Método mejorado de codificación y decodificación para la transmisión y estimación de múltiples canales simultáneos que soluciona el problema de reducir el tiempo necesario que requiera una medición de la atenuación,

absorción o distorsión de señales al atravesar un determinado medio

Método mejorado de codificación y decodificación para la transmisión y estimación de múltiples canales simultáneos.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un método mejorado de codificación y decodificación basado en la patente anterior ("método mejorado de codificación y decodificador con al menos dos pares de secuencias ortogonales", solicitada en España como 200603237 el 21 de Diciembre de 2006). En aquel caso se identificaba o transmitía sobre dos canales simultáneos empleando dos pares de secuencias complementarias.

En la mejora propuesta se extiende su uso a un número cualquiera de canales. Este método permite realizar la estimación de un canal de múltiples entradas (P) y múltiples salidas (Q), en inglés denominado MIMO, para cualquier valor de P y Q mayor o igual a 1. En este caso, la estimación o transmisión de los datos de la forma que se describe permite reducir el tiempo de identificación de cualquier canal, muy útil en aplicaciones de imágenes médicas, análisis espectral, análisis electromagnético, prospección de recursos naturales, comunicaciones de datos o cualquier otra aplicación relacionada con la identificación de un medio o canal.

Antecedentes de la invención

El estado principal de la técnica viene resumido en el documento de la P 200603237, que es el único documento conocido que intenta resolver este problema de este modo para dos canales empleando dos parejas de secuencias complementarias ortogonales.

Los sistemas de comunicación, análisis espectral, RADAR, SONAR y otros sistemas de caracterización e identificación de canal, transmiten una señal que llega, reflejada o no, al receptor después de atravesar un medio de transmisión. Este medio se comporta como un filtro lineal con una respuesta al impulso en frecuencias H (?) o temporal h[n]. Para posibilitar el proceso de recuperación de la información emitida, en la mayoría de los sistemas de comunicación se hace indispensable eliminar los efectos producidos por el medio de transmisión en la señal emitida s[n]. Este proceso se conoce como ecualización. La respuesta en frecuencia también puede utilizarse para hacer un análisis especialmente del medio y así obtener información de las propiedades físicas del mismo.

El canal actúa como un filtro y distorsiona la serial. A esto hay que añadir el ruido, n[n], debido a perturbaciones en el canal, ruido térmico u otras señales que interfieren con las emitidas. En conclusión, la señal recibida, r[n], puede modelarse como:

Donde * denota la operación convolución.

Generalizando la ecuación (1) para el caso de P entradas y Q salidas, despreciando el término de ruido n[n] por claridad, las señales r[n] y s[n] son vectores de longitud Q y P respectivamente y h[n] corresponde a una matriz de tamaño PxQ cuyos elementos corresponden a vectores de las funciones de transferencia cruzadas entre cada entrada y cada salida del sistema.

Así la expresión anterior queda en el dominio del tiempo como

Siendo * el operador convolución, O en el dominio de la frecuencia como el producto

Siendo las matrices de transferencia del canal

Para ello, numerosos métodos de identificación realizan una emisión secuencial con cada uno de los transmisores por separado para identificar cada uno de los coeficientes de dicha matriz de transferencia y evitar así la interferencia mutua, con lo que el tiempo de identificación crece con el valor de P, Q y la longitud del canal a identificar.

El objetivo de la mejora propuesta es obtener todos los valores de coeficientes del canal H_P,Q o h_P,Q[n] de la forma más rápida posible empleando la técnica empleada en la anterior patente para dos canales pero extendida a múltiples canales simultáneos.

Al igual que en aquella patente, la base fundamental es el aprovechamiento de las propiedades de las secuencias complementarias cuyos elementos o secuencias pertenecientes a familias ortogonales cumplen las propiedades siguientes:

Siendo ? el operador correlación, SACF la suma de las funciones de autocorrelación del conjunto S_i y SCCF la suma de las correlaciones cruzadas de dos conjuntos S_i y S_i' siendo ambos conjuntos incorrelados y formados por las secuencias s_i,j correspondientes a la secuencia j-ésima del conjunto S_i.

Objeto de la invención

Con objeto de solucionar el problema de tiempo referido en el párrafo anterior, se desarrolla la presente invención que trata de reducir el tiempo necesario para identificar los coeficientes de la matriz de transferencia.

Y esto se consigue, según la nueva invención, debido a que al transmitir secuencias codificadas simultáneamente en un determinado orden, las interferencias mutuas entre ellas se cancelan posibilitando la identificación de los coeficientes de modo simultáneo y por tanto acelerando el proceso de cálculo.

Por tanto, este nuevo proceso permitirá reducir el tiempo de adquisición en sistemas de imágenes médicas, análisis espectral, análisis químicos no invasivos, RADAR, SONAR, Prospección de recursos naturales, comunicación de datos, y toda aplicación que requiera una medición de la atenuación, absorción o distorsión de señales al atravesar un determinado medio.

Descripción de los dibujos

Con el fin de aclarar la esencia de la invención se incorporan una hoja de planos con dos figuras en las que se aprecia,

Fig. 1.- Cronograma de la estructura de emisión e identificación usada anteriormente para dos canales, donde se aprecian:

- Los dos transmisores T1 y T2.

- Los dos receptores R1 y R2.

- Los intervalos de tiempo t₁ y t₂ donde son evaluadas las correlaciones para la obtención de los parámetros.

- Las secuencias complementarias que son transmitidas por cada uno de los transmisores en los intervalos determinados por el proceso.

Fig. 2.- Cronograma de la nueva estructura de emisión e identificación extendida a P transmisores y Q receptores, donde se aprecian:

- Los Q transmisores T1 a TP.

- Los P receptores R1 a RQ.

- Los P intervalos de tiempo t₁ a t₂ donde son evaluadas las correlaciones para la obtención de los parámetros correspondientes.

- Las secuencias complementarias que son transmitidas por cada uno de los transmisores en los intervalos determinados por el proceso.

Realización preferente de la invención

El método mejorado de codificación y decodificación para la transmisión y estimación de múltiples canales simultáneos que la invención preconiza, se caracteriza por la utilización de conjuntos de secuencias complementarias ortogonales que generan un preámbulo de codificación que comprenden P emisores y realizan las siguientes operaciones descritas en la figura 2:

a) La emisión simultánea de la primera secuencia del conjunto de secuencias ortogonales asignado a cada transmisor por parte de todos los transmisores.

b) seguido de la emisión de la segunda secuencia del conjunto de secuencias ortogonales asignado a cada transmisor por parte de todos los transmisores.

c) La repetición de ese proceso hasta transmitir las P secuencias de los Q conjuntos de secuencias ortogonales asignado a cada transmisor.

Aplicando las propiedades vistas en (5) a las señales recibidas según el preámbulo descrito en la figura 2 y operando, la identificación de los parámetros de la matriz de transferencia h_p,q en el tiempo se realiza directamente según la expresión:

 

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Reivindicaciones:

1. Método mejorado de codificación y decodificación para la transmisión y estimación de múltiples canales simultáneos, caracterizado esencialmente porque el preámbulo de codificación emplea los conjuntos de secuencias complementarias ortogonales en el siguiente orden:

• A) Emisión simultánea de la primera secuencia del conjunto de secuencias ortogonales asignado a cada transmisor por parte de todos los transmisores. • B) Emisión de la segunda secuencia del conjunto de secuencias ortogonales asignado a cada transmisor por parte de todos los transmisores. • C) La repetición de ese proceso hasta transmitir las P secuencias sucesivas de los Q conjuntos de secuencias ortogonales asignado a cada transmisor.

2. Método mejorado de codificación y decodificación para la transmisión y estimación de múltiples canales simultáneos, de acuerdo con la primera reivindicación y caracterizado porque el método para obtener la decodificación, se obtiene mediante la operación de correlación con las señales recibidas definidas como:

Siendo:

M.- Número de conjuntos complementarios de M secuencias cada uno y ortogonales entre sí. h_p,q.- Respuesta al impulso (en el tiempo) entre un emisor p y un receptor q. r_q}{}^{(k.- Señal recibida en el receptor q en el intervalo t_k. s_p,k.- Secuencia k-ésima S_i dentro de los conjuntos de secuencias ortogonales entre sí.

 

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