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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren, anwendbar in einem Übertragungssystem
zur Bestimmung eines Formats zum Senden von komplexen Symbolen in
einem blockformatierten Signal mit komplexen Symbolen, wobei jeder
Block einen ersten Auftritt einer Gruppe von komplexen Symbolen
und einen zweiten Auftritt derselben Gruppe mit komplexen Symbolen
aufweist, beide Auftritte mit einer selben Dauer, und das Verfahren
eine Korrelation zwischen dem ersten Auftritt und dem zweiten Auftritt
zur Bestimmung der Merkmale des Übertragungsformats ausführt.
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Die
Erfindung betrifft auch ein System und einen Empfänger zur
Umsetzung des Verfahrens. Das Verfahren wird für den Empfang von Signalen
verwendet, gesendet beispielsweise entsprechend einer Multiplexaufteilung
orthogonaler Frequenzen, übertragen
insbesondere über
Funk, Kabel, Satellit, beispielsweise für Anwendungen beim digitalen
Fernsehen.
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Die
entsprechend einer Multiplexaufteilung orthogonaler Frequenzen gesendeten
Signale werden danach vereinfacht mit OFDM bezeichnet (was in englischer
Sprache Orthogonal Frequency Division Multiplexing bedeutet). Die
OFDM-Technik besteht in der Aufteilung einer zu übertragenden Information, indem
sie auf eine Vielzahl von Elementarkanäle mit geringem Datenfluss
verteilt wird. Man transformiert so einen hochselektiven breitbandigen
Kanal in eine Vielzahl von nicht selektiver Elementarkanäle. Da die
Einrichtung einen Breitbandkanal bildet, ist es nicht wahrscheinlich,
dass Schwund während
der Übertragung
gleichzeitig den ganzen Kanal beeinflusst. Diese Technik ermöglicht es
auch, das Intersymbolrauschen zu verringern. Jedem elementaren Kanal
ist also eine Frequenz zugeordnet, wobei alle Frequenzen zusammen
um eine zentrale Trägerfrequenz
herum symmetrisch verteilt liegen. Da es beim Empfang schwer akzeptabel
ist, selektive Filter zu verwenden, zieht man es vor, eine Überlappung
der Spektren zu tolerieren, aber unter Vorgabe von der Orthogonalitätsbedingungen
zwischen den Frequenzen, um die Intersymbolinterferenz in den Abtastzeitpunkten
zu Eliminieren.
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Das
OFDM-Signal wird in durch Blöcke
gebildete Frames aufgeteilt, wobei bestimmte Blöcke Dienstblöcke und
andere Blöcke
Datenblöcke
sind. Um die Intersymbolinterferenz zu vermeiden enthält jeder
Block redundante Informationen. Ein beliebiger Block wird von allen
OFDM-Frequenzen gebildet, welche die Anordnung benutzt, wobei diese
Frequenzen von den zu übertragenden
digitalen Symbolen moduliert werden, die von einer kodierten Modulation herrühren, beispielsweise
von einer digitalen PSK- oder QAM-Modulation. Bei der Übertragung werden diese Symbole
entsprechend einem bestimmten Format und einem bestimmten Takt kodiert,
den man beim Empfang wieder finden muss, damit man sie einwandfrei
dekodieren kann. Folglich müssen
die beim Empfang erhaltenen Signale demoduliert und dann dekodiert
werden, um die ursprünglichen
Informationen wieder zu geben. Die Erfindung schlägt vor, die
Schlüsselmerkmale
des beim Senden verwendeten Übertragungsformats
wieder zu finden.
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Man
kennt das Dokument
EP 608 024 ,
welches ein digitales Übertragungssystem
mit dem Rückerhalt
des Takts von OFDM-Signalen beschreibt. Dieses Dokument nutzt die
zwei Auftritte einer selben Gruppe von Symbolen, die in einem OFDM-Signal
erscheinen. Es wird eine Korrelation zwischen diesen zwei Auftritten
verwirklicht, indem man einen der Auftritte um einen konstanten
Zeitraum verzögert.
Tatsächlich
geht dieses Dokument davon aus, dass dieser Zeitraum bekannt ist,
was nicht bei allen Anwendungen dieser Technik der Fall ist. Die
so beschriebene Anordnung erhält
den Takt der Symbole ausgehend von einem lokalen Zeitgeber, einer
Frequenzeinteilung und einer Verriegelung durch eine Phasenverriegelungsschleife
zurück.
Außerdem
benutzt die Korrelation eine Differenz bildende Technik, die sehr
viel Speicherplatz erfordert.
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Das
Dokument WO 97/26742 (veröffentlicht am
24.07.97) beschreibt eine Synchronisation von Multiträgersymbolen.
EP-A-0 825 742 (veröffentlicht am
25.02.98) beschreibt ein digitales Übertragungssystem, das Mittel
verwendet, um Blocksymbole zu suchen.
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Ziel
der Erfindung ist es, den Rückerhalt
der insbesondere in OFDM-Blöcken organisierten
komplexen Symbole zu ermöglichen,
indem blind operiert wird, a priori ohne das Übertragungsformat zu kennen.
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Dieses
Ziel wird mit einem Verfahren für
den Rückerhalt
von komplexen Symbolen erreicht, das die folgenden Schritte enthält:
- – Speicherung
einer ersten komplexen Symbolfolge, dem erhaltenen Signal mit Hilfe
eines temporalen Erfassungsfensters entnommen, welche eine über der
Dauer der Auftritte komplexer Symbole liegende Dauer aufweist.
- – Korrelation
der ersten komplexen Symbolfolge mit einer zweite komplexen Symbolfolge,
in einem anderen Zeitpunkt im erhaltenen Signal ausgewählt, mit
Hilfe eines temporalen Korrelationsfensters von gleicher Dauer wie
der des temporalen Erfassungsfensters.
- – Bestimmung
der Merkmale des Überragungsformats
mit der Suche maxi maler Korrelation zwischen der ersten und der
zweiten komplexen Symbolfolge, der Synchronisierung des Erfassungsfensters
auf das erhaltene Signal und der temporalen Positionierung der Fenster
zueinander, wobei maximale Korrelation entsteht, wenn die erste
und die zweite komplexe Symbolfolge respektive den besagten ersten
und zweiten Auftritt enthält.
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Da
das Signal insbesondere ein Signal mit Multiplexaufteilung orthogonaler
Frequenzen ist, ein so genanntes OFDM-Signal, legt das Verfahren
eine Anzahl orthogonaler Frequenzen fest, die in mindestens einem Übertragungsformat
des OFDM-Signals enthalten sind.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Übertragungssystem
eines Signals mit Multiplexaufteilung orthogonaler Frequenzen, ein
so genanntes OFDM-Signal, wobei das System Übertragungsmittel des besagten aus
komplexen Symbolen blockformatierten Signals entsprechend einem Übertragungsformat
enthält,
jeder Block einen ersten Auftritt einer Gruppe komplexer Symbole
und einen zweiten Auftritt derselben Gruppe komplexer Symbole enthält und die
zwei Auftritte eine selbe Dauer haben, und es Empfangsmittel mit
Korrelationsmitteln zur Bestimmung einer Korrelation zwischen dem
ersten Auftritt und dem zweiten Auftritt und zur Bestimmung der
Merkmale des Übertragungsformats
enthält,
dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsmittel enthalten:
- – Mittel
für die
Auswahl und Speicherung einer ersten komplexen Symbolfolge, ausgewählt im erhaltenen
Signal mithilfe eines temporalen Erfassungsfensters, welches eine über der
Dauer der Auftritte komplexer Symbole liegende Dauer hat,
- – Mittel
für die
Auswahl einer zweiten komplexen Symbolfolge, in einem anderen Zeitpunkt
im erhaltenen Signal ausgewählt,
mithilfe eines temporalen Korrelationsfensters von gleicher Dauer
wie der des temporalen Erfassungsfensters, wobei die Kor relationsmittel
die Korrelation zwischen der ersten Folge und der zweiten Folge
komplexer Symbole ausführen,
- – Mittel
zur Bestimmung der Merkmale des Übertragungsformats
mit der Suche maximaler Korrelation zwischen der ersten und der
zweiten komplexen Symbolfolge mit der Synchronisierung des Erfassungsfensters
auf das erhaltene Signal und der tempora len Positionierung der
Fenster zueinander, wobei maximale Korrelation entsteht, wenn die
erste und die zweite komplexe Symbolfolge respektive den besagten
ersten und zweiten Auftritt enthält.
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Die
Empfangsmittel enthalten insbesondere mehrere parallel angeordnete
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Wege,
welche die Bestimmung mehrerer Übertragungsformate
erlauben. Vorzugsweise operieren die Wege simultan. Die Erfindung
betrifft auch den in solch einem System eingesetzten Empfänger.
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Diese
verschiedenen und noch andere Aspekte der Erfindung werden anhand
der hiernach beschriebenen Ausführungsformen
ersichtlich und erläutert.
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Die
Erfindung wird besser mithilfe der folgenden Figuren verstanden,
die nicht erschöpfende
Beispiele sind und folgendes darstellen:
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1:
ein Blockschema eines Sende-Empfangs-Systems von digitalen Signalen.
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2:
ein Schema eines Modulators.
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3:
eine Darstellung der Position der komplexen Symbole im Korrelationsspeicher.
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4:
ein Schema eines Demodulators.
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5:
ein allgemeines Schema der temporalen Synchronisationsanordnung
gemäß der Erfindung.
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6:
ein temporales Diagramm, welches die Positionierungen der Erfassungs-
und Korrelationsfenster und das daraus resultierende Korrelationssignal
zeigt.
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7:
ein Schema einer Korrelationszelle gemäß der Erfindung.
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8:
ein allgemeines Schema eines Systems gemäß der Erfindung mit zwei Wegen,
um zwei Korrelationen auszuführen.
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9:
ein Organigramm, welches unterschiedliche Schritte des Verfahrens
gemäß der Erfindung
zeigt.
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1 zeigt
ein Blockschema eines digitalen Übertragungssystems,
beste munizieren. Es kann sich um Funkverbindungen, Verbindungen über Satellit
oder Verbindungen über
Kabel handeln. Der Sender 5 enthält in Serie:
- – einen
Quellenkodierer ENC1 11 (der nicht vorhanden sein muss),
- – einen
Kanalkodierer ENC2 12,
- – einen
Modulator OFDM MOD 13,
- – einen
Sendefilter 14,
- – einen
Oszillator OSC 16, der ein Trägersignal fe generiert,
- – einen
Mischer 17 zum Mischen des Ausgangssignals des Sendefilters
mit dem Trägersignal
fe.
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Die
vom Quellenkodierer 11 ausgegebenen Signalmuster werden
vom Kanalkodierer 12 kodiert, um sie gegen Kanalfehler
unempfänglich
zu machen. Der Modulator 13 passt dann die digitalen Signalmuster
an den Übertragungskanal
an.
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Der
Empfänger 105 führt beim
Empfang die umgekehrten Operationen zu diejenigen aus, die bei der Übertragung
ausgeführt
wurden. Dafür
enthält
er (am Ausgang des Kanals 15):
- – eine Abtastschaltung 115,
die im Takt des Zeitgebers H die Abtastung des Signals ausführt,
- – einen
Mischer 117, der die Muster des erhaltenen Signals mit
einem regenerierten lokalen Trägersignal
fr multipliziert,
- – einen
Empfangsfilter 114,
- – einen
OFDM-Demodulator 113,
- – einen
Kanaldekodierer DEC2 112,
- – einen
Quellendekodierer DEC1 111 (wenn beim Senden der Quellenkodierer
vorhanden ist),
- – eine
Anordnung SYNC zur Synchronisation des Trägersignals 116, die
das regenerierte Trägersignal
fr generiert,
- – eine
Anordnung 119 zur temporalen Synchronisation, um den Takt
der Blöcke
der OFDM-Symbole wieder zu finden.
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Die
Erfindung betrifft die temporale Synchronisation (Anordnung 119)
und nicht die Synchronisation des Trägersignals (Anordnung 116).
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Um
die Beschreibung leichter verständlich zu
machen werden zuallererst die bekannten Mechanismen dargelegt, die
beim Senden und beim Empfangen eingesetzt werden.
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2 zeigt
das Schema des Modulators 13. Die digitalisierten Eingangsdaten,
die am Eingang 130 vorhanden sind, werden in ein binäres Zuteilungsorgan 131 MAPP
gegeben, welches die Eingangsdaten unter kodierten Symbolen einer
Konstellation aufteilt. Die kodierten Symbole, die in Serie am Ausgang
des Organs 131 austreten, werden einer Serien-Parallel-Wandlung
S/P 133 unterzogen, um Paketblöcke mit N komplexen Symbolen
Ck (O ≤ k ≤ N – 1) zu
erzeugen. Es wird ein komplexes Symbol Ck für die Modulation
eines Frequenzträgers
fk mit fk = k/T
(aufgrund von der Orthogonalität)
verwendet, wobei T die Dauer eines OFDM-Symbols und k der Index
des Trägersignals
ist. Die Kombination aller Trägersignale
fk, moduliert für die Erzeugung des globalen
OFDM-Signals, entspricht der Durchführung einer Fourierschen Rücktransformierten
in einer Anordnung 135. In dem besonderen Falle, wo N eine Potenz
von 2 ist, kann die Fouriersche Rücktransformierte unter Verwendung
des Algorithmus der schnellen Rücktransformierten
(FFT–1)
durchgeführt werden,
wie gezeigt in 2. Dies ermöglicht es, die Komplexität der Schaltung
zu verringern. Die N aus der Anordnung 135 kommenden Signale
werden einer Parallel-Serien-Wandlung 136 unterzogen.
Diese Modulationstechniken sind dem Fachmann bekannt.
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4 zeigt
den Demodulator 113, der beim Empfang die umgekehrten Operationen
zu denjenigen ausführt,
die beim Senden ausgeführt
wurden. Dafür
enthält
er eine Abtastschaltung 151, die in einem Takt N/T arbeitet,
wobei N die Gesamtzahl der Trägersignale
des OFDM-Kanals und 1/T die Symbolfrequenz ist. Die so entnommenen
Signalmuster werden einer Serien-Parallel-Wandlung 154 unterzogen
und dann einer Anordnung 153 zugeführt, die eine diskrete Fouriertransformierte
(vorzugsweise schnelle FFT) für
die parallele Ausgabe der Signalmuster qk (O ≤ k ≤ N – 1) ausführt, die
in einer Anordnung 155 einer Parallel-Serien-Wandlung unterzogen
werden.
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Für bestimmte
Anwendungen ist die Anzahl der OFDM-Trägersignale im Bereich des Empfängers bekannt,
was bedingt, dass auch die Größe der FFT
bekannt ist. Aber der Empfänger
muss dennoch den Takt der OFDM-Symbole sowie die Struktur der OFDM-Symbole
bestimmen.
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Für andere
Anwendungen kann der Sender unterschiedliche Übertragungsformate anwenden, also
eine unterschiedliche Anzahl von Trägersignalen verwenden. In diesem
Fall muss der Empfänger außerdem ein
Verfahren zur Bestimmung dessen anwenden, über wie viele Trägersignale
die Übertragung
erfolgte.
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In
beiden Fällen
arbeitet die temporale Synchronisationsanordnung blind, d. h. dass
sie nur über die
erhaltenen OFDM-Symbole verfügt
und keine Hilfe von spezifischen Kontrollsignalen erhält.
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6 zeigt
unter dem Verweis B einen allgemeinen Aspekt der Struktur der OFDM-Symbole
Sk, Sk+i, Sk+2 unter Berücksichtigung der Zeit, die
in der Figur an der Anzahl n erhaltener Signalmuster zu erkennen
ist. Das Symbol Sk enthält einerseits ein Schutzintervall
GIk und andererseits Nu Signalmuster, welche die zu dekodierende
Information enthalten. Je nach dem, welche OFDM-Technik gemeinhin verwendet
wird, bildet das Schutzintervall GIk eine (beim
Senden erstellte) Kopie des Endes gIk der
Nu Informationsmuster. Dies ist in 6 gestrichelt
dargestellt. Somit enthält
jeder OFDM-Block am Anfang und am Ende des Symbols zwei Auftritte
GIk und gIk einer
Gruppe identischer Signalmuster. Dies ist eine Wiederholung identischer
Informationen im Rahmen eines selben Symbols, die genutzt wird,
um die Zeitfolge und die Struktur der übertragenen OFDM-Symbole wieder zu
finden. Je nach den beim Senden verwendeten Formaten können die
Dauer der Schutzintervalls GIk sowie die
Anzahl Nu der Informationsmuster entweder im Laufe einer Übertragung
oder mehr allgemein bei verschiedenartigen Anwendungen variieren.
Um dem Empfänger
den Betrieb mit jedem beliebigen Übertragungsformat zu ermöglichen führt die
Erfindung ein Verfahren zur Erkennung des besagten Formats derart
durch, dass eine korrekte Dekodierung der übertragenen Daten dass ermöglicht wird.
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6 zeigt
unter dem Verweis A temporale Anordnungen für die Erfassungsfenster AW1,
AW2 und für
die Korrelationsfenster CW1, CW2 in Bezug auf die Symbole Sk, Sk+1, Sk+2. Die Erfassungs- und Korrelationsfenster
haben eine Breite von M Symbolen. Betrachten wir das Fensterpaar
AW1 und CW1, die man um Nu Signalmuster voneinander entfernt selektiert.
Wenn sich das Erfassungsfenster AW1 öffnet, werden Signalmuster
des Symbols Sk in einem Speicher aufbewahrt,
um mit denjenigen korreliert zu werden, die beim Öffnen des
Korrelationsfenster CW1 in Erscheinung treten. In 6 beobachtet man,
dass das Erfassungsfenster AW1 das Schutzintervall GIk nicht
gespeichert hat. Außerdem
stimmt das Korrelationsfenster CW1 nicht mit einem der Auftritte
gIk, GIk+1 oder
gIk+1 überein.
Die Korrelationen, die gemäß der Erfindung
pro Erfassungsfenster und pro Korrelationsfenster zwischen den ausgewählten Signalmustern
ausgeführt
werden, sind in 6 unter dem Verweis C dargestellt.
Was die Korrelation betrifft, die zwischen den Signalmustern durchgeführt wurden,
die in den Fenstern AW1 und CW1 enthaltenen sind, lässt das
Ergebnis nur ein Rauschsignal erkennen. Im Laufe des folgenden Schritts
werden das Erfassungsfenster und das Korrelationsfenster gemeinsam
versetzt, und sie bleiben weiterhin um Nu Signalmuster voneinander
entfernt. Aber die Distanz, welche zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Fenstern
liegt, wird dann um L Signalmuster versetzt, um gleich Nu + M +
L Signalmuster zu werden. Auf diese Weise öffnet sich das Erfassungsfenster
AW2 zum Teil zur selben Zeit wie das Schutzintervall GIk+2. Ebenso überdeckt
das Korrelationsfenster CW2 teilweise das Ende von Symbol Sk+2, welches dieselben Signalmuster wie das
Schutzintervall GIk+2 enthält. Das
daraus resultierende Korrelationssignal Cor(n) zeigt aufgrund dessen
einen starken Anstieg. Das Vorhandensein dieses Anstieg wird beispielsweise erkannt,
wenn das Signal Cor(n) einen Grenzwert Th übersteigt. Im weiteren Verlauf
dieses Verfahrens beobachtet man, dass das Korrelationssignal maximal sein
wird, wenn das Erfassungsfenster mit einem Schutzintervall GIk+1 zusammentrifft, wobei das Korrelationsfenster
mit dem Ende des Symbols zusammentreffen wird, das dieselbe Information
gIk+1 enthält. Dies ist mit dem Fensterpaar
AWi/CWi in 6 dargestellt, wobei i der Rang
des Fensters ist. Die auf 6 dargestellten
Korrelationssignale Cor(n) haben nicht denselben Maßstab. Mit
der Berechnung der Position der maximalen Korrelation in bezug auf das
Korrelationsfenster ist es möglich,
die Dauer des Schutzintervalls zu berechnen und die Fenster über den
Symbolen zu synchronisieren, indem man die Versetzung zwischen der
maximalen Korrelation und dem Korrelationsfenster berechnet.
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5 ist
ein allgemeines Schema der temporalen Synchronisationsanordnung 119 gemäß der Erfindung,
auf den Fall zur Bestimmung von zwei unterschiedlichen Übertragungsformaten
angewendet. Ein erster Weg 1 betrifft die Bestimmung eines
Korrelationssignals Cor2k(n) auf Nu = 2048
Trägersignalen entsprechend
einer FFT mit 2048 Punkten. Ein zweiter Weg betrifft die Bestimmung
eines Korrelationssignals Cor8k(n) auf Nu
= 8192 Trägersignalen
entsprechend einer FFT mit 8192 Punkten. Die digitalisierten komplexen
Signale I/Q kommen in zwei Korrelationszellen 202k und 208k , die die Korrelationssignale Cor2k(n) und Cor8k(n)
berechnen. Zwei Grenzwertdetektoren 212k und 218k bestimmen, ob die Korrelationssignale
respektive größer oder
kleiner als die Grenzwerte Th2k, Th8k sind. Je nach dem von diesen Detektoren
ausgegebenen Ergebnis setzt die Untereinheit 22 ein Verfahren
zur Versetzung der Fenster um. Eine Kontrolleinheit 24 steuert
die Operationen und ermöglicht
es, das Übertragungsformat
entsprechend den erhaltenen komplexen Signale I/Q auszuwählen. Ein
Untereinheit 26 berechnet die Dauer und die Position des
Schutzintervalls im Fenster. Diese Positionierung wird von der Untereinheit 22 versichert.
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8 zeigt
den Inhalt der 5 in einer detaillierteren Form.
Die Korrelationszellen 202k und 208k werden respektive von den Signalen
WS2k und WS8k zur
Definition der angewandten Strategie für die Ausführung der Korrelationen gesteuert.
Die Strategie entspricht einer präzisen Positionierung jedes
der Fenster für
jeden der Wege. Jeder Weg verfügt über eine
unterschiedliche Strategie, die wechselt, wenn der betrachtete Weg
als der Beste betrachtet wurde. Die Entwicklung der Strategie zielt
auf die Bestimmung der FFT und des Schutzintervalls ab. Die Strategie
wird von der Steuerung 24 verwaltet, welche die Kontrollsignale
ausgibt, die für
die Operationen notwendig sind:
- – Signale
WS2k und WS8k: Signale
zur Definition der Strategie;
- – Signal
WPen: Signal für die Autorisation der Übertragung
von autokorrelierten Signalen über dem
Grenzwert, und dies für
die Bewertung des Anfangs des OFDM-Symbols;
- – Signal
GIen Signal für die Autorisation der Übertragung
des Wertes eines Zählers 252k oder 258k des
ausgewählten
Weges, um die Berechnung des Schutzintervalls in Bezug auf diesen
Weg auszuführen;
- – Signal
SIZE: Signal für
die Autorisation einer Größenänderung
der FFT für
die Identifizierung des Schutzintervalls. Sobald diese Identifizierung erfolgreich
war kann die Größe der FFT
konstant werden;
- – Signal
RES: Signal abhängig
von einer neuen Strategie, um die Zählereinheit wieder auf Null
zurückzustellen;
- – Signal
Th: Signal zur Definition des Grenzwerts, über dem ein kennzeichnendes
Korrelationssignal berücksichtigt
werden muss. Die Steuerung 24 berücksichtigt die ausgegebenen
Ergebnisse und erhält
folglich:
- – Signal
FF ^T : Signal der Nummer des Weges entsprechend der geschätzten Größe der FFT;
- – Signal
OFFSET: Signal zur Messung der Verschiebung der Position der Korrelationsspitze
in Bezug auf das verwendete Korrelationsfenster zur Bestimmung des
Anfangs des OFDM-Symbols;
- – Signal
GÎ: Signal
für die
Angabe der Dauer des Schutzintervalls entsprechend der Anzahl an
Signalmustern;
- – Signal
H: Zeitgeber der Abtastung.
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Wenn
das Korrelationssignal über
dem Grenzwert liegt, sendet der Grenzwertdetektor ein Signal zur
Erhöhung
des auf dem Weg liegenden Zählers 252k , 258k .
Zu Beginn kann der eine oder der andere der Wege ausgewählt werden.
Diese Auswahl wurde auf der Grundlage der Amplitude der auf jedem
Weg gemessenen Korrelationsspitzen getroffen. Dafür werden
die Amplituden der Korrelationsspitzen in einem Vergleicher 29 verglichen,
der mit der Ausgabe eines Signals die Größe der FFT festlegt FF ^T. Dieses
aktiviert einen ersten Selektor SEL1 27, der den ausgewählten Weg
mit der Rechenvorrichtung 26 verbindet, welche die Dauer
des Schutzintervalls festlegt und das Signal ausgibt GÎ. Auf dieselbe
Weise aktiviert das Signal FF ^T einen zweiten Selektor 23,
der die Amplitude des Korrelationssignals des ausgewählten Wegs
an die Recheneinheit 22 überträgt, welche die bestehende Versetzung
zwischen der maximalen Korrelation und dem Anfang des Korrelationsfensters
misst.
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Das
Schema einer Korrelationszelle ist in 7 dargestellt.
Sie enthält
eine Speichereinheit 210, die nach dem FIFO-Prinzip arbeitet.
Diese erhält eine
erste eingehende komplexe Symbolfolge x(n) (komplexe Symbole I/Q)
während
der Öffnung
des Erfassungsfensters AW, deren Dauer und temporale Position von
der Kontrolleinheit 24 bestimmt werden.
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Dem
beschriebenen Verfahren zufolge wird das Korrelationsfenster CW
von der Steuerung
24 mit einer Verspätung von Nu Signalmustern in
bezug auf das Fenster AW für
die Auswahl einer zweiten komplexen Symbolfolge x(n) geöffnet. Gleichzeitig
gibt der Ausgang der Speichereinheit Daten x(n – Nu) aus, die in einer Transformations-Untereinheit
230 in zugeordnete
Daten x°(n – Nu) transformiert
werden. Eine Multiplikationseinheit
240 multipliziert die
zweite Folge x(n) mit den zugeordneten Daten x°(n – Nu), um x(n).x°(n – Nu) zu
erhalten. Man berechnet ein Korrelationssignal Cor(n) in einem Gleitfenster,
welches im Innern des Korrelationsfensters CW versetzt wird. Die
Akkumulation des Signals x(n).x°(n – Nu) in dem
Gleitfenster – Ni
= legt das Korrelationssignal Cor(n) fest gemäß:
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Diese
Relation kann auch geschrieben werden in der Form:
Cor(n) =
Cor(n – 1)
+ x(n)·x°(n – Nu) – x(n – Ni)·x°(n – Ni – Nu). Die
Länge des
Gleitfensters – Ni
= muss kleiner oder gleich der kleinsten Breite des gemeinhin identifizierten
Schutzintervalls Ng des betrachteten Wegs bleiben, d. h:
- – Ni
= = Ngmin während der Phase zur Bestimmung der
Größe der FFT
und der Breite des Schutzintervalls;
- – Ni
= Ng , wobei Ng die Schätzung
von Ng nach der Identifizierung der Breite des Schutzintervalls ist.
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Die
Korrelationszelle führt
folgende Operationen aus:
- – Ablage der erhaltenen Signalmuster
x(n) in den Speicher während
der Öffnung
des Erfassungsfensters. Aufgrund der Versetzung von Nu Signalmustern
zwischen der Öffnung
des Erfassungsfensters AW und dem des Korrelationsfensters CW erhalten
die Signalmuster, die aus dem Speicher kommen, die Bezeichnungsform
x(n – Nu), wobei
man die laufenden Signalmuster, die vom Korrelationsfenster CW selektiert
wurden, mit x(n) benennt;
- – Transformation
der gespeicherten Daten x(n – Nu)
in zugeordnete Daten x°(n – Nu);
- – im
Multiplizierer 240 Berechnung von x(n).x°(n – Nu);
- – Auswahl
der Daten x(n – Ni
=).x°(n – Ni = –Nu);
- – in
einem Addierer/Subtrahierer 250 Subtraktion von x(n).x°(n – Nu) und
x(n – Ni
=).x°(n – Ni = –Nu) und
Addition des Ergebnisses mit Cor(n – 1), um das Korrelationssignal
Cor(n) im Zeitpunkt n zu erhalten;
- – in
einer Verzögerungsanordnung 260 Versetzung
des Signals Cor(n) um einen Zeittakt, um beim nachfolgenden Takt
verwendet zu werden. Die Funktionsweise der Speichereinheit 210 erfolgt
auf nachstehende Weise (siehe 3):
- – im
Zeitpunkt n = n1 (Bezeichnet in Bezug auf den Anfang des Fensters
CW), mit n1 enthalten zwischen 0 und M – 1, berechnet man x(n1).x°(n1 – Nu), was
man in der Speicherposition ablegt, wo x(n1 – Nu) gespeichert war. Das
Signal x(n1 – Ni =).x°(n1 – Ni = –Nu) wird
ab dem Zeitpunkt operativ, in dem es vorhanden ist, d. h. im Zeitpunkt
n größer oder
gleich –Ni.
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9 zeigt
ein Organigramm der unterschiedlichen Schritte des Verfahrens gemäß der Erfindung
im Falle der Bestimmung von zwei unterschiedlichen, nach dem Schema
der 8 umgesetzten Übertragungsformaten.
Das Verfahren beginnt mit der Berechnung der Korrelationssignale
in den Zellen CELL1 und CELL2, um im Laufe der Schritte 311 und 312 respektive
die Signale Cor2k(n) und Cor8k(n)
zu erhalten. Im Laufe der Schritte 321 und 322 werden
diese Signale respektive mit den Grenzwerten Th2k und
Th8k verglichen, wobei die respektiven Ergebnisse
dieser Vergleiche die Fähnchen
FL2k und FL8k bilden.
Wenn der Grenzwert nicht überschritten
wird (negatives Ergebnis N), werden die Schritte 311 und 312 erneut
ausgeführt:
Wenn der Grenzwert überschritten
wird (positives Ergebnis Y), bestimmt man im Laufe von Schritt 330 dasjenige
der Signale Cor2k(n) oder Cor8k(n)
mit der maximalen Amplitude. Anhand des Signals mit der maximalen
Amplitude bestimmt man die Größe der FFT
(2k oder 8k) (Schritt 340) sowie die Dauer des Schutzintervalls (Schritt 350),
berechnet von der Korrelationszelle der identifizierten FFT.
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Während der
Ablauf der Schritte 321 und 322 kann einer der
Schritte, Schritt 321 beispielsweise, ein positives Ergebnis
zeigen, während
der andere Schritt 322 ein negatives Ergebnis zeigt, was
die Zelle CELL2 dazu verpflichtet, den Schritt 312 erneut auszuführen. Aus
diesem Grund ist es notwendig, am Ende von Schritt 350 zu
prüfen,
ob Schritt 322 während
dem Ablauf der Schritte 330, 340 und 350 nicht ein
positives Ergebnis zeigte. Diese Prüfung wird während dem Schritt 360 durchgeführt. Wenn
FL2k und FL8k gleichzeitig
positiv sind (Zustand Y), veranlasst Schritt 360 die Wiederaufnahme
des Verfahrens bei Schritt 330 zur erneuten Bestimmung
des Signals Cor2k(n) oder Cor8k(n)
mit der maximalen Amplitude. Es ist notwendig, das Fähnchen des
nicht ausgewählten
Wegs auf Null zurückzustellen.
Wenn die Signale Cor2k(n) und Cor8k(n) nicht gleichzeitig in positivem Zustand
sind (Y), geht das Verfahren nach Schritt 370, der festlegt,
ob die Anzahl der erkannten Korrelationsspitzen der Anzahl der für diese
Bestimmung verwendeten OFDM-Symbole entspricht. Wenn Die Anzahl
an Spitzen nicht korrekt ist, wird das Verfahren an den Schritten 311 oder 312 wieder aufgenommen.
Wenn diese Anzahl korrekt ist, geht das Verfahren nach Schritt 380 für die Berechnung der
Position des Korrelationsfensters. Man versichert sich, dass das
Fenster einwandfrei positioniert ist, indem man im Laufe von Schritt 390 eine
andere Prüfung
ausführt,
die bestimmt, ob es in dem so positionierten Fenster tatsächlich nur
eine einzige Korrelationsspitze gibt. Wenn diese Prüfung negativ
ist (Ergebnis N), ist das Fenster nicht einwandfrei positioniert,
und das Verfahren wird an den Schritten 311 und 312 wieder
aufgenommen. Wenn das Ergebnis positiv ist (Y), ist das temporale
Synchronisationssystem einwandfrei definiert und der Empfänger dazu bereit,
den Betrieb aufzunehmen.
- ENC
- = Quellenkodierer
- MOD
- = Modulator
- OSC
- = Oszillator
- CHAN
- = Kanal
- A/D
- = Analog/Digital
- DEC
- = Quellendekodierer
- DEMOD
- = Demodulator
- MAPP
- = Zuteilungsorgan
- SYNC
- = Synchronisation
- S/P
- = Serien-Parallel-Wandlung
- P/S
- = Parallel-Serien-Wandlung
- FFT
- = schnelle Fouriertransformierte
- CELL
- = Zelle
- AW
- = Erfassungsfenster
- CW
- = Korrelationsfenster
- COR
- = Korrelation
- CONTROL
- = Kontrolleinheit
- SEL
- = Selektor
- MAX
- = Maximum
- FFT
- = FFT-Größe
- END
- = ENDE