Método de determinación de al menos una característica de una señal OFDM en el seno de una señal recibida,

en el que se calculan (420, 520) una pluralidad de coeficientes de correlación cíclica de la señal recibida para un intervalo temporal de correlación y una pluralidad de frecuencias cíclicas, caracterizado porque:

- se calcula (430, 530) una función de discriminación igual a la suma cuadrática de dichos coeficientes de correlación cíclica;

- se deduce (440, 561, 562) dicha característica de la señal OFDM en función de al menos un valor de dicha función de discriminación

Método de estimación de características de señales OFDM.

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de la estimación ciega o semiciega de características de señales OFDM. Particularmente, encuentra aplicación en los sistemas de radio cognitiva y en el campo de la recepción de señales OFDM.

Estado de la técnica anterior

El volumen cada vez más importante del espectro ha llevado a considerar unos sistemas de telecomunicaciones capaces de coexistir con los sistemas de bandas de frecuencia ya asignados, llamados primarios. Dos estrategias de coexistencia son actualmente el objeto de importantes investigaciones. La primera consiste en utilizar un nivel de señal muy débil gracias a una exposición de espectro muy fuerte, es la vía seguida por los sistemas de banda ultra-ancha también denominados UWB (Ultra Wide Band). La segunda consiste en utilizar de manera oportunista una parte del espectro puntualmente o temporalmente desocupada, es la vía llamada radio cognitiva (o Cognitive Radio). Se encontrará una descripción de la radio cognitiva en la tesis fundadora de J. Mitola titulada "Cognitive radio: an integrated agent architecture for software defined radio", Royal Institute of Technology, Estocolmo, PhD Dissertation, 8 de mayo de 2000.

El principio de la radio cognitiva ha sido particularmente aceptado para el desarrollo de las redes inalámbricas de largo alcance también denominadas WRAN (Wireless Regional Area Network). Estas redes tienen actualmente por objeto un proceso de estandarización en el seno del grupo de trabajo de IEEE 802.22. Más precisamente, esta norma en curso de elaboración propone utilizar de manera oportunista las bandas UHF y VHF vacantes para realizar una transmisión inalámbrica punto por punto en una red WRAN. Está previsto en particular que las bandas UHF asignadas al sistema de televisión de difusión por vía terrestre DVB-T (Digital Video Broadcast-Terrestrial) puedan ser utilizadas con este fin. La norma DVB-T hace referencia a una modulación OFDM (Orthogonal Frecuency Division Multiplexing) para transmitir unos flujos de vídeo/audio comprimidos. Se encontrará una introducción a la norma IEEE 802.22 en el artículo de C. Cordeiro y otros titulado "IEEE 802.22: an introduction to the first wireless standard base on cognitive radios", publicado en Journal of Communications, vol. 1, nº 1, abril de 2006, páginas 38-47.

Antes de poder emitir en una banda UHF dada, es necesario que un emisor de la red WRAN pueda determinar si una señal OFDM está presente en esta banda. Ahora bien, un simple detector de potencia, tal como el preconizado en el artículo precitado, no permite obtener esta información de manera fiable, en particular para una baja relación señal/ruido.

Además, los terminales de un sistema de radio cognitiva pueden ellos mismos utilizar una modulación OFDM, como es, por cierto, el caso para las redes WRAN. Durante un cambio de banda de frecuencia, por ejemplo seguido de la indisponibilidad de la banda comúnmente utilizada, el receptor debe conocer la nueva banda y, de manera más general, los nuevos parámetros de transmisión utilizados por el emisor. Si el sistema de radio cognitiva autoriza un cambio de frecuencia con la iniciativa única del emisor, el receptor deberá proceder a una estimación ciega o semiciega de estos parámetros. Por estimación ciega, se entiende que el receptor no tiene conocimiento alguno a priori de ciertos de estos parámetros. Por estimación semiciega se entiende que el receptor no tiene un conocimiento a priori más que de ciertos de estos parámetros solamente. Por parámetros de transmisión, se entiende los parámetros necesarios en la desmodulación de un símbolo OFDM, por ejemplo la longitud del símbolo OFDM, la longitud del prefijo, el caudal de los símbolos de información.

Un método de estimación ciega de parámetros de transmisión OFDM para un sistema de radio cognitiva es conocido del artículo de H. Ishii y otros titulado "OFDM blind parameter identification in cognitive radios" publicado en PIRMC 2005, IEEE 16th Internacional Symposium on Personal, Indoor and Mobile Communications, páginas 700-705. Particularmente, se propone estimar la longitud de los tramos de símbolos OFDM así como su longitud útil gracias a los picos de la función de autocorrelación de la señal recibida. De manera similar, el artículo de P. Liu y otros titulado "A blind time-parameters estimation scheme for OFDM in multi-path channel" publicado en Proc. 2005 Int'l Conference on Wireless Communications Networking and Mobile Computing, 23-26 de septiembre de 2005, vol. 1, páginas 222-227, da un método de estimación ciega de la longitud total de un símbolo OFDM y de su longitud útil a partir de los picos de dicha función de autocorrelación.

El artículo de A. Walter y otros titulado "OFDM parameters estimation, a time approach" publicado en Conference Record of the 34 Asilomar Conference, Signals, Systems and Computers, 29 de octubre de 2000, páginas 142-146, describe un método de estimación de la duración de un símbolo OFDM a partir de la transformada de Fourier de la función de autocorrelación cíclica de la señal recibida. Esta duración es estimada para un intervalo temporal de correlación y una pluralidad de frecuencias cíclicas.

El artículo de P. Jallon y otros titulado "Second order based cyclic frequency estimates: the case of digital communication signals", publicado en Proc. of ICASSP 2006 IEEE Conf., Toulouse, 14-19 de mayo de 2006, páginas IV-339 a IV-392, describe un método de estimación de frecuencias cíclicas en un momento de segundo orden de una señal de banda limitada. Esta estimación hace referencia a una suma cuadrática en una pluralidad de intervalos temporales de correlación.

Los métodos de estimación precitados no dan, sin embargo, un resultado fiable cuando la relación señal/ruido es baja.

Un primer objeto de la presente invención es proponer un método que permita determinar con gran fiabilidad si una señal OFDM está presente o ausente en una banda de frecuencia de interés, y esto igualmente en unas condiciones de baja relación señal/ruido.

Un segundo objeto de la presente invención es proponer un método de estimación ciega o semiciega de parámetros de transmisión de una señal OFDM, que sea fiable, igualmente en unas condiciones de baja relación señal/ruido.

Exposición de la invención

La presente invención es definida por el objeto de la reivindicación 1 aquí adjunta. Modos de realización ventajosos se definen en las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de los dibujos

Otras características y ventajas de la invención aparecerán con la lectura de un modo de realización preferencial de la invención hecho en referencia a las figuras adjuntas entre las que:

la figura 1 representa de manera esquemática una señal OFDM;

la figura 2 da una interpretación gráfica de una función de discriminación útil en la puesta en marcha de la invención;

la figura 3 representa unas zonas del soporte de la función de autocorrelación que intervienen en el cálculo de la función de discriminación, para diferentes frecuencias cíclicas;

la figura 4 representa un método de determinación de una característica de señal OFDM según un primer modo de realización de la invención;

la figura 5 representa un método de determinación de una característica de señal OFDM según un segundo modo de realización de la invención.

Exposición detallada de modos de realización particulares

Se considera a continuación el terminal de un sistema de radio que desea determinar una característica de una señal OFDM. Por característica se entenderá aquí no solamente los parámetros de transmisión OFDM, tales como los definidos más arriba, sino también, de manera más fundamental, la simple información de presencia/ausencia de una señal OFDM en una banda dada. El terminal en cuestión puede ser por ejemplo un emisor de una red WRAN que busca una banda disponible en el espectro DVB-T, o un receptor OFDM de una red de radio cognitiva o no.

De manera general, una señal OFDM se puede escribir de la siguiente manera, después de la recepción en banda de base:

donde E es la potencia de la señal, N es el número de portadoras del multiplex OFDM, a_n...

1. Método de determinación de al menos una característica de una señal OFDM en el seno de una señal recibida, en el que se calculan (420, 520) una pluralidad de coeficientes de correlación cíclica de la señal recibida para un intervalo temporal de correlación y una pluralidad de frecuencias cíclicas, caracterizado porque:

2. Método de determinación según la reivindicación 1, caracterizado porque la función de discriminación es calculada según la expresión:

donde s(u),u = 1,...,U son unas muestras de la señal recibida, muestreadas en el periodo de muestreo T_e, tilde{a} es dicho intervalo temporal expresado en periodo(s) de muestreo, tilde{ß} es una duración de prefijo cíclico, expresada en periodo(s) de muestreo, estando tomada la suma en k en dicha pluralidad de frecuencias cíclicas.

3. Método de determinación según la reivindicación 1, caracterizado porque la función de discriminación es calculada según la expresión:

donde s(u),u = 1,..,U son unas muestras de la señal recibida, muestreadas en el periodo de muestreo T_e, tilde{a} es dicho intervalo temporal expresado en periodo(s) de muestreo, tilde{ß} es una duración de prefijo cíclico, expresada en periodo(s) de muestreo, siendo tomada la suma en k en dicha pluralidad de frecuencias cíclicas.

4. Método de determinación según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha característica es la información de ausencia/presencia de dicha señal OFDM.

5. Método de determinación según la reivindicación 2 ó 3 y la reivindicación 4, caracterizado porque, siendo conocidas a priori la duración útil y la duración de prefijo cíclico de los símbolos OFDM de la señal OFDM, la función de discriminación es calculada para el valor de tilde{a} igual a dicha duración útil y el valor de tilde{ß} igual a dicho valor de duración de prefijo conocidos, expresados en periodo(s) de muestreo.

6. Método de determinación según la reivindicación 2 ó 3 y la reivindicación 4, caracterizado porque la función de discriminación es calculada para un conjunto de valores discretos posibles de tilde{a} y/o de tilde{ß}.

7. Método de determinación según la reivindicación 2 ó 3 y la reivindicación 4, caracterizado porque la función de discriminación es calculada para un intervalo de valores de tilde{a} y/o de tilde{ß}.

8. Método de determinación según la reivindicación 5, caracterizado porque se compara dicho valor de la función de discriminación con un valor de umbral predeterminado y porque se concluye la presencia de una señal OFDM si excede el valor de umbral y la ausencia de señal OFDM si no.

9. Método de determinación según una de las reivindicaciones 6 a 7, caracterizado porque se determina el máximo de la función de discriminación así calculada, porque se compara este máximo con un valor de umbral predeterminado y porque se concluye la presencia de una señal OFDM si este máximo excede el valor de umbral y la ausencia de señal OFDM si no.

10. Método de determinación según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque el valor de umbral predeterminado es calculado en función de la relación frac{U}{s⁴} donde K es el número de frecuencias cíclicas y

11. Método de determinación según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha característica es un parámetro temporal de la señal OFDM.

12. Método de determinación según la reivindicación 11, caracterizado porque dicho parámetro temporal es la longitud útil, la longitud de prefijo cíclico o la longitud total de los símbolos OFDM de dicha señal OFDM.

13. Método de determinación según la reivindicación 2 ó 3 y la reivindicación 12, caracterizado porque se calcula el máximo de la función de discriminación para una pluralidad de valores discretos posibles de tilde{a} y/o de tilde{ß}.

14. Método de determinación según la reivindicación 2 ó 3 y la reivindicación 12, caracterizado porque se calcula el máximo de la función de discriminación para un intervalo de valores de tilde{a} y/o de tilde{ß}.

15. Método de determinación según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque se estima conjuntamente la longitud útil y la longitud de prefijo de los símbolos OFDM respectivamente como los valores respectivos tilde{a}T_e y tilde{ß}T_e que realizan dicho máximo de la función de discriminación.

16. Método de determinación según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la señal recibida es primero sometida a una etapa de filtración para eliminar al menos una raya interferente antes del cálculo de dicha pluralidad de coeficientes de correlación cíclica.