MÉTODO Y DISPOSITIVO DE TRANSMISIÓN Y DE RECEPCIÓN DE SEÑALES DIGITALES.

Método y dispositivo de transmisión y de recepción de señales digitales. Campo técnico de la invención La invención que se describe tiene su ámbito de aplicación en los sistemas de transmisión y recepción de múltiples canales de información basados en la técnica de modulación OFDM (Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales). Antecedentes de la invención El método de transmisión denominado Acceso Múltiple por División de Código Localizado en Tiempo y en Frecuencia (TFL-CDMA: Time Frequency Localized Code División MultiAccess, en inglés) se basa en un ensanchamiento bidimensional en tiempo y en frecuencia mediante secuencias ortogonales, por ejemplo secuencias de Hadamard, para posteriormente obtener los símbolos a transmitir aplicando una modulación OFDM [ver Time-frequency localized CDMA for downlink multi-carrier systems, en Proc. IEEE International Symposium on Spread Spectrum Techniques and Applications, vol. 1, p.p. 118-122, año 2002]. Este tipo de transmisión es apropiado para enviar señales en canales multi-camino dinámicos con decaimiento selectivo en frecuencia y en el tiempo. En dichos canales las señales transmitidas sufren una dispersión, tanto en tiempo como en frecuencia, que las distorsionan. El hecho de añadir diversidad, enviando un mismo bit a través de diferentes frecuencias y a diferentes tiempos, puede ayudar a disminuir el número de errores en recepción. Sin embargo, cuando el tamaño del código que se utiliza, en alguna de las dos dimensiones: tiempo (en la dirección de las filas), o frecuencias (en la dirección de columnas), es demasiado grande (mayor que la zona en la cual el canal se puede asumir que permanece constante), se produce interferencia entre los bits codificados con diferentes códigos. El hecho de que se utilicen matrices (o secuencias ordenadas de forma matricial) en la zona del plano tiempo-frecuencia, en la cual la respuesta impulsiva del canal se puede considerar constante ayuda a reducir dicha interferencia. Por otro, lado el hecho de que cada bit se envíe por una serie de frecuencias y de tiempos donde el canal permanece constante hace que se pierda diversidad, esta diversidad se puede mantener (antes de la codificación con matrices) mediante un codificador exterior y un entrelazador (interleaver en ingles) exterior. Como se ha mencionado anteriormente en el método TFL-CDMA se utilizan secuencias ortogonales para codificar los diferentes bits y después colocar los chips resultantes en la malla del plano tiempo-frecuencia. TFL-CDMA representa una de las múltiples variantes del concepto de ensanchamiento bidimensional y posterior modulación OFDM. Otros ejemplos son MC-2D-CDMA [ver A Novel MC-2D-CDMA Communication Systems and Its Detection Methods, de L. Xiao et al., ICC 2000 IEEE Conference, Vol. 3, p.p 1223-1227, año 2000] y VSF-OFCDM [ver H. Atarashi et al., Variable spreading factor orthogonal frequency and code división multiplexing (VSF-OFCDM), MC-SS 2001 & Related Topics, Sept. 2001]. Por otro lado, son conocidas las secuencias que forman par de Golay, como las utilizadas en el método de modulación OTDM [ver An emerging technology: orthogonal time división multiplexing (OTDM), de V. Díaz et al., ETFA 2003. IEEE Conference, Vol. 2, p.p. 133-136, año 2003; y ver WO0217585.]. En esta modulación el espectro es ensanchado en transmisión mediante la codificación de los bits de información con pares de secuencias complementarias Golay. En WO0217585 se contempla un sistema de comunicaciones digitales donde el espectro de frecuencias es ensanchado en transmisión mediante la codificación de los bits de información usando pares de secuencias complementarias Golay y modulación N-PSK, para obtener una ganancia de proceso independiente de la velocidad de transmisión. Dos secuencias A y B se dice que forman par de Golay (o que son secuencias complementarias), si cumplen la siguiente propiedad: la suma de las autocorrelaciones de las secuencias A y B, que componen el par, son proporcionales a la delta de Kronecker, o lo que es lo mismo: donde AC()[n] es la función de autocorrelación, y L es la longitud de las secuencias del par. Esta propiedad se puede extender de secuencias a matrices bidimensionales, simplemente utilizando la definición para la función autocorrelación en dos dimensiones. Es decir, si se tiene un par de matrices (A 2D , B 2D ), se dice que forman par de Golay o que son matrices complementarias si: 2 ES 2 353 087 A1 donde AC 2D ( )[u,v] es la función autocorrelación en dos dimensiones, definida según la siguiente expresión: y LT, LF es el tamaño de las matrices respectivamente en la dimensión temporal (filas de la matriz) y en la de frecuencias (columnas de la matriz). Es importante reseñar el hecho de que se pueden encontrar matrices que satisfagan la relación anterior, sin más que ordenar las secuencias que forman par de Golay de forma lexicográfica (con el índice rápido en cualquiera de las direcciones) en la matriz. Además, de la misma manera que en el caso de las secuencias, dado un par de matrices que forman par de Golay, se puede encontrar otro par de matrices que forman par de Golay y que es ortogonal al primer par, donde la ortogonalidad viene dada por la siguiente fórmula: donde C 2D ( , )[i,j] es la función correlación en dos dimensiones y (C 2D , D 2D ) es el par de matrices complementarias ortogonal al primer par (A 2D , B 2D ). En la invención que se describe a continuación se utiliza dicha extensión matricial de los pares de Golay, en lugar de las secuencias utilizadas en la anteriormente mencionada WO0217585, lo que permite tener más flexibilidad para elegir como utilizar el espectro al enviar cada bit. Descripción de la invención La presente invención aprovecha las ventajas de: 1) las matrices complementarias para producir un ensanchamiento bidimensional; 2) la modulación OFDM utilizando frecuencias ortogonales por su resistencia a los efectos adversos del canal multi-camino. En particular, un aspecto de la invención se refiere a un método de transmisión digital de señales de información mediante ensanchamiento bidimensional en tiempo-frecuencia pero utilizando pares de matrices complementarias. De aquí en adelante, para designar las matrices en este texto no se escribe el superíndice 2D, sino que se supone que todos los elementos de los pares son matrices aunque no esté explícitamente mencionado. Más concretamente, el método de transmisión que aquí se describe usa para la codificación de un número K (K 1) de flujos de datos a transmitir: - Al menos dos matrices bipolares (A, B) de tamaño LT x LF, que son complementarias, o lo que es lo mismo, se generan constituyendo un par de Golay formado por una primera matriz bipolar (A) y una segunda matriz bipolar (B). L T es el tamaño de ambas matrices en la dimensión del tiempo y L F es el tamaño de ambas matrices en la dimensión de la frecuencia, siendo además LT>1 y LF>1. - Un número F de subportadoras (o frecuencias) ortogonales, que es potencia de 2; i.e., F = 2 p , p . Esta condición permite utilizar en el método propuesto Transformadas Rápidas de Fourier para los posteriores pasos de modulación/demodulación. Además, el número F satisface otra condición con respecto al tamaño LF de las matrices complementarias en la dimensión de frecuencias: 1 < LF F. En el caso particular en el que el número F de subportadoras ortogonales es igual al tamaño de las matrices complementarias en la dimensión de frecuencias (i.e., F = LF), el método de transmisión que recoge la presente invención permite multiplexar hasta LT x LF flujos de datos por par de matrices complementarias utilizado. Además, como se pueden utilizar hasta dos pares de matrices ortogonales, el máximo de flujos de datos que, en este caso (F = L F), se permite multiplexar es K max = 2 L T x L F. En otro posible caso, cuando F > L F, el método propuesto pueden llegar a multiplexar incluso un mayor número de señales. 3 ES 2 353 087 A1 Para llevar a cabo la codificación de los K flujos de datos, el método de transmisión que se propone comprende realizar, entre otros, los siguientes pasos: i) Asignar a cada flujo k de datos (k = 1, ..., K) un par (d T(k), d F(k)) de números enteros, diferentes para cada flujo, que corresponden respectivamente a un retraso en tiempo y a un desplazamiento en frecuencia. El primer número entero, dT(k), correspondiente al desplazamiento en tiempo es menor que la longitud LT de la matriz en la dimensión temporal; i.e., 0 dT(k) LT-1. El segundo número entero, dF(k), correspondiente al desplazamiento en frecuencia es menor que el número F de las diferentes subportadoras ortogonales; i.e., 0 d F(k) F-1. ii) Convolucionar cada bit n de cada flujo k de datos con la primera matriz, bipolar (A), para obtener LT tramas de LF elementos que se transmiten a una velocidad LT veces más rápida...

1. Método de transmisión de señales digitales utilizando un número F de subportadoras ortogonales, siendo F potencia de dos, que comprende codificar un número K, K 1, de flujos de datos, caracterizado porque el proceso de codificación utiliza al menos un par de Golay constituido por dos matrices bipolares (A, B) siendo una primera matriz bipolar (A) y una segunda matriz bipolar (B) ambas de tamaño LT x LF, donde 1