ES2652325T3 - Sistema y método para eliminar señales dentro de banda no deseadas de una señal de comunicación recibida - Google Patents
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Abstract
Un sistema para eliminar una o más señales dentro de banda de una señal de comunicación recibida, que comprende: un receptor configurado para recibir una señal que incluye una señal de comunicación deseada y una o más señales dentro de banda no deseadas, en donde la potencia de la señal de comunicación recibida deseada es mayor que la potencia recibida agregada de las señales dentro de banda; y un procesador de señal configurado para procesar la señal recibida para formar una estimación de la señal de comunicación deseada y una estimación de las señales dentro de banda y de este modo eliminar la estimación de las señales dentro de banda de la señal recibida, en donde el procesador de señal está configurada para formar la estimación de la señal de comunicación deseada demodulando la señal recibida para formar una señal demodulada y remodulando la señal demodulada para formar la estimación de la señal de comunicación deseada, y en donde el procesador de señal está configurado para usar la mayor potencia de la señal de comunicación deseada para bloquear a la señal de comunicación deseada para formar la señal demodulada; y en donde el procesador de señal está configurado para formar la estimación de la señal de comunicación deseada y la estimación de las señales dentro de banda sin conocimiento previo de características de las señales dentro de banda y sin obtener una copia de ninguna de las señales dentro de banda de cualquier fuente distinta de la señal recibida.
Description
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DESCRIPCION
Sistema y metodo para eliminar senales dentro de banda no deseadas de una senal de comunicacion recibida
Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud Provisional de Estados Unidos N.° 61/266,312, presentada el 3 de diciembre de 2009.
Campo de la invencion
La invencion se refiere a un sistema novedoso para y metodo de eliminar senales dentro de banda no deseadas de una senal de comunicacion recibida, mejorando de este modo la calidad de la comunicacion recibida.
Antecedentes
Information puede transmitirse a traves de distancias codificando la information en una portadora y transmitiendo la senal de comunicacion resultante a traves de diferentes tipos de medios por cable o inalambricos. En el extremo de reception, se recibe una senal compuesta que incluye tanto la senal de comunicacion deseada, as! como otras senales que se anaden ya sea voluntaria o involuntariamente a y dentro del ancho de banda de la senal de comunicacion deseada. Estas otras senales pueden incluir ruido, interferencias o cualquier otra senal no deseada y generalmente no se desean porque colectiva e individualmente contribuyen a la degradation de la calidad de la senal de comunicacion recibida. Porque estan presentes dentro del intervalo de frecuencia (es decir ancho de banda) de la senal de comunicacion deseada, estas otras senales se denominan como que estan "dentro de banda."
La calidad de una senal de comunicacion recibida, tales como la llevada en un canal de TV o un canal de radio, pueden expresarse como una relation de potencia de portadora (C) a potencia de ruido (N), donde C representa la potencia de la senal de comunicacion recibida deseada y N representa la potencia agregada de todas las senales no deseadas presentes en el ancho de banda de la portadora. Esta invencion se dirige hacia la mejora de la calidad de la senal de comunicacion recibida eliminando estas senales no deseadas de la senal de comunicacion recibida.
El documento CA2516910 propone tecnicas de demodulation conjuntas para calculo de interferencia. El documento US2006/223479 propone un metodo para separar multiples senales FM de cocanal usando tecnicas de supresion de interferencia paralelas.
Sumario
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona un sistema como se expone en la reivindicacion 1. De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invencion, se proporciona un metodo como se expone en la reivindicacion 15. De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invencion, se proporciona un medio legible por ordenador como se expone en la reivindicacion 17.
En realizaciones descritas en este documento, la senal dentro de banda o senales pueden comprender ruido, senales de interferencia o cualquier otra senal no deseadas que puede impactar adversamente en la calidad de las comunicaciones subyacentes. Un receptor recibe una senal compuesta que incluye una senal de comunicacion recibida deseada y una o mas senales dentro de banda. Un procesador de senal procesa la senal compuesta recibida para formar una estimation de la senal de comunicacion deseada y una estimation de las senales dentro de banda. La estimacion de las senales dentro de banda se elimina de este modo de la senal compuesta recibida. Adicionalmente, la estimacion de la senal de comunicacion recibida deseada y la estimacion de las senales dentro de banda se forman sin conocimiento previo de caracterlsticas de las senales dentro de banda y sin obtener una copia de ninguna de las senales dentro de banda de cualquier fuente distinta de la senal recibida. Como se usa en el presente documento despues, el termino "caracterlsticas" incluye, pero sin limitation, frecuencia, ancho de banda, potencia, esquema de codification y tipo de modulation.
Breve descripcion de los dibujos
la Figura 1 ilustra un diagrama de bloques de un eliminador de senal dentro de banda de acuerdo con una realization de la presente invencion;
la Figura 2 ilustra un sistema para recibir y procesar una senal de comunicacion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
la Figura 3 ilustra un diagrama de constelacion de una senal de comunicacion recibida de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
la Figura 4 ilustra un diagrama de constelacion de la senal de la Figura 2 despues haberse procesado de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
la Figura 5 ilustra un diagrama de constelacion de una senal de comunicacion recibida junto con una senal no deseada de acuerdo con una realizacion de la presente invencion; y
la Figura 6 ilustra un diagrama de constelacion de la senal de la Figura 5 despues haberse procesado de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
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Descripcion de una realizacion de la invencion
Se describe un sistema nuevo y metodo para eliminar senales dentro de banda no deseadas de una senal de comunicacion recibida mejorando de este modo la calidad de la senal de comunicacion. Como se usa en el presente documento, la expresion "senal de comunicacion recibida" se refiere a una senal compuesta que incluye tanto una senal de comunicacion transportando informacion (tambien denominada como senal de comunicacion "deseada") y otras senales que ocupan simultaneamente el mismo ancho de banda que son o bien imprevistas o indeseadas (tambien denominadas como senales "no deseadas"). Estas senales no deseadas incluyen ruido, interferencias y cualquier otra senal dentro de banda que no es la senal de comunicacion deseada. Estas senales son "no deseadas" porque colectiva e individualmente contribuyen a la degradacion de la calidad de la senal de comunicacion recibida. Mientras senales fuera de banda indeseadas pueden filtrarse facilmente mediante un filtro selectivo de frecuencia, estas senales dentro de banda no deseadas generalmente no pueden filtrarse. Por lo tanto, las senales dentro de banda son mas diflciles de eliminar, especialmente si no hay disponible conocimiento previo de las caracterlsticas de las senales dentro de banda.
El metodo no requiere conocimiento previo de caracterlsticas de las senales dentro de banda no deseadas, ni requiere que una copia de cualquiera de las senales dentro de banda no deseadas este disponible de cualquier fuente distinta de la propia senal compuesta. Por lo tanto, todo el procesamiento se realiza solamente a partir de la senal recibida compuesta, que tienen tanto la senal de comunicacion deseada como las senales no deseadas en la misma. Debido a esto, puede eliminarse ruido aleatorio ademas de eliminar otras senales dentro de banda, tales como interferentes.
Para ayudar a ilustrar esta invencion, considerar la siguiente senal de comunicacion recibida
S = C + I1 + I2 + ... + In + NoB (ecuacionl)
Donde,
S representa la senal recibida compuesta que incluye tanto la senal de comunicacion deseada como las senales dentro de banda no deseadas C representa la senal de comunicacion deseada I1 representa la primera senal no deseada
In representa la nesima senal no deseada y NoB representa el ruido aleatorio recibido Como tal, se puede describir el rendimiento de portadora a ruido recibido de esta senal como
Portadora a ruido = C/(I1+I2+...+In+NoB) (ecuacion 2)
Usando esta invencion, los componentes de senal no deseada, I1, I2, ..., In y NoB pueden estimarse a partir de la senal recibida S. Estas estimaciones pueden describirse como se indica a continuation
I1* - Estimation de primer componente de senal no deseada I2* - Estimacion de segundo componente de senal no deseada In* - Estimacion de nesimo componente de senal no deseada NoB* - Estimacion de ruido aleatorio recibido
Si se usan estas estimaciones para suprimir los componentes de senal no deseada, entonces se presenta lo siguiente
e = I1-I1* + I2-I2* + ... + In - In* + NoB - NoB* (ecuacion 3)
Donde e representa el error residual despues de la supresion. Usando este enfoque, el rendimiento de portadora a ruido recibido de nuestra senal de comunicacion puede expresarse como C/£, donde e << (I1 + I2 + ... + In + NoB) si las estimaciones de los componentes indeseados estan lo suficientemente cerca de los propios componentes actuales.
Esta tecnica novedosa puede usarse de varias formas diferentes para mejorar la calidad de una senal de comunicacion recibida, as! como la capacidad de un canal de comunicaciones. En una formulation de esta invencion, puede usarse para mejorar la relation portadora a ruido recibida efectiva cuando una senal de comunicacion se recibe con ruido aleatorio no deseado, tal como estatica. Estimando y a continuacion eliminando el ruido dentro del intervalo del error, e, puede mejorarse la relacion portadora a ruido recibida. Este aspecto de la invencion ahorrarla potencia -y por lo tanto consumo de energla- permitiendo que senales de comunicacion se transmitan a potencias inferiores y aun se reciban con la misma calidad.
En otro aspecto de esta invencion, esta tecnica puede usarse para eliminar una o mas senales interferentes no deseadas que se reciben dentro del ancho de banda de la senal de comunicacion deseada. Estimando las senales
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interferentes y a continuacion eliminando las mismas dentro del intervalo del error, e, puede mejorarse la calidad de la senal de comunicacion recibida.
En un tercer aspecto de esta invencion, puede usarse para aumentar la capacidad de comunicacion de un canal permitiendo que dos o mas senales de comunicacion se transmitan simultaneamente en el mismo ancho de banda. En esta formulacion de la invencion, tanto la portadora deseada (C) como una senal interferente dentro de banda son senales de comunicacion. Pero, desde el punto de vista de la portadora deseada (C), la senal dentro de banda es un interferente no deseado. Sin embargo, desde el punto de vista de la senal dentro de banda (que es a su vez una senal de comunicacion deseada), la portadora (C) es un interferente no deseado. La invencion puede usarse para separar estas diversas senales de comunicacion entre si, permitiendo de forma efectiva que multiples portadoras compartan simultaneamente el mismo canal de comunicaciones y resultando de este modo en una ganancia neta en la capacidad del canal de comunicaciones. El aumento de capacidad que puede ganarse usando esta tecnica, para un esquema de modulacion dado, puede describirse como se muestra en la Ecuacion 4 a continuacion
Ci = (M-1)*100 % (ecuacion 4)
Donde Ci es la mejora de capacidad de canal y M es el numero de senales de comunicacion solapadas. Por ejemplo, dos senales de comunicacion (M=2) transmitidas de esta forma resultarla en un aumento del 100 % en capacidad (es decir, (2-1 )*100 %).
Una ventaja de este metodo es que no necesita una copia de una senal no deseada dada para eliminar la misma y obtener la senal deseada.
La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de sistema de un eliminador de senal 100 de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. Como se muestra en la figura 1, la senal de entrada S1 representa la senal de comunicacion deseada y S2 las senales no deseadas que se reciben simultaneamente en el mismo canal. S1 y S2 pueden ser completamente independientes, significando que S2 no tiene que estar relacionada con S1 de ninguna forma tal como, por ejemplo, cuando S2 es una version modificada de S1.
Las senales S1 y S2 pueden preprocesarse antes de procesarse mediante el eliminador de senal 100. Esto puede incluir, pero sin limitation, recibir simultaneamente las senales S1+S2 combinadas y digitalizar, filtrar y remuestrear las senales.
En una realizacion de la presente invencion, se presume que S1 y S2 son diferentes de alguna forma como, por ejemplo, la siguiente:
Ps2 < Ps1
donde
Ps1 = Potencia recibida de S1 Ps2 = Potencia recibida de S2
Usando este contexto, ahora se revisa el diagrama de bloques de la Figura 1. Empezando por la parte superior izquierda, S1 y S2 se reciben juntas e introducen a un primer bloque (102). Las etapas de procesamiento se describen en orden a continuacion:
La senal S1 se demodula usando un procesador, tales como un ecualizador adaptativo o un filtro adaptado. La Figura 1 muestra un ecualizador adaptativo 102, pero tambien puede usarse un filtro adaptado o cualquier otro esquema de procesamiento. Por lo tanto, haciendo referencia a la Figura 1, la demodulation se realiza mediante el ecualizador adaptativo 102, un bucle de enganche de fase (PLL) 104, un bloque de decision de slmbolo 106 y un bloque convertidor de slmbolos a bits 108. Con la condition de que Ps2<Ps1, esta fase de demodulacion demodulara la senal S1 (si la condicion fuera tal que Ps2>Ps1, entonces la senal demodulada serla S2). En algunas circunstancias, la fase de demodulacion tambien puede demodular la senal S1 incluso en la presencia de senales S2 de mayor potencia. Un ejemplo de esto serla si S2 estuviera unicamente solapando frecuencia con S1.
El ecualizador adaptativo 102 recibe las senales S1+S2 combinadas. Los coeficientes de filtro adaptativos se actualizan usando un algoritmo adaptativo tal como el algoritmo de error Cuadratico Medio Mlnimo (LMS), que intenta minimizar la senal de realimentacion E del bloque de totalization 110. El filtro adaptativo genera en su salida una estimation ecualizada de slmbolos de S1. Esta estimation ecualizada se aplica a un multiplicador 112 junto con una senal de diferencia de fase del PLL 104 para generar una estimacion de fase compensada de slmbolos de S1 en la salida del multiplicador 112 (esta senal se etiqueta "Y" en la Figura 1). Esta estimacion de fase compensada de slmbolos de S1 se proporciona al bloque de decision de slmbolo 106 que emite slmbolos de S1 de un mapa de slmbolos basandose en la estimacion de fase compensada de slmbolos de S1 (la senal de salida se etiqueta "D" en
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la Figura 1). En una realizacion de esta invencion, el mapa de slmbolos para la senal S1 puede conocerse por adelantado u obtenerse de la senal recibida S1, tal como se describe en la Patente de Estados Unidos N.° 7.639.761.
La salida D del bloque de decision de slmbolo 106 se aplica al bloque de slmbolos a bits 108, al bloque de totalizacion 110 y al PLL 104. El bloque de totalizacion 110 determina una diferencia entre cada slmbolo de S1 emitido desde el bloque de decision de slmbolo 106 y el correspondiente slmbolo de S1 que se introdujo en el bloque de decision de slmbolo 106 para formar la senal de realimentacion E que se usa para ajustar los parametros de ecualizador. El PLL 104 usa los slmbolos de S1 compensados de fase del multiplicador 112 y los slmbolos emitidos desde el bloque de decision de slmbolo 106 para formar la correction de fase que se aplica al multiplicador 112. Por lo tanto, el PLL 104 provoca que la fase de demodulation bloquee a la senal S1 rastreando y ajustando la compensation de fase de la salida de ecualizador. La mayor potencia de S1 resulta en bloquear a S1 en vez de a S2.
El bloque de slmbolos a bits 108 convierte la estimation de fase compensada de los slmbolos (la senal "D") a un flujo de bits de salida de S1. Este flujo de bits representa la estimacion demodulada de bits de S1.
Correccion de error puede realizarse en la senal S1 demodulada para corregir algunos o todos los errores incurridos durante el proceso de demodulacion si information de correccion de error hacia delante se embebe en S1. Haciendo referencia a la Figura 1, correccion de error se realiza mediante un bloque de correccion de error 114. La salida del bloque de correccion de error 114 es una version corregida de errores de la estimacion S1 y es diferente de la senal demodulada en que se reducen los errores de bits. Se ha de observar que, en una realizacion de esta invencion, puede omitirse el bloque de correccion de error 108. Correccion de error puede omitirse donde la senal S1 no incluye informacion de correccion de error hacia delante.
Los bits se convierten en slmbolos usando el mapa de slmbolos para senal S1. Este proceso se realiza mediante un bloque de bits a slmbolos 116 mostrado en la Figura 1 y puede usar el mapa de slmbolos conocido o un mapa de slmbolos que se obtiene de la senal recibida S1, como se ha descrito anteriormente.
Conformation de impulsos y sobremuestreo tambien pueden realizarse. El sobremuestreo se usa para igualar la tasa de muestreo de la senal S1 en la entrada. La tasa de muestreo de entrada deberla ser un multiplo de la tasa de slmbolo de S1 tales como 2 muestras/slmbolo. Haciendo referencia a la Figura 1, esto se realiza mediante un bloque de sobremuestra y forma de impulso 118. La conformacion de impulsos aplicada deberla igualar la conformacion de impulsos de transmision de S1. La salida de esta etapa es una estimacion de S1. Esta senal estimada se representa como S1*. Si la conformacion de impulsos de S1 se desconoce, entonces puede omitirse la etapa de conformacion de impulsos. Esto es porque un supresor de ruido adaptativo 120, analizado a continuation, tambien intentara conformar de impulsos la estimacion, S1*, para igualar la de la senal de entrada S1. Por lo tanto, donde se conoce la conformacion de impulsos de S1, puede aplicarse a la senal estimada; de otra manera, puede omitirse conformacion de impulsos.
La estimacion de S1* se introduce a continuacion en el bloque de supresor de ruido adaptativo 120. El supresor de ruido adaptativo 120 suprime adaptativamente la estimacion de S1 de la senal recibida S1+S2 combinada. El supresor de ruido adaptativo 120 puede proporcionar dos resultados:
a. La senal de error del supresor adaptativo 120, que en este caso es una estimacion de S2, que se denomina como S2**.
b. Una estimacion revisada de S1, que se denomina como S1**. El supresor de ruido adaptativo 120 genera esta estimacion revisada S1** intentando minimizar el error e que es la diferencia entre S1** y S1.
La senal S1** del supresor de ruido adaptativo 120 se aplica a un bloque de totalizacion 122. Las senales de entrada S1+S2 se aplican a un bloque de retardo 124 y, a continuacion, al bloque de totalizacion 122. El bloque de retardo 124 retarda la senal de entrada combinada (que incluye S1 y S2) con respecto a la salida de senal S1** del supresor de ruido 120 mediante una cantidad de tiempo igual al tiempo que se retarda la senal S1** de modo que las senales aplicadas al bloque de totalizacion 122 se alinean en tiempo.
El bloque de totalizacion 122 determina una diferencia entre la senal S1+S2 combinada retardada y la senal estimada S1**. Esta diferencia es la senal S2**. La senal S2** se usa como una senal de error por el supresor de ruido adaptativo 120 en bucle de realimentacion que minimiza S2**. Por consiguiente, la estimacion de las senales no deseadas, representadas mediante S2**, se elimina de la senal recibida S1+S2 combinada. Los parametros del supresor de ruido adaptativo pueden actualizarse usando un algoritmo adaptativo tal como el LMS u otros algoritmos adaptativos adecuados.
Ya que S1** es una estimacion de S1, entonces la relation entre S1 y S1** puede expresarse como se indica a continuacion
S1** = S1 + e (ecuacion 5)
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A partir del diagrama de bloques se puede obtener que
S2** = (S1 + S2) - S1** (ecuacion 6)
Esto puede simplificarse como se indica a continuacion sustituyendo la Ecuacion 5
S2** = S1 + S2 - S1 - e = S2 - e (ecuacion 7)
A partir de las Ecuaciones 5 y 7 se observa que la senal recibida S1+S2 se ha separado en estimaciones S1** y S2** y que la fidelidad de la separacion se indica mediante el error e. Por lo tanto, una senal recibida compuesta que incluye tanto una senal de comunicacion deseada como una o mas senales dentro de banda no deseadas se procesa de tal forma que las senales dentro de banda no deseadas se eliminan de la senal recibida dejando la senal deseada disponible para uso adicional. Adicionalmente, las senales dentro de banda eliminadas estan disponibles separadamente para uso adicional.
La Figura 2 ilustra sistema 200 para recibir y procesar una senal de comunicacion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. Un ejemplo de un sistema de comunicacion 200 de este tipo incluye un satelite 202 que transmite una senal 204 que es a continuacion recibida por una antena parabolica 206. El sistema de comunicacion 200 puede incluir equipo distinto del satelite 202 y la antena parabolica 206; por ejemplo, el sistema de comunicacion puede incluir, pero sin limitacion, un transmisor de radio, un transmisor de cable, una torre de celulas, un transmisor de microondas, un transmisor de optico; una antena, una antena de microondas o un receptor optico. La presente invencion es aplicable a cualquier sistema de comunicacion que comunica una senal de comunicacion desde un transmisor hasta un receptor, independientemente del medio o la frecuencia de senal de comunicacion.
Una senal 208 que incluye una senal de comunicacion deseada y senales no deseadas se recibe mediante un receptor 210. Desde el receptor 210, una senal 212 se pasa a un procesador de senal 214 que incluye un eliminador de senal no deseada 216 (que puede ser identico al eliminador de senal 100 en la Figura 1). El procesador de senal 214 puede realizar procesamiento de senal en la senal ademas del procesamiento mediante el eliminador de senal no deseada 216, aunque esto no es necesario. Por ejemplo, el procesador de senal 214 puede realizar preprocesamiento en la senal recibida antes de procesarse mediante el eliminador 216. Una senal 218 emitida desde el procesador de senal 214 es una estimacion de la senal de comunicacion deseada S1 (que se denomina en este documento anteriormente como la senal S1**). Otra senal 220 puede emitirse desde el eliminador 216 y procesador de senal 214. Esta senal 220 corresponde a la senal de error S2** que como se ha analizado anteriormente es una estimacion de senal S2. La senal 220 puede incluir ruido, interferencia u otras senales no deseadas.
Cualquiera o ambas de las senales 218 y 220 pueden proporcionarse a un visualizador de sistema informatico de modo que pueden verse o introducirse a otro equipo que hace uso de las senales de salida 218 y/o 220, tales como modems de comunicacion. Por ejemplo, las senales 218 y/o 220 pueden procesarse para determinar, y posiblemente tambien para visualizar, sus propiedades, tales como propiedades espectrales (por ejemplo, sus espectros de frecuencia) o parametros de comunicacion (por ejemplo, frecuencia central o esquema de codificacion). Por lo tanto, como un ejemplo adicional, el sistema 200 puede usarse para detectar y extraer senales de interferencia para el proposito de supervision de senal. Por lo tanto, las senales de salida 218 y 220 pueden procesarse adicionalmente para determinar sus propiedades espectrales que a continuacion pueden visualizarse con un visualizador de espectro. Las senales de salida 218 y 220 tambien pueden almacenarse en un almacenamiento de datos informatico para posterior uso.
El receptor 210 y el procesador de senal 214 se implementan cada uno con circuitos de hardware y tambien puede incluir software relacionado que controla al menos una porcion del hardware. Mientras la senal recibida se esta procesando mediante el eliminador de senal 216, al menos porciones o componentes de la senal que esta siendo activamente procesada se almacenan al menos temporalmente en la circuiterla de hardware que realiza las etapas de procesamiento de senal. Adicionalmente, el mapa de slmbolos analizado en este documento tambien puede almacenarse al menos temporalmente en el hardware.
Ejemplo 1 - S2 como Ruido Aleatorio
En una formulacion de la invencion, se considera que S1 es la senal portadora de comunicaciones deseada y S2 es ruido aleatorio no correlacionado recibido con la senal. Si se sigue este escenario a traves del diagrama de bloques se terminara con lo siguiente a partir de las Ecuaciones 5 y 7
S1** = S1 + e S2** = S2 + e
En este caso, sin embargo, S2 es ruido aleatorio. Si se sustituye S2 por la notacion N, se consigue lo siguiente
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N** = N + e (ecuacion 8)
Si e es mas pequeno que N, entonces se ha mejorado de forma efectiva la relacion portadora a ruido recibida de S1. A partir del diagrama de bloques, la entrada es S1 + N. que tendria una tasa de portadora a ruido de S1/N. A partir de la Ecuacion 5, la senal de salida del sistema es S1 + e, resultando en la siguiente causa y efecto:
Si e < N, entonces S1/e > S1/N (ecuacion 9)
A partir de la Ecuacion 9, se observa que la relacion portadora a ruido recibida se ha mejorado. Los siguientes diagramas muestran un ejemplo especifico de como esta invencion puede usarse para ganar una mejora en la relacion portadora a ruido recibida de una senal de comunicacion.
La Figura 3 muestra un diagrama de constelacion de una senal portadora de comunicaciones QPSK recibida con una relacion portadora a ruido recibida de aproximadamente 17 dB. Por lo tanto, la Figura 3 muestra una senal recibida que puede representarse como S1 + N. La Figura 4 muestra una visualizacion en constelacion de la senal de salida, S1 + e, despues de ejecutar esta senal a traves de las etapas de procesamiento de esta invencion. La senal de salida puede representarse como S1** donde S1** = S1 + e. Cualitativamente, es facil ver que el rendimiento recibido se ha mejorado. En este caso particular, e es 7 dB mas pequeno que N y por lo tanto la relacion portadora a ruido recibida se mejoro a 24 dB. Para este ejemplo particular, S1 no incluye ninguna informacion de correccion de error hacia delante y por lo tanto la ganancia de supresion demostrada es algo conservadora.
Ejemplo 2 - S2 como una Senal Interferente no Deseada
En una segunda formulacion de esta invencion, se considera que S1 es nuestra senal portadora de comunicaciones codificada y S2 es una senal de interferencia no deseada. A partir de la entrada, se sabe que la relacion portadora a ruido recibida de S1 se limitara mediante la senal interferente S2 y no sera mejor que S1/S2. A partir de la Ecuacion 5, se sabe que despues del proceso de supresion,
S1** = S1 + e
Para ilustrar la invencion en este escenario, se ha usado la misma senal portadora de comunicacion S1 que se uso en el Ejemplo 1(una portadora QPSK con un rendimiento base de 17 dB - sin S2 presente). Para S2, se ha inyectado un interferente que es una portadora de comunicacion que tambien es QPSK. S2 tiene un ancho de banda que es similar a S1 y es totalmente solapante en frecuencia con S1. La potencia total de portadora S1 es mayor que la potencia total de la senal interferente S2.
Las Figuras 5 y 6 muestran el rendimiento recibido de S1 antes y despues de ejecutarse a traves del sistema. Mas especificamente, la Figura 5 ilustra el rendimiento recibido de S1 con S2 presente. La Figura 5 ilustra el rendimiento recibido de S1 despues de que S2 se ha eliminado usando esta invencion. La senal de salida puede representarse como S1** donde S1** = S1 + e. Intuitivamente, es facil ver la mejora de rendimiento. En este escenario, el rendimiento portadora a ruido recibido de nuestra estimacion, S1**, esta dentro de 1/2 dB del caso base, significando que la degradation de S1 debido a S2 se ha erradicado casi completamente. Para este ejemplo, S1 no incluye ninguna informacion de correccion de error hacia delante. Con correccion de error hacia delante, la ganancia de rendimiento demostrada deberia ser incluso mayor.
Ejemplo 3 - S2 como otra Portadora de Comunicaciones
En una tercera formulacion de esta invencion, se considera que ambas S1 y S2 son portadoras de comunicaciones planeadas. A partir de la Ecuacion 5 y 7 se sabe que S1 y S2 estaran separadas y emitiran como se indica a continuation.
S1** = S1 + e S2** = S2 + e
En este escenario, S1 y S2 son ambas senales de comunicacion que se solapan tanto en frecuencia como tiempo. Ambas son senales de comunicacion deseadas por derecho propio. Sin embargo, tambien cada una parece ser un interferente no deseado de la otra (como en el Ejemplo 2). En la practica, transmitiendo S1 y S2 de esta forma, puede ganarse una mejora en la capacidad. Por ejemplo, se considera el anterior ejemplo donde dos portadoras QPSK estan transmitiendo en el mismo ancho de banda. Si S1 y S2 estan separadas dentro de un error, e, aceptable entonces puede transmitirse el doble de la cantidad de informacion por el mismo canal. En esencia, la capacidad del canal se dobla mediante esta invencion.
En el caso donde la invencion se esta usando para mejorar la capacidad de canal, el proceso de separation descrito en este documento puede ejecutarse de forma recurrente para separar mas de dos portadoras. Por ejemplo, se asume que S2 representa dos senales de comunicaciones distintas. Despues del primer pase de separacion de
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senal, la salida serla como en la Ecuacion 7. Si esta salida se realimenta entonces en la entrada del diagrama de bloques mostrado en la Figura 1 (que puede realizarse mediante el mismo hardware o mediante hardware duplicado), este proceso puede repetirse para separar S2 en las dos senales distintas. Por lo tanto, esta invencion puede usarse para separar de forma recurrente multiples senales de comunicacion deseadas que se solapan en frecuencia y tiempo. Cuando se aplica de esta forma, la invencion puede mejorar la capacidad de canal para un esquema de modulacion dado como se muestra en la Ecuacion 4.
La description anterior ilustra operation de realizaciones de la invencion y no pretende limitar el alcance de la invencion. Sera evidente a un experto en la materia que variaciones se incluiran mediante el esplritu y alcance de la invencion y que la invencion puede practicarse en otras realizaciones. El sistema descrito en este documento puede implementarse a traves de una combination de hardware y software o en su totalidad en elementos de hardware. Tambien, la division particular de funcionalidad entre los diversos componentes de sistema descritos en este documento es meramente ilustrativa. Por lo tanto, los metodos y operaciones presentes en este documento no estan intrlnsecamente relacionados con ningun ordenador particular u otro aparato. Funciones realizadas mediante un unico componente de sistema pueden en su lugar realizarse mediante multiples componentes y funciones realizadas mediante multiples componentes pueden en su lugar realizarse mediante un unico componente. Tambien sera evidente que etapas de proceso descritas en este documento pueden realizarse en software, firmware o hardware. Por lo tanto, la presente invencion o porciones de la misma pueden implementarse mediante aparato para realizar las operaciones en este documento. Este aparato puede construirse o configurarse especialmente, tales como circuitos integrados especlficos de la aplicacion (ASIC) o Campos de Matriz de Puertas Programables (FPGA), como una parte de un ASIC, como una parte de FPGA, o puede comprender un ordenador de fin general activado selectivamente o reconfigurado mediante un programa informatico almacenado en un medio legible por ordenador que puede accederse y ejecutarse mediante el ordenador. Un programa informatico de este tipo puede almacenarse en un medio de almacenamiento legible por ordenador, tales como, pero sin limitation, cualquier tipo de disco incluyendo discos flexibles, discos opticos, CD-ROM, discos magneticos opticos, memorias de solo lectura (ROM), memorias de acceso aleatorio (RAM), EPROM, EEPROM, tarjetas magneticas u opticas o cualquier tipo de medio adecuado para almacenar instrucciones electronicas y/o acoplado a un bus de sistema informatico. Adicionalmente, los metodos descritos en la memoria descriptiva pueden implementarse mediante un unico procesador o implementarse en arquitecturas que emplean multiples disenos de procesador para capacidad de calculo aumentada. Por consiguiente, la divulgation de la presente invencion se concibe para ser ilustrativa, pero no limitante, del alcance de la invencion.
Claims (17)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Un sistema para eliminar una o mas senales dentro de banda de una senal de comunicacion recibida, que comprende:un receptor configurado para recibir una senal que incluye una senal de comunicacion deseada y una o mas senales dentro de banda no deseadas, en donde la potencia de la senal de comunicacion recibida deseada es mayor que la potencia recibida agregada de las senales dentro de banda; yun procesador de senal configurado para procesar la senal recibida para formar una estimation de la senal de comunicacion deseada y una estimacion de las senales dentro de banda y de este modo eliminar la estimacion de las senales dentro de banda de la senal recibida,en donde el procesador de senal esta configurada para formar la estimacion de la senal de comunicacion deseada demodulando la senal recibida para formar una senal demodulada y remodulando la senal demodulada para formar la estimacion de la senal de comunicacion deseada, yen donde el procesador de senal esta configurado para usar la mayor potencia de la senal de comunicacion deseada para bloquear a la senal de comunicacion deseada para formar la senal demodulada; y en donde el procesador de senal esta configurado para formar la estimacion de la senal de comunicacion deseada y la estimacion de las senales dentro de banda sin conocimiento previo de caracterlsticas de las senales dentro de banda y sin obtener una copia de ninguna de las senales dentro de banda de cualquier fuente distinta de la senal recibida.
- 2. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el procesador de senal esta configurado para formar la estimacion de la senal de comunicacion deseada y la estimacion de las senales dentro de banda usando unicamente la senal recibida como entrada.
- 3. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que se realiza supresion de ruido adaptativa en la estimacion de la senal de comunicacion deseada para formar la estimacion de la una o mas senales dentro de banda y para eliminar la estimacion de las senales dentro de banda de la senal recibida.
- 4. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el procesador de senal esta configurado para al menos temporalmente almacenar una portion de la senal recibida durante dicho procesamiento de la senal recibida.
- 5. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el sistema esta configurado para procesar la estimacion de la una o mas senales dentro de banda para determinar sus propiedades.
- 6. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 5, en donde el sistema esta configurado para visualizar las propiedades de la una o mas senales dentro de banda.
- 7. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la senal de comunicacion deseada es una primera senal de comunicacion deseada y la una o mas senales dentro de banda comprenden una segunda senal de comunicacion deseada que solapa la primera senal de comunicacion deseada tanto en frecuencia como en tiempo y en donde la estimacion de las senales dentro de banda comprende una estimacion de la segunda senal de comunicacion deseada con lo que la primera y la segunda senales de comunicacion deseadas se recuperan ambas de la senal recibida oen donde la senal de comunicacion deseada es una primera senal de comunicacion deseada y la una o mas senales dentro de banda comprenden dos o mas senales de comunicacion deseadas adicionales que solapan la primera senal de comunicacion deseada tanto en frecuencia como en tiempo y en donde la estimacion de la una o mas senales dentro de banda se procesa recurrentemente para recuperar cada una de las dos o mas senales de comunicacion deseadas adicionales.
- 8. Un sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el procesador de senal esta configurado para procesar la senal recibida e: demodulando la senal recibida para formar una senal demodulada; remodulando la senal demodulada para formar una senal estimada, siendo la senal estimada una estimacion de la senal de comunicacion deseada; y realizando supresion de ruido adaptativa en la senal estimada para formar una estimacion revisada de la senal de comunicacion deseada y una estimacion de las senales dentro de banda.
- 9. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que dicha demodulation se realiza mediante un ecualizador adaptativo o un filtro adaptado.
- 10. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que la senal de comunicacion deseada incluye information de correction de error hacia delante y el procesador de senal esta configurado para realizar correction de error hacia delante en la estimacion de la senal de comunicacion deseada.
- 11. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 8, en donde el sistema esta configurado para remuestrear la estimacion de la senal de comunicacion deseada para igualar una tasa de muestreo de la senal de comunicacion deseada y/o en donde el sistema esta configurado para realizar conformation de impulsos en la estimacion de la510152025303540senal de comunicacion deseada.
- 12. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que dicha supresion de ruido adaptativa se realiza mediante un supresor de ruido adaptativo y en el que el supresor de ruido adaptativo forma una senal de error, siendo la senal de error la estimacion de la una o mas senales dentro de banda.
- 13. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que la una o mas senales dentro de banda comprenden ruido aleatorio o en el que la una o mas senales dentro de banda comprenden una senal interferente que tiene una fuente que es independiente de la de la senal de comunicacion deseada.
- 14. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 13, en el que la una o mas senales dentro de banda comprenden una senal interferente que tiene una fuente que es independiente de la de la senal de comunicacion deseada;en donde el sistema esta configurado para procesar la senal interferente para determinar sus propiedades, comprendiendo las propiedades de la senal interferente propiedades espectrales o parametros de comunicacion.
- 15. Un metodo de eliminar una o mas senales dentro de banda de una senal de comunicacion recibida, que comprende:obtener una senal de comunicacion recibida, incluyendo la senal de comunicacion recibida una senal de comunicacion deseada y una o mas senales dentro de banda, en donde la potencia de la senal de comunicacion recibida deseada es mayor que la potencia recibida agregada de las senales dentro de banda; y procesar la senal de comunicacion recibida usando un procesador de senal para formar una estimacion de la senal de comunicacion deseada y una estimacion de las senales dentro de banda y para eliminar de este modo la estimacion de las senales dentro de banda de la senal de comunicacion recibida, en donde dicho procesamiento comprende: demodular la senal recibida para formar una senal demodulada y remodular la senal demodulada para formar una senal estimada, siendo la senal estimada una estimacion de la senal de comunicacion deseada;en donde el procesador de senal usa la mayor potencia de la senal de comunicacion deseada para bloquear la senal de comunicacion deseada para formar la senal demodulada; yen donde el procesador de senal forma la estimacion de la senal de comunicacion deseada y la estimacion de las senales dentro de banda sin conocimiento previo de caracterlsticas de las senales dentro de banda y sin obtener una copia de ninguna de las senales dentro de banda de cualquier fuente distinta de la senal recibida.
- 16. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 15, que comprende adicionalmente: realizar supresion de ruido adaptativa en la senal estimada para formar una estimacion revisada de la senal de comunicacion deseada, en el que el procesador de senal al menos temporalmente almacena al menos una porcion de la senal recibida durante dicho procesamiento.
- 17. Un medio legible por ordenador que ha almacenado en el codigo informatico que cuando se ejecuta mediante un procesador provoca que el procesador realice un metodo de acuerdo con las reivindicaciones 15 o 16.
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