Eliminación de portadora con desplazamiento binario y submuestreo de señal recibida.

Método para procesar una secuencia de muestras de una señal, comprendiendo dicha señal una portadora condesplazamiento binario compuesta por una secuencia de subsegmentos que se modula por medio de un código deruido seudoaleatorio compuesto por una secuencia de segmentos,

siendo dicha portadora con desplazamientobinario una BOC(a*n,n), siendo a y n números naturales, y presentando dicha secuencia de muestras una velocidadde muestreo que se corresponde con un número natural de muestras por subsegmento de dicha portadora condesplazamiento binario, comprendiendo dicho método:

a) limpiar una influencia, por parte de dicha portadora, sobre dicha secuencia de muestras, y submuestreardicha secuencia de muestras (etapa 105; etapa 205; etapa 301); y

b) utilizar dicha secuencia de muestras submuestreada como una secuencia nueva de muestras para unprocesamiento adicional (etapa 108; etapa 209; etapa 302)

caracterizado porque

dicha eliminación y submuestreo comprenden combinar las muestras consecutivas respectivas de un númeropredeterminado de dicha secuencia de muestras y aprovechar las regularidades en dicha secuencia de muestras endicha combinación, para obtener una secuencia de valores combinados como dicha secuencia de muestrassubmuestreada (etapa 105; etapa 205; etapa 301), en el que un valor combinado respectivo se encuentra dentro deun intervalo predeterminado o fuera de un intervalo predeterminado (etapa 105; etapa 205), comprendiendo ademásdicho método la acción siguiente que precede a la acción b) en caso de que un valor combinado se encuentre dentrode dicho intervalo predeterminado: desplazar dicha secuencia de muestras en una muestra y combinar las muestrasconsecutivas respectivas de un número predeterminado de dicha secuencia de muestras desplazada para obteneruna secuencia de valores combinados (etapas 106/107; etapas 206/208).

Eliminación de portadora con desplazamiento binario y submuestreo de señal recibida.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un método para procesar una secuencia de muestras de una señal, comprendiendo dicha señal una portadora que se modula mediante un código de ensanchamiento. La invención se refiere también a un componente de procesamiento correspondiente, a un dispositivo electrónico correspondiente, a un sistema correspondiente, a un código de programa de software correspondiente y a un producto de programa de software correspondiente.

Antecedentes de la invención Para una comunicación de espectro ensanchado en su forma básica, una unidad de transmisión usa una secuencia de datos para modular una portadora sinusoidal, y a continuación el ancho de banda de la señal resultante se ensancha a un valor mucho mayor. Para ensanchar el ancho de banda, la portadora de una sola frecuencia se puede multiplicar, por ejemplo, por una secuencia de código de ruido seudoaleatorio (PN) binaria, de alta velocidad, que comprende valores de -1 y 1, siendo conocida dicha secuencia de código para un receptor. Un periodo de código de PN comprende típicamente 1.023 segmentos (chips) , usándose el término segmentos para designar los bits del código transportados por la señal transmitida, por contraposición a los bits de la secuencia de datos.

Los códigos de ensanchamiento se utilizan, por ejemplo, aunque no de forma exclusiva, en el Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) .

Para el GPS (Sistema de Posicionamiento Global) de GNSS americano, por ejemplo, más de 20 satélites están orbitando la tierra. Cada uno de los satélites transmite dos señales portadoras L1 y L2. Una de estas señales portadoras L1 tiene una frecuencia de 1.575, 42 MHz y se utiliza para transportar un mensaje de navegación y señales de código de un servicio de posicionamiento estándar (SPS) . La fase de la portadora L1 es modulada por cada satélite con un código de C/A (Aproximación/Adquisición) diferente. De este modo, se obtienen diferentes canales para la transmisión por parte de los diferentes satélites. El código de C/A es un código de ruido seudoaleatorio (PN) , que ensancha el espectro sobre un ancho de banda nominal de 20, 46 MHz. Se repite cada 1.023 bits, siendo 1 ms la época del código. La frecuencia portadora de la señal L1 se modula adicionalmente con la información de navegación a una velocidad de bits de 50 bit/s.

Un receptor GPS cuya posición va a ser determinada recibe las señales transmitidas por los satélites disponibles en ese momento, y detecta y realiza un seguimiento de los canales usados por diferentes satélites basándose en los diferentes códigos de C/A comprendidos. Para la adquisición y el seguimiento de una señal de satélite, una señal recibida por una porción de radiofrecuencia (RF) del receptor GPS se convierte primero a banda base. A continuación, la señal se muestrea en una conversión analógica-a-digital (A/D) , y las muestras se correlacionan con las muestras de códigos de réplica que están disponibles para todos los satélites. La correlación se puede llevar a cabo, por ejemplo, usando un filtro adaptado. Un valor de correlación que supere un valor de umbral indica el código de C/A y la fase del código, que se requieren para demodular en ensanchamiento la señal y así recuperar la información de navegación.

Por lo tanto, aunque las señales de satélite GPS comprenden un componente de datos, un componente de PN, y un componente de portadora sinusoidal, otras señales de espectro ensanchado pueden incluir una modulación de subportadora adicional.

Por ejemplo, para el GALILEO de GNSS europeo, se han seleccionado cuatro señales portadoras E5a, E5b, E6 y L1. El uso básico de estas señales portadoras es similar al descrito para la señal portadora L1 del GPS. No obstante, el espectro de las señales portadoras sinusoidales E6 y L1 se ensancha usando una modulación de portadora con desplazamiento binario (BOC) , la cual se compone de una subportadora BOC y un código de PN. Esta modulación se indica como BOC (n, m) , donde m indica la velocidad de transmisión de segmentos del código de PN y n la frecuencia subportadora en 1, 023 MHz. A la subportadora BOC se le hará referencia también simplemente como portadora BOC en adelante.

A la señal portadora L1 del GALILEO se le ha asignado una modulación BOC (1, 1) . La Figura 1 presenta el principio de modulación. Un primer diagrama ilustra el progreso de la portadora BOC (1, 1) con respecto al tiempo. La portadora BOC (1, 1) consta de subsegmentos que presentan valores alternos de +1 y -1, teniendo cada subsegmento una duración de 0, 5 segmento. Un segundo diagrama ilustra el progreso de un código de PN ejemplificativo con respecto al tiempo. El código de PN consta de una secuencia de segmentos que tienen un valor de +1 o -1. El comienzo de cada segmento del código de PN coincide con un flanco de subida de la portadora BOC (1, 1) . Un tercer diagrama ilustra la señal BOC (1, 1) , la cual se obtiene mezclando la portadora BOC (1, 1) con el código de PN, con respecto al tiempo.

La figura 2 es un diagrama que compara un ensanchamiento de la señal portadora L1 usando una modulación BOC (1, 1) del GALILEO y una modulación de código de C/A GPS. El diagrama muestra la amplitud del espectro de la portadora modulada en un intervalo de -4 MHz a +4 MHz en torno a la frecuencia de la señal portadora. Puede observarse que, con la modulación BOC (1, 1) , la banda de la señal es más del doble en comparación con la modulación de código de C/A. Con la modulación BOC (1, 1) , la mayoría de la energía se concentra en dos lóbulos principales en dos laterales de un único lóbulo principal que se obtiene como resultado con la modulación de código de C/A. Los lóbulos laterales que se obtienen como resultado con la modulación BOC (1, 1) tienen también intensidad cuando se comparan con los resultantes con la modulación de código de C/A. En la siguiente tabla se muestra la distribución de energía de la modulación de código de C/A y de la modulación BOC (1, 1) :

Lóbulo (s) principal (es) Lóbulos de primer orden Lóbulos de segundo orden

C/A 90% 4, 9% (2x2, 4%) 1, 7% (2x0, 84%)

BOC (1, 1) 86% (2x43%) 7, 1% (2x3, 6%) 2, 7% (2x1, 33%)

Una adquisición de señales BOC (1, 1) se puede lograr también por medio de un filtro adaptado. Con este fin, una señal de RF recibida se convierte en sentido descendente y se muestrea. Con el fin de aprovechar la energía de la señal considerablemente y minimizar la interferencia de solapamiento, la velocidad de muestreo debería ser suficientemente alta para cubrir los lóbulos laterales de primer orden. La velocidad de muestreo mínima debería ser 4 muestras por segmento (complejo) , lo cual se corresponde con 2 muestras por subsegmento (complejo) . La Figura 3 es un diagrama de una salida típica de filtro adaptado, que se obtiene como resultado con una señal BOC (1, 1) del tipo mencionado.

Una desventaja de la adquisición de señales basada en una señal BOC (1, 1) es que la modulación BOC (1, 1) dobla la velocidad de muestreo requerida y, por lo tanto, el número de correladores requeridos. La velocidad de muestreo más alta se usa durante toda la cadena de adquisición, con el fin de limitar la reducción de la precisión cuando la señal se sitúa entre las alineaciones de los códigos de réplica de los correladores. Como resultado, la complejidad del hardware será aproximadamente cuatro veces mayor que la complejidad del hardware para una señal que no sea BOC.

A la señal portadora E6 del GALILEO, se le ha asignado una modulación BOC (10, 5) . Una modulación BOC (10, 5) es un ejemplo de una modulación BOC (n, m) , con n = 2m. Para este tipo de modulación BOC, la relación entre segmentos y subsegmentos es la misma que para la BOC (2, 1) .

La Figura 4 presenta el principio de modulación para la modulación BOC (2, 1) representativa. Un primer diagrama ilustra el progreso de la portadora BOC (2, 1) con respecto al tiempo. La portadora BOC (2, 1) consta de subsegmentos que tienen valores alternos de +1 y -1, presentando cada subsegmento una duración de 0, 25 segmento. Un segundo diagrama ilustra el progreso de un código de PN ejemplificativo con respecto al tiempo. El código de PN consta de una secuencia de segmentos que tienen un valor de +1 ó -1. El comienzo de cada segmento del código de PN coincide con un flanco de subida de la portadora BOC (2, 1) . Un tercer diagrama ilustra la modulación BOC (2, 1) con respecto al tiempo, la cual se obtiene mezclando la portadora BOC (2, 1) con el código PN.

La Figura 5 es un diagrama que compara un ensanchamiento de la señal portadora L1 usando... [Seguir leyendo]

1. Método para procesar una secuencia de muestras de una señal, comprendiendo dicha señal una portadora con desplazamiento binario compuesta por una secuencia de subsegmentos que se modula por medio de un código de ruido seudoaleatorio compuesto por una secuencia de segmentos, siendo dicha portadora con desplazamiento binario una BOC (a*n, n) , siendo a y n números naturales, y presentando dicha secuencia de muestras una velocidad de muestreo que se corresponde con un número natural de muestras por subsegmento de dicha portadora con desplazamiento binario, comprendiendo dicho método:

a) limpiar una influencia, por parte de dicha portadora, sobre dicha secuencia de muestras, y submuestrear dicha secuencia de muestras (etapa 105; etapa 205; etapa 301) ; y

b) utilizar dicha secuencia de muestras submuestreada como una secuencia nueva de muestras para un procesamiento adicional (etapa 108; etapa 209; etapa 302)

caracterizado porque dicha eliminación y submuestreo comprenden combinar las muestras consecutivas respectivas de un número predeterminado de dicha secuencia de muestras y aprovechar las regularidades en dicha secuencia de muestras en dicha combinación, para obtener una secuencia de valores combinados como dicha secuencia de muestras submuestreada (etapa 105; etapa 205; etapa 301) , en el que un valor combinado respectivo se encuentra dentro de un intervalo predeterminado o fuera de un intervalo predeterminado (etapa 105; etapa 205) , comprendiendo además dicho método la acción siguiente que precede a la acción b) en caso de que un valor combinado se encuentre dentro de dicho intervalo predeterminado: desplazar dicha secuencia de muestras en una muestra y combinar las muestras consecutivas respectivas de un número predeterminado de dicha secuencia de muestras desplazada para obtener una secuencia de valores combinados (etapas 106/107; etapas 206/208) .

2. Método según la reivindicación 1, en el que dicho intervalo predeterminado comprende solamente un único valor de cero.

3. Método según la reivindicación 1 o 2, en el que dicha portadora con desplazamiento binario es una BOC (n, n) , siendo n un número natural, en el que dicha velocidad de muestreo es cuatro muestras por segmento de dicho código de ruido seudoaleatorio, indicándose dicha secuencia de muestras por

X = {x1, x2, x3, x4, x5, x6, ...}, y en el que dicha combinación se lleva a cabo aplicando la siguiente ecuación sobre dicha secuencia de muestras:

Y = {[y1, y2], ..., [y2n+1, y2n+2], ...}

en la que y2n+1 = (x4n+1 + x4n+2) /2

(n=0, 1, 2, 3, ...)

y2n+2 = - (x4n+3 + x4n+4) /2

siendo Y dicha secuencia de valores combinados.

4. Método según la reivindicación 1 o 2, en el que dicha portadora con desplazamiento binario es una BOC (2n, n) , siendo n un número natural, en el que dicha velocidad de muestreo es cuatro muestras por segmento de dicho código de ruido seudoaleatorio, indicándose dicha secuencia de muestras por

X = {x1, x2, x3, x4, x5, x6, ...}, y en el que dicha combinación se lleva a cabo aplicando la siguiente ecuación sobre dicha secuencia de muestras:

Y = {y1, y2, y3, ...}

en la que yn = (x2n+1 – x2n+2) /2 (n = 0, 1, 2, 3, ...)

siendo Y dicha secuencia de valores combinados.

5. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho procesamiento adicional de la acción b) comprende una decodificación que utiliza por lo menos uno de entre un filtro adaptado y un correlador (85; 93, 94) .

6. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha señal se origina a partir de una señal del Sistema Global de Navegación por Satélite, que se modula con dicha portadora modulada.

7. Aparato (71, 72) para procesar una secuencia de muestras de una señal, comprendiendo dicha señal una portadora con desplazamiento binario compuesta por una secuencia de subsegmentos que se modula por medio de un código de ruido seudoaleatorio compuesto por una secuencia de segmentos, siendo dicha portadora con

desplazamiento binario una BOC (a*n, n) , siendo a y n números naturales, y presentando dicha secuencia de muestras una velocidad de muestreo que se corresponde con un número natural de muestras por subsegmento de dicha portadora con desplazamiento binario, comprendiendo dicho aparato (71, 72) :

-una parte de submuestreo y eliminación de portadora (84) adaptada para limpiar una influencia, por parte de 10 dicha portadora, sobre dicha secuencia de muestras y para submuestrear dicha secuencia de muestras; y

- un componente de procesamiento adaptado para utilizar una secuencia de muestras submuestreada proporcionada por dicha parte de submuestreo y eliminación de portadora (84) como una secuencia nueva de muestras para un procesamiento adicional

caracterizado porque dicha parte de submuestreo y eliminación de portadora (84) está adaptada para combinar las muestras consecutivas respectivas de un número predeterminado de dicha secuencia de muestras y para aprovechar las regularidades en 20 dicha secuencia de muestras en dicha combinación, con el fin de obtener una secuencia de valores combinados como una secuencia de muestras submuestreada, en el que un valor combinado respectivo se encuentra dentro de un intervalo predeterminado o fuera de un intervalo predeterminado, y en el que dicha parte de submuestreo y eliminación de portadora (84) está adaptada para desplazar dicha secuencia de muestras en una muestra y combinar las muestras consecutivas respectivas de un número predeterminado de dicha secuencia desplazada de muestras con el fin de obtener una secuencia de valores combinados, en caso de que un valor combinado se encuentre dentro de dicho intervalo predeterminado.

8. Aparato (71, 72) según la reivindicación 7, en el que dicho intervalo predeterminado comprende solamente un único valor de cero. 30

9. Aparato (71, 72) según la reivindicación 7 u 8, en el que dicha portadora con desplazamiento binario es una BOC (n, n) , siendo n un número natural, en el que dicha velocidad de muestreo es cuatro muestras por segmento de dicho código de ruido seudoaleatorio, indicándose dicha secuencia de muestras por

X = {x1, x2, x3, x4, x5, x6, ...}, y en el que dicha parte de submuestreo y de eliminación de portadora (84) está adaptada para llevar a cabo dicha combinación aplicando la siguiente ecuación sobre dicha secuencia de muestras:

Y = {[y1, y2], ..., [y2n+1, y2n+2], ...}

en el que y2n+1 = (x4n+1 + x4n+2) /2

(n=0, 1, 2, 3, ...)

y2n+2 = - (x4n+3 + x4n+4) /2

siendo Y dicha secuencia de valores combinados.

10. Aparato (71, 72) según la reivindicación 7 u 8, en el que dicha portadora con desplazamiento binario es una BOC (2n, n) , siendo n un número natural, en el que dicha velocidad de muestreo es cuatro muestras por segmento de dicho código de ruido seudoaleatorio, indicándose dicha secuencia de muestras por

X = {x1, x2, x3, x4, x5, x6, ...}, y en el que dicha parte de submuestreo y de eliminación de portadora (84) está adaptada 50 para llevar a cabo dicha combinación aplicando la siguiente ecuación sobre dicha secuencia de muestras:

Y = {y1, y2, y3, ...}

en la que 55 yn = (x2n+1 – x2n+2) /2 (n = 0, 1, 2, 3, ...)

siendo Y dicha secuencia de valores combinados.

11. Aparato (71, 72) según una de las reivindicaciones 7 a 10, en el que dicho componente de procesamiento comprende un filtro adaptado y un correlador (85; 93, 94) configurados para aplicar una decodificación como procesamiento adicional.

12. Aparato (71, 72) según una de las reivindicaciones 7 a 11, en el que dicha señal se origina a partir de una señal del Sistema Global de Navegación por Satélite, que se modula con dicha portadora modulada.

13. Dispositivo electrónico (71) que comprende un aparato (72) según una de las reivindicaciones 7 a 12. 5

14. Código de programa de software para procesar una secuencia de muestras de una señal, comprendiendo dicha señal una portadora con desplazamiento binario compuesta por una secuencia de subsegmentos que se modula por medio de un código de ruido seudoaleatorio compuesto por una secuencia de segmentos, siendo dicha portadora con desplazamiento binario una BOC (a*n, n) , siendo a y n números naturales, y presentando dicha secuencia de muestras una velocidad de muestreo que se corresponde con un número natural de muestras por subsegmento de dicha portadora con desplazamiento binario, estando adaptado dicho código de programa de software para realizar lo siguiente cuando es ejecutado por una unidad de procesamiento:

a) limpiar una influencia, por parte de dicha portadora, sobre dicha secuencia de muestras y submuestrear

dicha secuencia de muestras (etapa 105; etapa 205; etapa 301) , en el que dicha eliminación y submuestreo comprenden combinar las muestras consecutivas respectivas de un número predeterminado de dicha secuencia de muestras y aprovechar las regularidades en dicha secuencia de muestras en dicha combinación, para obtener una secuencia de valores combinados como dicha secuencia de muestras submuestreada (etapa 105; etapa 205; etapa 301) , en el que un valor combinado respectivo se encuentra dentro de un intervalo predeterminado o fuera de un intervalo predeterminado (etapa 105; etapa 205) , comprendiendo además dicho método la siguiente acción que precede a la acción b) en caso de que un valor combinado se encuentre dentro de dicho intervalo predeterminado: desplazar dicha secuencia de muestras en una muestra y combinar las muestras consecutivas respectivas de un número predeterminado de dicha secuencia de muestras desplazada para obtener una secuencia de valores combinados (etapas 106/107; etapas 206/208) ; y

b) utilizar dicha secuencia de muestras submuestreada como una secuencia nueva de muestras para un procesamiento adicional (etapa 108; etapa 209; etapa 302) .

15. Código de programa de software según la reivindicación 14, en el que dicho intervalo predeterminado comprende solamente un único valor de cero.

16. Código de programa de software según la reivindicación 14 o 15, en el que dicha portadora con desplazamiento binario es una BOC (n, n) , siendo n un número natural, en el que dicha velocidad de muestreo es cuatro muestras por 35 segmento de dicho código de ruido seudoaleatorio, indicándose dicha secuencia de muestras por

X = {x1, x2, x3, x4, x5, x6, ...}, y en el que dicha combinación se lleva a cabo aplicando la siguiente ecuación sobre dicha secuencia de muestras:

Y = {[y1, y2], ..., [y2n+1, y2n+2], ...}

en la que y2n+1 = (x4n+1 + x4n+2) /2

(n=0, 1, 2, 3, ...)

y2n+2 = - (x4n+3 + x4n+4) /2

siendo Y dicha secuencia de valores combinados.

17. Código de programa de software según la reivindicación 14 o 15, en el que dicha portadora con desplazamiento binario es una BOC (2n, n) , siendo n un número natural, en el que dicha velocidad de muestreo es cuatro muestras por segmento de dicho código de ruido seudoaleatorio, indicándose dicha secuencia de muestras por

X = {x1, x2, x3, x4, x5, x6, ...}, y en el que dicha combinación se lleva a cabo aplicando la siguiente ecuación sobre dicha secuencia de muestras:

Y = {y1, y2, y3, ...}

en la que

yn = (x2n+1 – x2n+2) /2 (n = 0, 1, 2, 3, ...)

siendo Y dicha secuencia de valores combinados.

18. Producto de programa de software en el que se almacena un código de programa de software según una de las reivindicaciones 14 a 17.