MODEM ASINCRONO GIGA ETHERNET CON INTERFAZ IP PARA EQUIPOS DE RADIO ENLACE.

Módem asíncrono giga ethernet con interfaz IP para equipos de radio enlace.

El módem comprende un modulador y un demodulador de tipo convencional que presenta la novedad de utilizar un único oscilador fijo (7) para gobernar el funcionamiento del modulador y demodulador. El demodulador comprende un módulo recuperador de tiempo de símbolo en el que se utiliza una de las componentes Y-Q de la modulación en cuadratura, como maestra y la otra como esclava, para recuperar la señal digital de las componentes de cada símbolo de forma totalmente ciega sin ayuda de secuencias de alineamiento.

Además permite su aplicación para realizar el envío de señales mediante polarización horizontal y vertical integrando en un único módem tanto las señales polarizadas verticalmente como el de las polarizadas horizontalmente; que mediante un multiplexor de polarización cruzada integrado en una ODU, se conecta a una única antena (24) para emisión/recepción de señales polarizadas vertical y horizontalmente, con una alta capacidad de transmisión/recepción.

Modem asincrono giga ethernet con interfaz IP para equipos de radio enlace

OBJETO DE LA INVENCION

La invención se refiere a un módem que permite la comunicación entre los diferentes elementos de una red Ethernet mediante equipos de radio enlace IP (protocolo de internet) ; y que tiene por objeto permitir realizar dicha comunicación de forma asíncrona mediante el uso de un único oscilador fijo que gobierna el funcionamiento del modem de los equipos de radio enlace, simplificando la configuración del modem y todo ello para grandes capacidades de transmisión/recepción, en la actualidad hasta 1 Gbps.

Es otro objeto de la invención permitir su aplicación tanto para radio enlaces con polarización simple como en radio enlaces con doble polarización (polarización vertical y horizontal) , de forma que en la doble polarización proporciona una considerable simplificación de los equipos de radio enlace.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

En el estado de la técnica es conocido el uso de redes ethernet, en las que se establece comunicación entre los diferentes elementos de dicha red mediante el uso de equipos de radio enlace IP síncronos, cuyos módems presentan el inconveniente de que requieren la ayuda de secuencias de alineamiento (data aided) para efectuar la sincronización entre el transmisor y el receptor, lo que además limita la flexibilidad y la capacidad de soportar la modulación adaptativa de la modulación M-QAM.

No se conoce el uso de módems asíncronos en los equipos de radio enlace IP ni tampoco en otras áreas para grandes capacidades.

La alternativa de utilizar un módem asíncrono es novedoso, ya que su adaptación a los equipos de radio enlaces requiere incorporar cambios estructurales no resueltos al día de hoy y que son objeto de la presente invención.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

Para conseguir los objetivos anteriormente indicados, la invención proporciona un nuevo módem asíncrono giga ethernet para equipos de radio-enlace, que al igual que los previstos en el estado de la técnica comprende un modulador de radiofrecuencia que está dotado de un interfaz de red IP mediante el cual se efectúa la recepción de los datos digitales de la red giga Ethernet, que está conectado a un módulo de construcción de sincronismo de la trama de la radio que adapta la velocidad variable de la red giga Ethernet a una velocidad fija de transmisión radio, obteniendo tramas de longitud fija, que se aplican a un codificador de corrección de errores, que dispone los datos de forma no contigua y realiza la recodificación del mensaje en tramas de longitud fija, para aplicarse a un codificador diferencial de los bytes de mayor peso de cada símbolo de la señal digital, que se aplican a un modulador en cuadratura (M-QAM) que obtiene las componentes en fase I y cuadratura Q de dicha modulación. Estas componentes I-Q se aplican a un filtro raíz de coseno realzado, en el que el factor de alargamiento de banda (roll-off) es programable y puede variar en función del tiempo de modulación y la banda utilizada, la cual entrega la señal a un convertidor digital/analógico para el envío de la señal analógica en banda base al circuito transmisor de radiofrecuencia.

Además el módem de la invención está dotado de un demodulador que del circuito receptor de radiofrecuencia recibe la señal analógica en banda base de las componentes en fase I y en cuadratura Q de cada símbolo transmitido y entrega los valores numéricos rI/Q sobre-muestreados en instantes Ln de las componentes en fase I y en cuadratura Q de cada símbolo, siendo Ln el número de la lectura de dicha señal digital muestreada. El convertidor analógico/digital está conectado a un ecualizador constituido por un filtro adaptativo complejo que entrega la señal ecualizada a un recuperador de la portadora y a un demodulador de la señal M-QAM, el cual está conectado a un decodificador diferencial de los dos bytes de mayor peso de cada símbolo de la señal digital, que entrega la señal obtenida a un decodificador de corrección de errores que realiza la función inversa al codificador de corrección de errores, y entrega la señal obtenida a un bloque de sincronización de trama que se conecta al interfaz de red para la transmisión de datos hacia la red giga ethernet.

Los anteriores elementos no se describen en mayor detalle por no formar parte de la invención, y pertenecer al estado de la técnica.

La novedad de la invención reside en el hecho de que el módem de la invención es asíncrono, de forma que utiliza un único oscilador fijo que gobierna el funcionamiento tanto del modulador como del demodulador del modem, y que proporciona al convertidor analógico/digital una frecuencia de sobre-muestreo el doble de la frecuencia de reloj interno del módem. Si el sobre-muestreo se hiciese con una frecuencia triple o mayor, el resultado sería el mismo. El único oscilador fijo se denomina reloj interno del modem.

Además el demodulador del módem de la invención comprende un módulo recuperador del tiempo de símbolo (STR) que está conectado a la salida del convertidor analógico/digital y a la entrada del ecualizador, de forma que dicho módulo recuperador del tiempo de símbolo está dotado de un primer filtro interpolador de respuesta finita de sexto orden a coeficiente constante al que se aplican los valores numéricos rI (Ln) obtenidos al sobremuestrear la señal analógica de la componente en fase I en el convertidor analógico/digital, para recuperar mediante algoritmos convencionales la señal digital de la componente YI (n) de cada símbolo, correspondiente a la máxima apertura del ojo de la señal analógica de la componente de la fase I aplicada al convertidor analógico/digital. Además para la recepción de la señal analógica de las componentes en fase Q, se prevé que el módulo recuperador del tiempo de símbolo esté dotado de un segundo filtro interpolador de respuesta finita de sexto orden a coeficiente constante al que se aplican los valores numéricos rQ (Ln) obtenidos al sobre-muestrear la señal analógica de las componentes en fase Q en el convertidor analógico/digital, para recuperar mediante algoritmos convencionales la componente YQ (n) de cada símbolo, correspondiente a la máxima apertura del ojo de la señal analógica de la componente de la fase Q aplicada al convertidor analógico/digital.

Además el módulo recuperador del tiempo de símbolo comprende un primer detector de error que está conectado a la salida del primer filtro interpolador que a partir de las componentes YI (n) de la señal digital de cada símbolo aplicada en su entrada proporcionada por dicho primer filtro interpolador, obtiene mediante un algoritmo convencional, las variables aleatorias eI (n) del retraso fraccionario μI (n) correspondiente a los desfases que existen entre los puntos de máxima apertura del ojo de la señal analógica de la componente I aplicada al convertidor analógico/digital de cada símbolo YI/Q (n) y los de lectura Ln de las muestras rI (Ln) en el convertidor analógico/digital de la componente I que se aplicó en su entrada, y coincidentes con una señal de reloj de habilitación generada; siendo el retraso fraccionario II (n) una señal en diente de sierra de variación lenta y progresiva debido a la diferencia de frecuencia entre el reloj del transmisor y el interno del módem.

De forma equivalente incorpora un segundo detector de error conectado a la salida del segundo filtro interpolador que a partir de las componentes YQ (n) de la señal digital de cada símbolo aplicada en su entrada, proporcionada por el segundo filtro interpolador, obtiene mediante un algoritmo convencional, las variables aleatorias eQ (n) del retraso fraccionario IQ (n) correspondiente a los desfases que existen entre los puntos de máxima apertura del ojo de la señal analógica de la componente Q aplicada al convertidor analógico/digital de cada símbolo YI/Q (n) y los de lectura Ln de las muestras rQ (Ln) en el convertidor analógico/digital de la componente Q que se aplicó en su entrada, y coincidentes con una señal de reloj de habilitación generada; siendo el retraso fraccionario IQ (n) una señal en diente de sierra de variación lenta y progresiva debida a la diferencia de frecuencia entre el reloj del transmisor y el interno del módem.

Además el módulo recuperador del tiempo de símbolo está dotado de un filtro de primer orden maestro de obtención de la señal en diente de sierra del retraso fraccionario II (n) , normalizado de 0 y + 1 cuando el período de reloj de transmisor es mayor que el período de reloj interno del módem, y normalizado entre 0 y –1 cuando el período del reloj del transmisor es menor que el período del reloj interno del módem; para su aplicación al...

1. MODEM ASiNCRONO GIGA ETHERNET CON INTERF AZ IP PARA EQUIPOS DE RA DIO ENLACE,

que al menos comprende:

• un modulador de radio frecuencia dotado de:

• un interfaz de red IP (Protocolo de Internet) (1, 14) para la recepción de los datos digitales de la red Giga Ethernet,

• un módulo de construcción del sincronismo de la trama de la radio (2) que adapta la velocidad variable de la red Giga Ethernet a una velocidad fija de transmisión radio, obteniendo tramas de longitud fija,

• un codificador de corrección de errores (3) , de disposición de los datos de forma no contigua y de recodificación del mensaje en tramas de longitud fija,

• un codificador diferencial (4) , de los dos bits de mayor peso de cada símbolo de la señal digital,

• un modulador en cuadratura (M-QAM) (5) de obtención de las señales en fase I y cuadratura Q de dicha modulación en cuadratura,

• un filtro raíz de coseno realzado (6) ; y

• un convertidor digital/ analógico (17) ;

• un demodulador dotado de:

• un convertidor analógico/ digital (18) que recibe la señal analógica de las componentes en fase I y en cuadratura Q de cada símbolo transmitido y entrega los valores numéricos rI/Q (Ln) sobre-muestreados de las componentes en fase I y en cuadratura Q de cada símbolo, siendo Ln el número de la lectura de dicha señal digital muestreada obtenida,

• un ecualizador (9) ,

• un recuperador de la portadora y un demodulador de la señal M-QAM (10) ,

• un decodificador diferencial (11) ,

• un decodificador de corrección de errores (12) ,

• un bloque de sincronización de la trama (13) que se conecta al interfaz de red (14) , para la transmisión de datos hacia la red Giga Ethernet;

caracterizado por que además comprende:

• un único oscilador (7) que gobierna el funcionamiento tanto del modulador como del demodulador, y que proporciona al convertidor analógico/ digital (18) una frecuencia de sobre-muestreo el doble que la frecuencia del reloj interno (1/T) del modem,

• el demodulador comprende un módulo recuperador del tiempo de símbolo (STR) (8) que está conectado a la salida del convertidor analógico/digital (18) y a la entrada del ecualizador (9) , y que a su vez comprende:

• un primer filtro interpolador (8a) de respuesta finita de sexto orden a coeficiente constante al que se aplican unos valores numéricos rI (Ln) obtenidos al sobre-muestrear la señal analógica de la componente en fase I en el convertidor analógico/digital (18) , y el retraso fraccionario μI (n) procedente de un filtro de primer orden maestro (8c) , para recuperar mediante algoritmos convencionales la señal digital de la componente YI (n) de cada símbolo, correspondiente a la máxima apertura del ojo de la señal analógica de la componente de la fase I aplicada al convertidor analógico/digital,

• un segundo filtro interpolador (8´a) de respuesta finita de sexto orden a coeficiente constante al que se aplican unos valores numéricos rQ (Ln) obtenidos al sobre-muestrear la señal analógica de las componentes en fase Q en el convertidor analógico/digital (18) , y el retraso fraccionario μQ (n) procedente de un filtro de primer orden esclavo (8´c) , para recuperar mediante algoritmos convencionales la componente YQ (n) de cada símbolo, correspondiente a la máxima apertura del ojo de la señal analógica de la componente de la fase Q aplicada al convertidor analógico/digital,

• un primer detector de error (8b) conectado a la salida del primer filtro interpolador (8a) que a partir de las componentes YI (n) de la señal digital de cada símbolo aplicada en su entrada, proporcionada por dicho primer filtro interpolador (8a) , obtiene mediante un algoritmo convencional, unas variables aleatorias eI (n) del retraso fraccionario μI (n) correspondiente a los desfases que existen entre los puntos de máxima apertura del ojo de la señal analógica de la componente I aplicada al convertidor analógico/digital (18) de cada símbolo YI/Q (n) y los de lectura Ln de las muestras rI (Ln) en el convertidor analógico/digital de la componente I que se aplicó en su entrada, y coincidentes con una señal de reloj de habilitación generada; siendo el retraso fraccionario μI (n) una señal en diente de sierra de variación lenta y progresiva debida a la diferencia de frecuencia entre el reloj (1/Tp) del transmisor y el interno del modem (1/T) ,

• un segundo detector de error (8´b) conectado a la salida del segundo filtro interpolador (8´a) que a partir de las componentes YQ (n) de la señal digital de cada símbolo aplicada en su entrada, proporcionada por el segundo filtro interpolador (8´a) , obtiene mediante un algoritmo convencional, unas variables aleatorias eQ (n) del retraso fraccionario μQ (n) correspondiente a los desfases que existen entre los puntos de máxima apertura del ojo de la señal analógica de la componente Q aplicada al convertidor analógico/digital (18) de cada símbolo YI/Q (n) y los de lectura Ln de las muestras rQ (Ln) en el convertidor analógico/digital (18) de la componente Q que se aplicó en su entrada, y coincidentes con una señal de reloj de habilitación generada; siendo el retraso fraccionario μQ (n) una señal en diente de sierra de variación lenta y progresiva debida a la diferencia de frecuencia entre el reloj (1/Tp) del transmisor y el interno del modem (1/T) ,

• un filtro de primer orden maestro (8c) de obtención de la señal diente de sierra del retraso fraccionario μI (n) , normalizado entre 0 y + 1 cuando Tp es mayor que T, y normalizado entre 0 y -1 cuando Tp es menor que T; para su aplicación al primer filtro interpolador (8a) , el cual obtiene la componente de la señal digital de cada símbolo YI (n) a partir de dicho retraso fraccionario μI (n) y de los valores numéricos rI (Ln) ; y detecta los pasos de la señal por ± 1, y lo señaliza a

• un filtro de primer orden esclavo (8´c) de obtención de la señal diente de sierra del retraso fraccionario μQ (n) , normalizado entre 5 y 5+ 1 cuando Tp es mayor que T, y normalizado entre 5 y 5-1 cuando Tp es menor que T, donde 5 varía entre 0 y ±0, 5 que corresponde al valor normalizado del desfase máximo permitido de ½T entre las componentes analógicas I y Q a la entrada del convertidor analógico/digital (18) ; para hacer coincidir su final de diente de sierra con el del filtro de primer orden maestro (8c) para su aplicación al segundo filtro interpolador (8´a) , el cual obtiene la componente YQ (n) de la señal digital de cada símbolo YI/Q (n) a partir de dicho retraso fraccionario μQ (n) , y de los valores numéricos rQ (Ln) .

• una unidad de control de tiempo (8c) , a la que también se aplica la indicación de la detección de los pasos de la señal diente de sierra del retraso fraccionario μI (n) en sus pasos por ± 1, para generación de la señal de reloj de habilitación, correspondiente a la señal de reloj interna del modem (T) , pero prolongada en 0.5T en su nivel 0 cuando se detecta el cambio de 1 a 0 del retraso μI (n) , y prolongada en 0.5T en su nivel 1 cuando se detecta el cambio de -1 a 0 del retraso μI (n) ; aplicándose dicha señal de reloj de habilitación a todo el demodulador, para su sincronización y recuperación de la componente de la señal digital YI/Q (n) ; obteniendo una señal correspondiente a los valores YI/Q (n) válidos más probables de cada símbolo.

2. MODEM ASiNCRONO GIGA ETHERNET CON INTERF AZ IP PARA EQUIPOS DE RA DIO ENLACE, según reivindicación 1, caracterizado por que el codificador de corrección de errores (3) del modulador está conectado a un módulo divisor de trama (15) de división de la trama de la radio en sub-tramas de m bytes, que se aplican alternativamente a un codificador diferencial (4v) de un circuito modulador de polarización vertical y a un codificador diferencial (4h) de un circuito modulador de polarización horizontal, para enviar alternativamente un conjunto de sub-tramas que se modulan y polarizan verticalmente y otro conjunto de sub-tramas que se modulan y polarizan horizontalmente; estando el decodificador de corrección de errores (12) del demodulador conectado a un módulo de reconstrucción de tramas (16) , que está conectado a un decodificador diferencial (11v) de un circuito demodulador de las señales polarizadas verticalmente y a un decodificador diferencial (11h) de un circuito demodulador de las señales polarizadas horizontalmente, que recibe las sub-tramas y compone la trama de la radio que entrega al decodificador de corrección de errores (12) ; y comprendiendo dicho demodulador de las señales polarizadas verticalmente y de las señales polarizadas horizontalmente dos módulos recuperadores del tiempo de símbolo (STR) (8v, 8h) , uno de los cuales comprende un primer filtro interpolador (8a) , un primer detector de error (8b) , un filtro de primer orden maestro (8c) , un segundo filtro interpolador (8´a) , un segundo detector de error (8´b) y un filtro de primer orden esclavo (8´c) ; y el otro módulo recuperador del tiempo de símbolo (STR) comprende dos segundos filtros interpoladores (8´a) , dos segundos detectores de error (8´b) y dos filtros de primer orden esclavos (8´c) que reciben las detecciones de los pasos de la señal por ± 1 del filtro de primer orden maestro (8c) , para hacer coincidir su final de diente de sierra con el de dicho filtro de primer orden maestro (8c) , y recuperar la señal correspondiente a los valores YI/Q (n) válidos de cada símbolo para las sub-tramas de polarización vertical y horizontal.

3. MODEM ASiNCRONO GIGA ETHERNET CON INTERF AZ IP PARA EQUIPOS DE RA DIO ENLACE, según reivindicación 2, caracterizado por que el módulo divisor de trama (15) comprende un conmutador (15a) que recibe las tramas de longitud fija proporcionadas por el módulo de corrección de errores (3) y que está conectado a un contador (15d) que cuenta m bytes para su envío a un registro de polarización vertical (15b) y los siguientes m bytes los envía a un registro de polarización horizontal (15c) , en los que se almacenan x sub-tramas de m bytes a una velocidad de escritura establecida mediante el oscilador, y que están conectados respectivamente a un filtro de polarización vertical (15e) y a un filtro de polarización horizontal (15f) de eliminación de la fluctuación de la formación de las sub-tramas, que mediante un controlador (15g) gestiona la extracción, a una velocidad mitad a la de escritura, de las sub-tramas evitando solapamientos de escritura/lectura en los registros de polarización vertical (15b) y horizontal (15c) , y que se envían respectivamente al codificador diferencial vertical (4v) y al codificador diferencial horizontal (4v) , para su posterior modulación y polarización.

4. MODEM ASiNCRONO GIGA ETHERNET CON INTERF AZ IP PARA EQUIPOS DE RA DIO ENLACE, según reivindicación 3, caracterizado por que el módulo de reconstrucción de trama (16) comprende un registro de polarización vertical (16a) de x sub-tramas de m bytes procedentes del decodificador diferencial (11v) del circuito demodulador de las señales polarizadas verticalmente, un registro de polarización horizontal (16b) de x sub-tramas de m bytes procedentes del decodificador diferencial (11h) del circuito demodulador de las señales polarizadas horizontalmente, que realizan dicho registro mediante la señal de reloj de habilitación, mediante un contador (16d) que cuenta m bytes de cada polarización, y que mediante un conmutador (16c) envía las sub-tramas de polarización vertical y horizontal de manera entrelazada a una memoria de registro de trama de radio (16e) ; de la que mediante un generador de validación de datos (16f) se extraen los datos entrelazados evitando solapamientos de escritura/lectura, para su entrega al decodificador de corrección de errores (12) .

5. MODEM ASiNCRONO GIGA ETHERNET CON INTERF AZ IP PARA EQUIPOS DE RA DIO ENLACE,

según reivindicaciones 3 y 4, caracterizado por que m=3 y x= 3.

6. MODEM ASiNCRONO GIGA ETHERNET CON INTERF AZ IP PARA EQUIPOS DE RA DIO ENLACE, según reivindicación 2, caracterizado por que el modem que opera simultáneamente con las señales polarizadas verticalmente y las señales polarizadas horizontalmente se integra en una ODU (Outdoor Unit, Unidad Externa) que mediante un multiplexor de polarización cruzada se conecta a una única antena, para emisión/recepción de señales polarizadas vertical y horizontalmente.