Sistema de transmisión de radiofrecuencia OFDM-MIMO.

Transmisor OFDM-MIMO, que comprende:

una entrada para recibir una señal de datos digital que se debe transmitir;

por lo menos dos codificadores de OFDM, cada uno de ellos para codificar los bits de datos respectivos de la señal de datos recibida en la entrada junto con señales piloto en una señal multiportadora, transportando cada portadora una sucesión de símbolos, y estando ubicadas las transmisiones de las señales piloto de todos los codificadores en unas de las portadoras definidas que transportan señales piloto, comprendiendo las señales piloto unas señales piloto continuas y unas señales piloto dispersas; y

un número correspondiente de etapas de transmisor de radiofrecuencia acopladas a las salidas de los codificadores de OFDM respectivamente para transmitir las salidas de los codificadores de OFDM en la misma banda de frecuencias;

en el que las fases de las transmisiones de señales piloto dispersas se seleccionan o cambian de tal manera que algunas de las transmisiones correspondientes de señales piloto dispersas de dichas por lo menos dos etapas de transmisor se encuentran en la misma fase relativamente no invertida y otras de las transmisiones se encuentran con una fase relativamente invertida, estando las transmisiones de señales piloto dispersas de por lo menos una etapa de transmisor invertidas para las portadoras seleccionadas que transportan señales piloto, y

no invertidas para otras portadoras que transportan señales piloto; y caracterizado porque las transmisiones de señales piloto continuas que aparecen en una portadora que transporta señales piloto para la cual las transmisiones de señales piloto dispersas están invertidas están asimismo invertidas ellas mismas.

Sistema de transmisión de radiofrecuencia OFDM-MIMO.

Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a un método de transmisión de radiofrecuencia OFDM-MIMO y a un transmisor y un receptor para su utilización en dicho método.

Debería hacerse referencia a los siguientes documentos como antecedentes:

- Norma ETSI, ETS 300 744, Digital Broadcastings Systems for Television, Sound and Data Services; framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television, 1997, la norma de DVB-T.

- Patente US nº 5.345.599 Paulraj et al, 1994.

- G. Fischini y M. Gans, "On Limits of Wireless Communication in a Fading Environment when using Multiple Antennas", Wireless Personal Communications, Vol. 6, nº 3, marzo 1998, páginas 311 a 335.

- Solicitud de patente europea 1221793A, que describe la estructura básica de un receptor de DVB-T.

- SDM-COFDM Technologies for Broadband Wireless Access over 100 MBIT/s, Sugiyama et al, NTT Technical Review, Vol. 2, nº 1, enero 2004.

- Pilot-to-Data Power Ratio for Maximizing the Capacity of MIMO-OFDM, Kim et al, IEEE Trans. on Communications, 22 de noviembre de 2004. Véanse también las referencias [1] a [7] de este documento, que describen varias propuestas de OFDM-MIMO, y las referencias [8] a [20], que tratan aspectos de señales piloto en sistemas OFDM y/o MIMO.

- R. Monnier, J.B. Rault y T. de Couasnon, "Digital television broadcasting with high spectral efficiency" IBC Amsterdam, The Netherlands, págs. 380 a 384, 1992, que describe un sistema de transmisión digital que utiliza transmisiones de polarización dual.

- Schulze y Lüders "Theor y and Applications of OFDM and CDMA", ed. John Wiley & Sons, 2005, ISBN 0470850698, véanse especialmente las páginas 181 a 183.

- La solicitud de patente internacional WO01/76110 Qualcomm Inc/Wallace et al describe la obtención de información de CSI en un sistema MIMO basado en OFDM utilizando símbolos piloto. Las unidades receptoras determinan el CSI para ciertos subcanales disjuntos que transportan símbolos piloto, e informan sobre los mismos de vuelta al transmisor, que produce estimaciones para los subcanales disjuntos que no transportan símbolos piloto.

- El documento WO 2007/052576 A describe una estimación de canales usando canales piloto, con inversión de fase de las señales piloto.

- La solicitud de patente US, US 200310072254 describe un método y un aparato para reducir el número de símbolos piloto dentro de comunicaciones OFDM.

Se han propuesto métodos de distribución de televisión digital terrestre inalámbrica que utilizan técnicas de Entrada Múltiple, Salida Múltiple (MIMO) para permitir la utilización de transmisiones de doble direccionamiento o de doble polarización. En un sistema básico típico, existen dos antenas transmisoras y dos antenas receptoras, con transmisores y receptores asociados, tal como se ilustra en la Fig. 1 de los dibujos adjuntos. Un sistema de este tipo puede distribuir hasta dos veces el caudal de la DVB-T (Radiodifusión de Vídeo Digital - Terrestre) convencional, aunque sin requerir ningún espectro adicional. De forma más general, MIMO se refiere a un enlace de radiocomunicaciones que utiliza por lo menos dos (dos o más) transmisores y dos receptores. La suposición básica es que, en un entorno adecuado, los trayectos de RF (radiofrecuencia) desde cada transmisor a cada receptor son suficientemente diferentes como para actuar, por lo menos parcialmente, como dos canales distintos.

Las solicitudes anteriores de patente del Reino Unido 0603356.7 y de patente europea 07250430.1, publicadas ambas después de la fecha de prioridad de la presente solicitud y a las que se hace referencia posteriormente como "las solicitudes anteriores", describen un sistema OFDM-MIMO en forma de un sistema de DVB-T que se modifica en la medida que las fases de transmisiones seleccionadas de las transmisiones de señales piloto, particularmente las señales piloto dispersas, se escogen o cambian en los transmisores de tal modo que algunas de las transmisiones correspondientes de señales piloto de las dos (o más) etapas de transmisores MIMO se encuentran en la misma fase, y otras de las transmisiones se encuentran con una fase invertida relativamente. En un receptor, las señales piloto se extraen y se combinan mediante adición y sustracción de las señales piloto invertidas y no invertidas, para

obtener una indicación de las características del canal de transmisión. Dichas modificaciones sobre la señal de transmisión DVB-T convencional permiten que el receptor tenga conocimiento del canal de matriz 2-por-2 resultante.

Sumario de la invención La presente invención proporciona un método de transmisión de radiofrecuencia OFDM-MIMO y un transmisor y receptor para su uso en el método. La invención se refiere a varias mejoras en el sistema de las solicitudes anteriores.

Las mejoras de la presente invención se definen en las reivindicaciones independientes siguientes, a las cuales se puede hacer referencia a continuación. En las reivindicaciones adjuntas se exponen unas características ventajosas. En particular, debería apreciarse que las diversas mejoras se pueden utilizar por separado, o juntas en diferentes combinaciones.

Breve descripción de los dibujos La invención se describirá con mayor detalle, a título de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

la Fig. 1 es un diagrama esquemático de un sistema MIMO con dos transmisores y dos receptores;

la Fig. 2 es un diagrama de temporización que ilustra señales piloto en una señal OFDM según se utiliza de acuerdo con la norma DVB-T (referencia [1] anterior) ;

la Fig. 3 ilustra un sistema OFDM-MIMO 2 -p o r -2 usado para la DVB-T que utiliza antenas Yagi direccionales duales;

la Fig. 4 es un diagrama de bloques de un transmisor del sistema;

la Fig. 5 es un diagrama de bloques de un receptor del sistema;

la Fig. 6 es un diagrama de bloques de una parte del circuito del receptor para procesar señales piloto recibidas;

la Fig. 7 es un diagrama de temporización similar a la Fig. 2, que representa una modificación de acuerdo con una primera mejora de esta invención;

la Fig. 8 muestra diagramas de temporización similares a la Fig. 2, que representan una modificación de acuerdo con una segunda mejora de la presente invención; y la Fig. 9 es un diagrama de bloques de una forma alternativa de acuerdo con una tercera mejora de esta invención para la parte del circuito de receptor representado en la Fig. 6 con el fin de procesar señales piloto recibidas.

Descripción detallada de una forma de realización preferida de la invención Invención de las solicitudes anteriores Las solicitudes anteriores a las que se ha hecho referencia previamente daban a conocer sistemas OFDM-MIMO tal como se describirá de forma detallada en primer lugar.

La televisión digital terrestre (DTT) que utiliza la norma de DVB-T se encuentra operativa actualmente y es bien conocida por los expertos en la materia. Utiliza el COFDM (multiplexado por división ortogonal de frecuencia codificada u OFDM codificado) el cual es un sistema con muchas portadoras que utiliza un gran número de portadoras ortogonales y con poca separación dentro de una única banda de frecuencias. Los datos que deben transmitirse se distribuyen sobre las múltiples portadoras, reduciéndose así considerablemente la velocidad de datos en cada portadora. Los datos se transmiten en una sucesión de periodos de símbolos, transportando cada periodo de símbolo un símbolo QAM (modulado por amplitud en cuadratura) sobre cada una de las muchas portadoras que transportan datos.

Para colaborar en la sincronización de frecuencias y la estimación de canales, la señal incluye dos tipos de señales piloto, que son portadoras seleccionadas de las muchas portadoras, que no transportan datos. Las señales piloto o señales de entrenamiento están dispuestas en cuanto a frecuencia y tiempo en una estructura definida. Tal como se define en la norma de DVB-T (referencia [1] anterior) , se suministran señales piloto continuas además de señales piloto dispersas. La modulación aplicada a las señales piloto tanto continuas como dispersas puede ser típicamente +4/3 ó -4/3, según una secuencia seudoaleatoria del índice de la portadora. Dichas portadoras están bien descritas en muchas publicaciones, incluyendo libros de texto tales como la referencia [8] anterior, que proporciona dos cuadrículas posibles para dichas señales... [Seguir leyendo]

1. Transmisor OFDM-MIMO, que comprende:

una entrada para recibir una señal de datos digital que se debe transmitir;

por lo menos dos codificadores de OFDM, cada uno de ellos para codificar los bits de datos respectivos de la señal de datos recibida en la entrada junto con señales piloto en una señal multiportadora, transportando cada portadora una sucesión de símbolos, y estando ubicadas las transmisiones de las señales piloto de todos los codificadores en unas de las portadoras definidas que transportan señales piloto, comprendiendo las señales piloto unas señales piloto continuas y unas señales piloto dispersas; y un número correspondiente de etapas de transmisor de radiofrecuencia acopladas a las salidas de los codificadores de OFDM respectivamente para transmitir las salidas de los codificadores de OFDM en la misma banda de frecuencias;

en el que las fases de las transmisiones de señales piloto dispersas se seleccionan o cambian de tal manera que algunas de las transmisiones correspondientes de señales piloto dispersas de dichas por lo menos dos etapas de transmisor se encuentran en la misma fase relativamente no invertida y otras de las transmisiones se encuentran con una fase relativamente invertida, estando las transmisiones de señales piloto dispersas de por lo menos una etapa de transmisor invertidas para las portadoras seleccionadas que transportan señales piloto, y no invertidas para otras portadoras que transportan señales piloto; y caracterizado porque las transmisiones de señales piloto continuas que aparecen en una portadora que transporta señales piloto para la cual las transmisiones de señales piloto dispersas están invertidas están asimismo invertidas ellas mismas.

2. Transmisor según la reivindicación 1, para ser usado en una configuración MIMO de 2-por-2, en el que las señales piloto dispersas de uno de los codificadores de OFDM se invierten en cada una de las otras portadoras que 30 transportan señales piloto dispersas.

3. Transmisor según la reivindicación 1, para ser usado en una configuración MIMO de N-por-N, en el que, si cada codificador de OFDM presenta un índice i, y las portadoras que transportan señales piloto están divididas en N subconjuntos de acuerdo con un índice j calculado a partir de su índice de portadora que transporta señales piloto, módulo N; las señales piloto dispersas se invierten o no de acuerdo con el elemento de una matriz N-por-N de rango completo cuyo número de fila es i y cuyo número de columna es j.

4. Transmisor según la reivindicación 3, en el que la matriz es una matriz de Hadamard.

5. Transmisor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el transmisor es un transmisor de DVB-T.

6. Transmisor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que las transmisiones sobre por lo menos algunos de los símbolos comprenden transmisiones de señales piloto tanto invertidas como no invertidas en un símbolo dado.

7. Método de transmisión OFDM-MIMO que comprende las etapas que consisten en:

en un transmisor, 50 recibir una señal digital de datos que debe ser transmitida;

codificar los bits de datos respectivos de la señal de datos junto con señales piloto en por lo menos dos señales multiportadora de OFDM, transportando cada portadora una sucesión de símbolos, y estando ubicadas las transmisiones de señales piloto de todos los codificadores en unas de las portadoras definidas que transportan 55 señales piloto, comprendiendo las señales piloto unas señales piloto continuas y unas señales piloto dispersas; y transmitir dichas por lo menos dos señales multiportadora como un número correspondiente de señales de transmisión de radiofrecuencia en la misma banda de frecuencias; y 60 en un receptor, recibir dichas por lo menos dos señales de transmisión de radiofrecuencia sobre un canal de transmisión en la misma banda de frecuencias, comprendiendo cada una de las señales de transmisión de radiofrecuencia muchas portadoras que transportan cada una de ellas una sucesión de símbolos;

65 descodificar, de las transmisiones recibidas, cada una de las señales recibidas para descodificar bits de datos y transmisiones de señales piloto, estando ubicadas las transmisiones de señales piloto para todos los codificadores en unas de las portadoras definidas que transportan señales piloto, comprendiendo las señales piloto unas señales piloto continuas y unas señales piloto dispersas; y ensamblar las salidas de datos de los descodificadores en una única señal de salida digital; y en el transmisor, las fases de las transmisiones de señales piloto dispersas se seleccionan o cambian de tal manera que algunas de las transmisiones correspondientes de señales piloto dispersas en dichas por lo menos dos señales 10 multiportadora se encuentran en la misma fase relativamente no invertida y otras de las transmisiones están con una fase relativamente invertida, estando las transmisiones de señales piloto dispersas de por lo menos una transmisión invertidas para las portadoras seleccionadas que transportan señales piloto, y no invertidas para otras portadoras que transportan señales piloto, y en el que las transmisiones de señales piloto continuas que aparecen en una portadora que transporta señales piloto para la cual las transmisiones de señales piloto dispersas están invertidas están asimismo invertidas ellas mismas; y en el receptor, las señales piloto se extraen combinando transmisiones de señales piloto dispersas que presentan una fase relativamente no invertida con transmisiones de señales piloto dispersas que presentan una fase relativamente invertida con el fin de obtener una indicación de las características del canal de transmisión.