Método y aparato de cálculo inicial de la distancia para establecer una referencia de tiempo a una señal de firma predefinida.

Un método para realizar el cálculo inicial de la distancia en un receptor para establecer una referencia de tiempo auna señal de firma (30) predefinida recibida emitida por un transmisor,

comprendiendo la señal de firma unasecuencia básica (33), constando el método de las siguientes etapas

- recibir (301) una señal de firma entrante (30),

- eliminar (302) uno o más prefijos cíclicos en la señal de firma recibida,

- realizar (303) la transformada rápida de Fourier,

- realizar (316, 3161) el filtrado coincidente en al menos dos subfiltros coincidentes (M1, M2, M3, M4),teniendo cada subfiltro una subsecuencia de filtro coincidente (43 - 1, 2; 3, 4; 5, 6; 7, 8) que corresponde a unfragmento (39) de la secuencia básica (33) de la señal de firma predefinida (30), en la que los fragmentos nose superponen entre sí con respecto a la secuencia básica, proporcionando el filtrado coincidente picos paracada uno de los respectivos subfiltros en dependencia de la respectiva subsecuencia en correlación con unfragmento respectivo de la señal de firma recibida,

- realizar la transformada rápida inversa de Fourier (3162);- realizar el descarte de los alias (3163):- alinear (3164 - D1, D2; D3) las salidas de al menos dos subfiltros, de tal manera que los picosproporcionados estén alineados en el tiempo,

- sumar (3165) las salidas (312 - A1; A2, A3) de los subfiltros,

- realizar la detección de picos (317) en la salida sumada, detectando uno o más picos,

- si la amplitud del pico y/o picos detectados (47) se encuentra en un umbral predefinido considerar que laseñal de firma entrante corresponde a la señal predefinida y establecer una referencia de tiempo (TR) de laposición del pico y/o picos detectados.

Método y aparato de cálculo inicial de la distancia para establecer una referencia de tiempo a una señal de firma predefinida Campo técnico Esta invención se relaciona con el problema de la estimación de los retardos de propagación de las señales transmitidas en sistemas de radio y sistemas cableados en los que se desconoce la distancia entre transmisor y receptor y que puede variar con el tiempo. Más en particular, la invención trata de que la invención puede aplicarse a los sistemas (OFDMA) de acceso múltiple por división ortogonal de frecuencia y también a otros sistemas en los que una estimación de las propiedades del tiempo es una condición para la des modulación.

Antecedentes Por ejemplo en los sistemas OFDMA, antes de que el receptor pueda descodificar las señales, el receptor necesita establecer para el transmisor las propiedades determinadas de tiempo. Las propiedades de tiempo dependen de los tiempos de tránsito de ida y vuelta entre el transmisor y el receptor. Para este propósito, el transmisor emite pautas específicas o firmas, tales como códigos CDMA, para ser utilizadas por el receptor en una etapa del proceso llamada cálculo inicial de la distancia, IR. Durante el cálculo inicial de la distancia, un subconjunto de subportadoras no adyacentes se transmiten en otras subportadoras en paralelo con el tráfico normal. Mediante la realización del cálculo inicial de la distancia, se pueden establecer a continuación parámetros tales como retardo, desplazamiento de frecuencia y calidad del canal para una estación móvil. Cuando la estación base ha realizado el cálculo inicial de la distancia, instruye a la estación móvil para ajustar las transmisiones de enlace ascendente de acuerdo con un régimen de tiempo deseado.

Una breve reseña sobre los sistemas OFDMA y especialmente sobre las propiedades de codificación en subcanal para uso multicelular aparece en el documento de la técnica anterior "Acceso Múltiple por división ortogonal de frecuencia: Es el sistema de acceso múltiple del futuro?” Srikanth S., Kumaran V., Manikandan C. AU-KBC Centro de Investigación, Universidad de Anna. Chennai, India, descargado de Internet el 2009-09-30.

En una ejecución OFDMA, WiMAX, el tiempo del símbolo OFDMA se fija en la estación base y diversos avances de tiempo se utilizan para alinear todas las estaciones móviles. Esto significa que la estación base puede enviar mensajes de ajuste de tiempo a la estación móvil, de modo que la señal de la estación móvil se alinea en el tiempo con la estación base.

La figura 1a muestra un diagrama de bloques de un receptor 1 de una estación base OFDMA WIMAX de acuerdo con un diseño interno de referencia del solicitante. Una señal de radio RF se trata en una unidad de radio frontal final, 301. Las pautas de cálculo inicial de la distancia se detectan por medio de la cadena de cálculo inicial de la distancia IRc 308 - 313, para proporcionar una referencia de tiempo, TR. Esto se hace por separado de la cadena del receptor Rxc, formada por las etapas 302 - 307, en la que las señales para los usuarios alineados en el tiempo se tratan para la recepción, de manera que se generen las señales digitales de salida respectivas, DO. El tratamiento en la cadena del receptor Rxc es posible cuando la referencia de tiempo TR ha sido establecida/modificada por la cadena de cálculo inicial de la distancia IRc.

Se proporcionan a cada usuario las etapas 305 - 307 de la cadena del receptor RXc (no se muestran etapas para otros usuarios) y el tratamiento en estas etapas está sujeto a parámetros específicos del usuario, en las que el tratamiento en las etapas 308 - 313 y las etapas 303 - 304 es común para todos los usuarios. La cadena del receptor comprende una etapa 302 de eliminación del prefijo cíclico, una etapa de transformada Rápida de Fourier, 303, una etapa de des aleatoriación (subportadora) Sc, 304, una etapa de desmapeo, 305, un des modulador de ráfaga, 306, y un descodificador de ráfaga, 307. La etapa de des aleatoriación Sc, 304 reordena las subportadoras que se han permutado pseudo-aleatoriamente en el receptor, dictada por la norma determinada según la cual está previsto que funcione el receptor. El reordenamiento es básicamente un esquema de salto de frecuencia que hace que la transmisión sea más robusta frente al desvanecimiento selectivo de frecuencia o a las interferencias. El descodificador de ráfaga proporciona la señal de salida digital descodificada, DO. La cadena de cálculo inicial de la distancia comprende una etapa 308 de inserción superpuesta, una etapa 309 de transformada Rápida de Fourier, una etapa 310 de filtrado coincidente, una etapa 311 de transformada inversa Rápida de Fourier, una etapa 312 de eliminación de la superposición, que proporciona una señal detectada 46 y una etapa 313 de detección de picos, que proporciona la señal de referencia de tiempo TR.

La superposición realizada en la etapa 308 corresponde a un método conocido de hacer la correlación en el dominio de frecuencia, por lo que se evitan los efectos laterales de la convolución cíclica (inherente al método en el dominio de frecuencia) .

La figura 3 muestra cómo se genera la señal WiMAX OFDMA en modo IR (Cálculo Inicial de la Distancia) para a continuación ser tratada usando el filtro coincidente como se representa entre otras por la etapa 310 en la figura 1a. En esta aplicación, la señal del cálculo inicial de la distancia (IR) se refiere también como señal de firma 30.

Se asigna un subconjunto de subportadoras disponible para el IR durante un número determinado de símbolos OFDMA, por ejemplo, por un periodo determinado de tiempo. Cada estación móvil no alineada aún con la estación base puede transmitir señales de firma usando estas subportadoras y una ventana específica en el tiempo de acuerdo con las regulaciones especificadas en la norma y de acuerdo con los parámetros comunicados por la estación base en un mensaje de radiodifusión periódica. La estación móvil utiliza un código CDMA, seleccionado a partir de un conjunto finito de códigos CDMA, para modular las subportadoras IR 31, y a continuación, utiliza una iFFT 32 para calcular las muestras en el dominio de tiempo 33. Esta muestra en el dominio de tiempo, también denominada secuencia básica 33 - se puede dividir en secuencias más cortas, por ejemplo, en 8 partes, 37. Estas partes se copian de tal manera que aparece una señal de firma 30 resultante que comprende, por ejemplo, una copia de la secuencia básica 34 y una repetición 35 de la secuencia básica. Por último, se proporcionan partes de relleno 49 (en este caso, 7 y 0) , formando así la señal de firma reconocible particular, 30. Las partes de relleno se seleccionan de tal manera que las partes de relleno y las partes de la secuencia se repitan cíclicamente sobre la señal de firma, por ejemplo, 7 se coloca después de 0. Se debe observar que para aplicaciones en general que no tienen que tener en cuenta la norma WiMAX OFDMA, se podrían prever otras señales de firma que podrían comprender más repeticiones o ninguna repetición de la secuencia básica 33. La estación móvil transmite esta señal de firma 30 para llamar la atención de la estación base.

La señal de firma 30 llegará a la estación base receptora con retardo, debido al tiempo de ida y vuelta (RTT) , que para las aplicaciones móviles puede ser variable en el tiempo según se mueve el terminal. Como se mencionó anteriormente, es fundamental que la estación base pueda estimar este retraso (RTT) de modo que pueda enviar mensajes apropiados de alineación para asegurar que el RTT está compensado y que las transmisiones desde la estación móvil se pueden alinear en el tiempo al llegar a la estación base.

La figura 3 muestra, además, que la señal de firma 30 recibida es filtrada por el filtro coincidente 310 en el receptor mostrado en la figura 1. En esta realización en particular, el filtro coincidente 310 está basado en una secuencia de filtrado 36 que coincide con el símbolo básico 33 OFDMA que se utiliza para construir la señal total de firma 30. El filtro coincidente podría hacerse coincidir con una secuencia de filtrado 36 correspondiente a las diferentes subsecuencias 43 de señal real de firma 30, tomándose una solución de compromiso entre la potencia de pico y el número de picos replicados.

La figura 3a ilustra la respuesta del filtro coincidente 310 cuando se le somete a la señal de firma 30. Desde la posición de los picos resultantes 38 proporcionados a la salida del filtro 310, se pueden determinar las propiedades de tiempo de las señales IR recibidas. Los alias 40 (picos replicados) están también presentes a la salida pero se distinguen de los picos 38 debido a su menor amplitud y posiciones... [Seguir leyendo]

1. Un método para realizar el cálculo inicial de la distancia en un receptor para establecer una referencia de tiempo a una señal de firma (30) predefinida recibida emitida por un transmisor, comprendiendo la señal de firma una secuencia básica (33) , constando el método de las siguientes etapas

- recibir (301) una señal de firma entrante (30) , -eliminar (302) uno o más prefijos cíclicos en la señal de firma recibida,

- realizar (303) la transformada rápida de Fourier, -realizar (316, 3161) el filtrado coincidente en al menos dos subfiltros coincidentes (M1, M2, M3, M4) , teniendo cada subfiltro una subsecuencia de filtro coincidente (43 – 1, 2; 3, 4; 5, 6; 7, 8) que corresponde a un fragmento (39) de la secuencia básica (33) de la señal de firma predefinida (30) , en la que los fragmentos no se superponen entre sí con respecto a la secuencia básica, proporcionando el filtrado coincidente picos para cada uno de los respectivos subfiltros en dependencia de la respectiva subsecuencia en correlación con un fragmento respectivo de la señal de firma recibida,

- realizar la transformada rápida inversa de Fourier (3162) ; -realizar el descarte de los alias (3163) : -alinear (3164 – D1, D2; D3) las salidas de al menos dos subfiltros, de tal manera que los picos proporcionados estén alineados en el tiempo,

- sumar (3165) las salidas (312 – A1; A2, A3) de los subfiltros,

- realizar la detección de picos (317) en la salida sumada, detectando uno o más picos, -si la amplitud del pico y/o picos detectados (47) se encuentra en un umbral predefinido considerar que la señal de firma entrante corresponde a la señal predefinida y establecer una referencia de tiempo (TR) de la posición del pico y/o picos detectados.

2. El método según la reivindicación 1, en el que los filtros coincidentes tienen la misma longitud de símbolo y operan en paralelo sobre la señal recibida.

3. El método según la reivindicación 1 o 2, en el que la suma de todas las subsecuencias corresponde a al menos una porción de la secuencia básica (33) , y en el que una porción de la secuencia básica no está cubierta por ninguna subsecuencia.

4. El método según la reivindicación 1 o 2, en el que las subsecuencias de los subfiltros corresponden a la secuencia básica completa (33) .

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la secuencia básica (33) se repite en la señal de firma (30) una o más veces.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que las subsecuencias tienen la misma longitud.

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el filtrado de los subfiltros se realiza en el dominio de frecuencia.

8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el filtrado de los sub filtros se realiza en el dominio de tiempo.

9. Aparato para realizar el cálculo inicial de la distancia en un receptor para establecer una referencia de tiempo a una señal de firma recibida predefinida (30) emitida por un transmisor, comprendiendo la señal de firma una secuencia básica (33) , constando el aparato de

-una unidad frontal final (301) en la que se puede recibir una señal de firma entrante (30) ,

- una etapa de eliminación del prefijo cíclico (302) para eliminar uno o más prefijos cíclicos en la señal de firma recibida, -una etapa de transformada rápida de Fourier (303) ,

- un bloque de subfiltrado coincidente (316, 3161) para realizar el filtrado coincidente en al menos dos subfiltros coincidentes (M1, M2, M3, M4) , teniendo cada subfiltro una subsecuencia de filtro coincidente (43 1, 2; 3, 4; 5, 6; 7, 8) que corresponde a un fragmento (39) de la secuencia básica (33) de la señal de firma predefinida (30) , en el que los fragmentos no se superponen entre sí con respecto a la secuencia básica, proporcionando el filtrado coincidente picos por medio de cada subfiltro respectivo en dependencia de la respectiva subsecuencia (43) en correlación con un fragmento respectivo de la señal de firma recibida, -una etapa de transformada rápida inversa de Fourier (3162) ,

- una etapa de descarte de alias (3163) ;

- una etapa de alineación (3164 -D1, D2; D3) para alinear las salidas de al menos dos subfiltros, de tal manera que los picos proporcionados estén alineados en el tiempo,

- una etapa sumadora (3165) para sumar las salidas (312 – A1, A2, A3) de los subfiltros, -una etapa detectora de picos para realizar la detección de picos (317) en la salida sumada, detectando uno

o más picos, -una etapa detectora de picos (317) para detectar si la amplitud del pico y/o los picos (47) detectados se

encuentra en un umbral predefinido, considerar que la señal de firma entrante corresponde a la señal predefinida y establecer una referencia de tiempo (TR) desde la posición del pico y/o picos detectados.

10. El receptor según la reivindicación 9, en el que los filtros coincidentes tienen la misma longitud de símbolo y operan en paralelo sobre la señal recibida,

11. El receptor según la reivindicación 9 o 10, en el que la suma de todas las sub-secuencias (43) corresponde a al menos una porción de la secuencia básica (33) , y en el que una porción de la secuencia básica no está cubierta por ninguna subsecuencia.

12. El receptor según la reivindicación 9 o 10, en el que las subsecuencias (43) de los subfiltros corresponden a la secuencia básica completa (33) .

13. El receptor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que la secuencia básica (33) se repite en la señal de firma (30) una o más veces.

14. Receptor que comprende el aparato para realizar el cálculo inicial de la distancia de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que el aparato forma parte de una cadena de cálculo inicial de la distancia y en el que la etapa de eliminar el prefijo cíclico (302) y la etapa de la transformada rápida de Fourier (303) forman parte de una cadena de recepción (RXc) y de la cadena de cálculo inicial de la distancia (IRc) .

15. El receptor según la reivindicación 14, en el que la cadena de recepción (RXc) comprende además una etapa de desaleatoriación de subportadora (304) , una etapa de desmapeo (305) , un desmodulador de ráfaga (306) y un descodificador de ráfaga (307) que proporcionan una salida digital (DO) , estando adaptadas dichas etapa de desaleatoriación de subportadora (304) , etapa de desmapeo (305) , etapa de desmodulador de ráfaga (305) y un descodificador de ráfaga (307) , para tratar una señal a partir de la etapa de la transformada rápida de frecuencia (303) .

16. El receptor según la reivindicación 15, que está adaptado para funcionar en señales de acceso múltiple por división ortogonal de frecuencia.