Sistema de transmisión de información digital inalámbrico que comprende al menos una infraestructura óptica (1,

4b) para la generación, codificación, modulación y demodulación de una señal inalámbrica, al menos un sistema de transmisión y recepción eléctrico inalámbrico (3a, 3b) y al menos un interfaz (2, 4a) entre cada infraestructura óptica y cada sistema eléctrico, caracterizado porque la estructura óptica está adaptada para realizar una modulación multinivel diferencial por desplazamiento de fase. Gracias a este sistema se consigue una alta eficiencia espectral sin requerimiento de sincronización de la portadora

Enlaces inalámbricos digitales con modulación de fase multinivel basados en fotónica.

Campo de la invención

La presente invención se aplica al campo de las telecomunicaciones, y en particular a los sistemas de comunicación inalámbricos.

Antecedentes de la invención

La comunicación inalámbrica se define habitualmente como la transmisión de información por un medio, como el aire, entre dos o más fuentes y destinatarios sin el uso de líneas de transmisión. A modo de ejemplo, un enlace de comunicación inalámbrica típico consiste en un transmisor y un receptor. El transmisor usa una señal portadora eléctrica de radio frecuencia (RF), la cual puede modularse con una señal de banda base con el fin de transmitir la señal de forma inalámbrica. En el receptor se realiza una modulación inversa (es decir, una demodulación) de la señal RF y se recupera la secuencia original de datos en banda base.

Existen varias técnicas de modulación para la transmisión inalámbrica. Las técnicas de modulación se identifican a menudo por el número de bits por símbolo (n), es decir, la eficiencia espectral, pudiendo tener diferentes configuraciones en frecuencia, fase y/o amplitud de la señal modulada. La eficiencia espectral es un parámetro clave en los sistemas inalámbricos de comunicación de alta velocidad dado que las bandas de emisión son muy limitadas.

Los sistemas de comunicación inalámbrica con capacidades de Gigabits por segundo (Gbps) pueden estar basados en tecnología fotónica, como descrito en US 2008/0063028 A1. A modo de ejemplo, las dos señales ópticas con una separación de frecuencias igual a la frecuencia de portadora deseada ν se pueden aislar y una de las señales ópticas puede ser modulada por los datos en banda base a transmitir por el interfaz aéreo. El sistema descrito en US 2008/0063028A1 ha sido realizado utilizando la técnica de modulación binaria OOK (on-off keying) de baja eficiencia espectral, que permite la transmisión de información (en su formato digital (bits)) mediante la modulación de la señal óptica con un estado binario de on y off y realizando en el lado del receptor una detección directa de la envolvente de la señal sin requerimiento de sincronización de la portadora.

En otro ejemplo, los datos en banda base pueden modularse sobre la portadora óptica en un formato de modulación multinivel en fase y/o en intensidad para comunicaciones inalámbricas permitiendo una eficiencia espectral muy aumentada. Sin embargo estos sistemas de transmisión requieren complejos receptores con sincronización y con una multitud de componentes electrónicos.

Objeto de la invención

El objeto de la presente invención es conseguir un sistema de transmisión de información con alta eficiencia espectral y menos complejo sin requerimiento de sincronización de la portadora.

Para lograr este objetivo, la invención proporciona un sistema de transmisión de información digital inalámbrico según la reivindicación 1 y un método según la reivindicación 12, donde la información se recupera de manera transparente para el sistema óptico, esto es, demodulando la señal en un receptor óptico sin requerimiento de sincronización de la portadora. Así, utilizar una modulación de tipo multinivel, con una eficiencia espectral mayor, permite transmitir una señal de una velocidad aumentada en tasa binaria (bits por segundo) sin aumentar el ancho de banda en comparación con transmisión binaria de sólo dos niveles, es decir n=1 bit por símbolo. El sistema comprende al menos una infraestructura óptica para la generación, modulación y demodulación de una señal inalámbrica, al menos un sistema de transmisión y recepción eléctrico inalámbrico y al menos un interfaz entre cada infraestructura óptica y cada sistema eléctrico. La estructura óptica está adaptada para realizar una modulación multinivel diferencial por desplazamiento de fase. De preferencia, esta modulación es una modulación DQPSK, D8PSK o D16PSK. El sistema, opcionalmente, está adaptado para además de realizar una modulación diferencial multinivel de fase realizar una modulación en intensidad. Opcionalmente comprende además un divisor de la señal y una pluralidad de transmisores y receptores ópticos acoplados a los transmisores mediante interfaces para la generación de una pluralidad de canales de transmisión de la señal en diferente bandas de RF, divisores ópticos, elementos de retardo y elementos adicionales para realizar una transmisión redundante. El demodulador óptico puede ser idéntico para las conexiones inalámbricas y las conexiones cableadas. Las unidades de transmisión y recepción óptica pueden ser multibanda y el mismo transmisor óptico está adaptado para usarse individualmente para cada banda.

Algunas ventajas adicionales del sistema son que la demodulación puede hacerse usando únicamente componentes fotónicos pasivos, haciendo el sistema mucho más sencillo mientras que la naturaleza de la señal no queda degradada, y que el mismo transmisor puede usarse individualmente para cada banda. Esto reduce también consumo y costes.

Descripción de los dibujos

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña la siguiente descripción de un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo se ha representado lo siguiente:

Fig. 1 es un diagrama de bloques de un ejemplo de sistema basado en modulación DxPSK incluyendo el enlace inalámbrico.

Fig. 2 es un diagrama de bloques de un ejemplo de transmisor óptico DQPSK.

Fig. 3a-c son trazas en el dominio de frecuencias de ejemplos de señales ópticas de (a) entrada y (b) salida del transmisor óptico y (c) de salida del foto detector.

Fig. 4a-b es un diagrama de bloques de un ejemplo de (a) convertidor eléctrico a óptico para convertir una señal eléctrica a óptica y (b) un demodulador óptico DxPSK.

Fig. 5a-c son trazas en el dominio de frecuencias de ejemplos de señales ópticas de (a-b) la entrada y (c) la salida del filtro en el convertidor eléctrico a óptico.

Fig. 6 es un diagrama de bloques de un ejemplo de transmisor óptico para un enlace de datos con redundancia incluyendo un enlace cableado y un inalámbrico.

Fig. 7 es un diagrama de bloques de un ejemplo de transmisor para transmisión multibanda.

Fig. 8 es un diagrama de bloques de un ejemplo de sistema basado en modulación DxPSK-ASK.

Fig. 9 es un diagrama de bloques de un ejemplo de sistema basado en demodulación DxPSK-ASK.

Descripción detallada de la invención

En la presente invención se usan formatos de modulación multinivel para conseguir una eficiencia espectral mayor (en términos de bits/Hz). El objetivo de la invención se consigue utilizando una codificación multinivel diferencial por desplazamiento de fase (DxPSK) con una tasa binaria elevada, siempre manteniendo la configuración del receptor sin necesidad de sincronización de la portadora reduciendo el coste y/o consumo de potencia.

La señal inalámbrica es recibida en el convertidor eléctrico a óptico y convertida a una señal óptica y demodulada por un demodulador óptico DxPSK. El demodulador óptico DxPSK es idéntico para la presente invención y para conexiones ópticas por fibra. Esta característica específica permite que la invención, el sistema inalámbrico de DxPSK, se pueda usar sin modificación en cualquier punto de un sistema óptico, permitiendo un enlace de redundancia en el cual la secuencia de datos pueda transmitirse a través de la conexión óptica por fibra o a través de la conexión eléctrica inalámbrica. El transmisor usa una señal fotónica con varias componentes para generar una o más portadoras eléctricas de RF para transmisión inalámbrica. La señal fotónica puede consistir en un mínimo de dos componentes, con una separación de frecuencia correspondiente a la frecuencia de la portadora eléctrica RF.

En el transmisor los componentes de señal óptica se aíslan y se encamina a través del modulador, donde la secuencia de datos modula al menos una de las componentes usando una modulación DxPSK, y al menos una componente no se modula. A continuación se combinan las diferentes componentes ópticas, antes de la fotodetección. La...

1. Sistema de transmisión de información digital inalámbrico que comprende al menos una infraestructura óptica (1, 4b) para la generación, modulación y demodulación de una señal inalámbrica, al menos un sistema de transmisión y recepción eléctrico inalámbrico (3a, 3b) y al menos un interfaz (2, 4a) entre cada infraestructura óptica y cada sistema eléctrico, caracterizado porque la estructura óptica está adaptada para realizar una modulación multinivel diferencial por desplazamiento de fase.

2. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado porque la modulación es DQPSK.

3. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado porque la modulación es D8PSK.

4. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado porque la modulación es D16PSK.

5. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque además de estar adaptado para realizar una modulación diferencial multinivel de fase puede realizar una modulación en intensidad al mismo tiempo.

6. Sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende además un divisor de la señal (14) y una pluralidad de transmisores y receptores ópticos acoplados a los transmisores mediante interfaces para la generación de una pluralidad de canales de transmisión de la señal.

7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende divisores ópticos de la señal y elementos de retardo.

8. Sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende elementos adicionales para realizar una transmisión redundante cableada/inalámbrica.

9. Sistema según la reivindicación 8 caracterizado porque comprende un demodulador óptico idéntico para las conexiones inalámbricas y las conexiones cableadas.

10. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque las unidades de transmisión y recepción óptica son multibanda.

11. Sistema según la reivindicación 10 caracterizado porque el mismo transmisor óptico está adaptado para usarse individualmente para cada banda.

12. Método de transmisión digital inalámbrico de información que comprende las fases de:

a. generación de una señal óptica portadora

b. modulación multinivel diferencial por desplazamiento de fase de la señal y emisión de la señal

c. transformación en una señal eléctrica en RF

d. transmisión inalámbrica de dicha señal.

e. transformación de la señal eléctrica recibida en una señal óptica y demodulación de la misma en un receptor óptico.

13. Método según la reivindicación 12 caracterizado porque la modulación es DQPSK.

14. Método según la reivindicación 12 caracterizado porque la modulación es D8PSK.

15. Método según la reivindicación 12 caracterizado porque la modulación es D16PSK.

16. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque además de realizar una modulación diferencial multinivel de fase se realiza una modulación en intensidad.

17. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende una fase adicional para realizar una transmisión redundante cableada/inalámbrica.

18. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque las señales de transmisión y recepción son multibanda.