ES2322675T3 - Sistema de comunicacion uwb cooperativo de tipo no coherente. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de cooperación entre terminales en un sistema de telecomunicación UWB impulsional, caracterizado porque un terminal fuente transmite un símbolo de información para un terminal destinatario en forma de señal, llamada señal fuente, constituida por una secuencia de tramas idénticas, correspondiendo dicha secuencia a un tiempo de símbolo, conteniendo cada trama un impulso modulado en posición por medio de un alfabeto de modulación PPM, y porque un terminal repetidor, que recibe dicha señal fuente, detecta una posición de modulación de un impulso en al menos una trama de la señal recibida, llamada primera posición, y transmite una señal retransmitida que contiene, en al menos una trama ulterior predeterminada de dicho tiempo de símbolo, un impulso cuya posición, llamada segunda posición, es obtenida a partir de la primera posición por una permutación del alfabeto de modulación PPM.
Description
Sistema de comunicación UWB cooperativo de tipo
no coherente.
La presente invención se refiere a la vez al
campo de las telecomunicaciones de banda ultra-ancha
o UWB (Ultra Wide Band) y al de los sistemas de
telecomunicación cooperativos.
Los sistemas de telecomunicación UWB han sido el
objeto de considerables investigaciones estos últimos años. Estos
sistemas tienen por especificidad trabajar directamente en banda de
base en unas señales llamadas banda ultra-ancha. Se
entiende generalmente por señal UWB una señal conforme a la máscara
espectral estipulada en el reglamento de la FFC del 14 de febrero
de 2002, revisado en marzo de 2005, es decir, en lo esencial, una
señal en la banda espectral de 3,1 a 10,6 GHz que presenta un ancho
de banda de al menos 500 MHz a -10 db.
Las señales UWB se dividen en dos categorías:
las señales multibanda OFDM (MB-OFDM) y las señales
UWB de tipo impulsional. Una señal UWB impulsional está constituida
por impulsos muy cortos, del orden de varias centenas de
picosegundos a un nanosegundo. Más adelante, la descripción estará
limitada a los sistemas UWB impulsionales.
Los sistemas UWB son buenos candidatos para las
redes personales inalámbricas (WPAN). En una red inalámbrica
clásica, como una red de telecomunicación celular, las conexiones se
establecen entre un emisor y un receptor, sin participación de
terceros terminales. Con el fin de mejorar la cobertura espacial de
las redes inalámbricas, han sido propuestas unas arquitecturas
ad-hoc que ponen en marcha estrategias de
cooperación entre terminales. La figura 1 representa de manera muy
esquemática una estrategia de cooperación en el seno de tal red. Se
supone que un terminal fuente s transmite un flujo de datos a un
terminal destinatario d. El terminal r recibe igualmente el flujo
de datos resultante de s y lo retransmite al terminal destinatario
d. El terminal r coopera así en la transmisión de datos entre los
terminales s y d. Por ejemplo, si el canal s-d es de
mala calidad, particularmente a causa de la presencia de un
obstáculo entre s y d (configuración NLOS), el canal
s-r-d puede permitir rodearle y
obtener una calidad de conexión satisfactoria. El flujo de datos
puede ser retransmitido por varios terminales para aumentar más la
diversidad espacial de los trayectos de transmisión. Además, puede
ser retransmitido en un solo salto
(single-hop) o en varios saltos sucesivos
(multiple-hop).
Se conocen las familias de división de acceso en
una red inalámbrica: TDMA (división temporal), CDMA (división por
código), SMDA (división espacial). En una red TDMA (Time Division
Multiple Access), cada terminal posee un intervalo de
transmisión que le está dedicado. Se distinguen dos modos de
cooperación posibles en una red TDMA cooperativa: la cooperación en
paralelo y la cooperación en serie.
En un modo de cooperación en paralelo, el
terminal repetidor recibe los datos del terminal fuente durante el
intervalo de transmisión concedido a este último y los retransmite
hacia el terminal destinatario durante su propio intervalo de
transmisión. El terminal destinatario recibe así los mismos datos,
por trayectos diferentes, una primera vez durante el intervalo de
transmisión del terminal fuente y una segunda vez durante el
intervalo de transmisión del terminal repetidor. Aunque el
calificativo de paralelo pueda parecer mal elegido debido a la
recepción secuencial de los datos por el terminal destinatario, hace
de hecho referencia a la ausencia de interferencia entre los dos
trayectos, que resulta de la separación temporal de los intervalos
de transmisión de los terminales fuente y repetidor. El
funcionamiento en modo de cooperación en paralelo supone que el
terminal repetidor no tenga datos propios que transmitir durante su
intervalo de transmisión. Esta limitación reduce sensiblemente las
posibilidades de cooperación.
En un modo en cooperación en serie, el terminal
repetidor recibe los datos del terminal fuente durante el intervalo
de transmisión de este último y los retransmite en el mismo
intervalo. El terminal repetidor no transmite más que sus propios
datos durante su intervalo de transmisión. El terminal destinatario
recibe así los datos del terminal fuente, por dos trayectos
diferentes durante un intervalo de transmisión del terminal
fuente.
Debido a la transmisión simultaneada de los
datos propios y de los datos retransmitidos durante el mismo
intervalo de transmisión, estos datos deben ser el objeto para
asegurar su ortogonalidad en la recepción. Este código es
denominado código espaciotemporal distribuido o DSTC (Distributed
Space Time Code).
Los sistemas de telecomunicación de tipo
cooperativo son, como los sistemas multiantena llamados MIMO
(Multiple In Multiple Out), unos sistemas de diversidad
espacial de transmisión. Los sistemas de telecomunicación
cooperativos son además una manera elegante de emular un sistema
MIMO a partir de terminales monoantena. El tipo de detección
utilizada en un receptor de sistema MIMO o un sistema cooperativo
depende de la información disponible en el canal. Se pueden
distinguir:
- Los sistemas llamados coherentes, en los que
el receptor conoce las características del canal de transmisión,
típicamente gracias a una estimación de canal hecha a partir de
símbolos pilotos transmitidos por el emisor. La estimación de canal
es utilizada a continuación para la detección de los símbolos de
información. Los sistemas coherentes están destinados generalmente
a aplicaciones de caudal alto.
- Los sistemas no coherentes, en los que el
receptor efectúa una detección a ciegas de los símbolos de
información, sin conocimiento previo de las características del
canal de transmisión.
- Los sistemas diferenciales, en los que los
símbolos de información son codificados en forma de diferencia de
fase o de amplitud en dos símbolos de transmisión consecutivos.
Estos sistemas pueden no necesitar un conocimiento del canal del
lado receptor.
Un ejemplo de sistema cooperativo coherente es
conocido por el artículo de S. Yang y J-C Belfiore
titulado
"Optimal space-time codes for the MIMO amplify-and-forward cooperative channel" disponible en el sitio
www.comelec.enst.fr. Un ejemplo de sistema cooperativo diferencial ha sido propuesto en el artículo de V. Tarokh y otros publicado en el IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 18, nº 7, julio de 2000.
"Optimal space-time codes for the MIMO amplify-and-forward cooperative channel" disponible en el sitio
www.comelec.enst.fr. Un ejemplo de sistema cooperativo diferencial ha sido propuesto en el artículo de V. Tarokh y otros publicado en el IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 18, nº 7, julio de 2000.
Aunque los sistemas en los artículos antedichos
funcionan bien para señales de banda estrecha, no pasa lo mismo
para las señales UWB. En efecto, estos sistemas utilizan unos
códigos con coeficientes complejos. Ahora bien, dada la muy corta
duración de los impulsos utilizados, no es posible recuperar una
información de fase en una señal UWB.
Un sistema cooperativo coherente que utiliza
unas señales UWB y un código con elementos reales ha sido propuesto
en el artículo de C. Abou-Rjeily y otros titulado
"Distributed algebraic space time codes for
ultra-wideband communications" publicado en el
Kluwer Journal (Springer special issue on Cooperation in
Wireless Networks). Como ya se ha mencionado, tal sistema
necesita sin embargo un conocimiento del canal de transmisión de la
parte del receptor.
Un sistema cooperativo que utiliza señales UWB y
una modulación PPM ha sido propuesto en el artículo de C. Cho y
otros "A UWB repeater with a short relaying-delay
for range extension", IEEE Wireless Communications and
Networking Conference 2004, vol. 2, páginas
1154-1158, ISBN:
0-7803-8344-3, 21 de
marzo de 2004.
El objetivo de la invención es proponer un
sistema cooperativo UWB de tipo no coherente, robusto y de
arquitectura particularmente simple.
La presente invención es definida como un
procedimiento de cooperación entre terminales en un sistema de
telecomunicación UWB impulsional en el que un terminal fuente
transmite un símbolo de información para un terminal destinatario
en forma de señal, llamada señal fuente, constituida por una
secuencia de tramas idénticas, correspondiendo dicha secuencia a un
tiempo de símbolo, conteniendo cada trama un impulso modulado en
posición por medio de un alfabeto de modulación PPM. Un terminal
repetidor, que recibe dicha señal fuente, detecta una posición de
modulación de un impulso en al menos una trama de la señal recibida,
llamada primera posición, y transmite una señal retransmitida que
contiene, en al menos una trama ulterior predeterminada de dicho
tiempo de símbolo, un impulso cuya posición, llamada segunda
posición, es obtenida a partir de la primera posición por una
permutación del alfabeto de modulación PPM.
La invención se refiere igualmente a un módulo
de emisión/recepción de un terminal de telecomunicación UWB
impulsional destinado a servir de terminal repetidor, que
comprende:
- unos medios de corte temporal de la señal
recibida según una pluralidad de ventanas temporales consecutivas
que corresponden a las tramas de una señal UWB emitida por un
terminal fuente, obteniendo así una pluralidad de señales de
trama;
- unos medios para medir, para al menos una
trama, la energía de la señal de trama en una pluralidad de
posiciones de modulación de un alfabeto PPM predeterminado;
- unos medios de detección de la posición que
corresponde a la más elevada de las energías así medidas en dicha
trama;
- unos medios de permutación de las posiciones
de dicho alfabeto PPM para obtener una posición permutada a partir
de la posición así detectada;
- unos medios de generación de un impulso en
dicha posición permutada durante una trama de la señal recibida
posterior a dicha trama.
La invención se refiere finalmente a un módulo
de recepción de un terminal de telecomunicación UWB impulsional en
el que un símbolo de información es transmitido en forma de señal,
llamada señal fuente, constituida por una secuencia de tramas
idénticas, conteniendo cada trama un impulso modulado en posición
por medio de un alfabeto de modulación PPM, comprendiendo dicho
módulo de recepción:
- unos medios de corte temporal de la señal
temporal según una pluralidad de ventanas temporales que
corresponden cada una a dos tramas consecutivas de la señal fuente,
llamadas tramas primera y segunda;
- unos medios para medir la energía de la señal
recibida, en el seno de cada primera trama, en cada posición de
modulación de dicho alfabeto PPM, obteniendo así un primer valor de
energía por posición de modulación;
- unos medios para medir la energía de la señal
recibida, en el seno de cada segunda trama, en cada posición de
modulación de dicho alfabeto PPM y en unas posiciones obtenidas a
partir de estas últimas por medio de una permutación
predeterminada, obteniendo así unos valores segundo y tercero de
energía por posición de modula-
ción;
ción;
- unos medios para sumar, para cada posición de
modulación, los valores de energía primero, segundo y tercero,
obteniendo así un cuarto valor de energía para cada posición de
modulación;
- unos medios para sumar, para cada posición de
modulación, los cuartos valores de energía obtenidos para las
diferentes ventanas temporales, obteniendo así un quinto valor de
energía para cada posición de modulación;
- unos medios para determinar la posición de
modulación correspondiente al más elevado de dichos quintos valores
de energía;
- unos medios para determinar a partir de la
posición así obtenida dicho símbolo de información.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán con la lectura de un modo de realización preferente de
la invención, hecho en referencia a las figuras adjuntas entre las
que:
la figura 1 ilustra esquemáticamente una
estrategia de cooperación conocida en una red inalámbrica;
la figura 2A ilustra una señal UWB impulsional
trasmitida por un terminal fuente;
la figura 2B ilustra una señal UWB impulsional
transmitida por un terminal repetidor;
la figura 2C ilustra una señal UWB impulsional
recibida por un terminal destinatario en el seno de una red
cooperativa que utiliza el procedimiento de cooperación según la
invención;
la figura 3 ilustra la elección de un terminal
repetidor por concertación entre un terminal fuente y un terminal
destinatario;
la figura 4 ilustra esquemáticamente un módulo
de emisión/recepción de un terminal repetidor según un modo de
realización de la invención;
la figura 5 ilustra esquemáticamente un módulo
de recepción de un terminal destinatario según un modo de
realización de la invención;
la figura 6 representa el detalle de un bloque
del módulo de recepción de la figura 5.
La idea en la base de la invención es utilizar
una estrategia de cooperación que utiliza unas señales UWB con
modulación de posición o PPM (Pulse Position Modulation)
mientras se vela por la ortogonalidad entre la señal a retransmitir
y la señal retransmitida.
La figura 2A muestra tal señal UWB de modulación
PPM. Un símbolo y de información a transmitir es codificado en un
tiempo de símbolo T_{f}=N_{f}T_{f} en el que T_{f} es una
duración de trama. Cada trama está por su parte dividida en una
pluralidad M de intervalos elementales de duración T_{c}, también
llamados intervalos de repetición de impulso o PRI (Pulse
Repetition Interval).
La señal UWB transmitida por el terminal fuente
k puede expresarse mediante:
en la que p(t) es la forma
de onda del impulso elemental, A^{k}_{s} es un coeficiente
que depende de la potencia de emisión, y
d_{k}\in{0,...,M-1} es la posición M-ésima PPM
del símbolo a transmitir. M representa la cardinalidad del alfabeto
de la modulación PPM. Habrá que remarcar que la posición de
modulación d_{k} es idéntica en las N_{f} diferentes tramas
constitutivas de la señal. No es necesario en efecto prever aquí
unas secuencias de saltos temporales distintos para los diferentes
usuarios como en TH-UWB (Time Hopping UWB),
siendo realizada la separación de acceso por unos intervalos de
transmisión distintos. Cada intervalo de transmisión o TTI
(Transmission Time Interval) está dividido en una pluralidad
de tiempos T_{s} de
símbolo.
La duración T_{c} del intervalo elemental es
elegida ventajosamente superior al ensanchamiento del canal,
generalmente del orden de 100 ns. Se obtiene así una separación de
los impulsos en la recepción sin tener que proceder a una
igualación previa.
El terminal repetidor r recibe la señal emitida
por el terminal fuente s durante el intervalo de transmisión (TTI)
concedido a este último. La señal recibida por el terminal repetidor
puede expresarse mediante:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en la que h_{sr} es la respuesta
impulsional del canal entre s y r, que se supone que tiene un
soporte temporal inferior a T_{c}, y w es una función aleatoria
de
ruido.
El terminal repetidor efectúa una detección no
coherente en las tramas de rango n par (siendo indexada como 0 la
primera trama del símbolo). Para hacer esto, el terminal repetidor
calcula al vuelo la energía de la señal recibida para las
diferentes posiciones de modulación en el seno de la trama par en
curso, a saber:
y determina, para cada trama de
rango n par, la posición correspondiente al símbolo transmitido por
medio
de:
Hay que señalar que si la detección es correcta,
se tiene por supuesto:
A partir del valor de la posición detectada en
la trama n, el terminal repetidor transmite a la trama siguiente
n+1 una señal retransmitida. La señal retransmitida puede expresarse
mediante:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en la que A^{r}_{k} es un
coeficiente que depende de la potencia de emisión del terminal
repetidor y en la que \sigma es una permutación del alfabeto
{0,...,M-1}, por ejemplo una permutación circular.
Se llama permutación a toda aplicación biyectiva de
{0,...,M-1} en sí misma, fuera de la identidad. Una
permutación circular \sigma es definida, en cuanto a ella, por la
relación \sigma(m)=m+q(mod M) en la que q es un
número entero tal que
0\leqq\leqM-1.
Se ha representado la señal retransmitida en la
figura 2B suponiendo que la detección por el terminal repetidor era
correcta en el sentido de (5). Hay que remarcar que la señal
retransmitida no está presente más que en las tramas de rango impar
(n=1; n=3) y que la posición PPM en el interior de estas tramas ha
sufrido una permutación con respecto a las de la señal fuente, aquí
una rotación cíclica de una posición hacia la derecha, o sea
\sigma(m)=m+1(mod M).
La señal recibida por el terminal destinatario d
puede expresarse mediante:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en la que h_{rd}(t) es la
respuesta impulsional del canal entre r y d, de soporte temporal
inferior a T_{c}, y en la que v(t) es una función
aleatoria que representa el ruido. Se ve a partir de (7) que el
principio de cooperación entre los terminales es particularmente
robusto ya que la ortogonalidad entre las señales directa y
retransmitida está asegurada por una simple permutación temporal
predeterminada en las posiciones PPM. En efecto, si la detección
por el repetidor es correcta:
\sigma(\hat{d}_{k})=\sigma(d_{k})\neqd_{k},
y se recuerda que no hay imbricación de los impulsos ya que T_{c}
es superior al ensanchamiento del canal (s-r o
s-r-d).
El terminal destinatario efectúa una detección
no coherente en la señal recibida. Para hacer esto, calcula la
energía total, para cada posición PPM, a saber:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El primer término de (8) corresponde a la señal
recibida directamente del terminal fuente, mientras que el segundo
término es relativo a la señal recibida a través del terminal
repetidor. El símbolo M-ésimo detectado es obtenido entonces a
partir de la decisión:
Habrá que remarcar que ni el terminal
destinatario ni el terminal repetidor han necesitado proceder a una
estimación de canal.
La elección de los coeficientes
A^{s}_{k}, A^{r}_{k} y por lo tanto de las
potencias de emisión de los terminales fuente y repetidor depende
de las condiciones de operación.
Se considerará en primer lugar el caso en el que
no se conocen las condiciones respectivas de los canales de
transmisión s-d y r-d. Los
coeficientes en cuestión pueden ser elegidos según dos modos
distintos:
- Según un primer modo, las potencias emitidas
por el terminal fuente y el terminal repetidor son elegidas tales
que su suma respete la antedicha máscara espectral FCC. Dicho de
otra manera, si P es el valor de potencia que permite respetar la
máscara espectral, se eligen las potencias del terminal fuente y del
terminal repetidor iguales a 2P/3 y P/3, respectivamente. Teniendo
en cuenta el hecho de que el terminal repetidor transmite dos veces
menos impulsos que el terminal fuente, eso viene a ser en realidad
elegir |A^{s}_{k}|^{2} =
|A^{r}_{k}|^{2} = \frac{1}{2} A^{2} en el
que A es el valor de la amplitud que habría permitido satisfacer la
máscara espectral con el terminal fuente solo. Se comprende así que
el primer modo pueda permitir, para un mismo BER, economizar la
potencia del terminal fuente distribuyéndola entre fuente y
repetidor.
- Según un segundo modo, las potencias
respectivas de los terminales fuente y repetidor satisfacen
individualmente la máscara espectral. En este caso, la potencia
total emitida es dos veces superior a la que habría emitido el
terminal fuente solo. Se tiene entonces
|A^{s}_{k}|^{2} = \frac{1}{2}
|A^{r}_{k}|^{2} = A^{2}. El segundo modo
permite obtener una ganancia de potencia de 3 dB en la recepción.
Dicho de otra manera, con respecto al primer modo anterior o bien un
funcionamiento sin repetidor, se podrá obtener un mismo BER para
una relación señal a ruido dos veces más baja con respecto al
primer modo de funcionamiento o un funcionamiento sin repetidor.
Si se conocen las condiciones de los canales
s-d y r-d, por ejemplo los
coeficientes de atenuación en estos canales, el reparto de potencia
entre terminales fuente y repetidor según el primer modo ya no se
hace solamente teniendo en cuenta el número de impulsos
transmitidos en s_{k} y s^{r}_{k} sino también las
condiciones de atenuación. Las potencias de emisión de s y r son
elegidas entonces tales que:
en la que los coeficientes de
ponderación a y b son determinados por ejemplo en función de los
coeficientes de atenuación de los canales s-d y
r-d.
Los coeficientes a y b pueden alternativamente
ser determinados a partir de bucles de control de potencia de
transmisión. Para hacer esto, unas indicaciones de control de
potencia, TPC_{s} y TPC_{d} (Transmission Power
Control), son reenviadas por el terminal d, por dos vías de
retorno, hacia los terminales s y r. Eso supone que se haga
periódicamente una detección separada de la señal directa y de la
señal retransmitida. En función de las indicaciones TPI_{s} y
TPI_{d}, el terminal s disminuye/aumenta a y el terminal r
disminuye/aumenta b de manera que la suma de los coeficientes de
ponderación a+b permanece igual a 1.
Según una variante correspondiente a un
funcionamiento según el segundo modo, se pueden prever unas vías de
retorno independientes, no estando ya unidos los coeficientes a y b
sino permaneciendo cada uno inferior a 1 para respetar la máscara
espectral.
En la estrategia de cooperación descrita
anteriormente, se ha supuesto que se dispusiese de un terminal
repetidor r dado. Sin embargo, por regla general, varios terminales
pueden ser candidatos a la función de repetidor. Hay que proceder
pues a una selección.
Ventajosamente, según una primera variante de
realización, la elección del terminal repetidor es efectuada por
concertación entre el terminal fuente s y el terminal destinatario d
sobre la base de un criterio de proximidad. Se supone en primer
lugar que los terminales pueden determinar las distancias que los
separan (peer to peer ranging) según un medio clásico de
cálculo de pseudodistancia o bien de tiempo de propagación
ida-vuelta. Las señales UWB se prestan fácilmente
por sus formas de onda (breves impulsos temporales) a una aplicación
de localización. Se encontrará por ejemplo una descripción de un
método de cálculo de distancias entre terminales UWB en el artículo
de Neiyer S. Correal y otros titulado "An UWB relative location
system" disponible en la web www.ee.vt.edu.
Los terminales s y d determinan primero la
distancia D_{s-d} que los separa. El terminal s
determina después el conjunto S_{s} de sus vecinos cercanos: para
hacerlo, mide las distancias que le separan de los terminales
circundantes y selecciona los que se sitúan a menos de
D_{s-d} de él. El terminal d determina igualmente
el conjunto S_{d} de sus vecinos cercanos. El terminal repetidor
es seleccionado en el seno del conjunto S_{s}\capS_{d} como
el terminal que minimiza la suma
D_{s-r}+D_{r-d} en la que
D_{s-r} y D_{r-d} son las
distancias entre s y r por una parte y r y d por otra parte. Si el
conjunto S_{s}\capS_{d} está vacío, el procedimiento de
cooperación es abandonado temporalmente.
Según una segunda variante de realización, el
terminal repetidor es seleccionado en el seno del conjunto
S_{s}\capS_{d}, sobre la base de una tasa de error (BER).
Para hacer esto, el terminal fuente transmite una secuencia de
símbolos predeterminados, llamada secuencia de consigna, por
ejemplo una secuencia de control o una secuencia de símbolos
piloto, a los terminales circundantes. Esta secuencia es conocida
por todos los terminales y cada terminal que la recibe puede así
determinar su BER por comparación entre la secuencia detectada y la
secuencia de consigna. Los que pertenecen a S_{s}\capS_{d} y
cuyo BER es inferior a un valor de umbral reenvían entonces un
mensaje de disponibilidad al terminal fuente, especificando
eventualmente el margen de tasa de error medida y/o la carga de
corriente del terminal. El terminal fuente selecciona el terminal
repetidor entre ellos.
La figura 4 ilustra esquemáticamente un ejemplo
de realización del módulo de emisión/recepción de un terminal
repetidor según la invención.
La señal del terminal fuente es recibida por el
duplexor 410. El duplexor 410 está en posición de recepción para
las tramas pares y en posición de emisión para las tramas impares.
La señal recibida sufre un corte temporal para cada posición de
modulación del alfabeto PPM en el módulo 420. El corte temporal de
420 es puesto en marcha al principio de cada trama par y dura un
tiempo T_{c} para cada una de las M posiciones de modulación. Los
integradores cuadráticos 425_{0},...,425_{M-1}
reciben respectivamente las M señales así obtenidas y miden los
valores de energía
\varepsilon^{n}_{k}(m),m=0,...,M-1. Estos
valores son proporcionados en forma analógica al módulo 430 de
decisión. Éste efectúa una comparación y detecta la posición más
energética. Proporciona en la salida una palabra de M bits que
codifica el valor \hat{d}^{n}_{k}, por ejemplo por medio de un
bit igual a 1 para la posición de modulación detectada y a 0 para
los otros bits.
Esta palabra sufre después una permutación
circular \sigma de sus bits, realizada aquí por cableado, antes
de ser transformada en secuencia de M bits por el convertidor
paralelo serie 440. La secuencia de bits es modulada después por un
modulador 450 de impulso. Más precisamente, este modulador
transforma una secuencia c_{0},...,c_{M-1} de M
bits en una señal analógica
\sum\limits^{M-1}\limits_{m=0} c_{m}
\cdot p(t - mT_{c}). Esta señal sufre
después un retardo de T_{f}-\tau en la línea
460 de retardo, en la que \tau es la duración de tratamiento en la
cadena 410 a 450 antes de ser transmitida, por el amplificador 480
y el duplexor 410. Se ha hecho figurar en 470 un conmutador aguas
arriba del amplificador 480, que recibe en sus entradas la señal
transmitida s_{k}^{r}(t) y la señal propia
s_{k'}(t) del terminal repetidor. El conmutador
está en posición 471 durante un intervalo TTI concedido al terminal
fuente y en posición 473 durante un intervalo TTI concedido al
terminal repetidor.
La figura 5 ilustra esquemáticamente un ejemplo
de realización del módulo de recepción del terminal destinatario
según la invención.
Se ha supuesto en esta figura que se tenía un
número par 2n_{f} de tramas, es decir
N_{f}=2n_{f}-1. La señal recibida
R_{k}(t) es retardada por las (n_{f}-1)
líneas 510 de retardo, cada una de valor de retardo 2T_{f}.
La señal R_{k}(t) y las señales
retardadas son tratadas por n_{f} módulos
520_{0},...,520_{n_{f} - 1}, efectuando cada uno de estos
módulos un tratamiento en dos tramas consecutivas de la señal
recibida.
La figura 6 ilustra esquemáticamente la
estructura de un módulo 520_{i}. La señal en la entrada es
proporcionada a un primer módulo de corte temporal 620_{0} y a un
segundo módulo de corte temporal 620_{1} a través de una línea
610 de retardo de valor T_{f}. Los módulos 620_{0} y 620_{1}
son de estructura idéntica y efectúan un corte por posición de
modulación como los módulos 420 ya escritos, encargándose el módulo
620_{0} de la trama de rango par 2i y el 620_{1} de la trama de
rango impar 2i+1. Las energías de las señales así cortadas son
obtenidas por medio de 2M integradores cuadráticos referenciados
625_{0},...,625_{M-1} para la trama de rango
para y 626_{0},...,626_{M-1} para la trama de
rango impar. Estas energías son sumadas por medio de sumadores
630_{0},...,630_{M-1}, estando unido cada
sumador 630_{m} en la entrada al integrador 625_{m} así como a
los dos integradores 626_{m} y 626_{\sigma (m)}. El sumador
625_{m} proporciona así en la salida el valor:
en la que n=2i es el rango (par) de
la trama a cargo del módulo
620_{0}.
Volviendo ahora a la figura 5, las n_{f}
salidas de los módulos 520 que corresponden a una misma posición de
modulación m son sumadas por medio de un sumador 530_{m}. Las
salidas de estos M sumadores representan las variables de decisión
E_{k}(m) de la ecuación (8). El módulo 540 efectúa una
comparación de los valores
E_{k}(m),m=0,...,M-1 y determina la
posición más energética \hat{d}_{k} , conforme a (9). Se deduce
en 550 el símbolo de información correspondiente a dicha posición
de modulación.
En la descripción precedente de la invención, se
ha supuesto que el terminal repetidor tenía una "tasa de
retransmisión de 1/2", siendo las tramas pares de la señal
recibida retransmitidas durante las tramas impares de esta señal.
De manera general, se comprende que el terminal repetidor pueda
tener una "tasa de retransmisión" de 1/n con n\geq2, siendo
cada n-ésimo de la señal recibida retransmitido durante una trama
ulterior de esta señal.
Claims (16)
1. Procedimiento de cooperación entre terminales
en un sistema de telecomunicación UWB impulsional,
caracterizado porque un terminal fuente transmite un símbolo
de información para un terminal destinatario en forma de señal,
llamada señal fuente, constituida por una secuencia de tramas
idénticas, correspondiendo dicha secuencia a un tiempo de símbolo,
conteniendo cada trama un impulso modulado en posición por medio de
un alfabeto de modulación PPM, y porque un terminal repetidor, que
recibe dicha señal fuente, detecta una posición de modulación de un
impulso en al menos una trama de la señal recibida, llamada primera
posición, y transmite una señal retransmitida que contiene, en al
menos una trama ulterior predeterminada de dicho tiempo de símbolo,
un impulso cuya posición, llamada segunda posición, es obtenida a
partir de la primera posición por una permutación del alfabeto de
modulación PPM.
2. Procedimiento de cooperación según la
reivindicación 1, caracterizado porque la segunda posición es
obtenida por comparación de las energías recibidas en las
diferentes posiciones del alfabeto de modulación PPM en dicha trama
de señal recibida.
3. Procedimiento de cooperación según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicha trama
ulterior de la señal retransmitida es consecutiva a dicha trama de
señal recibida.
4. Procedimiento de cooperación según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha
permutación es una permutación circular.
5. Procedimiento de cooperación según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las
potencias de transmisión del terminal fuente y del terminal
repetidor son elegidas iguales a a.P y b.P en la que P es un valor
de potencia que respeta la máscara espectral UWB y en la que a y b
son unos coeficientes tales que 0<a<1 y 0<b<1 con
a+b=1.
6. Procedimiento de cooperación según la
reivindicación 5, caracterizado porque los coeficientes a y b
son determinados en función de las respectivas condiciones del
canal entre el terminal fuente y el terminal destinatario y del
canal entre el terminal repetidor y el terminal destinatario.
7. Procedimiento de cooperación según la
reivindicación 5, caracterizado porque los coeficientes a y b
son controlados por medio de bucles de control de potencia por dos
vías de retorno del terminal destinatario hacia el terminal fuente
y el terminal repetidor respectivamente.
8. Procedimiento de cooperación según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las potencias
de transmisión del terminal fuente y del terminal repetidor son
elegidas cada una igual a un valor de potencia que respeta la
máscara espectral UWB.
9. Procedimiento de cooperación según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho
terminal repetidor es determinado por los terminales fuente y
destinatario por medio de las siguientes etapas:
- determinación de la distancia que separa el
terminal fuente y el terminal repetidor;
- determinación de un primer conjunto de
terminales situados a menos de dicha distancia del terminal
fuente;
- determinación de un segundo conjunto de
terminales situados a menos de dicha distancia del terminal
fuente;
- selección del terminal repetidor entre los
terminales comunes a dichos conjuntos primero y segundo, llamados
terminales candidatos, como el que minimiza la suma de las
distancias entre el terminal fuente y el terminal candidato, por
una parte, y el terminal candidato y el terminal destinatario, por
otra parte.
10. Procedimiento de cooperación según una de
las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dicho
terminal repetidor es determinado por los terminales fuente y
destinatario por medio de las siguientes etapas:
- determinación de la distancia que separa el
terminal fuente y el terminal repetidor;
- determinación de un primer conjunto de
terminales situados a menos de dicha distancia del terminal
fuente;
- selección del terminal repetidor entre los
terminales comunes a dichos conjuntos primero y segundo, llamados
terminales candidatos;
- determinación de un segundo conjunto de
terminales situados a menos de dicha distancia del terminal
fuente;
- determinación de los terminales comunes a
dichos conjuntos primero y segundo, llamados terminales candidatos,
y envío de una secuencia de símbolos predeterminados por el terminal
fuente a dichos terminales candidatos, siendo seleccionado el
terminal repetidor como el terminal candidato que detecta dicha
secuencia con la tasa de error más baja.
11. Procedimiento de cooperación según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho
terminal destinatario, que recibe a la vez la señal fuente y la
señal retransmitida:
- mide, para cada trama de un primer subconjunto
de tramas de la señal recibida, que no corresponde a una trama de
la señal retransmitida, las energías recibidas en las diferentes
posiciones del alfabeto de modulación PPM, obteniendo así un primer
valor de energía para cada posición de modulación;
- mide, para cada trama de un segundo
subconjunto de tramas de la señal recibida, que corresponde cada una
a una trama de la señal retransmitida, las energías recibidas en
cada posición de dicho alfabeto y en una posición obtenida a partir
de esta última por dicha permutación, obteniendo así unos valores
segundo y tercero de energía para cada posición de modulación,
- suma para cada posición de modulación de
dichos valores de energía primero, segundo y tercero, obteniendo
así un valor de energía total para cada posición de modulación;
- compara los valores de energía total de las
diferentes posiciones de modulación y determina la posición
correspondiente al valor de energía total más elevado;
- determina dicho símbolo de información a
partir de la posición así obtenida.
12. Módulo de emisión/recepción de un terminal
de telecomunicación UWB impulsional, caracterizado porque
comprende:
- unos medios (420) de corte temporal de la
señal recibida según una pluralidad de ventanas temporales
consecutivas que corresponden a las tramas de una señal UWB emitida
por un terminal fuente, obteniendo así una pluralidad de señales de
trama;
- unos medios
(425_{0},425_{1},...,425_{M-1}) para medir
para al menos una trama, la energía de la señal de trama en una
pluralidad de posiciones de modulación de un alfabeto PPM
predeterminado;
- unos medios (430) de detección de la posición
correspondiente a la más elevada de las energías así medidas en
dicha trama;
- unos medios de permutación de las posiciones
de dicho alfabeto PPM para obtener una posición permutada a partir
de la posición así detectada;
- unos medios (440, 450, 460) de generación de
un impulso en dicha posición permutada durante una trama de la
señal recibida posterior a dicha trama.
13. Módulo de emisión/recepción según la
reivindicación 12, caracterizado porque los medios de
permutación están adaptados a efectuar una permutación circular de
dicho alfabeto.
14. Módulo de emisión recepción según la
reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque dicha trama
posterior de la señal recibida es consecutiva a dicha trama.
15. Módulo de recepción de un terminal de
telecomunicación UWB impulsional, en el que un símbolo de
información es transmitido en forma de señal, llamada señal fuente,
constituida por una secuencia de tramas idénticas, conteniendo cada
trama un impulso modulado en posición por medio de un alfabeto de
modulación PPM, caracterizado porque comprende:
- unos medios (520_{0},...,520_{n_{f} - 1})
de corte temporal de la señal temporal según una pluralidad de
ventanas temporales que corresponden cada una a dos tramas
consecutivas de la señal fuente, llamadas tramas primera y segunda
(2i, 2i+1);
- unos medios para medir la energía de la señal
recibida
(625_{0},625_{1},...,625_{M-1},620_{0}), en
el seno de cada primera trama, en cada posición de modulación de
dicho alfabeto PPM, obteniendo así un primer valor de energía por
posición de modulación;
- unos medios para medir la energía de la señal
recibida, en el seno de cada segunda trama
(626_{0},626_{1},...,626_{M-1},
620_{1}), en cada posición de modulación de dicho alfabeto PPM y en unas posiciones obtenidas a partir de estas últimas por medio de una permutación predeterminada, obteniendo así unos valores de energía segundo y tercero por posición de modulación;
620_{1}), en cada posición de modulación de dicho alfabeto PPM y en unas posiciones obtenidas a partir de estas últimas por medio de una permutación predeterminada, obteniendo así unos valores de energía segundo y tercero por posición de modulación;
- unos medios para sumar
(630_{0},...,630_{M-1}), para cada posición de
modulación, los valores de energía primero, segundo y tercero,
obteniendo así un cuarto valor de energía para cada posición de
modulación;
- unos medios para sumar
(530_{0},...,530_{M-1}), para cada posición de
modulación, los cuartos valores de energía obtenidos para las
diferentes ventanas temporales, obteniendo así un quinto valor de
energía para cada posición de modulación;
- unos medios para determinar (540) la posición
de modulación correspondiente al más elevado de dichos quintos
valores de energía;
- unos medios (550) para determinar a partir de
la posición así obtenida dicho símbolo de información.
16. Módulo de recepción según la reivindicación
15, caracterizado porque dicha permutación predeterminada es
una permutación circular de dicho alfabeto PPM.
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