Diseño de una simulación realista de un espectro de frecuencias.

Un aparato (150) para simular una señal compuesta por una pluralidad de señales individuales,

que comprende:

un medio (160) para proporcionar la pluralidad de señales individuales (sn[k]) en el dominio de tiempo;

un medio (170) para transformar cada señal individual (sn[k]) desde el dominio de tiempo al dominio de frecuenciamediante una transformada discreta de Fourier que tiene una primera longitud (LFFT,n);

un medio (180) para procesar cada señal individual (Sn[m]) transformada al dominio de frecuencia según un canal deseñal presente entre una ubicación de simulación y una ubicación de señal respectiva;

un medio (185) para combinar las señales individuales procesadas transformadas al dominio de frecuencia en unaseñal combinada (Sges[m]), donde el medio de combinación (185) está implementado para extender el ancho debanda del dominio de frecuencia respectivo de la transformada discreta de Fourier a un dominio de frecuencia desalida; y

un medio (190) para transformar la señal combinada (Sges[m]) desde el dominio de frecuencia de salida al dominiode tiempo mediante una transformada discreta de Fourier inversa que tiene una segunda longitud (LIFFT), paraobtener la señal combinada (Sges[k]), donde la segunda longitud de la transformada discreta de Fourier inversa esmayor que la primera longitud (LFFT,n) de la transformada discreta de Fourier respectiva debido al dominio defrecuencia de salida extendido.

Diseño de una simulación realista de un espectro de frecuencias.

La presente invención se refiere a un aparato y a un procedimiento para simular una señal compuesta por una pluralidad de señales individuales que puede utilizarse, en particular, para la simulación realista de un espectro de frecuencias.

Procedimientos para la localización de transmisores o emisores de ondas de radio, respectivamente, tales como la radiogoniometría, son procedimientos en los que puede determinase la posición individual de un radiogoniómetro o la posición y/o dirección de un transmisor o emisor, respectivamente, por ejemplo, mediante goniometría o la medición del tiempo de una señal de radio. También puede determinarse frecuentemente la velocidad relativa entre el transmisor y el receptor. Los radiogoniómetros tienen generalmente un comportamiento puramente pasivo y solo seleccionan ondas electromagnéticas irradiadas en otras ubicaciones por otros dispositivos. Generalmente, para la radiogoniometría, se requiere un receptor goniométrico y una o varias antenas.

Para probar los receptores o los radiogoniómetros, respectivamente, que se utilizan, por ejemplo, en la goniometría o en la radiogoniometría, respectivamente, en un escenario realista, es necesario generar una pluralidad de señales moduladas variables en el tiempo o señales de emisión, respectivamente, que tengan un contenido de señal realista dentro de un intervalo de frecuencias que sea lo más amplio posible. Además, para probar los radiogoniómetros, es necesario proporcionar esta pluralidad de señales en varias salidas de un dispositivo de pruebas con diferencias de fase, frecuencia y nivel definidas de manera precisa.

La Fig. 7 muestra los principios de la denominada goniometría de interferómetro, en la que las relaciones de fase entre varias antenas individuales, similares y separadas espacialmente se utilizan para la goniometría.

La Fig. 7 muestra un transmisor o emisor 100, respectivamente, una pluralidad de antenas receptoras 110-1, 110-2, ..., 110-N y un medio de combinación 120. El emisor 100 emite una señal de emisión modulada variable en el tiempo s (t) en una ubicación de señal, que se recibe en las antenas receptoras 110-1 a 110-N. Puesto que las antenas receptoras 110-1 a 110-N están separadas espacialmente entre sí, las señales de recepción respectivas r1 (t) a rN (t) tienen diferentes relaciones de fase entre sí. Para un procesamiento adicional o la determinación de la ubicación de señal, respectivamente, las diferentes señales de recepción r1 (t) a rN (t) pueden combinarse en una señal global o señal combinada rges (t) mediante el medio de combinación 120.

El escenario mostrado en la Fig. 7 también puede invertirse. En este caso, las antenas 110-1, 110-2, …, 110-N pueden actuar, por ejemplo, como antenas de transmisión en diferentes ubicaciones de señal y transmitir señales de transmisión o de emisión, respectivamente, s1 (t) a sN (t) a un receptor 100, que recibe entonces una señal sges (t) compuesta por la pluralidad de señales individuales s1 (t) a sN (t) .

En pruebas prácticas de receptores o radiogoniómetros, respectivamente, que se llevan a cabo en un laboratorio, es ventajoso simular escenarios realistas con respecto a las posiciones de señal y de los receptores, tal y como se muestran de manera esquemática en la Fig. 7 para un emisor y varias antenas receptoras. Obviamente, también puede haber una pluralidad de emisores. En este caso, en principio, el número requerido de señales de emisión puede generarse mediante una tecnología de medición estándar que consiste en una combinación de un denominado generador de formas de onda arbitrarias (AWG) con un convertidor de frecuencia. Sin embargo, la desventaja de este procedimiento es que los respectivos requisitos de memoria en un AWG son relativamente altos, ya que las señales de emisión tienen que almacenarse en un ancho de banda de señal transmisible. Para poder simular un espectro con un ancho de 20 MHz durante 10 segundos solamente, se necesitan 1, 5 gigabytes de datos aproximadamente. Además, el tiempo necesario para calcular los datos es largo y, normalmente, de órdenes de magnitud superiores a la duración real de la señal de emisión. En una configuración de este tipo tampoco es posible cambiar la configuración en tiempo real del transmisor o emisor, respectivamente, mediante la intervención de un usuario, lo que también supone una desventaja importante. Para evitar esta desventaja sería necesario utilizar un AWG con una frecuencia de reloj variable y un convertidor de frecuencia con una frecuencia central variable por emisor. Sin embargo, normalmente esto es ineficaz.

A partir del documento EP-A-0195573 se conoce un generador de señales que genera una señal con un gran ancho de banda espectral en un intervalo de 40 a 90 kHz que se utiliza en un sistema de señalización doméstico. En el generador 16 frecuencias individuales que tienen la misma separación de frecuencia entre sí pasan por un medio de muestreo que funciona a una frecuencia de reloj de 204, 8 KHz y después por cuantificadores antes de que se almacenen. Las señales resultantes se combinan después de manera adecuada mediante un conmutador de selección antes de filtrarse, cuando están temporalmente en el dominio de tiempo.

Por tanto, el objeto de la presente invención es proporcionar un concepto mejorado para la simulación realista de un espectro de frecuencias de una señal compuesta por una pluralidad de señales individuales.

Este objeto se resuelve mediante un aparato para simular una señal compuesta por una pluralidad de señales individuales según la reivindicación 1 o un procedimiento para simular una señal compuesta por una pluralidad de señales individuales según la reivindicación 19.

La presente invención se basa en el conocimiento de que las diferencias de fase, frecuencia y nivel de las señales individuales de la pluralidad de señales no se simulan de manera continua en el dominio de tiempo, sino que la simulación de la señal compuesta por la pluralidad de señales individuales procedentes de ubicaciones de señal respectivas se realiza en una ubicación de simulación, de manera que las diferentes características de las señales individuales emitidas se simulan parcialmente en el dominio de tiempo y parcialmente en el dominio de frecuencia.

Por lo tanto, las señales de emisión se proporcionan como funciones de tiempo en la banda base compleja en el dominio de tiempo. En realizaciones de la presente invención, las señales de emisión se almacenan por tanto en una memoria apropiada como funciones de tiempo en la banda base compleja con frecuencias de muestreo diferentes pero definidas de manera precisa. En una etapa subsiguiente, las señales de emisión se transforman desde el dominio de tiempo al dominio de frecuencia. Según realizaciones de la presente invención, las señales de emisión individuales variables en el tiempo se transforman por tanto en bloques o segmentos, respectivamente, mediante una transformada rápida de Fourier (FFT) corta respecto a un dominio de frecuencia de banda base. Después, cada señal de emisión transformada al dominio de frecuencia se procesa o manipula, respectivamente, según un canal de señal presente entre la ubicación de simulación y la ubicación de señal respectiva. En el dominio de frecuencia, los retardos temporales de las señales individuales pueden ajustarse de manera precisa, es decir, en el dominio de submuestras, mediante la ley de desplazamiento de la transformada discreta de Fourier (DFT) además de adquirir una atenuación de la propagación simulada o canal de señal, respectivamente. Posteriormente, las señales de emisión transformadas al dominio de frecuencia se combinan en una señal combinada en el dominio de frecuencia. Por lo tanto, según las realizaciones, el dominio de frecuencia de banda base de las señales individuales se extiende a un dominio de frecuencia de salida, es decir, según las realizaciones, una pluralidad de contenedores (bins) de la FFT corta se amplían para poder desplazar cada señal de banda base transformada al dominio de frecuencia a un dominio de frecuencia intermedia o de portadora, respectivamente. Cuando cada señal de emisión individual se desplaza a su dominio de frecuencia intermedia o de portadora, respectivamente, se combinan en la señal combinada o señal global, respectivamente, mediante el medio de combinación. Después, la señal combinada en el dominio de frecuencia se transforma al dominio de tiempo para obtener una señal combinada simulada en la ubicación de simulación. Por lo tanto, según las realizaciones, la señal global se transforma de nuevo al dominio de tiempo mediante una transformada... [Seguir leyendo]

1. Un aparato (150) para simular una señal compuesta por una pluralidad de señales individuales, que comprende:

un medio (160) para proporcionar la pluralidad de señales individuales (sn[k]) en el dominio de tiempo;

un medio (170) para transformar cada señal individual (sn[k]) desde el dominio de tiempo al dominio de frecuencia mediante una transformada discreta de Fourier que tiene una primera longitud (LFFT, n) ;

un medio (180) para procesar cada señal individual (Sn[m]) transformada al dominio de frecuencia según un canal de señal presente entre una ubicación de simulación y una ubicación de señal respectiva;

un medio (185) para combinar las señales individuales procesadas transformadas al dominio de frecuencia en una señal combinada (Sges[m]) , donde el medio de combinación (185) está implementado para extender el ancho de banda del dominio de frecuencia respectivo de la transformada discreta de Fourier a un dominio de frecuencia de salida; y

un medio (190) para transformar la señal combinada (Sges[m]) desde el dominio de frecuencia de salida al dominio de tiempo mediante una transformada discreta de Fourier inversa que tiene una segunda longitud (LIFFT) , para obtener la señal combinada (Sges[k]) , donde la segunda longitud de la transformada discreta de Fourier inversa es mayor que la primera longitud (LFFT, n) de la transformada discreta de Fourier respectiva debido al dominio de frecuencia de salida extendido.

2. El aparato según la reivindicación 1, en el que el medio de provisión (160) presenta una memoria (200) en la que la pluralidad de señales individuales se almacenan en el dominio de tiempo con frecuencias de muestreo definidas.

3. El aparato según la reivindicación 1 o 2, en el que el medio de provisión (160) presenta un filtro de interpolación

(210) en el dominio de tiempo para poder aumentar las frecuencias de muestreo de las señales individuales.

4. El aparato según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el medio de provisión (160) presenta además un medio de mezclado digital (220) y un oscilador controlado numéricamente (225) para poder desplazar las señales individuales en una frecuencia ajustable del oscilador controlado numéricamente (225) .

5. El aparato según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el medio de provisión (160) presenta un medio de relleno con ceros (230) para poder rellenar con ceros partes de señal de las señales individuales, de manera que puede ajustarse un retardo de tiempo de una señal individual con una resolución temporal correspondiente a la frecuencia de muestreo de la señal individual.

6. El aparato según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio de transformación (170) está implementado para transformar partes de señal de cada señal individual desde el dominio de tiempo hasta el dominio de frecuencia mediante una transformada rápida de Fourier FFT.

7. El aparato según la reivindicación 6, en el que un ancho de banda de la FFT es del orden de dos veces el ancho de banda de las señales individuales más el desplazamiento de frecuencia mediante el oscilador controlado numéricamente (225) .

8. El aparato según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio de procesamiento (180) está implementado para multiplicar cada señal individual transformada al dominio de frecuencia por una transformada de Fourier de un filtro (250, 255) .

9. El aparato según la reivindicación 8, en el que el filtro (250, 255) es un filtro paso bajo.

10. El aparato según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio de procesamiento (180) está implementado para multiplicar cada señal individual transformada al dominio de frecuencia por una función de transferencia (260, 265) del canal de señal existente, donde la función de transferencia es de valores complejos.

11. El aparato según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio de combinación (185) está implementado para desplazar los dominios de frecuencia de las señales individuales en el dominio de frecuencia de salida correspondiente a los desplazamientos de frecuencia asociados a las señales individuales.

12. El aparato según la reivindicación 11, en el que el medio de combinación (185) está implementado además para sumar las FFT de las señales individuales a través del dominio de frecuencia de salida para obtener una señal combinada (Sges[m]) en el dominio de frecuencia.

13. El aparato según la reivindicación 1, en el que una longitud (LIFFT) de la IFFT con respecto a una longitud (LFFT, n) de la FFT corresponde a la relación entre el dominio de frecuencia de salida y el dominio de frecuencia de entrada.

14. El aparato según la reivindicación 1 o 13, en el que el medio de transformación (190) está implementado para combinar dos segmentos temporales subsiguientes de la señal de salida combinada (Sges[k]) transformada por IFFT mediante el procedimiento "solapar y sumar".

15. El aparato según una de las reivindicaciones anteriores, donde el aparato de simulación (150) presenta un filtro de interpolación adicional (610) en el dominio de tiempo para aumentar la frecuencia de muestreo de la señal combinada simulada en la ubicación de simulación.

16. El aparato según una de las reivindicaciones anteriores, donde el aparato de simulación (150) presenta además un convertidor de digital a analógico (620) para convertir la señal combinada simulada (Sges[k]) en una señal analógica en la ubicación de simulación.

17. El aparato según una de las reivindicaciones anteriores, donde el aparato de simulación (150) presenta además un convertidor de frecuencia (630) para desplazar la señal combinada simulada hacia una banda de frecuencia definida.

18. El aparato según una de las reivindicaciones anteriores, donde el aparato de simulación (150) presenta un multiplexor (600) para transformar secuencialmente cada una de las señales individuales al dominio de frecuencia.

19. Un procedimiento para simular una señal compuesta por una pluralidad de señales individuales, que comprende:

proporcionar la pluralidad de señales individuales en el dominio de tiempo;

transformar cada señal individual desde el dominio de tiempo al dominio de frecuencia mediante una transformada discreta de Fourier que tiene una primera longitud (LFFT, n) ;

procesar cada señal individual transformada al dominio de frecuencia según un canal de señal presente entre la ubicación de simulación y la ubicación de señal respectiva;

combinar las señales individuales procesadas transformadas al dominio de frecuencia en una señal combinada donde, durante la combinación, un ancho de banda del dominio de frecuencia respectivo de la transformada discreta de Fourier se extiende a un dominio de frecuencia de salida; y

transformar la señal combinada desde el dominio de frecuencia de salida al dominio de tiempo mediante una transformada discreta de Fourier inversa IFFT que tiene una segunda longitud (LIFFT) para obtener la señal combinada simulada (Sges[k]) , donde la segunda longitud de la transformada discreta de Fourier inversa es mayor que la primera longitud (LFFT, n) de la transformada discreta de Fourier respectiva debido al dominio de frecuencia de salida extendido.

20. Un programa informático que presenta un código de programa para llevar a cabo el procedimiento para simular una señal combinada según la reivindicación 19 cuando el programa informático se ejecuta en un ordenador.