DE19742670B4

DE19742670B4 - Verfahren, Empfänger und Mehrträger-QAM-System zur Demodulation eines analogen Mehrträger-QAM-Signals

Info

Publication number: DE19742670B4
Application number: DE19742670A
Authority: DE
Inventors: Tore Mikael André
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Optis Wireless Technology LLC
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2017-09-27
Also published as: EP1018253B1; WO1999017511A1; AU9441998A; DE19742670A1; EP1018253A1

Abstract

Empfänger (7, 11) eines Mehrträger-QAM-Systems (2) zum Abtasten und Digitalisieren eines analogen zeitabhängigen Mehrträger-QAM-Signals (TM), das zeitabhängige analoge Amplitudenwerte aufweist und das durch eine Mehrträger-QAM-Modulation (2; 3–6) eines serien-zu-parallel (1) gewandelten Eingangssignals (Tx) eines seriellen Eingangsbitstroms (Mfs Bits) in einem Sender (1–6) des Mehrträger-QAM-Systems (2) erzeugt wird, in ein digitales Ausgangssignal (Rx), welches aus aufeinanderfolgenden Bits besteht (3), die dem seriellen Eingangsbitstrom (Mfs Bits) des Eingangssignals (Tx) entsprechen, umfassend: a) eine Analog/Digital-Umwandlungseinrichtung (7, 8) zum Umwandeln des analogen zeitabhängigen Mehrträger-QAM-Signals (TM), das die zeitabhängigen analogen Amplitudenwerte aufweist, in ein digitales zeitabhängiges Mehrträger-QAM-Signal (DS), das zeitabhängige digitale Amplitudenwerte aufweist, unter Verwendung einer vorgegebene Abtastfrequenz (fsampR) von einem Empfängertaktgenerator (NCO, 15); b) eine Zeitbereichs-/Frequenzbereichs-Umwandlungseinrichtung (10) zum Umwandeln des digitalen zeitabhängigen Mehrträger-QAM-Signals (DS) mit den zeitabhängigen digitalen Amplitudenwerten in ein digitales frequenzabhängiges Mehrträger-QAM-Signal, das eine Vielzahl von komplexen QAM-Datenwerten (Y1, Y2 ... Yk; Y00, Y01, Y10, Y11) aufweist, die eine jeweilige...

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein ein Mehrträger-QAM-System und einen QAM-Empfänger und außerdem ein Verfahren zum Empfangen und Demodulieren eines analogen Mehrträger-QAM-Signals in ein digitales Ausgangssignal, welches aus aufeinanderfolgenden Bits besteht. Insbesondere betrifft die Erfindung die Einstellung bzw. Anpassung einer Phase einer Abtastfrequenz auf der Empfängerseite des Mehrträger-QAM-Systems.
Mehrträger-QAM-Systeme
Mehrträger-QAM-Systeme werden in allgemeinen geschalteten Telefonnetzen, Zellularfunktechnologie und Übertragungen zwischen einzelnen Modems unter Verwendung von DMT oder OFTM (DMT: diskrete Mehrton-Modulation oder ”discrete multi-tone modulation”; OFTM: orthogonale Frequenzteilungs-Multiplexierung oder ”frequency division multiplexing”) weitläufig verwendet. Allgemein weist eine Übertragung mit einer Mehrträger-QAM Vorteile gegenüber einer Übertragung mit einem einzelnen Träger auf, z. B. daß ein Mehrträger-QAM-Signal in einem Empfänger mit wenig Rauschen oder einer geringen Störung; die z. B. durch eine lineare Angleichung (über einen Equalizer) eines Einzelträgersignals verursacht wird, verarbeitet werden kann und zweitens, daß die in der Mehrträger-QAM-Übertragung erzeugte lange Symbolzeit eine viel größere Unempfindlichkeit gegenüber Impulsrauschen und schnellen Schwundeffekten erzeugt.
Andererseits muß die Zurückgewinnung der Abtastrate mit einer richtigen Phase und die Zurückgewinnung der Symbolrate und deren Startposition aus dem empfangenen analogen Mehrträger-QAM-Signal an dem Empfänger sehr genau sein, um nicht eine falsche Decodierung der Daten zu verursachen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der Hintergrund einer Mehrträger-Modulation/Demodulation von Daten wird zunächst unter Bezugnahme auf die beigefügten 1 bis 4 erläutert. Ein allgemeiner Übersichtsartikel, der derartige grundlengende Aspekte beschreibt und der sich auf den Oberbegriff der beigefügten Ansprüche 1, 16, 18 bezieht, ist in IEEE Communications Magazine, Mai 1990, Seiten 6 bis 14, ”Multicarrier Modulation for Data Transmission: An Idea Whose Time Has Come” von John A. C. Bingham veröffentlicht.
Mehrträger-Modulation
Wie in 1 gezeigt, werden Eingangsdaten T_x mit Mf_s Bits pro Sekunde in Blöcke von M Bits bei einer Block(”Symbol”)-Rate von f_s gruppiert. Wie in 3 gezeigt, können die Eingangsdaten T_x z. B. aus einem Videosignalcodierer 13, allgemein als Bits von einer Datenquelle erhalten werden. Die aufeinanderfolgenden Bits der Eingangsdaten T_x weisen eine bestimmte Bitrate auf, d. h. eine bestimmte Anzahl von Bits pro Sekunde. Wie in 3 gezeigt, entspricht ein Block von Bits M einem Symbol in der Mehrträger-Übertragungstechnologie. In einem serien-zu-parallel Wandler 1 werden die Eingangsdaten T_x in Gruppen von m₁ Bits, m₂ Bits ... m_n Bits gruppiert. In einem Modulator 2 werden m_n Bits für den Träger bei f_c,n verwendet, um N_c Träger zu modulieren, die über irgendein verwendbares Frequenzband in einem Abstand von Δf verteilt sind. Das heißt, f_c,n = nΔf für n = n₁ to n₂ (1) und
mit N_c = n₂ – n₁ + 1,

Δf:: Trägerabstand,
n1:: niedrigster Index der Träger,
n2:: höchster Index der Träger,
Nc:: Gesamtanzahl von betrachteten Trägern.

Die Träger, die durch die einzelnen Bits moduliert worden sind, werden für eine Übertragung auf eine Übertragungsleitung TM summiert und müssen vor einer Demodulation im Prinzip in dem Empfänger getrennt werden. Wie im folgenen noch beschrieben wird, kann eine Trennung und Demodulation gleichzeitig unter Verwendung von einer FFT (schnellen Fourier-Transformation) durchgeführt werden.
Mehrträger-Demodulation
Herkömmlicherweise verwendete Mehrträger-Demodulationstechniken werden in dem vorangehend zitierten Dokument des Standes der Technik beschrieben. Heutzutage werden viele Systeme ein Demodulationverfahren verwenden, bei dem die Träger durch die Daten unter Verwendung der sogenannten Quadraturamplitudenumtastung (QAM oder ”quadrature amplitude shift keying”) ”umgetastet” werden. Die einzelnen Spektren sind nur sinc-Funktionen und nicht bandbegrenzt. Die Trennung wird dann durch eine Basisband-Bearbeitung und nicht durch eine Bandpassfilterung ausgeführt, was zu dem Vorteil führt, daß sowohl der Sender als auch der Empfänger unter Verwendung von effizienten Fast Fourier Transform (FFT oder schnelle Fourier-Transformation) Techniken implementiert werden können.
QAM-System unter Verwendung von Fast Fourier Transforms
2 zeigt ein grundlegendes Mehrträger-QAM-System unter Verwendung von Fast Fourier Transforms (schnellen Fourier Transformationen) in den Einrichtungen 4, 10 auf der Sender- und Empfängerseite. Eine Modulation wird für M Bits (Symbol oder Block) von Daten gleichzeitig ausgeführt – vorzugsweise unter Verwendung einer inversen FFT (FFT^–1) – und Abtastwerte des gesendeten Signals auf der Übertragungsleitug TM (ein analoges Signal) werden bei der Abtastrate f_sampT in dem Digital/Analog-Wandler 5 erzeugt. Für den besten Wirkungsgrad sollte f_sampT gleich zu Δf multipliziert mit einer ganzzahligen Potenz von 2 sein.
Wenn f_samp = 2·N_tot·Δf ist, dann sind zur Modulation N_tot Träger verfügbar, aber der Kanal wird gewöhnlicherweise derart sein, daß nur N_c (N_c < N_tot) Träger verwendet werden können. Wenn dies bei dem Frequenzen n₁ Δf bis n₂ Δf liegen, wie mit der obigen Gleichung (1) definiert, wird eine Modulation von insgesamt M Bits, m_n gleichzeitig, am einfachsten dadurch erreicht, indem N_c komplexe Zahlen (die jeweils aus einer Konstellation mit 2^m _n Punkten gewählt werden) berechnet, sie mit n₁ – 1 Nullen vorne und N_tot – n₂ Nullen hinten ergänzt werden und eine FFT^–1 unter Verwendung von N_tot Punkten ausgeführt wird. Somit ist die Modulation über eine FFT^–1 äquivalent zu einer Mehrträger-QAM, bei der die grundlegende Basisbandimpulsform ein Rechteck ist.
In dem Empfänger 7–12 wird das empfangene analoge Signal demoduliert, indem N_tot Abtastwerte in einen Block zusammengefaßt werden und eine reale-zu-komplexe FFT in der Einrichtung 10 ausgeführt wird. Dies ist äquivalent zu einer Demodulation jedes Nebenbands getrennt und dann einer Durchführung einer Integrations-und-Verwerfungsprozedur für jedes Produkt.
Das heißt, nach der Serien-zu-Parallel-Umwandlung in dem Wandler 1 erzeugt der Codierer 3 eine Vielzahl von komplexen Werten, deren Anzahl der Anzahl von in dem Mehrträger-System verwendeten Trägern entspricht. Die Umtastung wird dann im wesentlichen durch die FFT^–1 in der Einrichtung 4 ausgeführt, was zu einer Anzahl von getrennten realen Abtastwerten führt. Der Digital/Analog-Wandler 5 setzt diese digitalen Abtastwerte in das analoge Übertragungssignal zusammen, indem er eine vorgegebene Abtastrate oder Abtastfrequenz f_sampT vewendet.
Die Demodulation an dem Empfänger 7–12 ist vollständig analog zu der Modulation in dem Sender 1–6. Das analoge Signal wird unter Verwendung des Digital/Analog-Wandlers 8 unter Verwendung einer Abtastrate f_sampR in digitale Abtastwerte umgewandelt. Die digitalen Abtastwerte werden dann an den Serien-zu-Parallel-Puffer 9 angelegt, der diese Werte an die FFT-Einrichtung 10 ausgibt, die die reale-zu-komplexe FFT-Transformation ausführt. In dem Ausgang der FFT 10 befinden sich N_CR komplexe Werte, die idealerweise identisch zu denjenigen sein sollten, die von der FFT^–1 Einrichtung 4 in dem Sender eingegeben werden. Der Decodierer 11 und der Parallel-zu-Seriell-Puffer 12 führen eine jeweilige inverse Operation wie die Teile 1, 3 in dem Sender aus, um ein digitales Ausgangssignal R_x zu erhalten, das aus aufeinanderfolgenden Bits besteht, die dem eingegebenen Bitstrom T_x entsprechen sollten.
Decodieren der komplexen QAM-Datenwerte
4 zeigt die komplexen QAM-Datenwerte Y₀₀, Y₀₁, Y₁₀, Y₁₁ des digitalen Frequenzbereichs-Mehrträger-QM-Signals, das von der FFT-Einrichtung 10 in dem Empfänger ausgegeben wird. Als ein Beispiel zeigt 4 die Situation unter Verwendung eines Trägers, der zwei Bits sendet. In 4 sind auch die komplexen vorgegebenen (d. h. erwarteten) QAM-Datenwerte C₀₀, C₀₁, C₁₀, C₁₁ gezeigt, die tatsächlich von dem Sender übertragen wurden. Wie sich ersehen läßt, stimmen die gesendeten Datensymbole C_k nicht notwendigerweise mit den empfangenen Datensymbolen Y_k in der komplexen Ebene überein. Eine derartige Abweichung wird hauptsächlich durch die Tatsache verursacht, daß die Symbolrate und/oder die Abtastrate in dem Sender und dem Empfänger zueinander nicht vollständig synchronisiert sein können. Ferner gibt es Verzerrungen auf der Übertragungsleitung TM (d. h. dem Übertragungskanal).
Jedoch können die gesendeten Datensymbole 00, 01, 10, 11 immer noch decodiert werden, weil der Decoder 11 als empfangenes Datensymbol das Trägerdatensymbol abschätzen oder wählen wird, welches am nächsten dazu in der komplexen Ebene liegt. Normalerweise werden quadratische Konstellationen dafür verwendet und die Real- und Imaginärteile von C_K (die dem Empfänger als ideale Datensymbole bekannt sind) und diejenigen von Y (dem Ausgang von der FFT-Einrichtung 10) werden verglichen. Die Kreise in 4 zeigen schematisch diese Auswahl oder diesen Abschätzungsprozess an, so daß bestimmt wird, daß Y₀₀ das Datensymbol 00 ist, Y₀₁ das Datensymbol 01 ist, Y₁₀ das Symbole 10 ist und Y₁₁ das Symbol 11 ist. Wie sich ferner aus 4 entnehmen läßt, kann die Position der komplexen QAM-Datenwerte Y_K von der exakten in einer positiven oder negativen Richtung verschoben sein, nämlich als Folge der fehlenden Synchronisation zwischen dem Sender und dem Empfänger.
Herkömmliche Zeitsteuerungs-Zurückgewinnung
Wie bereits oben erläutert, wird die unrichtige Positionierung der komplexen QAM-Datenwerte in der komplexen Ebene in dem Ausgang von der FFT-Einrichtung 10 in dem Empfänger 7–12 durch die unrichtige Synchronisation der Abtastrate und der Symbolrate verursacht.
Die Zeitsteuerungs-Zurückgewinnung kann in zwei Probleme aufgeteilt werden. Erstens muß die Abtastrate in dem Empfänger die gleiche wie diejenige in dem Sender sein. Das heißt, der Sender muß die gleiche Abtastdifferenz verwenden und deshalb muß der Empfänger die Abtastrate zurückgewinnen. Die Abtastfrequenz wird in einem numerisch-gesteuerten Oszillator NCO erzeugt, wie sich 5 entnehmen läßt. Gewöhnlicherweise ist der numerisch-gesteuerten Oszillator NCO 15 in einer phasenstarren Regelschleife PLL enthalten. Die Schaltung zur Zeitsteuerungs-Zurückgewinnung aus 5 liegt zwischen den Knoten
in 2.
Das zweite Problem besteht darin, die Symbolposition zurückzugewinnen und dies muß nur einmal durchgeführt werden, wenn der Abtasttakt in der Phase eingerastet ist, weil eine bekannte Beziehung zwischen Abtastraten und Symbolraten besteht (z. B. ein Symbol kann aus 512 Abtastwerten bestehen und gemäß dem Nyquist-Theorem werden 256 Träger dafür verwendet; zusätzlich ist bekannt, daß die 512 Abtastwerte z. B. 1000 Bits modulieren, so daß der Zusammenhang zwischen der Abtastrate und der Symbolrate hergestellt ist). Nur die Symbolposition ist unbekannt.
In 5 wird ein Zeitbereichs-Phasendetektor 14 zum Steuern des numerisch-gesteuerten Oszillators NCO verwendet, um die gewünschte Empfängerabtastfrequenz f_sampR zu erzeugen, wenn die Schalter S1, S2 geöffnet sind. Da das Signal die FFT 10 noch nicht durchlaufen hat, kann nur eine Zeitbereichs-Phasendetektion ausgeführt werden, wobei die Schalter S1, S2 offen sind.
Zeitbereichs-Abtastraten-Zurückgewinnung unter Verwendung eines Pilottons
Eine Vorgehensweise zum Extrahieren der Abtastrate besteht darin, einen Pilotton (Testton) in dem Zeitbereich zu verwenden. Wenn in 5 die Schalter S1, S2 offen sind, wird die Abtastrate aus einem einzelnen Pilotton einer bekannten Frequenz und Phase zurückgewonnen, indem das empfangene Signal einmal pro Periode des bekannten Pilottons erneut abgetastet wird (Empfängertraining beim Starten unter Verwendung nur des Pilottons). Die Abtastwerte werden dann direkt verwendet, um die PLL zu steuern, die den numerisch-gesteuerten Oszillator 15 umfaßt, so daß die Abtastfrequenz selbst aus der Übertragung eines bekannten Pilottons zurückgewonnen werden kann.
Frequenzbereichs-Phaseneinstellung unter Verwendung eines Pilottons
Wenn die Schalter S1, S2 in 5 geschlossen sind, dann kann eine Phaseneinstellung mit einem Frequenzbereichs-Phasendetektor ausgeführt werden. Die Funktion dieses Frequenzbereichs-Phasedektors 16 unter Verwendung des Pilottons ist weiter in 6 dargestellt. Wiederum läßt sich 6 ansehen, daß sie die Teile zwischen den Knoten
bis
in 2 ersetzt.
In 6 wird die Zeitsteuerungs-Zurückgewinnung geändert, um nur den FFT-Ausgang bezüglich des Pilottons, der ohne oder zusammen mit den Daten gesendet wird, zu verwenden. In 6 wird nur eine komplexe Zahl entsprechend der Frequenz des Pilottons extrahiert, wie in dem kleinen Diagramm in 6 gezeigt. Wenn diese Frequenz eine Phasenabweichung aufweist, dann kann die falsche Phase der Empfänger-Abtastrate bestimmt werden, indem nur der Realteil der empfangenen komplexen Zahl entsprechend dem Pilotton extrahiert wird (in 6 wird angenommen, daß der gesendete Pilotton eine Phase von +j aufweist). Das heißt, der Realteil zeigt die Phasenabweichung an und die Phase der Abtastrate f_sampR des numerisch-gesteuerten Oszillators NCO kann in Abhängigkeit von diesem extrahierten Realteil gesteuert werden.
Ferner und wie in 6 gezeigt, kann ein Equalizer 17 vorgesehen sein, um Phasen- und Amplitudenfehler zu kompensieren, die von der Leitung TM in dem Werten verursacht werden, die in dem Frequenzbereich von der FFT-Einrichtung 10 ausgegeben werden (d. h. der Equalizer EQ kann eine Drehung jedes von der FFT 10 ausgegebenen komplexen Werts ausführen oder er kann jeweils die komplexen Werte mit einer bestimmten Zahl multiplizieren). Somit führt der Equalizer EQ eine Ausgleichung oder Equalisation der einzelnen Träger getrennt. aus, indem er jeden komplexen QAM-Datenwert Y_K betrachtet. Der Equalizer kann somit die einzelnen komplexen QAM-Datenwerte drehen und/oder ihre Amplituden ändern. Tatsächlich stellt der Equalizer 17 eine Anzahl von Koeffizienten bereit, die mit dem Ausgang der FFT multipliziert werden sollen.
Ein Mehrträger-QAM-System unter Verwendung einer derartigen abgeschätzten Pilotreferenz ist aus der US 5,519,730 A bekannt. Ein anderes Verfahren zum Verbessern der Genauigkeit der empfangen digitalen Datensymbole ist aus der US 5,497,398 A bekannt, die eine verbesserte Transformationstechnik für die Zeitbereichs-/Frequenzbereichs-Umwandlung in dem Sender und Empfänger verwendet.
Die EP 0 693 830 A2 beschreibt eine CDMA Mobilkommunikationssystem und ein Erfassungsverfahren, bei denen eine Übertragung durch Ausführen einer Quadraturmultiplexierung eines Pilotsignals und eines Datensignals mit I und Q-Komponenten, die über das Spektrum gestreut sind, ausgeführt wird. Der Empfänger enthält eine Entspreizungs-Schaltung zum Entspreizen der quadraturmultiplexierten Empfangssignale durch Verwenden von Entspreizungscodes für das Pilotsymbol und zum Entspreizen der Empfangssignale durch Verwenden von Entspreizungscodes für die Datensymbole.
Die Druckschrift EP 0 656 706 A2 beschreibt ebenfalls den Oberbegriff der Patentansprüche 1, 16, 18. Insbesondere offenbart diese Druckschrift ein Mehrträger-QAM-Kommunikationssystem, bei dem eine Einstellung der Phase der Abtastfrequenz auf der Empfängerseite durchgeführt wird, um Abweichungen der Abtastrate und/oder der Symbolrate zwischen der Sender- und Empfängerseite auszugleichen, so dass die decodierten Datensymbole in dem Empfänger mit dem von dem Sender gesendeten Datensymbolen übereinstimmen. Dies wird hier mit einem Konstellations-Analysator durchgeführt, der explizit die Phase für jeden empfangenen QAM-Wert berechnet, um zu bestimmen, in welchem Quadranten der komplexen Ebene die empfangenen Werte liegen. Der Konstellations-Analysator verwendet den expliziten Phasenwert mit Vorzeichen zum Einstellen des Träger-Phasen-Controllers. Dieses System erfordert jedoch zwangsläufig die explizite Berechnung von jedem Phasenwert.
Die Druckschrift DE 42 08 808 A1 betrifft ein Verfahren zur breitbandigen digitalen Signalübertragung von einer Feststation zu einer Mobilstation unter Verwendung von kohärenten Demodulatoren, die eine Trägerphasenregelung an einer Empfänger-Filterbank des jeweiligen Empfängers ausführen. Bei Verwendung von inkohärenten Demodulatoren wird der individuelle Phasenoffset (Phasenabweichung) ermittelt und der Empfänger-Filterbank zugeführt. Eine übergeordnete Trägerfrequenzregelung ist vorgesehen, um einen Frequenzfehler am Eingang der Empfänger-Filterdatenbank auszuregeln.
Die US 4 604 583 A betrifft eine Frequenzoffset-Korrekturschaltung, bei der eine erste Regelschleife eine statische Phasenverschiebung des Pilotkanalsignals korrigiert, während eine zweite Regelschleife einen abrupten Frequenzoffset davon korrigiert. Eine dritte Regelschleife ist zwischen der zweiten Regelschleife und dem Eingang des Demodulatorabschnitts vorgesehen und weist eine Charakteristik auf, mit der der statische oder sich langsam ändernde Frequenzoffset der Kanäle kompensiert werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wie voranstehend erläutert, weisen die Zeitbereichs-Abtastraten-Zurückgewinnung und die Pilotton-Frequenzbereichs-Phaseneinstellung den Nachteil auf, daß die Phaseneinstellung der Abtastrate noch relativ ungenau ist, da der Equalizer 17 lediglich einen Pilotton zum Einstellen der komplexen QAM-Werte verwendet. Deshalb führt der Equlizer nur eine Anpassung der einzelnen komplexen Werte, die von der FFT-Einrichtung 10 ausgegeben werden, aus, während die Phase des numerisch-gesteuerten Oszillators (der phasenstarren Regelschleife PLL) nur auf der Basis des einzelnen Realteils des einzelnen Pilottons gesteuert werden kann. Dies ergibt noch keine genaue Phasenzurückgewinnung, da die Einstellung grundlegend auf einem einzelnen Pilotton basiert.
Deshalb ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Empfängers eines Mehrträger-QAM-Systems, eines Mehrträger-QAM-Systems und eines Verfahrens zum Demodulieren eines analogen Mehrträger-QAM-Signals in ein digitales Ausgangssignal, so daß die decodieren Datensymbole in dem Empfänger mit den gesendeten Datensymbolen von dem Sender sehr genau übereinstimmen.
LÖSUNG DER AUFGABE
Diese Aufgabe wird durch einen Empfänger eines Mehrträger-QAM-Systems gemäß Anspruch 1 gelöst.
Diese Aufgabe wird auch durch ein Mehrträger-QAM-Kommunikationssystem gemäß Anspruch 16 gelöst.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren in einem Mehrträger-QAM-System gemäß Anspruch 18 gelöst.
Gemäß der Erfindung umfaßt die Zeitgaben- oder Zeitsteuerungs-Zurückgewinnungseinrichtung eine Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung und eine Durchschnittsphasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung. Anstelle den einzelnen Pilotton zu verwenden, schätzt die Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung eine Phasendrehrichtung jedes komplexen QAM-Datenwerts bezüglich eines entsprechenden komplexen Vorgaben-QAM-Datenwerts ab. Wie voranstehend erwähnt, kann die Drehrichtung in der komplexen Ebene in der Uhrzeigerrichtung oder in der Gegenuhrzeigerrichtung sein. Nur die allgemeine Richtung für jeden komplexen QAM-Datenwert muß bestimmt werden.
Die Durchschnittsphasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung mittelt dann die jeweiligen Drehrichtungen von allen Datensymbolen in dem Ausgang der FFT-Einrichtung. Die durchschnittliche Drehrichtung, die auf einer Abschätzung aller Datensymbole basiert, wird dann zum Einstellen der Phasen in dem Empfängertakt, d. h. in dem numerisch-gesteuerten Oszillator in der phasenstarren Regelschleife verwendet. Somit ergibt die Durchschnittsbildung eine Gesamtabschätzung für die falsche Synchronisation der Abtastrate in dem Empfänger, anstelle daß lediglich die Phase auf Grundlage einer Drehung eines einzelnen Pilottons bekannter Phase eingestellt wird.
In vorteilhafter Weise (siehe Anspruch 3 oder 20) kann das datengestützte oder datengeführte Verfahren unter Verwendung eines Durchschnittswerts von allen Phasendrehrichtungen von allen Datensymbolen zusammen mit dem Pilottonverfahren des Standes der Technik verwendet werden. Dann kann die Phasendrehung aufgrund der Pilotton-Auswertung und die durchschnittliche Phasendrehung der datengestützten Prozedur addiert werden, um zu einer Gesamtabschätzung zum Einstellen der Phase zu führen. Jedoch muß der Equalizer (Koeffizient) für den Pilottonträger festgelegt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da sich eine Situation ergeben kann – wenn der Equalizer getrennt verwendet wird –, daß der Equalizer die komplexen QAM-Datenwerte in eine Richtung dreht, während die Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung und die Durchschnittsphasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung die Datensymbole exakt in die entgegengesetzte Richtung drehen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (siehe Anspruch 6 oder 22) der Erfindung ist es nicht explizit notwendig, den Phasendrehwinkel selbst zu bestimmen, um die Gesamtdrehrichtung zu bestimmen. Es ist nur erforderlich, das Vorzeichen der Real- und Imaginärteile des Fehlervektors zwischen dem empfangenen und gesendeten Datensymbol zu verarbeiten, um den Quadranten in der komplexen Ebene zu bestimmen, in dem der Fehlervektor liegt, und um die Richtung zu bestimmen, in die er weist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung (siehe Anspruch 15 oder 27) können die einzelnen Phasendrehrichtungswerte jedes Trägers (komplexer QAM-Datenwert) mit einem Gewichtungsfaktor gewichtet werden, bevor derartige gewichtete Phasendrehrichtungswerte in der Durchschnittsphasedrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung gemittelt werden. Beispielsweise kann ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis für jeden Träger berechnet werden und der Gewichtungsfaktor kann von dem Signal-zu-Rausch-Verhältnis abhängig gemacht werden (deshalb kann der Rauschanteil auf jedem Träger, der zu einer möglichen Drehung beiträgt, eingebaut werden, um zu einem noch besseren gesamten Durchschnittsphasendrehrichtungswert zu gelangen).
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung sind in den abängigen Ansprüchen aufgeführt. Nachstehend wird die Erfindung weiter durch Beschreibung von spezifischen Ausführungsformen und durch Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen dargestellt, in denen gleiche oder ähnliche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile bezeichnen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Figuren zeigen:
1 das Prinzip eines Mehrträger-Senders zum Modulieren einer Anzahl von Trägern f_c,n mit einer bestimmten Anzahl von m_n Bits;
2 ein grundlegendes Mehrträger-QAM-System, bei dem Fourier-Transformations-Einrichtungen für die Modulation/Demodulation verwendet werden;
3 ein Diagramm, das die Symbolrate und die Bitrate erläutert;
4 ein Beispiel einer Mehrträger-QAM-Demodulation unter Verwendung von vier Datensymbolen für einen Träger;
5 die Anordnung eine Zeitgaben-Zurückgewinnungs-Schaltung, die in dem Mehrträger-QAM-System aus 1 verwendet wird;
6 einen Mehrträger-QAM-Empfänger unter Verwendung einer Zeitbereichs-Phaseneinstellung, die einen einzelnen Pilotton PT verwendet, der von dem Sender gesendet wird;
7 ein Prinzip-Blockschaltbild eines Mehrträger-QAM-Empfängers unter Verwendung eines datengestützten Phasenfehlerabschätzers zum Ermitteln eines durchschnittlichen Phasendrehrichtungswerts D;
8 ein Diagramm, das die positiven Phasenfehler, die negativen Phasenfehler und die Nullphasenfehler zwischen den gesendeten C_K und empfangenen Y komplexen QAM-Datenwerten in den vier Quadranten in der komplexen Ebene spezifiziert;
9 eine Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung einer Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung und einer Durschnittsphasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung;
10 eine Ausführungsform der Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtungen 221–224 zusammen mit der Mittelungseinrichtung 219, die in 9 verwendet werden;
11 ein Beispiel der Bestimmung der Phasendrehrichtung für ein Mehrträger-QAM-System unter Verwendung von vier Trägern mit jeweils vier möglichen Signalpunkten;
12-1 bis 12-4 eine Tabelle der Fehlervektoren e_k, die von dem Vorzeichenextrahierer 213 für die drei Fälle A, B, C in 11 ausgegeben werden, und die jeweiligen Werte in der Schaltung in 11;
13 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die.
Phaseneinstellung der Abtastrate unter Verwendung des Pilottons wie in 6 und die Phaseneinstellung der Abtastrate unter Verwendung der datengestützten Einstellung aus 7 kombiniert sind; und
1, 4 eine Tabelle von Werten, wenn eine spezifische Binärcodierung des Real- und Imaginärteils von Y_K' und e_K'' und von d_K verwendet wird, insbesondere die Binärcodierung für die Fälle A, B und C in 11.
Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Ausführungsformen der Erfindung werden in einem Mehrträger-QAM-System verwendet, so wie es allgemein in 2 dargestellt ist.
Grundlegendes Prinzip der datengestützten Phaseneinstellung
7 zeigt eine Ausführungsform eines Empfängers in einem Mehrträger-QAM-System unter Verwendung eines datengestützten Phasenfehlerabschätzers 21 zum erneuten Einstellen der Phase des numerisch-gesteuerten Oszillator 15, der die Empfängerabtastrate f_sampR an die Analog/Digital-Umwandlungseinrichtung 8 ausgibt.
Die Analog/Digital-Umwandlungseinrichtung 7, 8 wandelt das von der Übertragungsleitung TM emfpangene analoge Mehrträger-QAM-Signal in ein digitalen Zeitbereichs-Mehrträger-QAM-Signal unter Verwendung der vorgegebenen Abtastfrequenz von dem Empfängertaktgenerator NCO um. Wie in 2 wandelt die Zeitbereichs-/Frequenzbereichs-Umwandlungseinrichtung das digitale Zeitbereichs-Mehrträger-QAM-Signal DS in ein digitales Frequenzbereichs-Mehrträger-QAM-Signal Y_K um, das aus eine Vielzahl von komplexen QAM-Datenwerten Y₀₀, Y₀₁, Y₁₀, Y₁₁ besteht, so wie dies beispielsweise in 4 gezeigt ist. Wenn man die Funktion des Equalizers EQ 17 (wie unter Bezugnahme auf 6 erläutert) beiseite läßt, dann wird das digitale Frequenzbereichs-Mehrträger-QAM-Signal Y_K an die Decodiereinrichtung 11, 12 ausgegeben, die jeweils einen komplexen vorgegebenen oder idealen (gesendeten) QAM-Datenwert, der ein bekanntes digitales Datensymbol darstellt, auf der Basis der komplexen QAM-Datenwerte Y_K wählt und die komplexen vorgegebenen (gewählten) QAM-Datenwerte in das digitale Ausgangssignal R_x decodiert, das aus einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Bits besteht, die den aufeinanderfolgenden Bits des Eingangsdatenstroms T_x entsprechen sollten (siehe 2). Das heißt, für jeden Träger wird ein komplexer QAM-Datenwert durch die FFT 10 bestimmt und es wird dann entschieden, welchem Bitsymbol er entspricht, indem er mit bekannten vorgegebenen Werten verglichen wird. Jeder Träger kann in Abhängigkeit von der Zuordnung, wie in 1 gezeigt, zum Decodieren der gleichen Anzahl von Bits oder tatsächlich einer unterschiedlichen Anzahl verwendet werden.
Das heißt, für das Decodieren werden die komplexen Zahlen Y_K verwendet. Wie voranstehend erläutert, stellt die Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung 21, 20 die Phase des Empfängertaktgenerators NCO so ein, daß die Abtastzeitgabe in der Analog/Digital-Umwandlungseinrichtung 8 mit derjenigen übereinstimmt, die in dem Sender verwendet wird, der das analoge Mehrträgersignal erzeugt. Gemäß der Erfindung umfaßt die Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung 21, 20 einen datengestützten Phasenfehlerabschätzer, der mehrere (oder alle) komplexen Zahlen Y verwendet, die von der Zeitbereichs-/Frequenzbereichs-Umwandlungseinrichtung 10 ausgegeben werden. Das heißt, im Gegensatz zu dem Pilotton-Verfahren, das voranstehend erläutert wurde, werden mehrere (oder alle) komplexen Träger mit möglichen Phasendrehungen bezüglich der komplexen vorgegebenen QAM-Werte zusammen ausgewertet, um die Phase des Empfängertaktgenerators NCO neu einzustellen.
Im wesentlichen bestimmt die Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung 21 eine Gesamtphasendrehrichtung durch Berücksichtigung von allen möglichen Phasendrehungen von allen komplexen QAM-Datenwerten Y bezüglich der jeweiligen vorgegebenen QAM-Datenwerte C_K, die durch die Decodiereinrichtung 11, 12 zum Decodieren verwendet werden. Die Phase der Abtastfrequenz wird dann auf der Basis dieser insgesamten oder durchschnittlichen Phasendrehrichtung eingestellt, die von dem datengestützten Phasenfehlerabschätzer 21 ausgegeben wird. Das Schleifenfilter 20 gehört bereits zu der phasenstarren Regelschleife PLL des numerisch-gesteuerten Oszillator 15 und sein Tiefpassfilter integriert sukzessive durchschnittliche Phasendrehrichtungswerte (die jeweils einem Datensymbol entsprechen).
Die Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung, die den datengestützten Phasenfehlerabschätzer umfaßt, berechnet nicht explizit die Phasendrehung, sondern sie muß nur die Richtung der Phasendrehung in jedem Quadranten bezüglich des komplexen QAM-Vorgabewerts, der von der Decodiereinrichtung 11, 12 decodiert wird, bestimmen.
8 zeigt ein Diagramm der Definitionen eines positiven Phasenfehlers, eines negativen Phasenfehlers und keines Phasenfehlers. Wie in 8 ersichtlich, wird ein positives Vorzeichen ”+” verwendet, um anzuzeigen, daß der empfangene komplexe QAM-Datenwert Y_K in einer Gegenuhrzeigerrichtung gedreht ist, während ein negatives Vorzeichen ”–” verwendet wird, um eine Phasendrehrichtung in der Uhrzeigerrichtung anzuzeigen. Wenn natürlich nur eine Änderung in der Amplitude stattfindet, darin gibt es überhaupt keinen Phasenfehler und dies ist mit 0 in 8 angezeigt. Die Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung bestimmt die Phasendrehrichtung von allen komplexen Werten Y_K und bestimmt daraus einen durchschnittlichen Phasendrehrichtungswert durch Mitteln aller jeweiligen Drehrichtungen von allen Trägern.
Wenn man 7 mit 5 vergleicht, wird offensichtlich, daß die datengestützten Phasenfehlerabschätzung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung im wesentlichen den Frequenzbereichs-Phasendetektor 19, 20 verwendet, wenn die Schalter S1, S2 geschlossen sind. Das heißt, die Phaseneinstellung wird auf Grundlage einer Frequenzbereichsanalyse ausgeführt.
Erste Ausführungsform
9 zeigt eine Ausführungsform der Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung unter Verwendung einer Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung 221–224 für jeden Träger. Wie bezüglich 1 erläutert wurde, gibt es eine Anzahl n von Trägern und jede Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung 221–224 bestimmt jeweils eine Phasendrehrichtung von jedem empfangenen komplexen QAM-Datenwert Y_K bezüglich eines entsprechenden komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerts, der als der korrekte Datenwert von dem Quantisierer/Decoder bestimmt wird.
Somit geben die Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtungen 221–224 jeweils eine Phasendrehrichtungswert d₁, d₂ ... d_n aus, der anzeigt, ob ein positiver Phasenfehler (+1), ein negativer Phasenfehler (–1) oder kein Phasenfehler (0) vorhanden ist.
Die Durchschnittsphasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung 219 bestimmt einen durchschnittlichen Phasendrehrichtungswert d_K' durch Mitteln aller jeweiligen Phasendrehrichtungswerte d₁, d₂, d₃ ... d_n für alle Träger. Obwohl im Prinzip die Vielzahl von Phasendrehrichtungswerten d₁ ... d_n ein exaktes Maß der jeweiligen Phasendrehwinkel sein können, sind die Phasendrehrichtungswerte d₁ ... d_n nur Werte von –1 (negative Phasendrehung), +1 (positive Phasendrehung) und 0 (keine Phasendrehung). Der Durchschnittsphasendrehrichtungswert pro Kanal d_k' wird wie folgt bestimmt:
N_c bezeichnet die Anzahl von Trägern, so daß der Durchschnittsphasendrehrichtungswert in einem Bereich von 0% (nur negative Phasendrehungen) und 100% (nur positive Phasendrehungen) ist. Wenn d_K' 50% ist (dies wird wahrscheinlich durch Rauschen verursacht), dann wird eine Hälfte der Träger eine positive Phasendrehung aufweisen und eine Hälfte der Träger wird eine negative Phasendrehung aufweisen, so keine Phaseneinstellung ausgeführt wird.
Der Durchschnittsphasendrehrichtungswert d_K', der die Phasendrehrichtung gemittelt über mehrere (oder alle) komplexe QAM-Werte (Punkte der FFT) eines jeweiligen Datensymbols (siehe die Definitionen in 3) darstellt, wird dann der PLL Schleife 20 eingegeben, in der ein Tiefpassfilter davon eine sukzessive Integration von sukzessive ankommenden Werten d_K' ausführt. Da jeder Wert d_K' ein Maß für ein Datensymbol darstellt, führt das Tiefpassfilter somit eine Mittelung der Phasendrehrichtung über sukzessive Datensymbole aus. Somit wird die Phase der Abtastfrequenz f_sampR über der Zeit auf Grundlage der durchschnittlichen Phasendrehrichtungswerte d_K' eingestellt.
Insbesondere sei darauf hingewiesen, daß der Wert d_K' ein Maß für die Gesamtrichtung und nicht ein direktes Maß des Betrags der Phasendrehung anzeigt. Es ist nur erforderlich, die phasenstrarre Regelschleife PLL, die den numerisch-gesteuerten Oszillator NCO enthält, jedesmal dann in die richtige Richtung zu steuern, wenn der Wert d_K' berechnet wird, so daß sich nach mehreren Auswertungen der Oszillator immer mehr in die richtige Richtung bewegen wird, bis die Phase der Abtastfrequenz mit derjenigen, die in dem Sender verwendet wird, übereinstimmt.
Somit verwendet die erfindungsgemäße Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung die Phasenkomponente der Fehlervektoren zwischen Y_K, C_K. Um eine gute Abschätzung des Phasenfehlers zu erreichen, wird ein durchschnittlicher Phasenrichtungswert d_K' jeweils für mehrere (oder alle) Träger des Datensymbols berechnet. Um die Operationen zu vereinfachen, wird nur das Vorzeichen des Phasenfehlers verwendet. Das Vorzeichen des Phasenfehlers kann aus dem Vorzeichen des Real- und Imaginärteils der empfangenen oder decodierten Symbole kombiniert mit dem Vorzeichen des Real- und Imaginärteils der Fehler berechnet werden. Dieses Verfahren führt zu einem geringeren Rauschen in der Phasenabschätzung als bei der Verwendung des Pilottons, weil es eine Durchschnittsbildung von mehreren (oder allen) Trägern ist. Diese Berechnung unter Verwendung nur des Vorzeichens des Phasenfehlers wird bezüglich der Ausführungsform der Erfindung erläutert, die in der 10 gezeigt ist, die nachstehend erläutert werden soll.
Zweite Ausführungsform der Erfindung
Die Ausführungsform der Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtungen 221–224 und der Durchschnittsphasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtungen 219, 220 ist in 10 gezeigt. Ein Subtrahierer 211 berechnet einen komplexen Fehlerwert e_k = e_KR + je_KI durch Subtrahieren des komplexen QAM-Datenwerts Y_k von dem entsprechenden komplexen idealen oder vorgegebenen QAM-Datenwert Y_k.
Ein erster komplexer Vorzeichenextrahierer 212 bildet einen ersten komplexen Vorzeichenwert Y_K' aus dem eingegebenen komplexen QAM-Datenwert Y_k = Y_KR + jY_KI. Wenn der Realteil Y_KR Positiv ist, dann ist der Realteil von Y_K' gleich +1. Wenn der Realteil Y_KR negativ ist, dann ist der Realteil von Y_K' –1. Wenn der Imaginärteil Y_KI positiv ist, dann gleicht genauso der Imaginärteil von Y_K' +1. Wenn der Imaginärteil Y_KI negativ ist, dann ist der Imaginärteil von Y_K' –1.
Die Funktion des zweiten komplexen Vorzeichenextrahierers 213 ist äquivalent zu der Funktion des ersten komplexen Vorzeichenextrahierers 212, nur daß er den Phasenfehlervektor e_k = e_KR + je_KI verarbeitet. Das heißt, der erste komplexe Vorzeichenwert Y_K' und der zweite komplexe Vorzeichenwert e_k' enthalten beide nur ±1 und ±j.
Ein erster Multiplizierer 216 bildet einen dritten Vorzeichenwert e_k'' einfach durch Multiplizieren des ersten komplexen Vorzeichenwerts Y_K' mit dem zweiten komplexen Vorzeichenwert e_k'. Die Einrichtung 214 extrahiert den Real- und den Imaginärteil des ersten komplexen Vorzeichenwerts Y_K' und der zweite Multiplzierer 217 multipliziert den Realteil mit dem Imaginärteil, um einen Quadrantenbestimmungswert zu bestimmen, der +1, –1 oder 0 sein kann. Der Quadrantenbestimmungswert zeigt den Quadranten in der komplexen Ebene an, indem sich der komplexe QAM-Datenwert befindet.
Die Einrichtung 215 betrachtet den Realteil des zweiten komplexen Vorzeichenwerts e_K'' und setzt einen Wert von +1, wenn der Realteil positiv ist, setzt einen Wert von –1, wenn der Realteil negativ ist und setzt einen Wert von 0, wenn der Realteil 0 ist.
Ein dritter Multiplizierer 218 bildet den Phasendrehrichtungswert d_k durch Multiplizieren des Ausgangs von der Einrichtung 215 mit dem Ausgang von dem zweiten Multiplizierer 217. Da der Ausgang des Multiplizierers 217 genauso wie der Ausgang der Einrichtung 215 nur ganzzahlige Werte von +1, –1, 0 annehmen kann, kann auch der Phasendrehrichtungswert d_k ganzzahlige Werte von +1, –1, 0 annehmen. d_k wird deshalb einfach anzeigen, ob die Phasendrehung in der Gegenuhrzeigerrichtung (+1), in der Uhrzeigerrichtung (–1) ist oder ob überhaupt keine Phasendrehung (0) vorhanden ist.
Wie voranstehend erläutert, umfaßt die Durchschnittsphasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung 219 einen Addierer 219, der als den durchschnittlichen Phasendrehrichtungswert d_k' eine Summe von allen Phasendrehrichtungen d₁, d₂, ... d_K geteilt durch die Anzahl von komplexen QAM-Datenwerten N ausgibt. Da wie erläutert d_k' der durchschnittlichen Phasendrehung pro Datensymbol entspricht, kann ein Tiefpassfilter der PLL dann die Richtung durch eine sukzessive Integration über mehrere Datensymbole (d_k'-Werte) mitteln.
Beispiel einer Phasendrehrichtungseinstellung
Die 11, 12 zeigen ein Beispiel der Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung eines Mehrträger-QAM-Systems unter Verwendung von vier möglichen Signalpunkten auf jedem der Träger pro komplexem QAM-Datenwert. Wie in 11 gezeigt, sind die gesendeten komplexen vorgegebenen QAM-Datenwerte in dem Sender C₀₀ = +1, C₀₁ = +j, C₁₀ = –1 und C₁₁ = –j. Idealerweise sollten die Datenwerte Y in dem Empfänger identisch zu denjenigen C_K sein, die von dem Sender gesendet werden. Jedoch stimmt in 11 nur das Symbol 01 mit dem denjenigen, das von dem Sender gesendet wird, überein, da keine Phasendrehung (φ₀₁ = 0, C₀₁ = Y₀₁; e₀₁ = 0) vorhanden ist.
Im Fall A gibt es eine Phasendrehrichtung +1 in der Gegenuhrzeigerrichtung bezüglich des Winkels φ₀₀, so daß der Fehlervektor φ₀₀, der von dem Subtrahierer 211 ausgegeben wird, gebildet wird. Genauso gibt es eine negative Phasendrehrichtung –1 im Fall B, d. h. eine Phasendrehung in der Uhrzeigerrichtung. Ferner gibt es im Fall C eine Phasendrehung in der Uhrzeigerrichtung bezüglich des Winkels, φ₁₁. Wie in 11 angezeigt, wird der Fehlervektor e_K durch Subtrahieren von Y_K von C_K gebildet.
12-1 ist eine Tabelle, die die jeweiligen Werte des Fehlerwerts e_K bezüglich C_K, Y_K zeigt. In 12 sei angenommen, daß im Fall A exakt eine –π/2 Phasendrehung in der Gegenuhrzeigerrichtung vorhanden ist, während im Fall B ein beliebiger Winkel φ₁₀ angenommen wird (der hier zu dem empfangenen Wert Y führt, der –0,1 + j 0,1 ist). Der Fall C betrifft einen Phasenwinkel φ₁₁ = +π/2.
In den 12-2, 12-3, 12-4 sind die jeweiligen Werte der Fälle A, B, C dargestellt. Die eingerahmten Zahlen bezeichnen jeweils die Werte, die von den Einrichtungen 211–218 berechnet werden. Wie sich diesen Figuren entnehmen läßt, zeigt der Ausgangswert d_k richtig an, daß eine positive Phasendrehrichtung (+1) in die Gegenuhrzeigerrichtung im Fall A exisistiert und eine negative Phasendrehung (–1) im Fall B, Fall C auftritt.
Dritte Ausführungsform
In den 7 bis 12 sind die Phasendrehrichtungswerte d₁ ... d_n ganze Zahlen von +1, –1, 0, um die Phasendrehung in der Uhrzeigerrichtung und der Gegenuhrzeigerrichtung anzuzeigen, die dann von dem Addierer 219 gemittelt werden.
Jedoch ist es gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung möglich, eine Gewichtung auf jeden Phasendrehrichtungswert d_K anzuwenden. Das heißt, bevor der Addierer 219 alle einzelnen Phasendrehrichtungswerte mittelt, wird eine Gewichtung auf jeden Träger angewendet. Beispielsweise kann eine spezielle Einheit ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis für jeden Träger berechnen und einen Gewichtungsfaktor für jeden Träger in Abhängigkeit von dem Signal-zu-Rausch-Verhältnis bestimmen. In diesem Fall sind die Phasendrehrichtungswerte nicht reine ganze Zahlen von +1, –1, 0, sondern reale Werte in Abhängigkeit von dem Gewichtungsfaktor, der aus dem Signal-zu-Rausch-Verhältnis bestimmt wird. Das heißt, einige Träger können sehr rauschbehaftet sein, so daß sie einen geringeren Einfluß auf die Abschätzung haben sollten. Andererseits sind höhere Trägerfrequenzen gegenüber einer Änderung einer Abtastzeitgabe empfindlicher und deshalb kann die Gewichtung für höhere Trägerfrequenzen erhöht werden.
Vierte Ausführungsform
In 6 wurde bereits erwähnt, daß ein einzelner Pilotton von dem Equalizer 17 verwendet werden kann, um Modifikationen der Koeffizienten der komplexen Werte auszuführen, die von der Zeitbereich-/Frequenzbereichs-Umwandlungseinrichtung 10 ausgegeben werden. Wie in 13 gezeigt, kann jedoch die Pilotton-Phaseneinstellung zusammen mit der datengestützten Phasenfehlerabschätzung verwendet werden. Hier verwendet der datengestützten Phasenfehlerabschätzer 21 sämtliche komplexen QAM-Werte Y_K, wie bezüglich 7 erläutert wurde. Die Phase der Abtastfrequenz f_sampR wird darin auf Grundlage einer Kombination. des durchschnittlichen Phasendrehrichtungswerts D₂, der von der Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung 21 ausgegeben wird, und der Pilotton-Phasenrichtung D₁, die von der Einrichtung 19 ausgegeben wird, eingestellt. Die Kombination kann die gewichtete Summe des durchschnittlichen Phasendrehrichtungswerts D₂ und des Pilotton-Phasenrichtungwerts D₁ sein.
Es ist somit möglich, den Pilotton zu verwenden und den Equalizer 17 für diesen Ton einzufrieren (festzulegen), um zu verhindern, daß der Equalizer 17 und die Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung 21 in unterschiedliche Richtungen anpassen. Die Phasenfehlerabschätzung aus einer gewichteten Summe des Phasenfehlers von dem Pilotton und dem Phasenfehler aus den Daten gebildet werden.
Deshalb kann der Equalizer 17 – auf Grundlage des extrahierten Realteils aus dem empfangenen Pilotton, wie unter Bezugnahme auf 6 erläutert – eine Modifikation des Ausgangs von der Einrichtung 10 ausführen und dann wird die Equalizereinstellung eingefroren (fixiert). Danach führt der datengestützten Phasenfehlerabschätzer eine Adaption der Phasen des numerisch-gesteuerten Oszillators 15 aus. Das Einfrieren des Equalizers 17 nach der Realteilextraktion und der Einstellung ist erforderlich um zu vermeiden, daß die Drehungen, die von dem Equalizer 17 und der Einrichtung 21 ausgeführt werden, sich gegenseitig kompensieren bzw. auslöschen.
Fünfte Ausführungsform
Die in 10 gzeigten einzelnen Signale können aus binärcodiert werden, wie in 14 gezeigt. In 14 werden die Signale in der folgenden Weise decodiert:

Realteil: Binäre 0 = +1,0

Binäre 1 = –1,0

Imaginärteil: Binäre 0 = +j

Binäre 1 = –j
Die Richtungswerte d_K können unter Verwendung eines 2-Bit-Binärwertcodes wie folgt codiert werden:
Binär 00 = 0,0
Binär 01 = +1,0
Binär 10 = nicht verwendet
Binär 11 = –1,0
In 14 sind auch die voranstehend erwähnten Fälle A, B, C angedeutet.
Der Binärwert für die durchschnittliche Richtung d_k' pro Datensymbol wird dann zum Steuern des numerisch-gesteuerten Oszillators in einem positive oder eine negative Richtung verwendet Nachdem dies erfolgreich über viele Wert d_k' über der Zeit (viele Datensymbole über der Zeit) ausgeführt worden ist, wird der numerisch-gesteuerten Oszillator die Phase in die richtige Richtung einstellen, bis sie auf die richtige Phase eingerastet ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie voranstehend erwähnt, verwendet der Empfänger eines Mehrträger-QAM-Systems, das Mehrträger-QAM-System sowie das Verfahren für eine Phaseneinstellung eine Gesamtabschätzung der Phasendrehrichtung, die aus allen Positionen der Träger in der komplexen Ebene ermittelt wird. Somit umfaßt das Verfahren eine Abschätzung, die aus allen Trägern erhalten wird, anstelle daß lediglich ein getrennter Pilotton betrachtet wird, wie im Stand der Technik. Deshalb ist die Phaseneinstellung der Abtastrate verbessert und genauer decodierte Datensymbole für das Mehrträger-QAM-System können erhalten werden.
Die Erfindung findet breite Anwendung in verschiedenen Bereichen von allgemeinen Schalttelefonnetzen, Zellularradios und Modemtechnologien, die höchstgenau decodierte Datensymbole erfordern.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Deshalb können andere Modifikationen und Änderungen innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche durchgeführt werden. In den Ansprüchen dienen Bezugszeichen lediglich Illustrationszwecken und engen den Schutzumfang der Ansprüche nicht ein.

Claims

Empfänger (7, 11) eines Mehrträger-QAM-Systems (2) zum Abtasten und Digitalisieren eines analogen zeitabhängigen Mehrträger-QAM-Signals (TM), das zeitabhängige analoge Amplitudenwerte aufweist und das durch eine Mehrträger-QAM-Modulation (2; 3–6) eines serien-zu-parallel (1) gewandelten Eingangssignals (Tx) eines seriellen Eingangsbitstroms (Mf_s Bits) in einem Sender (1–6) des Mehrträger-QAM-Systems (2) erzeugt wird, in ein digitales Ausgangssignal (R_x), welches aus aufeinanderfolgenden Bits besteht (3), die dem seriellen Eingangsbitstrom (Mf_s Bits) des Eingangssignals (Tx) entsprechen, umfassend: a) eine Analog/Digital-Umwandlungseinrichtung (7, 8) zum Umwandeln des analogen zeitabhängigen Mehrträger-QAM-Signals (TM), das die zeitabhängigen analogen Amplitudenwerte aufweist, in ein digitales zeitabhängiges Mehrträger-QAM-Signal (DS), das zeitabhängige digitale Amplitudenwerte aufweist, unter Verwendung einer vorgegebene Abtastfrequenz (f_sampR) von einem Empfängertaktgenerator (NCO, 15); b) eine Zeitbereichs-/Frequenzbereichs-Umwandlungseinrichtung (10) zum Umwandeln des digitalen zeitabhängigen Mehrträger-QAM-Signals (DS) mit den zeitabhängigen digitalen Amplitudenwerten in ein digitales frequenzabhängiges Mehrträger-QAM-Signal, das eine Vielzahl von komplexen QAM-Datenwerten (Y₁, Y₂ ... Y_k; Y₀₀, Y₀₁, Y₁₀, Y₁₁) aufweist, die eine jeweilige Amplitude und Phase der einzelnen Trägerfrequenzkomponenten des digitalen zeitabhängigen Mehrträger-QAM-Signals darstellen; c) eine Decodiereinrichtung (11, 12) zum Vergleichen eines jeweiligen komplexen QAM-Datenwerts mit den komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerten (C_K, C₀₀, C₀₁, C₁₀, C₁₁), die aufgrund der verwendeten QAM Modulation vom Sender gesendet werden können und somit bekannte digitale Datensymbole (00, 01, 10, 11) darstellen, zum Wählen desjenigen Vorgabe-QAM-Datenwerts, der zu dem jeweiligen komplexen QAM-Datenwert am nächsten liegt, und zum Decodieren der gewählten komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerte in das digitale Ausgangssignal; und d) eine Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung (14, 16, 19–21) zum Einstellen einer Phase des Empfängertaktgenerators (NCO, 15), so dass der Abtastzeitpunkt in der Analog/Digital-Umwandlungseinrichtung (7, 8) mit demjenigen (f_sampT) übereinstimmt, der in einem Sender (1–6) verwendet wird, der das analoge zeitabhängige Mehrträger-QAM Signal erzeugt; dadurch gekennzeichnet, dass e) die Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung (14, 16, 19–21) umfasst: e1) eine Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung (221–224) zum Bestimmen einer Vielzahl von Phasendrehrichtungswerten (–1, +1, 0; d₁, d₂, d₃, d_k) eines jeweiligen komplexen QAM-Datenwerts (Y_k) bezüglich des entsprechenden gewählten komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerts; und e2) eine Durchschnittsphasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung (219) zum Bestimmen eines durchschnittlichen Phasendrehrichtungswerts (d_k') durch Mitteln aller jeweiligen Phasendrehrichtungswerte; und wobei f) die Phase der Abtastfrequenz (f_sampR) auf Grundlage des durchschnittlichen Phasendrehrichtungswerts (d_k') eingestellt wird.
Empfänger (11, 3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Phasendrehrichtungswerten (d_k) der Anzahl von Trägern entspricht, die in dem Mehrträger-QAM-System verwendet werden, so dass der durchschnittliche Phasendrehrichtungswert (d_k') einem Datensymbol-Phasendrehrichtungswert von allen komplexen QAM-Datenwerten von allen Bits eines Datensymbols entspricht, wobei die Umwandlungseinrichtung (10) sukzessive über der Zeit eine Vielzahl von komplexen QAM-Datenwerten für alle Bits eines Datensymbols ausgibt und wobei eine Durchschnittsdatensymbol-Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung (20) vorgesehen ist, um die durchschnittlichen Datensymbol-Phasendrehwerte nach jeder Ausgabe der komplexen QAM-Datenwerte durch die Umwandlungseinrichtung nacheinander zu mitteln.
Empfänger (6, 12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das analoge Mehrträger-QAM-Signal (TM) einen Pilotton (PT) entsprechend einem bekannten digitalen Datensymbol enthält, wobei die Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung (14, 16, 19–21) ferner eine Pilotton-Phasenbestimmungseinrichtung (19) umfasst zum Bestimmen eines Pilotton-Phasendrehrichtungswerts (D1) eines komplexen QAM-Datenwerts (Y_k(PD)) entsprechend dem empfangenen Pilotton bezüglich eines entsprechenden komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerts entsprechend dem bekannten digitalen Datensymbol des Pilottons, wobei die Phase der Abtastfrequenz (f_sampR) auf Grundlage einer Kombination (22) des durchschnittlichen Phasendrehrichtungswerts (d_k') und des Pilotton-Phasendrehrichtungswerts (D1) eingestellt wird.
Empfänger (12) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination (22) eine gewichtete Summe des durchschnittlichen Phasendrehrichtungswerts (d_k') und des Pilotton-Phasendrehrichtungswerts (D1) ist.
Empfänger (13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfängertaktgenerator (15, NCO) ein numerisch-gesteuerten Oszillator (NCO) ist, der in eine Phasenregelschleife (PLL) eingebaut ist, und die Phasendrehrichtungen (d_k) als 2-Bit-Werte codiert sind, wobei die Phasendrehrichtung dem numerisch gesteuerten Oszillator (NCO) jeweils anzeigt, in welche Richtung die Phase der Abtastfrequenz einzustellen ist.
Empfänger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung (221–224) umfasst: e11) einen Subtrahierer (211) zum Berechnen eines komplexen Fehlerwerts (e_k) durch Subtrahieren des komplexen QAM-Datenwerts (Y_k) von dem entsprechenden komplexen Vorgabe-QAM-Datenwert (C_k); e12) einen ersten komplexen Vorzeichenextrahierer (212) zum Bilden eines ersten komplexen Vorzeichenwerts (Y_k') – dessen Real- bzw. Imaginärteil –1 ist, wenn der Realteil bzw. der Imaginärteil des komplexen QAM-Datenwerts (Y_k) jeweils negativ ist; – dessen Real- bzw. Imaginärteil 0 ist, wenn der Realteil bzw. der Imaginärteil des komplexen QAM-Datenwerts (Y_k) jeweils negativ ist; und – dessen Real- bzw. Imaginärteil +1 ist, wenn der Realteil bzw. der Imaginärteil des komplexen QAM-Datenwerts (Y_k) jeweils positiv ist; e13) einen zweiten komplexen Vorzeichenextrahierer (213) zum Bilden eines zweiten komplexen Vorzeichenwerts (e_k') – dessen Real- bzw. Imaginärteil –1 ist, wenn der Realteil bzw. der Imaginärteil des komplexen Fehlerwerts (e_k) jeweils negativ ist; – dessen Real- bzw. Imaginärteil 0 ist, wenn der Realteil bzw. der Imaginärteil des komplexen Fehlerwerts (e_k) jeweils negativ ist; und – dessen Real- bzw. Imaginärteil +1 ist, wenn der Realteil bzw. der Imaginärteil des komplexen Fehlerwerts (e_k) jeweils positiv ist; e14) einen ersten Multiplizierer (216) zum Bilden eines dritten Vorzeichenwerts (e_k'') durch Multiplizieren des ersten komplexen Vorzeichenwerts (Y_k') mit dem zweiten komplexen Vorzeichenwert (e_k'); e15) einen zweiten Multiplizierer (214, 217) zum Bilden eines Quadranten-Bestimmungswerts (0, ±1) durch Multiplizieren des Realteils (±1) des ersten komplexen Vorzeichenwerts (Y_k') mit dem Imaginärteil (±1) des ersten komplexen Vorzeichenwert (Y_k'), wobei der Quadrantenbestimmungswert den Quadranten in der komplexen Ebene anzeigt, in dem sich der komplexe QAM-Datenwert befindet; e16) einen dritten Multiplizierer (215, 218) zum Bilden des Phasendrehrichtungswerts durch Multiplizieren des Realteils (215) des dritten komplexen Vorzeichenwerts (e_k'') mit dem Quadrantenbestimmungswert.
Empfänger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchschnittsphasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung (219) einen Addierer (219) umfasst, der als den durchschnittlichen Phasendrehrichtungswert (d_k) eine Summe von allen Phasendrehrichtungswerten geteilt durch die Anzahl von komplexen QAM-Datenwerten ausgibt.
Empfänger (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchschnittsdatensymbol-Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung (20) ein Tiefpassfilter einer Phasenregelschleife (20) ist, die zum Einstellen einer Phase des Empfängertaktgenerators (NCO, 15) verwendet wird.
Empfänger (8, 10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasendrehrichtungwert einen Wert +1 aufweist, wenn die Phasendrehung des komplexen QAM-Datenwerts in einer Gegenuhrzeigerrichtung von dem decodierten komplexen Vorgabe-QAM-Datenwert ist, der Phasendrehrichtungswert einen Wert 0 aufweist, wenn keine Phasendrehung des komplexen QAM-Datenwerts bezüglich des decodierten komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerts existiert und der Phasendrehrichtungswert einen Wert –1 aufweist, wenn die Phasendrehung des komplexen QAM-Datenwerts in einer Uhrzeigerrichtung bezüglich des decodierten komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerts ist.
Empfänger (1, 12) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der komplexe Vorgabe-QAM-Datenwert entsprechend dem gesendeten Pilotton nur einen Imaginärteil (+j, –j) aufweist, wobei die Pilotton-Phasendrehrichtungs-Bestimmungseinrichtung (19) den Pilotton-Phasendrehrichtungswert durch Bestimmen des Realteils des komplexen Pilotton-QAM-Datenwerts bestimmt.
Empfänger (6, 12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung ferner einen Zeitbereichs-Abtastfrequenzdetektor (TDPD, S1, S2) umfasst, zum Zurückgewinnen der Abtastfrequenz (f_sampR) in dem Zeitbereich aus einem analogen Mehrträger-QAM-Signal einschließlich eines Pilottons, wobei die Analog/Digital-Umwandlungseinrichtung (8) das empfangene Mehrträger-QAM-Signal einmal pro Periode des Pilottons abtastet und eine PLL des Empfängertaktgenerators (15, NCO) auf Grundlage der erhaltenen Abtastwerte gesteuert wird.
Empfänger (2, 6, 7, 12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitbereichs-/Frequenzbereichs-Umwandlungseinrichtung (10) eine Fourier Transformationseinrichtung (FFT) umfasst, um das zeitabhängige digitale Mehrträger-QAM-Signal (DS) einer Fourier Transformation zu unterziehen.
Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgaben-Zurückgewinnungseinrichtung ferner einen Zeitbereichs-Symbolratendetektor (TDPD, S1, S2) umfasst, zum Zurückgewinnen einer Symbolrate in dem Zeitbereich und einer Symbolstartposition von einzelnen Symbolen aus dem Mehrträger-QAM-Signal.
Empfänger (7, 11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gewichtungseinrichtung zum Gewichten jedem der Phasendrehrichtungswerte mit einem Gewichtungsfaktor vorgesehen ist.
Empfänger (7, 11) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtungseinrichtung ein SNR-Verhältnis für jeden Träger berechnet und der Gewichtungsfaktor vom berechneten SNR-Verhältnis abhängt.
Mehrträger-QAM-Kommunikationssystem (2, 7, 11) zum Senden von Information unter Verwendung einer Mehrträger-QAM Modulation, umfassend einen Sender und einem Empfänger gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1–15.
System (11, 3) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender umfasst: g) eine Codiereinrichtung (1, 3) zum Codieren des Eingangsbitstroms (T_x) in ein digitales frequenzabhängiges Mehrträger-QAM-Signal bestehend aus einer Anzahl (N_cT) von komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerten unter Verwendung einer Mehrträger-QAM-Technik; h) eine Frequenzbereichs-/Zeitbereichs-Umwandlungseinrichtung (4) zum Umwandeln des digitalen frequenzabhängigen Mehrträger-QAM-Signals in ein digitales zeitabhängiges Mehrträger-QAM-Signal bestehend aus einer Anzahl von getrennten QAM-Abtastwerten; und i) eine Digital/Analog-Umwandlungseinrichtung (5, 6) zum Umwandeln der Abtastwerte des digitalen zeitabhängigen Mehrträger-QAM-Signals in ein analoge zeitabhängiges Mehrträger-QAM-Signal (TM) unter Verwendung einer vorgegebenen Sender-Abtastfrequenz (f_sampT) aus einem Sendertaktgenerator.
Verfahren (7, 11) in einem Mehrträger-QAM-System (2) zum Abtasten und Digitalisieren eines analogen zeitabhängigen Mehrträger-QAM-Signals (TM), das zeitabhängige analoge Amplitudenwerte aufweist und das durch eine Mehrträger-QAM-Modulation (2; 3–6) eines serien-zu-parallel (1) gewandelten Eingangssignals (Tx) eines seriellen Eingangsbitstroms (Mf_s Bits) in einem Sender (1–6) des Mehrträger-QAM-Systems (2) erzeugt wird, in ein digitales Ausgangssignal (R_x), welches aus aufeinanderfolgenden Bits besteht (3), die dem seriellen Eingangsbitstrom (Mf_s Bits) des Eingangssignals (Tx) entsprechen, umfassend die folgenden Schritte: a) Umwandeln des analogen zeitabhängigen Mehrträger-QAM-Signals (TM), das die zeitabhängigen analogen Amplitudenwerte aufweist, in ein digitales zeitabhängiges Mehrträger-QAM-Signal (DS), das zeitabhängige digitale Amplitudenwerte aufweist, unter Verwendung einer vorgegebene Abtastfrequenz (f_sampR) von einem Empfängertaktgenerator (NCO, 15); b) Umwandeln des digitalen zeitabhängigen Mehrträger-QAM-Signals (DS) mit den zeitabhängigen digitalen Amplitudenwerten in ein digitales frequenzabhängiges Mehrträger-QAM-Signal, das eine Vielzahl von komplexen QAM-Datenwerten (Y₁, Y₂ ... Y_k; Y₀₀, Y₀₁, Y₁₀, Y₁₁) aufweist, die eine jeweilige Amplitude und Phase der einzelnen Trägerfrequenz-komponenten des digitalen zeitabhängigen Mehrträger-QAM-Signals darstellen; c) Vergleichen eines jeweiligen komplexen QAM-Datenwerts mit den komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerten (C_K, C₀₀, C₀₁, C₁₀, C₁₁), die aufgrund der verwendeten QAM Modulation vom Sender gesendet werden können und somit bekannte digitale Datensymbole (00, 01, 10, 11) darstellen, Wählen desjenigen Vorgabe-QAM-Datenwerts, der zu dem jeweiligen komplexen QAM-Datenwert am nächsten liegt, und Decodieren der gewählten komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerte in das digitale Ausgangssignal; und d) Einstellen einer Phase des Empfängertaktgenerators (NCO, 15), so dass der Abtastzeitpunkt, der in dem Analog/Digital-Umwandlungsschritt verwendet wird, mit demjenigen (f_sampT) übereinstimmt, der in einem Sender (1–6) verwendet wird, der das analoge zeitabhängige Mehrträger-QAM Signal erzeugt; gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: e1) Bestimmen jeweils einer Vielzahl von Phasendrehrichtungswerten (–1, +1, 0; d₁, d₂, d₃, d_k) eines jeweiligen komplexen QAM-Datenwerts (Y_k) bezüglich des entsprechenden gewählten komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerts; und e2) Bestimmen eines durchschnittlichen Phasendrehrichtungswerts (d_k') durch Mitteln aller jeweiligen Phasendrehrichtungswerte; und f) Einstellen der Phase der Abtastfrequenz (f_sampR) auf Grundlage des durchschnittlichen Phasendrehrichtungswerts (d_k).
Verfahren (11) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Phasendrehrichtungswerten (d_k) der Anzahl von Trägern entspricht, die in dem QAM-System verwendet werden, so dass der durchschnittliche Phasendrehrichtungswert (d_k') einem Datensymbol-Phasendrehrichtungswert von allen komplexen QAM-Datenwerten für alle Bits eines Datensymbols entspricht, wobei in dem Schritt b) über der Zeit eine Vielzahl von komplexen QAM-Datenwerten für alle Bits eines Datensymbols nacheinander ausgegeben werden und wobei die Durchschnittsdatensymbol-Phasendrehwerte nach jeder Ausgabe der komplexen QAM-Datenwerte nacheinander gemittelt werden.
Verfahren (6, 12) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das analoge Mehrträger-QAM-Signal (TM) einen Pilotton (PT) enthält, der einem bekannten digitalen Datensymbol (z. B. 01) entspricht, ein Pilotton-Phasendrehrichtungswert eines komplexen QAM-Datenwerts (Y_k(PD)), der dem empfangenen Pilotton entspricht, bezüglich eines entsprechenden komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerts entsprechend dem bekannten digitalen Datensymbol des Pilottons bestimmt wird und die Phase der Abtastfrequenz (f_sampR) auf Grundlage eines Kombinierens (22) des durchschnittlichen Phasendrehrichtungswerts (D2) und des Pilotton-Phasenrichtungswerts (D1) eingestellt wird.
Verfahren (12) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kombinierschritt (22) eine gewichtete Summe des durchschnittlichen Phasendrehrichtungswerts (D2) und des Pilotton-Phasenrichtungswerts (D1) berechnet wird.
Verfahren (10) nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: e11) Berechnen eines komplexen Fehlerwerts (e_k) durch Subtrahieren des komplexen QAM-Datenwerts (Y_k) von dem entsprechenden komplexen Vorgabe-QAM-Datenwert (C_k); e12) Bilden eines ersten komplexen Vorzeichenwerts (Y_k') – dessen Real- bzw. Imaginärteil –1 ist, wenn der Realteil bzw. der Imaginärteil des komplexen QAM-Datenwerts (Y_k) jeweils negativ ist; – dessen Real- bzw. Imaginärteil 0 ist, wenn der Realteil bzw. der Imaginärteil des komplexen QAM-Datenwerts (Y_k) jeweils negativ ist; und – dessen Real- bzw. Imaginärteil +1 ist, wenn der Realteil bzw. der Imaginärteil des komplexen QAM-Datenwerts (Y_k) jeweils positiv ist; e13) Bilden eines zweiten komplexen Vorzeichenwerts (e_k') – dessen Real- bzw. Imaginärteil –1 ist, wenn der Realteil bzw. der Imaginärteile des komplexen Fehlerwerts (e_k) jeweils negativ ist; – dessen Real- bzw. Imaginärteil 0 ist, wenn der Realteil bzw. der Imaginärteil des komplexen Fehlerwerts (e_k) jeweils negativ ist; und – dessen Real- bzw. Imaginärteil +1 ist, wenn der Realteil bzw. der Imaginärteil des komplexen Fehlerwerts (e_k) jeweils positiv ist; e14) Bilden eines dritten Vorzeichenwerts (e_k'') durch Multiplizieren des ersten komplexen Vorzeichenwerts (Y_k') mit dem zweiten komplexen Vorzeichenwert (e_k'); e15) Bilden eines Quadranten-Bestimmungswerts (0, ±1) durch Multiplizieren des Realteils (±1) des ersten komplexen Vorzeichenwerts (Y_k') mit dem Imaginärteil (±1) des ersten komplexen Vorzeichenwert (Y_k'), wobei der Quadrantenbestimmungswert den Quadranten in der komplexen Ebene anzeigt, in dem sich der komplexe QAM-Datenwert befindet; e16) Bilden des Phasendrehrichtungswerts durch Multiplizieren des Realteils (215) des dritten komplexen Vorzeichenwerts (e_k'') mit dem Quadrantenbestimmungswert
Verfahren (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Phasendrehrichtungswert (d_k) als eine Summe von allen Phasendrehrichtungswerten geteilt durch die Anzahl von komplexen QAM-Datenwerten bestimmt wird.
Verfahren (10) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittlichen Datensymbol-Phasendrehrichtungswert (D) durch ein Tiefpassfilter einer Phasenregelschleife (20) bestimmt wird, die zum Einstellen einer Phase des Empfängertaktgenerators (NCO, 15) verwendet wird.
Verfahren (8–10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasendrehrichtungwert einen Wert +1 aufweist, wenn die Phasendrehung des komplexen QAM-Datenwerts in einer Gegenuhrzeigerrichtung von dem decodierten komplexen Vorgabe-QAM-Datenwert ist, der Phasendrehrichtungswert einen Wert 0 aufweist, wenn keine Phasendrehung des komplexen QAM-Datenwerts bezüglich des decodierten komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerts existiert und der Phasendrehrichtungswert einen Wert –1 aufweist, wenn die Phasendrehung des komplexen QAM-Datenwerts in einer Uhrzeigerrichtung bezüglich des decodierten komplexen Vorgabe-QAM-Datenwerts ist.
Verfahren (2, 6, 7, 12) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Umwandlungsschritt b) ein Anwenden einer Fourier Transformation auf das zeitabhängige Mehrträger-QAM-Signal (DS) umfasst.
Verfahren (7, 11) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Phasendrehrichtungswerte mit einem Gewichtungsfaktor gewichtet wird.
Verfahren (7, 11) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein SNR-Verhältnis für jeden Träger berechnet wird und der Gewichtungsfaktor von dem berechneten SNR-Verhältnis abhängt.