ES2240743T3 - Dispositivo transmisor que limita las interferencias de fuera de banda. - Google Patents
Dispositivo transmisor que limita las interferencias de fuera de banda.Info
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Abstract
Método para transmitir datos sobre al menos un canal incluido en al menos una banda de frecuencias de transmisión asignadas, en el cual, en función de la posición del canal en la banda de frecuencias de transmisión autorizada, o bien se genera una primera señal modulada (103), correspondiente a una modulación de una primera frecuencia utilizando los datos, y a continuación se efectúa la transposición de la primera señal modulada, a modo infradino, a una banda de frecuencias predeterminada, o bien se genera una segunda señal modulada (103), cuyo espectro corresponde al espectro inverso de la primera señal modulada, y a continuación se efectúa la transposición de la segunda señal modulada, en modo supradino a la banda de frecuencias predeterminada, efectuándose una transposición de frecuencias supradino o infradino, de forma que los efectos parásitos derivados de la modulación se encuentren siempre situados en la banda de frecuencias asignada a la transmisión.
Description
Dispositivo transmisor que limita las
interferencias de fuera de banda.
La invención se refiere a un dispositivo
transmisor que limita las interferencias de fuera de banda.
La modulación digital se emplea cada vez con
mayor frecuencia para las transmisiones terrestres y vía satélite.
Se utilizan diversos tipos de modulación, pero todos ellos
consisten en la transmisión de símbolos codificados en términos de
fase y amplitud, posiblemente, a través de varias portadoras.
En teoría, es posible efectuar la modulación
directa, es decir, modular directamente la frecuencia de la
portadora. No obstante, los sistemas digitales se encuentran,
generalmente situados en unidades internas, que no están sometidas a
fuertes variaciones de temperatura, mientras que las antenas se
encuentran e el exterior y situadas a cierta distancia. Por este
motivo, para establecer el enlace entre la unidad interna y la
unidad externa suele utilizarse una banda de frecuencias
intermedia, inferior a la banda de frecuencias de transmisión,
efectuándose la transposición de frecuencias en la unidad
externa.
Además, cuando se utiliza un sistema de
transmisión de tipo multi-canal, será necesario
recurrir a una transposición de canales variable cuando no sea
posible disponer de agilidad de frecuencia al efectuar la
modulación. Una etapa de transposición de frecuencias que utiliza
un oscilador hace posible aportar dicha agilidad de frecuencia.
Teniendo en cuenta la naturaleza de la
modulación, se ha demostrado que es más sencillo llevar a cabo la
modulación en modo digital. No obstante, los circuitos integrados
tienen unos límites operativos, sobre todo en lo que respecta a los
convertidores digitales/analógicos. Para transmitir una señal
digital se recurre a una modulación de baja frecuencia, seguida de
una transposición a una frecuencia superior, a la cual se elimina
con mayor facilidad la imagen conjugada de la señal a
transmitir.
Es conocido, por ejemplo, recurrir a una vía de
transmisión como la representada en la figura 1. La vía de
transmisión de la figura 1 incluye una primera etapa 10 que efectúa
la modulación a "baja" frecuencia, una segunda etapa 20 que
sirve para transponer la señal útil y filtrar la banda de imagen de
la señal a transmitir, una tercera etapa 30 que produce la agilidad
de frecuencia, y una cuarta etapa 40 que lleva a cabo la
transposición de la señal a la frecuencia de transmisión.
Como se conoce en la técnica anterior, un
dispositivo de codificación, no representado, codifica los datos y
suministra señales de modulación R(s) e I(s) que se
corresponden, por ejemplo, con una cadena de símbolos complejos a
transmitir. La modulación se efectúa, por ejemplo, de acuerdo con
una técnica conocida, mediante la utilización de dos mezcladores 11
y 12, cada uno de los cuales recibe una respectiva señal de
modulación R(s) e I(s) y una señal de frecuencia dada
Cos(\omegat) y Sen(\omegat). Un circuito de
adición 13 añade las señales que se originan en los mezcladores 11 y
12. Un filtro 14 conserva la parte útil de la señal originada en el
circuito de adición 13. La figura 2A muestra el espectro de la
señal que abandona la primera etapa 10. La primera etapa 10 se
lleva a cabo generalmente utilizando de un circuito que lleva a cabo
la mezcla, la adición y el filtrado digitales. La señal se
convierte a analógica en la salida de la primera etapa 10
utilizando un convertidor, no representado. Por razones de escala y
de viabilidad del circuito integrado, la modulación se produce a
"baja" frecuencia, es decir, que la señal modulada se
encuentra, por ejemplo, por debajo de 50 MHz. En dichas condiciones
de modulación puede suceder que la banda útil de la señal (que se
corresponde, por ejemplo, con un canal de transmisión) ocupa un
amplio espectro, por ejemplo, 30 MHz a baja frecuencia, por
ejemplo, entre 20 y 50 MHz.
La segunda etapa 20 lleva a cabo la transposición
de frecuencia y el filtrado, cuya finalidad consiste en desplazar la
banda útil de la señal a unas frecuencias más altas. La figura 2B
representa la banda útil transpuesta 100, la imagen conjugada y
transpuesta 101 de la banda útil, una línea espectral 102 a la
frecuencia del oscilador local LO1 correspondiente a pérdidas en el
mezclador 21, y la curva característica 103 del filtro 22 de la
segunda etapa. A modo de ejemplo, sí la frecuencia del oscilador
local LO1 es de 300 MHz, la banda útil se encuentra centrada en 335
MHz entre 320 y 350 MHz. El filtro 22 tiene que rechazar la imagen
conjugada 101 situada entre 250 y 280 MHz, y eliminar la línea
espectral 102 situada en 300 MHz. Dichas limitaciones del filtro 22
son muy restrictivas y difíciles de conseguir. Con anterioridad al
filtrado, la imagen conjugada 101 tiene sustancialmente la misma
potencia que la banda útil 100 y la línea espectral 102 suele
encontrarse presente generalmente.
La tercera etapa 30 lleva a cabo la agilidad de
frecuencia utilizando un mezclador 31, un oscilador local L02 de
frecuencia variable y un filtro 32 que suprime la imagen y las
frecuencias armónicas de la transposición. La figura 2C representa
las transposiciones extremas 104 de la banda útil, la curva
característica 105 del filtro 32 y las transposiciones parásitas 106
y 107 de los componentes parásitos 101 y 102. A modo de ejemplo, el
oscilador variable L02 suministra una señal con una frecuencia
variable entre 1,4 y 1,9 GHz, para transponer la banda útil en una
banda situada entre 1,72 y 2,25 GHz. La finalidad de la curva
característica 105 es suprimir la imagen y las frecuencias armónicas
situadas fuera de dicha banda. Las transposiciones parásitas 106
incluidas en la banda no pueden atenuarse y el sistema de
transmisión debe tenerlas en cuenta a fin de reducir al mínimo la
repercusión sobre la calidad de la transmisión. Las transposiciones
parásitas 107 situadas fuera de banda están ligeramente atenuadas,
debido a que el filtro 32 es un filtro de banda ancha que no debería
degradar la señal útil, teniendo en cuenta que dichas
transposiciones parásitas 107 se encuentran muy próximas a la señal
útil.
La cuarta etapa 40 suele estar situada cerca de
la antena, y efectúa la transposición en la banda de transmisión,
situada por ejemplo entre 14 y 14,53 GHz, así como la amplificación
de potencia para transmitir la señal. La figura 2D representa el
espectro de la señal transmitida, la banda de transmisión 108 y las
interferencias de fuera de banda 109 transmitidas cuando la banda
útil se transmite en el límite de la banda de transmisión.
Las bandas de transmisión son asignadas por las
autoridades reguladoras. Las autoridades reguladoras fijan las
condiciones de utilización de estas bandas, y especialmente, el
nivel máximo de ruido radiado fuera de banda asignada, en una forma
muy estricta, para no causar molestias a los usuarios de las bandas
adyacentes. Los efectos parásitos 109 situados fuera de banda
tienen que estar situados por debajo de un umbral determinado por
las autoridades supervisoras. Dicho umbral puede ser muy bajo. La
atenuación de las interferencias de fuera de banda con respecto a la
señal útil es de 60 dB, por ejemplo.
Las personas versadas en la materia se ven
enfrentadas a diversas soluciones que les permiten cumplir el
requisito de los umbrales variables. Una primera solución consiste
en no utilizar la totalidad de la banda asignada, de tal forma que
la parte 111 se encuentre en la banda de frecuencias asignada. Una
segunda solución consiste en utilizar filtros de supresión elevada,
que son muy difíciles de fabricar y que pueden distorsionar la
señal y degradar el rendimiento del sistema de transmisión. Una
tercera solución consiste en llevar a cabo la modulación a una
frecuencia superior, lo que equivale a espaciar el espectro de
imagen y la línea espectral del oscilador local, alejándolos de la
señal útil, pero ello supone llevar a cabo la modulación en modo
analógico, con la utilización de componentes discretos de menor
rendimiento.
La invención propone la producción de un
dispositivo de modulación que haga posible, por una parte, la
utilización de la totalidad de la banda de frecuencias asignada,
sin utilizar filtros con un elevado factor de supresión, lo que
haría posible llevar a cabo la modulación a una frecuencia
relativamente baja. De acuerdo con la invención, la modulación se
lleva a cabo normalmente o con inversión del espectro.
Posteriormente, se lleva a cabo una transposición de frecuencias
supradina o infradina, de forma que los efectos parásitos derivados
de la modulación siempre se encuentren situados en la banda de
frecuencias asignada para la transmisión.
La invención consiste en un método para
transmitir datos al menos a través de un canal incluido en al menos
una banda de frecuencias de transmisión autorizadas. Dependiendo de
la posición del canal en la banda de frecuencias de transmisión
autorizadas, o bien se genera una primera señal modulada
correspondiente a la modulación de una primera frecuencia mediante
la utilización de los datos y la transposición posterior de la
primera señal modulada, en modo infradino, a una banda de
frecuencias predeterminada, o bien se genera una segunda señal
modulada, cuyo espectro se corresponde con el espectro inverso de la
primera señal modulada, y a continuación se transpone la segunda
señal modulada en modo supradino a la banda de frecuencias
predeterminada, llevándose a cabo una transposición de frecuencias
supradina o infradina, de forma que los efectos parásitos derivados
de la modulación siempre se encuentren situados en la banda de
frecuencias asignada para la transmisión.
Los términos "infradino" y "supradino"
hacen referencia en este caso a la señal resultante de la
transposición. Cuando una transposición se lleva a cabo en modo
infradino, significa que la frecuencia del oscilador local es
inferior a la señal útil resultante de la transposición. Cuando una
transposición se lleva a cabo en modo supradino, ello quiere decir
que la frecuencia del oscilador local es superior a la señal útil
resultante de la transposición.
Tras la transposición, se lleva a cabo
preferiblemente un filtrado de la primera o de la segunda señal
modulada, mediante la utilización de un filtro cuya curva
característica se corresponde con la banda de frecuencias
predeterminada, efectuándose una transposición de frecuencias
supradina o infradina, de forma que los efectos parásitos derivados
de la modulación siempre se encuentran situados en la banda de
frecuencias asignada a la transmisión.
La invención se refiere asimismo a un dispositivo
para transmitir datos al menos por un canal incluido al menos en una
banda de frecuencias de transmisión autorizada, incluyendo dicho
dispositivo medios para la producción de una señal modulada en
función de los datos a transmitir, unos medios para invertir o no el
espectro de la señal modulada en función de la posición del canal
en la banda de frecuencias de transmisión autorizada, unos medios
para generar una señal para su transposición a una primera o a una
segunda frecuencia, unos medios de selección para seleccionar una u
otra de la primera y de la segunda frecuencia en función de la
posición del canal en la banda de frecuencias de transmisión
autorizada, y unos medios para producir una señal transpuesta a
partir de la señal de transposición y de la señal modulada.
El dispositivo incluye preferiblemente unos
medios de filtrado para filtrar la señal transpuesta.
La invención se comprenderá mejor, apreciándose
otras características y ventajas específicas, mediante la lectura de
la siguiente descripción, la cual hace referencia a las
ilustraciones adjuntas, entre las cuales:
La Figura 1 representa un dispositivo de
transmisión de acuerdo con el estado de la técnica.
La Figura 2 representa las diversas posiciones
espectrales ocupadas a lo largo de los elementos del dispositivo de
la Figura 1.
La Figura 3 representa un dispositivo de
transmisión de acuerdo con la invención.
La Figura 4 representa las diversas posiciones
espectrales ocupadas a lo largo de los elementos del dispositivo de
la figura 3.
Las figuras 1 y 2 descritas anteriormente no van
a describirse en mayor detalle. Por otra parte, se utilizarán las
mismas referencias para elementos similares que realicen la misma
función en comparación con el estado de la técnica. Por motivos de
legibilidad, las representaciones espectrales no se han trazado a
escala.
La figura 3 representa una realización preferida
de un dispositivo de transmisión de acuerdo con la invención.
El dispositivo de transmisión de la figura 3
incluye una primera etapa 10 que lleva a cabo una modulación a
"baja" frecuencia, una segunda etapa 20 para la mejora del
filtrado del conjunto, una etapa de excursión de frecuencias 30 y
una cuarta etapa de transmisión 40.
La primera etapa lleva a cabo una modulación en
fase y en amplitud, también conocida por el nombre de modulación de
constelación. Los datos están codificados en símbolos mediante la
utilización de un dispositivo de codificación de tipo conocido, que
no aparece representado en la figura 3. Cada símbolo se corresponde
con un número complejo que modula una portadora con la frecuencia
\omega/2\pi. El dispositivo de codificación suministra dos
señales de modulación R(s) e I(s), que se
corresponden con una cadena de símbolos complejos a enviar.
La modulación se lleva a cabo mediante la
utilización de dos mezcladores 11 y 12, cada uno de los cuales
recibe una respectiva una señal de modulación R(s) e
I(s). Uno de los mezcladores 11 recibe una señal con una
frecuencia \omega/2\pi, y el otro mezclador 12 recibe la misma
señal con desplazamiento de fase correspondiente a más o menos
\pi/2, en función de una señal de control. El hecho de seleccionar
el desplazamiento de fase de más o menos \pi/2 tiene el efecto de
posibilitar la inversión o no del espectro de la señal modulada en
relación con la frecuencia \omega/2\pi. Un circuito de adición
13 añade las señales que se originan en los mezcladores 11 y 12, y
un filtro 14 mantiene solamente la parte útil de la señal originada
en el circuito de adición 13. La figura 4A muestra el espectro de
la señal saliente de la primera etapa 10 cuando se lleva a cabo la
modulación con un desplazamiento de fase de +\pi/2. La Figura 4B
muestra el espectro de la señal saliente de la primera etapa 10
cuando se lleva a cabo la modulación con un desplazamiento de fase
-\pi/2.
En un ejemplo preferido, la primera etapa 10 se
lleva a cabo utilizando un circuito que ejecutar la mezcla, la
adición y el filtrado digital, convirtiéndo la señal en analógica
en la salida de la primera etapa 10. La mezcla se produce en modo
digital multiplicando dos cadenas de datos. La selección del
desplazamiento de fase de más o menos \pi/2 se efectúa con una
gran sencillez, seleccionando una de las dos cadenas de datos o
multiplicando por -1. En tal caso, el filtrado 14 puede efectuarse
mediante el dispositivo de conversión analógico/digital.
La segunda etapa 20 lleva a cabo la transposición
y el filtrado de la frecuencia, que a los efectos del desplazamiento
de la señal modulada por la etapa 10 se efectúa a frecuencias más
elevadas. Un mezclador 21 recibe la señal modulada, por una parte, y
una señal de transposición, por otra. La señal de transposición
puede tener dos valores de frecuencia. En el ejemplo preferido, un
conmutador de cambio 23 selecciona un oscilador entre los
osciladores LOinf y LOsup. Un filtro 22 mantendrá una banda de
frecuencias correspondiente a la banda útil de la señal modulada con
posterioridad a la transposición. La curva característica 103 del
filtro se determina, de forma que deje pasar un espectro con la
amplitud de la señal modulada. La frecuencia del oscilador LOinf
viene determinada de tal forma que la transposición de la señal
modulada utilizando el oscilador LOinf lleva la parte positiva de la
señal modulada a la curva característica 103 del filtro 22, que
corresponde a una transposición de tipo infradino. La frecuencia del
oscilador LOsup viene determinada de tal forma que la transposición
de la señal modulada mediante la utilización de LOsup del oscilador
lleva la parte negativa de la señal modulada a la curva
característica 103 del filtro 22, que corresponde a una
transposición de tipo supradino. Es conveniente que la frecuencia
central de la señal modulada tras la transposición en modo infradino
o supradino se sitúe en el mismo punto de la curva característica
103 del filtro 22.
El conmutador de cambio 23 recibe la señal de
control para llevar a cabo una transposición infradino cuando la
modulación se efectúa con una fase de señal desplazada en + \pi/2.
La figura 4C representa la transposición llevada a cabo con la
señal modulada de la figura 4B. Las personas versadas en la materia
podrán observar que con posterioridad a la transposición llevada a
cabo por el mezclador 21, la señal útil situada dentro de la curva
característica 103 es la misma, independientemente de la modulación
llevada a cabo. Por el contrario, la línea espectral 102, debido a
las pérdidas en el mezclador 21 y de la imagen conjugada 101 de la
señal útil se encuentra en flancos diferentes de la curva
característica 103.
La tercera etapa 30 lleva a cabo la agilidad de
frecuencia utilizando un mezclador 31, un oscilador de frecuencia
variable LO2 y un filtro 32 que suprime la imagen y las frecuencias
armónicas de la transposición. El desplazamiento de frecuencia
entre la señal útil y la frecuencia cero es muy superior en la
salida de la segunda etapa 20 que en la salida de la primera etapa
10. Al ser esto así, las pérdidas en el mezclador 31, así como
todas las imágenes resultantes de la transposición llevada a cabo
por el mezclador 31 se encuentran suficientemente alejadas de los
flancos de la curva característica 105 del filtro 32 para ser
correctamente rechazadas sin exigir limitaciones sustanciales al
filtro 32. A fin de evitar los efectos parásitos derivados de la
transposición de la segunda etapa 20 en los flancos de la curva
característica 105, es conveniente haber efectuado una
transposición supradina cuando la señal útil se encuentra de nuevo
en la parte inferior de la curva característica 105 y haber
efectuado una transposición supradina cuando la señal útil se
encuentra de nuevo en la parte superior de la curva característica
105. Todos los efectos parásitos derivados de la transposición de
la segunda etapa 20 se encuentran situados en el interior de la
curva característica 105. La figura 4E representa los casos extremos
de transposición.
La cuarta etapa 40 incluye un mezclador 41, un
filtro 42, un amplificador de potencia 43 y una antena 44. el
mezclador 41 transpone la señal saliente de la tercera etapa 30 en
la banda de frecuencias de transmisión. El filtro 42 elimina las
frecuencias de imagen de la transposición. La figura 4F muestra el
posible espectro de la señal de transmisión. Como podrá observar
cualquier persona versada en la materia, ya no existen
interferencias de fuera de banda en las proximidades de los flancos
de la banda.
Con la invención, las interferencias de fuera de
banda se devuelven a la banda de transmisión. Como sabe cualquier
persona versada en la materia, el nivel de los efectos parásitos
autorizados en la banda de frecuencias de transmisión puede tener un
nivel muy superior al nivel de los efectos parásitos de fuera de
banda. De este modo, es posible obtener el filtro 22 con unas
limitaciones inferiores a las necesarias con el circuito de la
técnica actual, garantizando al mismo tiempo un nivel inferior de
interferencias de fuera de banda.
Son posibles numerosas variantes de la invención.
El ejemplo descrito representa un dispositivo de cuatro etapas. No
es necesario decir que es posible añadir o eliminar una o más
etapas.
La excursión de frecuencia de la tercera etapa
puede llevarse a cabo directamente en la cuarta etapa a fin de
reducir el número de componentes de la vía de transmisión.
También resulta posible llevar a cabo la
excursión de frecuencia parcialmente en el circuito de codificación,
de acuerdo con una técnica conocida. Las señales de modulación
R(s) e I(s) son pues representativas de una modulación
digital, en lugar de ser representativas de un símbolo. En este
caso, es posible utilizar un oscilador de frecuencia dual o dos
osciladores conmutados en lugar del oscilador de la tercera
etapa.
La invención resulta especialmente adecuada para
las modulaciones digitales utilizando bandas anchas, por ejemplo,
del tipo CDMA o del tipo multi-portadora. Las
señales de modulación R(s) e I(s) son pues
representativas de una suma de modulaciones a varias
frecuencias.
No obstante, cabe señalar que debería invertirse
el espectro sobre sí mismo; eso no es posible con el diagrama de la
figura 3, a menos que se lleve a cabo una modulación compleja de la
frecuencia central de la banda útil. Si se lleva a cabo la
modulación en una frecuencia que no es central, es aconsejable
modular en un caso con la frecuencia deseada y en el otro caso con
una frecuencia correspondiente a la frecuencia simétrica en relación
con la frecuencia central de la banda útil.
Claims (7)
1. Método para transmitir datos sobre al menos un
canal incluido en al menos una banda de frecuencias de transmisión
asignadas, en el cual, en función de la posición del canal en la
banda de frecuencias de transmisión autorizada,
o bien se genera una primera señal modulada
(103), correspondiente a una modulación de una primera frecuencia
utilizando los datos, y a continuación se efectúa la transposición
de la primera señal modulada, a modo infradino, a una banda de
frecuencias predeterminada,
o bien se genera una segunda señal modulada
(103), cuyo espectro corresponde al espectro inverso de la primera
señal modulada, y a continuación se efectúa la transposición de la
segunda señal modulada, en modo supradino a la banda de frecuencias
predeterminada, efectuándose una transposición de frecuencias
supradino o infradino, de forma que los efectos parásitos derivados
de la modulación se encuentren siempre situados en la banda de
frecuencias asignada a la transmisión.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque, con posterioridad a la transposición,
se lleva a cabo un filtrado de la primera o de la segunda señal
modulada, utilizando un filtro cuya curva característica (103)
corresponde a la banda de frecuencias predeterminada.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 2,
caracterizado porque, tras el filtrado, se lleva a cabo al
menos una transposición de frecuencias de la señal filtrada.
4. Dispositivo para transmitir datos por al menos
un canal incluido en al menos una banda de frecuencias de
transmisión asignada, que incluye:
- -
- medios (11 a 14) para generar una señal modulada en función de los datos a transmitir;
- -
- medios (Control y -Sen(\omegat)) para inversión o no del espectro de la señal modulada, en función de la posición del canal en la banda de frecuencias de transmisión autorizada;
- -
- medios (LOinf y LOsup) para generar una señal para su transposición a una primera o a una segunda frecuencia;
- -
- medios de selección (23) para seleccionar una u otra de la primera y segunda frecuencias, en función de la posición del canal en la banda de frecuencias de transmisión autorizada; y
- -
- medios (21) para generar una señal transpuesta a partir de la señal de transposición y de la señal modulada, efectuándose una transposición de frecuencias supradina o infradina, de forma que los efectos parásitos derivados de la modulación siempre se encuentren situados en la banda de frecuencias asignada a la transmisión.
5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
4, caracterizado porque incluye unos medios de filtrado (22)
para filtrar la señal transpuesta.
6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
5, caracterizado porque incluye unos medios (30 a 42) para
generar una señal de transmisión situada en una banda de transmisión
a partir de la señal trans-
puesta.
puesta.
7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
6, caracterizado porque incluye unos medios (43, 44) para
transmitir la señal de transmisión.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR0103345 | 2001-03-08 | ||
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Publications (1)
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| ES2240743T3 true ES2240743T3 (es) | 2005-10-16 |
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