MÉTODO PARA MEJORAR LA SINCRONIZACIÓN Y LA TRANSMISIÓN DE LA INFORMACIÓN EN UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN.

Un método de sincronización en un sistema de comunicación, caracterizado por las etapas siguientes:

generación de una señal que presenta una propiedad temporal utilizable para la sincronización, en donde la 5 señal está basada en una secuencia exclusivamente identificable c(l) entre un conjunto de secuencias; envío de la señal a través de un canal de comunicación y en la etapa de generación de la señal, generación de 10 la señal con una parte centralmente simétrica, s(k), en donde la parte centralmente simétrica s(k) lo es bajo la forma del valor absoluto y la parte centralmente simétrica s(k) es de una longitud arbitraria N

CAMPO DE LA INVENCIÓN 5

La presente invención se refiere a un método para la sincronización y la transmisión de información en un sistema de comunicación y, más en particular, a un sistema de radiocomunicaciones, un emisor y un receptor.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 10

Hasta ahora, varias propuestas diferentes para el canal de sincronización (SCH)del sistema EUTRA (Acceso de Radio Terrestre Universal Evolucionado), previstas para su uso en el procedimiento de búsqueda de células, se dan a conocer en el denominado “Proyecto de Partnership de 15 Tercera Generación” RAN1. Por ejemplo: Motorola, "Búsqueda y Adquisición inicial de células para OFDM en enlace descendente", R1-051329, Seúl, Corea, 7 a 11 de noviembre de 2005 (Este informe se denomina Documento 1 en adelante). 20

En comparación con la solución existente en la norma de WCDMA (Acceso Múltiple por División de Códigos de Banda Ancha), la propuesta de Motorola constituye un paso adelante hacia la adquisición de la temporización inicial y la identificación de la célula. De esta manera, la 25 duración del procedimiento de búsqueda de células global, dando como resultado una adquisición completa de temporización e identificación de células, se supone que ha de acortarse.

Según esta propuesta, el canal de sincronización 30 consiste en dos formas de onda OFDM idénticas concatenadas, específicas de las células, que van

precedidas por un prefijo cíclico de LCP muestras (idénticas a las últimas LCP muestras de la forma de onda de OFDM). Dicho canal de sincronización SCH está diseñado para soportar la adquisición de temporización inicial utilizando la detección ciega de la correlación 5 diferencial en el receptor, véase: T.M.Schmidl y D.C.Cox, "Robust Frequency and Timing Synchronization for OFDM"(Frecuencia robusta y sincronización de la medida del tiempo para OFDM), IEEE Trans. On Communications, Vol. 45, p. 1613-1621, Dic. 1997 (este documento se 10 denomina Documento 5 en adelante).

La identificación de células se realiza después de la adquisición de temporización inicial, detectando la forma de onda de OFDM específica de la célula obtenida modulando las sub-portadoras con los elementos de una 15 secuencia de Zadoff-Chu específica de la célula de longitud prima (las secuencias de Zadoff-Chu constituyen la base para la generación de una mucho más amplia familia de las así denominadas secuencias de GCL, véase: B. M. Popovic, "Secuencias polifásicas generalizadas 20 chirp-like con propiedades de correlación óptima", IEEE Trans. On Información Theory, vol. 38, páginas 1406-1409, julio 1992. (Este informe se denomina Documento 6 en adelante). El índice específico de la célula de las secuencias polifásicas generalizadas (GCL) se puede 25 detectar utilizando una Transformada de Fourier Discreta Inversa (IDFT), después de la codificación diferencial del bloque de las muestras de señales recibidas.

Aunque la solución anterior para el canal de sincronización parece bastante prometedora, en términos 30 de tiempo de búsqueda de célula global reducido, todavía su adquisición de temporización es muy sensible a la

relación de ruido/interferencia debido a la amplia forma triangular de la función de correlación diferencial.

La señal de SCH, dada a conocer por el Documento 1, consiste en un prefijo cíclico seguido por una señal de sincronización s(k),K=0,1,...N-1, que consiste en las dos 5 veces repetidas de las formas de onda de OFDM específicas de las células básicas W(l),l=0,1=,...,N/2-1 donde N es el número de muestras en la señal de OFDM obtenida después de la IDFT en el emisor. La temporización de la SCH se puede detectar en el receptor mediante el 10 siguiente algoritmo:

A) Tomar un bloque de N muestras de señales recibidas;

B) Establecer una correlación de las primeras N/2 muestras del bloque con la conjugada compleja de las 15 últimas N/2 muestras del bloque y memorizar la correlación diferencial resultante;

C) Repetir los dos primeros pasos para un nuevo bloque de N muestras de la señal recibida, tomada después de un retardo de una muestra en comparación con el bloque 20 anterior;

D) Encontrar el retardo del bloque de N muestras que da lugar a la máxima magnitud de la correlación y seleccionarlo como la temporización inicial para la desmodulación del símbolo de OFDM (Multiplexación por 25 división de frecuencias ortogonales).

La correlación diferencial C(p) de la señal recibida r(k),k=0,1,...N-1, se puede representar matemáticamente como

(1) 30 ,2/*12/0NkprkprpCNk

donde p indica el retardo de la primera muestra en

el bloque de N muestras recibidas, con respecto a la posición verdadera de la primera muestra de la señal de sincronización y "*" indica la conjugación compleja. Si la señal recibida contiene solamente la forma de onda W(k)repetida (sin el prefijo cíclico), en tal caso se 5 deduce que la correlación diferencial de la señal recibida es igual a la función de correlación diferencial Cw(p) de la forma de onda W(k), que existe solamente para p=0,+1,+2,...+(N/2-1), N es un número entero par, y viene dada por 10

(2) .12/,...,2,1,0,12/02*12/0NpkWkWkWpCpNkpNkw

La función de correlación diferencial de la señal de sincronización, dada a conocer en el Documento 1, generada por IFFT de N=128 muestras, con prefijo cíclico de 10 muestras, se representa en la Figura 1. 15

La fórmula (2) explica la amplia forma casi triangular de la función de correlación diferencial en la Figura l. Las pequeñas distorsiones de la forma triangular proceden de las fluctuaciones de la señal envolvente. De este modo, se puede observar a partir de 20 la fórmula (2) que la correlación diferencial depende solamente de la envolvente de la señal de sincronización, por lo que las señales de sincronización, diferentes con respecto a la envolvente constante, generarán la misma correlación diferencial. La función de la correlación 25 diferencial, representada en la Figura 1, alcanza una denominada meseta, que presenta una longitud igual a la longitud del prefijo cíclico (Documento 5).

La detección de picos de la correlación diferencial inversa se puede realizar, por ejemplo, hallando el 30 máximo de la función de correlación calculada en una

trama (10 ms) de las muestras recibidas. Sin embargo, podría existir señales de sincronización procedentes de múltiples células, que se pueden recibir al mismo tiempo en el equipamiento del usuario (UE), y su totalidad se debe detectar en el procedimiento de búsqueda de células. 5 En consecuencia, la detección de picos de la correlación diferencial en una trama de muestras no es suficiente, habida cuenta que no puede discriminar los picos procedentes de las diferentes células.

En cambio, o de forma adicional, ha de aplicarse 10 alguna clase de selección basada en el umbral. Por ejemplo, la magnitud de cada valor de correlación diferencial se puede comparar con un umbral adaptativo proporcional a la energía de la señal, en la ventana de correlación de N/2 muestras utilizadas para calcular el 15 valor de correlación observado, de modo que todos los valores de correlación mayores que un cierto porcentaje de la energía de la señal, en la correspondiente ventana de correlación, será seleccionado para su posterior procesamiento, mediante la detección de picos, para 20 encontrar la hora de llegada exacta de cada señal de sincronización.

La comparación con el umbral adaptativo anterior es equivalente a comparar la correlación diferencial normalizada según se define en el Documento 5, ecuación 25 (8) (normalizada con la energía recibida en el segundo símbolo mitad) con un umbral fijo entre O y 1. Habida cuenta que las adquisiciones de temporización se determina, básicamente, por las propiedades de la correlación diferencial, no se examinará, en adelante, la 30 normalización con la energía de la señal.

Una adquisición mucho mejor de las propiedades

temporales se hubiera obtenido si la función de correlación diferencial hubiera tenido una forma de impulsos, similar a la función de autocorrelación aperiódica de las señales pseudo-aleatorias, con un pico de correlación central estrecho correspondiente al 5 retardo cero y los bajos lóbulos laterales de la correlación para otros retardos.

Una...

Reivindicaciones

1. Un método de sincronización en un sistema de comunicación, caracterizado por las etapas siguientes:

generación de una señal que presenta una propiedad temporal utilizable para la sincronización, en donde la 5 señal está basada en una secuencia exclusivamente identificable c(l) entre un conjunto de secuencias;

envío de la señal a través de un canal de comunicación y

en la etapa de generación de la señal, generación de 10 la señal con una parte centralmente simétrica, s(k), en donde la parte centralmente simétrica s(k) lo es bajo la forma del valor absoluto y la parte centralmente simétrica s(k) es de una longitud arbitraria N.

2. El método según la reivindicación 1, que 15 comprende:

la recepción de la señal;

el cálculo y la memorización de una correlación desde un bloque de N muestras de señales recibidas;

la repetición de la etapa anterior para un nuevo 20 bloque de N muestras de la señal recibida, tomada después de un retardo de una muestra en comparación con el bloque anterior, varias veces;

la búsqueda del retardo del bloque de N muestras que da lugar a una magnitud de la correlación máxima y la 25 selección de este retardo como la temporización inicial para la demodulación;

la detección de la secuencia única c(l) entre el conjunto de secuencias y la extracción, en ella, de la información transmitida, 30

en la etapa de cálculo y de memorización de una correlación, el cálculo y la memorización de una

correlación diferencial inversa D(p) entre un bloque de N muestras de señales recibidas r(k),k=0,1,...,N-1.

3. El método, según la reivindicación 1 ó 2, que comprende la generación de la señal de modo que la simetría central de la forma del valor absoluto de la 5 parte centralmente simétrica s(k) se deba al hecho de que la parte centralmente simétrica s(k) es una entre las siguientes:

y caso otrocualquier en ,01,...,1,0,1NkkNsks

y 10 caso otrocualquier en ,01,...,1,0,1*NkkNsks

y caso otrocualquier en ,01,...,1,0,1NkkNsks

y caso otrocualquier en ,01,...,1,0,1*NkkNsks

y caso otrocualquier en ,01,...,1,NkkNsks

y caso otrocualquier en ,01,...,1,*NkkNsks

y 15 caso otrocualquier en ,01,...,1,NkkNsks

y caso otrocualquier en ,01,...,1,*NkkNsks

4. Método, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende la generación de la señal, de modo que N sea un número entero positivo par y en donde s(k) sea también periódico con un periodo N/2, 20 es decir, de tal modo que s(k)=s(k+N/2).

5. Método, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende la generación de la

señal de modo que s(k) sea precedido por un prefijo cíclico de LCP muestras, idénticas a las últimas LCP muestras de s(k).

6. Método, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende la generación de la 5 señal, de modo que s(k) se obtenga como la Transformada de Fourier Discreta Inversa (IDFT) del espectro H(n) de N ponderaciones de subportadoras, siendo generado el espectro H(n) utilizando los elementos de una secuencia c(l),l=0,1,...,L-1,L<N, como los coeficientes de Fourier 10 a las frecuencias de subportadoras ocupadas.

7. Método, según la reivindicación 6, que comprende la generación de la señal de modo que s(k) se obtenga como la Transformada de Fourier Discreta Inversa del espectro H(n) de N ponderaciones de subportadoras, de 15 modo que H(n)=H(N-n), siendo n=0,1,2,...,N-1, en donde H(N)=H(0) permanezca verdadero en función de la periodicidad de la Transformada de Fourier Discreta.

8. Método según la reivindicación 7, que comprende la puesta en correspondencia de la secuencia c(l) con el 20 espectro H(n) como

en donde c(l) es una secuencia centralmente simétrica de longitud impar L;

o la puesta en correspondencia de la secuencia c(l) 25 con el espectro H(n) como

caso otrocualquier en ,0,,...,23,21,2121...,,2,,0,21RNRLNRLNnLRNncRLRRnLRncnH

en donde c(l) es una secuencia centralmente simétrica de longitud impar L y R es el número de repeticiones, es decir, de periodos de una cierta forma de onda de base en la señal, de modo que N=0 mod. R; 5

o la puesta en correspondencia de la secuencia c(l) con el espectro H(n) como

caso otrocualquier en ,0par, es ,1,...,2/,2/12/,...,2,1,0,2/LNLNnLNncLnLncnH

en donde c(l) es una secuencia binaria arbitraria de longitud par L. 10

9. Método, según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, que comprende la utilización de una secuencia c(l) que es pseudo-aleatoria.

10. Método según la reivindicación 9, en donde la secuencia c(l) es una secuencia Zadoff-Chu definida por:15 impar es ,1,...,1,0,2/1LLlWlclrlL

en donde ;1,/2expjLjWL

o la secuencia c(l) es una secuencia polifásica del denominado Tipo Chirp Generalizado (GCL) definida por

20 ,1,...,1,0,modLlmlblalc

en donde L=sm2 es impar, s y m son números enteros positivos, es cualquier secuencia centralmente simétrica de m números complejos de magnitud unitaria y es la secuencia Zadoff-Chu de longitud L; lbla

o la secuencia c(l) es una secuencia complementaria 25

de Golay de longitud par L elegida dentro de un conjunto de pares complementarios de Golay ortogonales.

11. Método, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende la utilización de

o 5 12/0*.1NkkNprkprpD

empleando o, 12/0*.11NkkNprkprpD

empleando 12/0.11NkkNprkprpD

en donde [x] designa la función de límite superior de x, es decir, el más pequeño número entero superior o igual a x, como correlación diferencial inversa. 10

12. Método, según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 11, que comprende:

la utilización de una correlación diferencial cuando se presente un error de frecuencia relativamente elevado en la señal recibida, 15

la utilización de la correlación diferencial inversa cuando se presente un error de frecuencia relativamente bajo en la señal recibida.

13. Método, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende la puesta en 20 correspondencia de la secuencia c(l) con la identidad de un expedidor de la señal s(k)y/o la utilización de una secuencia c(l) que sea binaria.

14. Emisor (120), destinado a utilizarse en un sistema de comunicación, caracterizado porque el emisor 25 (120) está configurado para generar una señal que presenta una propiedad temporal simétrica utilizable para la sincronización y una parte centralmente simétrica, s(k), estando basada la señal en una secuencia

exclusivamente identificable c(l) entre un conjunto de secuencias; siendo la parte centralmente simétrica, s(k) centralmente simétrica bajo la forma de su valor absoluto y siendo la parte centralmente simétrica s(k) de una longitud arbitraria N y configurado para enviar la señal 5 a través de un canal, de comunicación.

15. Receptor (130), destinado a utilizarse en un sistema de comunicación, caracterizado porque el receptor (130) está:

configurado para recibir una señal que presenta una 10 propiedad temporal simétrica utilizable para la sincronización y en donde, la señal está basada en una secuencia exclusivamente identificable c(l) entre un conjunto de secuencias;

configurado para calcular y memorizar una 15 correlación a partir de un bloque de N muestras de señales recibidas

y calcular y memorizar la correlación diferencial inversa de D(p) a partir de un bloque de N muestras de señales recibidas r(k),k=0,1,…,N-1, 20

configurado para repetir la etapa precedente para un nuevo bloque de N muestras de la señal recibida, tomadas después de un retardo de una muestra con respecto a un bloque precedente, varias veces;

configurado para buscar el retardo del bloque de N 25 muestras, que da lugar a una magnitud de correlación máxima y para seleccionar este retardo como una temporización inicial para la demodulación;

configurado para detectar la secuencia única c(l) entre el conjunto de secuencias. 30

16. Un sistema de telecomunicaciones (100), que comprende al menos un emisor (120) según la

reivindicación 14 y al menos un receptor (130) según la reivindicación 15.