Sistema y procedimiento de emisión y recepción de una señal digital por radio.

Procedimiento de modulación de amplitud constante y fase continua de datos digitales y de demodulación dedicha señal modulada,

presentándose dichos datos en forma de símbolos que pueden adoptar un número M deestados superior a 2, caracterizado porque comprende al menos las siguientes etapas combinadas:• recuperar los símbolos a(n) de datos digitales a transmitir, que se presentan con un intervalo temporal Tconstante;

• asociar a cada símbolo a(n) un impulso de frecuencia designado he(a(n)), impulso de frecuencia con unalongitud L T, siendo L un entero superior o igual a 1, y cuya forma depende de forma explícita del valor de a(n);

• ponderar el impulso de frecuencia he(a(n), t) mediante la variación de fase total asociada a a(n), teniendo estavariación de fase total la forma π(2a(n) - (M-1))/M siendo a(n) ≥ 0, 1, ..., M-1, y para un símbolo de valor m,siendo 0

Sistema y procedimiento de emisión y recepción de una señal digital por radio La invención se refiere a un procedimiento de emisión-recepción de una señal digital por radio, comprendiendo dicha señal digital una información modulada con una modulación de amplitud constante o casi-constante y permitiendo el sistema su aplicación.

Esta se utiliza en particular en el campo de las telecomunicaciones digitales por radio, cuando se desea aumentar el rendimiento del emisor haciendo que funcione parcial o totalmente saturado.

Esta se aplica en particular para las modulaciones de fase continua o CPM (abreviatura anglosajona de Continous Phase Modulation) . Encuentra su uso en los sistemas de telefonía móvil GSM que utilizan una modulación GMSK, abreviatura anglosajona de « Gaussian Minimum Shift Keying ».

De manera más general, se puede utilizar para todas las modulaciones que presentan una amplitud constante o casi-constante.

En la siguiente descripción, el solicitante utilizará las siguientes definiciones:

-el término « estado » de un símbolo se utiliza para designar la representación en el plano complejo de dicho símbolo; -el término « constelación » de una secuencia compleja de símbolos se utiliza para designar la representación de dichos símbolos en el plano complejo.

El término he (a (n) , t) es la respuesta a un impulso de un filtro cuya entrada es a (n) ! (t -n T) y es el impulso de frecuencia asociado al símbolo a (n) .

En ciertos sistemas actuales de telecomunicaciones, se prefiere el uso de modulaciones de amplitud constante, por ejemplo modulaciones de fase o de frecuencia, ya que estas últimas permiten maximizar el alcance de dichos sistemas. En efecto, la potencia de emisión es constante y máxima en estos casos.

En el caso de una modulación de fase continua, se conocen dos ventajas:

• una ocupación espectral razonable, que conduce a una baja interferencia entre canales de transmisión adyacentes;

• una amplitud constante que permite utilizar los amplificadores de salida de los emisores al máximo de su potencia, sin preocuparse demasiado por su linealidad de amplitud. Esto permite optimizar el balance del enlace, con una potencia media de emisión dada.

Entre estas modulaciones, una de las más utilizadas, en particular en la radiotelefonía móvil, es la modulación GMSK. Esta última se ha escogido a causa de su espectro de frecuencia que presenta un decrecimiento máximo en función de la desviación con respecto a la frecuencia portadora. Es una modulación binaria (por lo tanto, de dos estados) , y de tipo diferencial en el sentido de que cuando dos bits sucesivos a transmitir son diferentes (0/1 o 1/0) la portadora experimenta una rotación de fase total de +∀/2 y de -∀2 en el caso contrario.

Las modulaciones CPM en la práctica se definen completamente por un impulso de frecuencia y por el índice de modulación h de tal modo que la media del valor absoluto de la rotación de fase vale h ∀. La mayor parte del tiempo, y en aras de la simplicidad de implementación del receptor, h vale 1/2.

Por el contrario, la duración del impulso de frecuencia asociado a un bit dado no se limita a la duración de un bit. De este modo, para la modulación GMSK mencionada con anterioridad, esta debería ser infinita ya que, por definición, la curva gaussiana tiene una longitud infinita. En la práctica, se limita una duración finita (2 o 3 bits) de tal modo que la degradación de los rendimientos con respecto al caso teórico sea insignificante.

Mientras nos limitemos al caso binario, el receptor sigue siendo relativamente simple.

Una teoría elaborada a mediados de la década de 1980 expuesta en la publicación "Exact and Approximate Construction of Digital Phase Modulations by Superposition of Amplitude Modulated Pulses (AMP) ", Pierre, A. Laurent, IEEE Transactions on Communications, vol. COM-34, nº. 2, febrero de 1986, págs. 150-160, ha mostrado que se podía llegar a este tipo de modulaciones mediante una modulación de amplitud y de fase clásica y, por lo tanto, demodularse mediante un receptor de baja complejidad. Esto solo es cierto en el caso binario (1 bit por símbolo) .

En la actualidad, las necesidades en términos de flujo útil han aumentado de forma considerable, aunque se busca generalizar las modulaciones CPM con más de dos estados: cuatro estados permiten conducir no solo un bit por símbolo, sino dos, ocho estados 3 bits y 16 estados 4 bits.

Desgraciadamente, incluso en el caso de 4 estados, el receptor se vuelve mucho más complejo que en el caso de dos estados ya que la interferencia entre símbolos inherente a este tipo de modulación complica de forma considerable el problema: la señal recibida para un símbolo dado depende de su estado así como de los de sus vecinas y el número de configuraciones se vuelve tan importante que no se puede decidir de forma simple el valor de dicho símbolo.

Aun más, el aumento de flujo pasa también por el aumento de la velocidad de modulación y, por lo tanto, por la aparición de problemas debidos a la propagación: puede ocurrir que en un instante dado se reciba una señal directamente del emisor, pero también una o varias réplicas retardadas (reflexiones sobre edificios, etc.) con unos retardos significativos con respecto a la duración de un símbolo, e incluso manifiestamente superiores. Esto hace aun más complejo el receptor.

Según conocimiento del solicitante, en el caso de una modulación de amplitud constante o casi-constante, no existe ningún sistema de emisión-recepción, con un diseño sencillo, una vez que el número considerado de estados es superior a 2.

La enseñanza técnica de la patente US 2005/286653 se refiere a un modulador que puede soportar diferentes formas de modulación, de tipo GMSK, 8SPK. La enseñanza técnica de este documento se basa en el uso de un conjunto de filtros adaptados para cada forma de pulso dentro de un conjunto. Para generar la forma de onda para un esquema de modulación deseada, se activan uno o varios filtros mientras que los otros no están activos. Las salidas de los filtros se suman a continuación para generar la salida del modulador utilizado para la modulación.

La invención se refiere a un procedimiento de modulación de amplitud constante y fase continua de datos digitales y de demodulación de dicha señal modulada, presentándose dichos datos en forma de símbolos que pueden adoptar un número de M estados superior a 2, caracterizado porque comprende al menos las siguientes etapas combinadas:

• recuperar los símbolos a (n) de datos digitales a transmitir, que se presentan con un intervalo temporal T constante;

• asociar a cada símbolo a (n) un impulso de frecuencia designado he (a (n) ) , impulso de frecuencia con una longitud L T, siendo L un entero superior o igual a 1, y cuya forma depende de forma explícita del valor de a (n) ,

ponderar el impulso de frecuencia he (a (n) , t) mediante la variación de fase total asociada a a (n) , teniendo esta variación de fase total la forma ∀ (2a (n) - (M-1) ) /M siendo a (n) = 0, 1, …, M-1, y para un símbolo de valor m, siendo 0<=m<M, teniendo dicha función he una forma correspondiente a una combinación de 2 K + 1 impulsos elementales:

en la que la función g es una función continua, con una desviación estándar σ y con unos coeficientes de ponderación w (i) optimizados, que corresponden respectivamente a we (m, i) y σe, m, i, ae, m, i es el símbolo así como varias de sus derivadas sucesivas con el fin de limitar la anchura de espectro de la señal emitida y a una integral igual a 1, K el grado de libertad asociado al coeficiente de ponderación w (i) ;

• aplicar la suma de los impulsos ponderados sucesivos en la entrada de un oscilador controlado por tensión, con el fin de generar la señal a emitir;

• filtrar en la recepción la señal recibida mediante un filtro único de respuesta a impulsos C0 (t) sea cual sea el número de estados de la modulación;

• ajustar los parámetros de los impulsos de frecuencia he (a (n) , t) y C0 (t) con el fin de minimizar la interferencia entre símbolos.

La función g (a, σ, t) es, por ejemplo, una distribución gaussiana normalizada de media a, punto alrededor del cual se centra la función de desviación estándar σ, y t un instante dado.

La función g (a, σ, t) es, por ejemplo, una distribución gaussiana normalizada de media a y con una desviación estándar σ o cualquier otra función de anchura y de posición ajustables con los suficientes grados de continuidad.

El filtro de recepción... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de modulación de amplitud constante y fase continua de datos digitales y de demodulación de dicha señal modulada, presentándose dichos datos en forma de símbolos que pueden adoptar un número M de estados superior a 2, caracterizado porque comprende al menos las siguientes etapas combinadas:

• recuperar los símbolos a (n) de datos digitales a transmitir, que se presentan con un intervalo temporal T constante;

• asociar a cada símbolo a (n) un impulso de frecuencia designado he (a (n) ) , impulso de frecuencia con una longitud L T, siendo L un entero superior o igual a 1, y cuya forma depende de forma explícita del valor de a (n) ;

• ponderar el impulso de frecuencia he (a (n) , t) mediante la variación de fase total asociada a a (n) , teniendo esta variación de fase total la forma ∀ (2a (n) - (M-1) ) /M siendo a (n) = 0, 1, …, M-1, y para un símbolo de valor m, siendo 0<=m <M, teniendo dicha función he una forma correspondiente a una combinación de 2 K + 1 impulsos elementales:

en la que la función g es una función continua, con una desviación estándar σ y con unos coeficientes de ponderación w (i) optimizados, que corresponden respectivamente a we (m, i) y σe, m, i, ae, m, i es el símbolo, así como varias de sus derivadas sucesivas con el fin de limitar la anchura del espectro de la señal emitida y a una integral igual a 1, K el grado de libertad asociado al coeficiente de ponderación w (i) ;

• aplicar la suma de los impulsos ponderados sucesivos en la entrada de un oscilador controlado por tensión (25) , con el fin de generar la señal a emitir;

• filtrar (23) en la recepción la señal recibida mediante un filtro único de respuesta a impulsos C0 (t) sea cual sea el número de estados de la modulación;

• ajustar los parámetros de los impulsos de frecuencia he (a (n) , t) y la respuesta a un impulso del filtro C0 (t) con el fin de minimizar la interferencia entre símbolos.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la función g (a, σ, t) es una distribución gaussiana normalizada de media a, punto alrededor del cual se centra la función, y con una desviación estándar σ, t un instante dado.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la función g (a, σ, t) es una función de anchura y de posición ajustables con un número dado de grados de continuidad.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el filtro de recepción de respuesta a un impulso C0 (t) está construido de la siguiente manera: seleccionar un impulso de recepción hr (t) construido de acuerdo con el mismo método que los impulsos en la emisión he (m, t) , es decir:

en la que la función g es una función continua, con una desviación estándar σ y con unos coeficientes de ponderación wr (i) optimizados, ar, i es el símbolo así como varias de sus derivadas sucesivas con el fin de limitar la anchura del espectro de la señal emitida y a una integral igual a 1, K el grado de libertad asociado al coeficiente de ponderación w (i) , σr, i es la desviación estándar de esta distribución gaussiana en la recepción y t un instante dado; calcular la integral de hr (t) , designada fr (t) :

y a continuación la función S0 (t) , dada por:

y, por último, la componente del filtro adaptado C0 (t) :

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la función g (a, σ, t) es una distribución gaussiana normalizada de media a y con una desviación estándar σ.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la función g (a, σ, t) es una función de anchura y de posición ajustables con unos grados de continuidad dados.

7. Sistema de modulación de amplitud constante y fase continua de datos digitales y de demodulación de dicha señal modulada, presentándose dichos datos en forma de símbolos que pueden adoptar un número M de estados superior a 2, caracterizado porque comprende al menos los siguientes elementos:

• un emisor que comprende un banco de filtros (23) con una función de transferencia determinada ejecutando al menos las siguientes etapas:

• recuperar los símbolos a (n) de datos digitales a transmitir, que se presentan con un intervalo temporal T constante;

• asociar a cada símbolo a (n) un impulso de frecuencia designado he (a (n) ) , impulso de frecuencia con una longitud L T, siendo L un entero superior o igual a 1, y cuya forma depende de forma explícita del valor de a (n) ;

• ponderar el impulso de frecuencia he (a (n) , t) mediante la variación de fase total asociada a a (n) , teniendo esta variación de fase la forma ∀ (2a (n) - (M-1) ) /M siendo a (n) = 0, 1, …, M-1, y para un símbolo de valor m, siendo 0<=m<M, teniendo dicha función he una forma correspondiente a una combinación de 2 K + 1 impulsos elementales:

en la que la función g es una función continua, con una desviación estándar σ y con unos coeficientes de ponderación w (i) optimizados, que corresponden respectivamente a we (m, i) y σe, m, i, ae, m, i es el símbolo, así como varias de sus derivadas sucesivas con el fin de limitar la anchura del espectro de la señal emitida y a una integral igual a 1, K el grado de libertad asociado al coeficiente de ponderación w (i) ;

• un sumador (24) adaptado para ejecutar dicha combinación y para producir una suma de los impulsos ponderados sucesivos;

• un oscilador controlado por tensión (25) , adaptado para tomar en la entrada dicha suma, con el fin de generar la señal a emitir;

• un módulo de emisión (26) de dicha señal a emitir;

• un filtro único (10) adaptado para filtrar en la recepción la señal recibida por dicho filtro, siendo dicho filtro un filtro de respuesta a un impulso C0 (t) sea cual sea el número de estados de las modulaciones, ajustándose los parámetros de los impulsos de frecuencia he (a (n) , t) y C0 (t) de tal modo que se minimice la interferencia entre

símbolos.

8. Sistema de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende un filtro de recepción de respuesta a un impulso C0 (t) construido de la siguiente manera: seleccionar un impulso de recepción hr (t) construido de acuerdo con el mismo método que los impulsos en la emisión he (m, t) , es decir:

en la que la función g es una función continua, con una desviación estándar σ y con unos coeficientes de ponderación wr (i) optimizados, ar, i es el símbolo así como varias de sus derivadas sucesivas con el fin de limitar la anchura del espectro de la señal emitida y a una integral igual a 1, K el grado de libertad asociado al coeficiente de ponderación w (i) , σr, i es la desviación estándar de esta distribución gaussiana en la recepción y t un instante dado; calcular la integral de hr (t) , designada fr (t) :

y a continuación la función S0 (t) , dada por:

y, por último, la componente del filtro adaptado C0 (t) :

9. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque comprende al menos un filtro de paso de banda insertado en la emisión y/o en la recepción, estando dicho al menos un filtro adaptado para limitar la anchura de banda de la señal emitida y/o evitar recibir interferencias desplazadas en frecuencia.