DECODIFICADOR DE CONSTELACIONES ROTADAS Y MÉTODO DE DECODIFICACIÓN.

Método de decodificación de constelaciones rotadas, como por ejemplo el implementado en el estándar DVB - T2,

en donde para cada bit bi deben calcularse las métricas LLR a partir del punto de la constelación recibido (Ix,Qx) y siendo x un punto ideal de la constelación rotada con coordenadas en el plano complejo, donde este decodificador reduce el impacto de esta complejidad mediante el uso de una aproximación en el cálculo de las distancias LLR. Esta simplificación permite que el decodificador, es decir, la realización hardware del decodificador de constelaciones rotadas, se reduzca en gran medida, mientras que las pérdidas de rendimiento son prácticamente despreciables.

DECODIFICADOR DE CONSTELACIONES ROTADAS Y MÉTODO DE DECODIFICACIÓN

El objeto de esta invención es un decodificador y método de decodificación simplificado, que implementando una técnica de reducción hardware, puede emplearse en cualquier receptor que haga uso de la técnica de las constelaciones rotadas, como por ejemplo el estándar DVB -T2, y se enmarca dentro de las disciplinas de la electrónica y el tratamiento digital de señales.

O ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

En el actual estado de la técnica se describen las principales implicaciones que conlleva el uso de constelaciones rotadas en el proceso de detección en el receptor. Debido a la independencia de los desvanecimientos sufridos por las componentes real e imaginaria en los sistemas que emplean constelaciones rotadas, éstas requieren que el receptor calcule métricas de verosimilitud logarítmica (LLR) bidimensionales en lugar de las unidimensionales que suelen usarse en las constelaciones QAM convencionales, es decir, sin rotar.

2O En un decodificador empleado para constelaciones rotadas, para cada bit b¡ deben calcularse las métricas LLR a partir del punto de la constelación recibido (I, Q) . Dichas métricas se definen mediante la siguiente expresión:

LLR (b) =ln[Pr (b; =11/, Q) J , Pr (b; =O 1 J, Q)

Donde el In representa la operación logaritmo natural; Pr (b; =11 J, Q) es la 2 5 probabilidad condicional de que el bit transmitido b¡ sea 1, habiéndose recibido el

punto de constelación l+jQ y Pr (b; =O 1 /, Q) es la probabilidad condicional de que el

bit transmitido sea Ohabiéndose recibido el punto de la constelación 1+ jQ.

Así pues, sea x un punto ideal de la constelación rotada con coordenadas en el

3O plano complejo: lx y Ox, sean P1 y p0 los módulos de los desvanecimientos debido al canal, sufridos por la componente real e imaginaria respectivamente; y sea cr2 la varianza del ruido presente a la entrada del receptor modelado como un ruido blanco gaussiano aditivo. La función de distribución de probabilidad condicional para la recepción de unas determinadas coordenadas 1 y Q, conocido el punto x transmitido dependencia existente entre ambos ejes.

es:

1 (1-p¡I.f+ (Q-pgQJ p (/' Q 1 X) =--e 2uz 2;ra2

Sea C¡k el conjunto de puntos de la constelación ideal rotada para los que el bit i

5 ésimo toma el valor k, donde k toma los valores O o 1. La función de distribución de

probabilidad correspondiente a la probabilidad de recibir el valor complejo 1 + jQ

habiéndose transmitido el valor quot;1quot; viene dada por la siguiente expresión:

1 (1-p¡l.f+ (Q-pgQ.~ p (I, º1 b¡ =1) = m 2 I e 2u2 2 Jr (j xeC, '

De forma análoga, la función de distribución de probabilidad correspondiente a la

1 O probabilidad de recibir el valor complejo 1 + jQ habiéndose transmitido el valor quot;Oquot;

viene dada por la siguiente expresión:

Haciendo uso del teorema de Bayes y suponiendo equiprobables los valores de los

bits b¡, las métricas LLR pueden calcularse, pero esta ecuación resulta demasiado

15 compleja para su implementación en un receptor y la mayoría de los receptores de

hoy en día recurren a la aproximación Max-Log para simplificarla:

ln (e01 +... + e 0 k) ~ max (a¡) l=l...k

Empleando la aproximación anterior, las métricas LLR pueden calcularse como:

2 O Donde la función mínimo representa la función para todos los puntos de la

constelación rotada ideal x pertenecientes al conjunto C¡k . De la ecuación anterior se

desprende que, en el caso de una constelación QAM de m bits, debido a la

búsqueda de los mínimos, cada punto requiere del cálculo de 2m términos del tipo:

(1-PJJxY + (Q-PQQxf

2 5 Sin embargo, cuando se emplean constelaciones no rotadas, las ecuaciones

anteriores permiten una simplificación adicional que consiste en tratar de forma

independiente la parte real e imaginaria. No obstante, ya se mencionó que en el caso

degradar muy significativamente las prestaciones del sistema) debido a la fuerte

Por este motivo, el cálculo de LLR (b¡) supone una complejidad muy elevada si el

número de puntos de la constelación empleada es grande. Este es el caso, por

5 ejemplo, del estándar DVB-T2, donde m puede llegar a valer 8, requiriéndose por

tanto la evaluación de 256 expresiones como (1-pJx) 2 + (Q-pQQx) 2 por cada

punto recibido de la constelación.

En la práctica, los receptores de altas prestaciones deben implementar el cálculo de

1 O las LLR basándose en las ecuaciones anteriores, mientras que los de bajo coste

pueden optar por diferentes simplificaciones a cambio de un deterioro muy notable

de las prestaciones.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

15

El problema técnico objetivo que se plantea en la presente invención es el del cálculo

de las LLR de forma simple y sin apenas deterioro de las prestaciones del sistema.

Tal y como se ha indicado en el estudio del estado de la técnica, el empleo de

constelaciones rotadas en un sistema de telecomunicaciones implica un aumento de

2 O la complejidad del receptor debido al cálculo de las métricas LLR, que no permiten

simplificaciones.

La solución a dicho problema técnico es un decodificador y un método de

decodificación tal y como se indica en las reivindicaciones 1 y 2 que reduce el

2 5 impacto de esta complejidad mediante el uso de una aproximación en el cálculo de

las distancias LLR. Esta simplificación permite que el decodificador, es decir, la

realización hardware del decodificador de constelaciones rotadas, se reduzca en

gran medida, mientras que las pérdidas de rendimiento son prácticamente

despreciables.

30

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

EXPLICACIÓN DE UN MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN Y EJEMPLO

El método y decodificador implementar la ecuación: preconizado por la presente invención, en vez de

Para el decodificador de constelaciones rotadas, el método de decodificación preconizado por la presente invención, implementa dos etapas de cálculo:

10 i. Una primera etapa de cálculo, donde a. /~in y Q::Un que resultan de min (abs (J-PJx) + abs (Q-pºQJ) ; y xeC;0

b. !~in Y Q~in queresultandemin (abs (I-pJx) +abs (Q-pQQx) ) ; xeCl

15 ii. Una segunda etapa de cálculo de la métrica LLR empleando los mínimos de la etapa anterior, e implementando:

2 O Con el primer paso se evitan calcular los cuadrados que aparecen en la ecuación anterior, ya que debido a la función mínimo deben calcularse dichos cuadrados para todos los valores posibles lxOx de la constelación ideal, por lo que esta reducción es considerable.

2 5 Para una 256-QAM, constelación empleada en el estándar DVB -T2, la técnica propuesta significa calcular para cada punto recibido 512 valores absolutos en vez de 512 multiplicaciones. Desde el punto de vista digital, dichos valores absolutos pueden calcularse empleando aritmética en complemento a 1, en lugar de aritmética en complemento a 2, reduciendo aún más la complejidad de la operación abs (·) .

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BER de 10-4 , para distintos medios de propagación se mantienen acotadas por debajo de O, 1 dB con respecto de un detector que haga uso de la aproximación Max Log tradicional.

5 La implementación de la presente invención puede realizarse de diversas maneras: tanto a nivel de bloque digital en un circuito integrado, hasta su implementación software en un procesador digital o un microprocesador.

1 O

1. Método de decodificación de constelaciones rotadas, como por ejemplo el

5 implementado en decodificadores del estándar DVB -T2, en donde para cada bit b¡

deben calcularse las métricas LLR a partir del punto de la constelación recibido

(lx, Ox) y siendo x un punto ideal de la constelación rotada con coordenadas en el

plano complejo: lx y Ox. siendo P1 y Pa los módulos de los desvanecimientos debidos

al canal, sufridos por el componente real e imaginario respectivamente; y sea r/ la

1 O varianza del ruido presente a la entrada del receptor modelado como un ruido blanco

gaussiano aditivo que se caracteriza porque comprende,

i. Una primera etapa de cálculo, donde

a. /~in YQ~n que resultan de min (abs (I-PJx) +abs (Q-pQQx) ) ; Y xec?

b. !~in y Q~in que resultan de min (abs (I-PJx) +abs (Q-pQQx) ) ;

xeCl

15 ii. Una segunda etapa de cálculo de la métrica LLR empleando los mínimos de

la etapa anterior, e implementando:

2. Decodificador de constelaciones rotadas, que se caracteriza porque

2 O comprende medios físicos para ejecutar el método de la reivindicación 1.