Procedimiento y dispositivo de emisión con asignación tiempo-frecuencia de símbolos en subcanales.

Procedimiento (1) para asignar en la entrada de un modulador multiportadora símbolos de datos entrelazados por bloque de K símbolos,

en subcanales (SC) de tamaño igual a NSDC portadoras consecutivas repartidos en uno o varios símbolos multiportadora, siendo NSDC submúltiplo de K, caracterizado porque el tamaño NSDC de los subcanales está determinado (6) en función de una diversidad de patrones de entrelazado de los símbolos entre subcanales.

Procedimiento y dispositivo de emisión con asignación tiempo-frecuencia de símbolos en subcanales La presente invención se refiere al ámbito de las telecomunicaciones. Dentro de este ámbito, la invención se refiere más en particular a las comunicaciones denominadas digitales. Las comunicaciones digitales comprenden en particular las comunicaciones inalámbricas; comprenden asimismo, por ejemplo, las comunicaciones por cable. El soporte de transmisión de las comunicaciones se denomina habitualmente canal de transmisión o de propagación, originariamente en referencia a un canal aéreo y por extensión en referencia a cualquier canal.

La invención se refiere a las técnicas de asignación de símbolos en subcanales repartidos en uno o varios símbolos multiportadora, normalmente OFDM (en inglés, “Orthogonal Frequency Division Multiplexing”) . Estas técnicas se aplican por lo general con una técnica de acceso de multiusuario, por ejemplo de tipo OFDMA (en inglés “Orthogonal Frequency Division Multiple Access”) .

La invención se aplica en particular a cualquier tipo de sistema de transmisión con múltiples portadoras. La figura 1 representa una cadena de emisión/recepción clásica en banda base para tal sistema SYS que comprende un emisor EM y un receptor RE. La señal de salida del emisor se transmite por un canal de propagación Ch al receptor RE. La cadena de emisión comprende un codificador corrector de error CC, un codificador binario de símbolo CBS, un módulo de asignación MT, un modulador OFDM. De manera clásica, la cadena de emisión comprende, además, un módulo de inserción de un intervalo de guardia, no representado, en la salida del modulador OFDM. La cadena de recepción comprende un demodulador OFDM OFDM-1 (precedido de manera clásica por un módulo de supresión del intervalo de guardia) , un módulo de desasignación MT-1, un módulo de igualación EG, un decodificador binario de símbolo CBS-1, un decodificador corrector de error CC-1.

La información procedente de una fuente Sce se codifica, según una técnica denominada codificación correctora de errores, mediante el codificador CC (los datos codificados son eventualmente perforados para aumentar el caudal) . A continuación, los datos son conformados en forma de símbolo de datos Sd (celdas QAM, QPSK…) por el modulador CBS, lo que se denomina Codificación Binaria de Símbolo. El módulo de asignación asigna los símbolos de datos en la entrada del modulador OFDM que genera símbolos OFDM Sm. La asignación de los símbolos puede descomponerse en una segmentación de los símbolos de datos en subcanales y en una repartición de tiempo y/o frecuencia de los subcanales en uno o varios símbolos OFDM. El módulo de asignación puede, además, insertar símbolos pilotos en cada subcanal o algunos subcanales para efectuar una igualación OFDM tras la recepción a partir de los pilotos recibidos. La inserción de símbolos pilotos puede complementarse con la inserción de un preámbulo OFDM. El modulador OFDM genera símbolos OFDM mediante una transformada de Fourier inversa.

Un modulador OFDM incluye una red de subportadoras que corresponden a una subdivisión frecuencial de la banda instantánea del sistema de transmisión. El modulador OFDM efectúa la modulación de los símbolos (datos, pilotos, símbolos nulos designados por portadoras de guardia) con las subportadoras que corresponden a las componentes de Fourier conjugadas de una transformación de Fourier cuyo tamaño NFFT corresponde al número de subportadoras del modulador OFDM.

El canal de transmisión Ch denominado también canal multitrayectoria está representado por la respuesta impulsional h (t, τ) de un filtro digital donde t representa la variable de tiempo y τ la variable de los retardos asociados a los coeficientes del filtro en el instante t. El canal de transmisión filtra la señal multiportadora ponderando cada símbolo asignado a la portadora k con la componente correspondiente de la función de transferencia del canal descompuesta en el multiplexado OFDM formado por NFTT componentes. Genera en la recepción una correlación de las subportadoras en los dominios de frecuencia y de tiempo. La correlación frecuencial afecta a las subportadoras y la correlación temporal induce subportadoras de amplitud casi constante en una ventana de observación del orden del tiempo de coherencia del canal. El tiempo de coherencia corresponde al valor medio del desfase temporal necesario para asegurar una descorrelación de la señal representativa del soporte de transmisión con su versión temporalmente desfasada.

Esta doble correlación limita las prestaciones de los circuitos de decisión en la recepción. La correlación temporal induce paquetes de errores tras la decisión de los símbolos de datos transmitidos y después de la descodificación de los bits transmitidos estimados. Estos efectos tienen lugar cuando el entorno varía lentamente y es multitrayectoria. Es particularmente el caso de los sistemas de banda ultra ancha (Utra Wide Band) definidos por la norma ECMA368, “High Rate Ultra Wideband PHY and MAC Standard” Tercera Edition, diciembre de 2008, para los sistemas de radio dedicados al bucle local de radio (Wimax, definido por la norma IEEE 802.16e: “Air interface for fixed and mobile broadband wireless access systems”. IEEE P802.16e/D12 Draft, octubre de 2005, DECT (“Digital Enhanced Cordless Telecommunications”) definido por la norma ETSI EN 300 175-3 Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) ; Common Interface (CI) ; Part. 3: Medium Access Control (MAC) layer) o para las transmisiones de tipo xDSL.

La correlación frecuencial es a la vez el resultado del efecto multitrayectoria que introduce un filtrado, del efecto Doppler y del ruido de fase de las etapas RF que inducen una pérdida de ortogonalidad de las subportadoras de un multiplexado ortogonal. Es en particular el caso de los sistemas de corto alcance denominados Banda Ultra Ancha y de los sistemas definidos en banda milimétrica, tal como se ha estudiado por el organismo de normalización americano IEEE802.15.3c así como de los sistemas 4G de radio (LTE avanzada, Wi-Max) de gran movilidad o de los sistemas de muy larga distancia dedicados a los enlaces de radio ionosféricos (sistema DRM (“Digitale Radio Mondiale”) norma ETSI TS 101 980) .

Un procedimiento conocido, ilustrado por la figura 2, para solucionar esta doble correlación consiste en aplicar en la emisión un entrelazado ETB efectuado sobre los datos binarios y/o un entrelazado ETS efectuado sobre los símbolos de datos Sd.

Las técnicas de entrelazado en un sistema de transmisión se aplican de este modo sobre los datos para descorrelacionar los datos recibidos y mejorar los circuitos de decisión.

El entrelazado se denomina binario cuando se refiere a bits codificados o bien a bits directamente extraídos de la fuente, bits designados con el término anglosajón scrambling (aleatorización) .

El entrelazado se denomina entrelazado de símbolos o procedimiento de atribución de símbolos por portadora cuando se refiere a los símbolos complejos (QPSK, x-QAM…) asignados a las subportadoras de un modulador multiportadora. Su tamaño es generalmente igual al número NSD de símbolos de datos por modulador multiportadora o es múltiplo de NSD. Este tipo de entrelazado interviene aguas arriba del modulador multiportadora. De manera equivalente, se habla habitualmente de entrelazado de portadoras o de subportadoras.

La asignación de los símbolos en la entrada del modulador OFDM se puede aplicar de manera diferente en función del sistema.

De manera general, un sistema OFDM puede estar asociado a una técnica de acceso. En particular, un procedimiento OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) consiste en asignar a portadoras un mismo símbolo OFDM de los símbolos de datos asociados a diferentes usuarios o diferentes grupos de símbolos de datos. En este caso, la asignación de los símbolos de datos de uno o varios usuarios consiste en reagruparlos en subcanales de tamaño elemental NSDC y a continuación en distribuir estos subcanales en tiempo y en frecuencia para de este modo mezclar diferentes usuarios dentro de un mismo símbolo OFDM. Se proporciona una ilustración en la figura 3, donde los subcanales se construyen asignando un símbolo de cada grupo a cada subcanal. El número de subcanales construidos de este modo corresponde al número de símbolos por grupo, NSC, y el tamaño de un subcanal corresponde al número de grupos considerado, NSDC. El número de subcanales por símbolo OFDM depende del número NSD de símbolos de datos por símbolo OFDM y del tamaño NSDC de un subcanal.

La aplicación... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento (1) para asignar en la entrada de un modulador multiportadora símbolos de datos entrelazados por bloque de K símbolos, en subcanales (SC) de tamaño igual a NSDC portadoras consecutivas repartidos en uno o varios símbolos multiportadora, siendo NSDC submúltiplo de K, caracterizado porque el tamaño NSDC de los subcanales está determinado (6) en función de una diversidad de patrones de entrelazado de los símbolos entre subcanales.

2. Procedimiento (1) de asignación en la entrada de un modulador multiportadora según la reivindicación 1, en el que la diversidad de patrones de entrelazado de los símbolos entre subcanales es evaluada para grupos de subcanales separados entre sí a lo sumo por un subcanal.

3. Procedimiento (1) de asignación en la entrada de un modulador multiportadora según la reivindicación 2, en el que los grupos están compuestos por parejas de subcanales adyacentes. 15

4. Procedimiento (1) de asignación en la entrada de un modulador multiportadora según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

- una primera etapa (7) de cálculo de una función de dispersión ΔL (s) que representa la distancia mínima entre los

símbolos de entrada (X (L (k) ) ) en función de la separación s entre símbolos entrelazados (Y (k+s) , Y (k) ) , para una ley de entrelazado dada (L (k) ) ,

- una segunda etapa (8) de preselección de valores de separación s’, submúltiplo de K, para los cuales los valores

de dispersión cumplen un criterio de amplitud, 25

- una tercera etapa (9) de evaluación de una diversidad geométrica entre subcanales para los diferentes valores de separación preseleccionados s’, determinándose el tamaño NSDC de los subcanales (10) igual a uno de los valores de separación preseleccionados s’ para los cuales la diversidad geométrica es máxima.

5. Procedimiento (1) de asignación en la entrada de un modulador multiportadora según una de las reivindicaciones anteriores, en el que K es igual al tamaño de un símbolo multiportadora.

6. Procedimiento (1) de asignación en la entrada de un modulador multiportadora según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que K es múltiplo del tamaño de un símbolo multiportadora. 35

7. Módulo (MTa) adaptado para asignar en la entrada de un modulador multiportadora símbolos de datos entrelazados por bloque de K símbolos en subcanales (SC) de tamaño igual a NSDC portadoras consecutivas repartidos en uno o varios símbolos multiportadora, siendo NSDC submúltiplo de K, caracterizado porque el módulo está adaptado además para determinar un tamaño de los subcanales en función de una diversidad de patrones de entrelazado de los símbolos entre subcanales.

8. Emisor (EMa) de una señal multiportadora que comprende, entre un modulador (CBS) que genera símbolos de datos y un modulador (OFDM) multiportadora que genera símbolos multiportadora, un entrelazador (ETS) de un bloque de K símbolos de datos, adaptado por el hecho de que comprende un módulo (MTa) de asignación según la 45 reivindicación 7.

9. Sistema (SYSa) de transmisión de una señal multiportadora que comprende un emisor (EMa) y un receptor (REa) , adaptado por el hecho de que el emisor es según la reivindicación 8.

10. Medio de información que incluye instrucciones de programa adaptadas a la aplicación de un procedimiento (1) para asignar en la entrada de un modulador multiportadora símbolos de datos entrelazados por bloque de K símbolos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, cuando dicho programa se carga y ejecuta en un dispositivo de emisión de una señal multiportadora.

11. Un producto de programa de ordenador que puede cargarse directamente en la memoria interna de un dispositivo de emisión de una señal multiportadora, que comprende partes de código de software para la ejecución de las etapas de un procedimiento (1) para asignar en la entrada de un modulador multiportadora símbolos de datos entrelazados por bloque de K símbolos según una de las reivindicaciones 1 a 6, cuando el programa es ejecutado por el dispositivo de emisión de una señal multiportadora.