Multiplexación por división de potencia con señales no coherentes y jerarquía de potencia fijada.

Un sistema para la compatibilidad de recepción de una señal (416) que tiene una señal digital de una capa superior,

difundida a una frecuenta ωU sobre una portadora superior, y una señal digital de una capa inferior, difundida a una frecuencia ω1 sobre una portadora inferior, unidas de forma no coherente, por el que la señal digital de la capa superior se aumenta en potencia con respecto a la señal digital de la capa inferior y la frecuencia ωU y la frecuencia ω1 están desplazadas, comprendiendo el sistema:

un receptor (314) que comprende:

un primer demodulador (404) configurado para demodular la señal (416) para producir una primera señal demodulada (420) en la que se ha eliminado la portadora superior;

un primer decodificador de capa (402) acoplado al primer demodulador de capa (404), configurado para decodificar la primera señal demodulada (420) para producir los símbolos de la señal de la capa superior (102) y para sacar los símbolos de la capa superior a un transporte de la capa superior;

un remodulador (406), acoplado al primer decodificador de la capa (402), configurado para remodular los símbolos de la señal de la capa superior (102) para producir una señal digital de la capa superior remodulada que incluye el portador superior (100); un restador (412), acoplado al remodulador (406), configurado para restar la señal digital de la capa superior remodulada de la señal recibida (416) para producir la señal digital de la capa inferior;

un segundo demodulador de capa (410), acoplado al restador (412), configurado el segundo demodulador de capa (410) para demodular la señal digital de la capa inferior para producir una segunda salida del demodulador; y

un segundo decodificador de capa (408), acoplado al segundo demodulador de capa (410), configurado el segundo decodificador de capa para decodificar la salida segunda demodulada de capa para producir los símbolos de señal de la capa inferior (104) y para sacar los símbolos de la capa inferior a un transporte de la capa inferior.

Multiplexación por división de potencia con señales no coherentes y jerarquía de potencia fijada.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención.

La presente invención se refiere en general a sistemas para la transmisión y recepción de señales digitales, y en particular a sistemas para la difusión y recepción de modulación en capas para señales digitales.

2. Descripción de la técnica relacionada

Los sistemas de comunicaciones de señales digitales se han usado en diversos campos, incluyendo la transmisión de señales de TV digital, bien terrestres o por satélite.

A medida que evolucionan los diversos sistemas y servicios de comunicaciones de señales digitales, hay una demanda creciente de tasas de transferencia de datos en aumento y servicios añadidos. Sin embargo, es más difícil implementar bien una mejora en los sistemas antiguos y nuevos servicios cuando se necesita reemplazar el hardware heredado existente, tales como los transmisores y receptores. Los nuevos sistemas y servicios son ventajosos cuando pueden usar el hardware heredado existente. En el reino de las comunicaciones inalámbricas, este principio se resalta además por la disponibilidad limitada del espectro electromagnético. De este modo, no es posible (o al menos no es práctico) transmitir meramente datos mejorados o adicionales en una nueva frecuencia.

El procedimiento convencional de aumentar la capacidad espectral es moverse a una modulación de orden superior, tal como desde una codificación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK) a una codificación por desplazamiento de ocho fases (8PSK) o una modulación de amplitud en cuadratura de 16 símbolos (16QAM) . Desafortunadamente, los receptores QPSK no pueden demodular las señales convencionales de 8PSK o de 16QAM. Como resultado, los clientes heredados con receptores QPSK deben actualizar sus receptores para continuar recibiendo cualesquiera señales transmitidas con una modulación 8PSK o 16QAM.

En la revista IEEE Transactions on Broadcasting sobre el artículo del diario de Difusión "Performance Análisis of a COFDM / FM In-band Digital Audio Broadcasting System" de Scalart, Leclerc, Fortier y Huynh, publicado en Junio de 2007, se describe un sistema en el cual, además de una señal de difusión de FM existente, se transmite una señal COFDM más débil. En el receptor, se demodula en primer lugar la señal de FM, se re-modula y se resta de la señal recibida. Más tarde, se demodula la señal COFDM.

Es ventajoso para los sistemas y procedimientos de transmisión de señales acomodar una tasa de transferencia de datos mejorada y aumentada sin requerir frecuencias adicionales. Además, son ventajosas para la tasa de transferencia mejorada y aumentada, señales para los nuevos receptores que sean compatibles con los receptores heredados. Hay una ventaja adicional para que los sistemas y procedimientos que permiten que las señales de transmisión se actualicen a partir de una fuente separada del transmisor heredado.

La presente invención obtiene estas ventajas.

RESUMEN DE LA INVENCION

Se presentan sistemas y métodos para recibir modulación en capas no coherentes para señales digitales como se define en las reivindicaciones independientes 1 y 10. Por ejemplo, una señal en capas para transmitir datos, comprende una primera capa de señal que incluye una primera portadora y unos primeros símbolos de señal para una primera transmisión de señal digital y una segunda capa de señal que incluye una segunda portadora y unos segundos símbolos de señal para una segunda transmisión de señal dispuesta sobre la primera capa de señal, en donde la señal en capas tiene la primera portadora demodulada y la primera capa decodificada para producir los primeros símbolos de señal para un transporte de la primera capa, los primeros símbolos de señal se re-modulan y se restan de la señal en capas para producir la segunda capa de señal, y la segunda capa de señal tiene la segunda portadora demodulada y decodificada para producir los segundos símbolos de señal para un transporte de la segunda capa.

Un receptor de la invención recibe la señal en capas combinadas y la demodula para producir la primera portadora y una señal combinada estable. La señal combinada estable se decodifica para producir los símbolos de la primera capa que se proporcionan al transporte de la primera capa. Los símbolos de la primera capa también se usan para construir una señal idealizada de la primera capa. La señal idealizada de la primera capa se resta de la señal estable combinada en capas para producir la señal de la segunda capa. La señal de la segunda capa se demodula, decodifica y se proporciona la salida de los símbolos de la segunda capa al transporte de la segunda capa.

En la invención, se añade una segunda capa de modulación (inferior) a la primera capa de modulación (superior) . De este modo un enfoque proporciona una implementación compatible hacia atrás, es decir el equipo heredado puede permanecer sin cambios y continuar transmitiendo y recibiendo señales mientras que el nuevo equipo puede transmitir y recibir simultáneamente señales mejoradas. La adición de la segunda capa proporciona una capacidad aumentada y servicios a los receptores que pueden procesar la información de ambas capas. Las señales de las capas superior e inferior pueden no ser coherentes, no hay ningún requisito de relación de fases de portadoras entre las dos capas de señal.

Realizaciones alternativas pueden abandonar la compatibilidad hacia atrás con equipos heredados particulares. Sin embargo, la modulación en capas se puede usar aún para proporcionar servicios extendidos con actualizaciones futuras del sistema. Además, como resultará fácilmente evidente para los expertos en la materia, el principio de la invención se puede extender a capas adicionales de modulación, con modulaciones independientes, codificación de corrección directa de errores (FEC) y tasas de código que pueda soportar el sistema en el futuro, mientras que se mantiene la compatibilidad hacia atrás. La presente invención proporciona muchas ventajas.

Por ejemplo, la eficacia espectral se puede aumentar significativamente mientras que se mantiene la compatibilidad hacia atrás con los receptores preexistentes; si ambas capas usan la misma modulación con la misma tasa de código, la eficacia espectral se puede doblar. La presente invención es más eficaz con la energía y más eficaz con el ancho de banda que otras técnicas compatibles hacia atrás que usan 8PSK y 16QAM adaptados.

Aunque puede conseguir al menos la eficacia espectral de una modulación de 16QAM, la nueva modulación de la presente invención no requiere un amplificador de tubo de ondas en paso (TWTA) lineal como con el 16QAM. Todas las capas pueden usar QPSK o 8PSK, que son mucho más insensibles a la no linealidad del TWTA. También, el uso de la modulación QPSK para todas las capas en la presente invención, no tienen ninguna penalización adicional impuesta de funcionamiento sobre el 8PSK o el 16QAM debido al error de recuperación de la fase de portadora.

También con la presente invención, debido a que las señales de las diferentes capas no son coherentes no se requiere ninguna coordinación en la transmisión de las capas separadas. Por lo tanto, la señal de una nueva capa se puede transmitir desde un TWTA diferente o incluso desde un satélite diferente. Esto permite la implementación de un esquema compatible hacia atrás en una fecha posterior, tal como cuando un TWTA pueda sacar suficiente potencia para soportar múltiples modulaciones en capas.

Además, en realizaciones típicas las capas superiores de la presente invención son mucho más robustas al desvanecimiento por lluvia. Solo la capa inferior está sujeta al mismo desvanecimiento por lluvia que lo está la forma de onda de la señal actual. Como el nivel de la señal heredada se mueve hacia arriba en potencia, los abonados existentes experimentarán muchas menos interrupciones del servicio por el desvanecimiento por lluvia.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Refiriéndonos ahora a los dibujos en los cuales números de la misma referencia representan las partes correspondientes a través de los mismos.

Las FIG. 1A - 1C ilustran la relación de las capas de señal en una transmisión de modulación en capas;

las FIG. 2A - 2C ilustran una constelación de señal de una segunda capa de transmisión sobre una primera capa de transmisión no coherente;

la FIG. 3 es un diagrama de bloques para un sistema típico de la presente invención;

la FIG. 4A es un diagrama de bloques para la recepción de la primera modulación y la segunda modulación en... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para la compatibilidad de recepción de una señal (416) que tiene una señal digital de una capa superior, difundida a una frecuenta ωU sobre una portadora superior, y una señal digital de una capa inferior, difundida a una frecuencia ω1 sobre una portadora inferior, unidas de forma no coherente, por el que la señal digital de la capa superior se aumenta en potencia con respecto a la señal digital de la capa inferior y la frecuencia ωU y la frecuencia ω1 están desplazadas, comprendiendo el sistema:

un receptor (314) que comprende:

un primer demodulador (404) configurado para demodular la señal (416) para producir una primera señal demodulada (420) en la que se ha eliminado la portadora superior;

un primer decodificador de capa (402) acoplado al primer demodulador de capa (404) , configurado para decodificar la primera señal demodulada (420) para producir los símbolos de la señal de la capa superior

(102) y para sacar los símbolos de la capa superior a un transporte de la capa superior;

un remodulador (406) , acoplado al primer decodificador de la capa (402) , configurado para remodular los símbolos de la señal de la capa superior (102) para producir una señal digital de la capa superior remodulada que incluye el portador superior (100) ; un restador (412) , acoplado al remodulador (406) , configurado para restar la señal digital de la capa superior remodulada de la señal recibida (416) para producir la señal digital de la capa inferior;

un segundo demodulador de capa (410) , acoplado al restador (412) , configurado el segundo demodulador de capa (410) para demodular la señal digital de la capa inferior para producir una segunda salida del demodulador; y

un segundo decodificador de capa (408) , acoplado al segundo demodulador de capa (410) , configurado el segundo decodificador de capa para decodificar la salida segunda demodulada de capa para producir los símbolos de señal de la capa inferior (104) y para sacar los símbolos de la capa inferior a un transporte de la capa inferior.

2. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además, un mapa de distorsión no lineal (418) acoplado comunicativamente entre el remodulador (406) y el restador (412) , el mapa de distorsión no lineal (418) configurado para eliminar los efectos de la distorsión no lineal de la señal digital de la capa superior remodulada.

3. El sistema de la reivindicación 2, en el que el mapa de distorsión no lineal (418) se estima a partir de la señal (416) .

4. El sistema de la reivindicación 2, en el que el mapa de distorsión no lineal (418) se estima a partir de las características del transmisor.

5. El sistema de la reivindicación 4, en el que las características del transmisor se descargan al sistema.

6. El sistema de la reivindicación 1, en donde:

el primer demodulador (404) está configurado para producir un portador superior de la señal digital de la capa superior y está acoplado comunicativamente al remodulador (406) para proporcionar el portador superior de la señal digital de la capa superior al remodulador (406) ; y

el remodulador (406) está configurado además para remodular la señal digital de la capa superior de acuerdo con el portador superior proporcionado de la señal digital de la capa superior.

7. El sistema de la reivindicación 1, en donde el remodulador está configurado para remodular las señales de la señal de la capa superior de acuerdo a un filtro de conformación de pulsos p (t) .

8. El sistema de la reivindicación 1, en donde la señal digital de la capa superior se trasmite desde un satélite.

9. El sistema de la reivindicación 1, en donde la señal digital de la capa superior y la señal digital de la capa inferior se modulan de acuerdo con un esquema de modulación de desplazamiento de fase seleccionado del grupo consistente de:

codificación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK) ; y

8PSK.

10. Un método para recibir una señal (416) que tiene una señal digital de una capa superior difundida a una frecuencia ωU sobre una portadora superior, y una señal digital de una capa inferior, difundida a una frecuencia ω1 sobre una portadora inferior, unidas de forma no coherente, por el que la señal digital de la capa superior se aumenta en potencia con respecto a la señal digital de la capa inferior y la frecuencia ωU y la frecuencia ω1 están desplazadas, comprendiendo el método:

recibir la señal en un receptor, comprendiendo las etapas en el receptor de:

demodular la señal recibida (416) para producir una primera señal demodulada (420) en la que se ha eliminado la portadora superior;

decodificar la primera señal demodulada para producir los símbolos de la capa superior (102) y para sacar los símbolos de la capa superior a un transporte de la capa superior;

remodular los símbolos de la señal de la capa superior (102) para producir una señal digital de la capa superior remodulada que incluye el portador superior (100) ;

restar la primera señal digital de la capa superior remodulada de la señal recibida (416) para producir la señal digital de la capa inferior;

demodular la señal digital de la capa inferior ; y

decodificar la señal digital de la capa inferior demodulada para producir los símbolos decodificados de la capa inferior (104) , y sacar los símbolos decodificados de la capa inferior (104) a un transporte de la capa inferior.

11. El método de la reivindicación 10, en el que la señal digital de la capa superior incluye una distorsión no lineal, y el procedimiento comprende además la etapa de:

eliminar los efectos de la distorsión no lineal de la primera señal demodulada idealizada antes de restar la primera señal demodulada idealizada de la primera señal demodulada.

12. El método de la reivindicación 11, en el que los efectos de la distorsión no lineal se estiman a partir de la señal (308) .

13. El método de la reivindicación 11, en el que los efectos de la distorsión no lineal se estiman a partir de las características del transmisor (316) .

14. El método de la reivindicación 10, en donde los símbolos de la capa superior heredada son remodulados de acuerdo con un filtro de conformación de pulsos p (t) .

15. El método de la reivindicación 10, en donde: el paso de demodular la señal digital de la capa superior además produce un portador superior; y los símbolos de la señal de la capa superior (102) son remodulados de acuerdo con el portador superior.

16. El método de la reivindicación 10, en donde la señal digital de la capa superior y la señal digital de la capa inferior son modulados de acuerdo con un esquema de modulación de desplazamiento de fase seleccionado del grupo consistente de:

codificación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK) ; y

8PSK.

17. El método de la reivindicación 10, en donde la señal digital de la capa superior es trasmitida desde un satélite.