Recepción de señal de radio.

Sistema de recepción, que comprende un receptor (100) para una señal de radio (105),

que comprende:medios (110) para proporcionar una serie de valores de muestras (115) de una señal de banda de basecompleja de la señal de radio (105), que se subdividen en tramas temporales;

medios (120) para proporcionar, por trama de tiempo, los valores de muestras de la trama de tiemporespectiva por una señal constante de valores complementarios o por una porción que se solapa de unatrama de tiempo vecina, para obtener una señal muestreada complementaria (125);

medios (130) para calcular una señal muestreada transformada (135) aplicando, por trama de tiempo,una transformada de Fourier rápida a la señal muestreada complementaria (125) o determinar unadistribución de energía espectral de la señal muestreada complementaria (125); y

medios (140) para añadir la señal muestreada transformada (135) a un flujo de datos (145) y dar comosalida el flujo de datos (145) a través de una interfaz externa a un dispositivo externo o almacenar elflujo de datos (145) en una memoria interna,

caracterizado por el hecho de que

los medios (110) para proporcionar está configurado para proporcionar la serie de valores de muestras(115) de la señal de banda de base compleja de la señal de radio (105) a la velocidad de muestreocomprendida en un intervalo que va desde 10 a 100 MHz, los medios para proporcionar, calcular yañadir están cableados o implementados en una lógica programable, y los medios (110) paraproporcionar, los medios (120) para proporcionar, los medios (130) para calcular, y los medios (140)para añadir y dar como salida o almacenar están configurados para transmitir el flujo de datos (145) entiempo real; y en el que el sistema de recepción también comprende un dispositivo de procesamiento dela señal (200), que está basado en un microprocesador y configurado para extraer la señal muestreadatransformada del flujo de datos (145), y multiplicar la señal muestreada transformada por tramastemporales por una función de transferencia de filtro para obtener una señal transformada filtrada.

Recepción de señal de radio

La presente invención se refiere a un sistema de recepción de señales de radio y a un procedimiento de recepción de señales de radio.

Los dispositivos para detectar, analizar o buscar señales de radio comprenden normalmente un sensor capaz de realizar un primer procesamiento de señal (receptor) , y además a menudo medios de procesamiento separados del mismo con un segundo procesamiento de señales asistido por ordenador (dispositivo de procesamiento de señal) . Entre el primer procesamiento de la señal y el segundo procesamiento de la señal, suele haber una interfaz de datos capaz de utilizar Ethernet o USB, por ejemplo, o un proceso de almacenamiento que almacena los datos detectados por el primer procesamiento de la señal en un soporte de datos, por ejemplo.

El primer procesamiento de señal en el receptor, por ejemplo, puede incluir una conversión A/ D (conversión analógico/ digital) , una conversión de frecuencia por medio de un NCO (oscilador controlado numéricamente) , una limitación de banda, un convertidor de velocidad de muestreo, así como un cálculo de la PSD (densidad espectral de potencia) de los espectros, o una transformada rápida de Fourier compleja (FFT) , si es necesario.

El segundo procesamiento de señal, por ejemplo, puede comprender datos de grabación en un medio de almacenamiento, más un filtrado (de banda aún más estrecha) y conversión de frecuencia, la detección de señales en el espectro, y desmodulación.

El ancho de banda con el que los datos grabados de señal de radio pueden ser transmitidos a través de la interfaz y/ o almacenados se limita, por supuesto, a saber, por el ancho de banda de transmisión, la velocidad de almacenamiento y/ o, en el caso de la transformada, la potencia de cálculo de los procesamientos de señal.

Un receptor convencional del estado de la técnica, por ejemplo, emite señales a través de Ethernet o bien como señales de banda de base compleja (CBB) , FFT compleja, o también como PSD (en decibelios) . El procedimiento utilizado implica una serie de desventajas. A menudo, se desea marcar, extraer y desmodular una señal en la segunda etapa de procesamiento, por ejemplo, en un espectrograma almacenado. La visualización del espectrograma se lleva a cabo generalmente sobre la base de los datos PSD o FFT que el receptor da como salida. Para la extracción de una señal, sin embargo, es necesario utilizar los datos CBB, ya que no se pueden utilizar los datos FFT como tales en el procesamiento ulterior directo. Un filtro en el dominio de la frecuencia (por medio de una convolución rápida, por ejemplo) sólo es posible si el ancho de banda no se utiliza completamente. Aquí, el filtrado puede, por ejemplo, referirse a marcar una señal en el dominio del tiempo (por ejemplo, por medio de una función de ventana) .

Esto provoca un esfuerzo adicional necesario, ya que ambos datos PSD/ FFT y CBB deben ser transmitidos a través de la interfaz y almacenados, por ejemplo.

WO 0137265 A1 describe un procedimiento de supresión de ruido para suprimir ruido en señales que contienen ruido de fondo en un camino de comunicación entre una red de comunicación de teléfono móvil y un terminal móvil. En particular, el documento se refiere a señales de habla y la supresión de ruido que contiene.

US 2004/0218699 A1 se refiere a un receptor inalámbrico que explora, de manera asíncrona y secuencialmente durante un tiempo de inicialización, una pluralidad de frecuencias predeterminadas para el identificador de mensaje o preámbulo especializado.

US 7, 428, 270 B1 se refiere a la monitorización de espectros de comunicación de radio y sugiere reenviar una señal de banda de base compleja a una sección de clasificación de modulación en el dominio del tiempo.

A partir de este estado de la técnica, es objeto de la presente invención proporcionar un receptor de señales de radio, un sistema de recepción y un procedimiento correspondiente, de modo que se aprovecha mejor el ancho de banda disponible.

Este objeto se consigue mediante sistema de recepción según la reivindicación 1 y un procedimiento para recibir según la reivindicación 10.

La presente invención se basa en el hallazgo de que la recepción y/ o la extracción de una señal de radio es más eficaz si la primera etapa de procesamiento añade una señal constante o una parte solapada de una trama de tiempo vecina por trama de tiempo, y a continuación se realiza una transformada rápida de Fourier y se hace que el resultado esté a disposición de la segunda etapa de procesamiento a través de la interfaz y/ o un proceso de almacenamiento interno. Las realizaciones de la invención también describen un formato para la transmisión de los datos entre los procesamientos de la señal primero y segundo, lo que reduce el esfuerzo de cálculo en las etapas habituales (por ejemplo, cuando se filtra) del segundo procesamiento de señal, sin aumentar significativamente el volumen de datos y la complejidad de cálculo en el lado receptor. La serie de valores complementarios añadidos a los valores de la muestra puede ser, por ejemplo, incluir un complemento cero (un así llamado relleno cero) o también una superposición, que permita que el procedimiento de solapesuma o solape-guardar. Sólo después de que se complete la serie de valores de muestra tendrá lugar entonces una transformada de Fourier o el cálculo de los espectros PSD.

En contraste con esto, en los receptores convencionales, tanto la FFT y el PSD se calculan sin solapamiento y/ o material de relleno cero. Así, en el procedimiento propuesto, un número de ceros ajustable (o también fijo) (es decir, valores de muestra, cuyos valores de nivel desaparecen) se insertan (relleno cero) en el flujo de datos antes del cálculo de la FFT, en contraste con lo que se hacía anteriormente. Como alternativa, las ventanas de tiempo de la muestra pueden superponerse, lo que significa que un número ajustable o también fijo de valores de muestras ocurren varias veces en segmentos sucesivos. Después de la FFT, ahora los datos de salida del cálculo de FFT se transmiten a través de las interfaces.

De acuerdo con una realización, el sistema de recepción utiliza la así llamada convolución rápida (la así llamada convolución de alta velocidad) , con el fin de ser capaz de calcular dichos filtros de canal de banda estrecha de una manera claramente más eficaz que en el dominio del tiempo. Como ya se ha mencionado, es ventajoso aquí calcular la primera DFT (transformada discreta de Fourier) en el propio receptor, por ejemplo para un procedimiento de solape-suma o un procedimiento de solape-guardar.

La señal así generada sigue siendo adecuada para la visualización de los espectrogramas, ya que los ceros insertados (es decir, los ceros de relleno) o la adición de proporciones superpuestas de tramas de tiempo vecinas sólo aumenta la resolución de frecuencia, sin por ello cambiar la señal.

Por lo tanto, en particular, las señales de banda estrecha parciales, por ejemplo, pueden ser adquiridas de la señal con poco esfuerzo de cálculo comparativamente con la ayuda de una variante de la convolución de alta velocidad mediante la multiplicación de los datos FFT completados por una función de filtro adecuada y luego suministrarlas a una transformada inversa rápida de Fourier (IFFT) . Las señales de salida de la IFFT se pueden combinar, en función de la variante que completa, es decir el relleno con ceros o la adición de proporción superpuesta, por medio de los llamados procedimiento de solape y suma o procedimiento de solape y guardar.

El esfuerzo de post-procesamiento se reduce drásticamente comparativamente - en particular porque la capacidad de cálculo en el segundo procesamiento de señales, que está generalmente basado en un microprocesador, es claramente más caro que en la primera etapa de procesamiento de señales, que por lo general está basado en FPGA (FPGA = field programmable gate array) .

Algunas realizaciones preferidas de la presente invención se explicarán con mayor detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1a es un diagrama de bloques de un receptor para una señal de radio de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 1b es un diagrama de bloques de un sistema de recepción con un receptor de acuerdo con una realización y un dispositivo de procesamiento posterior;

La figura 2 es una ilustración esquemática de una convolución circular de dos señales;

La figura 3 es una ilustración esquemática de una convolución circular de dos señales complementadas;

La figura 4 es una ilustración... [Seguir leyendo]

1. Sistema de recepción, que comprende un receptor (100) para una señal de radio (105) , que comprende:

medios (110) para proporcionar una serie de valores de muestras (115) de una señal de banda de base compleja de la señal de radio (105) , que se subdividen en tramas temporales;

medios (120) para proporcionar, por trama de tiempo, los valores de muestras de la trama de tiempo respectiva por una señal constante de valores complementarios o por una porción que se solapa de una trama de tiempo vecina, para obtener una señal muestreada complementaria (125) ;

medios (130) para calcular una señal muestreada transformada (135) aplicando, por trama de tiempo, una transformada de Fourier rápida a la señal muestreada complementaria (125) o determinar una distribución de energía espectral de la señal muestreada complementaria (125) ; y

medios (140) para añadir la señal muestreada transformada (135) a un flujo de datos (145) y dar como salida el flujo de datos (145) a través de una interfaz externa a un dispositivo externo o almacenar el flujo de datos (145) en una memoria interna,

caracterizado por el hecho de que los medios (110) para proporcionar está configurado para proporcionar la serie de valores de muestras (115) de la señal de banda de base compleja de la señal de radio (105) a la velocidad de muestreo comprendida en un intervalo que va desde 10 a 100 MHz, los medios para proporcionar, calcular y añadir están cableados o implementados en una lógica programable, y los medios (110) para proporcionar, los medios (120) para proporcionar, los medios (130) para calcular, y los medios (140) para añadir y dar como salida o almacenar están configurados para transmitir el flujo de datos (145) en tiempo real; y en el que el sistema de recepción también comprende un dispositivo de procesamiento de la señal (200) , que está basado en un microprocesador y configurado para extraer la señal muestreada transformada del flujo de datos (145) , y multiplicar la señal muestreada transformada por tramas temporales por una función de transferencia de filtro para obtener una señal transformada filtrada.

2. Sistema de recepción según la reivindicación 1, en el que los medios (120) para proporcionar están configurados para añadir una serie de valores cero delante de los valores de muestras de la trama de tiempo respectiva como una señal constante, en el que las tramas temporales son temporalmente adyacentes.

3. Sistema de recepción según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que los medios (120) para generar están configurados de manera que las tramas temporales de la señal muestreada tengan una longitud de N1 valores de muestras y una longitud de las tramas temporales de la señal muestreada complementaria de N2 = M

+ N1 y N2 es una potencia de 2.

4. Sistema de recepción según la reivindicación 3, en el que tanto N1 como N2 son una potencia de 2.

5. Sistema de recepción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios (140) para añadir y dar como salida o almacenar están configurados para transmitir el flujo de datos (145) al dispositivo externo de manera cableada a través de una conexión con toma de cable del receptor (100) o de manera inalámbrica.

6. Sistema de recepción (100) según las reivindicaciones 1 a 5, en el que el receptor está configurado para recibir señales de radio (105) en un intervalo de frecuencias entre 1 MHz y 80 MHz.

7. Sistema de recepción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de procesamiento de la señal (200) está configurado para transformar inversamente la señal transformada filtrada en el dominio del tiempo para obtener segmentos de trama de tiempo solapados (Y) , y para ensamblar los segmentos de trama de tiempo solapados (Y) a una señal de radio muestreada filtrada.

8. Sistema de recepción según la reivindicación 7, en el que los medios (120) para proporcionar, por trama de tiempo, los valores de muestras de la trama de tiempo respectiva están configurados para complementar mediante una señal constante de valores complementarios, y el dispositivo de procesamiento de la señal (200) está configurado para realizar el ensamblado mediante una adición de porciones que se solapan de segmentos de trama de tiempo solapados (Y) .

9. Sistema de recepción según la reivindicación 7, en el que los medios (120) para proporcionar, por trama de tiempo, los valores de muestras de la trama de tiempo respectiva están configurados para complementar mediante una porción que se solapa de una trama de tiempo vecina, y el dispositivo de procesamiento de la señal (200) está configurado para realizar el ensamblado omitiendo porciones que se solapan de los segmentos de trama de tiempo solapados (Y) .

10. Procedimiento para recibir una señal de radio (105) , que comprende:

proporcionar una serie de valores de muestras (115) de una señal de banda de base compleja de la señal de radio (105) que se subdividen en tramas temporales;

complementar, por trama de tiempo, los valores de muestras de la trama de tiempo respectiva por una señal constante de valores complementarios o por una porción que se solapa de una trama de tiempo vecina, para obtener una señal muestreada complementaria (125) ;

calcular una señal muestreada transformada (135) aplicando, por trama de tiempo, una transformada de Fourier rápida a la señal muestreada complementaria (125) o determinar una distribución de energía espectral de la señal muestreada complementaria (125) ; y

añadir la señal muestreada transformada (135) a un flujo de datos (145) y dar como salida el flujo de datos (145) a través de una interfaz externa a un dispositivo externo o almacenar el flujo de datos (145) en una memoria interna,

caracterizado por el hecho de que el suministro de la serie de valores de muestras (115) se realiza de modo que la serie de valores de muestras (115) de la señal de banda de base compleja de la señal de radio (105) se suministra a una velocidad de muestreo comprendida en un intervalo que va desde 10 a 100 MHz, las etapas de complementar, calcular y añadir se realizan de forma cableada o en una lógica programable, y las etapas de proporcionar, complementar, calcular, añadir y dar como salida o almacenar se realizan en tiempo real, y

el procedimiento también comprende extraer la señal muestreada transformada del flujo de datos (145) , y multiplicar la señal muestreada transformada por tramas temporales por una función de transferencia de filtro para obtener una señal transformada filtrada, realizándose la extracción y multiplicación basándose en un microprocesador.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que la etapa de complementar comprende añadir una serie de valores cero delante de los valores de muestras de la trama de tiempo respectiva como una señal constante, en el que las tramas temporales son temporalmente adyacentes.

12. Procedimiento según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el que añadir y dar como salida o almacenar comprende transmitir el flujo de datos (145) a un dispositivo externo en un cable a través de una conexión con toma de cable del receptor (100) o de manera inalámbrica.

FIGURA 1B

FIGURA 2

FIGURA 3

FIGURA 4

FIGURA 5