ES2306557B1 - Procedimiento de transmision y recepcion de señales con diferentes frecuencias de muestreo. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de transmisión y recepción de
señales con diferentes frecuencias de muestreo.
Permite reducir el coste de los receptores
mediante la utilización de transformadas rápidas de Fourier, de
forma periódica, para convertir las señales recibidas desde el
dominio temporal al dominio frecuencial, con un número de muestras
tal que su realización resulte en un menor coste. El procedimiento
de la invención introduce una pequeña pérdida a cambio de su
realización, pero dicha pérdida de prestaciones es asumible en la
transmisión de señales de coexistencia o en otras señales
utilizadas habitualmente en los sistemas de comunicación ya que
permite la utilización de diferentes frecuencias de muestreo, tanto
en el transmisor como en los receptores, lo que reduce el coste.
Description
Procedimiento de transmisión y recepción de
señales con diferentes frecuencias de muestreo.
La presente invención, tal y como se expresa en
el enunciado de esta memoria descriptiva se refiere a un
procedimiento de transmisión y recepción de señales con diferentes
frecuencias de muestreo. El campo técnico de la invención es el de
las telecomunicaciones de datos en cualquier medio de transmisión,
y su ventaja principal es que permite la utilización de receptores
más sencillos, y por tanto de menor coste, al utilizar siempre
transformadas rápidas de Fourier (FFTs) con un número de muestras
tal que sean fácilmente realizables, independientemente de que las
frecuencias de muestreo en el transmisor y en los receptores sean
diferentes. De esta forma el número de frecuencias de muestreo que
se pueden usar es ilimitado.
En este documento FFT se refiere a la
abreviatura usual (del inglés Fast Fourier Transform) de un
algoritmo que permite calcular la transformada discreta de Fourier
(DFT) de forma más eficiente.
En múltiples sistemas de comunicaciones se
utilizan señales para indicar ciertos eventos al receptor. Dichas
señales no llevan datos, sino que la única información necesaria
para el receptor es detectar si se han transmitido o no.
Usualmente dichas señales son señales sencillas,
generadas a partir de varias repeticiones de una señal base.
Por ejemplo, este tipo de señales se utilizan
para distinguir comunicaciones en procedimientos de coexistencia.
En el estado del arte cabe destacar la patente española ES2221803
de título "Procedimiento de acceso al medio de transmisión de
múltiples nodos de comunicaciones sobre red eléctrica" donde el
transmisor envía periódicamente señales de coexistencia, como las
anteriormente descritas, para permitir el acceso al canal. El
procedimiento de la invención presentado en esta patente puede ser
utilizado en combinación con el anterior, posibilitando receptores
más sencillos que sean capaces de detectar las señales de
coexistencia del transmisor con un bajo coste.
Asimismo dichas señales también suelen
utilizarse al inicio de las tramas de datos para indicar el
comienzo de las mismas. Este es el caso de otro antecedente de la
invención, constituido por el estándar 802.11a, en el que también
se envían señales similares al inicio de las tramas transmitidas,
por lo que podría utilizarse en combinación con el procedimiento
reivindicado para obtener las ventajas antes indicadas.
Para lograr los objetivos y evitar los
inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención
consiste en un procedimiento de transmisión y recepción de señales
con diferentes frecuencias de muestreo en el transmisor y entre los
receptores, donde existen múltiples comunicaciones y se transmiten
señales construidas a partir de N repeticiones consecutivas de una
señal base de duración Ts en la que la señal base puede cambiar de
signo en cada repetición, y se caracteriza porque cada receptor
realiza transformadas rápidas de Fourier (FFTs) de forma periódica,
con un periodo Ts segundos, para lo que toma un número de muestras
que permite realizar la FFT fácilmente, aunque la duración de la
FFT sea algo mayor o menor que el periodo Ts.
Además, el procedimiento prevé rellenar con
ceros las muestras de entrada a las FFTs generadas a partir de la
señal recibida para evitar la introducción de una misma muestra en
dos FFTs consecutivas.
El periodo Ts, indicado anteriormente, es un
número entero de muestras de los relojes de los diferentes
transmisores y receptores, de forma que los transmisores puedan
generar una señal de duración Ts y los receptores puedan calcular
el desplazamiento entre FFTs sin error.
Finalmente, en transmisión se precalcula la
señal base de duración Ts y se almacena en una memoria que se lee
N veces consecutivas para generar la señal.
A continuación, para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante
de la misma, se acompañan unas figuras en las que con carácter
ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la
invención.
Figura 1.- Representa un ejemplo con un
transmisor y varios receptores con diferentes frecuencias de
muestreo entre los que existe comunicación.
Figura 2.- Muestra un ejemplo de las señales
enviadas por el transmisor de la figura 1 y las muestras utilizadas
siguiendo el procedimiento de la invención en cada uno de los
receptores.
Seguidamente se realiza la descripción de un
ejemplo de realización de la invención, haciendo referencia a la
numeración adoptada en las figuras.
La figura 1 muestra un ejemplo en el que hay un
transmisor (1) y dos receptores, (2) y (3), capaces de recibir las
señales emitidas por el transmisor. En este ejemplo concreto de
realización, las señales generadas son señales de coexistencia que
se transmiten en múltiples portadoras. Además, el transmisor de las
señales de coexistencia utiliza un reloj de 80 MHz mientras que las
frecuencias de los relojes de los receptores son 85 y 75 MHz
respectivamente. En otros casos el rango de frecuencias puede ser
mayor o menor que el presentado en este ejemplo de realización, no
siendo limitativo para la realización del procedimiento de la
invención.
En la figura 2 se muestra la llegada de señales
en el tiempo del esquema mostrado en la figura 1 y las muestras
que son utilizadas en las FFTs en ambos receptores.
Las señales de coexistencia consisten en la
repetición de una señal base de duración Ts=6,4 \mus (4), lo cual
corresponde a un número de muestras entero en los tres relojes
(concretamente 512 muestras a 80 MHz, 480 muestras a 75 MHz y 544
muestras a 85 MHz). En la parte superior de la figura 1 puede
observarse la señal de coexistencia en transmisión (1), que
consiste en 5 repeticiones de la señal base.
Cada receptor realizará FFTs (9)
consecutivamente con separación de Ts=6,4 \mus. El desplazamiento
inicial (offset) con respecto a la señal transmitida es aleatorio
para cada receptor, (5) en el receptor (2) y (6) en el receptor
(3), pero dicho desplazamiento no afecta al proceso, ya que lo
importante es que las FFTs (9) consecutivas se realicen sobre la
misma señal. Si se alternan los signos en cada repetición, las FFTs
(9) se realizan sobre la misma señal pero con el signo cambiado.
Después se calcula la fase en cada portadora, y la diferencia de
fase con la misma portadora en el símbolo anterior. Finalmente se
suman las diferencias en grupos de portadoras para tener una
detección fiable.
En el estado del arte las FFTs de los receptores
se realizarían sobre las muestras encontradas en el periodo Ts (4)
de la señal recibida, esto es 544 muestras para el primer receptor
(2) de 85 MHz y 480 para el segundo receptor (3) de 75 MHz. Este
número de muestras, al no ser una potencia de 2, resulta muy
ineficiente de realizar, con lo que conlleva costes extra en la
realización concreta de los receptores.
Con el procedimiento de la invención, el
receptor no tiene que realizar FFTs sobre un tiempo Ts (4), sino
que la duración puede ser algo mayor o menor siempre que el
desplazamiento entre FFTs consecutivas sea el periodo Ts. De esta
manera los receptores pueden coger tantas muestras como deseen para
realizar las FFTs de forma que sean fácilmente realizables (esto
es, normalmente, que el número de muestras sea una potencia de 2).
En este ejemplo concreto de realización tanto el primer como el
segundo receptor toman 512 muestras, con lo que el periodo de
tiempo en que las muestras recibidas se introducen en la FFT para el
primer receptor (2) será aproximadamente 6,02 \mus (7) (algo
menor que Ts y que corresponde a 512 muestras a 85 MHz) y para el
segundo receptor (3) será aproximadamente 6,83 \mus (8) (algo
mayor que Ts y que corresponde a 512 muestras a 75 MHz).
En el segundo receptor (3) existirá solape entre
las FFTs a realizar en dos periodos Ts (4) consecutivos. Para
evitarlo, se puede rellenar con ceros las ultimas muestras de la
FFT con el objeto de que no se introduzca la misma muestra en dos
FFTs consecutivas.
Asimismo en el transmisor es necesario realizar
una IFFT (transformada rápida de Fourier inversa) de duración Ts
para generar la señal base y que puede tener cualquier número de
muestras (esto es, no necesariamente un múltiplo de 2). Esto no
supone ningún problema puesto que la señal base solo se tiene que
calcular una vez al poder ser siempre la misma, y por tanto puede
precalcularse y guardarse en memoria para ser utilizada
posteriormente.
El procedimiento de la invención produce una
pequeña pérdida de prestaciones puesto que las portadoras del
receptor no están en la misma posición que en el transmisor, y por
tanto, el receptor está calculando las fases en frecuencias que
corresponden a los lóbulos de la sinc del transmisor (que se deben
a la representación en frecuencia de una señal de duración limitada,
esto es, limitada por una función rectangular en tiempo), con lo
que la amplitud de la señal es algo menor y 1 ruido afecta algo
más. En la práctica esta pérdida es pequeña y perfectamente
asumible en múltiples aplicaciones, como puede ser la coexistencia
de múltiples sistemas de comunicaciones.
Claims (4)
1. Procedimiento de transmisión y recepción de
señales con diferentes frecuencias de muestreo, donde existen
múltiples comunicaciones y se transmiten señales construidas a
partir de N repeticiones consecutivas de una señal base de duración
Ts en que la señal base puede cambiar de signo en cada repetición,
caracterizado porque cada receptor realiza transformadas
rápidas de Fourier (FFTs) de forma periódica, con un periodo Ts
segundos, para lo que toma un número de muestras que permite
realizar la FFT fácilmente, aunque la duración de la FFT sea algo
mayor o menor que el periodo Ts.
2. Procedimiento de transmisión y recepción de
señales con diferentes frecuencias de muestreo, según
reivindicación 1, caracterizado porque se rellenan con ceros
las muestras de entrada a las FFTs generadas a partir de la señal
recibida para evitar la introducción de una misma muestra en dos
FFTs consecutivas.
3. Procedimiento de transmisión y recepción de
señales con diferentes frecuencias de muestreo, según
reivindicación 1, caracterizado porque el periodo Ts es un
número entero de muestras de los relojes de los diferentes
transmisores y receptores, para que los transmisores generen una
señal de duración Ts y los receptores calculen el desplazamiento
entre FFTs sin error.
4. Procedimiento de transmisión y recepción de
señales con diferentes frecuencias de muestreo, según
reivindicación 1, caracterizado porque en transmisión se
precalcula la señal base de duración Ts y se almacena en una
memoria que se lee N veces consecutivas para generar la señal.
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| HASAN, M.; ARSLAN, T.; THOMPSON, J.S.."{}A delay spread based low power reconfigurable FFT processor architecture for wireless receiver"{} ; System-on-Chip, 2003. Proceedings. International Symposium on 19-21 Nov. 2003 Páginas: 135-138 [en línea] [recuperado el 16.05.2007]. Recuperado de internet: <URL:http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp. jsp?arnumber=1267736&isnumber=28361> * |
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