PT1583267E - Processo de sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação ofdm - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

PROCESSO DE SINCRONIZAÇÃO NO DOMÍNIO DO TEMPO E DA FREQUÊNCIA DE EQUIPAMENTOS MÚLTIPLOS NUM SISTEMA DE TRANSMISSÃO COM MODULAÇÃO OFDM

Objecto da invenção A invenção, como aqui é descrita, refere-se a um processo de sincronização no domínio do tempo e da. frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão utilizando a modulação OFDM (multiplexagem ortogonal por divisão de frequência). 0 objectivo deste processo é melhorar a estimativa do início dos símbolos OFDM e a estimativa do erro de frequência nos osciladores em várias situações, por exemplo, em canais com ruído de banda estreita, canais de frequência selectiva ou canais em que a potência de ruído varia com a frequência. A aplicação deste processo de sincronização, além de facilitar a estimativa simultânea do erro de frequência na translação analógica e do erro de frequência no sistema de amostragem, permite que estas estimativas sejam levadas a cabo em situações nas quais o processo clássico de sincronização não consegue resultados.

Além disso, em casos em que é possível levar a cabo várias estimativas destes factores, os resultados na forma de média ou média ponderada podem ser combinados para se conseguirem estimativas com maior precisão com um desvio menor do valor real que se pretende estimar. 1

Antecedentes da invenção É necessário levar a cabo um processo de sincronização na maioria dos sistemas de telecomunicações de maneira a obter de forma adequada a informação transmitida ao canal pelos sinais recebidos. Um ou mais tipos de sincronização são necessários, dependendo da maneira como a transmissão é efectuada e da modulação utilizada. De uma maneira geral, para transmitir utilizando a modulação OFDM é necessário executar a sincronização de tempo que consiste na determinação do inicio dos símbolos OFDM na recepção, e a sincronização da frequência, de forma que a frequência dos osciladores utilizados para a amostragem ou para a tradução analógica do sinal transmitido e recebido seja suficientemente próxima. São conhecidos no estado da técnica muitos processos de sincronização de sinais OFDM, mas nenhum deles é suficientemente seguro para evitar falsas indicações de sincronização em sistemas ponto para multiponto, nos quais a rede eléctrica constitui o meio de transmissão utilizado. É bem conhecido que a utilização da rede eléctrica como meio de transmissão é problemática para a sincronização, uma vez que a ligação/desligação dos vários aparelhos da rede produz picos de tensão e variação de impedância na linha provocando uma resposta do canal variável no tempo. Ruídos de impulsos, que são muito usuais na rede eléctrica afectam a sincronização, em grande parte em virtude de, por definição, estes ruídos ocasionais que afectam um pequeno número de amostras e podem portanto impedir uma detecção adequada das sequências de sincronização se coincidem no tempo com as· referidas sequências. A separação de banda, como é proposto nesta patente, reduz as consequências 2 destes ruídos de maneira que é possível aplicar processos de sincronização conhecidos, os quais em virtude das melhorias propostas irão oferecer óptimos resultados em ambientes de ruído, tais como a rede eléctrica.

Entre os processos de sincronização no estado da técnica, os que particularmente se mantêm vêm descritos na

Patente US N°5732113, que descreve um processo de sincronização de tempo que utiliza um único símbolo de sincronização com dois meios símbolos iguais, e que é descrito no pedido de Patente Espanhol 200 101 121 que se refere a "processo para a sincronização a jusante de várias utilizações no sistema de transmissão ponto para multiponto com modulação OFDM", e que descreve a transmissão de dois símbolos de sincronização idênticos. A presente invenção melhora a sincronização nos domínios do tempo e da frequência devido à sincronização em várias bandas e consegue resultados com menos variação e melhor ajustados ao valor real do que o que pode ser conseguido pela aplicação dos processos a-nteriormente mencionados. Além disso, a aplicação do processo proposto permite que a sincronização seja executada em muitos casos em que o ruído de linha e as características do canal poderiam evitar que se conseguisse qualquer resultado quando fossem utilizados os processos de sincronização conhecidos.

Por outro lado, é importante indicar que blocos de filtros, tais como, os que vêm descritos no livro "Multirate Systems and Filters Banks", de P. P.Vaidyanathan, publicado por Prentice Hall em 1993, são conhecidos, mas que estes filtros não foram utilizados para a divisão de sequências de sincronização recebidas para detecção independente em bandas de frequência, como vem descrito na invenção, e que conseguem considerável melhoria 3 relativamente ao estado da técnica, como acima foi descrito.

Descrição da invenção

Para se conseguirem os objectivos e evitar os inconvenientes descritos nos parágrafos anteriores, a invenção consiste num processo de sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM. 0 processo é aplicável em comunicações em dois sentidos aplicável em comunicações de dois sentidos na rede eléctrica entre equipamentos diferentes ligados à mesma rede eléctrica de maneira a proporcionar uma estimativa de início dos símbolos OFDM na recepção e no erro de frequência dos osciladores locais nos equipamentos e compreende a produção de sequências de sincronização que são transmitidas através da rede eléctrica. As referidas sequências de sincronização são transmitidas no mesmo canal utilizado para a transmissão de dados, canal caracterizado por uma ligação entre um equipamento e todos os outros equipamentos. 0 processo é caracterizado por compreender a decomposição dos sinais recebidos recuperados das sequências de sincronização e dos dados nas várias bandas de frequência ou faixas. Por conseguinte, as sequências de sincronização de cada uma das bandas de frequência são detectadas aplicando um algoritmo de sincronização no tempo que permite que seja estimado o inicio do simbolo OFDM e o erro de frequência nos osciladores locais em cada banda de frequência a ser estimada, em vez da recepção do sinal completo que acontece no processo convencional. 4 É devido a estas características que o processo permite melhoria na estimativa do inicio dos símbolos OFDM e na estimativa do erro de frequência nos osciladores dos equipamentos nos casos em que estão presentes no canal ruídos de banda estreita, isto é, o ingresso de ruído. No caso de transmissão num canal de frequência selectiva, melhora a estimativa do início dos símbolos OFDM e melhora o erro de frequência no caso em que a potência de ruído acrescentada ao canal pelo sinal varie com a frequência, ou seja, no caso do canal incluir ruído de cor. Outra das vantagens deste processo é a de permitir a estimativa de amostra de erro de frequência, que aumenta linearmente com a frequência e que não pode ser estimado de forma convencional com o sinal completo, e. melhora a estimativa do erro de frequência em tradução analógica relativamente à utilização do sinal recebido completo para a respectiva estimativa. Permite também a estimativa simultânea do erro de frequência na tradução analógica e realiza a estimativa do início dos símbolos OFDM, bem como calcula o erro de frequência na amostra, quando detectado em duas ou mais bandas ou faixas de frequência incluindo nos casos em que a utilização do sinal completo não produz um resultado. Finalmente, o processo de acordo com a invenção facilita a melhoria dos resultados da estimativa do início do sinal OFDM e do erro de frequência no caso em que a detecção da sequência de sincronização é conseguida em mais do que uma banda de frequência pela combinação da estimativa obtida em cada frequência e, pela regressão linear média ou média ponderada.

No processo da invenção, a interrupção do sinal recebido nas bandas ou faixas de frequência é obtida aplicando um filtro passa banda centrado em cada uma das bandas de frequência, uma tradução de frequência nos sinais filtrados para trabalharem com cada banda em banda base, e 5 como opção, um decimador para simplificar a complexidade dos dispositivos electrónicos necessários para detectar a sequência de sincronização.

Outra maneira de concretizar esta interrupção é filtrar as sequências de sincronização simultaneamente por meio de filtros uniformes e decimados TDF (Transformada Discreta de Fourier) com a complexidade de um filtro passa banda protótipo e da Transformad.a Discreta de Fourier (TDF) . Dá mesma maneira, a interrupção ou as sequências de sincronização podem ser obtidas directamente por meio de um circuito de Transformada Discreta de Fourier (TDF).

No processo descrito na invenção, a detecção das sequências de sincronização tem lugar em cada uma das bandas cu faixas de frequência por meio da maximização da probabilidade máxima conhecida de maneira- convencional de maneira que a estimativa do inicio dos símbolos OFDM é obtida a partir do cálculo do tempo máximo de correlação das amostras em cada banda, e este máximo torna-se o ponto médio na zona plana do pico de correlação, cuja dimensão em número de amostras é igual ao número de amostras do prefixo cíclico sem interferência inter-símbolo (11S) e como consequência o ângulo desta correlação no momento determinado como correlação máxima é calculado em cada uma das bandas . de frequência de maneira a conseguir uma estimativa de erro de frequência e a ajustar os osciladores a uma referência comum. 0 máximo de correlação é calculado pela detecção dos tipos de correlação que ultrapassam um patamar de potência em cada uma das bandas ou faixas de frequência do sinal recebido, e devido ao valor deste patamar ser fixado para minimizar a probabilidade de produzir alarmes falsos, sendo a correlação calculada por meio do algoritmo seguinte: 6

e a potência é calculada por meio do algoritmo seguinte

1 1L-I

2 em que ría.é o sinal correspondente à frequência que corresponde à banda de ordem i no momento d, L é o número de amostras no símbolo do meio, Pi (d) é a correlação na banda de ordem i no momento d e Ri (d) a potência na banda de ordem i no momento d, 0 cálculo da correlação e da potência é garantido de forma iteractiva, guardando as amostras e, de um modo preferido, os produtos parciais para calcular a correlação e a potência por meio dos algoritmos seguintes: f>(<í)-,P,(í-l)+rwr

em que Pi (d) é a correlação na banda de frequência de ordem i no momento d, Ri(d) a potência na banda de ordem i e no momento d> e ri5! o sinal correspondente à banda de ordem i no momento x. 0 momento da detecção das sequências de sincronização é escolhido de maneira a ser o ponto médio da zona que ultrapassa os 90% da correlação máxima embora retardando um número adequado de amostras para reduzir ao mínimo a interferência entre símbolos, sendo o número de amostras ajustável. 7

Por outro lado, em virtude de a parte real da correlação dominar a parte imaginária, é possível utilizar apenas a parte real da correlação para simplificar o cálculo da correlação em cada banda ou faixa de frequência se o erro de frequência for inferior a um certo patamar.

Para melhorar o resultado da estimativa do início dos símbolos OFDM em cada banda de frequência podem combinar-se estes resultados como médias ou médias ponderadas de maneira que a estimativa final seja mais fiável e com menos variação do que os obtidos utilizando o sinal recebido completo sem separação das faixas. A separação das bandas de frequência melhora o cálculo do erro de frequência na tradução analógica reduzindo a variação quando as médias ou as médias ponderadas dos valores de erro calculadas em cada uma das bandas de frequência são utilizadas.

Além disso, a separação das bandas de frequência permite a estimativa de erro na frequência amostra por meio da regressão linear dos valores de erro obtidos em cada banda e o referido valor de erro não pode ser estimado de forma convencional utilizando o sinal recebido completo uma vez que o erro na frequência amostra aumenta com a frequência.

Finalmente, e devido à separação em bandas, o erro na tradução analógica de frequência e no erro da frequência amostra podem ser estimados simultaneamente.

Por outro lado, o processo da invenção pode também ser utilizado quando são transmitidos símbolos de coexistência, sendo estes detectados na recepção por meios de separação de banda e detectados em cada uma destas bandas, com o 8 objectivo de levar o sistema a reconhecer se foi transmitida ou não uma determinada sequência no canal.

Gs desenhos seguintes sãó fornecidos para facilitar uma melhor compreensão da invenção e, embora constituam uma parte integrante da descrição pormenorizada e das reivindicações, oferecem uma representação ilustrativa mas não limitativa dos princípios da invenção.

Breve descrição dos desenhos A Figura 1 - Representa um exemplo da densidade espectral da potência e ruido do sinal na recepção num cenário específico. A Figura 2 - Representa graficamente um dos meios de realização da divisão em bandas ou faixas de frequência utilizando filtros com a Transformação Discreta de Fourier (TDF) uniforme e decimada. A Figura 3 Representa graficamente um cenário de correlação típico e a potência multiplicada por um patamar partindo de amostras obtidas na recepção. A Figura 4 - Demonstra o comportamento do erro na frequência amostra e o erro na tradução analógica de frequência.

Descrição de uma forma de realização da invenção

Esta secção proporciona uma descrição de um exemplo de uma forma de realização da invenção, com referência aos números utilizados nos desenhos. A presente invenção é definida pelas características da reivindicação 1. 9

Todos os sistemas de comunicação ou, pelo menos, parte dos sistemas de comunicação, por exemplo, blocos de sincronização exigem um valor mínimo da relação sinal/.ruído (RSR) para estar1 em condições de funcionar, isto é, torna-se necessário que o sinal recebido tenha um certo valor relativo, ao valor do . ruído em linha, de maneira que o sistema possa transmitir a comunicação. 0 valor RSR mínimo não pode atingir toda a largura da banda utilizada pelo sistema em sistemas de comunicação com um canal de frequência selectiva ou em sistemas em que o ruído é dependente da .frequência, ou em ambos, devido à existência de atenuação do canal ou ao nível de ruído, contudo pode atingir algumas faixas de frequência dentro da largura de banda total. 0 processo descrito na invenção tira vantagem desta circunstância para o cálculo de estimativas e para a sincronização nestes cenários. A Figura 1 mostra a densidade espectral da potência do sinal e do ruído à entrada do receptor numa certa situação. Neste caso, o RSR médio no total da banda é 0 dB, o que não é suficiente para comunicação, mas pode- ver-se que, em certas faixas de frequência, a densidade da potência do sinal é superior â do ruído e portanto nestas faixas será possível a comunicação. Devido ao comportamento do canal, nestas situações, os processos clássicos, ou não podem conseguir a sincronização, ou só a conseguem com uma qualidade muito pobre. Este tipo de canal é muito comum em sistemas que utilizam a rede eléctrica como meio de transmissão. O processo descrito na invenção garante a divisão em várias faixas de frequência (por filtragem na recepção) e actua separadamente em cada um destes sinais. Na maioria das situações, a sincronização é necessária para a transmissão de um sinal específico em cada uma das bandas de frequência e podendo .sincronizar em cada uma das bandas melhora os resultados. Não é suficiente transmitir um sinal 10 OFDM devido às caracteristicas especificas deste tipo de modulação, pelo que as portadoras múltiplas uma vez separadas podem reagrupar-se em bandas. Para dividir o sinal em bandas pode ser aplicado um filtro passa banda centrado em cada uma das bandas de frequência. Além disso, o sinal deve ser desmodulado para o dirigir para a, banda base e decimado em virtude de se isto não for feito a frequência em cada banda será a mesma do sinal original e a complexidade total será multiplicada pelo número de bandas. Todas estas operações podem ser executadas simultânea e eficientemente utilizando um bloco de filtros da Transformada Discreta de Fourier (TDF) uniforme e decimado, que é um processo bem conhecido no estado da técnica. Neste caso, os blocos de filtros são tão complexos como um filtro passa banda protótipo (o qual, como anteriormente mencionado, fica localizado em cada banda de frequência) e é utilizado com uma TDF. Esta estrutura pode ser vista na Figura 2, onde os filtros Ei(z) correspondem à decomposição de polifase do filtro protótipo, em que i=0, 1, ... M-l, em que M é o número de bandas em que o sinal recebido x(n) é decomposto, 1 é um retardo amostra de (z_1) e 2 é um decimador de Μ. A decomposição do sinal de entrada em M bandas de frequência ocorre à salda para a Transformada Inversa de Fourier (IDFT)3 e cada uma das bandas de frequência tem uma frequência amostra M vezes inferior à do sinal de entrada. M é também o número de pontos da IDFT. A partir deste ponto no sistema, cada um dos sinais M é semelhante ao obtido na realização das estimativas do sinal original, uma vez que temos M sinais mas a frequência principal de cada um foi dividida por M. Além disso, algumas das bandas (sub-bandas) podem ser eliminadas se não tiverem informação e portanto a complexidade é ainda mais reduzida. 11

As especificações do filtro protótipo dependem da aplicação especial para a qual o processo descrito na invenção será utilizado. Alguns exemplos destas aplicações incluem a estimativa de parâmetros de sinal, a detecção de sinais de coexistência ou a detecção de sinais de sincronismo.

Outra destas aplicações é a sincronização de sistemas OFDM. A maioria dos processos de sincronização de sinais OFDM utiliza o sinal em tempo para desempenhar esta função e portanto falham em situações como a apresentada na Figura 1. É principalmente nestes casos que a utilização da estrutura apresentada na Figura 2 pode melhorar a sincronização. Em cada uma das bandas de frequência em que o sinal é dividido pode aplicar-se qualquer dos processos descritos no estado da técnica e corrigir a sincronização numa banda é suficiente para começar o processo de desmodulação na recepção, conforme· o tipo. de modulação utilizado.

Quando RSR é- suficientemente alto de maneira que várias bandas sincronizam, então temos várias estimativas do inicio do símbolo e do erro de frequência simultaneamente, e portanto técnicas como as que combinam os resultados para melhorar a estimativa final podem ser aplicadas. 0 resultado é um processo de sincronização com diversidade de frequência altamente resistente aos ruídos de banda estreita, ruído de selectividade de canal e de potência dependente da frequência e que pode funcionar em canais normais incluindo os que têm RSR inferior a -10 dB em toda a banda. A única exigência necessária é que o RSR numa das bandas ou faixas de frequência seja suficiente para detectar o sinal de sincronização utilizado na banda. 12

Por exemplo, para se obterem resultados óptimos, este processo pode ser aplicado em conjunto com o processo de sincronização descrito no pedido de Patente Espanhola 200 101 121 respeitante a "Processo para Sincronização a Jusante de Utilizadores Múltiplos num Sistema de Transmissão Ponto para Multi-ponto com Modulação OFDM".

Neste caso, o sinal a transmitir é o mesmo que o da referida patente, ou seja,, dois símbolos de sincronização idênticos devido ao facto de esta propriedade ser mantida quando o sinal é decomposto nas bandas de frequência. Uma estrutura como a que é mostrada na Figura 2 é colocada no receptor e em resultado disto a medida da potência e da correlação é calculada como na Patente acima mencionada, excepto no facto de, no caso presente, os limites de todas as somas serem divididos por M, em que M é um valor decimado do sinal de entrada ou, por outras palavras, o número de bandas.

Devido à separação da frequência em bandas é possível realizar, várias estimativas utilizando apenas um símbolo de sincronização e é possível conseguir bons resultados de sincronização mesmo quando se utiliza apenas um símbolo de sincronização como sequência de sincronização.

Neste caso, a sequência de sincronização é composta apenas de um .símbolo de sincronização dividido em duas metades iguais. A informação transmitida nas portadoras utilizadas nos símbolos de sincronização pode ser fixa ou uma sequência pseudo aleatória. As portadoras pares e ímpares de símbolos OFDM são fixadas em zero de maneira a ficarem com a simetria exigida nos. símbolos de sincronização.

As propriedades do símbolo de sincronização, e mais específicamente a sua simetria, são mantidas quando . as 13 bandas são separadas na recepção e isto permite-nos ter resultados de sincronização múltipla que facilitam a melhoria da sua precisão.

Qualquer outro tipo de sequências de sincronização (em relação ao número de símbolos enviados) e o processo de detecçao podem utilizar o mesmo processo anteriormente descrito, apenas se as propriedades do símbolo de sincronização são mantidas quando a separação da banda é realizada.

Portanto, é possível utilizar as estimativas que se seguem em cada um dos intervalos, como mencionado na Patente US 5732113 "Sincronização em Tempo e Frequência de Sinais OFDM", e combiná-las para obter estimativas com reduzida variação utilizando apenas um simbolo como sequência de sincronização:

2

Em que ríd é a salda no ramo de ordem i da banda de filtro no momento .d, L é o número de amostras em meio símbolo dividido por Μ, M é o número de bandas em que o sinal é dividido, Pi (d) é a correlação do ramo de ordem i no momento d e Ri (d) é a potência no ramo de ordem i no momento d. Da mesma maneira, podemos continuar a aplicar de forma iteractiva as fórmulas: P,{d)=P,{d-lh

14 2

Uma vez calculadas a correlação e a potência, é detectada a sincronização, como é referido na Patente atrás mencionada, sendo a diferença que agora se têm várias bandas susceptíveis de sincronização. A Figura 2 mostra um caso tipico em que a sincronização se produz quando, a potência calculada excede o patamar de correlação. No caso em que várias bandas sincronizam, o estimador . mais apropriado para utilizar é a média, das estimativas do início de símbolo. Deve ser considerado que cada uma das estimativas tem separadamente uma resolução M vezes inferior à estimativa global devida ao decimador, mas a variação na estimativa final é melhor do que nos métodos anteriores quando é utilizada a média.

Da mesma maneira, o erro de frequência amostra pode ser calculado a partir do ângulo de correlação no momento óptimo na janela, substituindo s± para a frequência central na banda (sub-banda).

Em que <(.) é o parâmetro de ângulo, fi a frequência central na banda de ordem i, K a ordem de interpolação ou decimador e N o número de amostras no símbolo OFDM.

Dependendo do tipo de erro introduzido pelo sistema nesta invenção, é estimado, quer o erro de frequência na tradução para a banda analógica, quer a amostra do erro de frequência, quer ambos. Os resultados obtidos em cada banda são combinados de uma maneira ou de outra conforme o tipo de erro que se pretende estimar.

No caso do sistema ter apenas erro de frequência na tradução para a banda analógica, a média das ástimativas nas diferentes bandas pode ser utilizada como estimativa, 15 como ilustrado na Figura 4 (erro tipo 1) uma vez que o erro é o mesmo em todas as bandas. Contudo, se for necessário calcular amostras do erro de frequência (erro tipo 2), este processo não pode ser utilisado imediatamente, uma vez que o valor não é o mesmo em todas as bandas, antes, partindo da origem das coordenadas, aumenta com a frequência, como é mostrado na Figura 4. Uma regressão linear dos ângulos de correlação em cada uma das bandas (por meio dos quadrados mínimos ou outros processos matemáticos conhecidos) é levada a cabo para fazer a estimativa da inclinação da linha recta e obter uma estimativa melhor, e isto pode ser feito independentemente das bandas que estão a ser sincronizadas. A estimativa apresentada no pedido de Patente Espanhola anteriormente mencionada foi reduzida aos canais de frequência selectiva, devido ao facto de medir o erro de frequência nas bandas com menor atenuação. Com este mesmo processo esta redução desaparece, uma vez que o' erro em cada banda é medido de forma independente, melhorando assim a estimativa do erro. As fórmulas seguintes podem ser utilizadas para estimativa deste erro. ^PliPtapi) m = L-7ã-

Afs !fs = 2nKl{N!2)

Em que m é o resultado da regressão linear das estimativas das diferentes bandas e Δ fs/f$ amostra do erro de frequência.

Outra vantagem do processo de acordo com a invenção reside no facto de o processo oferecer a possibilidade de calcular simultaneamente o erro na frequência de amostra e o erro na tradução para a banda analógica (erro tipo 3) realizando a regressão linear dos erros medidos em cada 16 banda para calcular a inclinação .(erro de frequência amostra) e o cruzamento com o eixo vertical (erro de frequência na tradução analógica) como pode ser visto na Figura 4. Matematicamente, estes valores podem ser calculados por: — * »Σ| Σ/. »Σ/.2 - Σλ’Μ—Σλ b = J. -L__ Δ^β 2n(Tj2)

Em que η é ο número de estimadores utilizados na redução linear, Ts é o tempo do símbolo com prefixo cíclico e úfiQ é o erro na tradução de frequência na banda analógica. 0 erro de frequência amostra é obtido a partir de m como no caso em que apenas ocorre uma amostra de erro de frequência. 0 processo de acordo com a invenção pode também ser utilizado para sinalização de coexistência, isto é, para a detecção de sinais utilizados para implementar um protocolo para coexistência de várias tecnologias no mesmo meio de transmissão. Nestes protocolos, sinais especiais que todos os sistemas devem necessariamente ser capazes de transmitir e receber são utilizados para implementar um controlo equitativo do acesso ao meio, e devem ser detectados mesmo em condições de um RSR baixo. Nos meios de transmissão, por exemplo, a rede eléctrica ou de radiodifusão, existe um novo problema devido ao facto destes sistemas poderem 17 transmitir simultaneamente se a atenuação entre eles for suficiente para que os sinais entre um e o outro cheguem abaixo do nível de ruído tornando impossível a sua detecção por qualquer deles. A coexistência de sinais serve para determinar se dois ou mais nós {equipamento que pode pertencer a um ou a mais sistemas de comunicação diferentes) podem transmitir em simultâneo conforme o sinal de um nó é recebido pelo outro com mais ou menos potência do que ruído em cada uma das frequências utilizadas na comunicação.

Utilizando processos correntes conhecidos, é muito difícil conseguir esta detecção em cenários idênticos aos apresentados na Figura 1 e portanto é conveniente utilizar o processo descrito na presente invenção. Neste caso, a melhor opção é transmitir vários sinais com frequências diferentes ' (dependendo do número de frequências na selectividade de frequências no canal), que são detectadas de forma independente na recepção. A detecção dê uma destas frequências é suficiente para determinar que um nó está a transmitir o sinal de coexistência. Para separar os sinais diferentes, a estrutura apresentada na Figura 2 é utilizada na recepção.

Se a modulação utilizada em um dos sistemas que devem coexistir for OFDM, é suficiente que algumas das portadoras tenham um RSR suficiente para que a desmodulaçao destas portadoras seja correcta devido ao bom desempenho deste tipo. de modulação neste tipo de canais de frequência selectíva. É também possível conseguir a detecção mesmo quando o RSR é médio ou negativo, se o valor correcto puder ser obtido numa das faixas em que o sinal recebido tenha sido dividido. Se for utilizado um sinal de coexistência que ocupe toda a largura de banda, para implementar a coexistência, deve ser salientado o facto de o sinal não 18 ser detectado por um nó que utiliza modulação OFDM e que dois nós podem ocupar simultaneamente o canal provocando interferências, desde que o sinal de um não seja inferior ao nível de ruído detectado na recepção em todas as frequências no segundo nó. De acordo com o que anteriormente foi descrito, o processo de acordo com a invenção resolve este problema.

Lisboa, 11 de Junho de 2008 19

Claims (14)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Processo de sincronização no domínio do tempo e da potência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM, aplicável a comunicações nos dois sentidos na rede eléctrica entre equipamentos diferentes ligados à mesma rede eléctrica de maneira a proporcionar uma estimativa do início dos símbolos OFDM na recepção e do erro de frequência dos osciladores locais dos equipamentos, incluindo a formação de sequências de sincronização que são transmitidas na rede elé.ctrâca e a transmissão destas sequências de sincronização pelo mesmo canal utilizado para a transmissão de dados, em que o referido canal é determinado por uma ligação entre um equipamento e todos os outros equipamentos, caracterizado por compreender: interrupção dos sinais recebidos que contêm os dados e as sequências de sincronização em várias bandas ou faixas de frequência; detecção das sequências de sincronização em cada faixa ou banda de frequência na recepção pela aplicação de um algoritmo de sincronização em tempo para fazer a estimativa em cada banda de frequência do início dos símbolos OFDM e do erro de frequência dos osciladores locais com base no referido algoritmo; combinação das estimativas· obtidas em cada banda de frequência. 1
2. 2. Processo de sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a interrupção do sinal recebido nas bandas ou faixas de frequência ser obtida utilizando um filtro passa banda centrado em cada uma das bandas de frequência, uma tradução de frequência de cada um dos sinais filtrados de maneira a trabalhar na banda base com cada banda e de maneira selectiva, e um decimador para simplificar a complexidade da electrónica necessária para a detecção da sequência de sincronização.
3. 3. Processo de sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a interrupção do sinal recebido ser obtida simultaneamente por meio de um bloco de filtros TDF decimado uniforme, com a complexidade de um filtro passa banda protótipo, e por um circuito TDF de Transformada Discreta de Fourier.
4. 4. Processo de sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a interrupção do sinal recebido ser obtida por meio de um circuito TDF de Transformada Discreta de Fourier.
5. 5. ' Processo de sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a detecção das 2 sequências de sincronização ser obtida em cada uma das bandas ou faixas de frequência utilizando a maximização do critério aleatório máximo para fazer a estimativa do inicio dos símbolos OFDM, que começa com o cálculo da correlação de tempo máxima das amostras em cada banda e este máximo se torna o ponto médio na zona plana do pico de correlação, cuja dimensão em número de amostras é igual ao número de amostras do prefixo cíclico sem interferência inter-símbolos {IIS) e em seguida o cálculo do ângulo desta correlação no momento determinado como de correlação máxima em cada uma das bandas de frequência de maneira a fazer a estimativa do erro de frequência e o ajustamento dos osciladores a uma referência comum.
6. 6. Processo de.sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o máximo da correlação ser calculado pela detecção dos picos de correlação que ultrapassam um patamar de potência, em cada uma das bandas ou faixas de frequência no sinal recebido, e em virtude do valor deste patamar ser fixado para minimizar a probabilidade de produção de alarmes falsos, sendo a correlação calculada, pelo seguinte algoritmo:

   E a potência ser calculada por: i K-i, *,Μ~ΣΙν. 3 Em que ria é o sinal correspondente à frequência da banda de ordem i no momento d, L é o número de amostras do símbolo médio, Pi(d) é a correlação na banda de ordem i no momento d e Ri (d) a potência na banda de ordem i no momento d.
7. 7. Processo de sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o cálculo da correlação e da potência ser garantido de forma iteractíva, guardando as amostras e, de um modo preferido, os produtos parciais para calcular a correlação e a potência por meio da seguinte fórmula: p.(d) = P,{d- Em que Pi(d) é a correlação na banda de ordem i. da frequência no momento d, Ri (d) a potência na banda de ordem i e no momento d, e rix é o sinal correspondente à banda de ordem i no momento x.
8. 8. Processo de sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o momento da detecção das sequências de sincronização ser concretizado para ficar no ponto médio da zona que excede 90% da correlação máxima enquanto retarda o número adequado de amostras para reduzir a interferência entre símbolos a um mínimo, sendo o número de amostras ajustável. 4
9. 9. Processo de sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por quando o erro de frequência é menor que o patamar prevíamente fixado apenas ser utilizada em cada banda a parte real da correlação.
10. 10. Processo de sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os resultados da estimativa do início dos símbolos OFDM em cada banda de frequência serem combinados por meio de médias ou médias ponderadas para se obter uma estimativa com menor variação.
11. 11. Processo de Sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a média dos erros na tradução da frequência analógica ser obtida para reduzir a variação nos valores de erro calculados para cada uma das bandas de frequência.
12. 12. Processo de sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o erro de frequência amostra ser estimado por meio da regressão linear dos valores dos erros obtidos em cada banda a seguir à aplicação da separação das bandas em frequência.
13. 13. Processo de sincronização no domínio do tempo e da frequência de. equipamentos múltiplos num sistema 5 de transmissão com modulação OFDM, de acordo com a reivindicação 1, caracterízado por separando as bandas em frequência, o erro na tradução de frequência analógica e o erro na frequência amostra serem estimados em simultâneo.
14. 14. Processo de sincronização no domínio do tempo e da frequência de equipamentos múltiplos num sistema de transmissão com modulação OFDM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os símbolos de coexistência que são detectados na recepção por meios de separação de banda serem transmitidos e detectados em cada uma das referidas bandas permitindo ao sistema reconhecer se outro operador transmitiu ou não uma determinada sequência no canal. Lisboa, 11 de Junho de 2008 6