MXPA02001795A - Estimacion de la interferencia en un sistema de comunicaciones. - Google Patents

Abstract

Se describe un metodo y aparato para mejorar la transmision de una senal de informacion que tiene informacion de mensaje. Se forma una senal de informacion recibida a partir de una senal de informacion transmitida a traves de un canal de informacion. La senal de informacion recibida tiene ruido de senal. La informacion de mensaje se remueve de la senal de informacion recibida para proveer una secuencia de simbolo que despues se aplica a un primer filtro para proveer una primer senal filtrada. Se determina 'la potencia de la primer senal filtrada y se aplica a un segundo filtro para proveer una segunda senal filtrada que represente el ruido de senal de la senal de informacion recibida.

Description

ESTIMACIÓN DE LA INTERFERENCIA EN UN SISTEMA DE COMUNICACIONES CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere al campo de sistemas de comunicaciones y, en particular, a la transmisión de señales de mensaje en un sistema de comunicaciones.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En los sistemas de comunicación por radio móviles, se trasmiten señales que contienen información de mensajes que son recibidas por una pluralidad de receptores. Las señales se trasmiten mediante canales de comunicación en los cuales se puede presentar el desvanecimiento (fading) . El desvanecimiento en los canales de comunicaciones puede ocasionar interferencia con la señal recibida y puede degradar la señal recibida, ocasionando de esta manera que se pierda la información de mensaje contenida en la señal. Además, por lo general existen otras fuentes de transmisión de nivel de energía variable y crean ruido en el receptor.

Ejemplos de otras fuentes de ruido incluyen señales provenientes del mismo transmisor, señales provenientes otros transmisores o señales provenientes de dispositivos diferentes tales como motores eléctricos, televisiones o reproductores de discos compactos. La recuperación exitosa de la información transmitida es una función de la relación de la potencia de la señal recibida que contiene la información a la potencia de ruido recibida. Por lo tanto, una indicación de la cantidad de ruido que se presenta durante la recepción puede mejorar en forma significativa la recuperación de información provenientes de una señal recibida. Por ejemplo, se puede utilizar un decodificador Turbo el cual se basa en un conocimiento preciso de la potencia de ruido en el receptor, para mejorar la recuperación de información proveniente de una señal recibida. También se puede utilizar una indicación de la cantidad de ruido que se presenta durante la recepción para controlar la potencia de transmisión de la señal, el modo tal que se mantenga la relación de señal recibida a potencia de ruido a un nivel apropiado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a un método y aparato para mejorar la transmisión de una señal de información que tenga información de mensaje. Se forma una señal de información recibida a partir de una señal de información transmitida a través de un canal de información. La señal de información recibida tiene ruido de señal. La información de mensaje se retira de la señal de información recibida para proveer una secuencia de símbolos que después se aplica a un primer filtro para proveer una primer señal filtrada. Se determina la potencia de la primer señal filtrada y se aplica a un segundo filtro para proveer una segunda señal filtrada que representa el ruido de señal de la señal información recibida.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las características, objetivos y ventajas de la presente invención se harán más evidentes a partir de la descripción detallada indicada a continuación cuando se toma en conjunto con los dibujos en los 'cuales los caracteres de referencia identifican elementos correspondientes en los mismos y en los cuales : La figura 1 muestra una representación gráfica de la densidad espectral de un espectro Doppler. La figura 2 muestra una representación gráfica de la densidad espectral de símbolos conocidos dentro de un canal de comunicaciones con desvanecimiento . La figura 3 muestra la representación de un diagrama de bloques de sistema para estimar el ruido de la presente invención. La figura 4 muestra una representación de diagrama de bloques de una modalidad preferida de un filtro de paso alto apropiado para ser utilizado en el sistema para estimar el ruido de la figura 3. La figura 5 muestra una representación de diagrama de bloques de una modalidad adicional preferida de un filtro de paso alto apropiado para ser utilizado en el sistema para estimar ruido de la figura 3 ; y la figura 6 muestra una representación de un diagrama de bloques de una modalidad preferida adicional de un filtro de paso alto apropiado para ser utilizado en el sistema para estimar ruido de la f igura 3 .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Haciendo referencia a la figura 1, en ésta se muestra una representación gráfica 10 de la densidad espectral de un espectro Doppler. La densidad espectral de la representación gráfica 10 es bastante conocida por los expertos en la técnica. El espectro Doppler de la representación gráfica 10 tiene una frecuencia Doppler de f ¿ . Cuando una señal modulada en forma coherente que porta información se trasmite a través de un canal de información y se recibe en ausencia de condiciones de desvanecimiento, el receptor tiene la posibilidad de desmodular la señal en una secuencia de muestras s x de la forma: en la cual A es una constante de número complejo variable relativamente lenta, nx es un término de ruido real o complejo de varianza s2 variable constante o lenta, y a_. es un término real o complejo que contiene la información transmitida. Por ejemplo, si la señal transmitida estuviera modulada para BPSK sería posible desmodular la señal recibida para obtener la señal muestreada que se muestra en la ecuación (1) con a?= +1 ó -1, dependiendo información transmitida. Por lo general, ai se conoce en la técnica como un punto de la constelación asociado con el esquema de modulación . Si el receptor conoce de antemano la información transmitida (ai) o se puede determinar utilizando un procedimiento de decodificación, entonces es una tarea sencilla remover la información de si de la ecuación (1) mediante una rotación combinada con un escalamiento y obtener la ecuación (2) siguiente: Si' = A + ni (2 ) En el caso teórico en el cual no existe desvanecimiento dentro de canal de transmisión, el espectro de s es un Dirac centrado correspondiente a fd igual a cero, rodeado por un espectro constante de ruido debido al término ni. Sin embargo, en la mayoría de casos prácticos existe un desvanecimiento en los canales de transmisión que portan una señal con información de mensaje. Cuando está presente el desvanecimiento en esta forma, el valor de A varían con el tiempo y tiene la densidad espectral de potencia limitada por banda ilustrada por la representación gráfica 10. El valor variable con el tiempo de A se puede representar como A_ y por lo tanto la ecuación (2) se puede representar como S?'= Ai + nx . Además, advierta que la potencia s2 de nx también varía con el tiempo, pero por lo general en una forma relativamente lenta. El espectro de s que resulta de Ax variable con el tiempo se muestra en la representación 20 de la figura 2. Con el fin de obtener un estimado del nivel de interferencia s de una señal recibida, el método de la presente invención utiliza un conocimiento a priori de la información de mensaje (ax) presente en la señal recibida para derivar la ecuación (2) a partir de la ecuación (1) . El conocimiento a priori se puede obtener utilizando una señal piloto o una secuencia de entrenamiento. En forma adicional, éste se puede obtener decodi f icando la señal recibida o mediante cualquiera otra técnica conocida por los expertos en el campo. Utilizando el conocimiento a priori de la información en la señal recibida, se remueve la información ( a± ) de la señal recibida. Esto provee una señal (sx') que sustancialmente está sin ningún contenido de información y por lo tanto es representativa de las condiciones de desvanecimiento y ruido del canal a través del cual se trasmite la señal recibida. En una modalidad particular de la presente invención discutirá posteriormente, se demuestra que no se requiere del conocimiento completo de la información de mensaje (ax) debido a que la ecuación (3) se puede derivar de la ecuación (1) con el conocimiento a priori limitado. Haciendo referencia ahora a la figura 2, en ésta se muestra la representación gráfica 20 de una densidad espectral típica de la secuencia s dentro de un canal de transmisión con desvanecimiento. Sin tomar en cuenta la cantidad de desvanecimiento en el canal de transmisión que porta la señal recibida, está presente un espectro 24 limitado de banda de paso bajo dentro de la secuencia s como se muestra en la representación gráfica 20. Por lo tanto, el espectro 26 de la representación gráfica 20 corresponde a Ax y el espectro 24 corresponde al ruido i. Por lo tanto, se puede caracterizar el espectro de la secuencia s como un piso de ruido combinado con un espectro Doppler limitado de banda de paso baj o . Haciendo referencia ahora a la figura 3, en ésta se muestra una representación en diagrama de bloques de sistema para estimar el ruido 50 de la presente invención. El sistema para estimar el ruido 50 recibe la secuencia s y provee un estimado de la potencia s2 de ruido (también llamada varianza) que está presente en el canal que trasmite la secuencia sx. La secuencia de entrada Sj.' del sistema para estimar el ruido 50 se recibe primero por un filtro de paso alto y el muestreador 52. El filtro de paso alto y el muestreador 52 eliminan el efecto de Ai dentro de la secuencia s y de preferencia vuelve a tomar muestras de la secuencia a una velocidad menor. Las muestras en la salida del filtro de paso alto y del muestreador 52 se denominan como la señal ux . La potencia promedio de la señal u se determina obteniendo su valor normal elevado a la potencia N dentro de lo que de operador de valor normal 54 , en el que N es cualquier número real diferente de cero. Además de ser un operador de valor normal a la potencia N, el bloque 54 puede ser cualquier otro tipo de operador que remueva la señal de un símbolo y que provea un valor que esté relacionado directamente con la potencia de su señal de entrada. La salida del bloque operador 54 se aplica a un filtro de paso bajo y al muestreador 56. Las muestras provistas en la salida del filtro de paso bajo y del muestrador 56 son representativas de la varianza (s2) del ruido (nx) de la señal recibida. En la modalidad preferida del sistema para estimar ruido 50, el filtro de paso alto y el muestreador 52 se pueden modalizar como un filtro de respuesta de impulso finito con tomas [1, -1] . Esta es una manera sencilla de implementar la función requerida debido a que requiere únicamente la sustracción de dos símbolos consecutivos de la secuencia sx ' . Haciendo referencia ahora a la figura 4, en ésta se muestra una modalidad preferida del filtro de paso alto y del muestreador 52 dentro de sistema para estimar ruido 50. La secuencia de entrada s del sistema estimador 50 es recibida por el filtro de paso bajo 62 dentro del filtro y el muestreador 52. La salida filtrada del filtro de paso bajo 62 se aplica al dispositivo de diferencia 64. El dispositivo de diferencia 64 calcula la diferencia entre los valores filtrados y no filtrados de la secuencia sx. Por lo tanto, el resultado del cálculo realizado por el dispositivo de diferencia 64 es la señal ux deseada. Cuando está modalidad se utiliza el filtro de paso bajo puede ser de tipo no causal. En este caso, es necesario retrasar los símbolos sin filtrar si' antes de calcular la diferencia. La operación de retraso se puede efectuar mediante el bloque de retraso 74 localizado entre la secuencia de entrada Si' y el dispositivo de diferencia 64. Haciendo ahora referencia a la figura 5, en ésta se muestra otra modalidad preferida del filtro de paso alto y del muestreador 52 dentro del sistema estimador de ruido 50. Si la secuencia de entrada s del sistema estimador de ruido 50 es un flujo de símbolos piloto, es posible utilizar el filtro de estimación de canal 72 como un filtro de paso bajo y eliminar de esta manera la necesidad de un filtro de paso bajo 62. En este caso la salida deseada del sistema estimador de ruido 50 es la diferencia entre los símbolos s x ' y la salida del filtro de estimación de canal 72. Cuando se utiliza esta modalidad el filtro de estimación de canal puede ser de tipo no causal. En este caso, es necesario retrasar los símbolos sin filtrar sx' antes de calcular la diferencia. La operación de retraso se puede efectuar mediante el bloque de retraso 74 localizado entre la secuencia de entrada Si' y el dispositivo de diferencia 64. Por lo general el filtro de estimación de canal se utilizará también para realizar la desmodulación coherente de los datos trasmitidos. En forma adicional, sería deseable en esta modalidad seguir al operador de diferencia 64 mediante un filtro de paso alto adicional con el fin de remover cualquier desviación introducida por un filtro de estimación de canal 72 incorrecto en una situación particular. Ambas modalidades mostradas en las figuras 4 5 puede ser precedidas o seguidas directamente por un muestreador de bajada el cual reduce la velocidad de cálculo necesaria. En una modalidad alternativa adicional, se puede transformar la señal s de la ecuación (1) en una señal s' ' , incluso con un conocimiento a priori menor, mostrada en la siguiente ecuación (3) : en la cual B es una incógnita y posiblemente el número complejo variable con el tiempo de fase a conocida. El conocimiento de a se puede derivar a partir de un filtro de estimación de canal o e cualquiera de los otros medios conocidos en la técnica. Entonces es posible reemplazar el filtro de paso alto 52 de la figura 3 con el operador de cuadratura 80 de la figura 6, el cual devuelve una medida del componente de Si' ' que no es co-lineal (perpendicular) con el vector complejo eJ * , en el cual j es el número imaginario definido por la raíz cuadrada de (-1) : ( V-l ) • Los expertos en la técnica entienden que el operador de cuadratura 80 se puede implementar simplemente proyectando si'' en el vector e ~ * a y devolviendo la parte imaginaria de la proyección resultante. El operador de cuadratura 80 también se puede implementar en cualquier otra manera conocida por los expertos en la técnica. Cuando se lleva a la práctica la presente invención en un entorno de comunicación de radio móvil de acceso múltiple por división de código (CDMA) , se pueden localizar los diferentes elementos de todas las modalidades en cualquier parte entre el nivel dactilar del receptor y la salida del combinado RAKE. Por ejemplo, el filtro de paso alto y el valor normal o valor normal al operador N se pueden implementar en una base por Pedro y la salida de todos los dedos se puede combinar antes de la inserción en un filtro de paso baj o común . La descripción anterior de las modalidades preferidas se provee para permitir que cualquier experto en la técnica prepare o utilice la presente invención Varías modificaciones estas modal idades serán fácilmente evidentes los expertos en la técnica, y los principios genéricos definidos en la presente invención se pueden aplicar a otras modalidades sin utilizar la facultad inventiva. Por lo tanto, la presente invención no pretende quedar limitada a las modalidades mostradas en la presente sino que debe estar conforme al campo más amplio consistente con los principios y características novedosas descritas en la presente invención.

Claims (15)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un método para mejorar la transmisión de una señal de información que tiene información de mensaje en un sistema de comunicación con un canal de información, que comprende los pasos de: (a) recibir la señal de información después de la transmisión a través del canal de información caracterizado porque la señal de información recibida tiene ruido de señal; (b) remover la información de mensaje de la señal de información recibida para proveer una secuencia de símbolo; (c) aplicar la secuencia de símbolo a un primer filtro para proveer una primera señal filtrada; (d) determinar la potencia de la primer señal filtrada para proveer una señal de potencia determinada; y (e) aplicar la señal de potencia determinada a un segundo filtro para proveer una segunda señal filtrada que represente el ruido de señal de la señal de información recibida.

2.- El método para mejorar la transmisión de una señal de información de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el primer filtro comprende un filtro de paso alto.

3.- El método para mejorar la transmisión de una señal de información de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el primer filtro comprende un filtro de paso bajo y un dispositivo de diferencia.

4.- El método para mejorar la transmisión de una señal de información de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el dispositivo de diferencia determina la diferencia entre la secuencia de símbolo y la primer señal filtrada .

5.- El método para mejorar la transmisión de una señal de información de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la señal de información es una señal piloto y el primer filtro comprende un filtro de estimación de canal y un dispositivo de diferencia.

6.- El método para mejorar la transmisión de una señal de información de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el primer filtro también comprende un dispositivo de retraso .

7.- El método para mejorar la transmisión de una señal de información de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque el dispositivo de retraso retrasa la secuencia de símbolo para proveer una secuencia de señal retrasada y aplica la secuencia de símbolo retrasada al dispositivo de diferencia.

8. - El método para mejorar la transmisión de una señal de información de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque el primer filtro comprende un dispositivo para determinar la fase.

9. - El método para mejorar la transmisión de una señal de información de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el paso (d) comprende el paso de determinar el valor normal de la primer señal filtrada.

10.- El método para mejorar la transmisión de una señal de información' de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el paso (d) comprende el paso de determinar el valor normal a la potencia N de la primer señal filtrada, en el cual N es un número real diferente de cero.

11. -El método para mejorar la transmisión de una señal de información de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el segundo filtro comprende un filtro de paso bajo.

12.- El método para mejorar la transmisión de una señal de información de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el filtro de paso alto comprende un filtro de respuesta a impulso finito que tiene tomas [1 -1] .

13.- El método para mejorar la transmisión de una señal de información de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el paso (a) comprende utilizar conocimiento a priori de la información de mensaje para remover la información de mensaje de la señal de información recibida .

14.- Un sistema de comunicación que tiene un canal de información para efectuar un método para mejorar la transmisión de una señal de información que tiene información de mensaje, caracterizado porque comprende: (a) una señal de información recibida que tiene ruido de señal después que la señal de información recibida se trasmite a través del canal de información; (b) una secuencia de símbolo formada removiendo la información de mensaje de la señal de información recibida; (c) una primer señal filtrada formada aplicando la secuencia de símbolo a un primer filtro; (d) una señal de potencia determinada que se forma determinando la potencia de la primer señal filtrada; y (e) una segunda señal filtrada que representa el ruido de señal de la señal de información recibida que se forma aplicando la señal de potencia determinada a un segundo filtro.

15.- Un sistema de comunicación que tiene un canal de información para efectuar un método para mejorar la transmisión de una señal de información que tiene información de mensaje, que comprende: (a) medios para recibir la señal de información después de la transmisión a través del canal de información caracterizado porque la señal de información recibida tiene ruido de señal; (b) medios para remover la información de mensaje de la señal de información recibida para proveer una secuencia de símbolo; (c) medios para aplicar la secuencia de símbolo a un primer filtro para proveer una primer señal filtrada; (d) medios para determinar la potencia de la primer señal filtrada para proveer una señal de potencia determinada; y (e) medios para aplicar la señal de potencia determinada a un segundo filtro para proveer una segunda señal filtrada que representa el ruido de señal de la señal de información recibida.