Procedimiento de señalización en un sistema de acceso múltiple con OFDM.

Un procedimiento para generar una señal multiplexada por división de frecuencia para su transmisión,

teniendo unconjunto de tonos de frecuencia asignados a un transmisor y seleccionados entre tonos de frecuencia distribuidossobre un ancho de banda predeterminado, comprendiendo el procedimiento:

recibir una señal discreta de símbolos de datos complejos (C, Cj, 16), calcular respuestas de frecuencia (A1, ... AM,Aj, 54, 84, 104) en dichos tonos de frecuencia asignados (f(1),...f(M)), mediante una transformada discreta de Fourier,DFT, de M puntos, y emitir un vector de respuesta de frecuencia (A1,...AM, Aj, 54, 84, 104) de longitud M,expandir el vector de respuesta de frecuencia (A1,...AM, Aj, 54, 84, 104) hasta un nuevo vector de longitud N,insertando símbolos de valor cero en todos los tonos de frecuencia distintos a los tonos asignados,

realizar una operación de transformación discreta inversa de Fourier de N puntos sobre el nuevo vector, paraobtener un vector (S, 22) de muestras de señales digitales;

anteponer un prefijo cíclico al vector de muestras (S) de señales digitales.

Procedimiento de señalización en un sistema de acceso múltiple con OFDM

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas La presente solicitud reivindica prioridad respecto de la solicitud provisional estadounidense No. 60/230, 937, presentada el 13 de septiembre de 2000, y titulada "Procedimiento de señalización en un sistema inalámbrico de acceso múltiple con OFDM".

Campo técnico

La presente invención se refiere a un sistema de comunicación con multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) y, más específicamente, a un sistema de comunicación con OFDM para una red de comunicación de acceso múltiple.

Antecedentes La multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) es una técnica de multiplexación relativamente bien conocida para sistemas de comunicación. Los sistemas de comunicación con OFDM se pueden utilizar para proporcionar comunicación de acceso múltiple, donde a usuarios diferentes son asignados diferentes tonos ortogonales dentro de un ancho de banda de frecuencias para transmitir datos al mismo tiempo. En un sistema de comunicación OFDM, la totalidad del ancho de banda asignado al sistema se divide en tonos ortogonales. En particular, para una duración T de símbolo dada, disponible para la transmisión de datos del usuario, y un ancho W de banda dado, el número de tonos ortogonales F disponibles está dado por WT. La separación entre los tonos ortogonales Δ se elige para que sea 1/T, haciendo por ello los tonos ortogonales. Además de la duración T del símbolo que está disponible para la transmisión de datos del usuario, un período de tiempo adicional Tc puede ser utilizado para la transmisión de un prefijo cíclico. El prefijo cíclico se antepone a cada duración T de símbolo y se utiliza para compensar la dispersión introducida por la respuesta del canal y por el filtro de conformación de pulsos utilizado en el transmisor. Así, aunque una duración total de símbolos de T + Tc se emplea para la transmisión de un símbolo de OFDM, sólo la duración T de símbolo está disponible para la transmisión de datos del usuario y se denomina, por lo tanto, una duración de símbolo con OFDM.

En las técnicas de OFDM anteriores, una señal de OFDM se construye primero en el dominio de frecuencia mediante la correlación de símbolos de una constelación con los tonos de frecuencia pre-establecidos. La señal construida en el dominio de frecuencia se transforma entonces al dominio de tiempo por una transformada de Fourier discreta inversa (IDFT) o transformada de Fourier rápida inversa (IFFT) , para obtener las muestras de la señal digital a transmitir. En general, los símbolos de la constelación tienen una propiedad de proporción relativamente baja entre pico y promedio. Por ejemplo, todos los símbolos de una constelación QPSK tienen la misma amplitud. Sin embargo, después de haber sido transformados mediante la IDFT o IFFT, las muestras resultantes de señales del dominio de tiempo son la suma ponderada de todos los símbolos y, por lo tanto, generalmente no preservan la baja propiedad deseable de relación entre pico y promedio. En particular, la señal resultante del dominio de tiempo tiene habitualmente una alta proporción entre pico y promedio.

Las técnicas existentes para la implementación de sistemas de comunicación con OFDM pueden ser muy ineficientes, debido a la relativamente alta proporción entre pico y promedio, en comparación con otros esquemas de señalización, tales como los esquemas de modulación de portadora única. Como resultado, las técnicas de OFDM existentes no están bien adaptadas para una red de comunicación inalámbrica de acceso múltiple con usuarios sumamente móviles, porque la alta relación entre pico y promedio de la señal transmitida requiere una gran cantidad de energía en la estación base y en el dispositivo inalámbrico. Los requisitos de mucha energía dan como resultado una vida corta de la batería y amplificadores de potencia más caros para dispositivos o terminales inalámbricos de mano. En consecuencia, es deseable proporcionar una técnica de OFDM que reduzca la proporción entre pico y promedio de la señal a transmitir, aprovechando al mismo tiempo el mayor ancho de banda de comunicación ofrecido por un sistema de comunicación con OFDM.

Se llama la atención sobre el documento US 5 838 268 A, que describe un procedimiento de modulación de señales que comprende recibir al menos flujos entrantes sincronizados primero y segundo de símbolos complejos, para definir por ello una pluralidad de vectores entrantes, incluyendo cada uno al menos símbolos complejos sincronizados primero y segundo, correlacionar cada símbolo complejo con un componente de señal que comprende una combinación lineal de una señal en fase y una señal de cuadratura, comprendiendo la señal de cuadratura una transformación de Hilbert de dicha señal en fase, en donde todos los componentes de señal son, esencialmente, mutuamente ortogonales, y en donde los espectros de frecuencia de todos los componentes de señales correlacionados a partir de un único flujo entrante están centrados alrededor de una ubicación de frecuencia común que es única para el único flujo entrante, y en donde los espectros de frecuencia de los componentes de señal correlacionados a partir de distintos flujos entrantes, que tienen ubicaciones de frecuencias comunes adyacentes, están parcialmente solapados, y en donde los componentes de señales correlacionados a partir de símbolos entrantes secuenciales se solapan parcialmente en el tiempo, y combinar todos los componentes de señal en una representación de una señal de salida.

Se llama adicionalmente la atención sobre el documento WO 99 / 41871 A1, que describe un sistema de comunicación inalámbrica que transmite datos por múltiples portadoras simultáneamente, para proporcionar diversidad de frecuencias. La interferencia de portadoras produce un pulso estrecho en el dominio del tiempo cuando las fases relativas de las múltiples portadoras son cero. La selección de la separación de frecuencias y las fases de las portadoras controla la temporización de los pulsos. Tanto la división en el tiempo de los pulsos como la división de frecuencias de las portadoras logra el acceso múltiple. La interferometría de portadora es una base a partir de la cual pueden ser obtenidos otros protocolos de comunicación. El salto de frecuencias y el desplazamiento de frecuencias no cambian la envolvente del pulso si la separación relativa de frecuencias y las fases entre las portadoras son preservadas. Las señales de CDMA de secuencia directa son generadas en el dominio del tiempo por una selección predeterminada de amplitudes de portadora. Cada pulso puede ser muestreado en distintos espacios de fase en distintos momentos. Esto permite la comunicación en espacios de fase que no son detectables por los receptores convencionales. La relación de fase dependiente del tiempo de las portadoras proporciona el escaneo automático de un patrón de haces transmitido por una formación de antenas. En las comunicaciones de guía de ondas, las frecuencias de portadora y el espacio de fases pueden ser correlacionados con la dispersión cromática de una fibra óptica para aumentar la capacidad de la fibra.

También se llama la atención sobre una publicación de BINGHAM, titulada “ADSL, VDSL y modulación de multiportadoras”, publicada en 2000 por JOHN WILEY & SONS, NUEVA YORK, EE UU, XP002199502, que describe en la sección 7.1, figura 7.1, el ensanchamiento del dominio de la frecuencia por transformación matricial de la entrada de la IFFT.

Se llama la atención sobre el documento WO 98/00946, que describe un procedimiento y un aparato que logra una rápida sincronización de temporización, sincronización de frecuencia de portadora, y sincronización de frecuencia de muestreo de un receptor con una señal multiplexada por división de frecuencia ortogonal (OFDM) . El procedimiento utiliza dos símbolos de adiestramiento de OFDM para obtener una sincronización completa en menos de dos tramas de datos. Un primer símbolo de adiestramiento de OFDM sólo tiene sub-portadoras de número par y, esencialmente, ninguna sub-portadora de número impar, una disposición que da como resultado la simetría de semi-símbolos. Un segundo símbolo de adiestramiento de OFDM tiene sub-portadoras de número par moduladas diferencialmente, respecto a las del primer símbolo de adiestramiento de OFDM, mediante una secuencia predeterminada. La sincronización se logra calculando métricas que utilizan las propiedades únicas de estos dos símbolos de adiestramiento de OFDM. La sincronización de temporización se determina mediante el cálculo de una métrica de temporización que reconoce la simetría de semi... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para generar una señal multiplexada por división de frecuencia para su transmisión, teniendo un conjunto de tonos de frecuencia asignados a un transmisor y seleccionados entre tonos de frecuencia distribuidos sobre un ancho de banda predeterminado, comprendiendo el procedimiento:

recibir una señal discreta de símbolos de datos complejos (C, Cj, 16) , calcular respuestas de frecuencia (A1, ... AM, Aj, 54, 84, 104) en dichos tonos de frecuencia asignados (f (1) , ...f (M) ) , mediante una transformada discreta de Fourier, DFT, de M puntos, y emitir un vector de respuesta de frecuencia (A1, ...AM, Aj, 54, 84, 104) de longitud M,

expandir el vector de respuesta de frecuencia (A1, ...AM, Aj, 54, 84, 104) hasta un nuevo vector de longitud N, insertando símbolos de valor cero en todos los tonos de frecuencia distintos a los tonos asignados,

realizar una operación de transformación discreta inversa de Fourier de N puntos sobre el nuevo vector, para obtener un vector (S, 22) de muestras de señales digitales;

anteponer un prefijo cíclico al vector de muestras (S) de señales digitales.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el cual los tonos (f (1) , ...f (M) ) son tonos asignados disponibles para su transmisión.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el cual los tonos asignados son contiguos, y / o en el cual el vector de longitud N es mayor que el vector de longitud M, y / o en el cual los tonos asignados están espaciados por igual.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, 2 o 3, que comprende adicionalmente convertir el vector de muestras de señales digitales con el prefijo cíclico antepuesto en una señal analógica.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, que comprende adicionalmente 20 modular la señal analógica en una frecuencia portadora para la transmisión.

6. El procedimiento de la reivindicación 4, que comprende adicionalmente realizar el filtrado de pulsos de la señal analógica antes de modular la señal analógica en la frecuencia portadora.

7. El procedimiento de la reivindicación 4, que comprende adicionalmente amplificar la señal analógica antes de la transmisión mediante una antena.

8. Un aparato para generar una señal multiplexada por división de frecuencia, para su transmisión, con un conjunto de tonos de frecuencia asignados a un transmisor y seleccionados entre tonos de frecuencia distribuidos por un ancho de banda predeterminado, comprendiendo el aparato:

medios (52, 102, 82) para recibir una señal discreta de símbolos de datos complejos (C, Cj, 16) , calcular respuestas de frecuencia (A1, ... AM, Aj, 54, 84, 104) en dichos tonos de frecuencia asignados (f (1) , ...f (M) ) , mediante una 30 transformada discreta de Fourier, DFT, de M puntos, y emitir un vector de respuesta de frecuencia (A1, ...AM, Aj, 54, 84, 104) de longitud M,

medios (56, 106, 86) para expandir el vector de respuesta de frecuencia (A1, ...AM, Aj, 54, 84, 104) a un nuevo vector de longitud N, insertando símbolos de valor cero en todos los tonos de frecuencia distintos a los tonos asignados,

medios (58, 108, 88) para realizar una transformación discreta inversa de Fourier de N puntos sobre el nuevo vector, 35 para obtener un vector (S, 22) de muestras de señales digitales; y

medios (24) para anteponer un prefijo cíclico al vector de muestras (S, 22) de señales digitales.

9. El aparato de la reivindicación 8, en el cual los tonos (f (1) , ...f (M) ) son tonos asignados disponibles para transmisión.

10. El aparato de la reivindicación 8 o 9, en el cual los tonos asignados son contiguos, y / o en el cual el vector de longitud N es mayor que el vector de longitud M, y / o en el cual los tonos asignados están espaciados por igual.

11. El aparato de la reivindicación 8, 9 o 10, que comprende adicionalmente medios (28) para convertir el vector de muestras de señales digitales con el prefijo cíclico antepuesto a una señal analógica.

12. El aparato de la reivindicación 8, en el cual el medio comprende una combinación de módulos de hardware y / o módulos de software.

13. El aparato de la reivindicación 11, que comprende adicionalmente medios para modular la señal analógica a una frecuencia portadora para su transmisión.

14. El aparato de la reivindicación 11, que comprende adicionalmente medios (30) para realizar el filtrado de pulsos de la señal analógica antes de modular la señal analógica a la frecuencia portadora. 15-El aparato de la reivindicación 11, que comprende adicionalmente medios (32) para amplificar la señal analógica antes de la transmisión via una antena (34) .

16. Un producto de programa de ordenador, que comprende instrucciones legibles por ordenador adaptadas para realizar todas las etapas de procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.