Un dispositivo de comunicaciones (200) para separar señales de fuente proporcionadas por M fuentes de señal,

de tal manera que el dispositivo de comunicaciones comprende: un conjunto ordenado de antena (202), que comprende N elementos de antena destinados a recibir al menos N sumas diferentes de las M señales de fuente, siendo N y M mayores que 1, de tal modo que dichos N elementos de antena comprenden al menos un elemento de antena (204) para recibir al menos una de las N sumas diferentes de las M señales de fuente, y al menos dos elementos de antena correlacionados (206) para recibir al menos dos de las N sumas diferentes de las M señales de fuente; de tal manera que dichos al menos dos elementos de antena correlacionados (206) no están correlacionados con dicho al menos un elemento de antena (204); un receptor (210), conectado a dicho conjunto ordenado de antena (202) para recibir las al menos N sumas diferentes de las M fuentes de señal; y un procesador (212) de separación ciega de señales, conectado a dicho receptor (210) con el fin de formar una matriz de mezcla (214) que comprende las al menos N sumas diferentes de las M señales de fuente, de tal modo que la matriz de mezcla (214) tiene un rango igual a al menos N, y dicho procesador (212) de separación ciega de señales está destinado a separar de la matriz de mezcla (214) las señales de fuente deseadas (216)

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo del procesamiento o tratamiento de las señales y, más particularmente, a la separación de las señales de fuente deseadas de una mezcla de señales de fuente, utilizando técnicas de separación ciega de señales (BSS –“blind signal separation”).

Antecedentes de la invención

La separación ciega de señales (BSS) implica la recuperación de señales de fuente de una señal compuesta, de tal manera que la señal compuesta incluye una mezcla de las señales de fuente. La separación es “ciega” debido a que se lleva a cabo a menudo con información limitada acerca de las señales, de las fuentes de las señales, y de los efectos que el canal de propagación tiene sobre las señales.

Un ejemplo de ello es el familiar efecto de “fiesta del cóctel”, cuando una persona que está en una fiesta es capaz de separar una voz individual de una combinación de todas las voces de la sala. La separación ciega de fuentes es particularmente aplicable en los dispositivos de comunicaciones inalámbricas celulares y personales, en los que un gran número de bandas de frecuencias han llegado a saturarse con numerosos emisores de radiofrecuencia, que, a menudo, coexisten dentro del mismo espectro. Solo cabe esperar que el problema de los emisores de canal común empeore en los años venideros con el desarrollo de las tecnologías inalámbricas de baja potencia, sin licencia, tales como la Bluetooth y otras redes de área personal.

Tres técnicas de separación ciega de señales de uso común son el análisis de componente principal (PCA –“principal component analysis”), el análisis de componentes independientes (ICA –“independent component analysis”) y la descomposición en valores singulares o individuales (SVD –“singular value decomposition”). El PCA implica unas primera y segunda estadísticas momentáneas de las señales de fuente, y se utiliza cuando las relaciones entre señal y ruido de las señales de fuentes son elevadas. En caso contrario, se emplea el ICA, el cual implica un tratamiento de PCA seguido por unas tercera y cuarta estadísticas momentáneas de las señales de fuente. Como alternativa, la SVD puede ser utilizada para separar una señal de fuente de la mezcla de señales de fuente basándose en sus valores propios (eigenvalores).

Con independencia de la técnica de separación ciega de señales que se aplique, se utiliza una pluralidad de sensores para recibir diferentes mezclas de las señales de fuente desde diversas fuentes de señal. Cada sensor suministra como salida una mezcla de las señales de fuente, la cual es una suma única de las señales de fuente. En general, tanto los coeficientes de canal como las señales de fuente originales son desconocidos para el receptor. Se utilizan las sumas únicas de las señales para poblar o llenar una matriz de mezcla. Se aplica a continuación a la matriz de mezcla la técnica de separación ciega de señales apropiada, a fin de separar de la mezcla de señales de fuente las señales de fuente deseadas.

Como ejemplo de ello, la Patente norteamericana Nº 6.799.170 divulga la separación de una señal de fuente independiente de una mezcla de señales de fuente utilizando el ICA. Una pluralidad de sensores recibe la mezcla de señales de fuente, y un procesador toma muestras de la mezcla de señales de fuente a lo largo del tiempo y almacena cada muestra como un vector de datos al objeto de crear un conjunto de datos. Cada sensor suministra como salida una mezcla de las señales de fuente, la cual es una suma única de las señales de fuente. Un módulo de ICA lleva a cabo un análisis de componentes independientes de los vectores de datos con el fin de separar una señal de fuente independiente de otras señales contenidas en la mezcla de señales de fuente.

Los sensores están separados espacialmente unos de otros, y el procesador genera solo un único vector de datos para cada sensor respectivo, a fin de crear el conjunto de datos. La Patente 6.799.170 también divulga el hecho de que el número N de sensores es igual o mayor que el número de fuentes M, es decir, N º M para poblar el conjunto de datos. Un problema de semejante implementación es que, a medida que se incrementa el número M de fuentes, así lo hace entonces el número N de sensores. Los dispositivos de comunicaciones portátiles de pequeño tamaño tienen un escaso volumen disponible para un gran número de sensores N, y el montaje de los sensores en el exterior de los dispositivos de comunicaciones representa un problema para los usuarios.

La Patente norteamericana Nº 6.931.362 divulga otro método para separar señales utilizando la separación ciega de señales. La técnica de separación ciega de señales que se divulga forma una matriz de mezcla con pesos o factores de ponderación de conjunto ordenado adaptativo de lápiz-matriz que minimizan los errores cuadráticos medios debidos tanto a los emisores en interferencia como al ruido gaussiano. Los factores de ponderación híbridos maximizan la relación entre señal e interferencia más el ruido. Al igual que con la Patente 6.799.170, los sensores se encuentran también separados espacialmente unos de otros, y el número N de sensores es igual o mayor que el número M de fuentes para poblar o llenar la matriz de mezcla. Por otra parte, cada sensor proporciona una única entrada a la matriz de mezcla, de lo que resulta una mayor área de volumen para un dispositivo de comunicaciones portátil.

El documento US-A-2001 0033248 divulga un receptor de separación ciega de fuentes que se sirve de una matriz de mezcla de las señales recibidas por diversas antenas.

Sumario de la invención

A la vista de los anteriores antecedentes, es, por tanto, un propósito de la presente invención proporcionar un dispositivo de comunicaciones que comprende un conjunto ordenado y compacto de antena con el fin de recibir una mezcla de señales de fuente destinadas a ser utilizadas por técnicas de separación de señales, de tal modo que las señales de fuente deseadas pueden ser separadas de la misma.

Estos y otros propósitos, características y ventajas de acuerdo con la presente invención se proporcionan por un dispositivo de comunicaciones destinado a separar señales de fuente proporcionadas por M fuentes de señal, de tal manera que el dispositivo de comunicaciones comprende un conjunto ordenado de antena destinado a recibir sumas diferentes de las M señales de fuente. Un receptor o conjunto de receptores está conectado al conjunto ordenado de antena, y existe un procesador de separación ciega de señales, conectado al receptor para formar una matriz de mezcla. La matriz de mezcla comprende las diferentes sumas de las M señales de fuente, según son recibidas por el conjunto ordenado de antena. El procesador de separación ciega de señales separa entonces de la matriz de mezcla las señales de fuente deseadas.

En lugar de utilizar sensores separados espacialmente para proporcionar las diferentes sumas de las M señales de fuente para la matriz de mezcla, puede utilizarse, en su lugar, un conjunto ordenado y compacto de antena. Para los dispositivos de comunicaciones portátiles, es posible utilizar técnicas ciegas de separación de señales puesto que el conjunto ordenado de antena proporciona más de una entrada a la matriz de mezcla mientras permanece compacto.

En particular, el conjunto ordenado de antena puede ser una combinación de elementos de antena correlacionados y no correlacionados. Por ejemplo, el conjunto ordenado de antena puede comprender N elementos de antena destinados a recibir al menos N sumas diferentes de las M señales de fuente, siendo N y M mayores que

1. Los N elementos de antena pueden comprender al menos un elemento de antena para recibir al menos una de las N sumas diferentes de las M señales de fuente, y al menos dos elementos de antena correlacionados para recibir al menos dos de las N sumas diferentes de las M señales de fuente. Los al menos dos elementos de antena correlacionados pueden no estar correlacionados con el al menos un elemento de antena. El procesador de separación ciega de señales puede formar una matriz de mezcla que comprende las al menos N sumas diferentes de las M señales de fuente. La matriz de mezcla puede tener un rango igual a al menos N.

El número de elementos de antena puede ser igual al número de señales de fuente, es decir, N = M. Alternativamente, el número de elementos de antena puede ser mayor...

1. Un dispositivo de comunicaciones (200) para separar señales de fuente proporcionadas por M fuentes de señal, de tal manera que el dispositivo de comunicaciones comprende:

un conjunto ordenado de antena (202), que comprende N elementos de antena destinados a recibir al menos N sumas diferentes de las M señales de fuente, siendo N y M mayores que 1, de tal modo que dichos N elementos de antena comprenden al menos un elemento de antena (204) para recibir al menos una de las N sumas diferentes de las M señales de fuente, y al menos dos elementos de antena correlacionados (206) para recibir al menos dos de las N sumas diferentes de las M señales de fuente; de tal manera que dichos al menos dos elementos de antena correlacionados (206) no están correlacionados con dicho al menos un elemento de antena (204); un receptor (210), conectado a dicho conjunto ordenado de antena

(202) para recibir las al menos N sumas diferentes de las M fuentes de señal; y un procesador (212) de separación ciega de señales, conectado a dicho receptor (210) con el fin de formar una matriz de mezcla

(214) que comprende las al menos N sumas diferentes de las M señales de fuente, de tal modo que la matriz de mezcla (214) tiene un rango igual a al menos N, y dicho procesador (212) de separación ciega de señales está destinado a separar de la matriz de mezcla (214) las señales de fuente deseadas (216).

2. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo la reivindicación 1, en el que N = M.

3. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el rango de la matriz de mezcla es K, siendo K < N, y dicho procesador de separación ciega de señales separa K de

las M señales de fuente de la matriz de mezcla.

4. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual N > M.

5. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dichos al menos dos elementos de antena correlacionados tienen diferentes polarizaciones.

6. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 5, en el cual las diferentes polarizaciones son ortogonales entre sí.

7. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dichos al menos dos elementos de antena comprenden 3 elementos de antena que están también correlacionados y tienen diferentes polarizaciones, de tal manera que se hace posible polarización triple o tripolarización para recibir 3 sumas diferentes de las M señales de fuente.

8. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual dichos al menos dos elementos de antena correlacionados tienen diferentes polarizaciones.

9. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho al menos un elemento de antena comprende también al menos dos elementos de antena correlacionados para recibir al menos dos de las N sumas diferentes de las M señales de fuente.

10. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dichos al menos dos elementos de antena correlacionados comprenden al menos dos elementos de antena activos para formar un conjunto ordenado en fase.

11. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dichos al menos dos elementos de antena correlacionados comprenden al menos un elemento de antena activo y un elemento de antena pasivo al objeto de formar una antena de haces conmutados.

12. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho conjunto ordenado de antena forma al menos N haces de antena destinados a recibir las al menos N sumas diferentes de las M señales de fuente, de tal manera que cada haz de antena tiene 3 puntos de db menos con respecto a un punto de ganancia máxima de la misma, lo que hace posible el rechazo de la señal en al menos una dirección de una señal que se acerca.

13. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho conjunto ordenado de antena forma al menos una configuración de antena destinada a recibir al menos una de las N sumas diferentes de las M señales de fuente, de tal manera que la al menos una configuración de antena carece sustancialmente de puntos de 3 db menos con respecto a un punto de máxima ganancia de la misma, lo que tiene como resultado la ausencia de rechazo de la señal en cualquier dirección de una señal que se acerca.

14. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada suma de las M señales de fuente es lineal.

15. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho procesador de separación ciega de señales separa las señales de fuente deseadas de la matriz de mezcla basándose en el análisis de componente principal, PCA.

16. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho procesador de separación ciega de señales separa las señales de fuente deseadas de la matriz de mezcla

basándose en el análisis de componentes independientes, ICA.

17. Un dispositivo de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho procesador de separación ciega de señales separa las señales de fuente deseadas de la matriz de mezcla basándose en la descomposición en valores individuales, SVD.

18. Un método para hacer funcionar un dispositivo de comunicaciones para separar señales de fuente proporcionadas por M fuentes de señal, de tal manera que el dispositivo de comunicaciones comprende un conjunto ordenado de antena, un receptor, conectado al conjunto ordenado de antena, y un procesador de separación ciega de señales, conectado al receptor, y el método comprende:

recibir en el conjunto ordenado de antena al menos N sumas diferentes de las M señales de fuente, de tal modo que los N elementos de antena comprenden al menos un elemento de antena para recibir al menos una de las N sumas diferentes de las M señales de fuente, y al menos dos elementos de antena correlacionados, destinados a recibir al menos dos de las N sumas diferentes de las M señales de fuente; de manera que los al menos dos elementos de antena correlacionados no están correlacionados con el al menos un elemento de antena; proporcionar al receptor las al menos N sumas diferentes de las M señales de fuente; y procesar o tratar, por parte del procesador de separación ciega de señales, las al menos N sumas diferentes de las M señales de fuente recibidas por el receptor, de tal modo que el tratamiento comprende formar una matriz de mezcla que comprende las al menos N sumas diferentes de las M señales de fuente, de manera que la matriz de mezcla tiene un rango igual a hasta al menos N, y separar de la matriz de mezcla las señales de fuente deseadas.

19. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual N=M.

20. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual los al menos dos elementos de antena correlacionados tienen diferentes polarizaciones.

21. Un método de acuerdo con la reivindicación 20, en el cual las diferentes polarizaciones son ortogonales entre sí.

22. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual los al menos dos elementos de antena comprenden 3 elementos de antena que están también correlacionados y tienen diferentes polarizaciones, de tal manera que se hace posible polarización triple o tripolarización para recibir 3 sumas diferentes de las M señales de fuente.

23. Un método de acuerdo con la reivindicación 22, en el cual los al menos dos elementos de antena correlacionados tienen diferentes polarizaciones.

24. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual el al menos un elemento de antena comprende también al menos dos elementos de antena correlacionados para recibir al menos dos de las N sumas diferentes de las M señales de fuente.

25. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual los al menos dos elementos de antena correlacionados comprenden al menos dos elementos de antena activos para formar un conjunto ordenado en fase.

26. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual los al menos dos elementos de antena correlacionados comprenden un elemento de antena activo y al menos un elemento de antena pasivo al objeto de formar una antena de haces conmutados.

27. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual el conjunto ordenado de antena forma al menos N haces de antena destinados a recibir las al menos N sumas diferentes de las M señales de fuente, de tal manera que cada haz de antena tiene 3 puntos de db menos con respecto a un punto de ganancia máxima de la misma, lo que hace posible el rechazo de la señal en al menos una dirección de una señal que se acerca.

28. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual el conjunto ordenado de antena forma al menos una configuración de antena destinada a recibir al menos una de las N sumas diferentes de las M señales de fuente, de tal manera que la al menos una configuración de antena carece sustancialmente de puntos de 3 db menos con respecto a un punto de máxima ganancia de la misma, lo que tiene como resultado la ausencia de rechazo de la señal en cualquier dirección de una señal que se acerca.

29. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual cada suma de las M señales de fuente es lineal.

30. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual el procesador de separación ciega de señales separa las señales de fuente deseadas de la matriz de mezcla basándose en el análisis de componente principal, PCA.

31. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual el procesador de separación ciega de señales separa las señales de fuente deseadas de la matriz de mezcla basándose en el análisis de componentes independientes, ICA.

32. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual el procesador de separación ciega de señales separa las señales de fuente deseadas de la matriz de mezcla basándose en la descomposición en valores individuales, SVD.