ES2614273T3

ES2614273T3 - Procedimiento de señalización en un sistema de acceso múltiple de OFDM

Info

Publication number: ES2614273T3
Application number: ES01968769.8T
Authority: ES
Inventors: Rajiv Laroia; Junyi Li; Sathyadev Venkata Uppala
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2017-05-30
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: EP2290869A1; ES2386385T3; DK2299626T3; EP2299625B1; PT2299626T; US7990843B2; PT2299625T; US20110235745A1; US20020172213A1; PT1981204E; WO2002023849A3; US7924699B2; US20190273586A1; US10313069B2; US20110235733A1; US20090262641A1; TW550894B; US8218425B2; US8223627B2; DK2290869T3

Abstract

Un dispositivo de comunicación para su uso en un sistema de comunicaciones de OFDM que usa múltiples tonos distribuidos sobre un ancho de banda predeterminado para comunicar datos, comprendiendo el dispositivo: un circuito de correlación (18) que recibe símbolos de datos y correlaciona los símbolos con instantes de tiempo prescritos en un intervalo de tiempo predeterminado, para generar una señal discreta que incluye símbolos correlacionados, correspondiendo cada símbolo correlacionado a un momento discreto en el tiempo; y un circuito de interpolación (20) que recibe la señal discreta y genera una señal continua aplicando una función de interpolación a la señal discreta, operando la función de interpolación sobre la señal discreta de modo que una respuesta de frecuencia de la señal continua incluya sinusoides que tengan valores distintos de cero en un primer conjunto de tonos, siendo el primer conjunto de tonos un subconjunto de dichos múltiples tonos, siendo el valor distinto de cero de cada uno entre dicho primer conjunto de tonos una función de una pluralidad de símbolos correlacionados, correspondientes a distintos momentos discretos en el tiempo, incluyendo también la respuesta de frecuencia de la señal continua valores iguales a cero en un segundo conjunto de tonos, siendo el segundo conjunto de tonos distinto a dicho primer conjunto de tonos, y siendo otro subconjunto de dichos múltiples tonos

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento de senalizacion en un sistema de acceso multiple de OFDM REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS

La presente solicitud reivindica la prioridad sobre la solicitud provisional estadounidense N° 60/230,937, presentada el 13 de septiembre de 2000, y titulada "Procedimiento de senalizacion en un sistema inalambrico de acceso multiple de OFDM".

CAMPO TECNICO

La presente invencion se refiere a un sistema de comunicacion de multiplexado por division de frecuencia ortogonal (OFDM) y, mas especfficamente, a un sistema de comunicacion de OFDM para una red de comunicacion de acceso multiple.

ANTECEDENTES

El multiplexado por division de frecuencia ortogonal (OFDM) es una tecnica de multiplexado relativamente bien conocida para sistemas de comunicacion. Los sistemas de comunicacion de OFDM se pueden utilizar para proporcionar comunicacion de acceso multiple, donde a usuarios diferentes son asignados diferentes tonos ortogonales dentro de un ancho de banda de frecuencia para transmitir datos al mismo tiempo. En un sistema de comunicacion de OFDM, la totalidad del ancho de banda asignado al sistema se divide en tonos ortogonales. En particular, para una duracion T de sfmbolo dada, disponible para la transmision de datos del usuario, y un ancho de banda W dado, el numero de tonos ortogonales F disponibles esta dado por WT. La separacion entre los tonos ortogonales A se elige para que sea 1/T, haciendo asf ortogonales los tonos. Ademas de la duracion T del sfmbolo, que esta disponible para la transmision de datos del usuario, un perfodo de tiempo adicional Tc se puede utilizar para la transmision de un prefijo cfclico. El prefijo cfclico se antepone a cada duracion T de sfmbolo y se utiliza para compensar la dispersion introducida por la respuesta del canal y por el filtro de conformacion de pulsos utilizado en el transmisor. Asf, aunque una duracion total de sfmbolo de T + Tc se emplea para la transmision de un sfmbolo de OFDM, solo la duracion T de sfmbolo esta disponible para la transmision de datos del usuario y se denomina, por lo tanto, una duracion de sfmbolo de OFDM.

En las tecnicas de OFDM anteriores, una senal de OFDM se construye primero en el dominio de frecuencia mediante la correlacion de sfmbolos de una constelacion con tonos de frecuencia establecidos. La senal construida en el dominio de frecuencia es transformada entonces al dominio de tiempo por una transformacion de Fourier discreta inversa (IDFT), o transformacion de Fourier rapida inversa (IFFT), para obtener las muestras de la senal digital a transmitir. En general, los sfmbolos de la constelacion tienen una propiedad de razon relativamente baja entre maximo y promedio. Por ejemplo, los sfmbolos de una constelacion de QpSK tienen todos la misma amplitud. Sin embargo, despues de haber sido transformados mediante la IDFT o la IFFT, las muestras de la senal de dominio de tiempo resultantes son la suma ponderada de todos los sfmbolos y, por lo tanto, generalmente no preservan la deseable propiedad de una baja razon entre maximo y promedio. En particular, la senal del dominio de tiempo resultante tiene habitualmente una alta razon entre maximo y promedio.

Las tecnicas existentes para la implementacion de sistemas de comunicacion de OFDM pueden ser sumamente ineficaces, debido a la relativamente alta razon entre maximo y promedio, en comparacion con otros esquemas de senalizacion, tales como los esquemas de modulacion de portadoras individuales. Como resultado, las tecnicas de OFDM existentes no estan bien adaptadas para una red de comunicacion inalambrica de acceso multiple con usuarios sumamente moviles, porque la alta razon entre maximo y promedio de la senal transmitida requiere una gran cantidad de potencia en la estacion de base y en el dispositivo inalambrico. Los requisitos de gran energfa dan como resultado una vida corta de la baterfa y amplificadores de potencia mas caros para los dispositivos o terminales manuales de comunicacion inalambrica. En consecuencia, es deseable proporcionar una tecnica de OFDM que reduzca la razon entre maximo y promedio de la senal a transmitir, aprovechando simultaneamente el mayor ancho de banda de comunicacion ofrecido por un sistema de comunicacion de OFDM.

Diversas referencias describen la generacion de senales de multiples portadoras, utilizadas para la comunicacion. Por ejemplo, el artfculo de BAHAI, SALTZBERG: “Comunicaciones digitales de multiples portadoras”, 1999, KLUWER ACADEMIC, NUEVA YORK, EE UU, XP002199501, expuso fundamentos de sistemas de multiples portadoras, incluyendo el posible uso de una DFT para correlacionar sfmbolos de datos complejos con sfmbolos de OFDM.

Tambien se hace referencia a la patente estadounidense N° 5.838.268 de Frenkel, que expone el uso de un correlacionador generador de sfmbolos complejos, en combinacion con un interpolador convencional que es seguido por un aumentador de potencia antes de que la senal sea sometida a un proceso de conversion de digital a analogico.

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Ademas, tambien se reclama atencion a la Publicacion Internacional WO 99/41871, que expone el uso de senales de OFDM, asf como lo que se menciona en la referencia como senales de Acceso Multiple por Interferencia de Portadora (CIMA). Si bien se describen diversos procedimientos de generacion de senales en las diversas referencias indicadas, queda la necesidad de procedimientos mejorados de generacion de senales y de aparatos para implementar tales procedimientos mejorados.

SUMARIO

De conformidad con la presente invencion, se proporcionan un dispositivo de comunicacion, tal como se expone en la reivindicacion 1, y un procedimiento para reducir una razon entre maximo y promedio, tal como se expone en la reivindicacion 18. Las realizaciones de la invencion se reivindican en las reivindicaciones dependientes.

En un aspecto del sistema de comunicacion, el consumo de energfa asociado a la generacion y la transmision de senales de OFDM se reduce en comparacion con los anteriores sistemas de OFDM expuestos en lo que antecede. El procedimiento de senalizacion de OFDM incluye la definicion de una constelacion que tiene una pluralidad de sfmbolos, la definicion de la duracion de sfmbolo para la senal de comunicacion de OFDM y la definicion de una pluralidad de instantes de tiempo en la duracion de los sfmbolos. En una duracion de sfmbolo dada, una pluralidad de tonos en la duracion de sfmbolo se asignan a un transmisor particular, y la senal a transmitir se representa mediante un vector de sfmbolos de datos procedentes de la constelacion de sfmbolos. Los sfmbolos primero se correlacionan directamente con los instantes de tiempo prescritos en la duracion de sfmbolo. Una senal continua se construye entonces mediante la aplicacion de funciones continuas de interpolacion a los sfmbolos correlacionados, de manera que los valores de la senal continua en los instantes de tiempo prescritos sean respectivamente iguales a los sfmbolos correlacionados y que la respuesta de frecuencia de la senal continua solo contenga sinusoides en los tonos asignados. Finalmente, la senal digital, que se va a transmitir, consiste en muestras de la senal continua. Como alternativa, la senal digital se puede generar directamente mediante la aplicacion de funciones discretas de interpolacion a los sfmbolos correlacionados. Como los sfmbolos de la constelacion, en general, tienen una buena propiedad de razon entre maximo y promedio, las elecciones apropiadas de tonos de frecuencia asignados, instantes de tiempo prescritos y funciones de interpolacion pueden dar como resultado una razon minimizada entre maximo y promedio de la funcion continua y de las muestras de senales digitales.

En una implementacion, el procedimiento de generar directamente las muestras de senales digitales es multiplicar el vector de sfmbolos, que consiste en sfmbolos a transmitir, por una matriz constante, donde la matriz constante se determina mediante los tonos de frecuencia asignados y los instantes de tiempo prescritos. La matriz se puede calcular previamente y almacenarse en una memoria.

En un aspecto, un transmisor asociado al sistema de comunicacion tiene asignado un cierto numero de tonos contiguos, y los instantes de tiempo prescritos son instantes de tiempo equidistantes en toda la duracion del sfmbolo de OFDM.

En otro aspecto, al transmisor se le asigna un cierto numero de tonos equidistantes y los instantes de tiempo prescritos son instantes de tiempo equidistantes en una fraccion de la duracion del sfmbolo de OFDM.

En los aspectos anteriores, ademas del procedimiento general, las muestras de senales digitales pueden construirse mediante la expansion de los sfmbolos correlacionados a un conjunto prescrito de instantes de tiempo, desde menos infinito a mas infinito, y la interpolacion del conjunto ampliado de los sfmbolos correlacionados con una funcion de sincronizacion. De manera equivalente, las muestras de las senales digitales tambien se pueden generar mediante una serie de operaciones, incluyendo la transformacion de Fourier discreta, la insercion de ceros y la transformacion de Fourier discreta inversa.

Para reducir aun mas la razon entre maximo y promedio de las muestras de las senales digitales obtenidas mediante interpolacion, cuando los sfmbolos de la constelacion se correlacionan con los instantes de tiempo prescritos, las constelaciones utilizadas mediante dos instantes adyacentes de tiempo estan desplazadas en n/4.

En otro aspecto del sistema, los componentes real e imaginario del vector de muestra digital resultante se desplazan dclicamente antes de anadir el prefijo dclico. En otro aspecto mas del sistema de comunicacion, al transmisor concebido se asignan mas tonos que el numero de sfmbolos a transmitir. Los sfmbolos de la constelacion se correlacionan directamente con instantes de tiempo prescritos equidistantes. Las muestras de las senales digitales se construyen mediante la expansion de los sfmbolos correlacionados a un conjunto prescrito de instantes de tiempo, desde menos infinito a mas infinito, y la interpolacion del conjunto expandido de los sfmbolos correlacionados con una funcion cuya transformacion de Fourier satisface el criterio de interferencia cero entre sfmbolos de Nyquist, tal como las funciones de coseno elevadas. Las muestras de las senales digitales tambien pueden ser generadas mediante una serie de operaciones, incluyendo la transformacion de Fourier discreta, la generacion de ventanas y la transformacion de Fourier discreta inversa.

Los detalles de una o mas realizaciones de la invencion se enuncian en los dibujos adjuntos y la descripcion a continuacion. Otras caractensticas, objetos y ventajas de la invencion seran evidentes a partir de la descripcion y los

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dibujos, y de las reivindicaciones.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de OFDM.

La figura 2A es un diagrama de bloques de un sistema de interpolacion utilizado por el sistema de OFDM de la figura 1.

La figura 2B es un diagrama de bloques de otro sistema de interpolacion utilizado por el sistema de OFDM de la figura 1.

La figura 3A es un grafico que muestra los sfmbolos correlacionados con instantes de tiempo prescritos en el dominio del tiempo, de acuerdo a la tecnica de OFDM implementada por el sistema de la figura 1.

La figura 3B es un grafico que muestra la respuesta del dominio de la frecuencia del grafico de la figura 3B.

La figura 4A muestra una tecnica de implementacion para la produccion de un vector de muestras de senales digitales utilizando la correlacion de sfmbolos del dominio del tiempo en el caso en que los tonos asignados sean contiguos.

La figura 4B es un diagrama de bloques que muestra un sistema de comunicacion para la produccion de un vector de muestras de senales digitales en el caso en que los tonos de frecuencia asignados sean contiguos.

La figura 4C es un grafico que muestra la correlacion de los sfmbolos con los instantes de tiempo prescritos, la expansion de los sfmbolos correlacionados y el uso de una funcion de sincronizacion para interpolar los sfmbolos expandidos.

La figura 4D es un grafico que muestra la gran razon entre maximo y promedio del vector de muestras de senales digitales resultante cuando los sfmbolos se correlacionan en el dominio de la frecuencia en los anteriores sistemas de OFDM.

La figura 4E es un grafico que muestra la razon reducida entre maximo y promedio del vector de muestras de senales digitales resultante cuando los sfmbolos se correlacionan en el dominio del tiempo mediante la tecnica de las figuras 4A a 4C.

La figura 5A muestra otra tecnica de implementacion para producir el vector de muestras de senales digitales utilizando la correlacion de sfmbolos del dominio del tiempo en el caso en que los tonos asignados sean equidistantes en la frecuencia.

La figura 5B es un diagrama de bloques que muestra un sistema de comunicacion para la produccion de un vector de muestras de senales digitales en el caso en que los tonos de frecuencia asignados sean equidistantes.

La figura 5C es un grafico que muestra la correlacion de los sfmbolos con los instantes de tiempo prescritos, la expansion de los sfmbolos correlacionados y el uso de una funcion de sincronizacion para interpolar los sfmbolos.

La figura 5D es un grafico que muestra la razon reducida entre maximo y promedio del vector de muestras de senales digitales resultante cuando los sfmbolos se correlacionan en el dominio de tiempo mediante la tecnica de las figuras 5A a 5C.

La figura 6 es un grafico que muestra la rotacion de sfmbolos en n/4.

La figura 7 muestra el uso de un desplazamiento cfclico de los componentes de senales reales e imaginarios.

La figura 8A es un grafico que muestra la aplicacion de una funcion de generacion de ventanas en el dominio de la frecuencia para reducir aun mas la razon entre maximo y promedio.

La figura 8B es un diagrama de bloques que muestra una tecnica que utiliza mas tonos que el numero de sfmbolos que deben transmitirse para la produccion de un vector de muestras de senales digitales.

La figura 8C es un grafico que muestra el uso de una funcion de interpolacion, correspondiente a la funcion de generacion de ventanas de la figura 8B, para los sfmbolos correlacionados con los instantes de tiempo prescritos.

La figura 8D es un grafico que muestra la razon reducida entre maximo y promedio del vector de muestras de senales digitales resultante cuando los sfmbolos se correlacionan en el dominio del tiempo mediante la tecnica

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de las figuras 8A a 8C.

Los sfmbolos de referencia iguales en los diversos dibujos indican elementos iguales.

DESCRIPCION DETALLADA

Haciendo referencia a la figura 1, se muestra un sistema de comunicacion 10 de multiplexado por division de frecuencia ortogonal (OFDM). El sistema de comunicacion de OFDM 10 recibe una primera constelacion de sfmbolos {B,} 12 y proporciona los sfmbolos a un circuito de correlacion de sfmbolo a sfmbolo 14, que produce una segunda constelacion de sfmbolos complejos {C,} 16. Los sfmbolos complejos 16 representan datos o un flujo de datos a transmitir por el sistema de comunicacion de OFDM, y pueden elegirse entre una diversidad de constelaciones de sfmbolos, incluyendo, pero sin limitarse a, constelaciones de sfmbolos de modulacion por desplazamiento de fase (PSK) y modulacion de amplitud de cuadratura (QAM). La correlacion de sfmbolo a sfmbolo realizada por el circuito de correlacion 14 es una etapa optativa realizada por el sistema de comunicacion de OFDM 10.

A continuacion, un circuito de correlacion de instantes de tiempo 18 correlaciona cada sfmbolo complejo 16 con un instante de tiempo prescrito dentro de una determinada duracion de sfmbolo de OFDM. La operacion de correlacion se realiza en el dominio del tiempo de modo que el circuito de correlacion 18 genere una senal discreta de sfmbolos correlacionados dentro de la duracion de sfmbolo del dominio del tiempo. La salida del circuito de correlacion 18 se proporciona a un circuito de interpolacion 20, que produce una serie de muestras de senales digitales {S,} 22. Las muestras de senales digitales 22 se forman mediante el muestreo de una senal continua, que se construye mediante la aplicacion de una o mas funciones predeterminadas de interpolacion continuas a los sfmbolos complejos correlacionados 19. Como alternativa, las muestras de senales digitales 22 se forman mediante la aplicacion directa de una o mas funciones de interpolacion discretas predeterminadas a los sfmbolos complejos correlacionados 19. Cuando se utiliza la tecnica de aplicar funciones discretas de interpolacion, no se genera ninguna senal continua intermedia y la etapa de muestreo de la senal continua no es necesaria. El funcionamiento del circuito de interpolacion 20 se describe con mayor detalle a continuacion. Un circuito de prefijo cfclico 24 recibe la serie de muestras de senales digitales 22 desde el circuito de interpolacion 20 y antepone un prefijo cfclico a las muestras de senales digitales 22. El circuito de prefijo cfclico 24 opera para copiar y anteponer la ultima parte del vector de muestras de senales digitales S 22 al comienzo de la duracion del sfmbolo de OFDM. Las muestras de senales digitales 22 resultantes, con el prefijo cfclico antepuesto, son convertidas en una senal analogica por un convertidor de digital a analogico 28. La senal analogica resultante se procesa adicionalmente mediante un filtro de conformacion de impulsos 30, cuya salida se modula hacia un portador de frecuencia, y se amplifica mediante una unidad amplificadora de potencia 32 para su transmision a traves de una antena 34.

En una implementacion del sistema de comunicacion de OFDM 10, el circuito de correlacion de sfmbolo a sfmbolo 14, el circuito de correlacion de instantes de tiempo 18, el circuito de interpolacion 20 y el circuito de prefijo cfclico 24 se implementan en un procesador de senales digitales (DSP) 26, y pueden incluir una combinacion de modulos de hardware y/o modulos de software. Estos circuitos 14, 18, 20 y 24 tambien pueden implementarse como circuitos discretos independientes dentro del sistema de comunicacion de OFDM 10.

Los detalles del circuito de interpolacion 20 se muestran en la figura 2A. El circuito de interpolacion 20 incluye un modulo de funcion de interpolacion 21 que aplica una o mas funciones de interpolacion continuas a la senal discreta de sfmbolos correlacionados 19 para generar una senal continua en la que la variacion de la senal se reduce al mfnimo entre sfmbolos adyacentes. Asf, la senal continua tiene una baja razon entre maximo y promedio. Las funciones de interpolacion pueden calcularse previamente y almacenarse en una memoria de funciones de interpolacion 23 conectada al modulo de funcion de interpolacion 21. Un circuito de tono de frecuencia y de asignacion de instantes de tiempo 27 esta conectado a la memoria de funciones de interpolacion 23 y define un conjunto de tonos asignados, seleccionados entre los tonos de frecuencia distribuidos sobre un ancho de banda predeterminado, asociado al sistema de comunicacion de OFDM 10. El conjunto de tonos asignados entonces se proporciona a la memoria de funciones de interpolacion 23. El circuito de tono de frecuencia y de asignacion de instantes de tiempo 27 tambien define los instantes de tiempo prescritos, distribuidos en la duracion del sfmbolo del dominio del tiempo, que tambien se pueden almacenar en la memoria de funciones de interpolacion 23 para su uso mediante el modulo de funciones de interpolacion 21, asf como otros modulos dentro del DSP 26. El circuito de interpolacion 20 tambien incluye un circuito de muestreo 25 para la recepcion y el muestreo de la senal continua en instantes de tiempo discretos distribuidos en la duracion de sfmbolo del dominio del tiempo, para generar el vector de muestras de senales digitales 22. Como alternativa, en la figura 2B el modulo de funciones de interpolacion 21 aplica una o mas funciones de interpolacion discretas a la senal discreta de sfmbolos correlacionados 19 para generar directamente el vector de muestras de senales digitales 22, en cuyo caso el circuito de muestreo 25 (de la figura 2A) no es necesario. Mediante la aplicacion de las funciones de interpolacion discretas, el modulo de funcion de interpolacion 21 combina eficazmente las etapas de procesamiento de la aplicacion de las funciones de interpolacion continuas y de muestreo de la senal continua intermedia.

La figura 3A representa graficamente las etapas de procesamiento de senales realizadas por los diversos circuitos del DSP 26. Mas especfficamente, la figura 3A muestra la construccion de la senal a transmitir en una duracion dada

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de sfmbolo del dominio del tiempo de OFDM 40. La duracion del sfmbolo del dominio del tiempo 40 es un intervalo de tiempo entre 0 y T. Para los fines de la siguiente descripcion, la duracion T del sfmbolo de OFDM no incluye el prefijo cfclico. La senal a transmitir en la duracion del sfmbolo 40 esta representada por sfmbolos complejos Ci, C2, C3, ..., Cm 16 que se correlacionan con los instantes de tiempo prescritos, donde M indica el numero de sfmbolos a transmitir en la duracion de sfmbolo 40.

En una implementacion, el sistema de comunicacion de OFDM 10 es un sistema de comunicacion de acceso multiple donde todo el ancho de banda disponible para todos los transmisores dentro del sistema se divide en F tonos de frecuencia ortogonales, fi, f2, ..., fp. En la duracion dada del sfmbolo 40, a un transmisor particular que funciona dentro de un sistema de comunicacion de acceso multiple se asignan M tonos de frecuencia f(i), f(2), .., f(M), que es un subconjunto de fi, f2, ..., fp (el numero total de tonos de frecuencia) a fin de transmitir la senal. Como parte de esta implementacion, el numero de tonos asignados a un transmisor particular es igual al numero de sfmbolos a transmitir mediante ese transmisor. Mas adelante, en la figura 8A, el numero de tonos asignados puede ser mayor que el numero de sfmbolos a transmitir. Los tonos de frecuencia restantes pueden ser utilizados por otros transmisores dentro del sistema de comunicacion. Esta tecnica permite que el sistema de comunicacion de OFDM 10 funcione como un sistema de comunicacion de acceso multiple.

Los sfmbolos de datos complejos Ci, C2, C3, ..., Cm 16 se correlacionan primero con ti, t2, t3, ..., Tm, respectivamente, donde L, t2, t3, ..., tM son M instantes de tiempo prescritos dentro de la duracion de sfmbolo del dominio del tiempo 40. La operacion de correlacion genera una senal discreta de sfmbolos correlacionados. Deberfa indicarse que el numero de instantes de tiempo prescritos es igual al numero de sfmbolos M a transmitir. Tal como se ha descrito anteriormente, la correlacion de sfmbolos se produce en el dominio de tiempo. Las funciones continuas de interpolacion 42 se aplican entonces a la senal discreta de sfmbolos correlacionados 16 para generar una funcion continua CF(t) para t en el intervalo de tiempo entre 0 y T.

Las funciones de interpolacion 42 se construyen de tal manera que los valores de la funcion continua CF(t) en los instantes de tiempo L, t2, t3, ..., tM sean respectivamente iguales a Ci, C2, C3, ..., Cm y que la respuesta de la frecuencia de la funcion continua CF(t) contenga solo sinusoides en los tonos asignados. Por lo tanto, CF(t) se construye como

CF (f) = £ Ate

1 1"/hh‘

en la que y los coeficientes Ak estan dados por

imagen1

Asf, cada coeficiente Ak se genera mediante la multiplicacion de una matriz de sinusoides predeterminados con la unica columna de sfmbolos de datos Ci, C2, C3, ..., Cm 16.

La figura 3B muestra la respuesta de frecuencia de la funcion continua CF(t). Mas especfficamente, la figura 3B muestra que la respuesta de frecuencia de la funcion continua no es cero solo en los tonos de frecuencia asignados f((i), fi(2), ..., fi(M), y es cero en todos los otros tonos de frecuencia.

La salida del DSP 26 es un vector de muestras de senales digitales S 22, que son las muestras de la funcion continua CF(t) en los instantes de tiempo discretos 0, T/N, 2T/N, ..., T (N-1)/N, es decir, S1 = CF(0), S2 = CF (N/T), S3 = CF(2T/N), ..., Sn = CF(T(N-1)/N), donde N es el numero de instantes de tiempo discretos en el vector de las muestras de senales digitales 22. En una forma general, ti, ..., tM pueden no ser necesariamente iguales a cualquiera de los instantes de tiempo 0, T/N, 2T/N, ..., T(N-1)/N. Por lo tanto, mientras que las muestras de senales digitales S 22 pueden producirse en los instantes de tiempo ti, ..., tM, el sistema de comunicacion de OFDM 10 no requiere que los instantes de tiempo 0, T/N, 2T/N ..., T (N-1)/N sean iguales a ti, ..., tM.

En otra implementacion del sistema de comunicacion de OFDM 10, las muestras de senales digitales S 22 pueden generarse mediante el DSP 26, multiplicando directamente una matriz Z de ondas sinusoidales calculadas previamente, que operan como funciones de interpolacion discretas, por la senal discreta de sfmbolos correlacionados C, a fin de satisfacer la funcion de transformacion S = ZC de acuerdo a lo siguiente:

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pWwi°

l4,j

: . Q-WmyO ' ' eJZafw‘y . . eJll?UX)rt -I

eJ2rf,wT*?: P ■ L

= ZC

en donde C representa el vector de sfmbolos, y la matriz Z representa el producto de las dos matrices en la segunda linea de la ecuacion anterior. Cada columna (i) de la matriz Z representa la funcion de interpolacion 42 de un sfmbolo Ci correspondiente para generar las muestras de senales digitales S 22. Como tal, la matriz Z puede calcularse previamente y almacenarse en la memoria de funciones de interpolacion 23 del circuito de interpolacion 20 (figura 2b). El circuito de interpolacion 20 aplica entonces las funciones de interpolacion discretas 42 definidas por la matriz Z a la senal discreta de sfmbolos complejos correlacionados C 16 para satisfacer los criterios de S = ZC y para generar el vector de muestras de senales digitales 22.

El proposito de construir la senal en el dominio del tiempo es correlacionar directamente los sfmbolos 16, que tienen una propiedad deseable de baja razon entre maximo y promedio, con los instantes de tiempo prescritos dentro de la duracion de sfmbolo 40. Se seleccionan funciones apropiadas de interpolacion 42 para obtener la funcion continua CF(t) y las muestras de senales digitales 22, de tal manera que la propiedad deseable de baja razon entre maximo y promedio de los sfmbolos 16 se conserve esencialmente para la funcion continua y para las muestras de senales digitales 22. La propiedad de razon entre maximo y promedio de la funcion continua CF(t) resultante (interpolada) y de las muestras de senales digitales 22 depende de las funciones de interpolacion 42, la eleccion de los tonos de frecuencia asignados fi(i), f(2), ..., fi(M)entre el conjunto de tonos y los instantes de tiempo prescritos ti,tM.

Haciendo referencia a la figura 4A, una implementacion del sistema de comunicacion de OFDM 10 asigna tonos % fi(2), ..., fi(M) al transmisor asociado al sistema de comunicacion, que son un subconjunto de tonos contiguos en el conjunto de tonos fi, fz ..., fc. Por lo tanto, f(k) = fo + (K-1)A, para k = 1, ..., M, en donde M es el numero de sfmbolos. Si el sistema de comunicacion de OFDM 10 es un sistema de acceso multiple, a cada transmisor asociado al sistema de comunicacion se asigna un subconjunto no solapado de los tonos de frecuencia. Con fines de descripcion, sea f0 = 0. La construccion de los otros casos donde fo t 0 puede obtenerse de manera similar.

Los sfmbolos complejos Ci, ..., Cm 16 se correlacionan en el dominio del tiempo con los instantes de tiempo siguientes tk = (k - 1)T/M, para k = 1, ..., M. Como parte de esta implementacion, los instantes de tiempo prescritos t1, ..., tM son instantes de tiempo equidistantes, uniformemente distribuidos en toda la duracion de sfmbolo de OFDM 40, tal como se muestra en el primer grafico del dominio del tiempo de la figura 4A. Dada la eleccion de los tonos de frecuencia asignados e instantes de tiempo prescritos, la matriz Z, que se utiliza para generar las muestras de senales digitales S, tal como se expone en las figuras 3A a 3B, se puede simplificar como

imagen2

: eJ1#n«j° . ■ ■ ■ "

...
...

El segundo grafico del dominio temporal de la figura 4A muestra el vector de muestras de senales digitales S 22 resultante despues de que el circuito de interpolacion 20 aplica las funciones de interpolacion 42 definidas por la matriz Z a los sfmbolos complejos 16 de acuerdo a la expresion S = ZC. Como parte de esta implementacion, el modulo de muestreo 25 no se utiliza generalmente, ya que el vector de muestras de senales digitales S 22 es generado directamente a partir de la senal discreta de sfmbolos correlacionados, utilizando la funcion de transformacion S = ZC.

Pasando a la figura 4B, un sistema de procesamiento digital 50 proporciona otra tecnica para obtener el vector de muestras de senales digitales S. Un circuito de DFT 52 recibe una senal discreta de sfmbolos de datos complejos C, y calcula las respuestas de frecuencia Ai, ..., Am, en tonos f(i), f(2), ..., fi(M), mediante una transformacion de Fourier discreta (DFT) de M puntos. El vector [Ai, ..., Am] 54 emitido por el circuito de DFT 52 se expande entonces hasta un nuevo vector de longitud N (el numero total de instantes de tiempo en el vector de senales discretas S) mediante la insercion de ceros en el bloque 56. Mas especfficamente, este procedimiento implica poner el kesimo sfmbolo Ak en el elemento i(k)esimo del nuevo vector, para k = 1, ..., M, donde fi(k) es el kesimo tono asignado al transmisor, e insertar ceros en todos los elementos restantes. Finalmente, un circuito de IDFT 58 realiza una transformacion de Fourier discreta inversa de N puntos sobre el vector resultante (despues de la insercion de ceros) para obtener el vector de

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muestras de senales digitales S. El procedimiento colectivo de la DFT, la insercion de ceros y la IDFT es una manera de implementar las funciones de interpolacion discretas.

Pasando a la figura 4C, se muestra otra tecnica para la obtencion de muestras de senales digitales S. Para simplificar la descripcion, se supone que los tonos contiguos asignados fi(i), f(2), ..., fi(M) se centran en la frecuencia 0. La construccion para los otros casos, donde los tonos asignados no estan centrados en la frecuencia 0, puede obtenerse de manera similar. Al igual que con la figura 4A, los instantes de tiempo prescritos ti, ..., tM son instantes de tiempo equidistantes, distribuidos uniformemente en toda la duracion de sfmbolo de OFDM 40.

Los sfmbolos complejos Ci, ..., Cmprimero se correlacionan en el dominio de tiempo con los instantes de tiempo ti, ..., Tm, respectivamente. A continuacion, los sfmbolos correlacionados Ci, ..., Cm se desplazan hacia la izquierda y hacia la derecha y se replican en un conjunto expandido de instantes de tiempo prescritos, que es un super-conjunto de ti, ..., tM, y que consiste en un numero infinito de instantes de tiempo equidistantes, que cubren el intervalo de tiempo desde -~ a +~ Esta tecnica crea una serie infinita de sfmbolos correlacionados C. La funcion continua CF(t) entonces se construye mediante la interpolacion de la serie infinita de sfmbolos correlacionados, utilizando una funcion de interpolacion de sincronizacion 60. Matematicamente, las etapas anteriores construyen la funcion continua CF(t) como

imagen3

en la que sinc(a,b) = sen (na/b)/(na/b). La funcion de interpolacion de sincronizacion 60 tambien puede calcularse previamente y almacenarse en la memoria de funciones de interpolacion 23. Tal como se ha expuesto en la figura 3A, las muestras de senales digitales S 22 son las muestras de la funcion continua CF(t) en los instantes de tiempo 0, T/N, ..., T(N-1)/N. En las figuras 4A a 4C, si N es un multiplo de M, entonces Si+(k-i)N/M = Ck, para k = 1, ..., M. Cabe senalar que la funcion continua CF(t) se aplica solamente a la duracion de sfmbolo 40 entre 0 y T. El uso del intervalo de tiempo desde -~ a +~ es unicamente con el fin de construir matematicamente CF(t). Las funciones de interpolacion discretas, que combinan las funciones de interpolacion continuas y la funcion de muestreo, pueden obtenerse facilmente de la descripcion anterior.

Con fines de comparacion, la figura 4D ilustra la razon resultante entre maximo y promedio para un vector de muestras de senales digitales S 62 y su senal asociada de OFDM transmitida 64, producida mediante los sfmbolos 16, donde la senal se construye en el dominio de la frecuencia. Tal como se ha descrito anteriormente, esta tecnica conocida de correlacion de los sfmbolos 16 en el dominio de la frecuencia produce una gran variacion de senal en la senal de OFDM transmitida 64 y da como resultado una gran razon entre maximo y promedio.

La figura 4E ilustra la pequena variacion de senal resultante y la baja razon entre maximo y promedio del vector de muestras de senales digitales S 66, asociado a la senal de OFDM transmitida 68. Tal como se apreciara mediante la comparacion de las figuras 4D y 4E, la correlacion de la constelacion de sfmbolos complejos 16 en el dominio del tiempo produce una senal de OFDM 68 que tiene una razon entre maximo y promedio significativamente reducida.

La figura 5A muestra una segunda implementacion del sistema de comunicacion de OFDM 10, y sirve para generalizar adicionalmente el sistema mostrado en las figuras 4A a 4C. Como parte del sistema de OFDM 10, los tonos f(i), fi(2)...., fi(M), asignados al transmisor asociado al sistema de comunicacion, son un subconjunto de tonos equidistantes en el conjunto de tonos fi, f2, ..., fF. Por lo tanto, fi(k) = fc+(k-1)LA, para k = 1, ...., M y L es un numero entero positivo que representa la separacion entre dos tonos adyacentes de frecuencia asignados. Cuando L = 1, esta implementacion es equivalente a la tecnica de implementacion descrita en las figuras 4A a 4C. En aras de la descripcion, sea f0 = 0. La construccion para los otros casos donde f0 t 0 puede obtenerse de manera similar.

En este caso, donde los tonos asignados son tonos equidistantes, la funcion continua construida CF(t) es identica en cada uno de los L intervalos de tiempo, [0, T/L), [L/L, 2T/L), ..., y [(L-1)T/L, T/L). Como parte de esta tecnica, los sfmbolos Ci, ..., Cm 16 se correlacionan con los siguientes instantes tk = (k-1)T/M/L, para k = 1, ..., M. En esta implementacion, los instantes de tiempo prescritos ti, ..., tM son instantes de tiempo equidistantes, uniformemente distribuidos en una fraccion (1/L) de la duracion de sfmbolo 70. Como comparacion, en el caso de tonos contiguos asignados (figura 4A), los instantes de tiempo prescritos son equidistantes y estan distribuidos en toda la duracion de sfmbolos, tal como se expone respecto a la figura 4A.

El procedimiento para obtener las muestras de senales digitales S 22, descritas en la figura 4A, tambien puede aplicarse respecto a la figura 5A. Mas especfficamente, el vector de muestras de senales digitales S es el producto de la matriz Z (que define las funciones de interpolacion discretas) y el vector de sfmbolos C. Dada la eleccion de los tonos de frecuencia asignados y los instantes de tiempo prescritos, la matriz Z, que se utiliza para generar las muestras de senales digitales 22 a partir de la senal discreta de sfmbolos asignados, puede simplificarse en la misma formula que en la figura 4A, con el unico cambio en la definicion de f(i), f(2), ..., f(M)y ti, ..., tM.

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En la figura 5B, el procedimiento de obtencion del vector de muestras de senales digitales S 22, descrito en la figura 4B, tambien se puede aplicar al caso de los tonos de frecuencia asignados que sean tonos equidistantes. Mas especfficamente, un sistema de procesamiento digital 100 proporciona otra tecnica para obtener el vector de muestras de senales digitales S. Un circuito de DFT 102 recibe una senal discreta de sfmbolos de datos complejos Ci y calcula las respuestas de frecuencia Ai, ..., Am, en tonos fi(i), f^, ..., f(M), mediante una transformada discreta de Fourier (DFT) de M puntos. El vector [Ai, ..., Am] 104 emitido por el circuito de DFT 102 se expande entonces a un nuevo vector de longitud N (el numero total de instantes de tiempo en el vector de muestras de senales digitales S) mediante la insercion de ceros en el bloque 106. Mas especfficamente, este procedimiento implica poner el kesimo sfmbolo Ak en el i(k)-esimo elemento del nuevo vector, para k = 1, ..., M, donde fi(k) es el kesimo tono asignado al transmisor, e insertar ceros en todos los elementos restantes. Finalmente, un circuito de IDFT 108 realiza una transformacion de Fourier discreta inversa de N puntos sobre el vector resultante (despues de la insercion de ceros) para obtener el vector de muestras de senales digitales S del dominio del tiempo. El procedimiento colectivo de la DFT, la insercion de ceros y la IDFT es una forma de implementacion de las funciones de interpolacion discretas.

La figura 5C es la contraparte de la figura 4C, donde los sfmbolos Ci, ..., Cmprimero se correlacionan con ti, ..., tM, respectivamente, en una fraccion (1/L) de la duracion de sfmbolo 70. La correlacion de sfmbolos tambien se realiza en el dominio del tiempo. A continuacion, los sfmbolos correlacionados Ci, ..., Cm se desplazan hacia la izquierda y hacia la derecha y se replican en un conjunto expandido de instantes de tiempo prescritos, desde -~ a +~ lo que crea una serie infinita de sfmbolos. La funcion continua CF(t) se construye entonces mediante la interpolacion de la serie infinita de sfmbolos correlacionados con una funcion de interpolacion de sincronizacion 72. Asf, la funcion continua CF(t) incluye las muestras de senales digitales correlacionadas con los instantes de tiempo prescritos, asf como los puntos de muestras digitales entre los instantes de tiempo prescritos. Matematicamente, las etapas anteriores construyen la funcion continua como

imagen4

Con referencia continuada a la figura 5C, cada funcion de interpolacion de sincronizacion 72 es mas estrecha y, por lo tanto, decae mas rapidamente que la funcion de interpolacion de sincronizacion 60 que se muestra en la figura 4C. La funcion de interpolacion de sincronizacion 72 tambien puede calcularse previamente y almacenarse en la memoria de funciones de interpolacion 23, para su uso mediante el modulo de funciones de interpolacion 21. El vector de muestras digitales S 22 puede obtenerse con la misma tecnica que se muestra en la figura 4C. En las figuras 5A y 5C, si N es un multiplo de ML, entonces S1+(k-1)N/M/L+(j-1)N/L = Ck, para k = 1, ..., M y j = 1, ..., L. Las funciones de interpolacion discretas, que combinan las funciones de interpolacion continuas y la funcion de muestreo, se pueden obtener facilmente a partir de la descripcion anterior.

La figura 5D ilustra la pequena variacion de senal resultante y la baja razon entre maximo y promedio del vector de muestras de senales digitales S 74, asociado a la senal de OFDM transmitida 76. Tal como se apreciara mediante la comparacion de las figuras 4D y 5D, la correlacion de la constelacion de sfmbolos complejos 16 en el dominio del tiempo produce una senal de OFDM 76 que tiene una razon entre maximo y promedio significativamente menor.

Con referencia ahora a la figura 6, una tecnica de rotacion de sfmbolo en n/4 se utiliza para reducir mas la razon entre maximo y promedio de la senal de OFDM transmitida. En una duracion de sfmbolo de OFDM, si los sfmbolos B1, ..., Bm de la constelacion han de transmitirse, los sfmbolos B1, ..., Bm se correlacionan con otro bloque de sfmbolos complejos Ci, ..., Cm, donde cada sfmbolo de numero impar permanece sin cambios y cada sfmbolo de numero par es girado en fase en n/4. Por ejemplo, si los sfmbolos Bi, ..., Bm pertenecen a una constelacion de QPSK (0, n/2, n, n3/2), los sfmbolos de numero impar Ck aun pertenecen a la misma constelacion de QPSK, mientras que, despues de haber sido girados en fase, los sfmbolos de numero par Ck pertenecen a otra constelacion de QPSK {n/4, n3/4, n5/4, n7/4}. Los sfmbolos Ci, ..., Cm se utilizan luego para construir las muestras de senales digitales 22 en el dominio del tiempo, tal como se ha descrito anteriormente respecto a las figuras 3A a 5C.

Con referencia a la figura 7, se muestra otra tecnica para reducir la razon entre maximo y promedio, que introduce un desplazamiento cfclico de los componentes de senal real e imaginario. Esta tecnica implica una primera etapa de desplazamiento de los componentes imaginarios de las muestras de senales digitales S 22, que se han generado usando la tecnica de las figuras 3A a 5C, mediante un numero entero de muestras. Si es necesario, la tecnica implica entonces una segunda etapa de ajuste de la temporizacion, en una fraccion de un perfodo de muestra, entre los componentes de senal real e imaginario en la trayectoria de transmision.

En una duracion de sfmbolo de OFDM, si las muestras de senales digitales S1, S2, ..., Sn se han obtenido utilizando el procedimiento tal como se ha descrito en las figuras 3A a 5C, el vector de muestras de senales digitales S es entonces correlacionado con otro vector S' de la siguiente manera. El componente real de la muestra de senal digital S'k es igual al de la muestra de senal digital Sk. El componente imaginario de la muestra de senal digital S'k es igual al de la muestra de senal digital Sj, donde el fndice j = (k+ d-1) mod N+1, para k = 1, ..., N, representando mod una

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operacion del modulo. El parametro d es un entero que representa el desplazamiento cfclico, en terminos del numero de muestras, entre los componentes reales e imaginarios.

N

En una implementacion, el valor de d se determina mediante

N

En un aspecto de esta tecnica, d se elige para que este cerca de ZLM

en donde L se expone en la figura 5A. Por ejemplo, d puede ser el numero entero

AT

N

mas proximo a 2.LW e| may0|- entero no mayor que o el menor entero no inferior a . En un ejemplo,

N

d se elige para que sea el mayor entero no mayor que . Este ejemplo se puede extender facilmente para otras opciones de d.

El vector de muestras de senales digitales S' se pasa a continuacion al circuito de anteposicion del prefijo cfclico 24, tal como se muestra en la figura 1. Por lo tanto, la operacion de desplazamiento cfclico de medio sfmbolo se realiza antes de la operacion de anteposicion del prefijo cfclico, tal como la realizada por el circuito de prefijo cfclico 24 de la figura 1.

No mostrados especfficamente en la figura 7 cuando, o despues de que, el vector de muestra S' y el prefijo cfclico se emiten hacia el convertidor de digital a analogico 28, los componentes imaginarios son retrasados adicionalmente en

una magnitud de

imagen5

que es una fraccion de un perfodo de muestreo T/N.

Como una variante de la tecnica mostrada en la figura 7 (no mostrada especfficamente), otra tecnica para lograr un resultado similar se puede utilizar para eliminar la segunda etapa de ajuste de temporizacion, en una fraccion de un perfodo de muestra, entre los componentes de senal, reales e imaginarios, en la trayectoria de transmision. Como parte de esta tecnica, los componentes reales e imaginarios de las muestras de senales digitales S 22 deseadas se generan por separado, tal como se describe a continuacion.

Una primera serie de las muestras de senales digitales 22 se genera mediante la tecnica de las figuras 3A a 5C. Los componentes reales de las muestras de senales digitales 22 deseadas son iguales a los de la primera serie de muestras. Una segunda serie de muestras de senales digitales 22 se genera mediante la tecnica de las figuras 3A a 5C, a excepcion de los siguientes cambios. Los componentes imaginarios de las muestras de senales digitales deseadas son iguales a los de la segunda serie de muestras. En el procedimiento general descrito en las figuras 3, 4A y 5A, la matriz

se convierte en

imagen6

En el procedimiento del diagrama de bloques que se describe respecto a la figura 4B, se requiere una operacion adicional despues de la insercion de ceros (bloque 56) y antes de la IDFT de N puntos (bloque 58), donde cada

elemento k en el vector de longitud expandida N se gira en fase, en

imagen7

Haciendo referencia a las figuras 8A a 8D, otra tecnica para reducir aun mas la razon entre maximo y promedio se implementa mediante la asignacion de mas tonos de frecuencia que el numero de sfmbolos complejos a transmitir en

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una duracion de sfmbolo 40. En las figuras 3 a 7, el numero de tonos asignados al transmisor asociado al sistema de comunicacion es igual al numero de sfmbolos a transmitir en una duracion dada de sfmbolo de OFDM. En comparacion con las otras tecnicas descritas respecto a las figuras anteriores, la tecnica de las figuras 8A a 8D requiere una sobrecarga adicional del ancho de banda para transmitir el mismo numero de sfmbolos complejos.

Por ejemplo, si al sistema de comunicacion 10 se asignan M + Mextonos de frecuencia contiguos, fi(i), f^, ..., f(M+Mex), y M sfmbolos Ci, ..., Cm de la constelacion se han de transmitir en una duracion de sfmbolo de OFDM, a partir de la comparacion de las figuras 4A y 5A, el caso de tonos contiguos asignados se puede extender facilmente al caso de los tonos asignados equidistantes. Como parte de esta implementacion del sistema de comunicacion de OFDM 10, Mexes un numero positivo que representa el numero de tonos en exceso a utilizar, y se supone que es un numero

M

fm =fo+(k-----“ *)A »

par. Por lo tanto, el tono asignado ^ para k = 1, ..., M + Mex. Con fines de descripcion,

sea f0 = 0. La construccion para los otros casos donde f0 t 0 puede obtenerse de manera similar.

Al igual que con la tecnica descrita respecto a la figura 4A, los instantes de tiempo prescritos son tk = (k-1)T/M, para k = 1, ..., M, es decir, los instantes de tiempo prescritos t1, ..., tM son instantes de tiempo equidistantes en la duracion de sfmbolo 40.

Como parte de esta tecnica que se muestra en la figura 8A, P(f) es una funcion llana de formacion de ventanas 90 en el dominio de la frecuencia, que es distinta de cero solo en el intervalo [fi(1), f(M+Mex)l Ademas, P(f) 90 tambien satisface el criterio de interferencia cero entre sfmbolos de Nyquist, es decir,

fjP(f-kMA) = 1

krs-ao

para cualquier frecuencia f, en donde A es la separacion entre tonos adyacentes.

La figura 8B muestra el diagrama de bloques de la tecnica. Tal como se ha descrito anteriormente, una correlacion de sfmbolo a sfmbolo se realiza optativamente para generar una senal discreta de sfmbolos complejos correlacionados C1, ..., Cm, 16. Las respuestas de frecuencia Ai, ..., Am84 se calculan mediante una transformacion de Fourier discreta (DFT) de M puntos de los sfmbolos complejos 16 en el bloque 82. En el bloque 86, el vector [Ai, ..., Am] 84 se expande cfclicamente hasta un nuevo vector A' de longitud N y dotado de ventanas, con una funcion de formacion de ventanas 90 segun lo siguiente:

A 'k~Ag(ty *P((k-l)A+ft)

en donde el fndice g(k) = mod (k-i(1)-Mex/2, M) + 1, para k = 1, ..., N.

En el bloque 88, el vector de muestras de senales digitales S se obtiene tomando una transformacion de Fourier discreta inversa (IDFT) de N puntos del nuevo vector A'. Finalmente, el prefijo cfclico es anadido por el circuito de prefijo cfclico 24, tal como se ha descrito anteriormente respecto a la figura 1.

Para proporcionar una percepcion adicional para la anterior tecnica de construccion de senales, supongamos que los tonos asignados fi(1), fi(2), ..., fi(M + Mex) se centran en la frecuencia 0. En la figura 8C (como con la figura 4C), los sfmbolos Ci, ..., Cm primero se correlacionan con instantes de tiempo equidistantes en la duracion de sfmbolo 40, y luego se desplazan hacia la izquierda y hacia la derecha y se replican desde -~ a +~ Lo que es diferente de la figura 4C es que una funcion de interpolacion diferente 92, que esta determinada por la funcion de formacion de ventanas 90, se utiliza para generar la funcion continua

imagen8

en donde p(t) 92 es la respuesta del dominio del tiempo de P(f) 90. Al igual que con la figura 4C, las muestras de senales digitales se obtienen haciendo t = 0, T/N, ..., T(N-1)/N.

En un aspecto ejemplar de esta tecnica, si se utiliza una funcion de formacion de ventanas de coseno elevado, es decir,

imagen9

en donde p = (Mex + 2)/M representa el porcentaje de sobrecarga de exceso de tono, entonces, la funcion de interpolacion p(t) 92 esta dada por 5

P(0 =

sen (71tM /T) tOM/ T '

cos{nPtM / T) 1-4p2t2M*/T2 '

A medida que p aumenta, la funcion de interpolacion p(t) 92 decae mas rapidamente, reduciendo asf la probabilidad de tener un maximo grande en las muestras entre t

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La figura 8D muestra la pequena variacion resultante de la senal y la baja razon entre maximo y promedio del vector de muestras de senales digitales S 94, asociado a la senal de OFDM transmitida 96. Tal como se apreciara, la correlacion de los sfmbolos de constelacion 16 en el dominio de tiempo produce una senal de OFDM 96 que tiene una razon de senal de pico a promedio significativamente menor.

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Se ha descrito una serie de realizaciones de la invencion. No obstante, se comprendera que diversas modificaciones pueden hacerse sin apartarse del alcance de la invencion, segun lo definido en las reivindicaciones adjuntas. Por consiguiente, otras realizaciones estan dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de comunicacion para su uso en un sistema de comunicaciones de OFDM que usa multiples tonos distribuidos sobre un ancho de banda predeterminado para comunicar datos, comprendiendo el dispositivo:

un circuito de correlacion (18) que recibe sfmbolos de datos y correlaciona los sfmbolos con instantes de tiempo prescritos en un intervalo de tiempo predeterminado, para generar una senal discreta que incluye sfmbolos correlacionados, correspondiendo cada sfmbolo correlacionado a un momento discreto en el tiempo; y

un circuito de interpolacion (20) que recibe la senal discreta y genera una senal continua aplicando una funcion de interpolacion a la senal discreta, operando la funcion de interpolacion sobre la senal discreta de modo que una respuesta de frecuencia de la senal continua incluya sinusoides que tengan valores distintos de cero en un primer conjunto de tonos, siendo el primer conjunto de tonos un subconjunto de dichos multiples tonos, siendo el valor distinto de cero de cada uno entre dicho primer conjunto de tonos una funcion de una pluralidad de sfmbolos correlacionados, correspondientes a distintos momentos discretos en el tiempo, incluyendo tambien la respuesta de frecuencia de la senal continua valores iguales a cero en un segundo conjunto de tonos, siendo el segundo conjunto de tonos distinto a dicho primer conjunto de tonos, y siendo otro subconjunto de dichos multiples tonos.
2. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que los instantes de tiempo discretos estan definidos dentro de la gama de 0, T/N, 2T/N, ..., T(N-1)/N, donde N es un numero total de instantes de tiempo en el intervalo temporal predeterminado.
3. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que los tonos de frecuencia dentro del primer conjunto de tonos son tonos de frecuencia contiguos, y los instantes de tiempo prescritos son equidistantes y estan uniformemente distribuidos en una duracion de sfmbolo.
4. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que los tonos de frecuencia dentro del primer conjunto de tonos son tonos de frecuencia equidistantes, y los instantes de tiempo prescritos son equidistantes y estan uniformemente distribuidos en una fraccion de una duracion de sfmbolo.
5. El dispositivo de la reivindicacion 4, en el que dicho primer conjunto de tonos es un conjunto asignado de tonos; y

en el que una fraccion de una duracion de sfmbolo esta definida por 1/L, donde L es la separacion entre dos tonos de frecuencia asignados adyacentes en el conjunto asignado de tonos.
6. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que un numero total de instantes de tiempo discretos es mayor o igual que un numero total de tonos de frecuencia distribuidos sobre el ancho de banda predeterminado.
7. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que el circuito de interpolacion (20) incluye una memoria (23) para almacenar las funciones de interpolacion predeterminadas, y un modulo de funcion de interpolacion (21) para extraer las funciones de interpolacion desde la memoria (23) y aplicar las funciones de interpolacion a la senal discreta, para generar la senal continua.
8. El dispositivo de la reivindicacion 7, en el que las funciones de interpolacion comprenden una matriz de ondas sinusoidales previamente calculadas.
9. El dispositivo de la reivindicacion 7, en el que las funciones de interpolacion comprenden funciones de interpolacion continuas.
10. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que el circuito de correlacion (18) replica la senal discreta de sfmbolos correlacionados para generar una serie infinita de sfmbolos correlacionados en instantes de tiempo prescritos que abarcan un intervalo temporal entre -» y +<».
11. El dispositivo de la reivindicacion 10, en el que las funciones de interpolacion comprenden funciones de interpolacion de sincronizacion, y el circuito de interpolacion aplica las funciones de interpolacion de sincronizacion a la serie infinita de sfmbolos correlacionados.
12. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que los sfmbolos de datos son sfmbolos complejos asociados a una constelacion de sfmbolos.
13. El dispositivo de la reivindicacion 1, que incluye ademas un procesador de senales digitales (26) para

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implementar el circuito de correlacion (18) y el circuito de interpolacion (20).
14. El dispositivo de la reivindicacion 1, que comprende ademas:

un circuito de muestreo (25) que muestrea la senal continua en instantes discretos de tono, distribuidos en la duracion del sfmbolo del dominio del tiempo, para generar un vector de muestras de senales digitales; y

un circuito de prefijo cfclico (24) para recibir el vector de muestras de senales digitales desde el circuito de muestreo y anteponer un prefijo cfclico al vector de muestras de senales digitales.
15. El dispositivo de la reivindicacion 14, en el que el circuito de prefijo cfclico (24) opera para copiar una parte final del vector de muestras de senales digitales y anteponer la parte final a una parte inicial del vector de muestras de senales digitales.
16. El dispositivo de la reivindicacion 1, que comprende ademas:

un circuito de muestreo (25) que muestrea la senal continua en instantes discretos de tono, distribuidos en la duracion del sfmbolo del dominio del tiempo, para generar un vector de muestras de senales digitales; y

un convertidor de digital a analogico (28), operable para recibir el vector de muestras de senales digitales y generar una senal analogica para su transmision dentro del sistema de comunicacion.
17. El dispositivo de la reivindicacion 1, en el que la senal continua comprende una senal de comunicacion de OFDM y en el que el valor de la senal continua en cada uno de los instantes de tiempo prescritos es una funcion del sfmbolo correlacionado en dicho instante de tiempo prescrito.
18. Un procedimiento para reducir una razon entre maximo y promedio en una senal de comunicacion de OFDM, transmitida por un dispositivo de comunicacion, comprendiendo el procedimiento:

correlacionar sfmbolos de datos a transmitir con instantes de tiempo equidistantes en una duracion de sfmbolo, para generar una senal discreta de sfmbolos correlacionados; y

generar una senal continua aplicando una funcion de interpolacion a la senal discreta, operando la funcion de interpolacion sobre la senal discreta de modo que una respuesta de frecuencia de la senal continua incluya sinusoides con valores distintos de cero en un primer conjunto de tonos, siendo el primer conjunto de tonos un subconjunto de dichos multiples tonos, siendo el valor distinto de cero de cada uno entre dicho primer conjunto de tonos una funcion de una pluralidad de sfmbolos correlacionados, correspondientes a distintos momentos discretos en el tiempo, incluyendo tambien la respuesta de frecuencia de la senal continua valores iguales a cero en un segundo conjunto de tonos, siendo el segundo conjunto de tonos distinto a dicho primer conjunto de tonos, y siendo otro subconjunto de dichos multiples tonos.
19. El procedimiento de la reivindicacion 18, en el que los instantes de tiempo discretos estan definidos dentro de la gama de 0, T/N, 2T/N, ..., T(N-1)/N, donde N es un numero total de instantes de tiempo en una duracion de sfmbolo.
20. El procedimiento de la reivindicacion 18, que comprende ademas:

asignar un numero predeterminado de tonos de frecuencia al dispositivo de comunicacion, siendo dichos tonos asignados dicho primer conjunto de tonos.
21. El procedimiento de la reivindicacion 18, que comprende ademas:

asignar un numero predeterminado de tonos de frecuencia al dispositivo de comunicacion, siendo dichos tonos asignados dicho primer conjunto de tonos, siendo dichos tonos asignados tonos de frecuencia equidistantes
22. El procedimiento de la reivindicacion 18, que incluye ademas la etapa de replicar los sfmbolos correlacionados dentro de la duracion de sfmbolo, para generar una serie infinita de sfmbolos de datos durante instantes de tiempo equidistantes que abarcan un intervalo temporal desde -<» a +<», despues de la etapa de correlacion de los sfmbolos de datos.
23. El procedimiento de la reivindicacion 22, en el que la etapa de generacion de la senal continua comprende ademas aplicar una funcion de interpolacion de sincronizacion a la serie infinita de sfmbolos de datos.
24. El procedimiento de la reivindicacion 18, en el que la senal discreta de sfmbolos correlacionados incluye

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sfmbolos de numero impar y sfmbolos de numero par, y comprende ademas la etapa de rotacion en fase de cada sfmbolo de numero par en n/4.
25. El procedimiento de la reivindicacion 18, que comprende ademas la etapa de correlacionar los sfmbolos de datos con un bloque de sfmbolos de datos complejos, en donde el bloque de sfmbolos de datos complejos incluye sfmbolos de numero impar y sfmbolos de numero par;

girar en fase cada sfmbolo de numero par en n/4; y

correlacionar el bloque de sfmbolos de datos complejos con instantes de tiempo equidistantes en la duracion de sfmbolo, para generar la senal discreta de sfmbolos correlacionados.
26. El procedimiento de la reivindicacion 18, que comprende ademas la etapa de desplazar componentes imaginarios del vector de muestras de senales digitales en un numero predeterminado de muestras, para producir un desplazamiento cfclico en el vector de muestras de senales digitales.
27. El procedimiento de la reivindicacion 26, que comprende ademas la etapa de fijar una posicion de componentes reales del vector de muestras de senales digitales, con respecto a los componentes imaginarios.
28. El procedimiento de la reivindicacion 26, en el que el numero predeterminado de muestras es un numero entero de muestras.
29. El procedimiento de la reivindicacion 26, en el que el numero predeterminado de muestras es una fraccion de un periodo de muestreo.
30. El procedimiento de la reivindicacion 18, que comprende ademas la etapa de anteponer un prefijo cfclico al vector de muestras de senales digitales.
31. El procedimiento de la reivindicacion 30, en el cual la etapa de anteponer un prefijo cfclico comprende copiar una parte final del vector de muestras de senales digitales y anteponer la parte final a una parte inicial del vector de muestras de senales digitales.
32. El procedimiento de la reivindicacion 18, en el que la etapa de asignar un numero predeterminado de tonos de frecuencia incluye la asignacion de mas tonos que el numero total de sfmbolos de datos a transmitir en la duracion de sfmbolo.
33. El procedimiento de la reivindicacion 18, en el que la funcion de interpolacion es una funcion de coseno elevado.
34. El procedimiento de la reivindicacion 18, que comprende ademas la etapa de calcular previamente la funcion de interpolacion y almacenar la funcion de interpolacion en una memoria.