Método de reducción de ruido impulsivo en sistemas de telecomunicacion mediante la extensión de la banda del receptor.

La presente invención describe un método de reducción de ruido impulsivo (RI) en sistemas de telecomunicación mediante la extensión de la banda del receptor. El principio fundamental de funcionamiento de este método consiste en la extensión de la banda de recepción

, es decir, recoger en el receptor más anchura de banda de la que estrictamente se necesite para demodular la señal que se desea recibir. Posteriormente, la reducción del RI se realiza eliminando las muestras que superen un cierto umbral de amplitud. La ventaja de este método es que al recibir más ancho de banda del RI éste se hace más fácil de detectar y su eliminación en esta banda extendida es menos perjudicial para la señal que se desea recibir.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201301128.

Solicitante: UNIVERSIDADE DE VIGO.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: TORIO GOMEZ,PABLO, GARCIA SANCHEZ,MANUEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION > Detalles de los sistemas de transmision, no cubiertos... > H04B1/10 (Dispositivos asociados al receptor para limitar o suprimir el ruido y las interferencias)
google+ twitter facebookPin it
Método de reducción de ruido impulsivo en sistemas de telecomunicacion mediante la extensión de la banda del receptor.

Fragmento de la descripción:

Método de reducción de ruido impulsivo en sistemas de telecomunicación mediante la

extensión de la banda del receptor

5 Sector de la técnica

Este método encuentra aplicación en el sector de las telecomunicaciones. Más concretamente en el relativo a los sistemas de transmisión y recepción de señales tanto por línea de transmisión como por ondas radioeléctricas.

Estado de la técnica

Para tratar de minimizar los efectos del ruido impulsivo (RI) sobre comunicaciones digitales por radio, se han propuesto diferentes métodos. Algunos basan su funcionamiento 15 en la localización de los picos de RI a partir de la propia señal de información recibida; cuando creen haber reconocido un pico de RI eliminan la porción de señal correspondiente, tal como se describe en las patentes W02004002101, EP1309095 y EP1180851. Otras publicaciones de interés son las patentes US 20050213692 y EP1361720 que utilizan complejos algoritmos de compensación del RI. También los autores de la presente patente 20 han publicado con anterioridad dos procedimientos aplicables a sistemas de radio; P200402455 que monitoriza el RI en una polarización ortogonal a aquella en que se produce la transmisión y P200402706 que monitoriza el RI en otro canal a una Secuencia diferente.

25 Explicación del procedimiento

El RI consiste en una sucesión de picos de corta duración pero de gran amplitud que se mezclan con la señal deseada en el receptor y que perjudican notablemente las comunicaciones. Su efecto se hace más patente en aquellos sistemas que emplean sistemas 30 de modulación y transmisión digital, y con especial virulencia en aquellos con modulación Orthogonal Frequency División Multiplexing (OFDM), Orthogonal Frequency División Múltiple Access (OFDMA), Single Carrier Frequency División Múltiple Access (SC- FDMA) y otros similares.

El objetivo del presente método es eliminar los efectos peijudiciales del RI en los sistemas de comunicación tanto por radio como por línea de transmisión. Una de las principales características del RI es su gran ancho de banda, que por lo general supera ampliamente el de cualquiera de los canales de comunicación usados en la mayoría de los sistemas de transmisión. El principio fundamental de funcionamiento de este método consiste en la extensión de la banda de recepción, es decir, recoger en el receptor más anchura de banda de la que estrictamente se necesite para demodular la señal que se desea recibir.

La mayor parte de los métodos de reducción de RI existentes utilizan técnicas de umbral que consisten en establecer un umbral de amplitud de manera que los pulsos de RI se consideren detectados cuando este umbral sea sobrepasado. Después de ser detectados, los pulsos de RI pueden ser eliminados usando técnicas de recortado (limitar su amplitud a un valor determinado) o de borrado (poniendo a cero su amplitud). El nuevo método que se presenta utiliza también técnicas de umbral en el modo de realización propuesto, aunque en otras variantes la detección del RI también podría hacerse usando otras técnicas.

El principal problema de las técnicas de umbral reside en el establecimiento del valor umbral. La Figura 1 ilustra este dilema: Si el umbral es demasiado bajo, será posible recibir muestras de gran amplitud de la señal deseada que sean tomadas por RI; por otro lado, si el umbral es demasiado alto habrá muchos pulsos de RI de baja amplitud que serán pasados por alto. En consecuencia es deseable encontrar una manera de incrementar la capacidad de discriminación del RI en el receptor, sin la influencia del tipo de pulso recibido o el sistema de comunicación usado. Como se indica en la Figura 1 y a fin de identificar el RI, se plantean dos posibles umbrales de amplitud, Umbral 1 y Umbral 2. La muestra no quizás podría ser considerada RI porque supera los dos umbrales sin embargo ni y U2 sólo superan el Umbral 2. En la figura se plantea la pregunta: Qué umbral tomar? Y las tres muestras consideradas aparecen con signos de interrogación indicando que hay problemas para asegurar si son debidas a RI o no.

Supóngase un escenario como el de la Figura 2 que representa en el dominio de la frecuencia la señal deseada S siendo transmitida a través de un canal de comunicación de ancho de banda Be, pero la banda del receptor es mucho más amplia con anchura Bq. Un

suceso de RI se superpone a la señal S con la forma de una distribución de potencia que ocupa la práctica totalidad del espectro; la porción del RI que se introduce en S se sombrea con un rayado oblicuo y la porción adicional del RI que se introduce en el receptor de banda extendida aparece con un sombreado punteado. En esta figura, un suceso de RI 5 repentinamente se suma a la señal S con la forma de una distribución de potencia que ocupa la práctica totalidad del espectro. En vez de restringir la banda del receptor a Be, construiremos un filtro receptor de anchura de banda Bd=M-Bc, siendo M un multiplicador tan grande como sea necesario.

10 La Figura 3 muestra en el dominio del tiempo cuál es el efecto de esta extensión de la banda receptora; en ella se ve la misma señal de la Figura 1 pero recibida en una banda el doble de ancha (M=2). Ahora gracias a la extensión de banda, se hace más claro que las muestras no y ni estaban afectadas por RI mientras que la muestra n2 no. Las amplitudes de no y ni son el doble respecto de la Figura 1, mientras que la de n2 se mantiene en el mismo 15 valor. De esta manera el nivel del umbral puede elevarse manteniendo la misma sensibilidad para detectar RI y reduciendo la probabilidad de detección errónea.

La efectividad de este método de reducción de RI no estriba solamente en su mejorada capacidad de detección. Una vez detectado se le pueden aplicar técnicas de eliminación 20 mediante recortado o borrado; por lo general estas técnicas tienen como inconveniente que las muestras de la señal deseada también son distorsionadas o eliminadas. Sin embargo al extender la banda de recepción y aumentar la tasa de muestreo, los picos de RI aun siendo más potentes siguen ocupando el mismo número de muestras, mientras que la señal en su totalidad contiene un número de muestras mayor. De esta manera, el recortado o borrado 25 de las muestras con RI afecta en proporción a un número menor de muestras, con lo que la pérdida de información en la señal deseada es menor.

Cabe la posibilidad de que la determinación del umbral de detección U no se realice específicamente en función de la señal recibida, sino por otros métodos como por ejemplo 30 la elección de un umbral por criterios empíricos.

Sería también posible que la comparación de la amplitud con el umbral correspondiente se realizara con señal continua, antes del muestreo.

Otra variante del método principal consiste en el que el posterior filtrado de la señal recibida en la banda extendida para recuperar la señal S que se desea recibir, no se realice inmediatamente después de la eliminación del Rl.

5 La información de la banda de frecuencia extendida puede aprovecharse para realizar otros tipos de procesado a mayores, a la vez que para la reducción del RL Independientemente de cuáles sean esos otros tipos de procesado, los principios que se aplican para la detección del Rl no varían en su naturaleza.

10 Los principios de funcionamiento que se exponen son igualmente efectivos en el caso de que el sistema de comunicación sea por línea de transmisión o en el caso de que el sistema de modulación y transmisión de la señal no sea digital sino analógico.

Descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra una secuencia de muestras de señal recibida en el dominio del tiempo. Las indicaciones U1 y U2 de la Figura 1 significan: Umbral 1 y Umbral 2....

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación digital que comprende las siguientes etapas:

5 -Recepción de la señal deseada S, que ocupa una banda de frecuencia de anchura Be, mediante la recogida de una banda de frecuencia extendida, de anchura Bd mayor que Be y conteniendo la señal S.

-Determinación de un umbral de detección U a partir de la señal recibida en la banda extendida.

10 -Eliminación del RI, actuando sobre las muestras de la señal recibida en la banda extendida cuya amplitud supere el umbral U.

-Filtrado posterior de la señal recibida en la banda extendida para recuperar la señal S que se desea recibir, con el ancho de banda Be.

15 2. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación

digital, según reivindicación 1, en el que la eliminación de las muestras de la señal recibida en la banda extendida se realiza sustituyéndolas por otras de valor cero.

3. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación 20 digital, según reivindicación 1, en el que la eliminación de las muestras de la señal recibida

en la banda extendida se realiza sustituyéndolas por otras que conserven la misma fase, pero recortando su amplitud.

4. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación 25 digital, segúrrreivindicaciones 1 a 3, en el que la determinación del umbral de detección U

se realice en función de la potencia media de la señal.

5. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación digital, según reivindicaciones 1 a 3, en el que la determinación del umbral de detección U

30 no se realice específicamente en fruición de la señal recibida.

6. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación digital, según reivindicaciones 1 a 5, en el que la comparación de la amplitud con el umbral correspondiente se realice con señal continua, antes del muestreo.

7. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación digital, según reivindicación 1, en el que se utilice la información de la banda de frecuencia extendida para reducir o eliminar el RI, aún cuando la detección y eliminación del RI no se

5 base en técnicas por sobrepaso de un umbral.

8. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación digital, según reivindicaciones 1 a 7, en el que el posterior filtrado de la señal recibida en la banda extendida para recuperar la señal S que se desea recibir, no se realice

10 inmediatamente después de la eliminación del RI.

9. Procedimiento de'reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación digital, según reivindicaciones 1 a 8, en el que se aproveche la información de la banda de frecuencia extendida para otro tipo de procesado a la vez que la reducción del RI.

10. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación digital, según reivindicaciones 1 a 8, en el que el sistema de comunicación utilice modulación Orthogonal Frequency División Multiplexing (OFDM).

20 11. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación

digital, según reivindicaciones 1 a 8, en el que el sistema de comunicación utilice modulación Orthogonal Frequency División Múltiple Access (OFDMA).

12. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación 25 digital, según reivindicaciones 1 a 8, en el que el sistema de comunicación utilice

modulación Single Carrier Frequency División Múltiple Access (SC-FDMA).

13. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación digital, según reivindicaciones 1 a 12, en el que el sistema de comunicación sea vía radio.

14. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación digital, según reivindicaciones 1 a 12, en el que el sistema de comunicación sea por línea de transmisión.

15. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación digital, según reivindicaciones 1 a 13, en el que el sistema de comunicación sea telefonía móvil.

5 16. Procedimiento de reducción de ruido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación

digital, según reivindicación 15, en el que el sistema de comunicación sea Long Tema Evolution (LTE).

17. Procedimiento de reducción de mido impulsivo (RI) para sistemas de comunicación 10 digital, según reivindicaciones 1 a 9, y 13 a 15 en el que el sistema de modulación y transmisión de la señal no sea digital sino analógico.