ITRM950715A1

ITRM950715A1 - Procedimento ed apparecchio per comunicazioni digitali con metrica decisionale morbida

Info

Publication number: ITRM950715A1
Application number: IT000715A
Authority: IT
Inventors: John W Arens; Dariusz Blasiak
Original assignee: Motorola Inc
Priority date: 1994-11-01
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 1997-04-30
Also published as: CN1130832A; ES2113300A1; FI955196A; RU2121232C1; ITRM950715A0; GB2294851A; AU3454395A; IT1276582B1; US5706313A; DE19540652C2; ES2113300B1; CA2161057A1; JPH08214037A; BR9505033A; GB2294851B; DE19540652A1; GB9521907D0; AU704779B2; FR2726420A1; FI955196A0

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: "Procedimento ed apparecchio per comunicazioni digitali con metrica decisionale morbida"

Precedenti della invenzione 1 . Campo della invenzione

La presente invenzione si riferisce in generale ai sistemi per comunicazioni digitali che utilizzano la tecnica di FEC (correzione dell'errore diretto o di inoltro) e, più specificamente ad un procedimento e ad un apparecchio per decodificare segnali modulati con modulazione MPSK (manipolazione a scorrimento di fase a livelli multipli) differenzialmente codificati e coerenti attraverso una metrica decisionale morbida .

2. Descrizione della tecnica relativa

A causa della rapida crescita dell'industria dei telefoni cellulari, i sistemi per comunicazioni digitali, grazie ai loro benefici sotto l'aspetto delle prestazioni e delle capacità del sistema hanno cominciato ad essere largamente usati come elementi correnti in molti sistemi attuali e futuri. Un procedimento comunemente usato nei sistemi per comunicazioni digitali per il miglioramento dell'indice BER (indice di errore di bit) è la tecnica FEC (correzione dell'errore diretto o di inoltro), per cui una ridondanza viene introdotta nel segnale trasmesso con lo scopo di aumentare la immunità dei segnali trasmessi nei confronti del rumore dei canali. I procedimenti di decodificazione FEC variano notevolmente e sono spesso dipendenti dallo schema di modulazione impiegato.

I sistemi per comunicazioni digitali hanno la possibilità di utilizzare vari metodi di modulazione. Un tale metodo di modulazione è quello della modulazione a scorrimento di fase a livelli multipli {MPSK), il quale viene comunemente usato grazie alla sua efficienza spettrale ed alle sue prestazioni sotto l'aspetto dell'indice degli errori di bit (BER). La modulazione MPSK è una strategia di modulazione tramite la quale la informazione viene memorizzata nella fase del segnale trasmesso. La fase ci ciascun simbolo trasmesso può assumere uno di 2M valori possibili, in cui M indica l'ordine di modulazione. Esempi dei vari ordini della modulazione MPSK sono la modulazione a scorrimento di fase binaria (BPSK) (M = 2) e la modulazione a scorrimento di fase in quadratura (QPSK) (M = 4). Due metodologie generali per la rivelazione dei segnali modulati con modulazione MPSK sono la rivelazione coerente e la rivelazione non coerente. Per la rivelazione coerente, si richiede un mezzo tramite il quale ottenere una stima per il riferimento di fase del segnale ricevuto. Nessun riferimento di fase di questo genere è richiesto per la rivelazione non coerente, anche se è essenziale un mezzo con il quale rendere il segnale trasmesso relativamente immune dagli scorrimenti di fase. Il mezzo più comune con il quale si ottiene questo risultato è quello di codificare differenzialmente il segnale trasmesso sul trasmettitore e successivamente decodificare differenzialmente il segnale ricevuto sul ricevitore. La codificazione differenziale è il procedimento di mappatura della informazione nella differenza di fase di due simboli adiacenti, contrariamente alla mappatura dell'informazione nella fase assoluta di ciascun simbolo, come avviene nel caso della modulazione MPSK. Un sistema di modulazione MPSK che utilizza la codificazione differenziale e la rivelazione non coerente nel ricevitore è denominato sistema di modulazione a scorrimento di fase differenziale (DPSK), in cui il valore di M è escluso come una convenienza notazionale. Alternativamente, un sistema di modulazione MPSK che utilizza la codificazione differenziale e la rivelazione coerente nel ricevitore è denominato sistema di modulazione a scorrimento di fase in codificazione differenziale (DEPSK).

Vari sistemi per comunicazioni, per esempio i sistemi cellulari terrestri {per esempio il sistema cellulare digitale degli Stati Uniti ovvero USDC), utilizzano comunemente la modulazione DPSK, principalmente grazie alla semplicità della progettazione del ricevitore non coerente. Altri sistemi per comunicazioni digitali, per esempio i sistemi satellitari a bassa orbita terrestre (LEO) utilizzano la modulazione DEPSK per ragioni quali i gravi vincoli di potenza imposti sui satelliti e la necessità di risolvere il problema dei sostanziali sfalsamenti di frequenza per effetto doppler.

La figura 1 rappresenta uno schema a blocchi che illustra un apparecchio noto per la decodificazione di segnali modulati nel sistema DEPSK. L'apparecchio della figura 1 è configurato in modo da decodificare i segnali modulati con modulazione QPSK. In uno schema di modulazione QPSK, il trasmettitore modula un segnale portante, avente una componente in concordanza di. fase (I) ed una componente in quadratura (Q), in una maniera che è definita dai simboli codificati nel segnale. Ciascun bit dei simboli modula una delle componenti I o Q in modo tale che nel trasmettitore esista soltanto una delle quattro possibili relazioni di fase fra la componente I e la componente Q. Durante la trasmissione, l'informazione contenuta nel segnale portante modulato in modulazione QPSK viene corrotta dal rumore, per esempio il rumore Gaussiano bianco additivo (AWGN). Nei sistemi che trasmettono le informazioni attraverso le frequenze radio (RF), per esempio i sistemi cellulari, il segnale trasmesso tende anche ad essere affievolito a causa delle interferenze costruttive e distruttive del segnale ricevuto a seguito di propagazione su percorsi multipli. L'affievolimento ha l'effetto di distoreere sia l'ampiezza sia la fase del segnale ricevuto.

Il segnale modulato con modulazione QPSK viene ricevuto per mezzo di un ricevitore coerente 101 e viene demodulato e campionato alla cadenza dei simboli per fornire campioni digitali delle componenti I e Q della sequenza dei simboli ricevuti. I simboli ricevuti sono applicati attraverso un quantizzatore 103, che esegue una quantizzazione oppure fornisce un algoritmo di decodificazione che produce una decisione sul simbolo; in altre parole, decide quale simbolo è stato trasmesso nonostante il fatto che il simbolo ricevuto invariabilmente sia stato corrotto dal rumore. Dopo la quantizzazione, le decisioni sui simboli vengono applicate attraverso un decodificatore differenziale 105 ad un decodificatore 107 per la correzione dell'errore di inoltro (FEC). Il decodificatore 107 di FEC, che può utilizzare l'algoritmo di Viterbi, decofica i dati codificati della sequenza dei simboli ricevuti, in conformità con i simboli quantizzati. Poiché la quantizzazione (vale a dire le decisioni sui simboli) dei simboli ricevuti è stata eseguita prima del decodificatore di FEC, una tale strategia è nota nella tecnica precedente come una tecnica di decodificazione decisionale dura.

Un algoritmo di decodificazione di FEC decisionale duro è un algoritmo che prende come ingresso ed opera sui simboli ricevuti che sono stati quantizzati in uno dei possibili simboli trasmessi. Per la modulazione QPSK, una tale quantizzazione esegue la mappatura delle componenti I e Q di ciascun simbolo ricevuto come un vettore in uno spazio vettoriale a due dimensioni definito dagli assi I e Q (che è equivalente al piano complesso. Il trasmettitore modula la portante (con modulazione QPSK) in conformità con uno soltanto dei quattro possibili simboli che debbono essere trasmessi. Ciascuno dei quattro possibili simboli viene ulteriormente mappato come un vettore in un punto centralmente collocato in uno corrispondente dei quattro quadranti dello spazio vettoriale I-Q. Il quantizzatore 103 calcola le distanze fra il vettore che descrive le componenti I e Q di ciascun simbolo ricevuto e ciascuno dei quattro vettori che descrivono i possibili simboli trasmessi. Il rumore di quantizzazione viene introdotto come risultato della presa di tali decisioni sui simboli mediante movimentazione dei vettori che descrivono le componenti I e Q di ciascun simbolo ricevuto verso quello più vicino dei quattro vettori che descrivono i possibili simboli trasmessi.

Un algoritmo di FEC di decisione morbida è un algoritmo che utilizza una qualsiasi metrica o misura che, con qualche mezzo associa un grado di affidamento alla decisione sul simbolo, per cui la fedeltà di una tale misura di confidenza o di affidabilità è maggiore di quella ottenuta da una quantizzazione decisionale dura. La decodificazione di FEC con decisione morbida tipicamente fornisce perfezionate prestazioni di BER nei confronti di quelle che si ottengono con la decodificazione FEC decisionale dura.

Gli apparecchi noti che decodificano i segnali modulati con modulazione DEPSK quantizzano o prendono le decisioni sui simboli troppo precocemente nel procedimento di decodificazione. L'apparecchio illustrato nella figura 1 prende le decisioni sui simboli prima del decodificatore differenziale 105. Anche se la successiva elaborazione può essere facilitata, perché, per esempio i campioni non debbono necessariamente essere memorizzati in una memoria di elevata precisione, le prestazioni sotto l'aspetto dell'indice BER vengono degradate. Perciò, la informazione decisionale morbida che potrebbe essere usata per migliorare le prestazioni del decodificatore 107 di FEC viene perduta al momento della quantizzazione.

Pertanto, ciò di cui si ha bisogno è un apparecchio per decodificare i segnali modulati con modulazione DEPSK il quale applica l'informazione decisionale morbida direttamente ad un decodificatore di FEC.

Breve descrizione dei disegni

La figura 1 rappresenta uno schema a blocchi che illustra un apparecchi noto per decodificare segnali modulati con modulazione MPSK in codificazione differenziale coerenti,

la figura 2 rappresenta uno schema a blocchi che illustra un apparecchio per decodificare segnali coerenti modulati con modulazione MPSK differenzialmente codificati in conformità con la presente invenzione,

la figura 3 rappresenta uno schema a blocchi che illustra il blocco calcolatore metrico della figura 2 in conformità con la presente invenzione.

Descrizione dettagliata delle preferite forme di realizzazione

L'invenzione qui descritta comprende un apparecchio per decodificare un segnale modulato con modulazione a scorrimento di fase a livelli multipli a codificazione differenziale coerente (DEPSK). L'apparecchio di decodificazione comprende un ricevitore coerente per ricevere il segnale modulato con modulazione DEPSK coerente. L'apparecchio di decodificazione inoltre comprende un calcolatore metrico collegato, al ricevitore coerente, per generare una metrica decisionale morbida corrispondente al segnale coerente modulato con modulazione DEPSK. L'apparecchio di decodificazione inoltre comprende un decodificatore di correzione dell'errore diretto o di inoltro (FEC), collegato al calcolatore metrico, per decodificare il segnale coerente modulato con modulazione DEPSK, in conformità con detta metrica decisionale morbida corrispondente al segnale coerente modulato con modulazione DEPSK.

La figura 2 rappresenta uno schema a blocchi che illustra un apparecchio di decodificazione 200 di un sistema per comunicazioni per decodificare segnali coerenti modulati con modulazione DEPSK in conformità con la presente invenzione. Anche se preferibilmente per l'impiego in unità di abbonato e satelliti di un sistema per comunicazioni satellitari, l'apparecchio di decodificazione 200 può comprendere una porzione della circuiteria di ricezione di un qualsiasi ricevitore digitale che utilizza la modulazione DEPSK. L'apparecchio di decodificazione 200 comprende il ricevitore coerente 101 ed il decodificatore 107 di correzione dell'errore di inoltro (FEC), precedentemente descritti con riferimento alla figura 1. Tuttavia, piuttosto che utilizzare il quantizzatore 103 ed il decodificatore differenziale 105 della figura 1, l'apparecchio di decodificazione 200 inserisce un calcolatore metrico 201 fra il ricevitore coerente 101 ed il decodificatore di FEC 107 .

Il ricevitore coerente 101 riceve un segnale coerente modulato con modulazione DEPSK trasmesso da un trasmettitore. Prima della trasmissione, i dati che debbono essere trasmessi vengono in primo luogo codificati da un codificatore di FEC e quindi vengono mappati in simboli, in cui il numero dei diversi simboli dipende al tipo di modulazione che viene impiegata nel sistema per comunicazioni. Per esempio, la modulazione a scorrimento di fase a livelli multipli (MPSK) utilizza M diversi simboli, mentre la modulazione a scorrimento di fase in quadratura (QPSK) utilizza soltanto quattro diversi simboli. Successivamente, i dati codificati nei simboli vengono differenzialmente codificati in modo da combattere la indesiderata rotazione di frequenza fra i simboli e lo "slittamento dei settori" (sector slip) dovuto alle possibili variazioni di frequenza per effetto doppler durante la trasmissione. Il risultante segnale differenzialmente codificato trasmesso al ricevitore coerente 101 dal trasmettitore può essere rappresentato dalla seguente espressione :

in cui

n rappresenta un intervallo di tempo discreto,'

P rappresenta la potenza media, e

d(n) rappresenta la sequenza differenzialmente

codificata, definita dalla seguente equazione

funzionale:

(1)·

in cui:

N rappresenta la lunghezza del segnale ricevuto; e

s (n) rappresenta il simbolo trasmesso effettivo (codificato in FEC) , che può essere uno qualsiasi dei possibili simboli contrassegnati dalla seguente serie :

A seguito della ricezione tramite il ricevitore coerente (101) il segnale trasmesso differenzialmente codificato, viene applicato attraverso un filtro ed un dispositivo di campionamento in discesa in esso contenuto. Poiché il segnale trasmesso differenzialmente codificato . ricevuto viene sottoposto al campionamento in discesa alla frequenza dei simboli, il dispositivo di campionamento in discesa emette in uscita un singolo simbolo ricevuto durante ciascun intervallo di tempo discreto. Il singolo simbolo ricevuto può essere riferito come il simbolo ricevuto presente r(n) che può essere rappresentato dalla seguente equazione:

(2)

in cui

w(n) rappresenta il rumore Gaussiano acquisito durante la trasmissione.

Prima di emettere in uscita il simbolo ricevuto presente r(n), il ricevitore coerente 101 compensa il simbolo ricevuto presente r{n) per tener conto degli scorrimenti di frequenza doppler effettuando, in primo luogo, la stima sia dello sfalsamento di fase sia dello sfalsamento di frequenza del simbolo ricevuto presente r(n) attraverso un dispositivo di valutazione o di stima di fase e quindi miscelando il simbolo ricevuto presente r (n) con una uscita coniugata dal dispositivo di stima di fase. Una ulteriore compensazione può anche essere fornita per l'affievolimento del canale a breve termine. Il simbolo ricevuto presente r(n), a questo punto compensato, viene applicato in uscita al calcolatore metrico 201.

Il calcolatore metrico 201 in generale confronta il simbolo presente ricevuto r(n) con una serie di tutti i possibili simboli trasmessi, nel tentativo di distinguere il simbolo trasmesso effettivo s(n). Allo scopo di effettuare questo confronto il calcolatore metrico 201 viene fatto funzionare per una esecuzione multipla durante ciascun intervallo di tempo discreto. Il numero di volte per cui il calcolatore metrico 201 viene eseguito dipende dal tipo di modulazione usato nel sistema delle comunicazioni. Per segnali modulati con modulazione MPSK in cui vi sono un totale di M possibili simboli trasmessi, il calcolatore metrico 201 deve essere fatto funzionare M volte per ciascun intervallo di tempo discreto. Per i quattro diversi simboli usati nella modulazione QPSK, è necessario che il calcolatore metrico 201 venga fatto funzionare soltanto quattro volte per ciascun intervallo di tempo discreto.

Per la compatibilità con i noti decodificatori di FEC, per esempio il decodificatore di FEC 107 e per l'algoritmo di decodificazione di Viterbi che può essere usato in esso, il calcolatore metrico 201 emette in uscita una informazione decisionale morbida in termini di corrispondenza fra i possibili trasmessi ed il simbolo trasmesso effettivo s(n). Più specificamente, per ciascuno dei possibili simboli trasmessi, il calcolatore metrico 201 emette in uscita un valore di probabilità che riflette un grado di confidenza o di affidabilità che il simbolo effettivo trasmesso s(n) incorporato nel simbolo ricevuto presente r(n) sia quello specifico dei vari possibili simboli trasmessi. Pertanto, alla conclusione del discreto intervallo di tempo del simbolo ricevuto presente r(n) in cui il calcolatore metrico 201 è stato eseguito una molteplicità di volte in conformità con il tipo di modulazione usato, una serie di valori di probabilità corrispondenti ai simboli trasmessi possibili vengono emessi in uscita come una riga oppure una colonna in una matrice di uscita

Per esempio, la matrice di uscita del simbolo ricevuto presente r(n) in uno schema di modulazione QPSK, in cui i possibili simboli trasmessi comprendono la serie (l,-j,-l,j), può essere rappresentata da una matrice di dimensioni 1 X 4 di valore di probabilità, per esempio [4257]. Le colonne della matrice [42 5 7 ] di dimensioni 1 X 4 sono definite da ciascuno dei simboli della serie {1,—j,—1,j} in modo da mettere tali simboli in diretta relazione con la rispettiva probabilità che il simbolo trasmesso effettivo s(n) corrisponda a ciascuno dei possibili simboli trasmessi {l,-j,-l,j}.

In altre parole, la locazione (1,1) della matrice di dimensioni 1 X 4 corrisponde al simbolo 1, la locazione (1,2) corrisponde al simbolo -j, la locazione (1,3) corrisponde al simbolo -1 e la locazione (1,4) corrisponde al simbolo j. Il decodificatore 107 di correzione di FEC può quindi interpretare la matrice di uscita [4 2 5 7 ] in modo tale che j rappresenti con la massima probabilità la identità del simbolo trasmesso effettivo s(n), meno 1 rappresenti meno probabilmente tale identità, 1 rappresenti una probabilità ancora inferiore ed il simbolo -j rappresenti la minima probabilità di identità del simbolo trasmesso effettivo s(n).

L'esempio precedente rivela una porzione della matrice di uscita formata in conformità con il simbolo ricevuto presente r(n) durante un intervallo di tempo discreto. Alla conclusione di tutti gli intervalli di tempo discreti, la matrice di uscita contiene i valori di probabilità per tutti i simboli del segnale ricevuto. La matrice di uscita nella sua interezza incorpora la metrica decisionale morbida.

La matrice di uscita applicata in uscita al decodificatore di FEC 107, è dimensionata in conformità con il numero dei simboli che comprendono il segnale differenzialmente codificato V2Pd{n) trasmesso al ricevitore coerente 101 e ricevuto da esso. Per esempio, se il segnale differenzialmente codificato viene modulato in conformità con la modulazione MPSK e presenta una lunghezza di 100 simboli, alla conclusione dei 100 intervalli di tempo discreti, la matrice di uscita

sarà dimensionata lOOxM. Similmente, per la modulazione QPSK, il segnale differenzialmente codificato avente 100 simboli sarà dimensionato 100 X 4.

Come precedentemente menzionato, l'algoritmo decisionale morbido implementato dal calcolatore metrico 201 applica la matrice di uscita in termini del simbolo effettivo trasmesso s (n) al decodificatore di FEC 107. Ciò permette al calcolatore metrico 201 di rimanere compatibile con i decodificatori di FEC che utilizzano gli algoritmi di Viterbi. L'apparecchio di decodificazione 200 della figura 2 rappresenta un perfezionamento degli apparecchi di decodificazione noti, per esempio quello descritto con riferimento alla figura 1, per il fatto di non richiedere un decodificatore differenziale, per esempio il decodificatore differenziale 105, il quale pone il segnale ricevuto in termini di simbolo effettivo trasmesso s (n) necessario per la compatibilità con il decodificatore di FEC 107. Come risultato, diversamente dall'apparecchio noto della figura 1, l'apparecchio di decodificazione 200 della figura 2 secondo la presente invenzione è in grado di migliorare le prestazioni in decodificazione del decodificatore di FEC per il fatto che fornisce direttamente ad esso l'informazione sulla decisione morbida.

La figura 3 rappresenta uno schema a blocchi che illustra, in modo più specifico, il funzionamento del calcolatore metrico 201 in conformità con la presente invenzione. Il simbolo presente ricevuto r(n) emesso in uscita dal ricevitore coerente 101 della figura 1 viene accollegato ad un miscelatore 301. Il miscelatore 301 miscela il simbolo presente ricevuto r(n) con un coniugato di quello presente fra i possibili simboli trasmessi forniti da una memoria di sola lettura (ROM) 303. La memoria ROM 303 contiene un predeterminato gruppo di tutti i possibili simboli trasmessi per il particolare schema di modulazione utilizzato dal sistema di comunicazione. Per gli schemi di modulazione MPSK, si memorizzano M possibili simboli trasmessi nella memoria ROM 303, mentre, per la modulazione QPSK, soltanto 4 possibili simboli trasmessi vengono memorizzati nella memoria ROM 303. La memoria 303 applica quello presente fra i possibili simboli trasmessi s(n) ad un convertitore coniugato complesso 305 nel calcolatore metrico 201. Il convertitore coniugato complesso 305 emette in uscita un coniugato di quello presente fra i possibili simboli trasmessi al miscelatore 301. Il miscelatore 301 miscela il presente simbolo ricevuto r(n) con il coniugato di quello presente fra i possibili simboli trasmessi in modo da generare un simbolo ricevuto ruotato che viene ulteriormente applicato al sommatore 307.

Il presente simbolo ricevuto r(n) viene anche alimentato in un circuito di ritardo 309 collegato fra il miscelatore 301 ed il sommatore 307. Il circuito di ritardo 309 funziona per ritardare il simbolo ricevuto presente r (n) di un intervallo di tempo discreto. Alla conclusione di detto intervallo di tempo discreto, il circuito di ritardo 309 applica un precedente simbolo ricevuto r(n-1) al sommatore 307.

La base per il miscelamento del simbolo ricevuto presente r(n) e del coniugato di quello presente fra i possibili simboli trasmessi s*(n) in modo da creare il simbolo ricevuto ruotato s*(n)r(n) nel miscelatore 301 consiste nel creare una approssimazione operativa del precedente simbolo ricevuto r(n-l). La summenzionata equazione (2) suggerisce che il presente simbolo ricevuto r(n) sia in diretta relazione con la sequenza differenzialmente codificata d(n). Inoltre, l'equazione (1) rivela che la sequenza differenzialmente codificata d(n) è uguale a s(n)d{n-l) per tutti gli intervalli di tempo discreti aldilà del primo intervallo di tempo (notare che nessun simbolo viene trasmesso durante il primo discreto intervallo di tempo (n=C)). Di conseguenza, il simbolo che segue è il seguente:

e perciò segue anche che:

Pertanto, se il coniugato di quello presente fra i possibili simboli trasmessi corrisponde ad un coniugato del simbolo effettivo trasmesso

allora il simbolo ricevuto ruotato

corrisponderà approssimativamente al simbolo ricevuto precedente r(n-l). Ovvero, similmente, se quello presente fra i possibili simboli trasmessi s (n) corrisponde al simbolo effettivo trasmesso s (n), allora il simbolo ricevuto ruotato

corrisponderà approssimativamente al simbolo precedentemente ricevuto r(n-1).

La prima operazione nella determinazione se il simbolo ricevuto ruotato corrisponde approssimativamente al simbolo precedente ricevuto r(n-1) ed implica la somma del simbolo ruotato ricevuto s*(n)r(n) ed il simbolo precedente ricevuto r(n-1) attraverso il sommatore 307. Sommando il simbolo ricevuto ruotato ed il simbolo precedente ricevuto r(n-l) si crea un risultante simbolo ricevuto Sia il simbolo ricevuto ruotato sia il simbolo precedente ricevuto r(n-1) possono essere realizzati come vettori . La somma vettoriale di due vettori approssimativamente simili che punto nella stessa direzione si traduce in un vettore risultante che è approssimativamente dotato di una lunghezza pari al doppio di quella dei vettori iniziali, Come risultato, la grandezza del risultante simbolo ricevuto oppure, più appropriatamente, la lunghezza del suo vettore, è in diretta relazione con il grado di correttezza di identificazione se quello presente dei possibili simboli trasmessi s(n) fornisca o meno la migliore stima per il simbolo trasmesso effettivo s(n). Il miscelatore .301, il ..circuito di ritardo, 309 ed il somraatore 307 possono collettivamente formare un circuito di- combinazione. Diversamente sai noti algoritmi decisionali morbidi che tipicamente analizzano soltanto il simbolo ricevuto presente, l'algoritmo di decisione morbida del .calcolatore metrico 201 utilizza sia il simbolo ricevuto presente r(n) sia il simbolo ricevuto precedente r(n-l) per determinare la identità del simbolo effettivo trasmesso s(n).

Quindi, il risultante simbolo ricevuto s**(n)r(n)+r(n-1) viene applicato al rotatore di fase 311. Il rotatore di fase 311 ruota il simbolo ricevuto risultante su tutti i possibili simboli trasmessi. Il rotatore di fase 311 può essere realizzato per mezzo di una serie di miscelatori in parallelo che miscelano il risultante simbolo ricevuto con tutti i possibili simboli trasmessi, in modo da generare risultanti simboli ricevuti ruotati. Se viene utilizzata la modulazione MPSK, allora vengono generati M simboli ricevuti ^risultanti ruotati. I M simboli ricevuti risultanti ruotati possono essere definiti dalla seguente equazione:

in cui

rappresenta tutti i M possibili simboli trasmessi.

I risultanti simboli ricevuti ruotati, che sono vettori di varie lunghezze, rappresentano le - probabilità che quello presente fra i possibili simboli trasmessi s(n) sia il simbolo effettivo trasmesso s (n). Il risultante simbolo ricevuto ruotato più vicino nello spazio vettoriale ad uno di tutti i possibili simboli trasmessi rappresenterà la migliore possibile scelta per la identità del simbolo effettivo trasmesso s(n), con riferimento soltanto a quello presente dei possibili simboli trasmessi s(n). I risultanti simboli ricevuti ruotati vengono emessi in uscita ed applicati ad un operatore reale 313 attraverso un primo bus avente almeno una capacità M.

L'operatore reale 313 estrae la porzione reale ovvero la componente in fase di ciascuno dei risultanti simboli ricevuti ruotati. Ciò può essere rappresentato dalla seguente equazione:

L'operatore reale 313 emette in uscita la porzione reale di ciascuno dei risultanti simboli ricevuti ruotati in modo da applicarla ad un dispositivo di massimo 315 attraverso un secondo bus avente almeno una capacità M.

Il dispositivo di massima 315 identifica quale dei simboli ricevuti risultanti ruotati presenta la massima parte reale e, come precedentemente specificato, rappresenta la migliore scelta possibile per la identità del simbolo trasmesso effettivo s(n) rispetto soltanto a quello presente fra i possibili simboli trasmessi s (n). IL funzionamento del dispositivo di massima 315 può essere rappresentato dalla seguente equazione:

Il risultante simbolo ricevuto ruotato massimo viene applicato emettendolo in uscita ad un primo ingresso di una fila della matrice di uscita

Il rotatore di fase 311 e l'operatore reale 313 possono formare un circuito ad angolo di fase multiplo ed il circuito ad angolo di fase multiplo ed il dispositivo di massimo 315 possono collettivamente formare un rivelatore dì fase di massimo.

Oltre alla esecuzione per ciascun simbolo ricevuto presente r(n) fornito dal ricevitore coerente 101 durante ciascun intervallo di tempo discreto attraverso il campionamento a scendere, il calcolatore metrico 201 viene eseguito una molteplicità di volte nello stesso intervallo di tempo discreto, per permettere il confronto con ciascuno di tutti i possibili simboli trasmessi. La metrica decisionale morbida applicata in uscita al decodificatore di FEC 107 nella matrice di uscita

può essere meglio descritta come una serie di migliori possibili scelte o probabilità di corrispondenza fra tutti i simboli trasmessi effettivi e tutti i possibili simboli trasmessi.

In definitiva, l'invenzione esposta nella precedente descrizione comprende un complesso ed un procedimento per decodificare simboli trasmessi effettivi contenuti in un segnale modulato con modulazione DEPSK. Il complesso comprende un ricevitore coerente per ricevere e successivamente effettuare un campionamento a scendere (alla frequenza dei simboli) sul segnale modulato con modulazione DEPSK coerente, in modo da emettere in uscita un singolo simbolo ricevuto presente durante ciascun intervallo di tempo. Al ricevitore coerente viene collegato un calcolatore metrico il quale genera una metrica decisionale morbida corrispondente ai simboli effettivi trasmessi dai simboli ricevuti alimentati dal ricevitore coerente durante ciascun intervallo di tempo. Il calcolatore metrico miscela il singolo simbolo ricevuto presente con un coniugato di uno presente fra tutti i possibili simboli trasmessi, in modo da formare un simbolo ruotato. In aggiunta, un circuito di ritardo è ulteriormente collegato all'ingresso del calcolatore metrico per ritardare il singolo simbolo presente ricevuto attraverso un intervallo di tempo in modo da emettere in uscita un singolo simbolo precedente ricevuto per il segnale coerente modulato con modulazione DEPSK. Il singolo precedente simbolo ricevuto ed il simbolo ruotato vengono quindi sommati per formare un simbolo risultante il quale può identificare quello presente fra i simboli effettivi trasmessi. Il simbolo risultante viene quindi sottoposto all'azione di un rotatore di fase il quale ruota il simbolo risultante attraverso ciascuno di tutti i possibili simboli trasmessi, in modo da creare una serie di probabilità che definiscono ulteriormente la possibilità che quello presente fra tutti i possibili simboli trasmessi sia quello presente fra i simboli effettivi trasmessi. La serie di probabilità vengono applicate ad un operatore reale per estrarre la loro porzione reale e ad un dispositivo di massimo per determinare una probabilità massima fra le probabilità della serie. La probabilità massima forma una porzione della metrica decisionale morbida. Il calcolatore metrico viene eseguito una molteplicità di volte entro ciascun intervallo di tempo, per confrontare il singolo simbolo ricevuto presente con tutti i possibili simboli trasmessi. Alla conclusione del confronto di tutti i simboli campionati comprendenti il segnale modulato con modulazione DEPSK coerente, la metrica decisionale morbida viene applicata in uscita ad un decodificatore di FEC nella forma di una matrice che contiene probabilità che ciascuno dei possibili segnali trasmessi corrisponda a ciascuno degli effettivi simboli trasmessi.

Sebbene l'invenzione sia stata descritta ed illustrata nella precedente descrizione e nei disegni, deve essere sottinteso che la presente descrizione ha soltanto scopi esemplari e che numerose varianti e modificazioni, per esempio la sostituzione del rotatore di fase, dell'operatore reale e del dispositivo di massimo con un operatore reale e con un operatore immaginario che funzionano in parallelo, un dispositivo di incrementazione massima ed un operatore di valore assoluto per generare un probabilità massima, possono essere apportate da coloro che sono esperti nel ramo senza con ciò allontanarsi dall'effettivo spirito e dall'ambito dell'invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Complesso (220) per decodificare un segnale coerente modulato con modulazione a scorrimento di fase a livelli multipli differenzialmente codificato (DEPSK) rappresentativo di simboli trasmessi effettivi, il complesso essendo caratterizzato da: un ricevitore coerente (101) per ricevere il segnale coerente modulato con modulazione DEPSK; un calcolatore metrico (201) collegato a detto ricevitore coerente (101), per generare una metrica decisionale morbida corrispondente ai simboli trasmessi effettivi; e un decodificatore (107) di correzione dell'errore diretto o di inoltro (FEC), collegato a detto calcolatore metrico (201), per decodificare il segnale coerente modulato con modulazione DEPSK in conformità con la metrica decisionale morbida.
2. Complesso (200) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto calcolatore metrico (201) comprende ulteriormente: un circuito combinatore (301, 307, 309) operativamente collegato a detto ricevitore coerente (101) per generare un simbolo combinato; e un rivelatore di fase di massimo (311, 313, 315) operativamente collegato a detto circuito combinatore (301, 307, 309) per determinare la probabilità massima fra diversi angoli di fase del simbolo combinato.
3. Complesso secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto circuito combinatore (301, 307, 309) comprende: un miscelatore (301) operativamente collegato a detto ricevitore coerente (101) per combinare un simbolo presente del segnale coerente modulato con modulazione DEPSK con un simbolo predeterminato presente preso fra un gruppo di simboli predeterminati; un circuito di ritardo (309) operativamente collegato a detto ricevitore coerente (101) per ritardare il simbolo presente del segnale coerente modulato con modulazione DEPSK di un intervallo di tempo e per generare un simbolo precedente del segnale coerente modulato con modulazione DEPSK; un sommatore (307) operativamente collegato a detto miscelatore (301) e a detto circuito di ritardo (309) per sommare il simbolo presente del segnale coerente modulato con modulazione DEPSK ed il simbolo predeterminato presente con il simbolo precedente del segnale coerente modulato con modulazione DEPSK per formare il simbolo combinato.
4. Complesso (200) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto rivelatore di fase di massimo (311, 313, 315) comprende: un circuito ad angoli di fase multipli (311. 313) operativamente collegato a detto circuito combinatore (301, 307, 309) per fornire rappresentazioni di angoli di fase multipli del simbolo combinato attraverso ciascuno di una serie di predeterminati simboli, in modo da creare una serie di probabilità che un simbolo predeterminato presente sia quello presente fra simboli trasmessi effettivi; e un dispositivo di massimo (315) operativamente collegato a detto circuito con angoli di fase multipli (311, 313) per determinare una probabilità massima fra la serie delle probabilità, la probabilità massima formando una porzione della metrica decisionale morbida.
5. Complesso (220) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto circuito con angoli di fase multipli (311, 313) comprende: un rotatore di fase (311) operativamente collegato a detto circuito combinatore (301, 307, 309) per far ruotare il simbolo combinato attraverso ciascuno di una serie di simboli predeterminati, così da creare una serie di probabilità che un simbolo predeterminato presenta sia quello presente fra i simboli trasmessi effettivi; e un operatore reale (313) operativamente collegato a detto rotatore di fase (311) e a detto dispositivo di massimo (315) per estrarre una porzione reale di ciascuna della serie di probabilità.
6. Procedimento per decodificare un segnale modulato con modulazione a scorrimento di fase a livelli multipli differenzialmente codificato coerente (DEPSK) rappresentativo di simboli trasmessi effettivi, il procedimento essendo caratterizzato dalle seguenti operazioni: (a) ricevere in modo coerente (101) il segnale coerente modulato con modulazione DEPSK; (b) generare (201) una metrica decisionale morbida corrispondente ai simboli trasmessi effettivi comprendenti il segnale coerente modulato con modulazione DEPSK; e (c) emettere in uscita (201) la metrica decisionale morbida ad un decodificatore (107) di correzione dell'errore diretto o di inoltro (FEC).
7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta operazione (b) di generazione comprende ulteriormente le seguenti sottooperazioni : (b1) combinare (301, 307) un simbolo presente del segnale coerente modulato con modulazione DEPSK ed un simbolo precedente del segnale coerente modulato con modulazione DEPSK per formare un simbolo combinato; e (b2) determinare (311, 313, 315) una probabilità massima fra i diversi angoli di fase del simbolo combinato .
8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta operazione (bl) comprende ulteriormente le seguenti sottooperazioni: (b1i) miscelare (301) un simbolo presente del segnale coerente modulato con modulazione DEPSK con un simbolo predeterminato presente preso fra una serie di sìmboli predeterminati; (b1ii) ritardare (309) un simbolo presente del segnale coerente modulato con modulazione DEPSK per generare un simbolo precedente del segnale coerente modulato con modulazione DEPSK; e (b1iii) sommare (307) il simbolo presente del segnale coerente modulato con modulazione DEPSK ed il simbolo presente predeterminato con il simbolo precedente del segnale coerente modulato con modulazione DEPSK in modo da formare un simbolo combinato .
9. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta operazione (b2) comprende ulteriormente le seguenti sottooperazioni: (b2i) generare (311, 313) una molteplicità di rappresentazioni di angoli di fase del simbolo combinato attraverso ciascuno di una serie di simboli predeterminati, in modo da creare una serie di probabilità che un simbolo predeterminato presente sia quello presente fra i simboli trasmessi effettivi; e (b2ii) determinare (315) una probabilità massima fra la serie delle probabilità, la probabilità massima formando una porzione della metrica decisionale morbida.
10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta operazione (b2i) comprende le seguenti sottooperazioni: (b2ia) ruotare (311) il simbolo combinato attraverso ciascuno di una serie di simboli predeterminati, in modo da creare una serie di probabilità che un simbolo predeterminato presente sia quello presente fra i simboli effettivi trasmessi; e (b2ib) estrarre (313) una porzione reale di ciascuna della serie di probabilità.