Procedimiento de procesamiento de una señal multiplexada por división de frecuencia ortogonal que representauna pluralidad de símbolos y que incluye una pluralidad de tonos ortogonales,

un primer subconjunto de dichapluralidad de tonos ortogonales se cartografían a un primer usuario, siendo un segundo conjunto de dicha pluralidadde tonos ortogonales cartografiado a un segundo usuario, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

realizar una operación de transformación de dominio del tiempo al dominio de frecuencia en la señal multiplexadade división de frecuencia ortogonal para generar una señal de dominio de la frecuencia a partir de los mismos;filtrar la señal de dominio de frecuencia para eliminar los tonos ortogonales en dicha pluralidad de tonos que noestán incluidos en dicho primer subconjunto de tonos, siendo dicho segundo conjunto de dicha pluralidad detonos ortogonales cartografiados a un segundo usuario eliminados por dicha filtración;

realizar una operación de transformación del dominio de frecuencia al dominio del tiempo en la señal de dominiode frecuencia filtrada para generar una señal de dominio de tiempo filtrada, y

recuperar símbolos transmitidos al primer usuario desde la señal de dominio de tiempo filtrada, mediante lacartografía de forma iterativa de un único instante de tiempo a un símbolo hasta que los símbolos sonrecuperados.

Receptor multiportador

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

La presente solicitud reivindica el beneficio de la fecha de presentación de la solicitud provisional U.S. No. 60/230, 937, presentada el 13 de Septiembre, 2000, y es una “continuación en parte” de la solicitud de patente en trámite US 09/805, 887, presentada el 15 de marzo de 2001, titulada "Procedimiento de señalización en un sistema inalámbrico de acceso múltiple OFDM".

Campo técnico

La presente invención se refiere a sistemas de comunicación de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) , y más particularmente a procedimientos y aparatos para la aplicación de transmisores y receptores OFDM adecuados para uso en, por ejemplo, una red de comunicación de acceso múltiple.

Antecedentes

El uso de los portadores pequeños que son multiplexados por división de frecuencia para compartir un canal de comunicación común, donde cada portador es típicamente un acceso múltiple de división de tiempo de bajo índice (TDMA) u otra forma de señal digital modulada se describe en Kappes J.M. et al. "Demultiplexor programable/procesador demodulador" Actas de la Conferencia de Comunicaciones Militares, (MILCOM) , Monterrey, septiembre 30 - Octubre 3, 1990, Nueva York, IEEE, US, vol. 1, 30 de septiembre de 1990 (30/09/1990) - 3 de octubre de 1990 (03/10/1990) páginas 230-234, XP000221787. El sistema descrito consiste en una técnica en la que el requisito de cómputo principal es llevar a cabo la transformación de Fourier en los bloques de señal de entrada y transformaciones de Fourier inversas (IFFTs) sobre un soporte de base por portadora. Los vehículos pueden ser de tamaños diferentes. En el sistema de demultiplexación de los portadores se basa en el dominio de la frecuencia de filtrado con el procedimiento que consta de la convolución de la señal multiplexada entrante con un banco de filtros, utilizando una técnica de superponer y guardar. La convolución lineal deseada se calcula entonces en términos de circunvoluciones circulares de bloques superpuestos. Las convoluciones circulares se calculan mediante la transformación de las cantidades de dominio de tiempo que se convolucionan con el dominio de la frecuencia, multiplicándolo, y transformándolo posteriormente al dominio del tiempo. Este enfoque implica un requisito de cómputo principal para la realización de las transformaciones de Fourier en los bloques de señal de entrada y las transformaciones inversas de Fourier (IFFTs) sobre una base de portador por portador.

Mientras que el artículo sobre demultiplexor programable/procesador demodulador discute el procesamiento con base portador por portador en un sistema de multiplexado por división de frecuencia, no discute el uso de señales multiplexadas por división de frecuencia ortogonal en el que múltiples tonos, por ejemplo, tonos uniformemente espaciados, pueden corresponder a un único portador. En consecuencia, mientras que la referencia describe el filtrado de portadores en el dominio de la frecuencia, no enseña o sugiere el procesamiento de los tonos en un sistema OFDM, por ejemplo, los tonos correspondientes a un solo portador. Además, la referencia no sugiere ni describe cómo recuperar los símbolos comunicados utilizando símbolos OFDM. Por el contrario, la referencia describe un sistema multiplexado de división de frecuencia general en el que los diferentes portadores pueden tener diferentes velocidades de bits, anchos de banda y frecuencias centrales.

La multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) es una técnica relativamente de multiplexación bien conocida para sistemas de comunicación. Los sistemas de comunicación OFDM se puede utilizar para proporcionar comunicación de acceso múltiple, donde a los usuarios diferentes se cartografían diferentes tonos ortogonales dentro de un ancho de banda de frecuencia para transmitir datos al mismo tiempo. En un sistema de comunicación OFDM, el ancho de banda cartografiado a todo el sistema se divide en tonos ortogonales. En particular, para una duración de símbolo T dados disponibles para la transmisión de datos del usuario, y un ancho de banda W dado, el número de tonos disponibles ortogonales F está dado por WT. El espaciamiento entre los tonos ortogonales f se elige para ser 1/T, haciendo así los tonos ortogonales. Además de la duración del símbolo T que está disponible para la transmisión de datos del usuario, un período adicional de tiempo Tc se puede utilizar para la transmisión de un prefijo cíclico. El prefijo cíclico se antepone a cada duración de símbolo T y se utiliza para compensar la dispersión introducida por la respuesta del canal y por el filtro de conformación de impulsos utilizado en el transmisor. Así, aunque se emplea una duración de símbolos total de T + Tc para la transmisión de un símbolo OFDM, sólo la duración del símbolo T está disponible para la transmisión de datos del usuario y se denomina por tanto una duración de símbolo OFDM.

En anteriores técnicas de OFDM, una señal OFDM se construye primero por un transmisor en el dominio de la frecuencia mediante la cartografía de símbolos de una constelación a los tonos de frecuencia establecidos. La señal construida en el dominio de la frecuencia se transforma entonces en el dominio del tiempo por una transformada discreta inversa de Fourier (IDFT) o transformada rápida inversa de Fourier (IFFT) . Un prefijo cíclico que tiene una duración Tc, como se discutió anteriormente, entonces se antepone a la señal de dominio de tiempo correspondiente a cada duración de símbolo T resultante en una señal que tiene la duración de símbolo total T + Tc para cada símbolo a transmitir. La señal de dominio de tiempo que incluye los prefijos cíclicos es muestreada para obtener las

muestras de señal digital a ser transmitidas.

En general, los símbolos de la constelación tienen una propiedad de proporción de pico a media relativamente baja. Por ejemplo, los símbolos de una constelación QPSK tienen todos la misma amplitud. Sin embargo, después de haber sido transformados por la IDFT o IFFT, las muestras de la señal de dominio de tiempo resultantes son la suma ponderada de todos los símbolos, y por lo tanto generalmente no preserva la baja propiedad de proporción de pico a media. En particular, la señal de dominio de tiempo resultante tiene típicamente una proporción pico a media alta.

Puesto que los símbolos se cartografían a los tonos en los transmisores OFDM conocidos en el dominio de la frecuencia, la recuperación de símbolos también se realiza en el dominio de la frecuencia, por ejemplo, con las señales recibidas correspondientes a los tonos individuales que se cartografían de nuevo en el dominio de la frecuencia de los símbolos individuales.

La figura 1 ilustra un receptor OFDM 100 ejemplar conocido. El receptor OFDM 100 incluye una antena 102, un sintonizador 104, un convertidor A/D 106, circuito de descarte de prefijo cíclico 108, un circuito FFT 110, un circuito de extracción de símbolo de formación 112, un circuito de estimación de canal dominio de frecuencia 114, un circuito de ecualización de los canales de dominio de la frecuencia 118 y un decodificador 118 acoplados entre sí como se ilustra en la figura 1.

Señales OFDM emitidas se reciben a través de la antena 102 y luego se filtraron por el sintonizador 104 que envía una señal que incluye los tonos OFDM utilizados para transmitir símbolos. La salida de señal continua por el sintonizador 104 es muestreada por un convertidor A/D 106 para generar una señal digital que luego es procesada por el circuito de descarte de prefijo cíclico 108. El circuito 108 descarta la parte de Tc de la señal recibida correspondiente al prefijo cíclico. La porción restante de la señal correspondiente a la duración de símbolo T se suministra al circuito transformado 110, por ejemplo, un circuito FFT o DCT, el cual convierte la señal de dominio de tiempo que representa los símbolos transmitidos en el dominio de la frecuencia. El extractor del símbolo de formación 112 extrae uno o más símbolos de capacitación o tonos piloto, es decir, los símbolos o tonos con valores conocidos de transmisión en el dominio de la frecuencia, a partir de la señal recibida. Los símbolos de formación o tonos extraídos se suministran al circuito de estimación de canal de dominio de frecuencia 114. El circuito 114 estima el efecto, en el dominio de la frecuencia, del canal de comunicaciones en las señales transmitidas como se evidencia... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de procesamiento de una señal multiplexada por división de frecuencia ortogonal que representa una pluralidad de símbolos y que incluye una pluralidad de tonos ortogonales, un primer subconjunto de dicha pluralidad de tonos ortogonales se cartografían a un primer usuario, siendo un segundo conjunto de dicha pluralidad de tonos ortogonales cartografiado a un segundo usuario, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

realizar una operación de transformación de dominio del tiempo al dominio de frecuencia en la señal multiplexada de división de frecuencia ortogonal para generar una señal de dominio de la frecuencia a partir de los mismos;

filtrar la señal de dominio de frecuencia para eliminar los tonos ortogonales en dicha pluralidad de tonos que no están incluidos en dicho primer subconjunto de tonos, siendo dicho segundo conjunto de dicha pluralidad de tonos ortogonales cartografiados a un segundo usuario eliminados por dicha filtración;

realizar una operación de transformación del dominio de frecuencia al dominio del tiempo en la señal de dominio de frecuencia filtrada para generar una señal de dominio de tiempo filtrada, y

recuperar símbolos transmitidos al primer usuario desde la señal de dominio de tiempo filtrada, mediante la cartografía de forma iterativa de un único instante de tiempo a un símbolo hasta que los símbolos son recuperados.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se la recuperación de símbolos incluye:

realizar una operación de ecualización de canal en la señal del dominio del tiempo filtrada.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la recuperación de símbolos incluye, además, realizar una operación de estimación de canal, incluyendo dicha operación de estimación de canales:

identificar un símbolo de formación en la señal de dominio de tiempo filtrada, y

generar al menos una estimación de canal como una función de la diferencia entre el símbolo formación identificado y un valor de símbolo de formación conocido.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la señal multiplexada por división de frecuencia ortogonal corresponde a períodos de símbolos múltiples, incluyendo la porción de la señal recibida correspondiente a cada período de símbolo al menos un símbolo de formación, y

en el que la recuperación de símbolos incluye, además, realizar una operación de estimación de canal, incluyendo dicha operación de estimación de canal, para cada periodo de símbolo:

identificar un símbolo de formación en la señal de dominio de tiempo filtrada, y

generar al menos una estimación de canal como una función de la diferencia entre el símbolo formación identificado y un valor de símbolo formación conocido.

5. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la señal multiplexada por división de frecuencia ortogonal corresponde a múltiples temporizaciones, siendo cada temporización un período de tiempo igual a los períodos de símbolos múltiples, siendo el primer usuario cartografiado el primer subconjunto de dicha pluralidad de tonos ortogonales para la utilización a lo largo de una de dichas temporizaciones, comprendiendo el procedimiento además:

realizar una operación de estimación de canal, incluyendo, por cada temporización:

identificar un símbolo de formación en la señal del dominio del tiempo filtrada recibida durante el período de símbolo dentro de la temporización, y

generar una estimación de canal como una función de la diferencia entre el símbolo de formación identificado y un valor de símbolo de formación conocido.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que la realización de una operación de ecualización de canal incluye:

utilizar una estimación de canal generada a partir de un símbolo de formación recibida durante una temporización para realizar una operación de ecualización de canal en una porción de la señal del dominio del tiempo filtrada correspondiente a un período de símbolo en dicha temporización que no incluye dicho símbolo de formación identificado.

7. Procedimiento según la reivindicación 5,

en el que todos de una pluralidad de símbolos recibidos durante uno de dichos períodos de símbolo en cada

temporización incluye símbolos de formación;

en el que realizar una operación de estimación de canal para cada temporización incluye además:

generar una estimación de canal para cada uno de los símbolos de formación recibidos durante dicho uno de dichos períodos de símbolo.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que realizar una operación de ecualización de canal incluye:

utilizar las estimaciones de canal generadas a partir de cada uno de los símbolos de formación recibidos durante dicho uno de dichos períodos de símbolo en cada temporización, para realizar diferentes operaciones de estabilización de los canales en cada porción de la señal del dominio del tiempo filtrada que corresponde a un símbolo en al menos un período de otro símbolo incluido en la misma temporización en la que se recibieron los símbolos de entrenamiento utilizados para generar las estimaciones de canal.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el período de símbolo en el que todos los símbolos recibidos son símbolos de formación está situado en el centro de cada temporización.

10. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la recuperación de los símbolos transmitidos al primer usuario incluye:

valores de cartografía de la señal del dominio del tiempo filtrada en instantes en el tiempo utilizado para transmitir valores de símbolos a los valores en un conjunto de valores de símbolos.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que la recuperación de los símbolos transmitidos al primer usuario incluye además:

realizar una operación de cartografía un valor del símbolo a valor de símbolo a cartografía de valores de símbolos generado mediante la cartografía de valores de la señal del dominio del tiempo filtrada a los valores de otro conjunto de valores de símbolos.

12. Procedimiento según la reivindicación 10,

en el que la realización de una operación de transformación de dominio de tiempo al dominio de frecuencia incluye la realización de una de una operación de Transformada rápida de Fourier y una operación de Transformada discreta de Fourier, y

en el que la realización de una operación de transformación dominio de frecuencia al dominio del tiempo incluye la realización de una de una operación de transformada rápida de Fourier y una operación de transformada de coseno discreta inversa.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, que también comprende:

recibir la señal multiplexada por división de frecuencia ortogonal de un canal de comunicaciones, incluyendo señales multiplexadas por división en frecuencia ortogonal correspondientes a usuarios distintos del primer usuario.

14. Aparato (216) para el procesamiento de una señal multiplexada por división en frecuencia ortogonal que representa una pluralidad de símbolos y que incluye una pluralidad tonos, siendo un primer subconjunto de dicha pluralidad de tonos ortogonales cartografiados a un primer usuario, siendo un segundo subconjunto de dicha pluralidad de tonos ortogonales cartografiado a un segundo usuario, comprendiendo el aparato:

un módulo de transformación del dominio de tiempo a frecuencia (110) para generar una señal de dominio de la frecuencia a partir de la señal multiplexada por división de frecuencia ortogonal;

un filtro de tono (1002) para el filtrado de la señal de dominio de frecuencia generada por el dominio de tiempo al dominio de frecuencia transforma tonos ortogonales de módulo distintos de aquellos incluidos en el primer subconjunto para generar así una señal de dominio de frecuencia filtrada;

un módulo de transformación de dominio de frecuencia a tiempo (1004) para la realización de una operación de transformación del dominio de frecuencia al dominio del tiempo en la señal de dominio de frecuencia filtrada para generar así una señal de dominio del tiempo, y

un módulo de cartografía de instante de tiempo a símbolo (1010) acoplada al módulo de transformación de frecuencia para el dominio de tiempo (1004) para cartografiar iterativamente valores de señal en un único punto en el tiempo a valores de un símbolo.

15. Aparato según la reivindicación 14, que también comprende:

un módulo de ecualización de canal (1008) acopla dicho módulo de transformación de frecuencia al dominio del

tiempo al instante de tiempo al módulo de símbolo de cartografía, el módulo de ecualización de canal que realiza operaciones de ecualización de canal en dicha señal de dominio de tiempo.

16. Aparato según la reivindicación 15, que también comprende:

un circuito de estimación de canal (1006) acoplado a dicho módulo de transformación del dominio de frecuencia a tiempo y al módulo de ecualización de los canales para generar al menos una estimación del canal de la señal de dominio de tiempo y para suministrar la estimación del canal para el módulo de ecualización de canal.

17. Aparato según la reivindicación 16, que también comprende;

un módulo de cartografía de símbolo a símbolo (1012) acoplado al módulo de cartografía de instante de tiempo a símbolo (1010) .

18. Aparato según la reivindicación 16, que también comprende:

un circuito de descarte de prefijo cíclico (108) acoplado al módulo de transformación de dominio de frecuencia a tiempo para descartar porciones de la señal multiplexada por división de frecuencia correspondiente a los prefijos cíclicos.

19. Aparato según la reivindicación 14, en el que el módulo transformación del dominio de tiempo a frecuencia (110) es un circuito de transformada rápida de Fourier, y

en el que el módulo de transformación de dominio de frecuencia a tiempo (1004) es un circuito de transformada rápida inversa de Fourier.

20. Sistema de comunicaciones (200) que comprende:

un transmisor de señal multiplexada por división de frecuencia ortogonal (212) , incluyendo:

un módulo de cartografía de símbolo a instante de tiempo para la cartografía de una pluralidad de símbolos que deben transmitirse a los puntos uniformemente espaciados en el tiempo dentro de un período de tiempo correspondiente a una duración de símbolo, y

un receptor de señal multiplexada por división de frecuencia ortogonal (216) incluyendo el aparato de la reivindicación 14.

21. Sistema según la reivindicación 20, en el que el receptor (216) incluye además un circuito de ecualización de canal del dominio de tiempo (1008) acoplado entre el circuito de transformación de dominio de frecuencia al dominio de tiempo (1004) y el circuito de cartografía del instante de tiempo al símbolo (1010) .

22. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de recuperación de símbolos transmitidos al primer usuario de la señal de dominio de tiempo filtrada se lleva a cabo mediante la realización de una operación de cartografía de valor de la señal de dominio de tiempo al símbolo en el dominio del tiempo.

23. Procedimiento según la reivindicación 22, en el que la realización de la operación de cartografía de señal de valor del dominio de tiempo al símbolo en el dominio del tiempo incluye la generación de múltiples valores de símbolos para una porción de la señal del dominio del tiempo filtrada correspondiente a un período de símbolo tiempo de transmisión, siendo cada valor de símbolo generado a partir de un parte diferente de la señal del dominio del tiempo filtrada.

24. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que el valor de la señal filtrada el dominio del tiempo en un solo instante en el tiempo se utiliza para generar un valor símbolo.

25. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la recuperación de valores múltiples símbolos a partir de la señal del dominio del tiempo filtrada incluye la recuperación de una pluralidad de valores de los símbolos de una porción de dicha señal de dominio de tiempo filtrada correspondiente a un único período de tiempo de transmisión de símbolo OFDM, cada valor de símbolo que corresponde a un punto diferente en el tiempo dentro del período de tiempo de transmisión de un único símbolo OFDM.

26. Procedimiento según la reivindicación 25, en el que los diferentes puntos en el tiempo dentro del período de tiempo de transmisión de símbolo a partir del cual se generan los valores de símbolos individuales están uniformemente espaciados en el tiempo dentro del período de tiempo de transmisión de un único símbolo OFDM.

27. Aparato según la reivindicación 14, en el que dicho módulo de cartografía de instante de tiempo a símbolo es un módulo de procesamiento de señal del dominio de tiempo que cartografía cada uno de los múltiples instantes de tiempo individuales dentro de un período de tiempo de símbolo OFDM a los correspondientes valores de los símbolos individuales de acuerdo con una relación de uno a uno entre instantes de tiempo y valores de los símbolos.

28. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho primer conjunto de tonos ortogonales incluye tonos

ortogonales que están espaciados uniformemente y contiguos en el dominio de la frecuencia.

29. Procedimiento según la reivindicación 28, en el que dicho segundo conjunto de tonos incluye tonos que están espaciados uniformemente y contiguos en el dominio de la frecuencia, siendo un primer tono ortogonal en dicho

segundo conjunto de tonos ortogonales adyacente en el dominio de frecuencia para un último tono ortogonal en el primer conjunto de tonos ortogonales.

30. Procedimiento según la reivindicación 29, que también comprende, durante un segundo período de tiempo en el que al primer usuario se le cartografía un tercer conjunto de tonos ortogonales, siguiendo el segundo período de tiempo inmediatamente a un primer período de tiempo en el que se cartografía al primer usuario del primer conjunto

de tonos ortogonal:

filtrar la señal de dominio de frecuencia para eliminar los tonos ortogonales en dicha pluralidad de tonos que no están incluidos en dicho tercer subconjunto de tonos, incluyendo dicho tercer conjunto de tonos ortogonales sólo tonos ortogonales que son diferentes de los tonos ortogonales incluidos en dicho primer conjunto de tonos ortogonales.

31. Programa de ordenador que comprende una pluralidad de instrucciones ejecutables en el procesador, codificados en un medio legible por ordenador que, cuando las instrucciones del programa de ordenador se ejecutan en un procesador, realiza las etapas correspondientes de un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.