 104 puede tener una puerta de enlace 142 y la estación terrestre 106 puede tener una puerta de enlace 140. Cada una de las puertas de enlace 140, 142, 144 puede conectarse a una pluralidad de estaciones terrestres similares a la puerta de enlace 142 que está conectada (por ejemplo, en comunicación con) las estaciones terrestres 146a a 146n. Cada una de las puertas de enlace 140, 142, 144 se puede acoplar de forma comunicativa entre sí a través de una red terrestre 148. La red terrestre 148 puede ser Internet, por ejemplo. Como se usa en esta invención, una puerta de enlace puede referirse a una puerta de enlace de Internet a órbita (120) u otra interfaz similar entre los sistemas de satélite y otros dispositivos terrestres acoplados a la red terrestre 148. Cada una de las puertas de enlace 140, 142, 144 puede tener ciertos dispositivos u otros procesadores capaces de encapsular o codificar de otro modo las transmisiones de comunicación por satélite sin procesar para su transmisión a través de una red digital (por ejemplo, SPECTRALNET). En algunos ejemplos, las puertas de enlace 140, 142, 144 pueden codificar las señales sin procesar sin decodificar la información en la señal para la transferencia por paquetes a través de comunicaciones de protocolo de Internet (IP). Estos sistemas pueden ser sistemas digitales de frecuencia intermedia (FI). FI digital es un procedimiento para digitalizar una señal en FI o enviar radiofrecuencia (RF) a través de paquetes de protocolo de Internet (IP) a través de una red digital o de conmutación de paquetes, y luego reconstituir la señal original o procesar la señal a partir de la representación empaquetada en fase y en cuadratura (I/Q) de los datos de RF.
Sin embargo, la señal compuesta 136 puede estar sujeta a diferentes formas y niveles de interferencia debido a diferentes entornos operativos. En algunas realizaciones, las señales compuestas 132, 134, 136 pueden incluir además cantidades variables de interferencia además de la interferencia de eco. En otras realizaciones, la una o más señales 122, 124 que se encuentran dentro de las señales compuestas 132, 134, 136 también pueden denominarse en esta invención señales constituyentes. Dos señales moduladas transmitidas en conjunto también pueden considerarse una modulación adicional. Así, por ejemplo, la señal 122 y la señal 124 pueden denominarse señales constituyentes de la señal compuesta 136.
En algunas realizaciones, una señal de interés (por ejemplo, la señal 122 o la señal 124) se puede caracterizar y a continuación cancelar a partir de la señal compuesta 136. Por ejemplo, si la señal 122 es la señal de interés, se puede caracterizar y cancelar a partir de la señal compuesta 136 dejando una señal residual y/o un ruido de fondo. El ruido de fondo, como se usa en esta invención, puede referirse generalmente a la medida de la señal formada a partir de la suma de todas las fuentes de ruido y señales no deseadas dentro de un sistema de medición, donde el ruido se define como cualquier señal distinta de la que está siendo monitoreada. El ruido de fondo puede describir una señal residual o ruido restante después de que la señal de interés (por ejemplo, la señal 122, 124) se elimine de la señal compuesta 136. El ruido de fondo se puede caracterizar entonces usando los procedimientos de mitigación de interferencia o eliminación de interferencia descritos en esta invención (descritos a continuación en relación con la Figura 4 y la Figura 5) para crear una señal de cancelación.
En algunas realizaciones, el ruido de fondo puede no estar caracterizado. Por consiguiente, la señal de cancelación que se ha creado se puede combinar en un bucle de alimentación hacia adelante con una copia de la señal compuesta, mientras se compensan las variaciones de frecuencia y amplitud, para reducir el ruido de fondo. Esto puede resultar en una relación señal-ruido (SNR) más alta para la señal de interés. Esto puede aumentar el rendimiento potencial de datos de la señal al permitir el uso de esquemas de modulación de orden superior y, por lo tanto, aumentar el rendimiento de todo el satélite 110. En teoría de señales, el ruido de fondo es la medida de la suma de todas las fuentes de ruido, incluidas las señales no deseadas, dentro de un sistema de medición, donde el ruido se define como cualquier señal distinta de la que se está monitoreando. El ruido de fondo se puede caracterizar de dos o más formas. El ruido de fondo puede denominarse «ruido de fondo del sistema» o «ruido de fondo de canal». El ruido de fondo del canal puede ser el ruido de fondo del canal en uso, o el canal que transporta la señal o señales de interés 122, 124. En algunos ejemplos, esto puede no incluir señales externas o adyacentes. El ruido de fondo del sistema, por otro lado, puede tener en cuenta varias otras señales transmitidas en anchos de banda adyacentes o en bandas superpuestas.
En algunas realizaciones, para maximizar el uso de los espectros de frecuencia disponibles, la señal 122 y la señal 124 pueden usar el mismo ancho de banda o uno similar. En algunas realizaciones, la señal 122 y la señal 124 pueden tener la misma amplitud. En algunas otras realizaciones, la señal 122 y la señal 124 pueden diferir ligeramente en uno o más de ancho de banda, fase y amplitud. En consecuencia, las estaciones terrestres 102, 104 pueden utilizar accidental o intencionalmente frecuencias, anchos de banda y niveles de potencia similares (por ejemplo, amplitud) para transmitir sus señales respectivas (T1, T2) por ejemplo, la señal 122 y la señal 124. Por tanto, la estación terrestre 106 puede recibir la señal 122 y la señal 124 que tienen una superposición de frecuencia significativa o completa entre las señales recibidas. En algunas realizaciones, puede haber más de dos señales superpuestas, como se describe a continuación en relación con la FIG. 5. La superposición de dos o más señales de interés puede presentar a la estación terrestre 106 ciertos problemas que requieren la separación y análisis sintáctico de señales superpuestas y posiblemente interferentes, por ejemplo, la señal 122 y la señal 124.
La modulación como se describe en esta invención puede incluir, pero no se limita a, modulación analógica o digital. Algunos de los esquemas de modulación a los que se hace referencia en esta invención pueden incluir, entre otros, modulación de amplitud en cuadratura (QAM), modulación por desplazamiento de fase (PSK), PSK binaria (BPSK), PSK en cuadratura (QPSK), PSK diferencial (DPSK), QPSK diferencial (DQPSK), modulación por desplazamiento de amplitud y fase (APSK), desplazamiento QPSK (OQPSK), modulación por desplazamiento de amplitud (ASK), modulación por desplazamiento mínimo (MSK), MSK gaussiano (GMSK) entre otros tipos de modulación, acceso múltiple por división de tiempo (TDMA), acceso múltiple por división de código (CDMA), acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA) y modulación de fase continua (CPM). Ciertos tipos de modulación como, por ejemplo, QAM y APSK también pueden diferir en módulo, por ejemplo, 4QAM, 8QAM y 16APSK, por nombrar algunos.
La FIG. 2 es una representación gráfica de la cobertura geográfica de múltiples haces de satélite adyacentes. Un sistema (sistema) de comunicación por satélite 190 puede tener huellas geográficas (huellas) 160 de una pluralidad de satélites de haz puntual. El sistema 190 puede ser similar al sistema 100 donde las huellas 160 están asociadas con señales o transmisiones de uno o más satélites (por ejemplo, el satélite 110) u otras señales o transmisiones que se superponen en frecuencia. Las huellas 160 de cada transmisión de haz se etiquetan individualmente como 160a, 160b, 160c, 160d, 160e, 160f, 160g, 160h, pero pueden denominarse colectivamente huellas 160. En algunos ejemplos, los satélites geosincrónicos (o, en algunos casos, geoestacionarios) pueden tener «huellas» designadas o áreas geográficas en las que se pretenden recibir las comunicaciones por satélite. Una pluralidad de estaciones terrestres 150 pueden recibir señales transmitidas dentro de cada una de las huellas 160. Las estaciones terrestres 150 están etiquetadas individualmente como 150a, 150b, 150c, 150d, 150e, 150f, 150g. Las estaciones terrestres 150 pueden ser similares o iguales a las estaciones terrestres 102, 104, 106, 146 de la FIG. 1. Cada una de las estaciones terrestres 150 puede transmitir y recibir una o más señales (por ejemplo, las señales 122, 124) dentro de sus respectivas huellas 160. Puede haber más de una estación terrestre 150 dentro de una huella determinada 160.
La huella 160h se puede asociar con otra estación base 170, por ejemplo. La estación base 170 puede estar asociada con un proveedor de servicios celulares u otro servicio inalámbrico. La estación base 170 puede operar en un intervalo de frecuencia que se superpone con el de las transmisiones asociadas con las estaciones terrestres 150 y las huellas 160a-160g. La estación base 170 puede ser, por ejemplo, un proveedor de servicios WiMAX (Interoperabilidad mundial para acceso por microondas).
En algunos ejemplos, las superposiciones en las huellas 160 también pueden estar en las bandas de IF de la estación terrestre del satélite 150 e interferir a ese nivel. La interferencia también puede producirse en un múltiplo de las frecuencias de RF o IF. Por consiguiente, la señal interferente no tiene que tener exactamente la misma frecuencia que una señal de interés para introducir interferencia. Los sistemas terrestres tienen mayor poder incidente en la antena del sistema de tierra satelital, ya que los sistemas de tierra satelital son muy sensibles, ya que están destinados a recibir señales de un satélite que tiene un poder limitado que tiene más de aproximadamente 22.000 millas de distancia.
En algunas realizaciones, las huellas 160 pueden permanecer relativamente estacionarias sobre una posición geográfica a lo largo de la órbita del satélite. En algunas otras realizaciones, ciertos satélites también pueden tener la capacidad de dirigir o dar forma a sus transmisiones (por ejemplo, haces) y remodelar o mover una huella 160 respectiva. Sin embargo, dado el alto porcentaje de uso de ancho de banda y la naturaleza compacta de la distribución de canales entre los satélites respectivos (por ejemplo, el satélite 110) y las estaciones terrestres 150, puede haber superposición entre huellas 160 adyacentes. La superposición entre haces o huellas adyacentes no está necesariamente en el haz principal, es decir, puede estar fuera del punto de caída de 3dB. En algunos ejemplos, las huellas 160 están separadas geográficamente o se utilizan en diferentes frecuencias o polarizaciones para minimizar la interferencia. Sin embargo, los haces de los satélites (por ejemplo, las huellas 160) aún pueden superponerse porque los patrones de los haces pasan por encima de 3dB y permanece algo de atenuación de la señal/haz aunque con una intensidad mucho menor. Por consiguiente, las huellas 160 pueden representar un área fuera de la porción principal de cada haz de satélite, pero aún dentro de un área suficiente para causar interferencia a las estaciones terrestres 150 vecinas.
Por ejemplo, la huella 160a se superpone con la huella 160d y la huella 160b. En algunos casos, las huellas 160 pueden superponerse con varias huellas de satélites adyacentes 160, como la huella 160e. La estación terrestre 150e a continuación puede tener un ruido de fondo que se incrementa por la interferencia de las señales de las huellas adyacentes 160. Esto puede aumentar el ruido de fondo del sistema. Cada una de las estaciones terrestres 150 se puede acoplar a través de la red terrestre 148. De manera similar, cada una de las estaciones terrestres 150 se puede acoplar a una o más puertas de enlace (por ejemplo, las puertas de enlace 140, 142, 144). En algunos ejemplos, las estaciones terrestres 150 se pueden acoplar a la misma puerta de enlace. En algunos otros ejemplos, las estaciones terrestres 150 se pueden acoplar cada una a diferentes puertas de enlace.
La FIG. 3 es una representación gráfica de las múltiples señales de satélite de la FIG. 2 que se superponen en frecuencia y amplitud. En un gráfico 170, las señales asociadas con las huellas 160 (figura 2) se muestran en amplitud (en el eje vertical o y) y frecuencia (en el eje horizontal o x). Por ejemplo, una señal de interés puede ser una señal 172 destinada a la recepción en la estación terrestre 150e. La señal 172 puede ser similar a la señal S1 transmitida por la estación terrestre 102 y superponerse con la señal S2. La señal S2, u otras transmisiones interferentes, pueden estar dirigidas a otro destino, como la estación terrestre 150f y, por lo tanto, estar asociadas con la huella 160f. La huella 160f y una señal interferente 174 pueden tener más superposición con la huella 160e que las huellas 160c, 160h, 160g, 160d o 160b. Por tanto, la señal interferente 174 puede presentar una fuente de interferencia mayor para la recepción de la señal de interés 172, que las otras señales interferentes (o superpuestas). La reducción de señales como la señal interferente 174 puede reducir el ruido de fondo del sistema. Esto también puede reducir la cantidad de procesamiento necesario para la señal 172. La reducción del ruido de fondo puede ser una pequeña cantidad, por ejemplo, del cinco al diez por ciento. Sin embargo, del cinco al diez por ciento puede parecer una pequeña cantidad en términos relativos, en los sistemas de satélite de alto rendimiento (HTS), el ejemplo del cinco al diez por ciento puede representar un aumento significativo en la cantidad de datos transferidos. Otras señales superpuestas (por ejemplo, de las otras huellas 160) pueden tener un efecto más o menos significativo sobre la señal de interés 136 que el ejemplo del 5-10 por ciento.
En algunos casos, las señales interferentes, como la señal interferente 174, pueden ser una señal coherente destinada a la recepción en la estación terrestre 150f, por ejemplo. Por tanto, la señal interferente 174 no es simplemente «ruido de fondo». En términos de interferencia, la señal interferente 174 es «ruido» en la medida en que interfiere con la recepción de la señal de interés 172, sin embargo, debido a que sus transmisiones constituyentes son señales coherentes, puede ser más fácil caracterizarlas y, por lo tanto, cancelarlas. Esto puede reducir el ruido de fondo.
En algunos ejemplos, la estación terrestre 150f puede recibir una señal compuesta (por ejemplo, la señal compuesta 136 de la Figura 1) que incluye la señal de interés 172 y una o más señales interferentes (por ejemplo, la señal interferente 174) y otros ruidos. En algunas realizaciones, la señal interferente 174 puede recibirse de otra fuente tal como, por ejemplo, una antena terrestre secundaria, y cancelarse de la señal compuesta. Tal cancelación puede ser similar a la cancelación de eco donde un transmisor mantiene una copia de sus propias señales transmitidas y cancela el eco de las señales recibidas. Si la estación terrestre 150e recibe una versión coherente de la señal interferente 174 de otra antena o red, se pueden emplear tales procedimientos de «cancelación de eco». Esto también puede ser útil si la señal interferente 174 es, por ejemplo, de un sistema celular, WiMAX u otro sistema inalámbrico que usa un ancho de banda similar al de las comunicaciones por satélite.
En algunas otras realizaciones, otras señales interferentes asociadas con otras huellas 160 pueden estar disponibles a través de una puerta de enlace (por ejemplo, las puertas de enlace 140, 142, 144. Por ejemplo, las estaciones terrestres 150b, 150, c, 150e, 150f pueden estar asociadas con la misma puerta de enlace, de la misma manera que la puerta de enlace 142 está asociada (o conectada) a las estaciones terrestres 104, 146a-146n. Por consiguiente, algunas de las otras señales interferentes, tales como la señal interferente 174 asociada con la estación terrestre 150f, pueden estar disponibles a través de un enlace directo con la puerta de enlace. En algunos otros ejemplos, la señal interferente 174 puede estar disponible a través de la red terrestre 148 desde otra puerta de enlace (por ejemplo, la puerta de enlace 144) a través de una red digital o conmutada por paquetes. En una realización de este tipo, dado que llegan múltiples señales a través de la misma puerta de enlace a una estación terrestre determinada, las otras señales interferentes pueden ponerse a disposición del cancelador de interferencias a través de otros medios, como un sistema SPECTRALNET a través de una red IP o mediante un enlace directo a la puerta de enlace. Esto puede reducir el ruido de fondo del sistema. Incluso una reducción del 5% puede suponer un aumento espectacular del ancho de banda para su uso en sistemas HTS.
La FIG. 4es un diagrama de bloques funcional de componentes de un dispositivo de comunicación que puede emplearse dentro del sistema de comunicación de la FIG. 1. Como se muestra, el dispositivo de comunicación 200 puede implementarse como las estaciones terrestres de la FIG. 1 y FIG.2. Por ejemplo, el dispositivo de comunicación 200 puede comprender la estación terrestre 106.
El dispositivo de comunicación («dispositivo») 200 puede incluir un procesador 204 que controla el funcionamiento del dispositivo de comunicación 200. El procesador 204 también puede denominarse unidad central de procesamiento (CPU). El dispositivo de comunicación 200 puede incluir además una memoria 206 conectada operativamente al procesador 204, que puede incluir tanto memoria de solo lectura (ROM) como memoria de acceso aleatorio (RAM), proporcionar instrucciones y datos al procesador 204. Una porción de la memoria 206 también puede incluir una memoria de acceso aleatorio no volátil (NVRAM). El procesador 204 típicamente realiza operaciones lógicas y aritméticas basadas en instrucciones de programa almacenadas dentro de la memoria 206. Las instrucciones en la memoria 206 pueden ejecutarse para implementar los procedimientos descritos en esta invención.
Cuando el dispositivo de comunicación 200 se implementa o se usa como un nodo de recepción o una estación terrestre, el procesador 204 puede configurarse para procesar la información de una pluralidad de diferentes tipos de señal. En tal realización, el dispositivo de comunicación 200 puede implementarse como la estación terrestre 106 y configurarse para recibir y analizar o separar la señal compuesta 136 en sus señales constituyentes (por ejemplo, la señal 122 y la señal 124). Por ejemplo, el procesador 204 puede configurarse para determinar la frecuencia, el ancho de banda, el tipo de modulación, el factor de conformación y la trayectoria del símbolo, entre otras características de transmisión para sintetizar o regenerar las señales 122, 124. El procesador 204 puede implementar varios procesos o procedimientos en ciertos módulos («módulos») 202 de separación de señales y reducción de interferencias para efectuar tales determinaciones. Los módulos 202 también pueden incluir la tecnología regenerativa adaptativa (ART) descrita en relación con la FIG. 5, a continuación.
El procesador 204 puede incluir además uno o más ecualizadores adaptativos (no mostrados). Los ecualizadores adaptativos pueden configurarse para estimar y caracterizar señales entrantes en el dominio del tiempo.
El procesador 204 puede comprender o ser un componente de un sistema de procesamiento implementado con uno o más procesadores 204. El uno o más procesadores 204 pueden implementarse con cualquier combinación de microprocesadores de propósito general, microcontroladores, procesadores de señales digitales (DSP), matriz de puertas programables en campo (FPGA), dispositivos lógicos programables (PLD), controladores, máquinas de estado, lógica cerrada, componentes de hardware discretos, máquinas de estados finitos de hardware dedicado o cualquier otra entidad adecuada que pueda realizar cálculos u otras manipulaciones de información.
El procesador 204 también puede incluir medios legibles por máquina para almacenar software. Software se interpretará en sentido amplio en el sentido de cualquier tipo de instrucciones, ya sea que se denominen software, firmware, middleware, microcódigo, lenguaje de descripción de hardware u otro. Las instrucciones pueden incluir código (por ejemplo, en formato de código fuente, formato de código binario, formato de código ejecutable o cualquier otro formato de código adecuado). Las instrucciones, cuando son ejecutadas por uno o más procesadores 204, hacen que el sistema de procesamiento realice las diversas funciones descritas en esta invención.
El dispositivo de comunicación 200 también puede incluir una carcasa 208 que puede incluir un transmisor 210 y un receptor 212 para permitir la transmisión y recepción de datos entre el dispositivo de comunicación 200 y una ubicación remota . Por ejemplo, tales comunicaciones pueden producirse entre las estaciones terrestres 102, 104, 106, 150. El transmisor 210 y el receptor 212 pueden combinarse en un transceptor 214. Una antena 216 puede acoplarse a la carcasa 208 y acoplarse eléctricamente al transceptor 214 o al transmisor 210 y al receptor 212 de forma independiente. El dispositivo de comunicación 200 también puede incluir (no mostrado) múltiples transmisores, múltiples receptores, múltiples transceptores y/o múltiples antenas.
El dispositivo de comunicación 200 también puede incluir un detector de señal 218 que puede usarse en un esfuerzo por detectar y cuantificar el nivel de señales recibidas por el transceptor 214. El detector de señales 218 puede detectar señales tales como frecuencia, ancho de banda, tasa de símbolo, potencia total, potencia por símbolo, densidad espectral de potencia y otras características de la señal. El detector de señal 218 también puede incluir un «módulo de formación de ventana», (descrito en la FIG. 5) y puede configurarse además para procesar datos entrantes (por ejemplo, una o más señales 122, 124) asegurando que el procesador 204 esté recibiendo una porción correcta de ancho de banda limitado de un espectro de comunicación inalámbrica en uso. Como ejemplo no limitativo, ciertas transmisiones hacia y desde una estación terrestre 102, 104 pueden incurrir en ciertas variaciones de tiempo y frecuencia en el momento en que las transmisiones se reciben en el satélite 110 y se desvían a la estación terrestre 106. Tales variaciones pueden deberse al desplazamiento Doppler y la distancia recorrida, entre otros factores. Por consiguiente, el detector de señal 218 (o módulo de formación de ventana) puede corregir la/s señal/es entrante/s 136 para el ancho de banda y la frecuencia central para asegurar que el procesador 204 recibió la porción correcta del espectro que incluye la/s señal/es de transmisión 122, 124, 136.
El dispositivo de comunicación 200 también puede incluir un procesador de señales digitales (DSP) 220 para su uso en el procesamiento de señales. El DSP 220 puede configurarse para generar un conjunto de datos para su transmisión. El DSP 220 puede cooperar además con el detector de señales 218 y el procesador 204 para determinar ciertas características de las señales compuestas 136.
El dispositivo de comunicación 200 puede comprender además una interfaz de usuario 222. La interfaz de usuario 222 puede comprender un teclado, un micrófono, un altavoz y/o una pantalla. La interfaz de usuario 222 puede incluir cualquier elemento o componente que transmita información a un usuario del dispositivo de comunicación 200 y/o reciba información del usuario.
Los diversos componentes del dispositivo de comunicación 200 descritos en esta invención pueden acoplarse entre sí mediante un sistema de bus 226. El sistema de bus 226 puede incluir un bus de datos, por ejemplo, así como un bus de potencia, un bus de señales de control y un bus de señales de estado además del bus de datos. Los expertos en la técnica apreciarán que los componentes del dispositivo de comunicación 200 pueden acoplarse entre sí o aceptar o proporcionar entradas entre sí utilizando algún otro mecanismo. El sistema de bus 226 puede además acoplar el dispositivo de comunicación a la red terrestre 148, por ejemplo, acoplar un primer dispositivo de comunicación a uno o más segundos dispositivos de comunicación.
Aunque varios componentes separados se ilustran en la FIG. 4, uno o más de los componentes pueden combinarse o implementarse comúnmente. Por ejemplo, el procesador 204 puede usarse para implementar no solo la funcionalidad descrita anteriormente con respecto al procesador 204, sino también para implementar la funcionalidad descrita anteriormente con respecto al detector de señal 218 y/o el DSP 220. Además, cada uno de los componentes ilustrados en la FIG. 4 puede implementarse usando una pluralidad de elementos separados. Además, el procesador 204 (o uno o más procesadores) puede usarse para implementar cualquiera de los componentes, módulos, circuitos o similares descritos a continuación, o cada uno puede implementarse usando una pluralidad de elementos separados. La FIG. 5 es un diagrama de bloques funcional de un demodulador de señal («demodulador»). Un demodulador 300 puede recibir una señal sin procesar 310, una parte de la cual puede incluir una o más señales de interés. Por ejemplo, la estación terrestre 106 puede recibir la señal sin procesar 310 que incluye la señal compuesta 136, que, como se indicó anteriormente, puede tener múltiples señales constituyentes 122, 124. La señal sin procesar 310 puede comprender un espectro completo o espectros de frecuencias en uso para comunicaciones inalámbricas (por ejemplo, comunicaciones por satélite).
La señal sin procesar 310 es recibida por el receptor 212 (figura 4) y procesada por un módulo de digitalización 320. El módulo de digitalización 320 puede comprender uno o más convertidores de analógico a digital (A2D) para traducir la señal sin procesar 310 de una señal analógica a una señal digital. El módulo de digitalización 320 puede emitir una señal digitalizada 322.
El demodulador 300 puede tener además un módulo de formación de ventana 325 acoplado operativamente al módulo de digitalización 320. Como se indicó anteriormente, el módulo de formación de ventana 325 puede ser un componente del detector de señales 218. El módulo de formación de ventana 325 también puede cooperar con el procesador 204 y el DSP 220 para completar los procedimientos descritos en esta invención.
En algunas realizaciones, el módulo de formación de ventana 325 se puede configurar para limitar el ancho de banda de la señal digitalizada 322 o enfocarse en una porción de la señal digitalizada 322 para asegurar que el demodulador 300 procese la porción deseada del espectro que abarca la/s señal/es de interés. En algunas realizaciones, la parte deseada del espectro puede contener una o más señales de interés (por ejemplo, la señal 122 y la señal 124). El módulo de formación de ventana 325 también puede corregir la parte del espectro con ancho de banda limitado para la frecuencia central y el ancho de banda de modo que la señal o señales de interés (por ejemplo, la señal compuesta 136 y las señales 122, 124) sean procesadas por el demodulador 300. Para los propósitos de la siguiente descripción, la porción de ancho de banda limitado de la señal digitalizada 322 limitada por el módulo de formación de ventana 325 generalmente se puede denominar en esta invención como una señal en ventana 328. En algunas realizaciones, la señal en ventana 328 puede ser una forma digital de la señal compuesta 136 que contiene múltiples señales constituyentes (por ejemplo, la señal 122 y la señal 124, o las señales mostradas en la Figura 3 y asociadas con las huellas 160). Una o más de las señales constituyentes pueden ser la señal o señales de interés como, por ejemplo, el único de interés 172.
El demodulador 300 puede tener además un detector de interferencia 330. En algunas realizaciones, el detector de interferencia 330 puede configurarse para recibir la señal en ventana 328 y determinar la presencia de la señal 122 y la señal 124, o la señal compuesta 136, además de otras señales interferentes. En algunas realizaciones, dos o más señales que se modulan individualmente (por ejemplo, QPSK, 4QAM, 16APSK, etc.) pueden considerarse además una modulación cuando se propagan juntas como la señal compuesta 136.
El detector de interferencia 330 puede procesar la señal en ventana entrante 325 en el dominio del tiempo para determinar la presencia de múltiples señales interferentes (por ejemplo, la señal 122 y la señal 124). El detector de interferencia 330 también puede procesar la señal en ventana 328 en el dominio de la frecuencia. En algunas realizaciones, el detector de interferencia 330 puede analizar la transformada de Fourier del módulo de la señal en ventana 328 para determinar la presencia de múltiples señales constituyentes. En algunas otras realizaciones, los procedimientos llevados a cabo por el detector de interferencia 330 se pueden implementar en software.
El detector de interferencia 330 puede usar procedimientos tanto en frecuencia como en tiempo para determinar al menos una estimación de modulación y una tasa de símbolo o tasa de reloj. En algunas realizaciones, la estimación de modulación puede derivarse multiplicando la señal en ventana 328 por sí misma n veces hasta que una onda continua (CW) sea el producto de la señal en ventana 328 elevada a una potencia de n. Como se usa en esta invención, la operación de multiplicar una señal por sí misma o elevar una señal a una potencia de n se denomina generalmente «exponenciación». La exponenciación de la señal en ventana 328 se puede completar varias veces para determinar la presencia de múltiples señales constituyentes en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia. En consecuencia, la señal en ventana 328 se puede multiplicar por sí misma hasta que el detector de interferencia 330 (o el detector de señal 218) determina que hay una, dos o más señales presentes en la señal en ventana 328. Cada una de las señales constituyentes (por ejemplo, la señal 122 y la señal 124) puede tener una modulación diferente y, por tanto, producir un producto CW a diferentes potencias de n. Por ejemplo, la exponenciación de una señal compuesta 136 que tiene tres señales constituyentes con tres tipos de modulación diferentes puede producir tres formas de onda CW separadas a tres potencias diferentes de n. En otro ejemplo, dos o más de las señales constituyentes pueden tener la misma modulación y, por tanto, las formas de onda CW resultarían en el mismo valor de n. En algunas realizaciones, la potencia de n es múltiplo de dos.
El detector de interferencia 330 puede derivar además una estimación de la tasa de símbolo a través de la función de exponenciación de la señal en ventana 328. La exponenciación de la señal en ventana 328 puede dar como resultado una indicación o una estimación de una tasa de símbolo asociada. En algunas realizaciones, cuando la señal se multiplica por sí misma varias veces, la fase de los símbolos puede correlacionarse o cancelarse, dando como resultado un producto CW indicado por una sola frecuencia en el dominio de la frecuencia. Este procedimiento también puede producir pequeños lóbulos laterales (por ejemplo, «espolones laterales») que están espaciados uniformemente alrededor de la frecuencia de onda continua. La separación de los lóbulos laterales está relacionada con la tasa de símbolo para la portadora de la señal constituyente correspondiente y puede usarse para estimar la tasa de símbolo. El detector de interferencia 330 puede tener además uno o más ecualizadores adaptativos (no mostrados) configurados para usar el/los producto/s de exponenciación y el espaciado de los «espolones laterales» para refinar aún más las estimaciones de una o más tasas de símbolo para derivar una o más tasas de símbolo correspondientes a las señales constituyentes. En algunas realizaciones, tales ecualizadores adaptativos pueden funcionar a un múltiplo de las estimaciones de tasa de símbolo para derivar tasas de símbolo reales. En algunas realizaciones, este procedimiento puede completarse para cada valor distinto de n (por ejemplo, potencia de n). La una o más tasas de símbolo reales pueden corresponder a una o más señales constituyentes presentes en la señal en ventana 328. Por ejemplo, si la señal compuesta tiene tres señales constituyentes ejemplares con tres tasas de símbolo diferentes (como anteriormente), el detector de interferencia 330 puede derivar tres tasas de símbolo independientes. En una realización, pueden estar presentes dos o más señales constituyentes que tienen la misma tasa de símbolo. En otra realización, las dos o más señales constituyentes (por ejemplo, la señal 122 y la señal 124 o la señal de interés 172) pueden tener las mismas tasas de símbolo pero diferente modulación.
El demodulador 300 puede incluir además uno o más regeneradores adaptativos («ART») 350. El acrónimo «ART», como se usa en esta invención, significa «Tecnología Regenerativa Adaptativa» y generalmente puede referirse a los procesadores que comprenden el ART 350. El ART 350 de la FIG. 5 pueden tener varios subcomponentes o módulos. Cuando una o más señales (por ejemplo, señales de interés y señales interferentes) son detectadas por el detector de interferencia 330, la señal en ventana 328 puede pasar a un módulo separador 352 dentro del ART 350.
El módulo separador 352 puede volver a muestrear la señal en ventana 328 usando la estimación de modulación (del detector de interferencia 330) a X veces la tasa de símbolo. En algunas realizaciones, la señal en ventana 328 se puede volver a muestrear a X veces la tasa de símbolo para cada tasa de símbolo detectada por el detector de interferencia 330, similar al detector de interferencia 330. Por tanto, el módulo separador 352 puede muestrear la/s señal/es constituyente/s entrantes a una velocidad alta y derivar una trayectoria de símbolo, factor de conformación y una estimación más precisa del tipo de modulación de cada una de las señales constituyentes presentes en la señal en ventana 328. El módulo separador 352 también puede determinar la frecuencia y el ancho de banda de las señales constituyentes, y un desfase entre cada una de las señales constituyentes (por ejemplo, las señales 122, 124) dentro de la señal en ventana 328. Como se usa en esta invención, el factor de conformación puede referirse generalmente a la concentración o distribución de la energía de la señal de una señal constituyente dada (por ejemplo, la señal 122 o la señal 124). En algunas realizaciones, el factor de conformación puede ser un espectro de coseno de raíz elevada de la señal en ventana 328. El factor de conformación puede usarse cuando se hace referencia al dominio de frecuencia de la señal en ventana 328 mientras que la «conformación de pulso» puede usarse para referirse al dominio de tiempo de la señal en ventana 328.
El ART 350 puede además tener un módulo regenerador 354 acoplado operativamente al módulo separador 352. El módulo regenerador 354 puede usar la trayectoria del símbolo, solidario con el factor de conformación, la modulación y el desfase de las señales constituyentes para sintetizar o regenerar cada una de las señales constituyentes (por ejemplo, las señales 122, 124 o la señal de interés 172). El módulo de regeneración 354 puede usar además el ancho de banda, el desplazamiento de frecuencia y la amplitud en la regeneración de las señales constituyentes. En algunas realizaciones, la demodulación de cada una de las señales constituyentes (por ejemplo, la señal 122, la señal 124 y la señal de interés 172) puede completarse simultáneamente o al menos al mismo tiempo.
En algunas realizaciones, si el módulo regenerador 354 genera una versión sintetizada o regenerada de las señales constituyentes, el procesador 204 puede determinar cuál de las señales constituyentes es/son una señal deseada y proteger o aislar y enfocar en la señal deseada (por ejemplo, la señal 122). Por ejemplo, si la señal 122 y la señal 124 son señales constituyentes de la señal en ventana 328, el procesador puede seleccionar la señal 122 como la señal deseada y emitir una versión libre de interferencias de la señal 122. En algunas realizaciones, la señal de interés (por ejemplo, la señal 122) puede usarse para caracterizar adicionalmente el ruido de fondo de la señal compuesta 136. El ruido de fondo puede entonces cancelarse para aumentar la SNR de la señal de interés (por ejemplo, la señal 122).
Si la señal o señales regeneradas no son las señales de interés, pueden usarse para la cancelación de interferencias. El ART 350 puede tener además un módulo de inversión 356 acoplado operativamente al módulo regenerador 354. El módulo de inversión 356 puede invertir la señal 122 y sumar la copia invertida de la señal 122 con una copia de la señal digitalizada 322 en un módulo de cancelación 360. Debido al tiempo de procesamiento, la copia de la señal digitalizada 322 puede proporcionarse mediante un módulo de retardo 365. El módulo de cancelación 360 puede corregir la copia invertida de la señal interferente en cuanto a ganancia y fase con la señal sin procesar 310 para producir una señal de interferencia reducida 370. En algunas realizaciones, la señal de interferencia reducida 370 puede procesarse de nuevo para reducir aún más cualquier interferencia presente. La señal de interferencia reducida 370 puede considerarse una copia de la señal deseada (por ejemplo, la señal 122) o una copia de la señal digitalizada 322 con la señal interferente (por ejemplo, la señal 124) cancelada. En otros ejemplos, la señal de interferencia reducida 370 también puede ser una copia de la señal de interés 172 con la señal interferente 174 cancelada a partir de ella, para reducir el ruido de fondo.
En algunas realizaciones, el demodulador 300 puede tener además un convertidor digital a analógico (D2A) (no mostrado) acoplado al módulo de cancelación 360 y al módulo regenerador 354 que puede convertir las señales procesadas de nuevo en una señal analógica.
La FIG.6 es un diagrama de flujo de un procedimiento de separación de señales. Como se muestra, un procedimiento para la separación de señales («procedimiento») 400 puede comenzar en el bloque 402 con la recepción de la señal sin procesar 310 (véase la Figura 5). La señal sin procesar 310 también puede ser digitalizada por el módulo de digitalización 320 en el bloque 402. En algunas realizaciones, la señal o señales de interés (por ejemplo, la señal 122, 124) pueden ocupar solo una parte del espectro de la señal sin procesar 310. Además, el sistema de demodulación 300 puede limitar selectivamente la cantidad de señal sin procesar 310 considerada para el procesamiento de señales. En el bloque 410, el módulo de formación de ventana 325 puede ajustar el ancho de banda que el sistema de demodulación 300 considera como el ancho de banda de interés. Por ejemplo, la señal sin procesar 310 puede ser una gran franja de frecuencias que contiene no solo la/s señal/es de interés (por ejemplo, la señal 122 y la señal 124) sino también varias otras transmisiones no necesariamente destinadas a la estación terrestre 106 u otra transmisiones interferentes. Por consiguiente, en el bloque 410, el módulo de formación de ventana 325 puede limitar en banda la señal sin procesar 310 (por ejemplo, la señal en ventana 328, figura 5) para enfocarse en el ancho de banda en el que se espera que se reciba la señal 122. En algunas realizaciones, tanto la señal 122 como la señal 124 pueden ser señales de interés, por lo que el módulo de formación de ventana 325 puede limitar en banda la señal sin procesar 310 para recibir ambas señales 122, 124. En algunas otras realizaciones, la señal en ventana 328 puede incluir más que las señales 122, 124. En algunas realizaciones, se puede conocer poca o ninguna información en el demodulador 300 sobre la señal 122, la señal 124 o cualquier otra señal interferente que se reciba. En algunos casos, sin embargo, se puede conocer al menos un ancho de banda esperado.
Debido al desplazamiento Doppler sobre largas distancias de transmisión desde la estación terrestre 102 o la estación terrestre 104 al satélite 110, y luego a la estación terrestre 106, pueden resultar ciertos retardos de tiempo o cambios de frecuencia. Por ejemplo, se puede esperar que la señal 124 tenga una frecuencia central de 1,44 MHz (Megahertz) y un ancho de banda de 22 MHz. Dicha señal (por ejemplo, la señal 124) puede desplazarse en el tiempo y la frecuencia a través de la trayectoria de transmisión larga, y así llegar a la estación terrestre 106 como una parte de la señal compuesta 136 que tiene una frecuencia central de 1,452 MHz y un ancho de banda de 22,64 MHz según lo determinado por el módulo de formación de ventana 325. El ancho de banda y la frecuencia central de la señal en ventana 328 pueden depender además de otros factores determinados por, por ejemplo, el procesador 204.
Por tanto, en algunas realizaciones, el módulo de formación de ventana 325 puede ajustar adicionalmente el ancho de banda de la porción recibida del espectro (por ejemplo, la señal sin procesar 310) para enfocarse en la señal 124. En otra realización, la señal compuesta 136 puede tener una o más señales constituyentes (por ejemplo, la señal 122 y la señal 124). El módulo de formación de ventana 325 puede ajustar entonces el ancho de banda de la señal sin procesar recibida 310 para abarcar todas las señales constituyentes (por ejemplo, las señales 122, 124). Como se describe a continuación en relación con la FIG. 8A, FIG. 8B y FIG. 8C, la señal compuesta 136 puede comprender múltiples señales constituyentes 122, 124 superpuestas en frecuencia.
En el bloque 420, el detector de interferencia 330 puede exponencializar la señal en ventana 328. El procedimiento de exponenciación puede incluir elevar la señal en ventana 328 a una potencia de n, o multiplicar la señal en ventana 328 por sí misma n número de veces hasta que CW sea el producto de la potencia de n. En algunas realizaciones, la exponenciación se puede completar en el dominio del tiempo. El detector de interferencia 330 puede configurarse para realizar tal operación en pequeños bloques de tiempo en el dominio del tiempo de la señal en ventana 328. En algunas realizaciones, esto puede realizarse mediante software.
En el bloque de decisión 425, el detector de interferencia 330 puede determinar si una o más CW son producidas por la exponenciación. Si no, el procedimiento 400 puede incrementar n en el bloque 430. El procedimiento 400 puede volver entonces al bloque 420 para exponenciar de nuevo la señal en ventana 328 en n+2, por ejemplo. La exponenciación en el bloque 420 puede repetirse hasta que estén presentes una o más CW.
En algunas realizaciones, múltiples señales constituyentes dentro de la señal compuesta 136 (por ejemplo, la señal en ventana 328) pueden producir más de un producto CW a diferentes potencias de n. Por ejemplo, si la señal 122 se modula usando BPSK, la onda continua puede resultar en n = 2. Como otro ejemplo, si la señal 124 se modula usando QPSK, entonces la forma de onda CW resultaría de una potencia de n = 4. En algunas realizaciones, n es un factor de 2. El índice de potencia n proporciona entonces una indicación del tipo de modulación: 1 = CW; 2 = BPSK; 4 = QPSK y en n = m. En algunas realizaciones, m puede ser cualquier número entero múltiplo de dos. Pueden ser necesarios ciertos procedimientos adicionales para eliminar la ambigüedad entre QPSK y 16QAM, por ejemplo, ya que ambos pueden producir una CW en n = 4. Esto se describe con más detalle a continuación.
En algunas realizaciones, la señal en ventana 328 recibida por el detector de interferencia 330 puede ser recibida como un flujo de datos de símbolos en I y la forma Q, donde I representa un símbolo de coordenadas sobre un eje real y Q representa un símbolo de coordenadas en una eje imaginario. Los datos I y Q pueden implementarse además para representar coordenadas polares de un símbolo dado. En consecuencia, una señal compleja se puede representar como Sc = Si + Sq . La señal Sc se eleva a una potencia (por ejemplo, elevada a una potencia n) donde n puede ser, por ejemplo, un múltiplo de dos: n = 2, 4, 8, 12, 16, 24, 32, etc. El valor/es de n puede indicar uno o más tipos de modulación. Los componentes complejos de la señal Sc , Si y Sq , también se pueden exponenciar para determinar si el tipo de modulación tiene una amplitud constante. Por ejemplo, en n = 4, la modulación puede ser QPSK o QAM. Para eliminar la ambigüedad entre los dos tipos, el detector de interferencia 330 puede construir un histograma de vectores de símbolo que representan la potencia y la fase del símbolo para determinar si hay múltiples estados de potencia y fase dentro de cada cuadrante de I y Q. El histograma puede revelar si la modulación de Sc es QPSK, 8QAM, 16QAM o 64QAM. En algunas realizaciones, puede estar presente APSK (por ejemplo, 16-APSK o 32-APSK). Dichas señales pueden estar asociadas con la transmisión de video digital por satélite de segunda generación (DVB-S2). En algunas otras realizaciones, el detector de interferencia 330 puede distinguir además MSK, GMSK, OQPSK y 8PSK entre otros tipos de modulación, tales como los enumerados anteriormente en la descripción de la FIG. 1.
En el bloque 412, el detector de interferencia 330 también puede derivar una o más tasas de símbolo de una o más señales constituyentes dentro de la señal en ventana 328. Como se indicó anteriormente, el detector de interferencia 330 puede incluir uno más ecualizadores adaptativos configurados para usar los resultados de exponenciación para refinar una o más estimaciones de tasa de símbolo correspondientes a una o más señales constituyentes. Los ecualizadores adaptativos se pueden ejecutar a un múltiplo de la tasa de símbolo estimada para refinar las estimaciones de tasa de símbolo en tasas de símbolo reales que se pueden proporcionar al ART 350. Si en el bloque de decisión 425, el detector de interferencia 330 determina la presencia de uno o más productos CW, el procedimiento pasa al bloque 440. En el bloque 440, el detector de interferencia 330 puede proporcionar una o más tasas de símbolo (del bloque 412) y una estimación de modulación basada en el factor de potencia n (del bloque 420) al ART 350. El ART 350 puede a continuación volver a muestrear la señal en ventana 328 usando el factor de potencia n a X veces la tasa de símbolo (del bloque 412). Por consiguiente, el ART 350 puede volver a muestrear la señal en ventana 328 a una velocidad alta para determinar una trayectoria de símbolo y refinar el tipo de modulación. En presencia de múltiples señales constituyentes, el ART 350 puede determinar además el desfase y el desplazamiento de frecuencia entre las señales constituyentes individuales.
En el bloque 450, el ART 350 puede sintetizar o regenerar la señal o señales remuestreadas usando la trayectoria del símbolo y la modulación determinadas anteriormente. Por consiguiente, el ART 350 puede regenerar una copia de al menos una de las una o más señales constituyentes (por ejemplo, las señales 122, 124).
En algunas realizaciones, una única señal constituyente (por ejemplo, la señal 122) es la señal de interés. Por ejemplo, la señal 122 puede ser la señal de interés mientras que la señal 124 es la señal interferente. Por lo tanto, en el bloque de decisión 452, el procesador 204 puede determinar que la señal regenerada en el bloque 450 es la señal de interés (por ejemplo, la señal 122) y proteger la señal regenerada en 454. Como se usa en esta invención, el término proteger puede referirse generalmente al aislamiento de la señal deseada para una reducción y/o demodulación de interferencia adicional.
Si en el bloque de decisión 452, el procesador 204 determina que la señal regenerada es una señal interferente (por ejemplo, la señal 124) y no la señal de interés, el procesador 204 puede proceder al bloque 455 para cancelar la señal interferente de la señal digitalizada 322. Esta cancelación puede ser iterativa para la señal digitalizada 322 que tiene múltiples señales interferentes. En algunas realizaciones, el procedimiento 400 puede ser iterativo para refinar aún más las señales regeneradas en el bloque 450.
En el bloque 455, la señal regenerada del bloque 450 puede cancelarse de la señal digitalizada 322 en el bloque 455, después de que la señal digitalizada 322 se alimente mediante el módulo de retardo 365 en el bloque 460. La cancelación en el bloque 455 puede incluir invertir la copia generada en el bloque 450, corregir la copia por ganancia y fase, y sumar la copia invertida con la señal digitalizada 322.
En el bloque 465, una señal residual resulta de la combinación de la señal interferente invertida y la señal digitalizada 322. La señal residual puede ser una versión de la señal digitalizada 322 que tiene al menos una señal constituyente (por ejemplo, la señal interferente) cancelada. En algunas realizaciones, esto puede denominarse ruido de fondo. Esto puede permitir además que el demodulador 300 caracterice el ruido de fondo y aumente la SNR de la señal de interés, la señal 122 por ejemplo.
La FIG. 7 es un diagrama de flujo de un procedimiento para la demodulación de múltiples señales. Un procedimiento 500 puede tener ciertas características similares al procedimiento 400. En consecuencia, los números iguales designan características y componentes similares.
El procedimiento 500 comienza en el bloque 502 con la recepción de la señal sin procesar 310 en el receptor 212. En el bloque 502, la señal sin procesar 310 puede ser digitalizada adicionalmente por el módulo de digitalización 320 para producir la señal digitalizada 322. En el bloque 510, el módulo de formación de ventana 325 puede limitar en banda la señal digitalizada 322 de modo que la señal en ventana 328 incluya la señal o señales de interés, similar al procedimiento 400.
En algunas realizaciones, la/s señal/es de interés pueden superponerse en frecuencia. Por consiguiente, el módulo de formación de ventana 325 puede ajustar la señal en ventana 328 a un ancho de banda que abarca la señal o señales de interés.
En el bloque 520, el detector de interferencia 330 puede exponencializar la señal en ventana 328. La exponenciación en el bloque 520 multiplica la señal en ventana 328 por sí misma n veces para producir una señal CW, similar al bloque 420 del procedimiento 400.
En el bloque de decisión 525 si el índice de potencia actual, n, no produce una señal CW, entonces n se incrementa en el bloque 530 y el procedimiento 500 vuelve al bloque 520 con un índice de potencia incrementado n, similar al procedimiento 400. El índice de potencia n puede incrementarse hasta que se produzca una forma de onda CW para cada señal constituyente dentro de la señal en ventana 328. El índice de potencia n proporciona una indicación del tipo de modulación de la señal constituyente. Como se describió anteriormente, el valor de n puede indicar 2=BPSK; 4=16QAM o QPSK, etc.
En algunas realizaciones, pueden estar presentes dos o más señales con diferentes tipos de modulación. Por consiguiente, el bloque 420 puede producir dos o más valores de n, dependiendo del número de señales constituyentes. En algunas realizaciones, dos o más señales constituyentes pueden tener el mismo tipo de modulación, por lo que el mismo índice de potencia n puede producir múltiples formas de onda CW correspondientes a las señales constituyentes.
En el bloque 512, el detector de interferencia 330 puede generar además una estimación de la tasa de símbolo para cada señal constituyente presente en la señal en ventana 328 basada en la señal en ventana 328 y el índice de potencia usado para generar la forma/s de onda CW en el bloque 520. El detector de interferencia 330 puede tener además uno o más ecualizadores adaptativos configurados para refinar las estimaciones de tasa de símbolo para derivar tasas de símbolo reales para cada una de las señales constituyentes dentro de la señal en ventana 328, similar a los procedimientos descritos en conexión con la FIG. 5.
El procedimiento 500 puede continuar al bloque 540 donde el ART 350 recibe la tasa real de símbolo generado en el bloque 512 y el índice de potencia, n, generada en el bloque 520. De manera similar a lo anterior, en el bloque 540, la señal en ventana 328 se vuelve a muestrear usando la modulación (según el índice de potencia, n) a X veces la tasa de símbolo. La tasa de remuestreo aumentada, por ejemplo, un múltiplo de la tasa de símbolo, en el bloque 540 permite que el ART 350 genere una trayectoria de símbolo para cada una de las señales constituyentes presentes dentro de la señal en ventana 328. Por ejemplo, si tres valores de n corresponden a tres formas de onda CW a diferentes tasas de símbolo y diferentes tipos de modulación, el remuestreo en el bloque 540 puede producir cierta información sobre las tres señales constituyentes, indicando una trayectoria de símbolo, factor de conformación, ancho de banda, desplazamiento de frecuencia, desfase de las distintas señales y tipo de modulación. El bloque 540 puede producirse en múltiples instancias concurrentes, según el número de señales constituyentes. Por ejemplo, la FIG. 7 indica tres bloques de remuestreo 540 correspondientes a las señales múltiples (por ejemplo, la señal S1 , y la señal S2 hasta la señal Sk, descritas a continuación).
En el bloque 550, el ART 350 puede regenerar aún más las señales constituyentes utilizando una o más de la trayectoria del símbolo, la conformación de los factores, desplazamiento de fase, desplazamiento de frecuencia, ancho de banda, y otra información disponible. Las señales regeneradas se etiquetan como señal S1 , señal S2 , hasta la señal Sk. La señal Sk indica que se pueden regenerar más de dos señales hasta un número k de señales. En algunas realizaciones, el número k de señales puede procesarse simultáneamente y, por lo tanto, demodularse simultáneamente.
En el bloque 550, las diversas señales constituyentes regeneradas pueden ser demoduladas (por ejemplo, la señal S1, S2, Sk). En algunas realizaciones, el ART 350 puede derivar independientemente cada una de las señales constituyentes y demodularlas simultáneamente incluso en presencia de una superposición de frecuencia.
En el bloque de decisión 552, el procesador 204 puede determinar si una o más de las señales regeneradas son las señales deseadas. Por consiguiente, el procesador 204 puede determinar que la señal de interés (por ejemplo, la señal 122) aún no se recuperó mediante el procedimiento 500. En algunas realizaciones, esto puede producirse porque la señal de interés (por ejemplo, la señal 122) tiene un nivel de potencia bajo, o un nivel de potencia más bajo que las señales regeneradas S1 :Sk . Por ejemplo, el procedimiento 500 puede haber podido aislar una o más señales constituyentes que tienen un nivel de potencia más alto que la señal de interés y determinar que tales señales son señales interferentes. Si una o más de las señales regeneradas no es la señal de interés, en el bloque 555 se pueden proporcionar una o más copias invertidas de una o más de las señales interferentes regeneradas al módulo de cancelación 360. En algunas realizaciones, si ninguna de las señales regeneradas en el bloque 550 es la señal deseada, entonces pueden tratarse como señales interferentes y cancelarse.
El módulo de cancelación 360 también puede tomar como entrada, una copia de la señal en ventana 328 que es retardada por el módulo de retardo 365 en el bloque 560. En el bloque 565 se puede producir una señal residual que ha tenido una o más señales regeneradas (no señales de interés) canceladas. Por consiguiente, la señal en ventana 328 menos las señales interferentes canceladas en el bloque 555 pueden generar la señal deseada (por ejemplo, la señal 122) en el bloque 565.
Si en el bloque de decisión 552 el procesador 204 determina que una o más de las señales regeneradas y demoduladas son señales deseadas, el procedimiento 500 puede moverse al bloque 580. En el bloque 580, el procesador 204 puede a continuación proteger una o más señales regeneradas deseadas. En algunas realizaciones, el procedimiento 500 puede dar como resultado cualquier número de señales regeneradas. En algunas realizaciones, las señales no deseadas pueden descartarse o ignorarse. En algunas otras realizaciones, las señales no deseadas pueden usarse para refinar la señal deseada mediante cancelación adaptativa (no mostrada).
En algunas realizaciones, el procedimiento 500 es iterativo. Cada iteración del procedimiento 500 puede proporcionar sucesivamente regeneraciones más precisas de las señales constituyentes (por ejemplo, las señales 122, 124). Como se muestra en la FIG. 8A-FIG. 8C, la demodulación de múltiples señales superpuestas se puede lograr con una superposición significativa o incluso total en la frecuencia.
En consecuencia, al usar el procedimiento de cancelación de interferencia descrito anteriormente, se pueden superponer múltiples señales en frecuencia, maximizando el uso de los espectros de frecuencia disponibles.
La FIG. 8A, FIG. 8B y FIG. 8C que sigue son diagramas de posibles formas en que las señales pueden superponerse y transmitirse mientras se mantienen suficientes cualidades distintivas para que puedan separarse y demodularse como se describe en esta invención. Superponiendo dos o más señales (por ejemplo, la señal 122 y la señal 124) en frecuencia, un enlace de comunicación (por ejemplo, el sistema de comunicación 100) puede aprovechar de manera más eficiente los espectros de frecuencia disponibles y aumentar el rendimiento de datos.
Como se mencionó anteriormente, la suma de dos o más señales moduladas 122, 124 pueden formar una modulación distinta. En algunas realizaciones, las señales combinadas pueden interferir mutuamente. Para un grado dado de interferencia o contaminación por ruido de un canal de comunicación (por ejemplo, en el sistema de comunicación 100), es posible comunicar datos discretos (información digital) casi sin errores hasta una tasa máxima computable mediante el canal. Dicho máximo puede calcularse utilizando el teorema de Shannon. Aplicado a frecuencias superpuestas como se describe en esta invención, el teorema de Shannon muestra que un cambio en la relación señal/ruido de las señales moduladas 122, 124 depende de la técnica de modulación propuesta para cada una de las señales 122, 124 y su relación energía por bit/densidad espectral de potencia de ruido (EsNo) subyacente requerida. Este valor también se puede expresar como relación señal/ruido (SNR) por bit, o como una medida SNR normalizada de las señales 122, 124 individuales. En algunas realizaciones, tales cálculos pueden ser útiles para derivar una superposición máxima y un ancho de banda o tipo de modulación óptimos cuando se transmiten señales superpuestas. En algunas otras realizaciones, tales cálculos pueden ser útiles además en técnicas de separación, regeneración y demodulación para señales superpuestas, como se describe en esta invención.
La FIG.8A es un gráfico de dos señales superpuestas en frecuencia que pueden separarse usando los procedimientos de la FIG. 6 y FIG. 7. Se muestra una gráfica 600 con amplitud en el eje vertical (y) versus frecuencia (f) en el eje horizontal (x). El gráfico 600 muestra una realización de dos señales como la señal 122 (delimitada por líneas discontinuas) y la señal 124 (delimitada por líneas continuas) que pueden superponerse en frecuencia y demodularse mediante el ART 350. En algunas realizaciones, la señal 122 y la señal 124 pueden tener el mismo ancho de banda 605. La señal 122 puede tener una frecuencia central 602 y la señal 124 puede tener una frecuencia central 612. Una diferencia entre las frecuencias centrales 602, 612 puede denominarse en esta invención generalmente como un desplazamiento de fase 610.
En una realización, el ART 350 puede distinguir la señal 122 de la señal 124 durante el remuestreo (por ejemplo, los bloques 450, 550) en parte debido a la mayor frecuencia de muestreo utilizada por el módulo separador 352. Mientras que la señal 122 y la señal 124 solo están ligeramente compensadas por el desplazamiento de fase 610, la alta tasa de remuestreo (por ejemplo, X veces la tasa de símbolo) permite que el ART 350 distinga entre múltiples señales con solo ligeras variaciones en la frecuencia central, amplitud o ancho de banda.
Por ejemplo, el desplazamiento de fase 610 puede ser el resultado del desfase entre la señal 122 y la señal 124. Por consiguiente, si la señal 122 y la señal 124 se modulan ambas con QPSK con un desplazamiento de fase 610 de 45 grados (n/4 radianes), las constelaciones QPSK de cada señal 122, 124 aparecerán con un desplazamiento de fase de 45 grados; el ART 350 puede entonces distinguir la señal 122 de la señal 124 usando la trayectoria del símbolo y el factor de configuración de la señal 122 y la señal 124 para regenerar y demodular ambas señales 122, 124. En algunas realizaciones, el sistema 300 puede ser capaz de separar, regenerar y demodular más de dos señales a la vez.
La FIG. 8B es otro gráfico de dos señales que se superponen en frecuencia que pueden separarse usando los procedimientos de la FIG.6 y la FIG. 7. Se muestra un gráfico 630 con amplitud en el eje vertical (y) contra la frecuencia (f) en el eje horizontal (x). El gráfico 630 muestra además la señal 122 (delimitada por líneas discontinuas) y la señal 124 (delimitada por líneas continuas) con el mismo ancho de banda 605 que antes. La diferencia entre el gráfico 600 y el gráfico 630, sin embargo, es que en el gráfico 630, las señales 122, 124 están completamente superpuestas en frecuencia, teniendo ambas una frecuencia central 632. El gráfico 630 también muestra una diferencia de amplitud 635. La diferencia en la amplitud 635 indica que mientras que la señal 122 y la señal 124 comparten el mismo ancho de banda 605 y la misma frecuencia central 632, la diferencia en la amplitud 635 (por ejemplo, un nivel de potencia o la intensidad de la señal recibida) puede ser suficiente para distinguir las señales 122, 124 usando el procedimiento 400 y el procedimiento 500 descritos en esta invención. En consecuencia, el ART 350 puede separar, regenerar y demodular dos o más frecuencias con el mismo ancho de banda 605 y la misma frecuencia central 632 cuando hay una diferencia en la amplitud 635.
La FIG. 8C es otro gráfico de dos señales que se superponen en frecuencia que pueden separarse usando los procedimientos de la FIG.6 y la FIG. 7. Se muestra un gráfico 660 con amplitud en el eje vertical (y) contra la frecuencia (f) en el eje horizontal (x). El gráfico 660 muestra además la señal 122 (delimitada por líneas discontinuas) y la señal 124 (delimitada por líneas continuas) que tienen una misma frecuencia central 662 y la misma amplitud 664. El gráfico 660 muestra además la señal 122 que tiene un ancho de banda 665 y la señal 124 que tiene un ancho de banda 675. La diferencia de ancho de banda entre la señal 122 y la señal 124 puede ser suficiente para permitir que el ART 350 separe, regenere y demodule las señales 122, 124.
La FIG.9 es un diagrama de bloques funcional de otra realización del demodulador de la FIG. 5. Un demodulador 900 puede ser similar al demodulador 300. La señal sin procesar 320 se puede procesar de la misma manera que se describe en relación con la FIG. 3, con la señal digitalizada y en ventana 328 como resultado. El detector de interferencia 330 puede configurarse para recibir la señal en ventana 328 y determinar la presencia de la señal de interés 172 y una o más señales interferentes 174 (Figura 3).
El detector de interferencias 330 se puede acoplar a un módulo de ajuste de interferencias 910. El módulo de ajuste de interferencia 910 puede realizar las funciones del ART 350 descritas anteriormente, además de recibir la entrada de una entrada de señal secundaria 920. La entrada de señal secundaria 920 puede proporcionar una o más señales 922 al módulo de ajuste de interferencia 910. Las señales 922 pueden ser una o más señales que comprenden el ruido de fondo del canal del ruido de fondo del sistema representado en la FIG. 3. Por ejemplo, las señales 922 pueden tener la señal interferente 174 o una o más de las señales asociadas con la estación terrestre 150 o la celda 170. La entrada de señal secundaria 920 puede ser, por ejemplo, una antena terrestre (por ejemplo, la antena 216) operable para recibir señales interferentes de otras fuentes. Las señales 922 también pueden denominarse señales secundarias o entradas secundarias. Una o más de las señales 922 pueden ser una señal coherente.
En algunos ejemplos, la entrada de señal secundaria 910 puede recibir una señal WiMAX transmitida desde la celda 170. WiMAX puede utilizar un espectro de frecuencias similar a las comunicaciones por satélite. Dado que el demodulador 900 está protegiendo la señal de interés 172, y la señal WiMAX (por ejemplo, la señal interferente 174) de la celda 170 es una señal coherente, la entrada de señal secundaria 920 puede alimentar las señales 922 (incluida la señal WiMAX) al módulo de ajuste de interferencias 910. El módulo de ajuste de interferencia 910 puede ajustar las señales 922 en cuanto a ganancia y fase para que coincidan con las de la señal de interés 172, y emitir una señal de ganancia y fase corregida (señal corregida) 924. El módulo de cancelación 360 puede a continuación ser operable adicionalmente usando la señal corregida 924 además de una versión retardada de las señales digitalizadas 322 del módulo de retardo 365 para cancelar más las señales 922 y proteger la señal de interés 172.
La señal de interferencia reducida 370 puede ser una versión de la señal de interés 172 con interferencia reducida y un ruido de fondo reducido. La señal de interferencia 370 reducida puede a continuación alimentarse a un monitor de ganancia/fase 930. El monitor de ganancia/fase 930 puede monitorear el ruido o la contribución de interferencia de las señales corregidas 924 a las señales de interferencia reducidas 370 y el módulo de ajuste de interferencia 910 puede realizar cambios en la ganancia y fase de las señales interferentes 922 basándose en la entrada del monitor de ganancia/fase 930. Por ejemplo, el monitor de ganancia/fase 930 puede determinar cómo ajustar la ganancia y la fase de las señales interferentes basándose en una relación señal/ruido de la señal de interferencia reducida.
En algunas otras realizaciones, la entrada de señal secundaria 920 puede ser una entrada desde una puerta de enlace. Por ejemplo, la entrada de señal secundaria 920 puede provenir de una o más puertas de enlace 140, 142, 144. Por consiguiente, la señal interferente 174 (figura 3) puede asociarse con una huella 160 y una estación terrestre 150 acoplada a la misma puerta de enlace (por ejemplo, la puerta de enlace 142 y las estaciones terrestres 146). Así, por ejemplo, la puerta de enlace 146a puede actuar como entrada de señal secundaria 910, proporcionando una señal recibida (por ejemplo, la señal interferente 174) a la puerta de enlace 142 para utilizarla para la reducción de interferencias. Tal procedimiento puede repetirse varias veces si hay algunas señales dominantes (por ejemplo, la señal interferente 174) que contribuyen al ruido de fondo.
En algunas otras realizaciones, la entrada de señal secundaria 920 puede ser la red terrestre 148. Por ejemplo, la puerta de enlace 144 puede proporcionar la señal T1 (figura 1) asociada con la estación terrestre 102 a la puerta de enlace 142 para su uso en la cancelación de interferencias en la estación terrestre 104. Dicho procedimiento puede digitalizar la señal T1 sin decodificar la transmisión y transferir la señal T1 como datos empaquetados a través de una red IP para su reconstrucción en la puerta de enlace 142 o la estación terrestre 104. El demodulador 900 puede entonces utilizar la señal reconstituida T1 para la reducción de interferencias.
La FIG. 10 es un diagrama de flujo de un procedimiento de demodulación, reducción de interferencia y separación de señales superpuestas. Un procedimiento 700 comienza en el bloque 710 cuando una estación terrestre (por ejemplo, la estación terrestre 106 de la figura 1) recibe una entrada (por ejemplo, la señal sin procesar 310) que tiene dos o más señales constituyentes. En algunas realizaciones, las dos o más señales constituyentes (por ejemplo, la señal 122 y la señal 124) pueden ser señales de interés. En algunas otras realizaciones, la entrada puede tener una o más señales interferentes.
En el bloque 720, el demodulador 300 puede detectar ciertas señales interferentes dentro de una parte de la entrada (por ejemplo, la señal en ventana 328). El detector de interferencia 330 puede derivar una tasa de símbolos para las dos o más señales constituyentes 122, 124 dentro de la señal en ventana 328. El detector de interferencia 330 también puede derivar una estimación de modulación mediante exponenciación de la señal en ventana 328 (por ejemplo, potencia de n). Las formas de onda CW que resultan de la exponenciación (por ejemplo, la potencia de n) se pueden usar para determinar el desplazamiento de fase, el desplazamiento de frecuencia, el ancho de banda y el retardo de tiempo.
En el bloque 730, se pueden aplicar uno o más ecualizadores adaptativos a la señal en ventana 328 en X veces la tasa de símbolo de las señales constituyentes individuales 122, 124 para determinar la trayectoria del símbolo, el factor de forma, el desplazamiento de fase, desplazamiento de frecuencia y tipo de modulación de la señal 122 y la señal 124. Como se usa en esta invención, X representa un número entero.
En el bloque 740, el demodulador 300 y más específicamente el ART 350 pueden sintetizar o regenerar las señales constituyentes (por ejemplo, la señal 122 y la señal 124) basándose en uno o más del ancho de banda, la trayectoria del símbolo, el factor de conformación , tipo de modulación, desplazamiento de fase y desplazamiento de frecuencia. En el bloque de decisión 746, el procesador 204 puede determinar si alguna entrada de señal secundaria 910 está disponible desde, por ejemplo, la red terrestre 148, una puerta de enlace disponible (por ejemplo, las puertas de enlace 140, 142, 144), o desde otra antena (por ejemplo, una señal WiMAX). Si hay fuentes secundarias disponibles, el procesador 204 puede recibir la/s entrada/s de señal secundaria y proporcionarlas al módulo de ajuste de interferencia 910 en el bloque 742.
En el bloque 744, el módulo de ajuste de interferencia 910 puede ajustar la ganancia y la fase de las señales interferentes y alimentarlas al módulo de cancelación 360 para su cancelación en el bloque 760. Aunque no se muestra específicamente en el diagrama de flujo, el monitor de ganancia/fase 930 puede controlar las contribuciones de cada señal interferente 174 recibida desde la entrada de señal secundaria 920 y retroalimentar dicha información al procesador 204, o más específicamente, al módulo de ajuste de interferencia 910. La retroalimentación proviene del muestreo de la salida de la señal de interferencia reducida 370. El monitor de ganancia/fase 930 puede monitorear la retroalimentación para determinar los elementos de interferencia residual, proporcionar ajustes a la fase y ganancia de la señal secundaria (por ejemplo, la/s señal/es 922) dentro del módulo de ajuste de interferencia 910, de modo que el residual dentro de la señal de interferencia reducida 370 se minimiza en el módulo de cancelación 360.
En el bloque de decisión 746 no hay entradas de señal secundaria disponibles, el procedimiento 700 se mueve al bloque de decisión 745.
En el bloque de decisión 745, el procesador 204 puede determinar si las señales regeneradas son señales de interés. Si las señales regeneradas son señales de interés, el procedimiento 700 puede pasar al bloque 750.
En el bloque 750, el demodulador 300 puede demodular cada una de las señales constituyentes. En algunas realizaciones, las señales constituyentes pueden demodularse simultáneamente. En algunas otras realizaciones, la regeneración adaptativa como se describe en el procedimiento 700 puede producirse independientemente del retardo de tiempo. Debido a la ecualización adaptativa y al remuestreo a X veces la tasa de símbolo, se puede generar una estimación más precisa de las señales constituyentes a una velocidad más rápida que solo mediante la cancelación de interferencia. En algunas realizaciones, las etapas indicadas en el bloque 710, el bloque 720 y el bloque 730 pueden ejecutarse en software. En algunas realizaciones, las etapas indicadas en el bloque 740 y el bloque 750 se pueden ejecutar en firmware.
Si en el bloque de decisión 745 las señales no son señales de interés, las señales regeneradas (por ejemplo, el bloque 740) pueden considerarse señales interferentes. Por consiguiente, en el bloque 760, el demodulador 300 (figura 5) puede cancelar las señales interferentes de la señal en ventana 328. A continuación, el procedimiento 700 puede pasar al bloque 750 y emitir al menos una señal de interés.
En algunas realizaciones, el procedimiento 700 se puede repetir o iterar según sea necesario para demodular o separar señales constituyentes. El procedimiento 700 se puede combinar con el procedimiento 400 y el procedimiento 500 para efectuar una cancelación de interferencia adicional cancelando una o más señales constituyentes de una copia retardada en el tiempo de la señal sin procesar para determinar una señal residual (por ejemplo, el bloque 565 de la Figura 7) y volver a procesar la señal residual usando el procedimiento 700.
Los diversos bloques, módulos, circuitos y etapas de algoritmo ilustrativos descritos en relación con las realizaciones descritas en esta invención pueden implementarse como hardware electrónico, software de ordenador o combinaciones de ambos. Para ilustrar claramente esta intercambiabilidad de hardware y software, anteriormente se han descrito diversos componentes, bloques, módulos y etapas ilustrativos en general en términos de su funcionalidad. El hecho de que dicha funcionalidad se implemente como hardware o software depende de la aplicación particular y las restricciones de diseño impuestas al sistema general. Los artesanos expertos pueden implementar la funcionalidad descrita de diversas formas para cada aplicación particular, pero tales decisiones de implementación no deben interpretarse como una desviación del alcance de la presente invención.
Las técnicas descritas en esta invención se pueden implementar en hardware, software, firmware o cualquier combinación de los mismos. Dichas técnicas pueden implementarse en cualquiera de una variedad de dispositivos tales como ordenadores de uso general, dispositivos de comunicación inalámbricos o dispositivos de circuitos integrados que tienen múltiples usos, incluida la aplicación en dispositivos de comunicación inalámbricos y otros dispositivos. Todas las características descritas como módulos o componentes pueden implementarse juntas en un dispositivo lógico integrado o por separado como dispositivos lógicos discretos pero interoperables. Si se implementan en software, las técnicas se pueden realizar al menos en parte mediante un medio de almacenamiento de datos legible por ordenador que comprende un código de programa que incluye instrucciones que, cuando se ejecutan, realizan uno o más de los procedimientos descritos anteriormente. El medio de almacenamiento de datos legible por ordenador puede formar parte de un producto de programa informático, que puede incluir materiales de embalaje. El medio legible por computadora puede comprender memoria o medios de almacenamiento de datos, como memoria de acceso aleatorio (RAM), como memoria de acceso aleatorio dinámico síncrono (SDRAM), memoria de solo lectura (ROM), memoria de acceso aleatorio no volátil (NVRAM), memoria de sólo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM), memoria FLASH, medios de almacenamiento de datos magnéticos u ópticos, y similares. Las técnicas, adicional o alternativamente, pueden ser realizadas al menos en parte por un medio de comunicación legible por ordenador que lleva o comunica código de programa en forma de instrucciones o estructuras de datos y que puede ser accedido, leído y/o ejecutado por un ordenador, como señales u ondas propagadas.
El código de programa puede ser ejecutado por un procesador, que puede incluir uno o más procesadores, como uno o más procesadores de señales digitales (DSP), microprocesadores de propósito general, un circuito integrado específicos de aplicación (ASIC), matrices lógicas programables en campo (FPGA) u otros circuitos lógicos integrados o discretos equivalentes, como se describe en conexión con la FIG. 4. Dicho procesador puede configurarse para realizar cualquiera de las técnicas descritas en esta divulgación. Un procesador de propósito general puede ser un microprocesador; pero como alternativa, el procesador puede ser cualquier procesador, controlador, microcontrolador o máquina de estado convencional. Un procesador también puede implementarse como una combinación de dispositivos informáticos, por ejemplo, una combinación de un DSP y un microprocesador, una pluralidad de microprocesadores, uno o más microprocesadores junto con un núcleo DSP, o cualquier otra configuración de este tipo. Por consiguiente, el término «procesador», como se usa en esta invención, puede referirse a cualquiera de las estructuras anteriores, cualquier combinación de la estructura anterior o cualquier otra estructura o aparato adecuado para la implementación de las técnicas descritas en esta invención. Además, en algunos aspectos, la funcionalidad descrita en esta invención puede proporcionarse dentro de módulos de software dedicados o módulos de hardware configurados para codificar y decodificar, o incorporarse en un codificador-decodificador combinado (CODEC).
Aunque las realizaciones de la invención se describen anteriormente para una realización particular, son posibles muchas variaciones de la invención. Por ejemplo, el número de varios componentes puede aumentarse o disminuirse, los módulos y etapas que determinan un voltaje de suministro pueden modificarse para determinar una frecuencia, otro parámetro del sistema o una combinación de parámetros. Además, las características de las diversas realizaciones pueden combinarse en combinaciones que difieran de las descritas anteriormente.
Los expertos apreciarán que los diversos bloques y módulos ilustrativos descritos en relación con la realización descrita en esta invención se pueden implementar de diversas formas. Algunos bloques y módulos se han descrito anteriormente en general en términos de su funcionalidad. Cómo se implementa dicha funcionalidad depende de las restricciones de diseño impuestas a un sistema general. Los expertos en la técnica pueden implementar la funcionalidad descrita de diferentes maneras para cada aplicación particular, pero tales decisiones de implementación no deben interpretarse como causantes de un alejamiento del alcance de la presente invención. Además, la agrupación de funciones dentro de un módulo, bloque o etapa es para facilitar su descripción. Las funciones o etapas específicas se pueden mover de un módulo o bloque o distribuirse a través de módulos o bloques sin apartarse de la invención.
La descripción anterior de las realizaciones descritas se proporciona para permitir que cualquier experto en la materia realice o use la invención. Varias modificaciones a estas realizaciones serán fácilmente evidentes para los expertos en la materia, y los principios genéricos descritos en esta invención pueden aplicarse a otras realizaciones sin apartarse del alcance de la invención. Por lo tanto, debe entenderse que la descripción y los dibujos presentados en esta invención representan una implementación actualmente preferida de la invención y, por lo tanto, son representativos de la materia que se contempla ampliamente por la presente invención. Además, se entiende que el alcance de la presente invención abarca completamente otras implementaciones que pueden resultar obvias para los expertos en la materia y que, por lo tanto, el alcance de la presente invención está limitado por nada más que las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo (200) para la reducción de interferencias que comprende:
un receptor (212) configurado para recibir una señal compuesta, teniendo la señal compuesta una primera señal, una segunda señal y un ruido de fondo, la primera señal que se superpone a la segunda señal y el ruido de fondo incluyendo al menos una señal coherente interferente; y
al menos un procesador (204) configurado para
determinar al menos una tasa de símbolo y una estimación de modulación de la primera señal y la segunda señal,
volver a muestrear la señal compuesta basándose en la estimación de modulación en x veces la al menos una tasa de símbolo para determinar al menos una trayectoria de símbolo y al menos un tipo de modulación, siendo x un número entero mayor que cero,
sintetizar la primera señal y la segunda señal basándose en al menos un tipo de modulación y al menos una trayectoria de símbolo,
recibir una entrada secundaria que comprende la al menos una señal coherente interferente,
cancelar la señal coherente interferente del ruido de fondo de la primera señal sintetizada y la segunda señal, emitir la primera señal sintetizada y la segunda señal que tiene un ruido de fondo reducido, y
ajustar una ganancia y fase de la entrada secundaria basándose en la retroalimentación que incluye muestras de la primera señal sintetizada y la segunda señal que tiene un ruido de fondo reducido para reducir aún más la interferencia residual dentro de la primera señal sintetizada y la segunda señal que tiene un ruido de fondo reducido.
2. El dispositivo según la reivindicación 1, en donde la entrada secundaria comprende una señal coherente recibida desde un receptor adyacente acoplado al al menos un procesador (204).
3. El dispositivo de la reivindicación 2, en donde el receptor adyacente comprende una antena WiMAX.
4. El dispositivo de la reivindicación 2, en donde el receptor adyacente comprende una estación terrestre satelital.
5. El dispositivo de la reivindicación 1, en donde el procesador (204) está configurado para determinar la al menos una tasa de símbolo y la estimación de modulación de la primera señal y la segunda señal exponencializando la señal compuesta n veces hasta una primera potencia de n produce una primera onda continua correspondiente a la primera señal, y una segunda potencia de n produce una segunda onda continua correspondiente a la segunda señal, la primera potencia de n corresponde a una estimación de modulación para la primera señal, y la segunda potencia de n corresponde a una estimación de modulación para la segunda señal, siendo n un número entero mayor que cero; y
derivar la al menos una tasa de símbolo correspondiente a la primera señal en base a la primera potencia de n y la segunda potencia de n.
6. El dispositivo de la reivindicación 1, en donde el procesador (204) está configurado adicionalmente para: volver a muestrear la señal compuesta para determinar adicionalmente la información de compensación entre la primera señal y la segunda señal en base al remuestreo; y
sintetizar la primera señal y la segunda señal basándose además en la información de compensación que indica una compensación.
7. Un procedimiento para la reducción de interferencia que comprende:
recibir (212), en un receptor, una señal compuesta, teniendo la señal compuesta una primera señal, una segunda señal y un ruido de fondo, la primera señal que se superpone a la segunda señal y el ruido de fondo incluyendo al menos una señal coherente interferente;
determinar, mediante al menos un procesador (204) acoplado al receptor (212), al menos una tasa de símbolo y una estimación de modulación de la primera señal y la segunda señal,
volver a muestrear la señal compuesta basándose en la estimación de modulación en x veces la al menos una tasa de símbolo para determinar al menos una trayectoria de símbolo y al menos un tipo de modulación, siendo x un número entero mayor que cero,
sintetizar la primera señal y la segunda señal basándose en al menos un tipo de modulación y al menos una trayectoria de símbolo,
recibir una entrada secundaria que comprende la al menos una señal coherente interferente, cancelar la señal coherente interferente del ruido de fondo de la primera señal sintetizada y la segunda señal,
emitir la primera señal sintetizada y la segunda señal que tiene un ruido de fondo reducido;
ajustar una ganancia y fase de la entrada secundaria basándose en la retroalimentación que incluye muestras de la primera señal sintetizada y la segunda señal que tiene un ruido de fondo reducido para reducir aún más la interferencia residual dentro de la primera señal sintetizada y la segunda señal que tiene un ruido de fondo reducido.
8. El procedimiento según la reivindicación 7, en donde la entrada secundaria comprende una señal coherente recibida desde un receptor adyacente acoplado al al menos un procesador (204).
9. El procedimiento de la reivindicación 8, en donde el receptor adyacente comprende una antena WiMAX.
10. El procedimiento de la reivindicación 8, en donde el receptor adyacente comprende una estación terrestre satelital.
11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, donde la determinación comprende: exponenciar la señal compuesta n veces hasta que una primera potencia de n produce una primera onda continua correspondiente a la primera señal, y una segunda potencia de n produce una segunda onda continua correspondiente a la segunda señal, la primera potencia de n corresponde a una estimación de modulación para la primera señal, y la segunda potencia de n corresponde a una estimación de modulación para la segunda señal, siendo n un número entero mayor que cero; y
derivar la al menos una tasa de símbolo correspondiente a la primera señal en base a la primera potencia de n y la segunda potencia de n.
12. El procedimiento de la reivindicación 7, que comprende además
volver a muestrear la señal compuesta para determinar adicionalmente la información de compensación entre la primera señal y la segunda señal basándose en el remuestreo; y
sintetizar la primera señal y la segunda señal basándose además en la información de desplazamiento que indica un desplazamiento.
13. Un medio no transitorio legible por ordenador que contiene instrucciones, que cuando son ejecutadas por un procesador (204) hacen que un ordenador pueda:
recibir una señal compuesta, teniendo la señal compuesta una primera señal, una segunda señal y un ruido de fondo, la primera señal que se superpone a la segunda señal y el ruido de fondo incluyendo al menos una señal coherente interferente;
determinar al menos una tasa de símbolo y una estimación de modulación de la primera señal y la segunda señal, volver a muestrear la señal compuesta basándose en la estimación de modulación en x veces la al menos una tasa de símbolo para determinar al menos una trayectoria de símbolo y al menos un tipo de modulación, siendo x un número entero mayor que cero,
sintetizar la primera señal y la segunda señal basándose en al menos un tipo de modulación y al menos una trayectoria de símbolo,
recibir una entrada secundaria que comprende la al menos una señal coherente interferente,
cancelar la señal coherente interferente del ruido de fondo de la primera señal sintetizada y la segunda señal, emitir la primera señal sintetizada y la segunda señal que tiene un ruido de fondo reducido, y
ajustar una ganancia y fase de la entrada secundaria basándose en la retroalimentación que incluye muestras de la primera señal sintetizada y la segunda señal que tiene un ruido de fondo reducido para reducir aún más la interferencia residual dentro de la primera señal sintetizada y la segunda señal que tiene un ruido de fondo reducido.
14. El medio no transitorio legible por ordenador de la reivindicación 13, en donde la entrada secundaria comprende una señal coherente recibida desde un receptor adyacente acoplado al al menos un procesador.
15. El medio no transitorio legible por ordenador de la reivindicación 13, en donde las instrucciones hacen que el ordenador determine al menos una tasa de símbolo y una estimación de modulación de la primera señal y la segunda señal, mediante:
exponenciar la señal compuesta n veces hasta que una primera potencia de n produce una primera onda continua correspondiente a la primera señal, y una segunda potencia de n produce una segunda onda continua correspondiente a la segunda señal, la primera potencia de n corresponde a una estimación de modulación para la primera señal, y la segunda potencia de n corresponde a una estimación de modulación para la segunda señal, siendo n un número entero mayor que cero; y
derivar la al menos una tasa de símbolo correspondiente a la primera señal en base a la primera potencia de n y la segunda potencia de n.
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