MXPA97003504A - Modulador de espectro extendido - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema y método para producir una señal de información modulada, limitada en la banda. Se describe un generador de la señal de modulación, el cual provee una señal de modulación limitada en la banda que tiene un ancho de banda predeterminado y corte característico. Se describe un sistema y método modulador para producir una señal de información modulada, limitada en la banda al combinar una señal de información con la señal de modulación limitada en la banda. Se describe un generador de la señal de modulación y método, el cual genera una señal de modulación limitada en la banda como una serie de valores de la señal de modulación a intervalos periódicos. Se describe un generador de la señal de modulación adicional el cual provee una señal de modulación limitada en la banda mediante la generación de frecuencias y la combinación de ellas a amplitudes y fases apropiadas para sintetizar una señal de modulación limitada en la banda. Se describe un generador de señal de modulación adicional para generar una señal de modulación limitada en la banda al generar una señal de dominio en el tiempo que tiene un espectro de frecuencia predeterminado y al emitir secuencialmente una representación digital de aquella señal de dominio en el tiempo.

Description

MODULADOR DE ESPECTRO EXTENDIDO Campo de la invención La presente invención se relaciona con un modulador de espectro extendido para uso en un transmisor de espectro extendido y más específicamente con un modulador de espectro extendido para producir una salida limitada en la banda sin requerir un filtro de paso de banda.

Antecedentes de la invención Un ejemplo de la construcción de un modulador de espectro extendido de la técnica previa se muestra en la figura 1 (a). Este modulador de espectro extendido de la técnica previa incluye un generador 33 de señal de difusión, el cual suministra una señal de difusión a un multiplicador 31. El multiplicador recibe la señal de difusión y una señal de información 100 y las combina para formar una salida modular. Un filtro de paso de banda recibe la salida modulada del multiplicador y tiene la función de limitar el ancho de banda de la señal antes de la transmisión de la señal de 1 10 de modulación de difusión para reducir tanto como sea posible, la interferencia acoplada sobre un canal de frecuencia adyacente la cual podría ser utilizada por otros transmisores y sistemas de comunicación. Las operaciones del modulador de espectro extendido descrito anteriormente serán ahora descritas. Una señal de información 100 que tiene un ancho de banda limitado, tal como se muestra en la figura 1 (b) se recibe en la entrada del multiplicador 31 del modulador de espectro extendido. El generador Ref . 24669 33 de la señal de difusión genera una señal de difusión periódica la cual tiene un espectro de frecuencia muy amplio tal como se muestra en la figura 1(c). Como se ilustra en la figura 1 (c), el espectro de frecuencia de la señal de difusión puede ser expresado como la suma de los espectros de línea discretos, los cuales corresponden a las señales de onda seno en el dominio de tiempo. Como resultado de multiplicar la señal 100 de información mediante la señal de difusión, se produce una señal de salida modulada, la cual tiene un espectro de frecuencia muy amplio como se ilustra en la figura 1(d). La salida modulada se introduce al filtro 32 de paso de banda, el cual limita entonces su ancho de banda, para emitir una señal modulada que tiene un espectro de frecuencia como se ilustra en 1(e), f denota la frecuencia en estas figuras. La figura 2 ilustra un ejemplo de la construcción de un transmisor de la técnica previa que contiene un modulador de espectro extendido de la técnica previa del tipo como se ilustra en la figura 1. El transmisor de la técnica previa incorpora un micrófono 41 para convertir una señal de voz 200 a una señal eléctrica análoga, un codificador 42 para convertir la señal análoga a una señal de información digital y un modulador 43 de espectro extendido del tipo como se ilustra en la figura 1, acoplado para recibir la señal de información digital. La señal de información digital se recibe en la entrada al multiplicador 48 del modulador 43 de espectro extendido. El generador 50 de la señal de difusión genera una señal de difusión periódica. La salida modulada se introduce al filtro 49 de paso de banda. Un convertidor 44 de frecuencia y un filtro 45 de paso de banda adicional se acoplan a la salida del modulador 43 de espectro extendido para convertir respectivamente la señal modulada a la frecuencia de transmisión y limitar su ancho de banda de transmisión. Un amplificador 46 se utiliza para amplificar la salida del filtro 46 de paso de banda. La antena 47 se utiliza para transmitir la señal de salida del amplificador 46 sobre las ondas del aire. La operación del transmisor de la técnica previa será ahora descrita.

El micrófono 41 convierte una señal de voz 200 a una señal eléctrica análoga y la introduce al codificador 42. El codificador 42 convierte la señal análoga a una señal digital y dependiendo del caso, puede ser utilzada para procesar digitalmente o comprimir la señal. Luego el codificador 42 emite la señal digital resultante al modulador 43 de espectro extendido para la modulación de la misma. Después de la modulación, el convertidor 44 de frecuencia desplaza, de una manera como se ilustra en la figura 2(b), la salida de banda base del modulador 43 de espectro extendido a una frecuencia de transmisión inalámbrica, lo cual da como resultado una señal de transmisión modulada que tiene un espectro de frecuencia tal como se muestra en la figura 1 (e), excepto que está desplazada hasta la frecuencia de transmisión. ?f denota el desplazamiento de frecuencia en la figura 2(b). En tanto que un espectro de frecuencia de la señal desplazado negativamente aparece en la figura 2(b), solamente la porción positiva del espectro de frecuencia se transmite. El filtro 49 de paso de banda, utilizado en el modulador 43 de espectro extendido no tiene en general un corte agudo característico el cual eliminaría los componentes de la señal los cuales se encuentran afuera del ancho de banda de transmisión asignado. Por consiguiente, el transmisor de la técnica previa incorpora un filtro 45 de paso de banda adicional para eliminar los componentes de frecuencia en la salida del convertidor 44 de frecuencia los cuales se encuentra afuera de la banda de transmisión asignada. De esta manera, el nivel de interferencia acoplado entre las señales transmitidas en frecuencias adyacentes se puede mantener dentro de límites aceptables. El modulador de espectro extendido de la técnica previa y el transmisor, los cuales se ilustran en las figuras 1 y 2 dependen de filtros de paso de banda para minimizar la interferencia acoplada a las frecuencias de señal adyacentes. Puesto que el espectro de frecuencia de la señal de entrada al filtro 32 de paso de banda tiene una forma como es ilustra en la figura 1(d) y el espectro de frecuencia de la señal de salida debe tener una forma como se muestra en la figura 1(e), los filtros 32 y 45 de paso de banda deben tener características de corte agudo. Con el fin de implementar un filtro de paso de banda en componentes físicos el cual tenga una característica de corte agudo, la escala de los componentes físicos debe ser incrementada. Por otra parte, si tal filtro de paso de banda se va a implementar en elementos de programación, la cantidad de cálculo debe ser incrementada más allá de los límites aceptables. Como resultado, con el transmisor y modulador de la técnica previa, se debe alcanzar un punto de diseño ya sea con los resultados en el acoplamiento insatisfactorio de la interferencia sobre los canales adyacente o en los sistemas de modulador los cuales requieren elementos físicos de filtro voluminosos, caros y/o energía de procesamiento adicional para limitar apropiadamente en la banda las señales para su transmisión. Además, en los transmisores de espectro extendido de la técnica previa, debido a que el filtro 32 de paso de banda incorporado del modulador 43 de espectro extendido tiene características de corte insatisfactorias, un filtro 45 de paso de banda adicional se debe proveer para reducir la interferencia acoplada a los canales de frecuencia adyacentes dentro de límites aceptables. Es por consiguiente un objeto de la presente invención proveer un modulador de espectro extendido el cual no requiere un filtro de paso de banda, en tanto que elimina la interferencia acoplada sobre una frecuencia de señal adyacente. Es un objeto adicional de la invención proveer un modulador de espectro extendido el cual permite una reducción en la escala de los elementos físicos y/o la cantidad de cálculo de los elementos de programación. Todavía otro objeto de la invención es proveer un modulador de espectro extendido para incorporación a un transmisor de espectro extendido el cual produce una salida de señal modulada que está libre de componentes de interferencia que pueden ser acoplados sobre las frecuencias de señal adyacentes, de tal manera que el transmisor de espectro extendido no requiere un filtro de paso de banda.

Breve descripción de la invención Con el fin de resolver los problemas anteriores asociados con los moduladores y transmisores de espectro extendido de la técnica previa, la presente invención provee un modulador de espectro extendido que tiene un generador de señal de difusión, el cual genera una señal de difusión limitada en la banda, utilizada para modular la señal de información. Mediante la modulación con una señal de difusión limitada en la banda, se produce directamente una señal modulada limitada en la banda, para eliminar mediante esto la necesidad de una etapa de limitación subsecuente en la banda, lo cual requeriría un filtro de paso de banda que tenga una característica de corte agudo. Al mismo tiempo, la necesidad de filtración del paso de banda subsecuente de la señal, después de la conversión a la frecuencia de transmisión también se elimina.

Breve descripción de los dibujos La figura 1(a) muestra un diagrama de bloques y esquemático de un modulador de espectro extendido de la técnica previa. La figura 1(b) ilustra un espectro de frecuencia de una señal de información antes de la modulación. La figura 1(c) ilustra un espectro de frecuencia de una señal de modulación de espectro extendido utilizado para modular una señal de información. La figura 1(d) muestra un espectro de frecuencia de una señal modulada de espectro extendido antes de la limitación subsecuente en la banda.

La figura 1(e) muestra un espectro de frecuencia de una señal modulada de espectro extendido después de la limitación en la banda. La figura 2(a) muestra un diagrama de bloques y esquemático de un transmisor de espectro extendido de la técnica previa. La figura 2(b) ilustra un desplazamiento en el espectro de frecuencia, llevado a cabo mediante un convertidor de frecuencia de una banda base a una banda de frecuencia de transmisión inalámbrica. La figura 3(a) ilustra un diagrama de bloques y esquemático de un modulador de espectro extendido construido de acuerdo con la presente invención. La figura 3(b) ilustra un espectro de frecuencia de una señal de modulación de espectro extendido limitada en la banda. La figura 4 es un diagrama de bloques y esquemático de un transmisor de espectro extendido construido de acuerdo con la presente invención.

Descripción detallada de las modalidades preferidas Una modalidad de un modulador de espectro extendido, construido de acuerdo con la presente invención será ahora descrito con referencia a las figuras 3 y 4. La figura 3(a) ilustra la interconexión de los elementos del modulador de espectro extendido de acuerdo con la presente invención. El modulador de espectro extendido incorpora un generador 12 de señal de modulación de espectro extendido, para proveer una señal de modulación de espectro extendido limitada en la banda a un multiplicador 11. El multiplicador 11 se utiliza para combinar la señal de modulación limitada en la banda y una señal de información 100 para producir una señal de salida 120 de espectro extendido limitada en la banda la cual no requiere filtración de paso de banda adicional antes de la transmisión. La señal 120 de salida modulada de espectro extendido, limitada en la banda, se codifica de acuerdo a un código de difusión y se puede desmodular en un receptor al utilizar el mismo código de difusión como el código de difusión utilizado en el proceso de modulación. El generador 12 de la señal de difusión incorpora una memoria 13 y un contador 14 de dirección. El contador 14 de dirección se utiliza para proveer una señal de designación del destino para recuperar secuencialmente los valores de la señal de modulación almacenada de la memoria 13 los cuales representan la señal de modulación de espectro extendido limitada en la banda. El generador 12 de la señal de difusión emite secuencialmente los valores de la señal de modulación almacenados a intervalos periódicos de acuerdo con la señal de designación de dirección. El contador 14 de dirección provee una señal de designación de dirección de acuerdo a lo siguiente. Una señal 130 de sincronización (o de reloj) se provee al contador 14 de dirección de una entrada de sincronización. El contador 14 de dirección mantiene un conteo el cual se relaciona proporcionalmente con el número de ciclos de sincronización o ciclos de reloj los cuales han transcurrido. La señal de designación de dirección se basa en el conteo así obtenido. El contador 14 de dirección continua con el incremento del conteo en relación proporcional a la señal de sincronización 130 hasta que el contador 14 de dirección ha pasado por todos los valores de la señal de modulación almacenados en la memoria 13. En aquel tiempo el contador 14 de dirección restablece el conteo y comienza a recuperar los valores de la señal de modulación almacenados desde el comienzo otra vez. Este proceso se repite otra vez durante cada ciclo subsecuente de la señal de modulación de espectro extendido. La señal de modulación de espectro extendido limitada en la banda se prepara de acuerdo a los siguientes principios. Como se describe anteriormente en relación al modulador y transmisor de espectro extendido de la técnica previa, la señal de modulación de espectro extendido de la técnica previa es una señal periódica, tal como una señal de codificación de difusión periódica. Como es bien conocido, cualquier señal periódica puede ser representada como una serie de Fourier de ondas seno a amplitudes y fases definidas. Por consiguiente, el espectro de frecuencia de la señal de modulación de espectro extendido, periódica, puede ser expresada como una suma de los espectros de línea (señales de onda seno), como se muestra en la figura 1(c). Por los principios descritos en lo anterior, la señal de modulación de espectro extendido de banda amplia, la cual se emite del generador 33 de señal de difusión de la técnica previa, puede ser sintetizada al generar una serie de ondas seno las cuales tienen las mismas frecuencias como aquellas observadas en el espectro de frecuencia (figura 1 (c)) de la señal de modulación de espectro extendido de banda amplia y al combinar aquellas ondas seno a las amplitudes y fases apropiadas para sintetizar la señal de modulación. De una manera similar, una señal de modulación de espectro extendido, limitada en la banda, que tiene un espectro de frecuencia caracterizado por un ancho de banda predeterminado y corte característico puede ser sintetizada al generar una serie de ondas seno las cuales tienen las mismas frecuencias como aquellas observadas en el espectro de frecuencia limitado en la banda (figura 3(b)) de la señal de modulación limitada en la banda y luego combinar aquellas ondas seno a las amplitudes y fases apropiadas. Por consiguiente, los valores de la señal de modulación los cuales se utilizan en el modulador de espectro extendido de la presente invención para combinación con la señal de información se preparan de acuerdo a una modalidad de la invención al sintetizar el espectro de frecuencia limitado en la banda del mismo, que tiene un ancho de banda predeterminado y corte característico y luego convertir digitalmente y almacenar los valores de la señal de modulación de la señal de modulación limitada en la banda, resultante, en la memoria 13. En esta modalidad de la presente invención, el generador 12 de señal de difusión de banda limitada, del modulador de espectro extendido, se construye con una memoria 13 y un contador 14 de dirección, el cual provee una señal de designación de dirección, en base al conteo de la señal de sincronización, para direccionar la memoria. Sin embargo, el experimentado en la técnica reconocerá como construir y poner en operación un generador de señal de difusión limitado en la banda, para incorporarlo a un modulador de espectro extendido de la presente invención el cual sintetiza y emite una señal de difusión limitada en la banda en tiempo real, de acuerdo a los principios descritos anteriormente. Una manera alternativa para realizar una señal de modulación de espectro extendido limitada en la banda, la cual es apropiada para los métodos de generación almacenados y en tiempo real, se lleva a cabo por medio de manipulaciones matemáticas del espectro de frecuencia de una señal de modulación de banda amplia. Como se describe anteriormente, es bien conocido que cada señal de dominio en el tiempo, periódica, puede ser representada como una serie de ondas seno a amplitudes y fases definidas. Tal representación de la señal mediante la serie de ondas seno también se denomina como una representación espectral. La representación espectral de una señal puede ser manipulada por medio de cálculos matemáticos llevados a cabo mediante microcodificación, elementos de programación o mediante elementos físicos. Así, una señal de modulación, limitada en la banda, que tiene un espectro de frecuencia limitado en la banda, caracterizado por un ancho de banda predeterminado y corte característico, puede ser realizada de acuerdo a un método de cálculo matemático al: determinar primero el espectro de frecuencia de una señal de modulación de banda amplia (por ejemplo, el espectro de frecuencia tal como se muestra en la figura 1(c)); truncar aquel espectro de frecuencia de banda amplia para obtener el espectro de frecuencia limitado en la banda de la señal de modulación limitada en la banda (por ejemplo, tal como el espectro de frecuencia mostrado en la figura 3(b)); y luego transformar el espectro de frecuencia limitado en la banda mediante cálculos adicionales a una señal de modulación periódica, de dominio en el tiempo, que tiene el ancho de banda predeterminado y corte característico. Después de ser generada, la señal de modulación limitada en la banda se combina luego a un multiplicador 11 con una señal de información para modular aquella señal de información, como en el caso de una modalidad de tiempo real de la invención. Alternativamente, la señal de modulación limitada en la banda puede ser convertida a una representación digital para el almacenamiento en una memoria 13 y luego combinación con una señal de información a intervalos periódicos, como se describe en lo anterior. En lo siguiente, una modalidad de un transmisor de espectro extendido construido de acuerdo con la presente invención será descrito con referencia a la figura 4. Como se muestra, la construcción del transmisor de espectro extendido de acuerdo a la presente invención difiere del transmisor de espectro extendido de la técnica previa por tener un modulador 23 de espectro extendido limitado en la banda y por no incorporar un filtro 45 de paso de banda adicional a la salida del convertidor 24 de frecuencia. El transmisor incorpora un micrófono 21 para convertir una señal de voz 200 a una señal eléctrica análoga, un codificador 22 para convertir la señal análoga a una señal de información digital y un modulador 23 de espectro extendido del tipo ilustrado en la figura 3 y acoplado para recibir la señal de información digital. Un convertidor 24 de frecuencia y un amplificador 25 se acoplan a la salida del modulador 23 de espectro extendido. La antena 26 se utiliza para transmitir la señal de salida del amplificador 25 sobre las ondas de aire. El modulador 23 de espectro extendido incorpora un generador 30 de señal de modulación de espectro extendido para proveer una señal de modulación de espectro extendido limitado en la banda a un multiplicador 27. El generador 30 de la señal de difusión incorpora una memoria 28 y un contador 29 de dirección. Una señal 140 de sincronización se provee al contador 29 de dirección. Las operaciones del transmisor de espectro extendido de acuerdo a la presente invención serán ahora descritas. Puesto que el espectro de frecuencia de la salida de la señal de modulación de espectro extendido del generador 30 de la señal de difusión es limitada al ancho de banda asignado, la salida de la señal modulada del multiplicador 28 no contiene componentes de interferencia a ser acoplados sobre un canal de frecuencia adyacente. Por consiguiente, aún después de la conversión de la señal modulada a la frecuencia de transmisión mediante el convertidor 24 de frecuencia, la señal convertida a la frecuencia no contiene componentes de interferencia al exterior de la banda de transmisión asignada. De esta manera, la necesidad de un filtro 45 de paso de banda adicional, después del convertidor 24 de frecuencia, se elimina. Así, el transmisor de espectro extendido de acuerdo a la presente invención se utiliza para transmitir las señales moduladas limitadas en la banda, sin requerir elementos físicos de filtro de paso de banda costosos o una cantidad de cálculo de los elementos de programación excesiva. En tanto que la invención ha sido descrita en detalle en la presente de acuerdo con ciertas modalidades preferidas de la misma, muchas modificaciones y cambios en la misma se pueden efectuar por aquellos experimentados en la técnica. Por lo tanto, se propone que las reivindicaciones adjuntas cubran todas de tales modificaciones y cambios que se presenten dentro del verdadero espíritu y alcance de la invención.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad, lo contenido en las siguientes Numeración 11, 27, 31, 48 Multiplicador 12, 30, 33, 50 Generador de señal de difusión 13, 28 Memoria 14, 29 Contador de dirección 21, 49 Micrófono 22, 42 Codificador 23, 43 Modulador de espectro extendido 24, 44 Convertidor de frecuencia 25, 46 Amplificador 26, 47 Antena 32, 45, 49 Filtro de paso de banda 100 Señal de información 110, 120 Señal de modulación de difusión 130, 140 Señal de reloj o de sincronización 00 Señal de voz análoga

Claims (16)

1. Reivindicaciones 1. Un modulador para modular una señal de información para producir una señal de información modulada, limitada en la banda, caracterizado porque comprende: medios de generación para generar una señal de modulación limitada en la banda que tiene un ancho de banda predeterminado y corte característico; y medios para combinar la señal de información con la señal de modulación para producir la señal de información modulada limitada en la banda.
2. 2. El modulador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de generación incluyen: medios para generar frecuencias necesarias para sintetizar la señal de modulación limitada en la banda; y medios para combinar las frecuencias generadas a amplitudes y fases apropiadas para sintetizar la señal de modulación limitada en la banda.
3. 3. El modulador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque los medios de generación proveen una serie de valores de señal de modulación a intervalos periódicos representativos de la señal de modulación limitada en la banda.
4. 4. El modulador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la señal de modulación es una señal de código de difusión para uso en la producción de una señal de información modulada de espectro extendido.
5. 5. El modulador de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque los medios de generación incluyen además: medios para almacenar la serie de valores de la señal de modulación; y medios para recuperar secuencialmente, a intervalos periódicos, los valores de la señal de modulación.
6. 6. El modulador de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la señal de modulación es una señal de código de difusión para uso en la producción de una señal de información modulada de espectro extendido.
7. 7. Un generador de la señal de modulación para proveer una señal de modulación limitada en la banda que tiene un ancho de banda predeterminado y corte característico, caracterizado porque comprende: medios de generación para generar las frecuencias necesarias para sintetizar un espectro de frecuencia de la señal de modulación limitada en la banda; y medios para combinar las frecuencias generadas a amplitudes y fases apropiadas para sintetizar la señal de modulación limitada en la banda.
8. 8. El generador de la señal de modulación de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la señal de modulación es una señal de código de difusión para uso en la producción de una señal de información modulada de espectro extendido.
9. 9. Un generador de la señal de modulación para generar una señal de modulación periódica que tiene un espectro de frecuencia predeterminado para uso en la modulación de una señal de información digital, caracterizado porque comprende: medios para generar una señal de dominio en el tiempo que tiene un espectro de frecuencia predeterminado; y medios para emitir secuencialmente una representación digital de la señal de dominio en el tiempo para generar la señal de modulación periódica.
10. 10. El generador de la señal de modulación de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque incluye además: medios para almacenar una representación digital de la señal de dominio en el tiempo; y medios para recuperar secuencialmente la representación digital.
11. 11. Un método para modular una señal de información para producir una señal de información modulada limitada en la banda, caracterizado porque comprende las etapas de: generar una señal de modulación limitada en la banda que tiene un ancho de banda predeterminado y corte característico; y combinar la señal de información con la señal de modulación para producir la señal de información modulada limitada en la banda.
12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado porque la señal de modulación es una señal de código de difusión para uso en la producción de una señal de información modulada de espectro extendido.
13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado porque la etapa de generación incluye: generar las frecuencias necesarias para sintetizar un espectro de frecuencia de la señal de modulación limitada en la banda que tiene un ancho de banda predetermiando y corte característico; y combinar las frecuencias generadas a amplitudes y fases apropiadas para sintetizar la señal de modulación limitada en la banda.
14. 14. El método de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado porque la etapa de generación incluye. proveer una serie de valores de la señal de modulación a intervalos periódicos representativos de una señal de modulación que tiene el ancho de banda predeterminado y corte característico.
15. 15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la etapa de proveer una serie de valores incluye almacenar la serie de valores de modulación; y recuperar secuencialmente, a intervalos periódicos, los valores de la señal de modulación.
16. 16. Un método para generar una señal de modulación de dominio en el tiempo, periódica, que tiene un espectro de frecuencia limitado en la banda a partir de una señal de modulación de banda amplia, para uso en la modulación de una señal de información digital, el espectro de frecuencia limitado en la banda está caracterizado por un ancho de banda predeterminado y corte característico, e 1 método está caracteri zado a su vez porque comprende las etapas de: determinar el espectro de frecuencia de la señal de modulación de banda amplia; truncar el espectro de frecuencia de la señal de modulación de banda amplia para obtener el espectro de frecuencia limitado en la banda; y transformar el espectro de frecuencia limitado en la banda a la señal de modulación de dominio en el tiempo, periódica.