Sistema de comunicación para generar una señal multiplexada por división de frecuencia para transmisión,

quetiene un conjunto de tonos de frecuencia asignados a un transmisor y seleccionados entre los tonos de frecuenciadistribuidos por un ancho de banda predeterminado, comprendiendo el sistema de comunicación:un circuito (52, 102, 82) de transformada de Fourier discreta (DFT) para recibir una señal discreta desímbolos de datos complejos (C, Cj, 16) de una constelación de símbolos, calculando de las respuestas defrecuencia (A1... Am, Aj, 54, 84, 104) en dichos tonos de frecuencia asignados (fi(1), fi(2), ... fi(M)) a través deuna transformada de Fourier discreta (DFT) de punto M, y producir un vector de respuesta de frecuencia(A1... Am, Aj, 54, 84, 104) de longitud M;

un circuito de inserción de ceros (56, 106, 86) para expandir el vector de respuesta de frecuencia (A1... Am,Aj, 54, 84, 104) a un nuevo vector de longitud N, mediante la inserción de símbolos de valor cero en todoslos tonos de frecuencia distintos de los tonos asignados; y

un circuito IDFT (58, 108, 88) para realizar una transformada de Fourier discreta inversa de punto N en elnuevo vector para obtener un vector de muestras de señales digitales (S, 22) que representa una funcióncontinua (CF(t)).

Procedimiento de señalización en un sistema de acceso múltiple FDM

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

La presente solicitud reivindica la prioridad a la solicitud provisional US No. 60/230, 937, presentada el 13 de septiembre de 2000, y titulada "Procedimiento de señalización en un sistema inalámbrico de acceso múltiple OFDM".

Campo técnico

La presente invención se refiere a un sistema de comunicación de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) , y más particularmente a un sistema de comunicación OFDM para una red de comunicación de acceso múltiple.

Antecedentes

La multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) es una técnica de multiplexación relativamente bien conocida para sistemas de comunicación. Los sistemas de comunicación OFDM se pueden utilizar para proporcionar comunicación de acceso múltiple, donde usuarios diferentes son asignados a diferentes tonos ortogonales dentro de un ancho de banda de frecuencia para transmitir datos al mismo tiempo. En un sistema de comunicación OFDM, la totalidad del ancho de banda asignado al sistema se divide en tonos ortogonales. En particular, para una duración de símbolo T dada disponible para la transmisión de datos del usuario, y un ancho de banda W dado, el número de tonos ortogonales F disponibles está dada por WT. La separación 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 de tiempo adicional Tc se puede utilizar para la transmisión de un prefijo cíclico. El prefijo cíclico se antepone a cada duración del símbolo T y se utiliza para compensar la dispersión introducida por la respuesta del canal y por el filtro de conformación de pulsos utilizado en el transmisor. Así, aunque una duración total del símbolo de T + Tc se emplea 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 lo tanto, una duración de símbolo OFDM.

En las técnicas OFDM anteriores, una señal OFDM se construye primero en el dominio de frecuencia mediante la asignación de símbolos de una constelación a los tonos de frecuencia establecidos. La señal construida en el dominio de frecuencia se transforma entonces en el dominio de tiempo por una transformada de Fourier discreta inversa (IDFT) o transformada de Fourier rápida inversa (IFFT) para obtener las muestras de la señal digital a transmitir. En general, los símbolos de la constelación tienen una propiedad de proporción relativamente baja de pico a promedio. Por ejemplo, los símbolos de una constelación QPSK todos tienen la misma amplitud. Sin embargo, después de haber sido transformados mediante 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 preservan baja propiedad de relación de pico a promedio deseable. En particular, la señal de dominio de tiempo resultante tiene típicamente una alta proporción de pico a promedio.

Las técnicas existentes para la implementación de sistemas de comunicación OFDM pueden ser muy ineficientes debido a la relativamente alta proporción de pico a promedio en comparación con otros esquemas de señalización, tales como los esquemas de modulación de portadores individuales. Como resultado, las técnicas OFDM existentes no están bien adaptadas para una red de comunicación inalámbrica de acceso múltiple con usuarios muy móviles porque la alta relación de pico a promedio de la señal transmitida requiere una gran cantidad de potencia en la estación de base y en el dispositivo inalámbrico. Los requerimientos de mucha energía resultan en una vida corta de la batería y en amplificadores de potencia más caros en los últimos dispositivos de comunicación o terminales inalámbricos. En consecuencia, es deseable proporcionar una técnica OFDM que reduzca la proporción de pico a promedio de la señal a transmitir, al mismo tiempo que aproveche el ancho de banda de comunicación más grande ofrecido por un sistema de comunicación OFDM.

Se llama la atención al documento WO 98/00946, que describe un procedimiento y un aparato que logra una rápida sincronización de temporización, sincronización de frecuencia del portador, y sincronización de frecuencia de muestreo de un receptor en una señal multiplexada de división de frecuencia ortogonal (OFDM) . El procedimiento utiliza dos símbolos de formación OFDM para obtener una sincronización completa en menos de dos marcos de datos. Un primer símbolo de formación OFDM sólo tiene sub-portadores de número par, y sustancialmente ningún sub-portador de número impar, una disposición que resulta en simetría de símbolo medio. Un segundo símbolo formación OFDM tiene sub-portadores de número par modulados diferencialmente respecto a los del primera símbolo de formación OFDM mediante una secuencia predeterminada. La sincronización se logra mediante las métricas de computación que utilizan las propiedades únicas de estos dos símbolos de formación OFDM. La sincronización de temporización se determina mediante el cálculo de una métrica de temporización que reconoce la simetría de medio símbolo del primer símbolo de formación OFDM. La estimación del desplazamiento de la frecuencia del portador se realiza usando la métrica de temporización, así como una métrica de desplazamiento de la frecuencia del portador que tienen picos en el valor correcto del desplazamiento de la frecuencia del portador. La estimación de desplazamiento de la tasa de muestreo se realiza mediante la evaluación de la pendiente de la

posición de los puntos de rotación de fase debido al desplazamiento de la tasa de muestreo como una función del número de frecuencia del sub-portador.

El documento WO 99/52250 divulgan un canal en un sistema de comunicación de múltiples portadores que se iguala mediante el cálculo de una respuesta espectral deseada, acortando la respuesta de impulsos del canal, de manera que una parte significativa de una energía de la respuesta de impulsos se limita a una región que es más corta que una longitud de objetivo y filtrando la señal basada en la respuesta espectral deseada. Un sistema de comunicación de múltiples portadores puede incluir un filtro de acortamiento de impulsos primario que recibe una señal de salida de un convertidor analógico a digital y acepta coeficientes. Un filtro de acortamiento de impulsos secundario puede recibir la señal de salida del convertidor analógico a digital, enviar una señal de salida, y pasar coeficientes al filtro de acortamiento de impulsos primario. Un generador de señal de referencia puede emitir una señal de referencia. Un comparador puede comparar la señal de salida y la señal de referencia y enviar una señal de error resultante. Un procesador de adaptación puede calcular los coeficientes para el filtro de acortamiento de impulsos secundario basado en la señal de error.

También se debe prestar atención a un documento de Thomas Keller et al, titulado "Adaptive Multicarrier Modulation: A Convenient Framework for Time-Frequency Processing in Wireless Communications", y publicado en “Proceedings of the IEEE”, IEEE. Nueva York, EE.UU., vol. 88, núm. 5, 1 de mayo de 2000 (01/05/2000) . El documento ofrece una perspectiva histórica de la multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) con referencia a su literatura. Sus ventajas y desventajas son revisadas, y su rendimiento se caracteriza a través de canales muy dispersivos. Los efectos de ambos errores de sincronización de tiempo y dominio de la frecuencia se cuantifican, y se revisan una serie de soluciones propuestas en la literatura reciente. Uno de los principales objetivos de esta revisión es poner de relieve el pensamiento reciente detrás de asignación de bits adaptable y la codificación turbo en el contexto de OFDM. El documento concluye con una comparación de rendimiento de gran alcance de los esquemas aquí descritos bajo la restricción unificado de una tasa de error de bits de objetivo fijo de 10-4.

Cabe señalar también que el documento US5907585 describe un procedimiento y un detector para detectar señales digitales. Una señal recibida analógica de ganancia controlada automáticamente se convierte AD en una señal digital, que se somete a un procesamiento de demodulación de cuadratura través de la operación. El resultado de la demodulación... [Seguir leyendo]

1. Sistema de comunicación para generar una señal multiplexada por división de frecuencia para transmisión, que tiene un conjunto de tonos de frecuencia asignados a un transmisor y seleccionados entre los tonos de frecuencia distribuidos por un ancho de banda predeterminado, comprendiendo el sistema de comunicación:

un circuito (52, 102, 82) de transformada de Fourier discreta (DFT) para recibir una señal discreta de símbolos de datos complejos (C, Cj, 16) de una constelación de símbolos, calculando de las respuestas de frecuencia (A1... Am, Aj, 54, 84, 104) en dichos tonos de frecuencia asignados (fi (1) , fi (2) , ... fi (M) ) a través de una transformada de Fourier discreta (DFT) de punto M, y producir un vector de respuesta de frecuencia (A1... Am, Aj, 54, 84, 104) de longitud M; un circuito de inserción de ceros (56, 106, 86) para expandir el vector de respuesta de frecuencia (A1... Am, Aj, 54, 84, 104) a un nuevo vector de longitud N, mediante la inserción de símbolos de valor cero en todos los tonos de frecuencia distintos de los tonos asignados; y un circuito IDFT (58, 108, 88) para realizar una transformada de Fourier discreta inversa de punto N en el nuevo vector para obtener un vector de muestras de señales digitales (S, 22) que representa una función continua (CF (t) ) .

2. Sistema de comunicación de la reivindicación 1, en el que los tonos de frecuencia asignados son tonos de frecuencia contiguos.

3. Sistema de comunicación de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que los tonos de frecuencia asignados son tonos de frecuencia separados por igual.

4. Sistema de comunicación de una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el circuito (52, 102, 82) de transformada de Fourier discreta (DFT) y el circuito de inserción de ceros (56, 106, 86) están configurados de manera que el vector de longitud N es mayor que el vector de longitud M.

5. Sistema de comunicación de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que también incluye un circuito de inserción de ceros y de ventanas (86) conectado entre el circuito de DFT y el circuito de IDFT, siendo el circuito de inserción de ceros y de ventanas (86) operable para recibir el vector de respuesta de frecuencia, expandir cíclicamente el vector de respuesta de frecuencia para el nuevo vector de longitud N y aplicar una función de ventanas (90) para el vector de respuesta de frecuencia cíclicamente expandido.

6. Sistema de comunicación de la reivindicación 5, en el que la función de ventanas (90) satisface el criterio de interferencia entre símbolos cero de Nyquist.

7. Sistema de comunicación de la reivindicación 6, en el que la función de ventanas es una transformada de Fourier de una función de interpolación de coseno elevado.

8. Sistema de comunicación de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que un número de tonos asignados es mayor que un número total de símbolos de datos a transmitir en una duración de símbolos.

9. Procedimiento para generar una señal multiplexada por división de frecuencia para transmisión, que tiene un conjunto de tonos de frecuencia asignados a un transmisor y seleccionados entre tonos de frecuencia distribuidos por un ancho de banda predeterminado, comprendiendo el procedimiento:

recibir una señal discreta de símbolos de datos complejos (C, Cj, 16) de una constelación de símbolos, calcular las respuestas de frecuencia (A1, ... Am, Aj, 54, 84, 104) en dichos tonos de frecuencia asignados (fi (1) , fi (2) , ... fi (m) ) a través de una transformada de Fourier discreta (DFT) de punto M, y producir un vector de respuesta de frecuencia (A1... Am, Aj, 54, 84, 104) de longitud M; expandir el vector de respuesta de frecuencia (A1... Am, Aj, 54, 84, 104) a un nuevo vector de longitud N, mediante la inserción de símbolos de valor cero en todos los tonos de frecuencias distintos de los tonos asignados; y realizar una transformada de Fourier discreta inversa de punto N en el nuevo vector para obtener un vector de muestras de señales digitales (S, 22) que representa una función continua (CF (t) ) .

10. Procedimiento de la reivindicación 9, en el que los tonos de frecuencia asignados son tonos de frecuencia contiguos.

11. Procedimiento de las reivindicaciones 9 ó 10, en el que los tonos de frecuencia asignados son tonos de frecuencia separados por igual.

12. Procedimiento de una de las reivindicaciones 9 a 11, en el que la expansión y la realización de una transformada de Fourier discreta inversa de punto N se realiza de manera que el vector de longitud N es mayor que el vector de longitud M.

13. Procedimiento de una de las reivindicaciones 9 a 12, que también comprende: recibir el vector de respuesta de frecuencia, expandir cíclicamente el vector de respuesta de frecuencia al nuevo vector de longitud N y aplicar una

función de ventanas (90) al vector de respuesta de frecuencia cíclicamente expandido.

14. Procedimiento de la reivindicación 13, en el que la función de ventanas es aplicada de manera que la función de ventanas (90) satisface el criterio interferencia entre símbolos cero de Nyquist.

15. Procedimiento de la reivindicación 14, en el que la función de ventanas es aplicada de manera que la función de ventanas es una transformada de Fourier de una función de interpolación de coseno elevado.

16. Procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15, en el que un número de tonos asignados es mayor que un número total de símbolos de datos a transmitir en una duración de símbolos.