METODO Y APARATO RECEPTOR PARA DETERMINAR UN VALOR DE CORRELACION CONSIDERANDO UNA CORRECCION DE FRECUENCIA.

Aparato (100) receptor para determinar un valor de correlación de una secuencia de elemento de código repetitiva predeterminada en una señal (115) de recepción,

teniendo la secuencia de elemento de código una duración de secuencia de elemento de código y un ciclo de repetición de secuencia de elemento de código, que comprende

una unidad (110) de recepción para recibir la señal (115) de recepción

un segmentador (120) para proporcionar segmentos de señal de recepción a partir de la señal de recepción, representando dos segmentos de señal de recepción la misma secuencia de elemento de código en diferentes ciclos de repetición y teniendo al menos una separación de tiempo entre ciclos de repetición;

un corrector (130) de frecuencia para determinar conjuntos de segmentos de señal de recepción corregidos en frecuencia basándose en conjuntos de frecuencias de corrección, basándose las frecuencias de corrección en la duración de secuencia de elemento de código y el ciclo de repetición de secuencia de elemento de código;

un generador (140) de secuencia de elemento de código para generar la secuencia de elemento de código predeterminada;

un correlacionador (150) para correlacionar la secuencia de elemento de código predeterminada con los segmentos de señal de recepción corregidos en frecuencia de un conjunto para obtener un valor de correlación de conjunto; y

un selector (160) para seleccionar uno de los valores de corrección de conjunto que cumplen una condición predeterminada como el valor de correlación

Método y aparato receptor para determinar un valor de correlación considerando una corrección de frecuencia.

La presente invención se sitúa en el campo de la corrección en frecuencia de señales recibidas, como tiene lugar, por ejemplo, como desplazamientos Doppler en señales recibidas de espectro ensanchado cuando existe un movimiento entre un transmisor y un receptor.

En las comunicaciones inalámbricas es un problema conocido el hecho de que tienen lugar desplazamientos de frecuencia, si el receptor y el transmisor no están estacionarios. Los denominados desplazamientos Doppler son un problema general de las comunicaciones móviles, ya que a menudo los receptores de señales desplazadas en frecuencia tienen que aplicar correcciones de frecuencia con el fin de lograr una calidad de la señal suficiente. Este problema tiene un carácter general y tiene lugar básicamente en la mayoría de los sistemas de comunicación móvil. A continuación, se hará referencia a sistemas de comunicación de espectro ensanchado, sin embargo, también pueden hacerse consideraciones similares con respecto a otros sistemas de comunicación móvil.

En sistemas de comunicación de espectro ensanchado, se utilizan secuencias predefinidas, denominadas secuencias de elemento de código, con el fin de ensanchar una señal de información en el dominio de frecuencia. En un receptor, se genera una réplica de dicha secuencia de elemento de código, con el fin de correlacionar la secuencia generada con la señal de recepción o recibida. A continuación se usarán de manera sinónima las expresiones de señal de recepción y recibida. A través de la correlación puede extraerse la señal deseada de la señal de recepción, denominándose también esta operación como desensanchamiento. Las secuencias de elemento de código utilizadas también se conocen como códigos PRN (PRN = Pseudo Random Noise, ruido pseudoaleatorio). La correlación en el receptor puede eliminar el código PRN y se realiza básicamente mediante correlación, es decir, multiplicando e integrando la señal entrante por la réplica del código.

Con el fin de permitir una correlación apropiada, deben alinearse en el tiempo los comienzos de ambos códigos, es decir, la réplica y el código dentro de la señal recibida, lo que puede realizarse mediante una búsqueda iterativa a través de correlaciones con señales recibidas de diferentes desplazamientos en el tiempo. De este modo, en una primera dimensión puede evaluarse un desplazamiento en el tiempo apropiado.

Otra dimensión de búsqueda puede ser la frecuencia, en la que las distorsiones o los errores de señal se deben a los denominados efectos Doppler. Debido al movimiento mutuo del transmisor y el receptor, la señal recibida puede desplazarse en frecuencia. Por tanto, la segunda dimensión de búsqueda puede ser en frecuencia. Ambos efectos, los desplazamientos en frecuencia y en el tiempo, no se conocen en el receptor, y pueden usarse diferentes algoritmos para reducirlos.

Hallar el retardo del código entrante, también denominado retardo de código, es el propósito, por ejemplo, de GNSS (GNSS = Global Navigation Satellite Systems, sistemas globales de navegación por satélite). Puede usarse una correlación en el dominio de frecuencia, por ejemplo utilizando la FTT (FFT = Fast Fourier Transform, transformada rápida de Fourier), para determinar este valor. Tal como se mencionó anteriormente, también debe tenerse cuidado con el efecto Doppler, ya que también debe eliminarse o reducirse el desplazamiento en frecuencia. Con el fin de hacer esto, un algoritmo conocido consiste en realizar una búsqueda iterativa a través de una malla de posibles frecuencias Doppler, que está determinada por el intervalo de frecuencias Doppler, que puede ser, por ejemplo, de [-5, 5] Hz en un GNSS con receptores estáticos.

Además, existen algoritmos conocidos para aumentar la relación señal a ruido (SNR, signal-to-noise ratio) de un valor de correlación en el receptor. A continuación se explicará la correlación de segmentos de señal de recepción con secuencias de elemento de código.

En este caso, y en lo sucesivo, un valor de correlación corresponderá a un resultado de correlacionar dos secuencias, que produce una función o secuencia de correlación compuesta por múltiples valores de correlación. Sin embargo, dentro de estas secuencias resultantes puede haber valores de correlación particulares, por ejemplo un valor pico o un valor que satisface una condición predeterminada que ha de detectarse, por ejemplo, para hallar un retardo correcto de una secuencia recibida. Por tanto, la expresión valor de correlación puede corresponder a un valor de un resultado de correlación en términos de una secuencia o función.

Un algoritmo público actual para aumentar la SNR es, por ejemplo, el denominado método de medio bit alterno (AHBM, alternate half-bit method) y el denominado método de bit completo (FBM, full-bit method). Difieren con respecto al tiempo de integración coherente que se usa en un correlacionador para la integración y que es de una duración de medio bit (AHBM) o de un bit completo (FBM), respectivamente. Los tiempos de integración que superan esas duraciones, se refieren a integraciones incoherentes, porque fuera de estas duraciones se desconocen los datos de modulación, por tanto, no puede anticiparse la superposición coherente de estas partes de señal. Sin embargo, también se conoce que la ganancia de la integración incoherente no es tan alta como la ganancia de la integración coherente, especialmente en escenarios de baja SNR. Por ejemplo, en escenarios en interiores, en los que pueden recibirse señales de recepción bastante débiles, con un corto tiempo de integración coherente, puede no ser posible una detección apropiada. Un problema de estos sistemas convencionales es que es difícil un posicionamiento adecuado en escenarios en interiores o escenarios de baja SNR.

Además, la cantidad de duración de señal integrada de manera coherente limita el lado de malla de una malla de frecuencias Doppler en el que ha de buscarse. El salto de frecuencia máximo que puede realizarse viene dado por la expresión

Esta condición tiene en cuenta que las variaciones de fase dentro de una fracción de señal integrada de manera coherente (de duración T_COH) deben limitarse con el fin de impedir una superposición destructiva. Si se exige que al menos la mitad de la potencia de señal pueda integrarse dentro del tiempo coherente, se obtiene que el máximo desplazamiento de fase permisible es de dos tercios de n, lo que implica la condición anterior para el salto de frecuencia máximo.

Por ejemplo, en escenarios en interiores, ya se sabe que la SNR es muy baja. Por tanto, parece apropiado aumentar el tiempo de integración coherente con el fin de adquirir una señal por satélite de manera apropiada y para obtener después la posición de los usuarios también de manera más apropiada. Sin embargo, según la condición anterior, cuanto mayor es el tiempo de integración coherente, más fina es la malla de frecuencias Doppler y, por consiguiente, mayor es la complejidad puesto que una malla Doppler más fina proporciona muchas más frecuencias Doppler que han de considerarse. Además, cuando se amplían los tiempos de integración coherente hasta un valor superior a una duración de un único bit, esto implica que deben conocerse los símbolos de datos o bits dentro del tiempo de integración coherente para poder combinarlos de manera coherente. De lo contrario, si no se conocen los bits y se integra a través de límites de bit de diferentes bits, los cambios de signo de bit pueden provocar una superposición destructiva. Esto implicaría de nuevo que ha de estar disponible un canal piloto en el sistema de comunicación, es decir, una secuencia de datos de transmisión conocida. Si la secuencia de bits transmitida no se conoce, y observando que un bit se traduce en al menos una secuencia de elemento de código o varias secuencias de elemento de código que podrían combinarse de manera coherente, el receptor no sabe si se ha producido un cambio de signo o no en los límites de bit. Por tanto, la combinación coherente a través de límites de bit es muy crítica si no se conocen los bits.

Como ya se mencionó anteriormente, el aumento del tiempo de integración coherente genera un incremento proporcional del número de correlaciones que han de realizarse, suponiendo que es necesario realizar...

1. Aparato (100) receptor para determinar un valor de correlación de una secuencia de elemento de código repetitiva predeterminada en una señal (115) de recepción, teniendo la secuencia de elemento de código una duración de secuencia de elemento de código y un ciclo de repetición de secuencia de elemento de código, que comprende

una unidad (110) de recepción para recibir la señal (115) de recepción

un segmentador (120) para proporcionar segmentos de señal de recepción a partir de la señal de recepción, representando dos segmentos de señal de recepción la misma secuencia de elemento de código en diferentes ciclos de repetición y teniendo al menos una separación de tiempo entre ciclos de repetición;

un corrector (130) de frecuencia para determinar conjuntos de segmentos de señal de recepción corregidos en frecuencia basándose en conjuntos de frecuencias de corrección, basándose las frecuencias de corrección en la duración de secuencia de elemento de código y el ciclo de repetición de secuencia de elemento de código;

un generador (140) de secuencia de elemento de código para generar la secuencia de elemento de código predeterminada;

un correlacionador (150) para correlacionar la secuencia de elemento de código predeterminada con los segmentos de señal de recepción corregidos en frecuencia de un conjunto para obtener un valor de correlación de conjunto; y

un selector (160) para seleccionar uno de los valores de corrección de conjunto que cumplen una condición predeterminada como el valor de correlación.

2. Aparato (100) receptor según la reivindicación 1, en el que el corrector (130) de frecuencia está adaptado para determinar las frecuencias de corrección basándose en cambios de frecuencia de la señal de recepción.

3. Aparato (100) receptor según una de las reivindicaciones anteriores, en el que cada conjunto de corrección de frecuencia comprende una frecuencia de corrección para cada segmento de señal de recepción.

4. Aparato (100) receptor según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el corrector (130) de frecuencia está adaptado para determinar un conjunto de frecuencias de corrección por cada frecuencia de una malla gruesa de frecuencias entre una frecuencia gruesa mínima y una frecuencia gruesa máxima con un tamaño de paso grueso que se basa en la duración de la secuencia de elemento de código.

5. Aparato (100) receptor según la reivindicación 4, en el que la frecuencia gruesa mínima es mayor que o igual a -5 kHz, la frecuencia gruesa máxima es menor que o igual a 5 kHz y el tamaño de paso grueso es menor que o igual a dos tercios dividido entre la duración de la secuencia de elemento de código.

6. Aparato (100) receptor según una de las reivindicaciones 4 ó 5, en el que el corrector (130) de frecuencia está adaptado para determinar un conjunto de frecuencias de corrección por cada frecuencia de una malla fina de frecuencias alrededor de una frecuencia de corrección de la malla gruesa, teniendo la malla fina un desfase de frecuencia fina mínima con respecto a la frecuencia de corrección gruesa, un desfase de frecuencia fina máxima con respecto a la frecuencia de corrección gruesa y un tamaño de paso fino.

7. Aparato (100) receptor según la reivindicación 6, en el que la frecuencia fina mínima es mayor que o igual a -0,5 dividido entre el ciclo de repetición de secuencia de elemento de código, el desfase de frecuencia fina máxima es menor que o igual a 0,5 dividido entre el ciclo de repetición de secuencia de elemento de código y el tamaño de paso fino es menor que o igual a un tercio dividido entre el ciclo de repetición de secuencia de elemento de código.

8. Aparato (100) receptor según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el corrector (130) de frecuencia está adaptado para determinar un conjunto de frecuencias de corrección por cada tasa de cambio de frecuencia de una malla de tasa de cambio de frecuencia, teniendo la malla de tasa de cambio de frecuencia una tasa de cambio de frecuencia mínima, una tasa de cambio de frecuencia máxima y un tamaño de paso de tasa de cambio de frecuencia.

9. Aparato (100) receptor según la reivindicación 8, en el que la tasa de cambio de frecuencia mínima es mayor que o igual a -2 Hz/s, la tasa de cambio de frecuencia máxima es menor que o igual a 2 Hz/s y el tamaño de paso de tasa de cambio es menor que o igual a 0,5 Hz/s.

10. Aparato receptor según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el correlacionador (150) está adaptado para correlacionar la secuencia de elemento de código predeterminada con cada segmento de señal de recepción corregido en frecuencia de un conjunto para obtener un valor de correlación de segmento para cada segmento de señal de recepción corregido en frecuencia para un conjunto de frecuencias de corrección y para combinar todos los valores de correlación de segmento de cada conjunto de frecuencias de corrección para obtener un valor de correlación por cada conjunto de frecuencias de corrección.

11. Aparato (100) receptor según una de las reivindicaciones 6 a 10, en el que el corrector (130) de frecuencia está adaptado para proporcionar un desplazamiento de fase por cada frecuencia de corrección de la malla fina para los segmentos de señal de recepción corregidos en frecuencia basándose en la malla gruesa de frecuencias.

12. Aparato (100) receptor según una de las reivindicaciones 8 a 11, en el que el corrector (130) de frecuencia está adaptado para proporcionar un desplazamiento de fase por cada tasa de cambio de frecuencia de la malla de tasa de cambio de frecuencia para los segmentos de señal recibida corregidos en frecuencia basándose en la malla gruesa de frecuencias.

13. Aparato (100) receptor según una de las reivindicaciones 11 ó 12, en el que el correlacionador (150) está adaptado para aplicar el desplazamiento de fase a los valores de corrección de segmento y para combinar los valores de correlación de segmento desplazados en fase para obtener un valor de correlación por cada conjunto de frecuencias de corrección.

14. Aparato (100) receptor según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad (110) de recepción está adaptada para recibir una señal CDMA (CDMA = Code Division Multiple Access, acceso múltiple por división de código), GNSS (GNSS = Global Navigation Satellite System, sistema global de navegación por satélite), GPS (GPS = Global Positioning System, sistema de posicionamiento global), Galileo, Glonass.

15. Método para determinar un valor de correlación de una secuencia de elemento de código repetitiva predeterminada en una señal de recepción, teniendo la secuencia de elemento de código una duración de secuencia de elemento de código y un ciclo de repetición de secuencia de elemento de código, que comprende:

recibir la señal de recepción;

proporcionar segmentos de señal de recepción a partir de la señal de recepción, representando dos segmentos de señal de recepción la misma secuencia de elemento de código en diferentes ciclos de repetición y teniendo al menos una separación de tiempo entre ciclos de repetición;

determinar conjuntos de segmentos de señal de recepción corregidos en frecuencia basándose en conjuntos de frecuencias de corrección, basándose las frecuencias de corrección en la duración de secuencia de elemento de código y el ciclo de repetición de secuencia de código;

generar la secuencia de elemento de código predeterminada;

correlacionar la secuencia de elemento de código predeterminada con los segmentos de señal de recepción corregidos en frecuencia de un conjunto para obtener un valor de correlación de conjunto; y

seleccionar uno de los valores de corrección de conjunto que cumplen una condición predeterminada como el valor de correlación.

16. Programa informático que tiene un código de programa para realizar un método según la reivindicación 15, cuando se ejecuta el código de programa en un ordenador.