Señales, sistema y aparato.

Un método de reducción de los términos espectrales cruzados de una forma de onda de difusión para una señalde navegación,

comprendiendo el método la etapa de generar las porciones primera y segunda sucesivastemporalmente de la forma de onda de difusión; representando la primera porción una combinación aditiva, en eldominio del tiempo, de las primeras porciones respectivas de las señales de BOC primera (404) y segunda (418)que tienen un primer estado de fase y representando la segunda porción una combinación aditiva, en el dominio deltiempo, de las segundas porciones respectivas de dichas señales de BOC primera (404) y segunda (418); estandocaracterizada dicha combinación aditiva de las segundas porciones respectivas por tener un segundo estado defase que es opuesto al primer estado de fase; donde las duraciones de dichas primeras porciones respectivas ydichas segundas porciones respectivas son de un segmento y los estados de fase que se definen bien como enfase, en el caso de un alineamiento y concordancia de la transición de las porciones de señales de BOC primera ysegunda, o en contrafase en el caso de un alineamiento y discordancia de la transición de las porciones de señal deBOC primera y segunda en un punto predeterminado en las porciones (418).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2007/002293.

Solicitante: THE SECRETARY OF STATE FOR DEFENCE.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: DSTL PORTON DOWN SALISBURY WILTSHIRE SP4 0JQ REINO UNIDO.

Inventor/es: PRATT,ANTHONY R, OWEN,JOHN I. R.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H04J13/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04J COMUNICACIONES MULTIPLEX (peculiar de la transmisión de información digital H04L 5/00; sistemas para transmitir las señales de televisión simultánea o secuencialmente H04N 7/08; en las centrales H04Q 11/00). › Sistemas de multiplexación por división de código (para salto de frecuencia H04B 1/713).
  • H04J13/04

PDF original: ES-2431332_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Señales, sistema y aparato

Antecedentes de la invención Las realizaciones de la invención se refieren a señales, sistemas y métodos, tal como, por ejemplo, a modulación, señales de navegación y posicionamiento, sistemas, métodos y receptores adaptados para recibir y procesar las mismas.

Los Sistemas de Posicionamiento de Satélite (SPS) se basan en la medición pasiva de señales fluctuantes difundidas por varios satélites, o equivalentes basados en tierra o aerotransportados, en constelaciones específicas o grupo de constelaciones. Se usa un reloj de a bordo para generar una serie de eventos regulares y generalmente continuos, a menudo conocidos como "épocas", cuyo instante de ocurrencia está codificado en su interior, o al

menos asociado con el mismo, un código aleatorio o seudoaleatorio (conocido como código de difusión) . Como consecuencia de las características seudoaleatorias o aleatorias de la secuencia de codificación de la época de tiempo, el espectro de la señal de salida se extiende sobre un intervalo de frecuencias determinado por varios factores incluyendo la tasa de cambio de los elementos del código de difusión y la forma de onda usada para la señal de difusión. En la técnica anterior, la forma de onda de difusión es rectangular, de una tasa de segmentación constante, y tiene un espectro de potencia según la función (sinc) 2, antes del filtrado por la circuitería de transmisión.

Las señales fluctuantes se modulan sobre una señal portadora para su transmisión a receptores pasivos. Son conocidas las aplicaciones que cubren los usos de tierra, aerotransporte, marítimo y espacial. Típicamente, se emplea la codificación por desplazamiento de fase binaria para modular la señal portadora, que, por si misma tiene 25 una magnitud constante. Generalmente, se modulan al menos dos de tales señales sobre la misma portadora en cuadratura de fase. La señal portadora resultante mantiene su envolvente constante pero tiene cuatro estados de fase dependiendo de las dos señales independientes de la entrada. Sin embargo, se apreciará que las dos señales de modulación no necesitan tener la misma magnitud de portadora. Es posible mantener una magnitud de portadora constante de la señal combinada por la apropiada selección de las fases correspondientes distintas de π/2 radianes.

Se conocen técnicas por las que se modulan más de dos señales sobre la misma portadora usando bien métodos aditivos (conocidos como la modulación 'Interplex') o una combinación de la modulación angular y métodos aditivos, conocida como 'Modulación de Sub-portadora Adaptativa Coherente' (CASM) . Ambas técnicas requieren la adición de un componente de intermodulación adicional que se deriva para mantener constante la magnitud de la portadora.

Por ejemplo, en la modulación 'Interplex', son conocidas técnicas con tres componentes transmitidas, 2 sobre una fase de portadora con una tercera sobre la fase en cuadratura. Estas tienen al menos seis estados de fase.

Un ejemplo de tal sistema de posicionamiento de satélite es el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) . Generalmente, el GPS opera usando varias frecuencias tales como, por ejemplo, L1, L2 y L5, que están centradas en 1575, 42 MHz, 1227, 6 MHz y 1176, 45 MHz respectivamente. Cada una de estas señales se modula por las señales de difusión respectivas. Como se apreciará por los expertos en la materia, la señal del código de Adquisición Gruesa (CA) emitida por el Sistema de Navegación de Satélite GPS se difunde sobre la frecuencia L1 de 1575, 42 MHz con una tasa del código de difusión (tasa de segmento (chip) ) de 1, 023 MHz. La señal de código CA tiene una forma de onda de difusión rectangular, está codificada por desplazamiento de fase binaria sobre la 45 portadora, y se clasifica como BPSK-R1. La estructura de la señal GPS es tal que la señal difundida por los satélites sobre la frecuencia L1 tiene una segunda componente en cuadratura de fase, que se conoce como el código de precisión (código P (Y) ) y está disponible solo para usuarios autorizados. La señal P (Y) es una señal modulada en BPSK con un código de difusión a 10, 23 MHz con una magnitud que es 3dB inferior en la potencia de la señal que la transmisión del código CA. En consecuencia, la componente Q tiene una magnitud que es 0, 7071 (-3 dB) de la magnitud de la componente I. Se apreciará por los expertos en la materia que los ángulos de fase de los estados de estas señales son ± 35, 265º en relación con el eje ±I (fase de la señal de código CA como se especifica en el documento ICD GPS 200C) . Un experto en la materia también apreciará que el código P es una función del código Y

o está cifrado por el mismo. El código Y se usa para cifrar el código P. Un experto en la materia apreciará que la señal L1, que contiene ambas componentes I y Q, y la señal L2 se pueden representar, para un satélite 55 determinado, i, como SL1i (t) = AP pi (t) di (t) cos (ω1t) + AC ci (t) di (t) sen (ω1t) ,

y

SL2i (t) = BP pi (t) di (t) cos (ω2t)

donde 65 AP y AC son las magnitudes de los códigos P y CA, típicamente AP = 2AC; BP es la amplitud de la señal L2;

ω1 y ω2 son las frecuencias portadoras L1 y L2;

pi (t) representa el código de fluctuación de P (Y) y es una secuencia seudoaleatoria con una tasa de segmento de 10, 23 Mcbps. El código P tiene un periodo de exactamente 1 semana, tomando los valores de +1 y -1;

ci (t) representa el código de fluctuación de CA y es un código Gold de segmentos, que toma los valores de +1 y -1; y

di (t) representa el mensaje de datos, que toma los valores de +1 y -1.

En el futuro próximo, se espera que se transmita una tercera señal militar, designada como código M en la banda L1 por los satélites GPS.

Una constelación de satélites típicamente comprende 24 o más satélites a menudo en órbitas similares o conformadas de forma similar pero en varios planos orbitales. Las transmisiones desde cada uno de los satélites están sobre la misma frecuencia portadora nominal en el caso de satélites de acceso por división de código (tal como el GPS) o frecuencias relativamente próximas tal como el GLONASS. Los satélites transmiten señales diferentes para posibilitar la selección de cada uno de los satélites separadamente incluso aunque varios satélites sean visibles simultáneamente.

Las señales desde cada uno de los satélites, en un sistema CDMA como el GPS, se distinguen entre sí por medio de los diferentes códigos de difusión y/o las diferencias en las tasas de códigos de difusión, esto es, las secuencias pi (t) y ci (t) . Sin embargo, queda un alcance significativo para la interferencia entre las señales transmitidas por los satélites. Típicamente, el espectro de potencia para el código CA tiene la potencia máxima a la frecuencia portadora L1 y ceros en múltiplos de la frecuencia fundamental, 1, 023 MHz, del código CA. Por lo tanto, se apreciará que los ceros se producen en cualquiera de los lados de la frecuencia portadora a ±1, 023 MHz, ±2, 046 MHz, etc. De forma similar, el espectro de potencia para un código P (Y) tiene una amplitud máxima centrada sobre las frecuencias L1 y L2, con ceros que se producen a múltiplos de ±10, 23 MHz como es de esperar con una forma de onda de la función sinc.

Es conocida la modulación adicional de los códigos de fluctuación usando una sub-portadora, esto es, una señal adicional se convoluciona con señales similares a los códigos P y/o los códigos CA, para crear la modulación de Portadora Desplazada Binaria (BOC) como se puede apreciar, por ejemplo, en el documento de J. W. Betz, "Binar y Offset Carrier Modulation for Radionavigation", Navegación, Volumen 48, páginas 227 -246, Invierno de 2001 2002, la solicitud de patente Internacional PCT/GB2004/003745 y el documento "Performance of GPS Galileo Receivers Using m-PSK BOC Signals", Conferencia de Procedimientos del Instituto de Navegación, 2003, 9 -12 de septiembre de 2003, Portland, Oregón, USA, Pratt, A. R., Owen J. I. R. La modulación normalizada BOC es bien conocida. La combinación de una porción de un código de difusión binario con una señal sub-portadora binaria produce la señal BOC usada para modular una portadora tal como, por ejemplo, L1. La señal BOC se forma por el producto de una sub-portadora binaria (conocida como la modulación de símbolos de difusión) , que es una onda cuadrada o rectangular, y los símbolos de difusión (la secuencia de elementos de código de difusión) . La modulación de símbolos de difusión BOC se puede representar como, por ejemplo, ci (t) * sign (sen (2πfst) ) , donde fs es la 45 frecuencia de la sub-portadora. Un experto en la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de reducción de los términos espectrales cruzados de una forma de onda de difusión para una señal de navegación, comprendiendo el método la etapa de generar las porciones primera y segunda sucesivas temporalmente de la forma de onda de difusión; representando la primera porción una combinación aditiva, en el dominio del tiempo, de las primeras porciones respectivas de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) que tienen un primer estado de fase y representando la segunda porción una combinación aditiva, en el dominio del tiempo, de las segundas porciones respectivas de dichas señales de BOC primera (404) y segunda (418) ; estando caracterizada dicha combinación aditiva de las segundas porciones respectivas por tener un segundo estado de fase que es opuesto al primer estado de fase; donde las duraciones de dichas primeras porciones respectivas y dichas segundas porciones respectivas son de un segmento y los estados de fase que se definen bien como en fase, en el caso de un alineamiento y concordancia de la transición de las porciones de señales de BOC primera y segunda, o en contrafase en el caso de un alineamiento y discordancia de la transición de las porciones de señal de BOC primera y segunda en un punto predeterminado en las porciones (418) .

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende la etapa de determinación de las primeras porciones respectivas de dichas señales de BOC primera (404) y segunda (418) para tener dicho primer estado de fase de acuerdo con las transiciones predeterminadas (408…416) de porciones respectivas actuales de dichas señales de BOC primera (404) y segunda (418) .

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 en el que las transiciones predeterminadas (408…416) de al menos las porciones respectivas actuales de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) son las mismas.

4. Un método de acuerdo con cualquiera las reivindicaciones anteriores en el que al menos las porciones

respectivas actuales de dichas señales de BOC primera (404) y segunda (418) comprenden un número predeterminado de segmentos de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) .

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que las primeras porciones respectivas de dichas señales de BOC primera (404) y segunda (418) comprenden un número predeterminado de segmentos de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) que se extienden sobre un periodo de una señal de difusión (402/422) .

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 donde dicha forma de onda de difusión es una forma de onda de

CBOC, teniendo la forma de onda de CBOC una densidad espectral de potencia predeterminada que comprende 35 términos espectrales cruzados reducidos de las densidades espectrales de potencia de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) promediadas sobre al menos dichas porciones respectivas primera y segunda, correspondiendo dichas porciones respectivas primera y segunda a los intervalos de tiempo respectivos de al menos dos intervalos de tiempo predeterminados (segmento n, segmento n+1) ; comprendiendo el método las etapas de disponer los estados de fase de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) sobre un intervalo de tiempo predeterminado posterior (segmento n+1) de al menos dos intervalos de tiempo predeterminados (segmento n; segmento n + 1) que serán complementarios a los estados de fase de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) sobre un intervalo de tiempo actual predeterminado (segmento n) de al menos dos intervalos de tiempo predeterminados (segmento n; segmento n+1) .

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6 en el que la disposición es tal que se generan al menos los términos espectrales cruzados complementarios primero y segundo de las densidades espectrales de potencia de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) sobre los al menos dos intervalos de tiempo predeterminados (segmento n; segmento n+1) .

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7 en el que la densidad espectral de potencia predeterminada que comprende términos espectrales cruzados al menos reducidos de las densidades espectrales de potencia de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) promediadas sobre al menos dos intervalos de tiempo predeterminados (segmento n; segmento n+ 1) comprende términos espectrales cruzados sustancialmente cero de las densidades espectrales de potencia de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) promediadas sobre al

menos dos intervalos de tiempo predeterminados (segmento n; segmento n+1) .

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que dicha combinación aditiva de las primeras porciones respectivas de las señales de BOC primera y segunda son porciones multiplexadas en el tiempo de las señales de BOC primera y segunda y en el que la combinación aditiva de las segundas porciones respectivas de las señales de BOC primera y segunda son porciones multiplexadas en el tiempo de las señales de BOC primera y segunda.

10. Un generador de señal (600) para producir una forma de onda de difusión para una señal de navegación; que tiene términos espectrales cruzados reducidos; comprendiendo el generador de señal medios para generar las porciones primera y segunda de la señal sucesivas temporalmente; representado la primera porción una

combinación aditiva, en el dominio del tiempo, de las primeras porciones respectivas de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) que tienen un primer estado de fase y representando la segunda porción una combinación aditiva, en el dominio del tiempo, de las segundas porciones respectivas de dichas señales de BOC primera (404) y segunda (418) ; estando caracterizada dicha combinación aditiva de las segundas porciones respectivas por tener un segundo estado de fase que es opuesto al primer estado de fase; donde las duraciones de dichas primeras porciones respectivas y dichas segundas porciones respectivas son de un segmento y los estados de fase se definen bien como en fase, en el caso de una alineación y concordancia de la transición de las porciones de señal de BOC primera y segunda, o en contrafase en el caso de una alineación y discordancia de la transición de las porciones de señal de BOC primera y segunda en un punto predeterminado en las porciones (418) .

11. Un generador de señal de acuerdo con la reivindicación 10 que comprende medios para determinar las primeras porciones respectivas actuales de dichas señales de BOC primera (404) y segunda (418) que tienen dicho primer estado de fase de acuerdo con las transiciones predeterminadas de las primeras porciones respectivas de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) .

12. Un generador de señal de acuerdo con la reivindicación 11 en el que las transiciones predeterminadas de las 15 primeras porciones respectivas de dichas señales de BOC primera (404) y segunda (418) son las mismas.

13. Un generador de señal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 en el que las primeras porciones respectivas de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) comprenden un número predeterminado de segmentos de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) .

14. Un generador de señal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13 en el que las primeras porciones respectivas de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) comprenden un número de segmentos predeterminados de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) que se extienden sobre un periodo de una señal de difusión.

15. Un generador de señal de acuerdo con la reivindicación 10 para generar una forma de onda de CBOC a partir de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) , teniendo la forma de onda de CBOC una densidad de potencia espectral predeterminada que comprende términos espectrales cruzados reducidos de las densidades espectrales de potencia de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) promediadas sobre al menos dichas porciones respectivas primera y segunda; correspondiendo dichas porciones respectivas primera y segunda a intervalos de tiempo respectivos de al menos dos intervalos de tiempo predeterminados; comprendiendo el generador medios para disponer los estados de fase de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) sobre un intervalo de tiempo predeterminado posterior de los al menos dos intervalos de tiempo predeterminados para que sean complementarios a los estados de fase de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) sobre un intervalo de tiempo predeterminado de al menos dos intervalos de tiempo predeterminados.

16. Un generador de señal de acuerdo con la reivindicación 15 en el que el medio para disponer es tal que se generan al menos los términos espectrales cruzados complementarios primero y segundo de las densidades espectrales de potencia de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) sobre los al menos dos intervalos de tiempo predeterminados.

17. Un generador de señal de acuerdo con la reivindicación 16 en el que la densidad espectral de potencia predeterminada que comprende términos espectrales cruzados reducidos de las densidades espectrales de potencia de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) promediadas sobre al menos dos intervalos de tiempo

predeterminados comprende términos espectrales cruzados sustancialmente cero de las densidades espectrales de potencia de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) promediadas sobre al menos dos intervalos de tiempo predeterminados.

18. Un generador de señal de acuerdo con la reivindicación 10 en el que dicha combinación aditiva de las primeras porciones respectivas de las señales de BOC primera y segunda son porciones multiplexadas en el tiempo de las señales de BOC primera y segunda y en el que la combinación aditiva de las segundas porciones respectivas de las señales de BOC primera y segunda son porciones multiplexadas en el tiempo de las señales de BOC primera y segunda.

19. Una forma de onda de difusión de la señal de navegación que tiene términos espectrales cruzados reducidos; comprendiendo la forma de onda de difusión al menos porciones primeras y segundas sucesivas temporalmente; representando la primera porción una combinación aditiva, en el dominio del tiempo de las primeras porciones respectivas de las señales de BOC primera (404) y segunda (418) que tienen un primer estado de fase y representando la segunda porción una combinación aditiva, en el dominio del tiempo, de las segundas porciones respectivas de dichas señales de BOC primera (404) y segunda (418) , estando dicha combinación aditiva de las segundas porciones respectivas caracterizada por tener un segundo estado de fase que es opuesto al primer estado de fase; donde las duraciones de dichas primeras porciones respectivas y dichas segundas porciones respectivas son de un segmento y estando definidos los estados de fase bien como en fase, en el caso de un alineamiento y concordancia de la transición de las porciones de la señal BOC primera y segunda, o en contrafase 65 en el caso de un alineamiento y discordancia de la transición de las porciones de señal de BOC primera y segunda en un punto predeterminado en las porciones (418) .

20. Una forma de onda de difusión para una señal de navegación de acuerdo con la reivindicación 19, en la que dicha combinación aditiva de las primeras porciones respectivas de las señales de BOC primera y segunda son porciones multiplexadas en el tiempo de las señales de BOC primera y segunda y en la que la combinación aditiva de las segundas porciones respectivas de las señales de BOC primera y segunda son porciones multiplexadas en el

tiempo de las señales de BOC primera y segunda.

21. Un programa de ordenador que comprende instrucciones ejecutables dispuestas, cuando se ejecutan, para implementar un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

22. Almacenamiento legible por una máquina que almacena un programa de acuerdo con la reivindicación 21.


 

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