APARATO Y PROCEDIMIENTO PARA LA MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE FRECUENCIAS ORTOGONALES CODIFICADAS.

Aparato y procedimiento para la multiplexación por división de frecuencias ortogonales codificadas. La presente invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para la multiplexación por división de frecuencias ortogonales codificadas. La división de frecuencias ortogonales codificadas (COFDM) se utiliza como base para diversos estándares de radiodifusión. Aunque en radiodifusión habitualmente se transmite una versión común de la señal, los efectos del entorno sobre la trayectoria de transmisión determinan que cada receptor reciba una señal que en esencia ha pasado a través de un canal diferente. Por consiguiente, es importante que los sistemas de radiodifusión puedan ser compatibles con una gran variedad de canales posibles, siendo cada receptor individualmente capaz de compensar los efectos del canal particular percibido. Una ventaja fundamental para la radiodifusión es la manera en que la COFDM puede hacer frente a los canales selectivos en frecuencia o tiempo, es decir, los canales que manifiestan características dependientes del tiempo o la frecuencia que afectan a la calidad de transmisión. Un aspecto de la COFDM es la utilización de una unidad de corrección de errores sin canal de retorno (FEC) para aumentar la resistencia de los datos transmitidos al ruido y otros efectos perjudiciales. La FEC agrega bits de datos redundantes a la secuencia de radiodifusión para que sea más resistente durante la transmisión. Sin embargo, la tasa de código de la FEC, es decir la relación entre los bits de datos no codificados y los bits codificados transmitidos no puede ser demasiado elevada si se desea que el sistema funcione de manera segura. Por ejemplo, se supondrá ahora que la tasa de código de la FEC es 3/4, es decir, que se generan cuatro bits codificados por cada tres bits de datos no codificados, y que se experimenta una situación en la cual uno de cada cuatro bits se anula debido a problemas en la trayectoria de transmisión. Entonces, en el receptor solo habrá tres bits de datos disponibles para el corrector de errores del receptor por cada tres bits no codificados originales suministrados en la entrada del transmisor. Teniendo en cuenta las supresiones, la tasa general es por lo tanto 1 y se puede disponer, aunque marginalmente, de una correcta recepción a una alta relación señal-ruido (SNR). No es posible utilizar ninguna tasa de código superior a 3/4 con este canal. No obstante, las tasas de código altas son deseables puesto que potencialmente pueden facilitar un caudal de datos más elevado. Se establece, por supuesto, un conflicto directo entre la capacidad y el rendimiento, expresado en este caso como un incremento de la SNR necesaria para la decodificación, ya que la tasa de código aumenta. Con la FEC conocida, la exclusión de las tasas de código altas a causa de los problemas con los canales selectivos indicados anteriormente no ha sido muy rigurosa. No obstante, en la actualidad es posible poner en práctica sistemas FEC más eficaces, tales como los códigos de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC), utilizados en la reciente norma DVB-S2, o diversos tipos de código turbo. Es deseable aprovechar dichos sistemas FEC para ofrecer una capacidad más elevada con la misma SNR, operando a una tasa de código más elevada. En muchos casos, esto proporcionará la característica de error deseada en un canal gaussiano plano. No obstante, los presentes inventores han observado que a causa de la alta tasa de código, la proporción de supresiones aceptables causadas por la selectividad del canal será inferior a la de las FEC utilizadas comúnmente hasta la fecha (que, a causa de su relativa debilidad, precisaban de un funcionamiento a tasas de código inferiores incluso para los canales gaussianos planos). En la patente de número de publicación US nº 7.173.979, se describe una técnica de diversidad en transmisión, en la que se envían dos versiones de un símbolo QPSK o DQPSK en tiempos y frecuencias diferentes. Por consiguiente, los presentes inventores han considerado que sería deseable proveer un esquema de transmisión que sea más resistente a los canales selectivos, pero que conserve la capacidad de datos. Sumario de la invención La presente invención se define en las reivindicaciones independientes a las cuales se hará referencia a continuación. Las características ventajosas se exponen en las reivindicaciones dependientes. En un aspecto general, la presente invención ofrece un esquema de transmisión con una mayor resistencia al ruido y los efectos perjudiciales en la trayectoria de transmisión. Cuando se transmiten dos copias de los datos en símbolos o portadoras diferentes, en caso de que se pierda una versión de los datos el receptor podrá acometer la demodulación de la versión que queda. Además, si se utiliza un mapeo diferente para codificar cada copia de datos, la relación señal-ruido y las velocidades de transmisión de datos son equivalentes a las de los esquemas de modulación de amplitud en cuadratura convencionales, pero con una mejora de la SNR cuando las condiciones de transmisión son de mala calidad. Breve descripción de los dibujos A continuación, se describirá una forma de realización preferida de la presente invención a título de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales: 2 E08762253 24-11-2011   la figura 1 ilustra esquemáticamente un aparato transmisor según una forma de realización preferida; la figura 2 ilustra un ejemplo de constelación de modulación de amplitud en cuadratura (QAM) utilizada para el mapeo de los datos en los sistemas COFDM; las figuras 3a y 3b ilustran un mapeo sencillo mediante una modulación por amplitud de impulso según la presente invención; las figuras 4, 5 y 6 ilustran mapeos de orden más elevado; la figura 7 es una tabla que indica ejemplos de esquemas para mapear los datos con los valores u1 y u2 en una constelación de 16 puntos; la figura 8 es una ilustración que representa el resultado del mapeo de la figura 7 para los primeros términos; la figura 9 es una ilustración gráfica del mapeo de bits representada en la figura 7 para todos los términos; la figura 10 es una tabla que facilita ejemplos de esquemas para mapear los datos con los valores u1 y u2 en una constelación de 64 puntos; la figura 11 es una ilustración gráfica del mapeo de bits representada en la figura 10; la figura 12 es una ilustración gráfica de un mapeo de bits de orden más alto que la representada en la figura 10; y la figura 13 ilustra esquemáticamente un aparato receptor según una forma de realización preferida. Descripción detallada de las formas de realización preferidas A continuación, se describe a título de ejemplo una forma de realización preferida de la presente invención. La figura 1 es una ilustración de un transmisor COFDM 2 según la presente invención. En primer lugar, el multiplexor 4 recibe corrientes de datos desde una pluralidad de fuentes de datos diferentes y las combina en una única corriente para la transmisión. La corriente de datos generada por el multiplexor pasa entonces a un aleatorizador 6 que transforma la corriente de datos de entrada en una forma pseudoaleatorizada, utilizando un generador de números pseudoaleatorios o una función de transferencia, por ejemplo. Esto sirve para obtener una dispersión de energía más uniforme a través del espectro de energía, puesto que el espectro de la señal deja de depender únicamente de los datos, y las series largas de ceros o unos que aparecen en los datos se pueden fragmentar. A continuación, los datos pasan a la unidad de corrección de errores sin canal de retorno (FEC) 8, en la que se añaden bits de datos redundantes, para que de ese modo la forma transmitida de los datos sea más resistente a los errores y nulos. El entrelazador de bits 10 recibe subsiguientemente la corriente de datos de la FEC 8 y reordena los bits de la corriente de datos, con lo cual los efectos de cualquier error dependiente del tiempo en la trayectoria de transmisión se dispersan entre los datos transmitidos. Se observará que el funcionamiento de los elementos 4 a 10 es idéntico al de los elementos de los sistemas COFDM conocidos. No obstante, el funcionamiento de la subsiguiente sección de mapeo /entrelazado 12 que mapea los bits recibidos desde el entrelazador de bits con las señales portadoras es diferente y se describe en detalle a continuación. En la forma de realización preferida de la presente invención, se utiliza modulación por amplitud de impulso (PAM) repetida para representar los bits de datos de entrada en la señal portadora. Esta modulación es repetida en el sentido de que los datos se transmiten dos veces por medio del esquema PAM, cada vez en una señal portadora y símbolo diferentes, y utilizando un mapeo diferente. Se ha comprobado que de esta forma se obtienen velocidades... [Seguir leyendo]

1. Transmisor para transmitir una señal multiportadora, comprendiendo el transmisor: una pluralidad de trayectorias de señal portadora separadas para señales portadoras del dominio de la frecuencia que presentan componentes en fase y en cuadratura subdivididos en símbolos en el dominio del tiempo, presentando cada portadora una respectiva frecuencia diferente; un convertidor del dominio de frecuencia al dominio de tiempo para convertir la pluralidad de señales portadoras del dominio de la frecuencia en una única señal multiportadora del dominio del tiempo; una unidad de mapeo dispuesta para recibir una corriente de bits de datos que representa los datos de origen, y para codificar los mismos en una o más portadoras, comprendiendo la unidad de mapeo; un primer mapeador dispuesto para obtener un número predeterminado de bits de datos y determinar qué modulación de señal portadora es necesaria para representar los bits según un primer esquema de modulación por amplitud de impulso (PAM); un segundo mapeador dispuesto para recibir los mismos bits de datos que el primero y determinar qué modulación de señal portadora es necesaria para representar dichos bits según un segundo esquema de modulación por amplitud de impulso (PAM); un entrelazador dispuesto para codificar los datos una vez según el primer esquema PAM y otra vez según el segundo esquema PAM, conforme a lo determinado por el primer y segundo mapeadores, en componentes en fase y/o cuadratura separados de los símbolos en la pluralidad de señales portadoras, de tal forma que la primera y segunda codificaciones de datos no aparezcan en la misma portadora y símbolo. 2. Transmisor según la reivindicación 1, en el que el entrelazador está dispuesto de tal manera que la primera y segunda codificaciones de datos aparezcan en señales portadoras diferentes entre sí. 3. Transmisor según la reivindicación 1, en el que el entrelazador comprende un primer y segundo entrelazadores dispuestos para codificar respectivamente los datos según el primer esquema PAM y según el segundo esquema PAM, en el que el primer entrelazador codifica los datos según el primer mapeo en un primer conjunto de señales portadoras, y el segundo entrelazador codifica los datos según el segundo mapeo en un segundo conjunto de señales portadoras, y en el que el primer y el segundo conjuntos son mutuamente exclusivos. 4. Transmisor según la reivindicación 1, en el que el entrelazador está dispuesto de manera que la primera y segunda codificaciones de datos aparezcan en símbolos diferentes entre sí. 5. Transmisor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo esquema de modulación por amplitud de impulso (PAM) es una versión modificada del primero. 6. Transmisor según la reivindicación 5, en el que segundo esquema de modulación por amplitud de impulso es una versión modificada del primero, de tal forma que, si los mapeos de datos para cada esquema PAM se representan gráficamente en dos dimensiones, el resultado es una cuadrícula parecida a una constelación QAM girada. 7. Transmisor según la reivindicación 6, en el que el mapeo se selecciona de tal forma que la constelación de tipo QAM girada sigue un mapeo de Gray. 8. Receptor para decodificar una señal multiportadora transmitida por un transmisor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende: un extremo frontal para recibir los datos transmitidos; unos circuitos de sincronización y estimación para detectar y sacar símbolos en la señal de dominio del tiempo; un extractor para extraer de los símbolos datos codificados mediante el primer esquema PAM y datos codificados mediante el segundo esquema PAM, y pasarlos a unos respectivos primer y segundo entrelazadores; un primer desentrelazador para decodificar los datos codificados según el primer esquema PAM; un segundo desentrelazador para decodificar los datos codificados según el segundo esquema PAM; y un bloque de formación de métrica, que recibe la salida del primer y segundo desentrelazadores y que forma información de métrica para decodificar. 11 E08762253 24-11-2011   9. Procedimiento para transmitir una señal multiportadora en un esquema de transmisión que presenta una pluralidad de señales portadoras del dominio de la frecuencia que presentan componentes en fase y en cuadratura subdivididos en símbolos en el dominio del tiempo, y presentando cada una de las portadoras una respectiva frecuencia diferente, comprendiendo el procedimiento: recibir un número predeterminado de bits de datos; determinar qué modulación de señal de portadora es necesaria para representar dichos bits según un primer esquema de modulación por amplitud de impulso (PAM); determinar qué modulación de señal de portadora es necesaria para representar dichos bits según un segundo esquema de modulación por amplitud de impulso (PAM); codificar los datos, una vez según el primer esquema PAM y otra vez según el segundo esquema PAM conforme a lo determinado por el primer y segundo mapeadores, en componentes en fase y/o cuadratura separados de los símbolos en la pluralidad de señales portadoras, de tal forma que la primera y segunda codificaciones de datos no aparezcan en la misma portadora y símbolo; y generar una única señal multiportadora del dominio del tiempo a partir de la pluralidad de señales portadoras del dominio de la frecuencia, utilizando un convertidor del dominio de la frecuencia al dominio del tiempo. 10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que, en la etapa de entrelazado, la primera y segunda codificaciones de datos son aplicadas a señales portadoras diferentes entre sí. 11. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la etapa de entrelazado comprende la codificación de datos según el primer mapeo en un primer conjunto de señales portadoras, y la codificación de datos según el segundo mapeo en un segundo conjunto de señales portadoras, y en el que el primer y segundo conjuntos son mutuamente exclusivos. 12. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que, en la etapa de entrelazado, la primera y segunda codificaciones de datos están codificadas en símbolos diferentes entre sí. 13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que el segundo esquema de modulación por amplitud de impulso (PAM) es una versión modificada del primero. 14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que segundo esquema de modulación por amplitud de impulso es una versión modificada del primero, de tal forma que si los mapeos de datos de cada esquema PAM se representan gráficamente en dos dimensiones, el resultado es una cuadrícula parecida a una constelación QAM girada. 15. Procedimiento de decodificación de una señal multiportadora transmitida mediante el procedimiento de transmisión según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, que comprende: recibir los datos transmitidos; sincronizar los datos transmitidos y aplicar la estimación del canal para detectar y sacar los símbolos de la señal del dominio del tiempo; extraer, a partir de los símbolos, los datos codificados mediante el primer esquema PAM y los datos codificados mediante el segundo esquema PAM; desentrelazar los datos codificados según el primer esquema PAM; desentrelazar los datos codificados según el segundo esquema PAM; y formar información de métrica basada en los datos desentrelazados del primer y segundo esquemas PAM. 12 E08762253 24-11-2011   13 E08762253 24-11-2011   14 E08762253 24-11-2011   E08762253 24-11-2011   16 E08762253 24-11-2011   17 E08762253 24-11-2011   18 E08762253 24-11-2011   19 E08762253 24-11-2011   E08762253 24-11-2011   21 E08762253 24-11-2011   22 E08762253 24-11-2011   23 E08762253 24-11-2011   24 E08762253 24-11-2011