PT1389835E

PT1389835E - Processo de sincronização descendente para um sistema ponto amultiponto com modulação ofdm

Info

Publication number: PT1389835E
Application number: PT02732765T
Authority: PT
Inventors: Juan Carlos Riveiro Insua; Francisco Javier Jimenez Marquina; Nils Hakan Fouren; Jorge Vicente Blasco Claret; Juan Miguel Gavillero Martin; Salvador Iranzo Molinero
Original assignee: Diseno Sistemas Silicio Sa
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2008-02-14
Also published as: CN1528059A; ES2188370B1; EP1389835A1; US20040114551A1; ATE377870T1; KR20040008186A; EP1389835B1; CA2448106A1; BR0210055A; DE60223356D1; WO2002095976A1; AU2002304581B2; KR100768835B1; MXPA03010658A; DE60223356T2; EA200301161A1; ES2296929T3; EA005669B1; JP2004533768A; JP4044445B2

Description

DESCRIÇÃO

Processo de sincronização descendente para um sistema ponto a

multiponto com modulação OFDM

Campo técnico do invento 0 presente invento refere-se ao sector das telecomunicações e é aplicável, em particular, a uma comunicação de duas vias entre uma cabeça de rede e vários utilizadores, de modo a executar a sincronização no canal descendente, isto é, a l.igação entre a cabeça de rede e os utilizadores, em que a rede eléctrica é usada como o meio de transmissão para oferecer serviços múltiplos aos utilizadores.

Objectivo do invento 0 objectivo do presente invento consiste em proporcionar um processo novo e altamente seguro de sincronização de tempo e de frequência para o canal descendente na rede eléctrica que evite os problemas inerentes, normalmente devido a níveis elevados de ruído e selectividade na frequência que estão presentes durante a transmissão de dados na rede eléctrica e que evite, desta forma, a produção de indicações falsas de sincronização no canal descendente.

Por meio do processo deste invento, os vários receptores utilizadores sincronizam à frequência utilizada pelo transmissor de cabeça de rede, com início no sinal recebido no canal descendente. Para alem disso, por meio do processo aqui descrito, e seguindo a amostra de um sinal recebido, cada receptor utilizador sabe qual a amostra, que entre todas as amostras recebidas, pertence ao mesmo sinal, isto é, cada receptor utilizador conhece o inicio de cada símbolo. 1 0 invento foi concebido especificamente para proceder à sincronização de vários utilizadores no sistema especificado na Patente Espanhola ES 2 184 587, que diz respeito a "um sistema e processe para transmissão digital de dados, ponto a multiponto, na rede eléctrica". Técnica de base São conhecidos vários processos de sincronização para sinais de OFDM da técnica anterior, mas nenhum destes atinge os níveis de elevada segurança, necessários para evitar indicações falsas de sincronização, em sistemas ponto a multiponto nos quais os meios de transmissão é a rede eléctrica. É bem sabido que a rede eléctrica é um meio de transmissão difícil, devido ao facto do ligar e desligar dos diferentes aparelhos na rede produzir picos de tensão e variação na impedância na linha, de modo que a resposta dos canais varia ao longo do tempo.

Entre os processos de sincronização conhecidos, deve realçar-se o processo descrito na patente USA n° 5732113, que diz,respeito a um processo de sincronização de tempo utilizando um símbolo de sincronização em duas metades iguais, em que, para executar a sincronização, é usado um número menor de amostras do que o número proposto pelo presente invento, e em que o ruído de impulso, que é muito comum na rede eléctrica, afecta muito mais a sincronização devido ao facto de, por definição, estes serem ruídos ocasionais afectando um número pequeno de amostras, de modo que afectarão mais este processo do que a solução proposta no presente invento e, desta forma, o processo de utilizar apenas um símbolo de sincronização não é desejável no sistema de transmissão utilizando a rede eléctrica. 2

Deve referir-se também que a utilização de um simbolo de sincronização significa uma maior variância no cálculo ou estimativa de sincronização, devido à utilização de um pequeno número de amostras para executar a sincronização. P. Moose publicou o conceito de utilizar dois símbolos iguais em: "A technique for orthogonal frequency division multiplexing frequency offset correction. IEEE Transm. On Comm, vol 42, pp 2908 - 2914, Outubro de 1994", mas estes símbolos nunca foram considerados ou usados para executar a sincronização de tempo, tal como ocorre no presente invento, e, em vez disso, Moose usou estes para estimar erros na frequência da translação analógica.

Finalmente, a execução de sincronização de frequência por meio do arco tangente da correlação, para corrigir erros na frequência de translação analógica, é conhecida da técnica anterior, por exemplo1 na Patente USA n° 5732113, ou no artigo de Moose. A executar da sincronização de frequência no corrente invento envolve a estimativa do erro de frequência de amostragem nos conversores analógico / digitais em cada um dos receptores utilizadores, o que é substancialmente diferente do que era conhecido na técnica anterior.

Descrição do invento

Para executar a sincronização de frequência e de tempo no canal descendente por múltiplos utilizadores num sistema de transmissão ponto a multiponto com modulação OFDM, utilizando a rede eléctrica como meios de transmissão, o invento actual compreende o envio de sequências de sincronização inseridas com a informação que é enviada através do canal descendente, isto é, o canal que corre da cabeça de rede para os utilizadores, e é caracterizado por o processo compreender a geração de sequências de sincronização por meio de dois símbolos de 3 sincronização idênticos transmitidos periodicamente no canal descendente pelo equipamento de cabeça de rede, para todos os equipamentos utilizadores e estes, por seu lado, detectam então as ditas sequências de sincronização na recepção e estimam e corrigem a frequência de amostragem nos conversores analógico / digital incluídos nos receptores nos equipamentos utilizadores, ou executam uma nova amostragem do sinal digital (sincronização em frequência) e estimam, simultaneamente, o momento em que começa cada símbolo OFDM (sincronização em tempo).

De acordo com o presente invento, a detecção das sequências de sincronização ocorre maximizando os critérios de probabilidade máxima, que são conhecidos da técnica anterior, mas com a novidade da sincronização de tempo começar a partir do cálculo da correlação máxima das amostras de dois símbolos das sequências recebidas, em que este máximo é o ponto médio na zona plana para o pico de correlação, cuja dimensão em número de amostras é igual ao número de amostras do prefixo cíclico sem interferência inter-símbolo (ISI), e a sincronização de frequência é executada por meio do cálculo do ângulo desta correlação no momento determinado como correlação máxima. A correlação máxima é calculada detectando os picos de correlação que ultrapassam um limite previamente definido para a potência do sinal recebido, em que o valor deste máximo é assumido como sendo o ponto central da zona plana no pico de correlação, cuja dimensão, em número de amostras, é igual ao número de amostras do prefixo cíclico sem interferência inter-símbolo (ISI), em que o prefixo cíclico é um prefixo que é adicionado normalmente para evitar a interferência inter-símbolo; em que o valor do dito limite é fixado para minimizar a probabilidade de aquisição de sincronização devido a falsos alarmes (devido, normalmente, ao ruído de impulso que afecta a 4 rede eléctrica) , e a correlação γ(πι) é calculada por meio do seguinte algoritmo: em que m se refere ao momento de cálculo da correlação, r(k) à amostra recebida no momento k, r*(k+n) à conjugação complexa da amostra recebida no momento k+n, 1=N e n=N+L, em que N é o número de amostras de um dos símbolos na sequência de sincronização e L o número de amostras do prefixo cíclico no símbolo OFDM. Este algoritmo de correlação é a correlação matemática de dois intervalos de N amostras separadas por N+L amostras do sinal recebido* A potência é calculada por meio do algoritmo seguinte: £(»)= ~ à + K* + nW= Σ ·* k-m isto é, a potência pode ser calculada como o módulo elevado ao quadrado das amostras recebidas no modem. 0 processo neste invento inclui o cálculo iterativo da correlação e da potência. Neste caso, a correlação calculada iterativamente é referida como P(d), e a potência calculada iterativamente é referida como R{d), em que d se refere ao momento de cálculo da correlação. Neste caso, as amostras recebidas são guardadas no receptor e, para além disso, os produtos parciais são também guardados, o cálculo iterativo da correlação P(d) é executada por meio do algoritmo seguinte: 5

Pjd) = P(d-1)+ (ΓίΓ* d.(N+L))-(rd-Nr‘ d-(N+Lj-N) e o cálculo da potência R(d) por meio do algoritmo seguinte: R(d)=R(d-l]+|ri 2 .

Íd-N 2 em que r(d) é a amostra corrente, rd_n é a amostra que chega ao receptor N amostras antes; N é o número de amostras num dos símbolos na sequência de sincronização; r*d-<N+L> a conjugação complexa da amostra recebida N+L amostras antes, e r*d-(B+io-N a conjugação complexa das amostras recebidas 2N+L amostras antes, em que L é o número de amostras de prefixo cíclico do símbolo GFDM. O cálculo iterativo da correlação consiste em adicionar ao valor da correlação calculado para a amostra anterior, o produto da amostra corrente e a conjugação complexa da amostra recebida N+L amostras antes, e subtrair deste resultado o produto da amostra recebida N amostras antes e a conjugação complexa da amostra recebida 2N+L amostras antes.

De um modo semelhante, o cálculo iterativo da potência consiste em adicionar o valor da potência calculado para a amostra prévia ao· quadrado da amostra corrente e subtraindo o quadrado da amostra recebida N amostras antes. 0 processo neste invento usa apenas a parte real da correlação para simplificar os cálculos, porque a parte real predomina sobre a imaginária, quando o erro de frequência é inferior a um limite preestabelecido. 0 processo neste invento executa a detecção da sequência de sincronização comparando o valor da correlação com o valor da potência multiplicado por um valor C para minimizar a \ 6 probabilidade de aquisição de sincronização devido a ruídos de impulso e, desta forma, a sequência de sincronização e o momento óptimo para a amostra são detectados quando o módulo de correlação é maior ou igual ao valor limite mencionado previamente para o valor de potência obtido.

Os dois símbolos de sincronização idênticos são constituídos' selectivamente com informação fixa ou pseudo aleatória, informação que é enviada nas portadoras nestes símbolos de sincronização e que é conhecida à recepção,

Quer a sincronização da frequência de amostragem quer a sincronização em tempo nos receptores compreende uma fase de aquisição e uma fase de seguimento, em que a fase de aquisição compreende uma procura de um número determinado de sequências de sincronização, de modo que, logo que este número determinado de sequências seja adequado, é validado e é executada uma correcção do erro de frequência antes de se avançar para a fase de seguimento. A fase de aquisição para a sincronização de tempo compreende uma fase de espera para detectar uma sequência de sincronização pelo receptor, e a partir da qual se espera a chegada de um número determinado de sequências de sincronização, separado por um número determinado de amostras, devido ao facto do transmissor transmitir periodicamente sequências de sincronização; ocorrem todas antes de se avançar para a fase de seguimento para reduzir a probabilidade de aquisição de sincronização devido a falso alarme. A seguir à aquisição da sincronização de tempo, o processo compreende uma fase de seguimento para a sincronização de tempo, na qual continua a detectar as sequências de sincronização enviadas pelo canal descendente para os utilizadores, e que consiste em manter registo do número de sequências não recebidas, em que, no caso de um determinado 7 limite estabelecido ser ultrapassado, obrigar o processo a voltar para a fase de aquisição de tempo.

Cada vez que uma sequência de sincronização chega à fase de seguimento na sincronização de tempo, o processo deste invento inclui uma fase em que o momento que marca o inicio do símbolo OFDM é modificado. Esta modificação é executada por meio da variação do grupo de amostras que são aplicadas à fase quando os sinais são transformados do domínio tempo para o domínio frequência, incluídos convencionalmente nos receptores utilizadores, e que podem produzir uma mudança de fase ou de rotação nas constelações. desmoduladas que são corrigidas por meio de equalização para as quais, para além disso, são transmitidas as sequências de equalização, de- preferência depois das sequências de sincronização. 0 processo no corrente invento inclui a possibilidade de eliminar a fase de sincronização de frequência, se o oscilador, que é usado para fornecer a frequência principal no conversor analógico /digital do receptor, for suficientemente preciso.

No que diz respeito à fase de aquisição de sincronização, é importante mencionar que isto é feito após a fase de aquisição de sincronização, e inclui a estimativa de erro de frequência de amostragem do ângulo de correlação no momento máximo desta medida, utilizando o momento situado no centro da zona plana dos máximos da medida, de acordo com o seguinte algoritmo:

Em que M é o factor de interpolação do dispositivo de interpolação que é incluído normalmente no transmissor de cabeça de rede e o factor decimador do dispositivo decimador 8 que é usado normalmente nos receptores utilizadores, f0 a frequência da portadora, fs a frequência de amostragem e Afs o erro de frequência da amostragem, de modo que o ângulo de correlação é calculado no momento óptimo por meio do arco tangente da relação da parte imaginária e da parte real, de modo que, com inicio na relação anterior àfs tirada como o momento óptimo do situado no meio da zona plana dos máximos da medida e repetindo estes passos iterativamente até que a estimativa do erro de frequência de amostragem seja inferior a um determinado valor limite.

Por outro lado, a fase de seguimento de sincronização da frequência inclui a utilização de um rotor para compensar . a rotação da constelação em· cada portadora ou a continuação da correcção do erro de frequência com um elemento de correcção, ou utilizando simultaneamente ambas as formas de seguimento. 0 primeiro dos métodos de executar o seguimento de sincronização de frequência consiste em multiplicar o sinal recebido por um rotor que compensa a rotação da constelação em cada portadora na domínio frequência, sendo o valor do rotor calculado por meio do cálculo da velocidade de rotação da constelação em cada portadora.

Para calcular a velocidade de rotação da constelação em cada portadora, o processo inclui o envio de uma grelha durante a transmissão no canal descendente que envolve o envio dos símbolos em determinadas portadoras com uma modulação fixa (de preferência com uma exigência baixas de desmodulação de sinal sobre ruído). A posição das portadoras de grelha pode variar, de modo que a seguir a um determinado período de tempo todas as portadoras terão sido forçadas, em alguma altura, a utilizar a modulação fixa (isto é, terão sido obrigadas a ser portadoras de grelha). Os utilizadores não sabem, a priori, se são ou não o destino da informação modulada nestas portadoras. 9 [

Com início na rotação máxima na portadora com a frequência I maior, o período máximo entre duas medições consecutivas do ; ângulo em cada portadora é fixo, de modo que a medição deste | ângulo é obtida sem excessos. NT refere-se ao número máximo de | símbolos entre duas medições consecutivas do ângulo numa única | portadora determinada, pelo que a grelha pode ser distribuída i por N portadoras do sistema, de modo que todas as portadoras pertençam uma vez a uma grelha durante NT símbolos e que |

I I £*«=* 1=1

I isto é, que a soma durante NT símbolos do número de portadoras pertencentes à grelha em cada símbolo seja igual ao j número total de portadoras no sistema. Na equação anterior Ni é | o número da portadora pertencente à grelha no símbolo i; de modo que a seguir a NT símbolos se obtenha uma nova medida da velocidade de rotação em cada uma das portadoras. 0 equipamento de cabeça de rede continua a utilizar as portadoras de grelha para transmitir informação (como ocorre com todas as outras portadoras}, mas com a particularidade de utilizar nestas a modulação fixa. Os utilizadores, quer para os quais a informação nas portadoras da grelha se destina, quer todas as outras portadoras, conhecem a modulação usada nestas portadoras e podem recuperar essa informação, utilizando esta recepção para estimar a velocidade de rotação das portadoras de grelha.

Os utilizadores desmodulam a informação enviada pelas portadoras de grelha (devido ao facto de conhecerem a modulação i ! usada por estas, rndependentemente da informação se destinar ou i | não a eles) e calculam o desvio angular comparando o ponto da constelação recebido com uma estimativa do ponto da constelação 10 transmitido. Calculando a diferença entre este ângulo e os símbolos anteriores NT calculados (dependendo dos parâmetros de configuração da grelha), e dividindo pelo número de símbolos entre ambas as medições, obtém-se uma estimativa da velocidade de rotação da constelação em cada portadora, onde os ângulos de rotação são calculados. O segundo meio de executar o seguimento na frequência compreende a estimativa do erro de frequência por meio da medição do ângulo de rotação da constelação em cada uma das portadoras num símbolo, e corrigir este erro por meio de um elemento de correcção de frequência no qual esta medida é equivalente aos ângulos de correlação. 0 processo descrito permite fixar a sincronização de tempo e de frequência no transmissor de dados no canal descendente na rede eléctrica.

Os desenhos seguintes são proporcionados para facilitar um melhor entendimento do presente invento e, enquanto formam uma parte integrante da descrição detalhada e das reivindicações, oferecem uma representação ilustrada mas não limitada dos princípios deste invento.

Breve descrição dos desenhos A figura 1 ilustra a parte final dos blocos funcionais do transmissor de cabeça de rede por meio do qual são enviadas as sequências de sincronização e dados, de acordo com o processo descrito neste invento. 0 resto do transmissor não está incluído, uma vez que não é relevante para o entendimento do invento.

A figura 2 ilustra o começo dos receptores utilizadores que detectam as sequências de sincronização no canal descendente para executar a sincronização dos receptores de acordo com o processo neste invento, utilizando um VCXO 11 .[Voltage Controlled Crystal Oscillator] para executar a correcção de frequência. A figura 3 ilustra outro exemplo possivel de. executar a sincronização dos receptores de acordo com o processo do invento, utilizando um elemento de re-amostragem em conjunto com filtros para executar a correcção de frequência. A figura 4 ilustra uma representação gráfica de um exemplo típico da correlação e potência multiplicados por um valor limite das amostras obtidas nos receptores. As figuras mostram claramente que a correlação máxima é mantida no receptor durante, várias, amostras. A figura 5 ilustra exemplos da sequência de sincronização enviada no canal descendente que é composta por dois símbolos OFDM idênticos e que são enviados, periodicamente, a cada S símbolos no canal descendente. A figura 6 ilustra como é feito o cálculo da correlação e da potência, com início nas amostras que chegam ao receptor por meio de reservas circulares. A figura 7 ilustra um diagrama de blocos de um exemplo possível, de acordo com este invento, no qual o cálculo da potência e da correlação são feitos com início nas amostras que chegam nesse momento ao receptor. A figura 8 ilustra um gráfico da rotação da constelação QPSK [Quadrature Phase Shift Keying] que é produzido na recepção devido à diferença nas amostras entre o começo do símbolo e a amostra tirada nesse momento pelo receptor.

Descrição de uma representação escolhida do invento 0 seguinte é uma descrição do invento baseada nos desenhos descritos acima e figuras numeradas.

Tal como foi referido anteriormente, o invento é aplicável a comunicações de duas vias na rede eléctrica, entre uma cabeça 12 de rede e vários utilizadores, e tem como objectivo o fornecimento de um processo que torne possível a sincronização num sistema ponto a multiponto com modulação por orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) , tal como foi descrito na Patente Espanhol n° 20003024. É bem conhecido no estado da arte que o transmissor de cabeça de rede faz uma translação dos sinais a serem enviados do domínio frequência para o domínio tempo, por meio de um módulo 1 que transporta a transformação da discreta de Fourier inversa (IDTF - inverse discreet Fourier transform). Os símbolos OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) são obtidos numa banda-base, e no domínio tempo no módulo existente 1. Ao sair do IDTF, o sinal é separado na fase 1 (por exemplo, a parte real da saída) e quadratura Q (a parte imaginária), e estes são aplicados a um gerador de prefixo cíclico 2 que adiciona o prefixo cíclico a cada símbolo OFDM para evitar a interferência entre os símbolos, e para absorver possíveis ecos pela recepção do símbolo em canais múltiplos, tal como acontece convencionalmente com esta modulação.

Seguidamente, o sinal é introduzido num modulador IQ4 (em fase e quadratura) tendo passado previamente através de um interpolador 3 com o factor de interpolação M.

Seguidamente, o sinal modulado em fase e quadratura é aplicado a um adicionador 5 cuja saída está ligada a um conversor analógico / digital 6 que está ligado a determinados componentes analógicos (separador, amplificadores e filtros) que permitem que o sinal seja introduzido na rede eléctrica e seja enviado aos vários utilizadores, onde os receptores receberão o sinal da rede (por meio de um separador e alguns filtros análogos) e enviarão o sinal a um conversor analógico / digital 7 ligado a um desmodulador IQ8 que entrega os sinais em fase e quadratura (I e Q) para um decimador 9 da ordem M por 13 meio de um filtro de passagem baixa 10 e permitindo que o sinal seja entregue a um extractor de prefixo cíclico 11 por meio de um filtro de re-amostragem 12 (nos casos em que é usada a re-amostragem) , após o que o sinal é deslocado do domínio tempo para o domínio frequência por. meio de um módulo 13 que transporta a transformação da discreta de Fourier (DTF).

Num exemplo, um erro na frequência de amostragem correrá devido a diferenças existentes entre os oscíladores do equipamento 28a e 29, dependendo da implementação do equipamento, em que a frequência de amostragem fs no conversor 6 - não corresponde exactamente à. frequência de amostragem no conversor 7. Matematicamente, a frequência de amostragem do receptor será de fs + Afs, em que Afs é a variação de frequência provocada pela diferença, já mencionada, entre os oscíladores dos vários equipamentos. O erro na frequência de amostragem obriga a constelação em cada uma das portadoras na modulação a rodar símbolo a símbolo. Tanto como neste problema, os erros na frequência de amostragem podem provocar, simultaneamente, atenuação e ruído no sistema, e será necessário, por isso, corrigir estes erros por meio da sincronização nos receptores, de modo que a frequência de amostragem nos conversores 7 dos utilizadores seja igual à do conversor 6.

Para além disso, num exemplo específico, um erro de fase aO existe também nas sinusoidais usadas para transportar a desmodulação IQ nos desmoduladores 8. Neste caso, o erro na fase produz uma rotação constante na constelação de cada portadora e, como consequência, pode ser corrigida por um equalizador, não sendo necessária correcção específica deste erro ao nível da sincronização.

Existe também um problema adicional pelo facto dos receptores não saberem exactamente o que é uma amostra de 14 arranque de um símbolo OFDM, o que é um problema sério pelo facto de, sem esta informação, não ser possível saber exactamente o número de amostras pertencentes a um prefixo cíclico e o número que deveria ser introduzido no bloco 13 que transporta a translação do domínio tempo para o domínio frequência. Se as amostras introduzidas no DFT 13 contiverem amostras. de vários símbolos, é produzida degradação significativa na relação sinal / ruído para o sistema que, por sua vez, gera interferência entre as portadoras e os símbolos, e para os quais é necessário que os receptores utilizadores saibam a que símbolo corresponde cada amostra.

Assim, é necessário sincronizar os receptores utilizadores, quer em tempo quer em frequência, de modo que as sequências de sincronização sejam enviadas do transmissor e sejam capturadas por um módulo de.controlo de sincronização 15, que calcula o erro na frequência de amostragem e o momento de início dos símbolos OFDM a partir das amostras obtidas à saída do decimador 9, ocorrendo tudo de acordo com o processo descrito de seguida. 0 processo deste invento compreende a geração das sequências de sincronização por meio de dois símbolos de sincronização idênticos 16, que são transmitidos periodicamente pela cabeça de rede aos receptores utilizadores. Os dois símbolos de sincronização idênticos são usados para calcular simultaneamente o erro de frequência de amostragem e o início de cada símbolo na recepção. A informação transmitida pelas portadoras, usada em ambos os símbolos de sincronização, pode ser uma sequência fixa ou pseudo-aleatória, mas tem de ser sempre a mesma em ambos os símbolos e tem de ser conhecida por cada receptor.

Para executar a sincronização nos receptores é necessário, em primeiro lugar, detectar a sequência de sincronização e para 15 a qual o módulo de controlo de sincronização 15 aplica os critérios de probabilidade máxima às amostras obtidas à saída do decimador 9. Este critério é conhecido no estado da arte para outras aplicações, e é definido pelo seguinte algoritmo: Λ(θ,ε)= | γ (θ) | cos (2πε + <γ (θ))-ρξ(θ) em que Θ é o momento da amostra, ε=Δί* (Ts+Tcp) (em que Ts é o tempo de transmissão de um símbolo e Tcp o tempo do prefixo cíclico) a diferença entre os osciladores de transmissão e de recepção multiplicados pela diferença de tempo entre os dois intervalos que estão correlacionados para encontrar semelhanças e, σ] SNR Μ» ^ σ ] + σΐ SNR+1 m+1-t

em que 1 é o número de amostras dos intervalos cujas semelhanças se procuram, e n é o número de amostras que são encontradas na descontinuação. Neste caso, 1=N e n=N+L em que N é o número de amostras de um dos símbolos da sequência de sincronização, e L o número de amostras de prefixo simples. Assim, γ é a correlação dos dois intervalos de N amostras separadas N+L e ξ a potência de N amostras. 16

Os critérios de probabilidade máxima estão no seu máximo quando o co-seno e o módulo de correlação (γ) estiverem no seu máximo.

Para a sincronização de tempo é usada a correlação máxima (y) . Por este meio é possível obter o momento óptimo 0apt-

Na sincronização de frequência, o co-seno é máximo quando: ê(&epl)=-~Zy(&P<)+n em que ε é uma estimativa do desvio de frequência na translação do" sinal em banda, isto é, um erro de frequência igual para todos os tons (portadoras) no sinal. Assumindo n=0 na equação anterior, o resultado é que áf3 < 1/(Ts + Tcp) , e substituindo ε pelo seu valor, obtém-se: γ(θορι)=-2πΔ f(Ts+Tcp)

Este desenvolvimento pressupõe uma translação para banda analógica e, desta forma, a deslocação é igual em todas as portadoras. Este tipo de erro não existe neste invento devido ao facto do sinal analógico não ser traduzido em banda. Não obstante esta amostragem, o erro de frequência existe, o que dá origem a deslocamento na frequência que é diferente em todos e em cada um dos tons (portadoras) no sinal. No entanto, devido ao facto deste deslocamento ter o memo sinal em todos os tons (portadoras) , ε é proporcional à medida deste erro, e pode servir como estimador. Neste caso, o ângulo de correlação é equivalente a: Ζγ(θορΙ)=-2τ*Μ(Ν+ί] (—^-r) 17 em que M é o factor de interpolação e de decimador usado antes e depois dos conversores na transmissão e recepção,, respectivamente, e fc a frequência da portadora digital. 0 erro de frequência Afs pode ser tornado mais claro a partir da equação anterior, logo que todos os outros factores da equação sejam conhecidos.

As sequências de sincronização compostos por dois símbolos de sincronização idênticos 16 são separadas por uma quantidade de tempo fixo para aumentar a robustez e para reduzir a probabilidade de detecção de sincronização devido a ruído de impulso, de modo que o receptor pode começar a sua sincronização em qualquer momento começando nesta sequência. A figura 4 ilustra um exemplo em que o envio periódico de dois símbolos de sincronização 16 é feito a cada "S" símbolos.

Para detectar a sequência de sincronização, o invento usa a medida mencionada anteriormente, e em que no momento óptimo, a correlação (valor de γ) e a potência (valor de ξ) têm o mesmo valor, e, como consequência, o sinal de potência é usado como um valor limite para determinar a correlação máxima. A correlação máxima é procurada quando é dada a condição |γ|>C.ξ. o valor limite C é fixado procurando minimizar a probabilidade de detecção de sincronização devido a ruídos de impulso. Com o par de símbolos de sincronização iguais 16, a correlação não tem, teoricamente, um único máximo, e, em vez disso, diz respeito a um pico com um planalto, tal como está ilustrado na figura 3. Este planalto é tão grande como as amostras sem interferência intersímbolo (ISI) que estão no prefixo cíclico. Qualquer uma destas amostras pode ser descontinuação como o fim do símbolo de sincronização, porque retirar uma outra qualquer terá apenas o efeito de provocar uma descontinuação, que será igual para todos os símbolos à saída de DFT 13. Esta 18 descontinuação está ligada facilmente pelo equalizador e não provoca degradação na recepção. A amostra central no planalto é descontinuação como o ponto óptimo de sincronização de tempo e é usada para detectar os picos. A correlação é calculada iterativamente e para a qual o módulo de controlo de sincronização 15 contém uma reserva circular 17 com um comprimento N, na qual o produto da amostra corrente pela amostra conjugada que chegou N+L amostras antes é guardada, em que o momento corrente é representado na figura 6 pela linha vertical 18. Este valor é adicionado ao valor corrente da correlação, e o que ressalta da reserva é daqui subtraído, de modo que se obtém na correlação a soma de todas as posições . de memória. Assim como a reserva 17, será necessário armazenar as amostras na reserva 18 de comprimento n=N+L, de modo a executar o produto mencionado anteriormente. 0 algoritmo seguinte representa isto matematicamente: P(d}=P(d- l)+(rnr* d-{N+Li)-(rd~wr‘ d-(N+L)-N) em que P(d) é a correlação, rd a amostra corrente, rd_N a amostra que chega ao receptor N amostras antes e r*d-(n+D a conjugação complexa da amostra que chegou ao receptor N+L amostras antes, e r*d-(H+D-N a conjugação complexa das amostras que chegaram ao receptor 2N+L amostras antes. 0 cálculo da potência também pode ser executado iterativamente seguindo um processo semelhante ao da correlação. Neste caso o algoritmo usado será: R(d)=R(d-1)+ [ rd |21 rd-N |2 19 em que R(d) é a potência, rd a amostra corrente, e rd-N as amostras que chegaram ao receptor N amostras antes. A figura 7 ilustra uma implementação possível destes cálculos em que, por meio de um ramo superior 20, a potência é calculada utilizando o algoritmo anterior, e na correla'ção do ramo inferior 21 é calculada utilizando o algoritmo já mencionado. Em ambos os ramos 20 e 21, os blocos de atraso são usados e correspondem a Z-N, Z-1, Z(N+L), o que atrasa a saída do número de amostras que mostram o seu expoente de modo a obter as fórmulas iterativas já mencionadas. A potência assim, calculada é multiplicada pelo valor limite C no multiplicador 23, e o resultado segue para um comparador 24 que compara este resultado com o valor da correlação obtida, de modo que, por meio de um detector de pico 25, se detectem os picos de sincronização ilustrados na figura 3, e, começando na correlação do pico detectado, se avance para o cálculo do ângulo da medida utilizando o arco tangente, de preferência por meios do um circuito CORDIC [COrdinate Rotation Digital Computer] 26.

Assim, para executar a aquisição de sincronização de tempo, o receptor espera inicialmente para detectar uma sequência de sincronização de acordo com o processo já discutido e, uma vez detectada, espera a chegada de outra sequência de sincronização, depois de um determinado número de símbolos S.

No caso da outra sequência de sincronização não chegar, o processo de sincronização retorna ao estado inicial.

Pelo contrário, quando as primeiras duas sequências de sincronização tiverem sido detectadas correctamente, a chegada de outra sequência de sincronização aguarda e, como isto, é detectado um determinado número de sequências sucessivas de sincronização, e neste momento assume-se que as sequências de 20 sincronização detectadas são, de facto, reais. Se durante algum intervalo de amostra, quando uma sequência de sincronização que se espera não é detectada, o estado inicial é retomado mais uma vez. Se for detectada uma sequência de símbolos . de sincronização fora do intervalo esperado, é ignorada.

Em relação à fase de aquisição de sincronização em frequência, existe a possibilidade de incluir um oscilador de grande qualidade nos receptores, para proporcionar a frequência de amostragem, em cujo caso não é necessária a fase de aquisição de frequência. Neste caso, para calcular a medida a ser maximizada, apenas a parte real da correlação é. usada, devido ao facto da parte imaginária ser praticamente zero e não ser necessário, desta forma, calculá-la.

Pelo contrário, se o oscilador que produz a frequência de amostragem não for muito precisa, e logo que a sincronização de tempo tenha sido adquirida, o erro produzido na frequência é estimado com cada sequência de sincronização e corrigido por meio de um elemento de correcção de frequência, que é um VCXO 2 8, que numa representação do invento pode ser usado como um oscilador em recepção, em vez do oscilador fixo como o 28a, ou por meio de um elemento de re-amostragem 27 e filtros de nova amostras 12, o que será explicado mais adiante. Para estimar o erro de frequência o ângulo de correlação é calculado, de preferência, por meio de um CORDIC 26, ou um circuito semelhante mencionado anteriormente que transporta o arco tangente da relação das partes imaginária e real da correlação. Logo que o ângulo de correlação seja conhecido, Afs é calculado encontrando o seu (A) da equação, tal como foi referido, anteriormente.

Com inicio no cálculo do erro de frequência, é iniciada uma correcção iterativa de frequência e processo de estimativa 21 de erro, até que a estimativa seja inferior a um valor limite predefinido.

Num exemplo da implementação, a correcçâo da frequência de amostragem no conversor analógico / digital 7 é efectuada por meio de um oscilador controlado por tensão 28, que é regulado pelo módulo de controlo de sincronização 15, começando a partir dos cálculos efectuados, de modo a atingir a frequência de amostragem adequada.

Existe também a possibilidade do elemento de correcçâo .de frequência ser composto por um re-amostrador 27 que é aplicado ao desmodulador IQ .8, Neste caso, os filtros do novo re-amostrador 12 são necessários para adaptar o sinal da nova amostra antes de retirar o .prefixo cíclico. Estes filtros não são necessários se for aplicado outro método de correcçâo de erro aproximado em frequência, como é o caso da utilização de um VCXO 28 que é um oscilador controlado por tensão para gerar frequência de amostragem na recepção. A fase de seguimento de sincronização de tempo corresponde à fase na qual o transmissor de cabeça de rede está a funcionar normalmente, isto é, transmitindo dados. Devido ao facto da fase de seguimento, onde as sequências de sincronização são recebidas ser conhecida, se for detectado que falta uma, um contador que conta as sequências de sincronização que faltam, é aumentado. Quando este contador chega a um número limitado, a fase de aquisição é executada de novo.

Quando a sequência de sincronização chega, a contagem de quantas amostras deveriam entrar no módulo 13 é modificada, e para isso o módulo de controlo de sincronização 15 actua no módulo extractor de prefixo cíclico 11 e no módulo 13 , para permitir que as amostras seleccionadas entrem. Tendo alterado o momento no qual o símbolo começa, é necessário equalizar mais uma vez por meio do equalizador, porque a descontinuação muda 22 quando se muda o início do símbolo para uma amostra diferente do prefixo cíclico. Para isto, são incluídas uma série de símbolos de equalização 'após a sequência de sincronização, e são usadas no equalizador . para executar a equalização mencionada.

Deve ser referido, em relação à fase de seguimento de sincronização de frequência que, embora exista um elemento de correcção de frequência, existe sempre um erro residual na frequência de amostragem que produz uma rotação na posição dos pontos da constelação na sua desmodulação à recepção. Este erro é cumulativo, o que quer dizer que, se a seguir a.um símbolo .o ângulo, de rotação de uma portadora específica for de 0.3°, a seguir a 10 símbolos o ângulo de rotação será de 3o. A figura 8 ilustra a posição da amostra sem. erro. marcada com uma estrela, com a ponta da constelação (rotação) a seguir a dez símbolos marcados com um círculo e a seguir a 50 símbolos marcados com uma cruz.

Se o erro residual não for corrigido, chegará o momento em que os pontos da constelação irão passar para o quadrante seguinte, e serão interpretados erroneamente na recepção como um ponto enviado noutro quadrante.

Para seguir e corrigir o erro residual, é usado um rotor no domínio frequência onde está incluído no módulo de equalização. Para além disso, utilizando o rotor, o erro de frequência de amostragem pode ser estimado, e esta estimativa pode ser usada como uma entrada para o elemento de correcção de frequência, independentemente de este ser um re-amostrador 27 com os seus filtros, ou um VCXO 28. A estimativa executada pelo rotor é mais precisa do que a obtida pelo arco tangente, como pode ser. apreciado pelos pontos anteriores.

Para utilizar o rotor, a velocidade de rotação da constelação para cada portadora no domínio frequência tem de 23 ser calculada e, depois, esta rotação é compensada para cada símbolo recebido. A variação da resposta na frequência para a rede eléctrica não é significativa durante o tempo de vinte símbolos (graças ao símbolo de tempo escolhido na concepção do sistema), de modo que pode ser assumido que, durante um certo tempo, a rotação produzida nas portadoras se deve apenas ao erro residual na estimativa da frequência de amostragem, e não a mudanças no canal de resposta. É por este motivo que, de acordo com uma representação do invento, se assumiu que nos dezasseis símbolos o efeito do canal no ângulo de rotação é desprezável face ao ângulo de rotação devido ao erro de frequência de amostragem.

Com esta aproximação, pode ver-se que a fase de rotação da portadora k-esima de símbolo para símbolo devido a erro de frequência de amostragem pode ser definida como:

em que fs é a frequência nominal de amostragem, Afs o erro na frequência de amostragem, N o número de amostras no símbolo, fc a frequência usada para a modulação ÍQ, Μ o factor decimador nos decimadores 9 e L o número de amostras do prefixo cíclico.

Para corrigir a rotação provocada pelo erro residual na frequência, o sinal recebido tem de ser multiplicado por um exponencial complexo com a estimativa do ângulo oposto para o rotor.

Para calcular a velocidade de rotação da constelação em cada portadora, o processo compreende a transmissão de uma "grelha" no canal descendente, que consiste no envio de 24 determinadas portadoras no símbolo a seguir às sequências de sincronização com uma modulação fixa (de preferência uma com exigências baixas de desmodulação de sinal sobre ruído). A posição das portadoras de grelha pode ser modificada de modo que, a seguir a um certo período de tempo, todas as portadoras tenham sido forçadas, num tempo ou noutro, a utilizar a modulação fixa (isto é, tenham sido obrigados a ser portadoras de grelha). Os utilizadores, independentemente da informação se lhes destinar ou não, não conhecem a informação enviada pelas portadoras.

Com a rotação máxima produzida em cada , portadora com .maior frequência fixada pelo desenho do sistema, e o valor de hfa como o erro na frequência de . amostragem fixada devido à diferença entre os osciladores de transmissão e de recepção nos vários equipamentos, o período máximo entre duas medições consecutivas do ângulo de rotação em cada portadora é fixo,- de modo, que pode ser feita uma estimativa da velocidade de rotação em cada portadora sem produzir sobreposição ou excessos, quando a diferença na fase entre dois ângulos de rotação consecutivos no mesma portadora é inferior a 180° (n radianos). Matematicamente, este período pode ser calculado como: [02 — θι)<π

Θ j-“2nfuiaj{_enOr τ I 02=2ftfmax_enor 2fm

Tmax ^' 25 0 valor fmax error pode ser obtido com inicio na fórmula para o ângulo de rotação da portadora k-esima símbolo a símbolo, de modo que: ^max_crror fi + Δβ axx error ~N~

+ fcM

Em que Pmàx_error é o índice correspondendo à portadora mais elevada, fs é a frequência nominal de amostragem nos osciladores dos vários equipamentos, Afs é a variação de frequência de amostragem, N o número de amostras do símbolo, 'fc a frequência de portadora, e Μ o factor decimador.

Retirando o valor total da divisão deste período máximo entre dois ângulos de rotação consecutivos nas diferentes portadoras e período de símbolo, obtém-se: NT= T ma*

Em, que NT representa o número máximo de símbolos entre medições consecutivas do ângulo numa dada portadora, de modo que a grelha pode ser distribuída por N portadoras no sistema, exigindo que o número de portadoras de grelha por símbolo, multiplicado pelo número de símbolos com grelha num período de medição (cujo valor é igual ou menor a NT) tem de ser igual ao número de portadoras no sistema, N.

Duas implementações possíveis na distribuição da grelha consistem em forçar todas as portadoras a ser portadoras de grelha num símbolo, ou distribuindo-as no período de símbolo até um máximo de N/NT portadoras, com o objectivo de num máximo de NT símbolos, a medição do ângulo de rotação ter sido feita 26 em todas as portadoras e para o que, a seguir a Nt símbolos, é feito um novo processo de medição. 0 equipamento de cabeça de rede continua a utilizar as portadoras que estão a ser usados como grelha para transmitir a. informação desejada. (como acontece em todos as outras portadoras), mas com a particularidade de ser obrigado a utilizar nelas a modulação fixa. Os utilizadores, quer aqueles para quem a informação nas portadoras da grelha se destina, quer aqueles para que não se destina, conhecem, a modulação usada nas portadoras, e. podem recuperar a informação, utilizando esta recepção para fazer uma estimativa da velocidade de rotação nas portadoras de grelha.

Os equipamentos utilizadores desmodulam a informação enviada pelas portadoras da grelha (devido ao facto de conhecerem a modulação usada nestas, quer a informação se destine a eles ou não) e estimam o desvio angular, comparando o ponto da constelação recebido com o ponto da constelação que deveria ter sido enviado. Calculando a diferença entre este ângulo e o ângulo calculado um número de símbolos mais cedo (dependendo dos parâmetros de configuração da grelha) e dividindo pelo número de símbolos entre ambas as medições, obtém-se uma estimativa da velocidade de rotação da constelação nas portadoras onde os ângulos de rotação foram calculados.

Um exemplo desta implementação pode assumir que o período é de 16 símbolos, de modo que a todos os 16 símbolos todas as portadoras terão sido usadas como portadoras de grelha numa dada altura: se, por exemplo, existirem 32 portadoras no total, uma forma de grelha consistiria em colocar duas portadoras como grelha e continuar a modificar a posição, símbolo a símbolo. Neste caso, a cabeça de rede continuará a utilizar estas portadoras para enviar informação, mas será modulada com exigências baixas de desmodulação de sinal sobre ruído (por 27 exemplo QPSK), e os utilizadores desmodulam a informação (independentemente de serem ou não os destinatários da informação, devido ao facto de a conhecerem é enviada em QPSK) . Logo que o período termine, isto é, a seguir aos 16 símbolos, é executada uma nova medição do valor do ângulo de rotação para todas as portadoras e, desta forma, uma nova estimativa da velocidade de rotação em cada portadora. Neste caso, para calcular a velocidade de rotação nas portadoras, os símbolos QPSK enviados neste portadora são desmodulados em primeiro lugar. 0 ângulo formado pelo ponto da constelação recebido e o eixo das coordenadas. é subtraído do ângulo .do ponto da constelação enviado, de modo que o desvio angular produzido pela portadora é conhecido. É calculado um novo ângulo para esta portadora a cada 16 símbolos, de modo que a diferença no ângulo calculado recentemente, e· que calculou os 16 símbolos mais cedo, é dividida por 16 para saber a velocidade de rotação por símbolo. Esta estimativa, em conjunto com as feitas mais cedo, pode ser enviada para um filtro de passagem baixa para eliminar variações devidas a mudanças de canal súbitas, ê para reduzir o efeito do ruído na estimativa. Para acelerar o processo de convergência, podem ser calculadas médias· de frequência dos resultados para as várias portadoras. A correcção por meio do rotor consiste na multiplicação do sinal por um exponencial complexo no domínio frequência, isto ér ao sair do módulo 13, e especificamente no equalizador. Para simplificar, e devido ao facto do erro nesta fase ser pequeno, pode colocar-se a parte real do exponencial complexo mais perto de 1, e a parte imaginária para o ângulo estimada em radianos. 0 resultado. de calcular a média .destas rotações em todas as portadoras é: 28 -2πίΕΜ(Ν+Α)— Éste valor médio é uma estimativa do erro de frequência que pode ser usado para corrigir exactamente este erro na frequência. Para isto, é usada a estimativa como uma entrada para o elemento de correcção da frequência, quer isto seja o re-amostrador 27 com os seus filtros de nova amostra, ou o VCXO 28, para se obter uma maior precisão. Noutra representação do invento, a estimativa que começa no ângulo da correlação obtido para o arco tangente por meio de um circuito adequado para calcular o dito arco tangente, de preferência CORDIC 26, tal como mencionado anteriormente, pode ser usada nesta fase.

Lisboa, 4 de Fevereiro de 2008 29

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a íuultipo.nto .com modulação OFDM aplicável a comunicação de duas vias através da rede eléctrica entre uma cabeça de rede e inúmeros utilizadores, que inclui os meios para adicionar e extrair um prefixo cíclico aos símbolos OFDM, ' incluindo interpoladores e decimadores nos sistemas de transmissão e recepção dos equipamentos e translação de banda digital, e que compreende o envio de sequências de sincronização na informação enviada através do canal descendente que corre da cabeça de rede para os utilizadores, para proporcionar sincronização em termos de frequência e de tempo no sistema de recepção, e caracterizado por o processo compreender a geração de sequências de sincronização por meio de dois símbolos de sincronização idênticos (16) que são transmitidos periodicamente do equipamento de cabeça de rede pelo canal descendente para todos os equipamentos utilizadores que detectam as ditas sequências de sincronização no sistema de recepção e calculam e corrigem selectivamente a frequência de amostragem nos conversores analógico / digital (7) que estão incluídos nos receptores dos equipamentos utilizadores, ou executam uma nova amostragem do sinal digital, sincronização de frequência, e calculam simultaneamente o momento em que cada símbolo OFDM começa, sincronização de tempo.
2. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a. detecção das sequências de sincronização ser realizada utilizando critérios de probabilidade máxima, de modo que a 1 sincronização começa no cálculo da correlação máxima das amostras de dois simbolos recebidos, e este máximo torna-se o ponto central na zona plana para o pico de correlação, cuja dimensão, em número de amostras, é igual ao número de- amostras, do prefixo cíclico sem interferência intersímbolos (ISI) e executando a sincronização de frequência, por meio do cálculo do ângulo desta correlação no momento determinado como correlação máxima.
3. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o máximo da correlação ser calculado detectando os picos de correlação que ultrapassam um valor limite que corresponde a multiplicar a potência, por uma constante C, em que o valor deste máximo é considerado o .ponto central da zona plana no pico de correlação, cuja dimensão, em número de amostras, é igual ao número de amostras do prefixo cíclico sem interferência intersímbolos, ISI; em que o valor da constante C é fixo para minimizar a probabilidade de geração de falsos alarmes, e a correlação é calculada por meio do algoritmo seguinte: rW= Σ>(α>·’(*+») k=m e a potência é calculada por meio do algoritmo seguinte: íW=^ Σ +M>+ΌΙ js ΣΚ*)| ^ k^tn k=m em que Y(m) é o valor da correlação no momento da amostra m e ξ(m) é a potência no momento da amostra m, r(k) é a amostra 2 recebida no momento k, r*(k+n) é a conjugação da amostra recebida em k+n, n=N+L e l=n, em que N ê o número de amostras de um dos símbolos na sequência de sincronização, e L é o número de amostras de pref ixo-.ciclico. .
4. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com as reivindicações 2 e 3, caracterizado por o cálculo da correlação e da potência ser feito iterativamente, armazenando as amostras e, de preferência, os produtos parciais da amostra corrente pela amostra conjugada que chegou N+L amostras antes, para o cálculo da correlação e da potência por meio do algoritmo seguinte: P(d) - P(d-l)+(rdr*d-(«+L))-(r«i-tfr*d-(N+]^-N) R(d)=R(d-1)+1 rd|3 - |rd-n|2 Em que P(d) é a correlação, R(d) a potência, rd a amostra corrente, rd_N a amostra que chegou ao receptor N amostras antes, r*d-m+L) a conjugação complexa da amostra recebida N+L amostras antes e r*d-(B+L)-N a conjugação complexa das amostras recebidas 2N+L amostras antes.
5. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por, logo que o erro de. frequência seja inferior a um valor limite preestabelecido, apenas a parte real da correlação é usada para simplificar os cálculos.
6. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com as reivindicações 3 a 5, caracterizado por a detecção da sequência de sincronização ser 3 I I executada comparando o valor da correlação com o valor da ; potência multiplicado por um valor C para minimizar a probabilidade de falso alarme, de modo que a sequência de i I | sincronização e o momento óptimo para a amostra são. procurados I - ! quando se verifica a condição ' | γ| >Οξ, em que C é um factor que multiplica a potência de modo que este produto pode ser usado como um valor limite.
7. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com a reivindicação 1, caracterizado j por os dois símbolos de sincronização idênticos serem constituídos selectivamente para informação fixa ou pseudo aleatória.
8. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM. de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado por a sincronização da frequência de amostragem e a sincronização de tempo nos receptores compreender uma fase de aquisição e uma fase de seguimento, em que a fase de aquisição inclui a procura de um número determinado de sequências de sincronização, uma correcção aproximada de erros de frequência e a deslocação para a fase de seguimento para ambas as sincronizações.
9. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a fase .de aquisição para a sincronização de tempo compreender uma fase de espera para detectar a sequência de sincronização com um número determinado de símbolos ou sequências de sincronização na posição, momentos, esperados, antes de avançar para a fase de seguimento para reduzir a 4 probabilidade de aquisição de sincronização devido a falso alarme.
10. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num ...sistema ponto a multiponto com ..modulação OFDM - de acordo- com as reivindicações· 8-- e 9, caracterizado por, a seguir à aquisição da sincronização de tempo, o processo compreender uma fase de seguimento para a sincronização de tempo que consiste em detectar as sequências de sincronização enviadas pelo canal descendente aos utilizadores, mantendo um .registo do número de sequências não recebidas, ou, no caso de um limite estabelecido ter· sido ultrapassado, o processo é obrigado a retornar . à fase ' de aquisição de tempo.
11. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com as reivindicações 8 e 10, caracterizado por a fase de seguimento da sincronização de tempo, uma modificação do momento no qual o símbolo OFDM começa, ocorrer cada vez que chega uma nova sequência de sincronização; sendo esta modificação executada por meio da variação no grupo de amostras aplicado na transformação de sinais do domínio tempo para o domínio frequência, tal como previsto pelos receptores dos utilizadores e que pode produzir uma modificação da fase ou da rotação nas constelações desmoduladas que são corrigidas por meio de equalização e para as quais são transmitidas as sequências de equalização, de preferência após as sequências de sincronização.
• 12. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a fase de aquisição de sincronização de frequência ser 5 suprimida no caso em que o oscilador, que é usado para proporcionar a frequência de amostragem no conversor analógico / digital do receptor, é suficientemente preciso.
....... 13. Processo de sincronização de utilizadores, .múltiplos na ligação ' descendente.. ·;num sistema ponto a . multiponto com modulação OFDM de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a fase de aquisição de sincronização de frequência ser feito após a fase de aquisição de sincronização de tempo, e a dita fase compreender a estimativa de erro de frequência de amostragem que começa no ângulo de correlação no momento máximo desta medida, utilizando ó momento situado no centro da zona plana dos máximos desta medida, de acordo com o algoritmo seguinte: ZY(0oPJ=-2ifiM(N+L) (-^-) Em que M é o factor decimador e de interpolação, fc a frequência portadora, fs a frequência de amostragem e Afs o erro de frequência de amostragem; compreende ainda uma fase de compensação deste er.ro por meio de um elemento de correcção de frequência, consistindo, selectivamente, · num oscilador controlado por tensão (28), ou num re-amostrador (27) com os seus filtros associados (12), e começando no algoritmo anterior com o qual calcula o ângulo da correlação no momento em que esta medida é máxima, para a. qual calcula o arco tangente da relação entre a parte imaginária e a parte real da correlação e, obtendo áfs por meio do algoritmo mencionado anteriormente, estas etapas são repetidos iterativamente até que a estimativa do erro de frequência de amostragem seja inferior a um determinado valor limite. 6
14. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com as reivindicações 8 e 13, caracterizado por., a. fase de seguimento da sincronização . .de frequência consistir na multiplicação do sinal recebido por um rotor que compensa a rotação da constelação em cada portadora no domínio frequência, para o qual a velocidade de rotação da constelação é calculado em cada portadora recebida.
15. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por, para calcular a velocidade de rotação da constelação de cada portadora nó sistema de recepção, ser enviada periodicamente uma grelha durante a transmissão no canal descendente que obriga a cabeça de rede a utilizar uma modulação fixa, de preferência uma modulação com exigências baixas de desmodulação de sinal sobre ruido em alguns portadoras conhecidas como portadoras de grelha, cuja posição varia no tempo quando estas portadoras são usadas para transmitir informação; de modo que os utilizadores conheçam a posição dos portadoras de grelha e possam executar o processo de monitorização de qualidade da linha nestas portadoras, conhecendo a modulação usada por estas, quer o utilizador seja, ou não, o destino da informação enviada por estas portadoras de grelha; com a característica dos utilizadores não saberem, a priori, se são, ou não, os destinatários da informação moduladas nestas portadoras.
16. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por o período máximo para a grelha ser fixado começando na 7 rotação máxima na portadora com a maior frequência, de modo a não produzir excessos, de modo que Nt seja o período da grelha nos símbolos, isto é, o número máximo' de símbolos entre duas medições consecutivas do ângulo: numa determinada portadora,. e a grelha seja 'distribuída por N· portadoras no sistema, -exigindo que todos as portadoras pertençam à grelha uma vez durante NT símbolos, e que: Nt TíNí=N em- que a soma do número de portadoras pertencentes à grelha durante NT símbolos seja igual ao número total de portadoras no sistema,, em que Ni é o número de portadoras pertencentes á grelha no símbolo i; de modo que, a seguir a NT símbolos, se obtém uma nova medição da velocidade de rotação em cada uma das portadoras.
17. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com as reivindicações . 15 . e 16, caracterizado por, para o cálculo da velocidade de.rotação no sistema de recepção, o utilizador desmodula a informação enviada pelas portadoras de grelha sabendo, a priori, a modulação usada por estas, quer o utilizador seja, ou não, o destinatário da informação que é enviada pela cabeça de rede, e calcula os ângulos de rotação relativos à constelação transmitida, de modo que, comparando estes ângulos com os cálculos anteriores para as mesmas portadoras, e dividindo pelo tempo entre ambas as estimativas de ângulo, a velocidade de rotação para estas portadoras é calculada. 8
18. Processo de sincronização de utilizadores múltiplos na ligação descendente num sistema ponto a multiponto com modulação OFDM de acordo com as reivindicações 15 e 17, caracterizado a., fase de seguimento, .ser estimado, .um- err.o....de frequência medindo o valor médio do ângulo de rotação da constelação de cada uma das portadoras num símbolo, e este erro ser corrigido por um elemento de correcção de frequência (27, 28), em que este valor médio é equivalente ao ângulo de correlação. Lisboa,4 de Fevereiro de 2008 9