ITTO20080588A1 - Metodo e apparato di ricezione di segnali numerici in multiplex codificato a divisione di frequenza per sistemi di trasmissione, in particolare a diversitàspaziale - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo:

"METODO E APPARATO DI RICEZIONE DI SEGNALI NUMERICI IN MULTIPLEX CODIFICATO A DIVISIONE DI FREQUENZA PER SISTEMI DI TRASMISSIONE, IN PARTICOLARE A DIVERSITÀ SPAZIALE"

DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda un procedimento ed un apparato per la ricezione di segnali numerici trasmessi con modulazione in multiplex codificato a divisione di frequenza, ovvero multi-portante, noto come C-OFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex).

Un'esposizione della modulazione OFDM si trova per esempio in S.B. Weinstein, P.M. Ebert, Data Transmission by Frequency-Division Multiplexing using the Discrete Fourier Transform, IEEE Transactions on Communications, COM-19(5), pp. 628-634, Ottobre 1971.

L'invenzione à ̈ destinata ad essere applicata soprattutto, benché non esclusivamente, alla ricezione di segnali audio e video numerici, e in particolare a quelli trasmessi secondo lo standard europeo di seconda generazione per la diffusione di segnali televisivi terrestri, attualmente in via di definizione (in seguito indicato per semplicità con la sigla DVB-T2, Digital Video Broadcasting - Terrestrial).

L'invenzione si applica al caso classico di trasmissione da singola antenna o antenne multiple in cui lo stesso segnale viene trasmesso da tutte le antenne, e al caso in cui il segnale sia emesso da due stazioni trasmittenti secondo lo schema di diversità proposto in Siavash M. Alamouti, "A Simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications†, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 16, no. 8, Ottobre 1998, pagg. 1451 – 1458.

Come noto, nella modulazione C-OFDM si trasmettono, in multiplazione di frequenza, centinaia o migliaia di portanti numeriche a banda stretta e a basso bit-rate, le quali sono modulate in ampiezza e fase in modo da far corrispondere le componenti elementari dei simboli OFDM a punti prestabiliti del piano ampiezza - fase. L'insieme dei punti costituisce una cosiddetta “costellazione†. Si adottano tipicamente costellazioni di 4, 16, 64 o 256 punti, ad esempio quelle note come QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM. Una rappresentazione grafica della costellazione 16-QAM à ̈ riportata in Figura 1, dove I e Q sono le componenti in fase e quadratura di una portante, ed i punti segnati sono i sedici stati della modulazione riconosciuti come appartenenti alla costellazione, e corrispondenti a rispettive componenti elementari dei simboli OFDM (per esempio i numeri da 1 a 16 ovvero le sedici combinazioni possibili di quattro bit). In sostanza le migliaia di bit di cui à ̈ costituito un simbolo OFDM vengono suddivise in gruppi o componenti elementari di 4 bit e ogni componente viene associata ad uno stato della costellazione. Con riferimento alla Figura 1, il segnale x(n,k) (dove la sottolineatura indica che si tratta di un vettore complesso), che corrisponde a una componente elementare del simbolo OFDM, può quindi essere rappresentato dalla formula:

x(n,k) = A(n,k) e<jΦ(n,k)>

dove Φ(n,k) à ̈ l'informazione di fase e A(n,k) à ̈ l'informazione d'ampiezza, e x(n,k) appartiene ad esempio ad una delle costellazioni QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM. La variabile n à ̈ una variabile tempo-discreta che indica il simbolo OFDM considerato (n ∈ 0,1,2,3,…) e k à ̈ una variabile frequenzadiscreta corrispondente all'indice della portante C-OFDM cui si riferisce (k ÃŽ 0,1,2,3,…, kmax, dove kmaxindica l'ultima portante attiva del sistema).

Per generare l'n-esimo simbolo OFDM da trasmettere, il modulatore esegue la trasformata discreta di Fourier inversa (IFFT) su N vettori complessi x(n,k) (k=0,....,N-1), alcuni dei quali sono nulli per facilitare le operazioni di filtraggio. Analogamente il demodulatore esegue la trasformata discreta di Fourier (FFT) sul segnale ricevuto per demodulare contemporaneamente le N sotto-portanti di cui il segnale OFDM à ̈ composto. La frequenza di campionamento fcdel segnale nel dominio del tempo (spesso normalizzata a 1 per semplicità) à ̈ tale da generare N campioni nel tempo di simbolo OFDM utile Tu, e pertanto Tu= N / fc, dove N à ̈ il numero di campioni su cui viene eseguita la trasformata di Fourier.

Nell'OFDM si garantisce l'assenza di interferenza (ovvero l'ortogonalità) tra le portanti scegliendo una distanza in frequenza tra di esse che sia pari alla velocità di segnalazione (symbol-rate) utile 1/Tu. La durata di simbolo Tuà ̈ molto elevata, perché il flusso di bit totale del simbolo à ̈ suddiviso fra le molte portanti trasmesse in parallelo, e pertanto le singole portanti occupano una porzione dello spettro molto ridotta. Questo rende la modulazione OFDM molto robusta in presenza di evanescenza (frequency selective fading) prodotta dagli echi sul canale di propagazione terrestre. Nel caso di canale lineare selettivo in frequenza, la risposta in frequenza del canale H(f) al simbolo n-esimo può essere approssimata nell'intorno delle singole portanti OFDM da una successione di tratti H(n,k) costanti e pertanto non distorcenti:

Nel diagramma di Figura 2 Ã ̈ riportata in ascissa la frequenza f e in ordinate il valore assoluto o ampiezza H(n,k) della funzione di trasferimento di un canale trasmissivo tipico. L'intervallo di frequenza B Ã ̈ la banda complessiva della trasmissione C-OFDM.

In molti casi le H(n,k) sono sostanzialmente costanti anche al variare di n (cioà ̈ per simboli OFDM successivi), per esempio in caso di trasmissioni televisive terrestri a ricevitori stazionari. Invece in presenza di oggetti in movimento in prossimità dell'antenna e nel caso di ricevitori mobili la curva della Figura 2 si evolve nel tempo, talvolta molto rapidamente.

Inoltre, per assicurare l'insensibilità agli echi, il sistema C-OFDM inserisce un intervallo di guardia di durata Tg= M / fctra un simbolo ed il successivo, costituito da M campioni non utilizzati dal ricevitore, per evitare che simboli adiacenti interferiscano mutuamente (ISI, Interferenza intersimbolica).

Pertanto la durata totale di un simbolo, pari a Ts, à ̈ la somma della durata del simbolo utile Tue dell'intervallo di guardia Tg. L'inserimento di lunghi intervalli di guardia permette al sistema di operare in presenza di echi molto ritardati (ad esempio di alcune decine o centinaia di microsecondi), tuttavia richiede di adottare una durata di simbolo Tuelevata, per mantenere una buona efficienza trasmissiva. Dato che la spaziatura fra le portanti C-OFDM à ̈ 1/Tu, al crescere di Tudiminuisce la spaziatura fra le portanti, ed aumenta il numero delle portanti C-OFDM a parità della banda occupata dal segnale. Il segnale elementare complesso ricevuto y(n,k) (dopo traslazione in banda base e demodulazione tramite FFT) à ̈ una replica del segnale trasmesso moltiplicato per la risposta in frequenza del canale e sommato a una componente di rumore gaussiano bianco a banda stretta n(n,k). Il segnale complesso ricevuto à ̈ quindi:

La demodulazione coerente prevede l'equalizzazione del segnale ricevuto, secondo la regola:

dove

Tale procedimento richiede che il ricevitore elabori una stima (indicata dal simbolo ^) della risposta in frequenza del canale . Per fare ciò à ̈ necessario conoscere una stima affidabile del segnale trasmesso e valutare come:

Due sono le tecniche proposte per la stima della funzione di trasferimento del canale per segnali C-OFDM tramite la formula (1):

- l'una si basa sulla introduzione nel simbolo C-OFDM di un “pettine†di portanti pilota modulate (come illustrato in Figura 3, dove le caselle scure indicano le portanti pilota), costituite da vettori x(n,k) noti al ricevitore;

- l'altra, denominata CD3-OFDM, utilizza il simbolo OFDM ricevuto al passo precedente, corretto, ri-codificato e ri-modulato, per ottenere una stima affidabile xˆ (n,k) della sequenza trasmessa, e si basa, per l'avvio del processo di equalizzazione, su un simbolo noto trasmesso periodicamente (simbolo di riferimento, caselle scure in Figura 4).

Nel caso di sistema di ricezione utilizzante le portanti pilota secondo la Figura 3, dal segnale ricevuto si estraggono le portanti pilota, e da esse si ricava tramite la formula (1) la stima della funzione di trasferimento del canale per quei valori di k corrispondenti ad una portante pilota (sottocampionamento di nel dominio della frequenza). Attraverso interpolazioni o filtraggi nel tempo e nella frequenza, oppure con una serie di anelli ad aggancio di fase (PLL), si ottiene la stima di H(n,k) per tutti i valori di n e di k. Il sotto-campionamento nel tempo deve essere tale che il canale rimanga quasi-stazionario fra due stime successive, quello in frequenza deve garantire un numero di portanti pilota pari ad almeno N/M, al fine di equalizzare tutti gli echi con ritardi fino a Tg(Teorema del campionamento). La tecnica CD3-OFDM permette di ricavare una stima di H(n,k) per tutti i valori di k, secondo il seguente principio (Figura 5). Il segnale binario in uscita dal decodificatore FEC per la correzione degli errori viene ricodificato, interlacciato, e ri-modulato da un modulatore M-QAM, con procedimento uguale a quello eseguito dal trasmettitore, per ottenere una stima affidabile della sequenza trasmessa. Il segnale così ricostruito viene utilizzato per stimare tramite la formula (1) la risposta in frequenza del canale, che viene poi filtrata nel dominio della frequenza e del tempo per ridurre gli effetti di rumore e stime errate di x(n,k).

La tecnica CD3-OFDM à ̈ stata descritta nel brevetto italiano no. TO95 A 000258, depositato il 5 aprile 1995; in V. Mignone, A. Morello, “CD3-OFDM: a novel demodulation scheme for fixed and mobile receivers†, IEEE Transactions on Communications, Vol. 44, No. 9, Settembre 1996; e in V. Mignone, A. Morello, M. Visintin, “CD3-OFDM, a new channel estimation method to improve the spectrum efficiency in digital terrestrial television systems†, IBC'95 Conference, Amsterdam; in V. Mignone, A. Morello, M. Visintin, " Advanced algorithm for improving DVB-T coverage in SFN ", IBC '97 Conference, Amsterdam e nel brevetto europeo no. EP 0 838.928, depositato il 18 Ottobre 1997 (con priorità 25 Ottobre 1996).

La tecnica CD3-OFDM così come descritta nei documenti anteriori si applica a sistemi che utilizzano metodi di correzione degli errori, tali per cui, dato un errore in decodifica, il numero di bit ri-codificati in modo errato à ̈ limitato. Quando invece un errore in decodifica si ripercuote su un elevato numero di bit ri-codificati, la tecnica CD3-OFDM anteriore non à ̈ più applicabile, in quanto il procedimento tende a divergere in pochi simboli OFDM. E' questo il caso dei codici LDPC (Low-Density Parity-Check codes), in particolare quelli adottati nello standard DVB-T2, dove un bit decodificato in modo errato propaga l'errore nella parola ricodificata sui bit seguenti.

Inoltre, la tecnica CD3-OFDM così come descritta nei documenti anteriori si applica a trasmissioni che coinvolgono una sola antenna in trasmissione ed una sola antenna in ricezione (SISO, Single Input Single Output). I nuovi sistemi di trasmissione su canali terrestri utilizzano spesso più antenne in trasmissione (co-locate o distribuite) (MISO, Multiple Input Single Output) e/o in ricezione (MIMO, Multiple Input Multple Output; SIMO, Single Input Multiple Output) per migliorare la qualità del segnale ricevuto, in presenza di propagazione multicammino. L'aumento delle antenne di trasmissione e ricezione serve in tali scenari a creare diversità tra i segnali ricevuti (Antenna Diversity) che, se opportunamente codificati in trasmissione, possono essere discriminati o comunque combinati costruttivamente al ricevitore. Molte tecniche di diversità trasmissiva per sistemi dotati di più antenne in trasmissione MISO/MIMO sono proposti in letteratura, di cui le più note in Siavash M. Alamouti, “A Simple Trasmit Diversity Technique for Wireless Communications†, IEEE Journal On Selected Areas In Communications, vol.

16, n. 8, pagg. 1451-1458, Ottobre 1998, di seguito indicata come Alamouti, e in J.-C. Belfiore, G. Rekaya, E. Viterbo, "The Golden Code: A 2 x 2 Full-Rate Space-Time Code with Non-Vanishing Determinants," IEEE Transactions on Information Theory, vol. 51, n. 4, pagg. 1432-1436, Apr. 2005, di seguito indicata come Golden Code.

La tecnica Alamouti considera uno scenario costituito da due antenne in trasmissione, T0 e T1, e una antenna in ricezione (Figura 6a). Il canale tra l'antenna trasmittente T0 ed il ricevitore à ̈ indicato come H0e quello tra l'antenna trasmittente T1 ed il ricevitore come H1. Il segnale trasmesso all'istante 2n dall'antenna T0 à ̈ s0e quello trasmesso dall'antenna T1 s1. All'istante 2n 1, (-s1<*>) à ̈ trasmesso da T0 e s0<*>da T1, dove con<*>si intende l'operazione di complesso coniugato. L'applicazione di tali tecniche alla modulazione OFDM può avvenire sia nel dominio del tempo, che nel dominio della frequenza (in tale caso anziché considerare istanti consecutivi, verranno considerate portanti consecutive), essendo la scelta del dominio legata alle caratteristiche del canale ed alla possibilità di soddisfare l'assunzione di base della tecnica Alamouti, ossia la quasi-stazionarietà del canale su coppie di simboli o frequenze consecutive:

se applicato nel

dominio del tempo,

se applicato nel dominio

della frequenza.

Il segnale ricevuto, nel caso la tecnica sia applicata alla modulazione OFDM nel dominio della frequenza, Ã ̈:

che diventa

nel caso di quasi stazionarietà del canale nel dominio della frequenza per la coppia di portanti (2k,2k+1).

La tecnica Alamouti convenzionale combina i segnali ricevuti secondo l'espressione seguente, nel caso di quasi-stazionarietà tra coppie di portanti adiacenti:

Nel caso in cui l'ipotesi di quasi-stazionarietà non sia soddisfatta esistono tecniche alternative per risolvere il sistema lineare, ad esempio la tecnica zero-forcing, in cui:

Le tecniche di diversità trasmissiva per sistemi MISO/MIMO proposte in letteratura assumono sempre una perfetta conoscenza del canale, stimata mediante la trasmissione di sequenze note al ricevitore.

Il sistema DVB-T2 adotta la tecnica Alamouti nel dominio della frequenza secondo il seguente schema modificato illustrato in Figura 6b, che mantiene invariate le proprietà di ortogonalità dei segnali al ricevitore, ma permette di mantenere il segnale trasmesso dal trasmettitore T0 invariato rispetto al caso della configurazione SISO, per una più semplice descrizione del sistema, che presenta due possibili configurazioni, SISO e MISO con due trasmettitori. In dettaglio, il segnale trasmesso sulla portante 2k dall'antenna T0 à ̈ s0e quello trasmesso dall'antenna T1 (-s1<*>). Sulla portante 2k 1 s1à ̈ trasmesso da T0 e s0<*>da T1.

Il segnale ricevuto à ̈:

che diventa

nel caso di quasi stazionarietà del canale nel dominio della frequenza per la coppia di portanti (2k,2k+1).

La stima del segnale ricevuto risulta, nel caso di quasi-stazionarietà tra coppie di portanti adiacenti:

Nel caso in cui l'ipotesi di quasi-stazionarietà non sia soddisfatta,

l'applicazione della tecnica zero-forcing porta al seguente risultato:

Scopo principale della presente invenzione à ̈ quello di indicare un metodo ed

un apparato di ricezione di segnali numerici in multiplex codificato a

divisione di frequenza per sistemi di trasmissione, in particolare a diversità

spaziale, atti ad evitare la propagazione degli errori ogni qual volta una

parola di codice decodificata sia errata.

Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di indicare un metodo

ed un apparato di ricezione di segnali numerici in multiplex codificato a

divisione di frequenza per sistemi di trasmissione, in particolare a diversità

spaziale, che migliorino l'efficienza trasmissiva del sistema.

Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di indicare un metodo

ed un apparato di ricezione di segnali numerici in multiplex codificato a

divisione di frequenza per sistemi di trasmissione che consentano una stima

affidabile della risposta in frequenza del canale di trasmissione e

l'equalizzazione senza l'ausilio di dati pilota in schemi a diversità spaziale.

Questi ed altri scopi dell'invenzione vengono ottenuti con il dispositivo come

rivendicato nelle unite rivendicazioni che costituiscono parte integrante della

presente descrizione.

Il metodo si applica in particolare ai casi in cui la codifica di canale adottata

causa moltiplicazione degli errori sulla parola ricodificata, quale à ̈ ad esempio il caso dei codici LDPC adottati dallo standard DVB-T2.

Inoltre il procedimento di ricezione secondo l'invenzione ha lo scopo di permettere una stima affidabile della risposta in frequenza del canale di trasmissione e l'equalizzazione senza l'ausilio di dati pilota in schemi a diversità spaziale, mediante l'applicazione del metodo CD3-OFDM alle tecniche a diversità trasmissiva.

In particolare verrà descritta in dettaglio l'applicazione dell'invenzione alla tecnica Alamouti, nella variante adottata dal DVB-T2, applicata nel dominio della frequenza.

Ciononostante la tecnica à ̈ applicabile anche alla tecnica Alamouti nella sua formulazione originale ed a tutte le tecniche di trasmissione con diversità spaziale.

I suddetti e altri scopi e vantaggi, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti dall'invenzione con un procedimento di ricezione di segnali numerici in modulazione C-OFDM avente le caratteristiche recitate nella rivendicazione 1.

L'invenzione prevede anche un apparato ricevitore incorporante i principi del suddetto procedimento, conforme alla rivendicazione 11.

L'invenzione verrà ora descritta nel dettaglio in alcune sue realizzazioni preferite, date a titolo d'esempio non restrittivo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

- la Figura 1 Ã ̈ una rappresentazione schematica di una costellazione 16-QAM;

- la Figura 2 Ã ̈ un grafico di una funzione di trasferimento di un esempio tipico di canale di trasmissione;

- la Figura 3 rappresenta schematicamente la struttura di un simbolo OFDM per il sistema DVB-T;

- la Figura 4 rappresenta schematicamente la struttura di un simbolo OFDM per un sistema CD3-OFDM;

- la Figura 5 Ã ̈ uno schema a blocchi di un ricevitore secondo l'arte nota in accordo al principio CD3-OFDM;

- la Figura 6a rappresenta una configurazione di tipo MISO, con due antenne in trasmissione, secondo la tecnica Alamouti tradizionale;

- la Figura 6b rappresenta una configurazione di tipo MISO, con due antenne in trasmissione, secondo la tecnica Alamouti applicata allo standard DVB-T2;

- la Figura 7 à ̈ uno schema a blocchi di un ricevitore secondo l'invenzione applicato ad uno schema di trasmissione con diversità spaziale di tipo Alamouti.

In una prima forma di realizzazione dell'invenzione, applicabile sia nel caso SISO che nel caso MISO, à ̈ previsto che, ogni qual volta una parola di codice decodificata sia errata (i decodificatori, in particolare i decodificatori dei codici LDPC, permettono di conoscere se la decodifica della parola di codice à ̈ andata a buon fine), la stima della funzione di trasferimento del canale non venga aggiornata per le portanti relative a quella parola di codice, a monte del filtro in frequenza, ma venga aggiornata solo per quelle portanti che trasportano bit appartenenti a parole di codice decodificate correttamente. Di conseguenza, lo switch pilotato dal decodificatore commuta alla stima della funzione di trasferimento H(n-2, k) al passo precedente ogni qualvolta il decodificatore rilevi una errata decodifica della parola di codice relativa alla stima di x(n-1,k).

Con riferimento alla Figura 7, in una seconda forma di realizzazione dell'invenzione applicabile alle tecniche a diversità trasmissiva, il segnale digitale da trasmettere à ̈ generato secondo la tecnica di trasmissione C-OFDM. Ogni blocco di simboli binari viene codificato da un codificatore FEC, interallacciato, trasformato nei simboli della modulazione numerica prescelta (generalmente, in ambiente terrestre, sono utilizzate le modulazioni QAM) e associato alle portanti dei simboli OFDM, s(n,k), dove k rappresenta la frequenza normalizzata della portante a cui s(n,k) si riferisce e nÃŽ0,1,2,3,… rappresenta il tempo normalizzato rispetto alla durata di un simbolo OFDM. Secondo la variante del DVB-T2 della tecnica Alamouti applicata nel dominio della frequenza, data la sequenza di simboli da trasportare in un simbolo OFDM all'istante n=1 {s0, s1, s2, s3, s4, s5, …}, la sequenza di simboli trasmessi dal trasmettitore T0 à ̈ {s(1,0)=s0, s(1,1) = s1, s(1,2)=s2, s(1,3) = s3, s(1,4)=s4, s(1,5) = s5, …}, mentre quella trasmessa dal trasmettitore T1 risulta {s(1,0)=-s1*, s(1,1) = s0*, s(1,2)=-s3*, s(1,3) = s2*, s(1,4)=-s5*, s(1,5) = s4*, …}.

Lo schema di ricezione secondo la tecnica Alamouti prevede che la funzione di trasferimento del canale sia nota al ricevitore R comprendente un decodificatore. Le tecniche convenzionali di stima della funzione di trasferimento si basano sull'inserimento di portanti pilota nella trama dei simboli OFDM. La tecnica secondo l'invenzione si basa sulla tecnica CD3-OFDM e non prevede quindi l'utilizzo della trasmissione di sequenze note al ricevitore, tranne per un simbolo iniziale noto che viene periodicamente ripetuto.

Supposta nota la stima della funzione di trasferimento del canale H(0,k) al simbolo n=0, essa viene utilizzata al simbolo n=1 per la demodulazione del segnale ricevuto, secondo uno degli algoritmi proposti per la tecnica Alamouti, ad esempio la tecnica zero forcing.

Per effettuare la stima della funzione di trasferimento del canale H0(0,k) e H1(0,k) al tempo n=0 dalle antenne T0 e T1 à ̈ previsto che al tempo n=0 venga trasmesso un simbolo OFDM noto al ricevitore e comprendente le portanti{p0, p1, p2, p3, p4, p5, …}.

Il simbolo OFDM noto può essere poi ripetuto ogni N simboli OFDM di dati, con N variabile a piacere: quanto più N à ̈ grande, tanto minore à ̈ il consumo di capacità del simbolo noto, ma maggiore à ̈ il tempo che deve aspettare un ricevitore all'accensione (o dopo uno sgancio eventuale, dovuto ad esempio ad un picco di rumore) per iniziare il procedimento di demodulazione; al contrario, quanto minore à ̈ N, tanto maggiore à ̈ la capacità trasmissiva dedicata ad esso che non può essere dedicata alla trasmissione di dati, ma minore à ̈ il tempo di attesa medio per iniziare il procedimento di demodulazione. Nel sistema DVB-T2 il tempo che intercorre tra un simbolo OFDM pilota e il successivo à ̈ previsto nell'ordine dei 100-200 ms.

Il segnale demodulato e decodificato, viene poi elaborato secondo la tecnica CD3-OFDM, per ricavare una stima dei simboli trasmessi. In particolare, il segnale binario in uscita dal decodificatore FEC per la correzione degli errori viene ri-codificato, interlacciato, ri-modulato dal modulatore M-QAM, per ottenere una stima affidabile sˆ (n,k) della sequenza trasmessa e trasportata da un simbolo OFDM all'istante n=1 La stima della sequenza di simboli trasmessi dal trasmettitore T0 viene generata secondo lo schema Alamouti

= sˆ5, …}. Analogamente viene generata la stima della sequenza trasmessa dal trasmettitore T1,

.. Il segnale così ricostruito viene utilizzato per stimare la risposta in frequenza del canale H0(1,k) e H1(1,k) per ogni portante k al tempo n=1, tramite la risoluzione del sistema lineare:

da applicarsi alle coppie di portanti del sistema C-OFDM (2k, 2k+1) ((0,1), (2,3), (4,5),….), dove R(1,2k) e R(1,2k+1) sono i segnali ricevuti alle portanti 2k, 2k+1 al tempo n=1. Siccome il sistema non presenta soluzione univoca, essendoci due equazioni e quattro incognite, la tecnica proposta prevede che sia fatta l'ipotesi di quasi-stazionarietà tra le portanti 2k e 2k+1, e pertanto che si possa ipotizzare che:

In questo caso il sistema lineare diventa

e la stima di H0e H1diventa calcolabile, supponendo che vi sia assenza di rumore, come:

H0(1,k) e H1(1,k) sono poi filtrate nel dominio della frequenza e del tempo per ridurre gli effetti di rumore e stime errate di s(n,k), secondo la tecnica CD3-OFDM convenzionale illustrata in Figura 5. Il procedimento si ripete sui simboli seguenti n=2, 3, … utilizzando come stima della funzione di trasferimento dei canali dall'antenna T0 e T1 al tempo n quella relativa al tempo n-1.

Nel caso l'ipotesi di quasi-stazionarietà su H0e H1non fosse soddisfatta,

l'invenzione propone un procedimento iterativo da aggiungersi a valle della

stima iniziale basata sull'ipotesi di quasi-stazionarietà. Date le stime di

H0(n,k) e H1(n,k) effettuate al simbolo n sulla base della stima dei segnali al

passo n-1, e poi filtrate nel dominio della frequenza ed eventualmente del

tempo, per ottenere le stime filtrate H0,F(n,k) e H1,F(n,k):

1. L'errore Δ0(n,k) e Δ1(n,k) nella stima di H0(n,k) e H1(n,k) viene calcolato

come:

2. Si sostituisce:

nel sistema:

Il sistema diventa pertanto un sistema di 2 equazioni in 2 incognite.

risolvibile per H0e H1. Sostituendo:

si ottiene:

3. Le stime di H0(n,k) e H1(n,k) così ottenute sono poi filtrate per ottenere H0,F(n,k) e H1,F(n,k),

Il procedimento descritto nei passi da 1 a 3 può essere ripetuto per un numero prefissato di volte o fino a quando l'errore scende sotto una soglia prefissata, di valore che può essere diverso a seconda della modulazione usata, tenendo conto che più elevato à ̈ l'ordine della modulazione e più elevata à ̈ la sua sensibilità agli errori di stima della funzione di trasferimento del canale.

Dalla descrizione effettuata risultano pertanto chiare le caratteristiche della presente invenzione, così come chiari risultano i suoi vantaggi.

Il vantaggio fondamentale offerto dall'invenzione risiede nella possibilità di migliorare l'efficienza trasmissiva del sistema, evitando di trasmettere i dati pilota, allo stesso tempo sfruttando le tecniche a diversità spaziale per migliorare le prestazioni del sistema in presenza di fading.

Un ulteriore vantaggio à ̈ la maggiore flessibilità di adattamento alle caratteristiche del canale, in termini di ritardo degli echi, della tecnica proposta, rispetto alle tecniche proposte in letteratura.

Dunque à ̈ facilmente comprensibile che la presente invenzione non à ̈ limitata ad un metodo e ad un apparato di ricezione di segnali numerici in multiplex codificato a divisione di frequenza per sistemi di trasmissione, in particolare a diversità spaziale, ma à ̈ passibile di varie modificazioni, perfezionamenti, sostituzioni di parti ed elementi equivalenti senza però allontanarsi dall'idea dell'invenzione, così come à ̈ precisato meglio nelle seguenti rivendicazioni.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la ricezione di segnali numerici in multiplex codificato a divisione di frequenza, detto metodo comprendendo i passi di: - ricevere tramite un ricevitore (R) almeno un segnale numerico in multiplex codificato a divisione di frequenza, detto almeno un segnale comprendendo una pluralità di simboli codificati secondo una modulazione numerica e trasmessi ad istanti di tempo normalizzati rispetto alla durata di un simbolo; - stimare una funzione di trasferimento di almeno un canale di trasmissione attraverso cui viene ricevuto detto almeno un segnale numerico, detto metodo essendo caratterizzato dal fatto che per demodulare detto almeno un segnale ricevuto in un determinato istante di tempo viene utilizzata detta funzione di trasferimento stimata all'istante di tempo precedente.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, qualora non sia disponibile la funzione di trasferimento stimata all'istante di tempo precedente, detta funzione di trasferimento viene stimata utilizzando un simbolo noto a detto ricevitore.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta pluralità di simboli à ̈ generabile secondo la variante DVB-T2 dello schema Alamouti.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, qualora detto ricevitore riconosca una errata decodifica di una parola di codice, in particolare tramite la decodifica dei codici LDPC, detta funzione di trasferimento viene aggiornata solo per quelle portanti che trasportano bit appartenenti a parole di codice decodificate correttamente.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta funzione di trasferimento stimata viene filtrata nel dominio della frequenza e del tempo per ridurre gli effetti di rumore di detto almeno un canale di trasmissione.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto almeno un segnale comprende due componenti ricevute tramite un primo ed un secondo canale di trasmissione e che la funzione di trasferimento (Hˆ0,Hˆ1) stimata rispettivamente su detti due distinti canali à ̈ data da: dove R0à ̈ una prima componente di segnale ricevuta tramite detto primo canale di trasmissione, R1à ̈ una seconda componente di segnale ricevuta tramite detto secondo canale di trasmissione, e e sono stime del segnale trasmesso in due istanti di tempo consecutivi (k,k+1).
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che à ̈ prevista una procedura iterativa per ridurre l'errore sulla stima di dette funzioni di trasferimento, detta procedura iterativa essendo terminata quando l'errore scende al di sotto di una soglia prefissata.
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la funzione di trasferimento (Hˆ0,Hˆ1) stimata rispettivamente su detti due distinti canali à ̈ data da: dove R’0à ̈ una prima componente di segnale ricevuta tramite detto primo canale di trasmissione, R’1à ̈ una seconda componente di segnale ricevuta tramite detto secondo canale di trasmissione, entrambe contenendo un'informazione relativa a detto errore.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta modulazione numerica à ̈ di tipo QAM.
10. 10. Decodificatore atto a decodificare un segnale numerico in multiplex codificato a divisione di frequenza secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9.
11. 11. Ricevitore comprendente un decodificatore secondo la rivendicazione 10.