PROCEDIMIENTO DE CODIFICACIÓN DE UNA SEÑAL MULTIPORTADORA DE TIPO OFDM/OQAM USANDO SÍMBOLOS DE VALORES COMPLEJOS, SEÑALES, DISPOSITIVOS Y PROGRAMAS DE ORDENADOR CORRESPONDIENTES.

Procedimiento de codificación de una señal multiportadora de tipo OFDM/OQAM usando símbolos de valores complejos, señales, dispositivos y programas de ordenador correspondientes 1. Campo de la invención El campo de la invención es el de la transmisión y de la difusión de información digital. La invención se refiere en particular, aunque no exclusivamente, a la transmisión y la difusión de información digital con gran eficiencia espectral, en una banda de frecuencias limitada, por ejemplo en entorno de radio móvil. La invención se refiere más concretamente a las técnicas de transmisión y de difusión de información por medio de señales multiportadora de tipo OFDM ("Orthogonal Frequency Division Multiplexing"). 2. Soluciones de la técnica anterior A esta fecha son conocidos varios tipos de modulaciones multiportadora de tipo OFDM. Entre ellas, la técnica de modulación más tradicional incorpora un sistema de ecualización particularmente simple, 20 basado en la inserción de un intervalo de guarda. Este intervalo de guarda, también denominado prefijo cíclico, asegura un buen comportamiento frente a los ecos, a costa de una pérdida de eficiencia espectral. En efecto, en el transcurso de este intervalo de guarda, no se transmite información útil, en orden a garantizar que toda la información recibida provenga de un mismo símbolo. Se combaten así eficazmente los diferentes fenómenos de ecos debidos a la IES ("Interferencia Entre Símbolos" o, en inglés, ISI) y al efecto Doppler. La modulación OFDM/OQAM ("Orthogonal Frequency Division Multiplexing / Offset Quadrature Amplitude Modulation") es una alternativa a esta modulación OFDM tradicional y está concebida para evitar esa pérdida de eficiencia espectral debida a la introducción de un intervalo de guarda. Más concretamente, la modulación OFDM/OQAM no precisa de la presencia de un intervalo de guarda, o de un prefijo cíclico, en virtud de una cuidadosa elección de la función prototipo que modula cada una de las portadoras de la señal, que tiene que ser bien localizada en el espacio tiempo-frecuencia. Se recuerda que, en efecto, el conjunto de las portadoras de una modulación multiportadora forma un múltiplex y que cada una de las portadoras de este múltiplex se conforma con la ayuda de una misma función prototipo, denotada como g(t), que caracteriza la modulación multiportadora. Denotando como v0 el espaciamiento entre dos portadoras adyacentes del múltiplex y como 0 el espaciamiento temporal entre dos símbolos multiportadora emitidos, la señal emitida, en cada instante n0, en la sub-banda m- ésima de frecuencia central vm, es am,ne im,n e 2ivmt 40 g(t- n0), donde los am,n representan los datos digitales que se van a transmitir. La expresión de la señal emitida en banda base (centrada alrededor de la frecuencia Mv0) es entonces: 45 Se hace notar que, en el presente caso, se ha contemplado, en interés de la simplificación, el caso de una señal que presenta un número par de sub-bandas de frecuencia. Por supuesto, la señal se puede escribir de manera más general de la forma:   Se recuerda que, en efecto, según una técnica tradicional, en los bordes del espectro se introducen datos digitales am,n de valor nulo, lo cual modifica el número de términos que efectivamente intervienen en la anterior suma y permite, por ejemplo, reducir a un número par de portadoras. Las funciones gm,n(t) = e im,n e 2imv0t g(t- n0) se denominan las trasladadas «tiempo-frecuencia» de g(t). Para 55 recuperar la información transmitida por cada una de las portadoras, hay que elegir g(t) y las fases m,n de modo que las anteriores trasladadas «tiempo-frecuencia» sean separables. Una condición suficiente para comprobar esta propiedad de separabilidad es que estas trasladadas sean ortogonales, en el sentido de un producto escalar definido sobre el conjunto de las funciones de energía finita (que es un espacio de Hilbert en sentido matemático). 2 El espacio de las funciones de energía finita admite los dos productos escalares que siguen: el producto escalar complejo el producto escalar real Se definen así dos tipos de modulación multiportadora: una modulación multiportadora de tipo complejo, para la cual la función g(t) elegida garantiza una ortogonalidad en el sentido complejo de sus trasladadas. Tal es el caso, por ejemplo, de la modulación OFDM tradicional, también llamada OFDM/QAM (en inglés "Orthogonal Frequency Division Multiplexing / Quadrature Amplitude Modulation"). Para una modulación de este tipo, m,n = 0 y los datos am,n son complejos. una modulación multiportadora de tipo real, para la cual la función g(t) elegida garantiza una ortogonalidad en el sentido real de sus trasladadas. Tal es el caso, por ejemplo, de las modulaciones OFDM/OQAM. Para tal tipo de modulación, m,n = (/2)*(m+n) y los datos am,n son reales. Así, una señal OFDM/OQAM transmitida puede escribirse: donde am,n es el símbolo real enviado sobre la subportadora m- ésima en el tiempo de símbolo n- ésimo , M es el número de portadoras, v0 es el espaciamiento entre portadoras, 0 representa la duración de un símbolo OFDM/OQAM y g es la función prototipo. Esta función prototipo g que modula cada portadora en OFDM/OQAM tiene que estar bien localizada en el dominio 30 del tiempo para limitar la interferencia entre símbolos. Además, se tiene que elegir ésta muy bien localizada en el dominio de la frecuencia, para limitar la interferencia entre portadoras (debida al efecto Doppler, al ruido de fase...). Esta función también tiene que garantizar la ortogonalidad entre subportadoras. Existen las funciones matemáticas que presentan estas características, pero las mejor localizadas de entre ellas 35 únicamente aseguran la ortogonalidad sobre valores reales. Por este motivo, los símbolos transmitidos mediante modulación OFDM/OQAM tienen que hallarse en valores reales, para ser recuperados sin interferencias en recepción.   La ortogonalidad entre las trasladadas tiempo-frecuencia de la función prototipo queda garantizada si: Una de las funciones prototipo que verifican estas condiciones es la función prototipo IOTA, descrita por ejemplo en el documento de patente n.° FR2733869, que tiene la característica de ser idéntica a su transformada de Fourier. La figura 1 presenta una representación tiempo-frecuencia de los símbolos con valores reales transmitidos mediante modulación OFDM/OQAM y de los símbolos con valores complejos transmitidos mediante modulación OFDM tradicional, sin intervalo de guarda. En esta figura, los triángulos representan los símbolos OFDM/QAM con valores complejos. Por su parte, los círculos y las estrellas representan símbolos OFDM/OQAM con valores reales. Por ejemplo, los círculos corresponden a la parte real y las estrellas a la parte imaginaria de un símbolo complejo procedente de una constelación QAM que se desea transmitir utilizando una modulación OFDM/OQAM. En efecto, para una modulación OFDM tradicional de tipo complejo, las partes real e imaginaria de un complejo 3 procedente de la constelación QAM son transmitidas simultáneamente, cada tiempo de símbolo Tu; en cambio, en el caso de una modulación OFDM/Offset QAM de tipo real, las partes real e imaginaria son transmitidas con una diferencia temporal de un semi-tiempo de símbolo (Tu/2). 5 Se comprueba en esta figura 1 que la eficiencia espectral de la OFDM/OQAM es idéntica a aquélla de la OFDM tradicional sin intervalo de guarda. Efectivamente, para un mismo espaciamiento entre portadoras v0, se transmite: en OFDM/OQAM, un valor real por portadora cada intervalo de tiempo 0 en OFDM tradicional sin intervalo de guarda, un valor complejo (es decir, dos valores reales) cada 2*0=u. La cantidad de información transmitida mediante estas dos modulaciones es, pues, idéntica. Sin embargo, la necesidad de introducir un intervalo de guarda de duración Tg en OFDM tradicional tiene el efecto de reducir la eficiencia espectral de la OFDM tradicional respecto a la OFDM/OQAM, que resulta ser (Tg+20)/20 más eficiente. 15 En la solicitud de patente WO02/25884, se describe en particular una técnica de construcción de una señal multiportadora de pilotos distribuidos de tipo OFDM/OQAM, que permite limitar la interferencia entre símbolos al imponer una o varias condiciones al valor de uno o varios elementos de datos informativos que se desea transmitir. Asimismo, se ha propuesto, en la solicitud de patente US2003/0063680, una técnica de modulación OFDM/OQAM 20 que permite la transmisión de símbolos con valores reales, combinada con una técnica de ecualización de decisión realimentada por sub-banda. Por otro lado, Hartmann y col. han propuesto, en el documento «Theory and design of multipulse multicarrier systems for wireless communications» (IEEE, vol. 1 de 2, conf. 37, 9 de noviembre de 2003), una técnica de modulación multiportadora «multipulse»... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de codificación de una señal multiportadora de tipo OFDM/OQAM formada por una sucesión temporal de símbolos constituidos mediante un conjunto de elementos de datos, modulando cada uno de dichos elementos de datos una frecuencia portadora de dicha señal, caracterizado porque cada uno de dichos elementos de datos se forma mediante suma (32) de dos valores reales en cuadratura correspondientes cada uno de ellos a una palabra binaria de una señal fuente (301, 302), modulada según una constelación de modulación predeterminada (311, 312), de manera que se transmite información en un subcanal real y en un subcanal imaginario de dichos símbolos OFDM/OQAM. 2. Procedimiento de codificación según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha suma es una suma ponderada, de forma tal que uno de dichos subcanales presente un nivel de potencia más elevado. 3. Procedimiento de codificación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque dichas señales fuente (301, 302) son correlacionadas. 4. Procedimiento de codificación según la reivindicación 3, caracterizado porque una de dichas señales fuente transporta información de redundancia relacionada con la información transportada por la otra señal fuente. 20 5. Procedimiento de codificación según la reivindicación 3, caracterizado porque dichas señales fuente (301, 302) son idénticas y sufren una codificación de canal y/o un entrelazado diferente en cada uno de dichos subcanales.   6. Procedimiento de codificación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque dichas señales fuente (301, 302) son señales independientes entre sí. 7. Procedimiento de codificación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la información transmitida en cada uno de dichos subcanales comprende, por una parte, información fuente y, por otra parte, información de redundancia calculada a partir de dicha información fuente. 8. Procedimiento de codificación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se asigna un nivel de protección diferente a la información transmitida en cada uno de dichos subcanales, dependiendo dicho nivel de protección de una codificación de canal y/o de un orden de dicha constelación de modulación predeterminada. 9. Señal multiportadora de tipo OFDM/OQAM formada por una sucesión temporal de símbolos constituidos mediante un conjunto de elementos de datos, modulando cada uno de dichos elementos de datos una frecuencia portadora de dicha señal, caracterizada porque cada uno de dichos elementos de datos se forma mediante suma de dos valores reales en cuadratura correspondientes cada uno de ellos a una palabra binaria de una señal fuente, modulada según una constelación de modulación predeterminada, de manera que se transmite información en un subcanal real y en un subcanal imaginario de dichos símbolos OFDM/OQAM. 10. Dispositivo de codificación de una señal multiportadora de tipo OFDM/OQAM formada por una sucesión temporal de símbolos constituidos mediante un conjunto de elementos de datos, modulando cada uno de dichos elementos de datos una frecuencia portadora de dicha señal, caracterizado por comprender medios de formación (50) de cada uno de dichos elementos de datos mediante suma de dos valores reales en cuadratura correspondientes cada uno de ellos a una palabra binaria de una señal fuente modulada según una constelación de modulación predeterminada, de manera que se transmite información en un subcanal real y en un subcanal imaginario de dichos símbolos OFDM/OQAM. 11. Procedimiento de decodificación de una señal multiportadora de tipo OFDM/OQAM recibida, estando formada dicha señal por una sucesión temporal de símbolos constituidos mediante un conjunto de elementos de datos, modulando cada uno de dichos elementos de datos una frecuencia portadora de dicha señal, caracterizado porque, formándose cada uno de dichos elementos de datos, en la codificación, mediante suma de dos valores reales en cuadratura correspondientes cada uno de ellos a una palabra binaria de una señal fuente modulada según una constelación de modulación predeterminada, de manera que se transmite información en un subcanal real y en un subcanal imaginario de dichos símbolos OFDM/OQAM, dicho procedimiento de decodificación comprende: - una fase de demodulación OFDM/OQAM de dicha señal recibida que entrega una señal compleja ecualizada; 13 - una fase de tratamiento de dicha señal compleja ecualizada que comprende al menos una iteración de las etapas de: - selección de uno de dichos subcanales de dicha señal compleja ecualizada, denominado primer subcanal; - tratamiento de dicho primer subcanal que permite entregar una estimación de dicha señal fuente correspondiente a dicho primer subcanal, denominada primera señal fuente estimada; 10 - estimación de una interferencia intrínseca que, generada por dicho primer subcanal, afecta al otro de dichos subcanales, denominado segundo subcanal, que entrega una señal interferente estimada; - resta de dicha señal interferente estimada a dicha señal compleja ecualizada, de manera que se obtiene una señal compleja mejorada; - selección de dicho segundo subcanal de dicha señal compleja mejorada; - tratamiento de dicho segundo subcanal que permite entregar una estimación de dicha señal fuente correspondiente a dicho segundo subcanal, denominada segunda señal fuente estimada. 12. Producto de programa de ordenador descargable desde una red de comunicaciones y/o almacenado en un soporte legible por ordenador y/o ejecutable por un microprocesador, caracterizado por comprender instrucciones de código de programa para la puesta en práctica del procedimiento de codificación de una señal multiportadora según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8. 13. Producto de programa de ordenador descargable desde una red de comunicaciones y/o almacenado en un soporte legible por ordenador y/o ejecutable por un microprocesador, caracterizado por comprender instrucciones de código de programa para la puesta en práctica de las etapas del procedimiento de decodificación de una señal multiportadora según la reivindicación 11. 14. Dispositivo de decodificación de una señal multiportadora (63) de tipo OFDM/OQAM recibida, estando formada dicha señal por una sucesión temporal de símbolos constituidos mediante un conjunto de elementos de datos, modulando cada uno de dichos elementos de datos una frecuencia portadora de dicha señal, caracterizado porque, formándose cada uno de dichos elementos de datos, en la codificación, mediante suma de dos valores reales en cuadratura correspondientes cada uno de ellos a una palabra binaria de una señal fuente modulada según una constelación de modulación predeterminada, de manera que se transmite información en un subcanal real y en un subcanal imaginario de dichos símbolos OFDM/OQAM, dicho procedimiento de decodificación comprende: - medios de demodulación OFDM/OQAM de dicha señal recibida que entregan una señal compleja ecualizada;   - medios de tratamiento de dicha señal compleja ecualizada que comprenden medios de: - selección de uno de dichos subcanales de dicha señal compleja ecualizada, denominado primer subcanal; - tratamiento de dicho primer subcanal que permite entregar una estimación de dicha señal fuente correspondiente a dicho primer subcanal, denominada primera señal fuente estimada; - estimación de una interferencia intrínseca que, generada por dicho primer subcanal, afecta al otro de dichos subcanales, denominado segundo subcanal, que entrega una señal interferente estimada; 55 - resta de dicha señal interferente estimada a dicha señal compleja ecualizada, de manera que se obtiene una señal compleja mejorada; - selección de dicho segundo subcanal de dicha señal compleja mejorada; 60 - tratamiento de dicho segundo subcanal que permite entregar una estimación de dicha señal fuente correspondiente a dicho segundo subcanal, denominada segunda señal fuente estimada. 14     16