Maximización de eficiencias energética y espectral para modulaciones por capas y convencional.

Un procedimiento para transmitir señales y recibir señales en un receptor (500) heredado y un receptor (802) de modulación por capas,

caracterizado por: amplificar una parte de señal (410) de capa superior de una señal de enlace descendente con una primera proporción de ancho de banda en exceso a un primer nivel de potencia dentro de una banda de frecuencia de la señal de enlace descendente, en el que la señal de capa superior se modula de acuerdo con una primera portadora;

amplificar una parte de señal (418) de capa inferior de la señal de enlace descendente con una segunda proporción de ancho de banda en exceso a un segundo nivel de potencia dentro de la banda de frecuencia de la señal de enlace descendente, superándose el segundo nivel de potencia por el primer nivel de potencia,

en el que la señal de capa inferior se modula de acuerdo con una segunda portadora;

transmitir una señal (1016) de modulación por capas, comprendiendo la señal (1016) de modulación por capas tanto la parte de señal (410) de capa superior amplificada como la parte de señal (418) de capa inferior amplificada que interfieren una con otra dentro de la banda de frecuencia, en el que la parte de señal (410) de capa superior amplificada se transmite por un primer transpondedor y la parte de señal de capa inferior amplificada se transmite por un segundo transpondedor y que transmite a la misma polarización;

demodular la señal (410) de capa superior directamente a partir de la señal de modulación por capas de acuerdo con la primera portadora en un receptor heredado y en un receptor (802) de modulación por capas;

y demodular la señal (418) de capa inferior de acuerdo con la segunda portadora después de sustraer una señal (410) remodulada de capa superior a partir de la señal (1016) de modulación por capas en el receptor de modulación por capas y no en el receptor heredado; en el que la señal de capa superior y la señal de capa inferior son no coherentes.

Maximización de eficiencias energética y espectral para modulaciones por capas y convencional Referencia cruzada a las solicitudes relacionadas La presente solicitud reivindica el beneficio a tenor del título 35, U.S.C., §119 (e) de la siguiente solicitud de patente provisional de los Estados Unidos, que se incorpora por referencia en el presente documento:

La solicitud de los Estados Unidos con nº de serie 60/421.288, presentada el 25 de octubre de 2002, a nombre de Ernest C. Chen, titulada “MAXIMIZING POWER AND SPECTRAL EFFICIENCIES FOR LAYERED AND CONVENTIONAL MODULATIONS”.

La presente solicitud es también una solicitud de continuación en parte y reivindica el beneficio a tenor del título 35 de U.S.C., §120 de la siguiente solicitud de patente de utilidad de los Estados Unidos en trámite junto con la presente y transferida legalmente:

La solicitud de los Estados Unidos con nº de serie 09/844.401, presentada el 27 de abril de 2001 con nº de publicación US–2002–0181604–A1, a nombre de Ernest C. Chen, titulada “LAYERED MODULATION FOR DIGITAL SIGNALS”.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere a sistemas y procedimientos para una transmisión de señales eficiente energéticamente y en cuanto al espectro, en particular unas señales que usan modulaciones por capas.

2. Descripción de la técnica relacionada Los sistemas de comunicación de señales digitales se han usado en varios campos, lo que incluye transmisión de señal TV digital, o bien terrestre o por satélite. A medida que evolucionan los varios sistemas de comunicación de señales digitales y servicios, hay una pujante demanda de un caudal de datos aumentado y de servicios añadidos. No obstante, es más difícil implementar una u otra mejora en los sistemas antiguos y servicios nuevos cuando es necesario sustituir el hardware heredado existente, tal como transmisores y receptores. Los sistemas y servicios nuevos se ven beneficiados cuando éstos pueden usar el hardware heredado existente. En el ámbito de las comunicaciones inalámbricas, el presente principio se resalta adicionalmente por la disponibilidad limitada de espectro electromagnético. Por lo tanto, no es posible (o al menos no es práctico) meramente transmitir unos datos potenciados o adicionales a una nueva frecuencia.

El procedimiento convencional de aumentar la capacidad espectral es moverse a una modulación de un orden más alto, tal como de una modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK) a una modulación por desplazamiento de fase de ocho símbolos (8PSK) o la modulación de amplitud en cuadratura de dieciséis estados (16QAM) . Desafortunadamente, los receptores de QPSK no pueden demodular las señales de 8PSK o de 16QAM convencionales. Como resultado, los clientes heredados con receptores de QPSK han de mejorar sus receptores con el fin de continuar recibiendo cualesquiera señales transmitidas con una modulación 8PSK o 16QAM.

Es ventajoso para los sistemas y procedimientos de transmisión de señales dar cabida a un caudal de datos potenciado y aumentado sin requerir una frecuencia adicional. Además, es ventajoso para las señales de caudal potenciado y aumentado para receptores nuevos que sean compatibles con versiones anteriores de los receptores heredados. Hay además una ventaja para un sistema y procedimientos que permitan que las señales de transmisión se mejoren a partir de una fuente separada del transmisor heredado.

Se ha propuesto que una señal de modulación por capas, que transmite de forma no coherente unas señales de capa tanto superior como inferior, puede emplearse para cumplir estas necesidades. Véase la solicitud de utilidad con nº de serie 09/844.401. Tales sistemas de modulación por capas permiten un caudal de información más alto con compatibilidad con versiones anteriores. No obstante, incluso cuando no se requiere una compatibilidad con versiones anteriores (tal como en el caso de un sistema enteramente nuevo) , la modulación por capas puede ser aún ventajosa debido a que ésta requiere una potencia de pico de amplificador de tubo de ondas progresivas (ATOP) significativamente más baja que la de un formato de modulación 8PSK o 16QAM convencional para un caudal dado.

En el caso de sistemas de modulación por capas diseñados para ser compatibles con versiones anteriores de señales y receptores heredados, tal como los receptores de televisión por satélite existentes para sistemas tales como DIRECTV, los requisitos de potencia para producir unas señales por capas adicionales son excesivos. Algunos sistemas y procedimientos se han propuesto recientemente para facilitar las señales de modulación por capas. No obstante, ninguno de estos sistemas propone unos sistemas o procedimientos que tratan los elevados requisitos de potencia de implementación de señales de modulación por capas compatibles con versiones anteriores, en particular con respecto a las aplicaciones de televisión por satélite.

El documento de Arslan y col., “Co–channel interference cancellation with successive cancellation in narrowband TDMA systems” (IEEE, 2000, págs. 1070 a 1074) describe el uso de receptores coherentes en un sistema de radio móvil de TDMA que usa la sustracción de las señales recibidas para reducir la interferencia en el mismo canal. El documento WO99/00957A1 da a conocer un aparato para recibir y decodificar una señal modulada usando un esquema de codificación jerárquico.

Por consiguiente, hay una necesidad de unos sistemas y procedimientos que mitigan los elevados requisitos de potencia de implementación de señales de modulación por capas compatibles con versiones anteriores, en particular con respecto a las aplicaciones de televisión por satélite. La presente invención cumple éstas y otras necesidades tal como se describe a continuación en el presente documento.

Sumario de la invención La presente invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos Haciendo referencia a continuación a los dibujos, en los que unos números de referencia similares representan unas partes correspondientes a través de la totalidad del presente documento: la figura 1 es un diagrama que ilustra una visión de conjunto de un único sistema de distribución de vídeo por satélite;

la figura 2 es un diagrama de bloques que muestra una configuración de enlace ascendente típica para un único transpondedor de satélite; la figura 3A es un diagrama de un flujo de datos representativo;

la figura 3B es un diagrama de un paquete de datos representativo; la figura 4 es un diagrama de bloques que muestra una realización del modulador para la señal de enlace ascendente;

la figura 5 es un diagrama de bloques de un receptor/decodificador integrado (IRD) ;

las figuras 6A a 6C son unos diagramas que ilustran la relación básica de las capas de señal en una transmisión de modulación por capas; las figuras 7A a 7C son unos diagramas que ilustran una constelación de señal de una segunda capa de transmisión a través de la primera capa de transmisión después de la demodulación de primera capa; la figura 8A es un diagrama que muestra un sistema para transmitir y recibir señales de modulación por capas; la figura 8B es un diagrama que muestra un transpondedor de satélite a modo de ejemplo para recibir y transmitir señales de modulación por capas;

la figura 9 es un diagrama de bloques que muestra una realización de un IRD potenciado capaz de recibir señales de modulación por capas; la figura 10A es un diagrama de bloques de una realización del sintonizador/modulador potenciado y de un codificador de FEC;

la figura 10B muestra otra realización del sintonizador/modulador potenciado en la que la sustracción de capa se realiza en la señal por capas recibida; la figura 11A muestra los niveles de potencia relativos de unas realizaciones a modo de ejemplo de la presente invención;

la figura 12 ilustra un sistema informático a modo de ejemplo que podría usarse para implementar unos módulos o funciones seleccionados de la presente invención; la figura 13 es un diagrama que ilustra unas etapas de procedimiento a modo de ejemplo que pueden usarse para poner en práctica una realización de la invención; las figuras 14A a 14E ilustran la banda de protección tal como se usa en una aplicación de modulación por capas; las figuras 15A y 15B ilustran el impacto de la proporción de ancho... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para transmitir señales y recibir señales en un receptor (500) heredado y un receptor (802) de modulación por capas, caracterizado por:

amplificar una parte de señal (410) de capa superior de una señal de enlace descendente con una primera proporción de ancho de banda en exceso a un primer nivel de potencia dentro de una banda de frecuencia de la señal de enlace descendente, en el que la señal de capa superior se modula de acuerdo con una primera portadora; amplificar una parte de señal (418) de capa inferior de la señal de enlace descendente con una segunda proporción de ancho de banda en exceso a un segundo nivel de potencia dentro de la banda de frecuencia de la señal de enlace descendente, superándose el segundo nivel de potencia por el primer nivel de potencia, en el que la señal de capa inferior se modula de acuerdo con una segunda portadora; transmitir una señal (1016) de modulación por capas, comprendiendo la señal (1016) de modulación por capas tanto la parte de señal (410) de capa superior amplificada como la parte de señal (418) de capa inferior amplificada que interfieren una con otra dentro de la banda de frecuencia, en el que la parte de señal (410) de capa superior amplificada se transmite por un primer transpondedor y la parte de señal de capa inferior amplificada se transmite por un segundo transpondedor y que transmite a la misma polarización; demodular la señal (410) de capa superior directamente a partir de la señal de modulación por capas de acuerdo con la primera portadora en un receptor heredado y en un receptor (802) de modulación por capas; y demodular la señal (418) de capa inferior de acuerdo con la segunda portadora después de sustraer una señal (410) remodulada de capa superior a partir de la señal (1016) de modulación por capas en el receptor de modulación por capas y no en el receptor heredado; en el que la señal de capa superior y la señal de capa inferior son no coherentes.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la parte de señal (418) de capa inferior incluye una velocidad de símbolos de capa inferior, la parte de señal (410) de capa superior incluye una velocidad de símbolos de capa superior, y en el que la velocidad de símbolos de capa inferior es inferior que la velocidad de símbolos de capa superior.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en el que sustancialmente no se usa una banda de protección dentro de la banda de frecuencia.

4. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 3, en el que al menos una de la primera proporción de ancho de banda en exceso y de la segunda proporción de ancho de banda en exceso no supera 0, 1.

5. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que la parte de señal de capa superior se modula con un primer esquema de modulación y la parte de seFal de capa inferior se modula con un segundo esquema de modulaci6n diferente del primer esquema de modulaci6n.

6. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 3, que además comprende la etapa de:

amplificar una tercera parte de señal de la señal de enlace descendente, teniendo la tercera parte de señal una tercera proporción de ancho de banda en exceso y que se transmite por la al menos una antena para ocupar una mayoría de la banda de frecuencia de la señal de enlace descendente; en el que la señal de capa superior y la señal de capa inferior se transmiten en una parte restante de la banda de frecuencia de la señal de enlace descendente, y la tercera parte de señal comprende una señal heredada y la tercera proporción de ancho de banda en exceso no supera 0, 2 y la primera proporción de ancho de banda en exceso y la segunda proporción de ancho de banda no superan 0, 1.

7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 3, en el que la señal de capa superior comprende una señal heredada en un sistema de televisión por satélite.

8. Un sistema de televisión por satélite para transmitir señales y recibir señales, caracterizado por:

un primer amplificador (816) para amplificar una parte de señal (410) de capa superior de una señal de enlace descendente con una primera proporción de ancho de banda en exceso a un primer nivel de potencia dentro de una banda de frecuencia de la señal de enlace descendente, en el que la señal de capa superior se modula de acuerdo con una primera portadora y comprende una señal heredada en el sistema de televisión por satélite; un segundo amplificador (816) para amplificar una parte de señal (418) de capa inferior de la señal de enlace descendente con una segunda proporción de ancho de banda en exceso a un segundo nivel de potencia dentro de la banda de frecuencia de la señal de enlace descendente, superándose el segundo nivel de potencia por el primer nivel de potencia, en el que la señal de capa inferior se modula de acuerdo con una segunda portadora y comprende una señal no heredada en el sistema de televisión por satélite y en el que la señal de capa superior y la señal de capa inferior son no coherentes; al menos una antena para transmitir una señal (802, 500) de modulación por capas, comprendiendo la señal de modulación por capas tanto la parte de señal (410) de capa superior como la parte de señal (418) de capa inferior que interfieren una con otra dentro de la banda de frecuencia, en el que la parte de señal (410) de capa superior amplificada se transmite por un primer transpondedor y la señal de capa inferior amplificada se transmite por un segundo transpondedor adyacente al primer transpondedor y que transmite a la misma polarización; y un receptor heredado configurado para demodular la parte de señal (410) de capa superior a partir de la señal de modulación por capas de acuerdo con la primera portadora y no configurado para demodular la parte de señal de capa inferior;

un receptor no heredado configurado para demodular la parte de señal (410) de capa superior directamente a partir de la señal de modulación por capas de acuerdo con la primera portadora y configurado para demodular la señal (418) de capa inferior de acuerdo con una segunda portadora sustrayendo una señal remodulada de capa superior (418) a partir de la señal de modulación por capas.

9. El sistema de la reivindicación 8, en el que la parte de señal (418) de capa inferior incluye velocidad de símbolos de capa inferior, la señal (410) de capa superior incluye una velocidad de símbolos de capa superior y la velocidad de símbolos de capa inferior es menor que la velocidad de símbolos de capa superior.

10. El sistema de la reivindicación 8 o de la reivindicación 9, en el que sustancialmente no se usa una banda de protección dentro de la banda de frecuencia.

11. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 8, 9 y 10, en el que la parte de señal de capa superior se

modula con un primer esquema de modulación y la parte de señal de capa inferior se modula con un segundo esquema de modulación diferente del primer esquema de modulación.

12. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 8, 9, 10 y 11, en el que al menos una de la primera proporción de ancho de banda en exceso y de la segunda proporción de ancho de banda en exceso no supera 0, 1.