MXPA02005143A - Control de centro de gravedad para sistemas jerarquicos de transmision de modulacion de cuadratura de amplitud (qam). - Google Patents

Abstract

Un receptor de modulacion de cuadratura de amplitud (QAM) calcula la ubicacion del centro de gravedad de los puntos de datos recibidos sucesivos en un cuadrante. Un decodificador de nivel 1 detecta el cuadrante en el plano 1-Q del punto de datos recibidos. Otra circuiteria traslada el punto de datos recibidos en el plano 1-Q de tal modo que el centro de gravedad del cuadrante detectado se traslada al origen del plano l-A. Un decodificador del nivel 2 responde despues al punto de datos trasladado para detectar el cuadrante del punto de datos trasladado. Un sistema QAM jerarquico permite la transmision de diferentes fuentes al incorporar los puntos de constelacion relativos. En el receptor QAM jerarquico, una circuiteria de calculo determina el centro de gravedad de los puntos de datos recibidos en un cuadrante. El desplazamiento del centro de gravedad se utiliza en el proceso de decodificacion cuando se determina la unica corriente de datos que pertenece a las diferentes fuentes.

Description

CONTROL DE CENTRO DE GRAVEDAD PARA SISTEMAS JERÁRQUICOS DE TRANSMISIÓN DE MODULACIÓN DE CUADRATURA DE AMPLITUD (QAM) CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con sistema de transmisión jerárquica de modulación de cuadratura de amplitud (QAM).

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas de transmisión de modulación de cuadratura de amplitud jerárquica (QAM) son bien conocidos. Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos de Norteamérica No. 5,966,412, emitida el 12 de octubre de 1999 de Ramaswamy, expone un sistema de modulación que puede permanecer compatible en forma regresiva con receptores de desplazamiento de fase de cuadratura (QPSK) más antiguos, mientras que al mismo tiempo permite corrientes de datos adicionales, para proporcionar velocidades de datos más altas o datos de mayor precisión, para ser recibidos por receptores más avanzados. La Figura 1 es un diagrama en bloque que ilustra un sistema de transmisión jerárquica QAM como se expone en esta patente. La Figura 1 expone un transmisor 100 de datos acoplado con un receptor 300 de datos mediante un canal 200 de transmisión.

En la Figura 1, una primera terminal DATA 1 de entrada se acopla con una fuente (no mostrada) de una primera señal de datos y una segunda terminal DATA 2 de entrada está acoplada con una fuente (no mostrada) de una segunda señal de datos. La primera y segunda señales de datos pueden representar datos separados e independientes, o pueden representar señales de datos relacionadas como señales que llevan las porciones respectivas de la misma señal de datos (para aumentar el caudal del sistema de transmisión) o una porción elemental de datos o una porción adicional de datos de la misma señal de datos (para transmitir señales mejoradas, mientras que mantiene la compatibilidad anterior con receptores existentes más antiguos, como se describe con más detalle a continuación). La primera terminal DATA 1 de entrada se acopla con una terminal de entrada de un primer codificador 102 de corrección/detección de error. Una terminal de salida del primer codificador 102 se acopla con una terminal de entrada de un modulador 104 QPSK de nivel 1. Una terminal de salida del modulador 104 QPSK de nivel 1 se acopla con una primera terminal de entrada de un combinador 106 de señal.

La segunda terminal DATA 2 de entrada de datos se acopla con una terminal de entrada de un segundo codificador 108 de corrección/detección de error. Una terminal de salida del segundo codificador 108 se acopla con una terminal de entrada de un modulador 110 QPSK de nivel 2. El modulador 110 QPSK de nivel 2 se acopla con una terminal de entrada de un amplificador 111 de ganancia variable, que tiene una ganancia de G. Una terminal de salida del amplificador 111 de ganancia variable se acopla con una segunda terminal de entrada del combinador 106 de señal. Una terminal de salida del combinador 106 de señal produce una señal modulada combinada y se acopla con el canal 200 de transmisión. En la modalidad ilustrada, este canal es un sistema de transmisión directa de señal de televisión y el canal de transmisión incluye una estación de transmisión terrestre en el transmisor 100 (representado por una antena de transmisión en líneas punteadas), un satélite de comunicaciones (no mostrado), para recibir los datos desde la estación terrestre y retransmitir los datos a una pluralidad de estaciones receptoras terrestres una de las cuales (300) se ilustra en la Figura 1, la cual recibe y procesa la señal retransmitida de datos como se ilustra por una antena receptora en líneas punteadas. La salida del canal 200 de transmisión se acopla con una terminal de entrada del demodulador 302 QPSK de nivel 1. Una terminal de salida del demodulador 302 de nivel 1 se acopla con las terminales respectivas de entrada de un primer decodificador 304 se acopla con una terminal DATA 1' de entrada y una terminal de entrada de un recodificador 308. Una terminal de salida del recodificador 308 se acopla con una terminal de entrada de sustraendo de un substractor 310. Una terminal de salida del circuito 306 de retraso se acopla con una terminal de entrada minuendo del^ substractor 310. Una terminal de diferencia de salida del sustractor 310 se acopla con una terminal de entrada de un segundo decodificador 312 de detección/corrección de error. Una terminal de salida del segundo decodificador 312 se acopla con la segunda terminal de salida de datos DATA 2'. Durante la operación, el primer codificador 102 codifica la primera señal de datos DATA 1 para proporcionar capacidades de corrección/detección de error en una manera conocida. Cualquiera de los códigos de corrección/detección de error puede incorporarse por los pares codificadores/decodificadores 102/304, 108/312 y aquellos códigos pueden concatenarse, como se describe en la patente antes mencionada. El primer codificador 102 produce una corriente de bits codificados que representan la primera señal de datos codificada DATA 1. El modulador 104 de nivel 1 procesa los grupos sucesivos de dos bits de datos codificados, cada grupo llamado símbolo, para generar una señal QPSK que yace en uno de los cuatro cuadrantes en una manera conocida. De manera similar, el segundo codificador 108 codifica la segunda señal de datos DATA 2 para proporcionar las capacidades de detección/corrección de error en una manera conocida. El modulador 110 de nivel 2 procesa los grupos de dos bits de datos codificados para también generar una señal QPSK que yace en uno de los cuatro cuadrantes. Las personas experimentadas en la técnica entenderán que las señales de datos adicionales (DATA 3, etc.) se pueden codificar por corrección/detección de error por medio de codificadores adicionales y los moduladores QPSK adicionales (nivel 3, etc.) pueden responder a los grupos adicionales respectivos de los dos bits de datos codificados para generar señales adicionales QPSK. La señal QPSK desde el modulador 104 de nivel 1 se determina en una ponderación de 1; la señal QPSK desde el modulador 110 de nivel 2 se determina en una ponderación o ganancia de .5 por el amplificador 111 de ganancia variable; la tercera con una ponderación de .25 y así sucesivamente. Todas las señales QPSK ponderadas entonces se combinan dentro de una única señal modulada por el combinador 106 de señal y se transmite a través de un canal 200 de transmisión. El modulador 104 QPSK de nivel 1 provoca una señal combinada para yacer dentro de uno de los cuatro cuadrantes en respuesta al grupo de dos bits de datos codificados desde el primer codificador 102. Cada cuadrante, a su vez, puede ser considerado como dividido en cuatro sub-cuadrantes. El modulador 110 QPSK de nivel 2 provoca la señal combinada que yace dentro de uno de los sub-cuadrantes dentro del cuadrante seleccionado del modulador 104 QPSK de nivel 1, en respuesta al grupo de dos bits de entrada de datos desde el segundo codificador 108. Ese sub-cuadrante puede ser considerado como dividido en cuatro sub-cuadrantes y la señal combinada provocada a yacer dentro de uno de esos cuatro sub-cuadrantes en respuesta al grupo de los dos bits de datos de entrada desde un tercer codificador (no mostrado) y así sucesivamente. Un receptor más viejo (ilustrado en la Figura 1 por una línea 300' punteada) incluye únicamente un demodulador 302 QPSK de nivel 1, el cual puede detectar el lugar en donde yace la señal recibida en el plano l-Q. A partir de esa información, el decodificador 304 puede determinar los dos bits codificados correspondientes en la primera corriente de datos recibida. El decodificador 304 de corrección/detección de error también puede corregir cualquier error introducido por el canal de transmisión para generar una señal DATA 1' de datos recibida, la cual representa la primera señal de datos DATA 1 original. De este modo, tal receptor puede recibir, decodificar y procesar en forma adecuada una primera señal DATA 1 de datos en presencia de señales de datos moduladas adicionalmente DATA 2, (DATA 3), etc. Las señales incluidas los moduladores QPSK del nivel 2 (y el nivel 3, etc.) se observan simplemente como ruido para tal receptor. Un receptor 300 más avanzado, por otra parte, puede detectar el cuadrante en el que yace la señal modulada recibida, y así puede recibir, decodificar y procesar los grupos sucesivos de los dos bits de datos que representan la primera señal de datos DATA 1. El recodificador 308 en el receptor avanzado entonces regenera una señal ideal que yace a la mitad del cuadrante indicado, que se resta de la señal modulada recibida. Esta operación traslada el centro del cuadrante de señal transmitido al origen. Lo que resta es una señal modulada QPSK, ponderada por .5, la cual representa la segunda señal DATA 2 de datos. Esta señal después se decodifica por el segundo decodificador 312 para determinar el sub-cuadrante en el que yace la señal, lo que indica el grupo de dos bits correspondientes a la señal. Los grupos sucesivos de dos bits de datos recibidos representan la segunda señal de datos DATA 2, son así recibidos, decodificados y procesados y así sucesivamente. Tal sistema de transmisión opera al modular un portador en cuadratura con lo que se observa como una constelación de símbolos permisibles, y está en forma de modulación de cuadratura de amplitud (QAM). Tal sistema es llamado como un sistema jerárquico de transmisión QAM ya que se utiliza para transmitir otros niveles de señales de datos u otros niveles de detalle en una única señal, mientras que mantiene una compatibilidad anterior con receptor más viejos. La Figura 2a es un diagrama que ¡lustra una constelación en el plano l-Q de símbolos permisibles para un sistema jerárquico de transmisión 16QAM, como se ilustra en la patente antes mencionada. En la Figura 2a, un primer grupo de dos bits determina el cuadrante en el que yace el símbolo generado. En caso de que los primeros dos bits sean "00", entonces el símbolo yace dentro del cuadrante superior derecho, y el modulador 104 de nivel 1 produce las señales l-Q, de modo que l = 1 y Q = 1, en caso de que los dos primeros bits sean "01", entonces el símbolo yace dentro del cuadrante superior izquierdo, y el modulador 104 de nivel 1 produce señales l-Q de modo que I = -1 y Q = 1, en caso de que los dos primeros bits sean "10", entonces el símbolo yace dentro del cuadrante inferior izquierdo y el modulador 104 de nivel 1 produce señales l-Q de modo que I = 1 y Q = -1; y en caso de que los dos primeros bits sean "11", entonces el símbolo yace dentro del cuadrante inferior izquierdo y el modulador 104 del nivel 1 produce señales l-Q de modo que I = -1, y Q = -1. Esto se indica en la Figura 2a por un par de bits apropiados a la mitad del cuadrante asociado. Como se describe antes, cada cuadrante puede por sí mismo, ser considerado a ser dividido en cuatro sub-cuadrantes, como se ilustra en el cuadrante superior derecho en la Figura 2a. El segundo grupo de dos bits determina el sub-cuadrante en que yace el símbolo. El mismo copiado se utiliza para determinar el sub-cuadrante como se describe antes para determinar el cuadrante. Esto es, en caso de que los segundos dos bits sean "00", entonces el símbolo yace dentro del sub-cuadrante superior derecho y el modulador del nivel 2 genera una señal l-Q de modo que I = 1 y Q = 1; en caso de que dos segundos dos bits sean "01", entonces el símbolo yace dentro del sub-cuadrante izquierdo superior y el modulador de nivel 2 genera una señal l-Q de modo que I = -1, y Q = 1; en caso de que los segundos dos bits sean "10", entonces el símbolo yace dentro del sub-cuadrante inferior derecho y el modulador del nivel 2 genera una señal l-Q de modo que I = 1 y Q = -1, y en caso de que los segundos dos bits sean "11", entonces el símbolo yace dentro del sub-cuadrante inferior izquierdo y el modulador de nivel 2 genera una señal I-Q, de modo que I = -1 y Q = -1. El amplificador 111 de ganancia variable (de la Figura 1) pondera la señal desde el modulador 110 de nivel 2 por una ponderación de .5, de modo que los puntos en los sub-cuadrantes yazca en + 5 alrededor del punto central del cuadrante. Cada una de estas ubicaciones se muestra como un círculo sólido en la Figura 2a, con un número binario de bits que ilustra la combinación del primer y segundo grupos de dos bits, con los primeros dos bits que son el par derecho de bits y los segundos dos bits son el par izquierdo. La Publicación de patente europea 0 594 505 A1, publicada el 27 de abril de 1994 ilustra un sistema QAM jerárquico similar. En esta publicación, un transmisor QAM jerárquico se ilustra en la Figura 4b, y genera una constelación de 64 QAM como se ilustra en la Figura 3d. Un receptor correspondiente se ilustra en la Figura 5c. Este receptor incluye una entrada para recibir la señal QAM jerárquica transmitida. El receptor detecta el cuadrante en el cual yace el símbolo recibido y así los bits del nivel 1 utilizando un decodificador 8 Viterbi (col. 15, líneas 44-58). Un símbolo ideal, que corresponde a los bits del nivel 1 detectados, se regenera a la mitad del cuadrante detectado por un multiplexador 90, el cual recibe como en sus valores de entradas correspondientes a las ubicaciones en el plano l-Q del centro ideal del cuadrante detectado (col. 16, líneas 8 a la 12). Debido a que las ubicaciones de los puntos en la constelación son conocidas por adelantado, una media ponderada o un centro de gravedad de los puntos de la constelación se calculan previamente. Esta ubicación del símbolo ideal se resta del símbolo recibido para trasladar el centro pre-calculado al cuadrante hacia el origen del plano l-Q por el substractor 91 (col. 16, líneas 8 a la 12).

La Publicación de patente europea 0 366 159 publicada el 2 de mayo de 1990, ilustra un receptor QAM no jerárquico en donde se detectan las diferentes características del canal de comunicaciones y se controlan. Por ejemplo, el desplazamiento y vibración en la frecuencia de símbolo y la vibración en la amplitud se analizan y se encuentran disponibles para su análisis. Mientras que los circuitos de procesamiento de señal se ilustran para compensar el desplazamiento y vibración en la frecuencia, solamente una ganancia análoga común auto-variable se expone para el control de amplitud (página 4, líneas 39-40). Es conocido que el desempeño de la proporción de error de bits de las corrientes respectivas de datos a través de los diferente niveles de un sistema QAM jerárquico como el descrito antes es diferente. En general, la proporción de error de bits de la corriente de datos del nivel 1 es mejor que la proporción de error de bits de las corrientes de datos del nivel 2 (y mayores). Sin embargo, el desempeño total del sistema de transmisión QAM jerárquico se optimiza cuando la proporción de error de bits de las corrientes respectivas de datos a través de los diferentes niveles es la misma. Por lo tanto, es deseable optimizar no solamente la proporción de error de bits total del sistema de transmisión, pero también igualar lo más posible las proporciones de error de bits de los diferentes niveles en el sistema de transmisión.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los inventores han encontrado que cuando se decodifica una señal recibida, es importante que la ganancia sea controlada adecuadamente para que los valores de los puntos recibidos en la constelación estén dentro del intervalo adecuado para ser detectada adecuadamente. Sin embargo, debido a la no linealidad inherente al sistema de transmisión directa de televisión por satélite, y con la práctica para distorsionar intencionalmente la ubicación de los puntos de datos en la constelación para mejorar el desempeño, el método normal para comparar la constelación recibida con una constelación ideal, y ajustar la ganancia para obtener el máximo de la correspondencia entre los dos no dará como resultado una operación óptima. De conformidad con los principios de la presente invención, un receptor QAM incluye una entrada para recibir una señal QAM jerárquica. La señal QAM recibida representa los puntos sucesivos de datos en el plano l-Q, cada punto de datos es uno de los cuatro cuadrantes. Un decodificador del nivel 1 detecta el cuadrante en el plano l-Q de un punto de datos recibido. La circuitería, acoplada con la entrada de señal QAM jerárquica, traslada el punto de datos recibidos en el plano l-Q de modo que un punto central del cuadrante detectado se traslada cerca del origen del plano l-Q. Un decodificador de nivel 2 detecta el cuadrante del punto de datos trasladado. Este sistema está caracterizado por circuitería, acoplada con la entrada de señal QAM jerárquica, para calcular la ubicación en el plano l-Q del centro de gravedad de los puntos de datos recibidos sucesivamente en el cuadrante. Además, la circuitería de traslado también comprende circuitería para trasladar el punto de datos recibidos en el plano l-Q de modo que la ubicación del centro de gravedad calculada sea trasladada al origen del plano l-Q. Este sistema puede adaptarse con la constelación recibida, sin importar la distorsión introducida dentro de los puntos de datos de la constelación por no linealidades en el canal de transmisión, o introducida intencionalmente dentro de la constelación trasmitida.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama en bloque de un sistema de transmisión de conformidad con los principios de la presente invención. La Figura 2 es un diagrama que ilustra una constelación de símbolos permisibles para un sistema jerárquico de transmisión 16QAM. Las Figuras 3a y c son diagrama en bloque más detallados de las porciones respectivas del sistema de transmisión ilustrado en la Figura 1 y que incluye un código de copiado en gris y la Figura 3b es una tabla que contiene datos que controlan la operación del copiador de código gris. La Figura 4 es un diagrama en bloque más detallado de una porción del sistema de transmisión ilustrado en la Figura 1, el cual ilustra la operación de códigos diferentes de detección/corrección de error para diferentes niveles. La Figura 5 es un diagrama de una constelación recibida; y la Figura 6 es un diagrama de un cuadrante de una constelación recibida distorsionada por el canal de transmisión. La Figura 7 es un diagrama en bloque de la circuitería para determinar el centro de gravedad de un cuadrante de una constelación recibida de los puntos de datos; y La Figura 8 es un diagrama de una constelación que ¡lustra el uso de factores de agrupación para variar el desempeño relativo de la proporción de bits de las diferentes señales de nivel en una señal QAM jerárquica.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las Figuras 3a y c son diagramas en bloque más detallados de las porciones respectivas del sistema de transmisión ilustrado en la Figura 1 y que además incluye un copiador de código gris, y la Figura 3b es una tabla que ilustra la operación del copiador de código gris ilustrado en las Figuras 3a y c. Con referencia primero a la Figura 2b, se ilustra una constelación en la cual los puntos adyacentes a todas las ubicaciones representan valores de datos que difieren por únicamente una posición de bit. Para producir esta constelación, el copiado del grupo de dos bits en la señal de datos de nivel 2 codificada en ubicaciones en un cuadrante subsecuente depende del cuadrante en el que yazca el sub-cuadrante. EL cuadrante superior derecho (00) en la Figura 2b es idéntico al mostrado en la Figura 2a. Sin embargo, el cuadrante superior izquierdo, las columnas izquierda y derecha están cambiadas. En el cuadrante inferior derecho, las hileras superior e inferior están cambiadas y en el cuadrante inferior izquierdo, las columnas derecha e izquierda y las hileras inferior y superior están cambiadas. Esto se puede llevar a cabo mediante una simple operación de copiado en el transmisor 100 antes de modular la segunda señal DATA 2 de datos codificada y después una simple operación de des-copiado en el receptor 300 después de que se ha demodulado la segunda señal de datos codificada. En la Figura 3a, se ilustra una porción del transmisor 100. Un símbolo de nivel 1 (dos bits desde el primer codificador 102 de la Figura 1) se acopla con las terminales respectivas de entrada del modulador 104 del nivel 1 y el copiador 112 de código gris. Una señal en fase (I) desde el modulador 104 de nivel 1 se acopla con una primera terminal de entrada de un primer sumador 106(1) y una señal de cuadratura (Q) desde el modulador 104 de nivel 1, se acopla con una primera terminal de entrada de un segundo sumador 106(Q). La combinación del primer sumador 106(1) y el segundo sumador 106(Q) desde el combinador de señal 106 de la Figura 1. Un símbolo de nivel 2 (dos bits desde el segundo codificador 108) se acopla con una terminal de entrada del modulador 110 de nivel 2. Una terminal de salida I del modulador 110 de nivel 2 se acopla con una terminal de entrada I del copiador de código gris y una terminal de salida Q del modulador 110 de nivel 2 se acopla con una terminal de entrada Q del copiador 112 de código gris. Una terminal de salida I del copiador 112 gris se acopla con una segunda terminal de entrada del primer sumador 106(1) y una terminal de salida Q del copiador 112 gris se acopla con una segunda terminal de entrada del segundo sumador 106(Q). El amplitud 111 de ganancia variable, condicionado para tener un factor de atenuación de .5, y acoplarse entre el copiador 112 de código gris y el combinador 106 de señal, no se muestra para simplificar la figura.

Durante la operación, el símbolo de nivel 1, representado por el grupo de dos bits de datos codificados es recibido desde el codificador 102 de nivel 1 (de la Figura 1). El símbolo de nivel 1 se modula por QPSK por el modulador 104 de nivel 1 para generar un grupo de señales de componentes I y Q, que representan el cuadrante de la señal modulada en una manera conocida. Por ejemplo, en caso de que el símbolo sea 0, es decir, dos bits son 00, entonces el cuadrante superior derecho está indicado como (I = 1, Q = 1), en caso de que el símbolo sea 1, es decir dos bis son 01, entonces el cuadrante superior izquierdo se indica como (I = -1; Q = 1); en caso de que el símbolo sea 2, es decir, los dos bits son 10, entonces el cuadrante inferior derecho se indica como (I = 1, Q = -1) y cuando el símbolo sea 3, es decir, los dos bits son 11, entonces el cuadrante inferior izquierdo estará indicado como (1 = -1, Q = -1). En una manera similar, el símbolo de nivel 2 se modula por QPSK por el modulador 110 de nivel 2 para generar un grupo de señales de componente I y Q que representan el sub-cuadrante de la señal modulada en una manera conocida. El modulador de nivel 2 genera la señal modulada exactamente en la misma forma que el modulador 104 del nivel 1, es decir, en caso de que dos bits sean 00 (0), entonces el sub-cuadrante superior derecho está indicado como (I = 1, Q = 1), en caso de que dos bits son 01 (1), entonces el sub-cuadrante superior izquierdo se indica como (I = -1; Q = 1); en caso de que los dos bits son 10 (2), entonces el sub-cuadrante inferior derecho se indica como (I = -1, Q = 1) y cuando los dos bits son 11 (3), entonces el sub-cuadrante inferior izquierdo estará indicado como (1 = -1, Q = -1). Esta señal modulada después es ponderada por .5 (no mostrada). La constelación resultante a partir de la combinación de estas dos señales moduladas será como se ilustra en la Figura 2a. El copiador 112 de código gris opera en las señales I y Q desde el modulador 110 de nivel 2 para producir la constelación ¡lustrada en la Figura 2b. La Figura 3b ilustra el copiado aplicado por el copiador 112 de código gris. En caso de que símbolo de nivel 1 sea 0, lo que indica el cuadrante superior derecho, entonces los sub-cuadrantes permanecen sin cambio, esto es las señales de salida I y Q del modulador de nivel 2 permanecen sin cambio. De este modo, la señal de salida I, lout desde el copiador 112 de código gris es la misma que la señal de entrada I lin (lout = lin) y la señal de salida Q, Qout desde el copiador 122 de código gris es la misma que la señal de entrada Q Qin (Qout = Qin). Sin embargo, en caso de que el símbolo de nivel 1 sea 1, lo que indica el cuadrante superior izquierdo, entonces con referencia a la Figura 2, las columnas estarán cambiadas. Esto es los valores I positivos se vuelven negativos y viceversa. De este modo cuando el símbolo de nivel 1 es 1, la señal de salida I es el negativo de la señal de entrada I (lout = -lin), mientras que la señal de salida I permanece igual que la señal de entrada Q (Qout = Qin). En caso de que el símbolo de nivel 1 sea 2, loo que indica el cuadrante inferior derecho, entonces, las hileras estarán cambiadas. Esto es, los valores Q positivos se vuelven negativos y viceversa. De este modo, cuando el símbolo del nivel 1 es 2, la señal de salida I es la misma que la señal de entrada I (lout = lin), mientras que la señal de salida Q es el negativo de la señal de entrada Q (Qout = -Qin). En caso de que la señal del nivel 1 sea 3, lo que indica el cuadrante inferior izquierdo, entonces ambas columnas e hileras estarán cambiadas. Esto es, los valores I positivos se vuelven negativos y los valores Q positivos se vuelven negativos y vicecersa. De este modo cuando el símbolo del nivel 1 es 3, la señal de salida I es el negativo de la señal de entrada I (lout = -lin), y la señal de salida Q es el negativo de la señal de entrada Q (Qout = -Qin). El copiador 112 de código gris es el que proporciona esta función. Los valores I y Q resultantes del copiador 112 de código gris se ponderan con una ponderación de .5 como se describe antes (no mostrado para propósitos de simplificación) y se combinan por el combinador 106 con los valores I y Q que representan el símbolo del nivel 1. La constelación resultante es la ilustrada en la Figura 2b. El copiado es reversible en el receptor 300 utilizando el copiador de código gris similar. La Figura 3c ilustra una porción del receptor 300, la cual incluye el copiador 314 de código gris. En la Figura 3c, la terminal de salida del recodificador 308 se acopla con una terminal de entrada del copiador 314 de código gris. Una señal I del substractor 310 (de la Figura 1) se acopla con una terminal de entrada I del copiador 314 de código gris y una señal Q desde el substractor 310 se acopla con una terminal de entrada Q del copiador 314 gris. Una terminal de salida I del copiador 314 de código gris se acopla con una terminal de entrada I del segundo decodificador 312 y una terminal de salida Q del copiador 314 de código gris se acopla con una terminal de entrada Q del segundo decodificador 312. Durante la operación, el recodificador 308 genera una señal que es una representación ideal del símbolo de nivel 1 recibido. Esto es, en caso de que la señal de nivel 1 recibida sea determinada para yacer dentro del cuadrante superior derecho, entonces el recodificador 308 produce una señal que tiene un valor 0; si en algún lugar en el cuadrante superior izquierdo un valor 1; si en algún lugar del cuadrante inferior derecho un valor 2, y si en algún lugar en el cuadrante inferior izquierdo un valor 3. Este símbolo es proporcionado al copiador 312 de código gris. Las señales I y Q respectivas desde el substractor 310 se procesan por el copiador 314 de código gris en la manera antes descrita, e ilustrada en la Figura 3b. Las personas experimentadas en la técnica apreciarán que el copiador de código gris en el receptor 300 opera en forma idéntica al copiador 112 de código gris de la Figura 3a, y llevará a cabo la función inversa llevada a cabo por el transmisor 100. El uso de copiadores de código gris (112 y 312) en el transmisor 100 y el receptor 300 permite el uso de una constelación como se describe en la Figura 2b, en la misma manera descrita con respecto a la Figura 3a. Un sistema de transmisión que utiliza la función de copiado de código gris descrita antes, para producir una constelación en la cual difieren los puntos de constelación adjuntos por no más de un único bit, aumentará la proporción de error de bits del sistema. Las simulaciones han demostrado que al utilizar la codificación gris como se describe antes reducirá a la mitad el número de errores de bits de nivel 2. Esto proporciona un margen adicional en la proporción señal a ruido (SNR) de % dB. Esta mejora, mientras que es modesta, junto con otras mejoras proporcionará un desempeño mejorado del sistema de transmisión como un conjunto. La Figura 4 es un diagrama en bloque más detallado de una porción del sistema de transmisión ilustrado en la Figura 1, el cual ilustra la operación de los códigos de detección/corrección de error diferentes para los diferentes niveles. Como se describe antes, los diferentes niveles de la modulación QPSK sufren de niveles diferentes de degradación debido a la compresión de la distancia entre los puntos de la constelación en los niveles más altos de modulación por amplitudes de alta potencia no lineales, empleados en la transmisión satelital. Más específicamente, los errores de bits ocurren inherentemente con más frecuencia a niveles más altos de modulación jerárquica que en los niveles más bajos. Para igualar más cercanamente las proporciones de error de bits de las señales de nivel 1 y 2, los códigos de corrección/detección de error que tienen características de desempeño diferentes se utilizan en las respectivas corrientes de datos. Más específicamente, la codificación de detección/corrección de error más potente será utilizada en corriente de datos de niveles más altos mientras que la codificación de detección/corrección de error menos potente será utilizada en corriente de datos de niveles más bajos. Esto optimizará el desempeño total y la capacidad de transmisión de información del sistema de transmisión. En la Figura 4, estos elementos son los mismos que los ilustrados en la Figura 1 están designados con el mismo número de referencia y no se describen con detalle aquí. En la Figura 4, el primer codificador 102 de detección/corrección de error en el transmisor 100 se divide en una conexión en serie de un codificador 102(0) externo y un codificador 102(1) interno. De manera similar, el segundo codificador 108 de corrección/detección de error se divide en una conexión en serie de un codificador 108(O) externo y un codificador 108(1) interno. En una manera correspondiente, el primer decodificador 304 de detección/corrección de error en el receptor 300 se divide en una conexión en serie de un decodificador 304(1) interno y un decodificador 304(O) externo. De manera similar el segundo decodificador 312 de detección/corrección de error se divide en una conexión en serie de un decodificador 312(1) interno y un codificador 312(0) interno. Como se expone en la patente antes mencionada, los pares de codificadores/decodificadores externos incorporan una técnica de codificación en bloque, como códigos Hamming, códigos Hadamard, códigos cíclicos y códigos Reed-Solomon (RS), mientras que los pares de codificadores/decodificadores internos incorporan un código convolucional. En la Figura 4, la codificación utilizada para la corriente de datos del nivel 2 es más potente que la codificación utilizada para la corriente de datos del nivel 1. Más específicamente, el código convolucional utilizado en el par de codificador/decodificador interno en la corriente de datos del nivel 2 es más potente que el código convolucional utilizado en el par de codificador/decodificador interno en la corriente de datos de nivel 1. Por ejemplo, en una modalidad preferida, el primer par de codificador/decodificador interno, que procesa la corriente de datos del nivel 1, incorpora una proporción de Vi, un código convolucional de longitud 7 de restricción de punción a una proporción de o. El segundo par de codificador/decodificador interno, el cual procesa la corriente de datos del nivel 2, incorpora un código convolucional de Vz proporción sin punción. La codificación de la corriente de datos del nivel 2 es más potente que la corriente de datos de nivel 1. Esto se iguala más al desempeño de proporción de error de las corrientes de datos del nivel 1 y del nivel 2 y optimiza el desempeño del sistema de transmisión como un conjunto. Como se describe antes, y como se ilustra en la Figura 1, el demodulador 302 del nivel 1 y el decodificador 304 cooperan para detectar la señal DATA 1 de la constelación recibida. Entonces una señal ideal reconstruida, desde el recodificador 308, representa esta señal DATA 1 detectada y después se resta de la constelación recibida, e idealmente da como resultado en la traslación de la constelación recibida para formar otra constelación de los sub-cuadrantes dentro del cuadrante detectado. Sin embargo, esta operación de traslación es muy sensible para cualquier desigualdad entre el "punto central" actual del cuadrante como se recibe y el punto central ideal (desplazado por +_ 1 del origen de la constelación del nivel 1), adoptado por el recodificador 308. Cualquier desigualdad en tamaño entre la constelación recibida y la constelación ideal da como resultado en el punto central actual del cuadrante recibido a ser desplazado del punto central adoptado, y cuando la constelación recibida se traslada por el recodificador 308 y el substractor 310, da como resultado en el punto central actual del sub-cuadrante desplazado desde el origen adoptado por el segundo decodificador 312. En los sistemas de transmisión conocidos, la ganancia del sistema se determina al comparar la constelación recibida de puntos de datos a una constelación ideal conocida de los puntos de datos. Existen varios problemas asociados con el mantenimiento preciso de la ganancia en esta manera, sin embargo. Primero en algunos sistemas de transmisión, las ubicaciones de los puntos de constelación pueden estar deliberadamente distorsionados de sus ubicaciones ideales. La constelación resultante no tiene los puntos equidistantes ilustrados en la Figura 2. Segundo, el canal de transmisión no es constante, y puede ser ruidoso con cantidades variables de no linealidad. Para determinar la ubicación del punto central de los cuadrantes y así la ganancia del sistema, en tales sistemas, se determina el centro de gravedad de todos los puntos de datos en los cuadrante. La Figura 7 es un diagrama en bloque de la circuitería para determinar el centro de gravedad de un cuadrante de una constelación recibida de puntos de datos. En la Figura 7, un rotador 321 recibe los valores I y Q que representan los componentes I y Q ... ¡ de los puntos de datos sucesivos recibidos desde el demodulador 302 de nivel 1 (de la Figura 1). Una terminal de salida I del rotador 321 se acopla con una terminal de entrada de un filtro de paso bajo I (LPF) 320. Una terminal Q de salida del rotador 321 se acopla con una terminal de entrada de un LPF Q 322. Las terminales de salida respectivas de los LPF I y Q, 320 y 322, se acoplan con las terminales de entrada correspondientes de un circuito 324 de cálculo de magnitud. Una terminal de salida del circuito 324 de cálculo de magnitud se acopla con el recodificador 308. Durante la operación, el rotador 321 gira todos los valores recibidos desde cualquier cuadrante en donde fueron recibidos dentro de un cuadrante superior derecho en una manera conocida. La Figura 5 es un diagrama de una constelación recibida y muestra las ubicaciones de la pluralidad de puntos de datos modulados recibidos sucesivos. Los puntos de datos recibidos forman dispersiones en las cercanías respectivas de las ubicaciones adoptadas de los puntos de constelación recibidos en todos los cuatro cuadrantes. La Figura 6 es un diagrama del cuadrante superior derecho de una constelación recibida cuyos puntos han sido girados a este cuadrante por el rotador 321. El cuadrante ilustrado en la Figura 6 representa una constelación que ha sido distorsionada por cualquier distorsión deliberada de los puntos de la constelación transmitida y/o por la operación del canal 200 de transmisión. El componente I de los puntos de datos girados desde el rotador 321 es filtrada por paso bajo en el LPF 320 con un promedio de movimiento deslizante de puntos n. En la modalidad ilustrada, el promedio del movimiento deslizante se calcula al utilizar los 500 puntos de datos precedentes. El componente Q de los puntos de datos girados desde el rotador 321 se filtra con paso bajo con un promedio de movimiento deslizantes. Las personas experimentadas en la técnica entenderán que los filtros 320, 322 de paso bajo pueden ser construidos utilizando los filtros digitales IIR respectivos. La operación de filtrado de paso bajo produce componentes I y Q respectivos del centro de gravedad de los puntos de datos recibidos en el cuadrante. El cálculo de la magnitud del centro de gravedad se calcula en el circuito 324 de cálculo de magnitud. Por ejemplo, en caso de que n(n) sea el componente I filtrado en fase y rq(n) sea el componente Q de cuadratura, entonces la magnitud del centro de gravedad se calcula como: t M = Vr,(n)2 + rq(n): La magnitud del centro de gravedad debería ser idealmente V 2 = 1.4. La magnitud de la señal reconstruida ideal desde el recodificador 308 se ajusta en respuesta a la magnitud del centro M de gravedad calculado. Al ajustar adecuadamente la magnitud de la señal ideal reconstruida desde el recodificador 308, los centros de los cuadrantes recibidos respectivos será trasladado apropiadamente al origen por el suscriptor 310, y permitir una decodificación exacta de señales de datos de nivel 2 y más altas. El circuito ilustrado en la Figura 7 operará en forma independiente del método de transmisión, ya sea lineal o no lineal. También opera adecuadamente en presencia de una constelación de transmisión pre-distorsionada o con factores de agrupación no estándar (descritos con más detalle abajo). Se ha encontrado que el circuito funciona bien en la práctica sin ninguna degradación conmesurable cuando se utiliza en el sistema de transmisión 16QAM jerárquico sobre un canal lineal cuando se compara con el conocimiento de las ubicaciones exactas de los centros de los cuadrantes. El circuito también opera bien en presencia de ruido y en particular en presencia de una distorsión de canal provocada por canales no lineales, como se encontró en los sistemas de transmisión directa de señal de televisión satei ¡tal . El circuito mejora el desempeño de las corrientes de datos más altas y de esta manera, mejora el desempeño total del sistema de transmisión. Con referencia otra vez a la Figura 1, en los sistemas de transmisión QAM jerárquica, la constelación generada por el modulador 110 de nivel 2 se combina en el combinador 106 de señal con la constelación generada por el modulador 104 de nivel 1 después de ser ponderada en el amplificador 111 de ganancia variable por un factor de .5. El factor de ponderación de .5 se llama el factor de agrupación y puede variar para cambiar el desempeño relativo de las corrientes de datos del nivel 1 y del nivel 2, como se describe con más detalle abajo. Con referencia a la Figura 2, la constelación resultante consiste de puntos equidistantes de la constelación. Como se describe antes, tal arreglo da como resultado en un sistema de transmisión en donde el desempeño de la corriente de datos del nivel 1, en términos de proporción de error de bits es mejor que aquélla de la corriente de datos de nivel 2. Al variar el factor de agrupación, el desempeño relativo de las corrientes de datos del nivel 1 y del nivel 2 pueden igualarse más cercanamente.

Con referencia a la Figura 8a, la ganancia del amplificador 111 de ganancia variable (111 de la Figura 1) está condicionada a .3. Los puntos de constelación resultante están separados únicamente por .3 del punto central del cuadrante. Las personas experimentadas en la técnica reconocerán que en la constelación ilustrada en la Figura 8a, los puntos de la constelación en un cuadrante están más lejos de los puntos de constelación en otros cuadrantes que en la constelación ilustrada en la Figura 2a. De manera contraria, los puntos de constelación dentro de un cuadrante están más juntos que los ilustrados en la Figura 2a. Este sistema permite una determinación más exacta del cuadrante de la señal de datos del nivel 1 es más propenso a una determinación menos precisa del punto de constelación de la señal de datos del nivel 2 dentro del cuadrante, esto es, aumentando el desempeño de la corriente de datos del nivel 1 y disminuyendo el desempeño de la corriente de datos del nivel 2, cuando se comparan con el sistema de la Figura 2a. Con referencia a la Figura 8b, la ganancia del amplificador (111 de la Figura 11) de ganancia variable está condicionada a ser .7. Los puntos de constelación resultante están separados por .7 desde el punto central del cuadrante. Las personas experimentadas en la técnica reconocerán que en la constelación ¡lustrada en la Figura 8, los puntos de la constelación en un cuadrante están más cerca de los puntos de constelación en otros cuadrantes diferentes a la constelación ilustrada en la Figura 2a. De manera contraria, los puntos de constelación dentro de un cuadrante están más separados de aquéllos ¡lustrados en la Figura 2a. Tal sistema permite una determinación más exacta del punto de constelación de la señal de datos del nivel 2 dentro del cuadrante propensa a una determinación menos precisa del cuadrante en donde se encuentra la señal de datos del nivel 1, lo que aumenta el desempeño de la corriente de datos del nivel 2 y disminuye el desempeño de la corriente de datos del nivel 1, cuando se compara con el sistema de la Figura 2a. AI ajustar adecuadamente la ganancia del amplificador 111 de ganancia variable (de la Figura 1), la agrupación de los puntos de constelación con cada grupo se pueden colocar en forma óptima para igualarse más con el desempeño de las corrientes de datos de nivel 1 y de nivel 2. Se ha determinado que para un sistema de transmisión de 10QAM transmitido a través de un canal de transmisión directa satelital no lineal, un factor de agrupación de aproximadamente .6 a .7 igualará más el desempeño de la proporción de error de bits de las corrientes de datos del nivel 1 y del nivel 2. Esto aumentará el desempeño total del sistema de transmisión como un conjunto.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un receptor QAM, que comprende: una entrada para recibir una señal QAM jerárquica, la cual representa puntos de datos sucesivos en el plano l-Q, cada punto de datos es uno de los cuatro cuadrantes; un decodificador de nivel 1 que responde al punto de datos recibidos, para detectar el cuadrante en el plano l-Q de un punto de datos recibido; circuitería acoplada con la entrada de señal QAM jerárquica para trasladar los puntos de datos recibidos en el plano l-Q de tal manera que el punto central del cuadrante detectado se traslada cerca del origen del plano l-Q; un decodificador de nivel 2, el cual responde al punto de datos trasladado para detectar el cuadrante del punto de datos trasladados; caracterizado porque; la circuitería acoplada con la entrada de señal QAM jerárquica, para calcular la ubicación en el plano l-Q del centro de gravedad de los puntos de datos recibidos sucesivos en un cuadrante; y la circuitería de traslado también comprende circuitería para trasladar el punto de datos recibidos en el plano l-Q de tal forma que la ubicación del centro de gravedad calculado se traslada al origen del plano l-Q.

2. El receptor de conformidad con la reivindicación 1, en donde: la entrada de señal QAM jerárquica produce señales que representan los componentes I y Q respectivos de los puntos de datos sucesivos en el plano l-Q; y caracterizado porque: la circuitería de cálculo comprende: un primer filtro de paso bajo, el cual responde al componente I, para calcular el componente I del centro de gravedad de los puntos de datos recibidos sucesivamente en el cuadrante del plano l-Q; un segundo filtro de paso bajo, el cual responde al componente Q, para calcular el componente Q de los puntos de datos en el cuadrante del plano l-Q; y un circuito de cálculo de magnitud, acoplado con el primer y segundo filtros de paso bajo, para calcular la magnitud del centro de gravedad del cuadrante del plano l-Q; y el circuito de traslado traslada el punto de datos recibidos por una distancia igual a la magnitud calculada.

3. El receptor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el primer y el segundo filtros de paso bajo son filtros IIR.

4. El receptor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el primer y segundo filtros de paso bajo comprenden circuitería para calcular un promedio del movimiento deslizante.

5. El receptor de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el circuito de cálculo de magnitud calcula la magnitud M = Yr,(n)2 + rq(n)2, en donde r,[n] representa el promedio del movimiento deslizante del componente I sobre los puntos n, y rq[n] representa el promedio del movimiento deslizante del componente Q sobre los puntos n.

6. El receptor de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el promedio de movimiento deslizante se calcula sobre 500 puntos.

7. El receptor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque también por un rotador acoplado entre la entrada de señal QAM jerárquica y la circuitería de cálculo para rotar el cuadrante de cada uno de los puntos de datos recibidos sucesivos a un único cuadrante predeterminado; y la circuitería de cálculo calcula la ubicación del centro de gravedad de los puntos de datos recibidos sucesivos en un cuadrante predeterminado en el plano l-Q.

8. El receptor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la entrada de señal QAM jerárquica comprende una antena receptora de satélite, adaptada para recibir la señal de satélite que lleva la señal QAM jerárquica.

9. Un método de procesamiento de señal para usarse en un receptor QAM, el cual comprende los pasos de: recibir una señal QAM jerárquica que representa los puntos de datos sucesivos en el plano l-Q, cada punto está en uno de los cuatro cuadrantes; detectar a un primer nivel, el cuadrante en el plano l-Q de un punto de datos recibido; trasladar el punto de datos recibido de tal forma que el punto central del cuadrante que contiene el punto de datos recibidos en el plano l-Q; se traslada cerca del origen del plano l-Q; y detectar a un segundo nivel, el cuadrante el cuadrante del punto de datos trasladado, caracterizado por los pasos de: calcular la ubicación en el plano l-Q del centro de gravedad de los puntos de datos de datos recibidos sucesivos en un cuadrante; y trasladar, en respuesta al paso de cálculo, el punto de datos recibidos en el plano l-Q de modo que el centro de gravedad calculado del cuadrante detectado se traslada al origen del plano I- Q.