DE69930431T2

DE69930431T2 - Mehrträgerübertragung zweier Datenmengen

Info

Publication number: DE69930431T2
Application number: DE69930431T
Authority: DE
Inventors: Tadahiko Sakamoto
Original assignee: D&M Holdings Inc
Current assignee: D&M Holdings Inc
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: US7406128B2; DE69925791T2; DE69925791D1; DE69930431D1; EP0993161A2; EP1396972A2; JP2000115116A; EP1396972B1; EP0993161B1; US6816453B1; US20050002463A1; EP0993161A3; EP1396972A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Orthogonalfrequenzteilungs-gemultiplexten Signals, einen Demodulator und eine Kommunikationsvorrichtung.
Kommerzialisierung des OFDM-(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)-Systems wird gefördert als ein Modulationsverfahren für digitale Kommunikation.
Ein Beispiel eines Systems, auf das OFDM angewendet wird, ist das EUREKA-147 SYSTEM. Ublicherweise wird dieses bezeichnet als DAB (Digital Audio Broadcasting) oder das EUREKA-147 DAB System. Dieses EUREKA-147 DAB System wurde durch ITU-R (International Telecommunication Union-Radio communication sector) im November 1994 als System-A genehmigt und wird ein internationaler Standard. Dieser Standard ist herausgegeben worden als "ETS 300401".
In dem EUREKA-147 DAB System wird jeder Unterträger in dem OFDM einer Phasenmodulation unterworfen. Als ein Phasenmodulationssystem wird das differenzielle QPSK-(Quadrature Phase Shift Keying)-System verwendet, bei dem Hauptdaten übertragen werden durch Phasendifferenzen jeweiliger Unterträger zwischen einer OFDM-Symboldauer und der gerade vorhergehenden OFDM-Symboldauer.
Da Daten übertragen werden durch Phasendifferenzen von jeweiligen Unterträgern zwischen OFDM-Symbolen, benötigt in dem EUREKA-147 DAB System ein Demodulationsmittel in einem Receiver Phaseninformation, die eine Referenz wird. Zu diesem Zweck werden Phasenreferenzsymbole periodisch eingefügt in ein OFDM-Signal, das übertragen wird. Jedes Phasenreferenzsymbol wird gebildet durch Unterträger, die vorbestimmte Referenzphasen aufweisen.
Weiter sollte bei Demodulationsoperation beim Empfang jedes OFDM-Symbol spezifiziert sein, damit jede OFDM-Symboldauer gewandelt wird auf eine Frequenzachse, um Unterträgerkomponenten auf der Frequenzachse zu extrahieren. Daher wird in dem EUREKA-147 DAB System ein Symbol für grobe Synchronisation, das ein Nullsymbol genannt wird, eingefügt gerade vor einem Phasenreferenzsymbol.
Das Nullsymbol ist ein "Null"-Signal, das keine Unterträger zur Übertragung von Hauptdaten aufweist. Ublicherweise wird auf der Empfangsseite eine Nullsymboldauer spezifiziert von Änderung einer Einhüllenden des empfangenen Signals, um grob jede OFDM-Symboldauer zu entscheiden.
In dem EUREKA-147 DAB System ist es möglich, optional ein TII-(Transmitter Identification Information)-Signal zu überlagern auf eine Nullsymboldauer, um eine Übertragungsstation zu identifizieren. Das TII-Signal wird Übertragen durch Übertragen nur einiger vorbestimmter Unterträger von den Unterträgern eines OFDM-Symbols. In dem Fall ist eine Nullsymboldauer kein Nullsignal, sondern eine Wellenform von geringer Amplitude. Jedoch ist es auf eine relativ geringe Amplitude unterdrückt verglichen mit der Amplitude anderer OFDM-Symboldauern, die das Phasenreferenzsymbol oder die Hauptdaten übertragen.
Beispielhaft den Modus 2 des EUREKA-147 DAB Systems nehmend, wird Anordnung der Unterträger auf der Frequenzachse in einer Nullsymboldauer beschrieben werden in dem Fall, dass ein TII-Signal hinzugefügt ist. In dem Modus 2 des EUREKA-147 DAB Systems wird Information übertragen durch 384 Unterträger.
1 zeigt eine Anordnung der Unterträger auf der Frequenzachse in einer Nullsymboldauer in dem Fall, dass ein TII-Signal hinzugefügt ist. Wie in 1 gezeigt, wird ein TII-Signal gebildet durch einige Paare von benachbarten Unterträgern von vorbestimmten Frequenzen in Übereinstimmung mit einem Identifikationscode, der für jede Ubertragungsstation definiert ist. Verglichen mit anderen OFDM-Symbolen ist die Zahl der Unterträger sehr gering. Dementsprechend hat es, wenn es erkannt wird, eine solche Wellenform, dass ein Signal von relativ geringer Amplitude überlagert ist auf einer Nullsymboldauer.
Wie oben beschrieben, wenn ein TII-Signal überlagert ist auf einer Nullsymboldauer, ist die Nullsymboldauer tatsächlich kein Nullsignal, sondern weist eine Wellenform von geringer Amplitude auf. Daher ist es möglich, dass Uberlagerung eines TII-Signals auf einer Nullsymboldauer Detektion des Nullsymbols in einem Empfänger schwierig macht. Zum Beispiel an einem Ort, wo schlechte Empfangsbedingungen herrschen, ist es schwierig, zwischen einer Nullsymboldauer und den anderen OFDM-Symbolen zu unterscheiden. Weiterhin kann es in Abhängigkeit von Empfangsbedingungen schwierig werden, eine Ubertragungsstation zu unterscheiden, die ausgedrückt wird durch ein TII-Signal.
Eine solche Situation ist nicht beschränkt auf die Übertragung eines TII-Signals und es ist möglich, dass eine ähnliche Schwierigkeit verursacht wird, wenn eine Nullsymboldauer verwendet wird zum Übertragen anderer Daten zusätzlich zu Daten, die durch Phasenmodulation übertragen werden. GB 2 261 142 A beschreibt ein Codierverfahren für Broadcast-Übertragungen unter Verwendung einer Frequenzteilungsmultiplextechnik.
Bevorzugterweise ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen für und ein Verfahren zum Erzeugen eines Orthogonalfrequenzteilungs-gemultiplexten Signals, wie auch einen Demodulator und eine Kommunikationsvorrichtung, wobei zusätzlich zu ersten Daten, die durch Phasenmodulation von Unterträgern übertragen werden, zweite Daten übertragen werden können ohne Verwendung einer Nullsymboldauer.
Ein Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung ist beschrieben in Anspruch 1.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Spektrogramm zum Erläutern eines Beispiels von Trägeranordnungen eines TII-Signals auf der Frequenzachse;
2 ist ein Blockdiagramm, das eine erste beispielhafte Konfiguration eines Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerators zeigt;
3 ist ein Spektrogramm, das schematisch eine Leistungsverteilung von Metriken eines OFDM-Signals zeigt, auf dem ein TII-Signal überlagert ist;
4 ist ein Blockdiagramm, das einen Demodulator zeigt;
5 ist eine erläuternde Darstellung, die eine Leistungsverteilung von Metriken eines OFDM-Signals zeigt, auf dem zweite Übertragungsdaten überlagert sind;
6 ist ein Diagramm, das eine Phasenanordnung eines Datenpaares zeigt;
7 ist eine erläuternde Darstellung, die schematisch eine Leistungsverteilung von Metriken eines OFDM-Signals zeigt, auf dem zweite Übertragungsdaten überlagert sind;
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltungsstruktur eines Niveaubeurteilungsmittels zeigt;
9 ist eine erläuternde Darstellung, die schematisch eine Leistungsverteilung von Metriken eines OFDM-Signals zeigt, auf dem zweite Übertragungsdaten überlagert sind;
10 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerators zeigt;
11 ist ein Spektrogramm, das schematisch eine Leistungsverteilung von Metriken eines OFDM-Signals zeigt, auf dem Verzögerungsdaten überlagert sind;
12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltungsstruktur eines Niveaubeurteilungsmittels zeigt; und
13 ist eine erläuternde Darstellung zum Erklären eines Schutzintervalls.
Das Folgende, auch wenn es keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, ist ein erstes Beispiel, das zum Verständnis nützlich ist.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerators zeigt, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator 1000 gemäß dem ersten Beispiel ein Datensequenzwandlungsmittel 1100, ein Leistungsänderungsmittel 1200, ein inverses diskretes Fourier-Transformationsmittel 1300 und ein Orthogonalmodulationsmittel 1400.
Das Datensequenzwandlungsmittel 1100 wandelt seriell eingegebene Übertragungsdaten zu parallelen Datensequenzen der gleichen Anzahl wie die der Unterträger von OFDM um.
Zum Beispiel im Modus 2 des EUREKA-147 DAB Systems wird es in 384 Datensequenzen gewandelt. Ein Unterträger umfasst In-Phasenachsendaten und Quadraturachsendaten und dementsprechend können 2 Bits von Daten zu jedem Unterträger zugeordnet werden. Daher kann ein OFDM-Symbol von 384 Unterträgern 768 Bits von Daten übertragen.
In vorbestimmten OFDM-Symbolen, die nicht das Nullsymbol sind, ändert das Leistungsänderungsmittel 1200 Leistungen von komplexen Daten, die die obigen 384 Paare von In-Phasenachsendaten und Quadraturachsendaten umfassen, in Übereinstimmung mit einem zugeordneten TII-Signal. Mit anderen Worten, in den vorbestimmten OFDM-Symbolen, die nicht das Nullsymbol sind, ändert das Leistungsänderungsmittel 1200 Leistungen von Unterträgern entsprechend zu dem TII-Signal, so dass diese Leistungen unterschiedlich sind von den Leistungen der anderen Unterträger.
Wie oben beschrieben ist ein TII-Signal ein Code zum Identifizieren einer Übertragungsstation. Ein TII-Signal wird erzeugt in Form einer Kombination von einer Kammnummer und einer Musternummer in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Regel. Zum Beispiel ist ein TII-Signal im Modus 2 des EUREKA-174 DAB Systems bestimmt durch eine Kammnummer im Bereich von 0–23 und eine Musternummer im Bereich von 0–69. Wenn eine Kammnummer 4 ist und eine Musternummer 16 ist, dann – wie gezeigt in 1 – werden vier Paare von benachbarten Unterträgern bestimmt.
In dem Fall hebt das Leistungsänderungsmittel 1200 Leistung von komplexen Daten entsprechend zu Frequenzen, bei denen die Unterträger von 1 existieren, um eine vorbestimmte Rate (z.B. 10%). Konkret wird ein Leistungsspektrum wie gezeigt in 3 erhalten.
Die inversen diskreten Fourier-Transformationsmittel 1300 synthetisieren eine Mehrzahl von Unterträgern in eine zeitbasierte Wellenform. Das inverse diskrete Fourier-Transformationsmittel 1300 umfasst eine IDFT-(Inverse Discrete Fourier Transform)-Schaltung 1320 zum Durchführen inverser diskreter Fourier-Transformation auf komplexen Daten und D/A-(Digital-zu-Analog)-Wandler 1340, 1360 zum Wandeln von In-Phasenachsendaten und Quadraturachsendaten von komplexen Daten, die der inversen diskreten Fourier-Transformation unterworfen wurden, jeweils in analoge Wellenformen, um ein Realachsensignal und ein Imaginärachsensignal zu erzeugen, die orthogonal zueinander sind.
Das Orthogonalmodulationsmittel 1400 verwendet das Realachsensignal und das Imaginärachsensignal, um Orthogonalmodulation des Trägers durchzuführen. Das Orthogonalmodulationsmittel 1400 umfasst einen Oszillator 1470, Multiplizierer 1430, 1440 und einen Addierer 1450. Der Oszillator 1470 erzeugt zwei Signale, die eine Phasendifferenz von 90 Grad zwischen sich aufweisen. Der Multiplizierer 1430 multipliziert eines dieser beiden Signale mit dem Realachsensignal. Der Multiplizierer 1440 multipliziert das andere dieser beiden Signale mit dem Imaginärachsensignal. Der Addierer 1450 addiert die zwei Signale zusammen, die durch diese Multiplikationen erhalten wurden.
Der Oszillator 1470 umfasst einen lokalen Oszillator 1410, einen Verteiler 1460 und einen Phasenschieber 1420. Der lokale Oszillator 1410 erzeugt ein Frequenzsignal, das dem Träger entspricht. Der Verteiler 1460 verteilt das erzeugte Frequenzsignal in zwei Signale. Der Phasenschieber 1420 gibt einem der verteilten Signale eine Phasenverzögerung von 90 Grad. Der Oszillator 1470 kann gebildet werden durch zwei Oszillatoren, die mit einer Phasenverzögerung von 90 Grad zueinander oszillieren.
Als nächstes wird ein Demodulator beschrieben werden zum Demodulieren des OFDM-Signals, das in den Leistungen der Unterträger wie oben beschrieben geändert wurde. 4 zeigt eine Konfiguration eines Demodulators zum Demodulieren des OFDM-Signals, in dem die Leistungen der Unterträger wie oben beschrieben geändert wurden.
Wie in 4 gezeigt umfasst der Demodulator 2000 ein Quadraturdetektionsmittel 2100, ein diskretes Fourier-Transformationsmittel 2200, ein erstes Demodulationsmittel 2300 und ein zweites Demodulationsmittel 2400.
Das Quadraturdetektionsmittel 2100 empfängt das OFDM-Signal und gewinnt zwei Detektionsachsensignale, die rechtwinklig zueinander sind, unter Verwendung eines Reproduktionsträgers. Die zwei Detektionsachsen können ausgewählt werden als eine In-Phasenachse (I-Phasenachse), die In-Phase ist mit dem empfangenen Signal, und eine Quadraturachse (Q-Phasenachse), die rechtwinklig ist zu dem empfangenen Signal. Hier sind die zwei Detektionsachsen nicht begrenzt auf diese Phasen und es ist adäquat, dass die zwei Achsen rechtwinklig zueinander sind. Zum Beispiel können Detektionsachsen gewählt werden, die jeweils Phasen von +45 und –45 Grad in Bezug auf das empfangene Signal aufweisen.
Wie in 4 gezeigt umfasst das Quadraturdetektionsmittel 2100 einen Verteiler 2150, einen Reproduktionsträgergenerator 2190 und Multiplizierer 2130, 2140. Der Verteiler 2150 verteilt ein empfangenes Signal in zwei Signale. Der Reproduktionsträgergenerator 2190 erzeugt zwei Reproduktionsträger X, Y, die eine Phasendifferenz zueinander von 90 Grad aufweisen. Die Multiplizierer 2130, 2140 multiplizieren die verteilten zwei Signale jeweils mit den Reproduktionsträgern X, Y.
Der Reproduktionsträgergenerator 2190 umfasst einen variablen Frequenzoszillator 2110, eine Verzweigungsschaltung 2115 und einen Phasenschieber 2120. Der variable Frequenzoszillator 2110 ist ein Oszillator, der seine Oszillationsfrequenz ändern kann. Die Verzweigungsschaltung 2115 teilt das erzeugte Oszillationssignal in zwei Signale. Der Phasenschieber 2120 gibt einem der geteilten Signale eine Phasenverzögerung von 90 Grad.
Das diskrete Fourier-Transformationsmittel 2200 tastet sowohl das I-Phasensignal als auch das Q-Phasensignal ab bei Abtastpunkten, deren Anzahl größer ist als die Anzahl der Unterträger, die in dem OFDM-Signal enthalten sind, und führt die diskrete Fourier-Transformation auf diesen Abtastungen durch.
Wie gezeigt in 4 umfasst das diskrete Fourier-Transformationsmittel 2200 zwei A/D-(Analog-zu-Digital)-Wandler 2220, 2240 und eine DFT-(Discrete Fourier Transform)-Schaltung 2260 zum Durchführen der diskreten Fourier-Transformation. Mit Bezug auf den Berechnungsalgorithmus zur Durchführung der diskreten Fourier-Transformation in der DFT-Schaltung 2260, kann die DFT-Schaltung 2260 die Berechnung durchführen in Übereinstimmung mit der Gleichung, die die DFT definiert, oder kann FFT (Fast Fourier Transform) verwenden. Berechnung durch FFT kann DFT-Berechnungen mit höherer Geschwindigkeit durchführen. Die DFT-Schaltung 2260 kann z.B. implementiert sein durch eine dedizierte Hardwarelogik. Oder sie kann konstruiert sein unter Verwendung einer Allzweckverarbeitungseinheit, die versehen ist mit einem Programm zum Durchführen eines DFT-Prozesses.
Die diskreten Fourier-Transformationsmittel 2200 geben die gleichen Daten aus, sowohl an das erste Demodulationsmittel 2300 als auch an das zweite Demodulationsmittel 2400.
Die Daten, die auf die Unterträger verteilt sind, werden demoduliert durch das erste Demodulationsmittel 2300 in die originalsequentielle Ordnung. Das erste Demodulationsmittel 2300 ist z.B. versehen mit einem Datensequenzwandlungsmittel, das Metriken (komplexe Daten) von den Unterträgern auf der Frequenzachse wandelt, die erhalten werden in dem diskreten Fourier-Transformationsmittel 2200, in eine serielle Datensequenz in der gleichen Ordnung wie die Ordnung zu der Zeit der Modulation. Das erste Demodulationsmittel 2300 führt Demodulation in der gleichen Weise aus wie der konventionelle Fall.
Das zweite Demodulationsmittel 2400 demoduliert zweite Daten (in diesem Fall ein TII-Signal), die übertragen werden als Änderungen jeweiliger Leistungen der Unterträger, in die originale sequentielle Ordnung. Wie gezeigt in 4 umfasst das zweite Demodulationsmittel 2400 ein Leistungsberechnungsmittel 2420, ein Niveaubeurteilungs-(Bestimmungs)-mittel 2440 und ein Datensequenz-Wandlungsmittel 2480. Das Leistungsberechnungsmittel 2420 berechnet jeweilige Leistungen der Metriken der Unterträger auf der Frequenzachse, die erhalten wurden in dem diskreten Fourier-Transformationsmittel 2200. Das Niveaubeur teilungsmittel 2440 entscheidet, zu welchem Niveau der berechnete Leistungswert eines Unterträgers gehört unter vorbestimmten Leistungswerten. Das Datensequenz-Wandlungsmittel 2480 wandelt Niveaus, die für jeweilige Ubertragungseinheiten bestimmt sind, in die originale serielle Datensequenz.
Unter Verwendung des TII-Signals, das demoduliert wird durch das zweite Demodulationsmittel 2400, ist es möglich, die Übertragungsstation zu spezifizieren, die das OFDM-Signal übertragen hat.
In dem ersten Beispiel kann ein TII-Signal überlagert sein auf einer Mehrzahl von OFDM-Symbolen, die nicht das Nullsymbol sind. Zum Beispiel ist zwischen einem Nullsymbol und dem nächsten Nullsymbol ein TII-Signal überlagert auf allen OFDM-Symbolen, die nicht die Nullsymbole sind, durch Leistungsvariation. In diesem Fall ist es auf der Empfangsseite durch Berechnung von Leistung für jedes OFDM-Symbol in dieser Periode und durch Mitteln aller dieser möglich, Beurteilungen durchzuführen unbeeinflusst von Störungen, wie z.B. Rauschen, Fading und ähnlichem. Daher ist es möglich, genauere TII-Detektion durchzuführen.
Wie oben beschrieben ist es gemäß dem ersten Beispiel möglich, ein TII-Signal auf einem OFDM-Symbol, das kein Nullsymbol ist, zu überlagern. Da ein TII-Symbol nicht auf dem Nullsymbol überlagert wird, ist die Detektion des Nullsymbols einfach gemacht.
Weiter mit Bezug auf Daten, die durch die Phasenmodulation übertragen werden, kann sie der konventionelle Demodulator ebenfalls demodulieren.
Das Folgende, auch wenn es keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, ist ein zweites Beispiel, das zum Verständnis nützlich ist.
Eine Konfiguration eines Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerators des zweiten Beispiels ist ähnlich zu der Konfiguration des Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerators des ersten Beispiels, der in 2 gezeigt ist.
Bis Hauptdaten (erste Daten) eingegeben werden in das Leistungsänderungsmittel 1200 ist die Verarbeitung die gleiche wie bei dem Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator, der in 2 gezeigt ist.
Zweite Daten werden in das Leistungsänderungsmittel 1200 eingegeben. Beispiele der zweiten Daten schließen Daten ein, die bezogen sind auf Programminhalte, wie Hauptdaten, andere Nachrichten, unterschiedliche Hilfsinformationen und ähnliches.
In Übereinstimmung mit den eingegebenen zweiten Daten ändert das Leistungsänderungsmittel 1200 Leistungen der entsprechenden Unterträger (Leistungen der komplexen Daten). Wie in 5 gezeigt, ist ein Bit der zweiten Daten zugeordnet zu vier Unterträgern eines OFDM-Signals. Der Modus 2 des EUREKA-147 DAB Systems weist 384 Unterträger auf und kann entsprechend 96 Bits der zweiten Daten in einer OFDM-Symboldauer übertragen. 5 zeigt einen Zustand der Unterträger nach der Leistungswandlung, wenn die zweite Datensequenz "01010101 ..." ist. In diesem Beispiel wird die Leistung eines Unterträgers entsprechend zu Daten "1" angehoben um 10% verglichen mit der Leistung eines Unterträgers entsprechend den Daten "0".
Als nächstes werden Details der Verarbeitung in dem Datensequenzwandlungsmittel 1100 und dem Leistungsänderungsmittel 1200 in dem zweiten Beispiel beschrieben werden.
Das Datensequenzwandlungsmittel 1100 wandelt seriell eingegebene erste Daten in Datenpaare von einem Realteil und einem Imaginärteil, wobei sie in der Anzahl gleich sind zu der Anzahl N der übertragenden Träger. Im Detail ist die erste Datensequenz: Di = {Di(0), Di(1), Di(2), Di(3), ..., Di(2N – 2), Di(2N – 1)},die eingegeben wird für jedes OFDM-Symbol, geformt in N Datenpaare: Di = {(Di(0), Di(1)), (Di(2), Di(3)), ..., (Di(2N – 2), Di(2N – 1))},wobei die geraden Daten als Realteil und die ungeraden Daten als Imaginärteil betrachtet werden.
Weiterhin wandelt das Datensequenzwandlungsmittel 1100 jedes Datenpaar, so dass die Amplitude (Leistung) der Daten 1 wird. Im Detail, wenn jede Daten Di entweder den Wert 1 oder den Wert 0 annehmen, wird jedes Datenpaar gewandelt zu: Dp(n) = [(1 – 2Di(2n}) + j(1 – 2Di(2n + 1))]/√2wobei n = 0, 1, 2, ..., N – 1.
Dann nimmt, wie in 6 gezeigt, jedes Datenpaar einen Phasenort auf dem Kreisumfang mit dem Radius 1 ein.
Das Leistungsänderungsmittel 1200 wandelt diese Datenpaare, so dass ihre Leistungen variieren in Übereinstimmung mit den zweiten Daten. Im Detail, wenn die zweite Datensequenz, die pro OFDM-Symbol eingegeben wird, ist: Ds = {Ds(0), Ds(1), Ds(2), Ds(3), ..., Ds(N/4 – 1)}, dann ist, da Ds entweder den Wert U oder den Wert 1 annimmt, eine Variationsrate der Amplitude wie folgt definiert:
wenn Ds(m) = 0, dann × 1
wenn Ds(m) = 1, dann × √1,1
wobei m = 0, 1, ..., N/4 – 1.
Es werden nämlich die Amplituden der ersten Datenpaare Dp durch Ds wie folgt geändert:
wenn Ds(n) = 0, dann Dp(4n), Dp(4n + 1), Dp(4n + 2), Dp(4n + 3) → Dp(4n), Dp(4n + 1), Dp(4n + 2), Dp(4n + 3)wenn Ds(n) = 1, dann Dp(4n), Dp(4n + 1), Dp(4n + 2), Dp(4n + 3) → Dp(4n) × √1,1, Dp(4n + 1) × √1,1, Dp(4n + 2) × √1,1, Dp(4n + 3) × √1,1wobei n = 0, 1, ..., N/4 – 1.
Jedes Datenpaar, das der obigen Leistungswandlung unterzogen wird, nimmt einen Phasenort auf dem Kreisumfang mit dem Radius√1,1 ein. In Bezug auf die Phase ist es nicht geändert.
Das OFDM-Signal, das geändert wird in jeweiligen Amplituden (Leistungen) der Unterträger in Übereinstimmung mit den zweiten Daten wie oben beschrieben, kann demoduliert werden durch den Demodulator, der in 4 gezeigt ist.
Die Verarbeitung, bis das empfangene Signal, das eingegeben wird in das Quadraturdetektionsmittel 2100, zu Metriken der Unterträger auf der Frequenzachse in dem diskreten Fourier-Transformationsmittel 2200 gewandelt wird, ist die gleiche wie in dem ersten Beispiel, das oben beschrieben ist.
Das zweite Demodulationsmittel 2400 demoduliert zweite Daten, die übertragen werden als die Anderung in der Leistung der Unterträger, in die original sequentielle Ordnung.
Das Leistungsberechnungsmittel 2420 des zweiten Demodulationsmittels 2400 berechnet den Leistungswert P von Metriken der Unterträger (komplexe Daten), die in dem diskreten Fourier-Transformationsmittel 2200 erhalten werden. In der Metrikenverteilung, die als das Ergebnis der diskreten Fourier-Transformation erhalten werden, sind 384 effektive Metriken aufgereiht in Serie, z.B. in dem Modus 2 des EUREKA-147 DAB Systems.
Jede Metrik Z_i ist ausgedrückt als (a_i + jb_i), wobei j die imaginäre Einheit ist und i ein Suffix ist, das einen Frequenzschlitz anzeigt, in dem die Metrik erhalten wird.
Leistung P kann definiert werden als: P = Z2 = Z·Z* = Z*·Z (101)wobei Z* die komplexkonjugierte von Z ist.
Die Leistung der Metrik Z = (a + jb) ist nämlich gegeben durch P = (a + jb) (a – jb) = (a·a + b·b) (102).
Das Leistungsbeurteilungsmittel 2440 mittelt z.B. die Leistungswerte Pi der Unterträger für jede vier Unterträger und vergleicht jede Mittlung mit einem vorbestimmten Schwellwert, um zu beurteilen, ob es dem Datenwert "1 " oder "0" entspricht.
Das Verfahren der Mittelung ist z.B. gegeben durch: MPi = (Pi + Pi+1 + Pi+2 + Pi+3)/4 (103),wobei P_i, P₁₊₁, P_i+2 und P_i+3 Leistungen von Unterträgern sind.
Das Datensequenzwandlungsmittel 2480 wandelt die zweiten Datenwerte, die in dem Niveaubeurteilungsmittel 2440 erhalten werden, in die original übertragende Ordnung und gibt sie aus.
Auch in dem zweiten Beispiel können die gleichen zweiten Daten überlagert sein auf einer Mehrzahl von OFDM-Symbolen ähnlich zu dem ersten Beispiel. In diesem Fall ist es ebenfalls möglich, Beurteilungen unbeeinflusst von Störungen, wie z.B. Rauschen, Fading und ähnlichem durch Durchführen eines Mittelungsprozesses für jede Periode des Uberlagerns der zweiten Daten zu machen, ähnlich zu der obigen und daher ist es möglich, genauere Demodulation der zweiten Daten durchzuführen.
Wie oben beschrieben ist es möglich, eine Mehrzahl von Daten zu modulieren, unabhängig davon sie zu übertragen. Mit anderen Worten, zusätzlich dazu erste Daten in einem OFDM-Signal durch Phasenmodulation zu übertragen, ist es möglich, zweite Daten unabhängig von den ersten Daten zu übertragen.
Das Folgende, auch wenn es keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, ist ein drittes Beispiel, das zum Verständnis nützlich ist.
Hier wird auf dem Wege eines Beispiels ein Fall beschrieben werden, dass die minimale Einheit der zweiten Ubertragungsdaten vier Bits ist.
Ein Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator gemäß dem dritten Beispiel umfasst Komponenten, die ähnlich sind zu dem Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator, der in 2 gezeigt ist.
Wie gezeigt in 7 ordnet das Leistungsänderungsmittel 1200 vier Bits der zweiten Daten vier Unterträgern eines OFDM-Signals zu und in Übereinstimmung mit den zweiten Daten ändert es Leistungen der entsprechenden Unterträger zu einem von 16 Niveaus (2⁴ = 16). Der Modus 2 des EUREKA-147 DAB Systems weist 384 Unterträger auf und dementsprechend können in dem gegenwärtigen Fall 384 Bits der zweiten Daten in einer OFDM-Symboldauer übertragen werden. 7 zeigt einen Zustand nach den jeweiligen Leistungswandlungen der Unterträger, wenn die zweite Datensequenz "0123456789ABCDEF012345 ... 0F" ist.
Die Leistung eines Trägers für jeden Datenwert von 0–F wird geteilt durch Ändern von Leistung um 5% bei jedem Niveau, wobei die Leistung der Daten "0" als 100% genommen wird. Zum Beispiel wird die Leistung der Daten "1" angehoben um 5% verglichen mit der Leistung der Daten "0" und die Leistung der Daten "2" wird angehoben um 10% verglichen mit der Leistung der Daten "0".
Weiterhin benutzt das Leistungsberechnungsmittel 2420 einen Teil der Träger als Niveaureferenzträger. Nämlich, wie gezeigt in 7 mit Bezug auf die letzten acht Träger, wandelt das Leistungswandlungsteil 2420 die Leistungen der ersten vier Träger zu der Leistung entsprechend zu "0" (das minimale Niveau) der zweiten Daten und die letzteren vier Träger zu der Leistung entsprechend zu "F" (das maximale Niveau) der zweiten Daten. Die Niveaureferenzträger können verwendet werden zur Niveaubestimmung zu der Zeit der Demodulation der zweiten Daten.
Das OFDM-Signal, das in Leistungen der Unterträger in Übereinstimmung mit den zweiten Daten wie oben beschrieben geändert ist, wird demoduliert durch den Demodulator, der in 4 gezeigt ist.
Unter Verwendung der letzten acht Träger eines OFDM-Symbols bestätigt das Niveaubeurteilungsmittel 2440 des zweiten Demodulationsmittels 2400 die Trägerleistungen des niedrigsten Niveaus "0" und des höchsten Niveaus "F" der zweiten Daten und teilt das Intervall gleichmäßig in 15 Teile ein, um die minimale Niveaudifferenz zu erhalten.
Die minimale Niveaudifferenz Pd wird nämlich erhalten durch: Pd = [(Trägerleistung des höchsten Niveaus "F") – (Trägerleistung des niedrigsten Niveaus "0")]/15.
Dann setzt das Niveaubeurteilungsmittel 2440 einen Schwellwert zur Beurteilung jedes Niveaus, um so ein Niveau jedes Trägers zu entscheiden.
Jeder Schwellwert wird erhalten durch sukzessives Addieren von Pd zu der Trägerleistung des niedrigsten Niveaus "0". Unterer Schwellwert für das Niveau "1" = (die Trägerleistung des niedrigsten Niveaus) + Pd Unterer Schwellwert für das Niveau "2" = (der untere Schwellwert für das Niveau "1") + Pd Unterer Schwellwert für das Niveau "3" = (der untere Schwellwert für das Niveau "2") + Pd Unterer Schwellwert für das Niveau "F" = (der untere Schwellwert für das Niveau "E") + Pd.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Schaltungsstruktur des Niveaubeurteilungsmittels 2440 zeigt. Wie in 8 gezeigt umfasst das Niveaubeurteilungsmittel 2440 sechzehn Vergleicher 2441–2456 und eine Decodierlogik 2460. Dieses Niveaubeurteilungsmittel 2440 vergleicht jeweilige Leistungen der Träger mit den Schwellwerten, die wie oben beschrieben erhalten werden, um einen Wert "0"–"F" der zweiten Daten entsprechend jeder Leistung zu entscheiden.
Durch Demodulieren der zweiten Daten, die überlagert sind als Amplitudenniveaus jeweiliger Unterträger, ist es möglich, die Demodulation unter Verwendung der empfangenen Referenzniveaus auszuführen. Dementsprechend ist es möglich, die Genauigkeit bei der Demodulation der zweiten Daten zu verbessern.
Die Niveaureferenzträger sind eingefügt für jedes OFDM-Symbol. Jedoch ist der Modus des Einfügens der Niveaureferenzträger nicht beschränkt auf diesen und die Niveaureferenzträger können auf einmal eingefügt werden in eine Mehrzahl von OFDM-Symbolperioden (z.B. eine Rahmenperiode). Weiterhin ist der Platz der Einfügung insbesondere nicht beschränkt und Einfügung in eine vorbestimmte Position ist ausreichend. Weiterhin sind die Trägerleistungen des niedrigsten Niveaus und des höchsten Niveaus zugeordnet zu je vier Trägern der letzten acht Träger. Jedoch kann jeder der vier Träger separat positioniert werden, ohne dass sie an einem Platz gesammelt sind.
Als nächstes wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. In dieser Ausführungsform werden die zweiten Daten eine Mehrzahl von Malen überlagert auf einem OFDM-Symbol.
Ein Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator in der vorliegenden Ausführungsform umfasst Komponenten ähnlich zu dem ersten Beispiel, das in 2 gezeigt ist.
Das Leistungsänderungsmittel 1200 der vorliegenden Ausführungsform ordnet ebenfalls vier Bits der zweiten Daten zu vier Unterträgern eines OFDM-Signals zu und in Übereinstimmung mit den zweiten Daten ändert es Leistungen entsprechender Unterträger zu einem von 16 Niveaus. Weiterhin, wie in 9 gezeigt, sind die Unterträger aufgeteilt in eine höhere Frequenzseite und eine niedrigere Frequenzseite symmetrisch mit Bezug auf die Zentralfrequenz eines OFDM-Symbols, die die Grenze zwischen beiden Seiten bildet, und die zweiten Daten sind überlagert auf jeder Seite.
Weiterhin sind Polaritäten der Unterträger, die die zweiten Übertragungsdaten übertragen, umgekehrt zwischen beiden Seiten von der Zentralfrequenz. Auf der niedrigeren Frequenzseite sind die Leistungen der Unterträger nämlich proportional zu jeweiligen Werten der zweiten Daten geändert und auf der höheren Frequenzseite sind die Leistungen umgekehrt proportional zu den jeweiligen Werten der zweiten Daten geändert. Durch diese Operation ist es möglich, mittlere Leistung des geänderten OFDM konstant zu halten.
Zum Beispiel, wenn die Leistung der Daten "8" als 100% genommen wird auf der niedrigeren Frequenzseite, wird die Leistung der Daten "7" um 5% reduziert verglichen mit der Leistung der Daten "8" und die Leistung der Daten "9" wird um 5% erhöht verglichen mit der Leistung der Daten "8". Andererseits wird auf der höheren Frequenzseite die Leistung der Daten "7" um 5% angehoben verglichen mit der Leistung der Daten "8" und die Leistung der Daten "9" wird um 5% reduziert verglichen mit der Leistung der Daten "8".
Weiterhin sind Niveaureferenzträger eingefügt in ein OFDM-Symbol. Wie nämlich in 9 gezeigt, werden Leistungen von vier Trägern vor und nach der Zentralfrequenz gewandelt zu der Leistung entsprechend zum niedrigsten Niveau und weiter werden Leistungen von vier Trägern vor und nach diesen Trägern gewandelt in die Leistung entsprechend dem höchsten Niveau. Diese Niveaureferenz träger können zur Niveaubeurteilung zu der Zeit der Demodulation der zweiten Daten verwendet werden.
Da der Modus 2 des EUREKA-147 DAB Systems 384 Unterträger aufweist, können in der vorliegenden Ausführungsform 188 Bits der zweiten Daten in einer OFDM-Symboldauer übertragen werden. 9 zeigt einen Zustand nach den jeweiligen Leistungswandlungen der Unterträger, wenn die zweite Datensequenz "0123456789ABDCEF012345 ... CDE" ist. Die zweiten Daten sind nämlich überlagert auf den Unterträgern, die sich von der niedrigsten Frequenz zur Zentralfrequenz erstrecken, mit Ausnahme der vier Träger vor der Zentralfrequenz. Weiterhin, um symmetrisch zu sein mit Bezug auf die Zentralfrequenz, sind die zweiten Daten ähnlich überlagert auf der höheren Frequenzseite, so dass die Träger Leistungen aufweisen umgekehrt proportional zu den zweiten Daten.
Das OFDM-Signal, das in Leistungen der Unterträger in Übereinstimmung mit den zweiten Daten wie oben beschrieben geändert ist, kann durch den Demodulator demoduliert werden, der in 4 gezeigt ist.
Im Folgenden werden unterschiedliche Punkte der obigen Ausführungsform beschrieben werden.
Das Niveaubeurteilungsmittel 2440 des zweiten Demodulationsmittels 2400 verwendet die acht Niveaureferenzträger, die vor und nach der Zentralfrequenz jedes OFDM-Symbols eingefügt sind, wie oben beschrieben, um jeweilige Schwellwerte zu berechnen zum Beurteilen der Niveaus ähnlich zu der dritten Ausführungsform. Dann vergleicht das Niveaubeurteilungsmittel 2440 die Leistung jedes Trägers mit diesen Schwellwerten unter Verwendung der Schaltungsstruktur, die in 8 gezeigt ist, um ein Niveau "0"–"F" der zweiten Daten entsprechend zu dieser Leistung zu entscheiden. In der vorliegenden Ausführungsform führt das Niveaubeurteilungsmittel 2440 die Niveaubeurteilung unter Berücksichtigung davon durch, dass die Korrespondenz zwischen der Leistung eines Trägers und eines Datenwertes umgekehrt ist zwischen der niedrigeren Frequenzseite und der höheren Frequenzseite.
Weiterhin ist es möglich, die Auswirkung von Rauschen und Interferenz durch Mitteln jeder vier Träger zu reduzieren, die die überlagerten zweiten Daten übertragen auf jeder der niedrigeren Frequenzseite und der höheren Frequenzseite, vor der Durchführung der Niveaubeurteilung und nach der Niveaubeurteilung durch Mitteln der Ergebnisse der Beurteilungen auf der niedrigeren Frequenzseite und der höheren Frequenzseite.
In der Ausführungsform sind die zweiten Daten zweimal überlagert für jedes OFDM-Symbol. Jedoch kann die Überlagerung auch mehr als zweimal wiederholt werden. Zum Beispiel können die gesamten Träger auch in vier Teile aufgeteilt werden und die zweiten Daten können vierfach überlagert werden unter Verwendung einer vorbestimmten Polarität für jeden Teil. In diesem Fall kann auf der Empfangsseite nach dem Durchführen von Niveaubeurteilungen für jeden Teil der Träger, die die gleichen Daten ausdrücken, das fragliche Niveau durch Mehrheit entschieden werden.
Wie zuvor beschrieben ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Gesamtleistung eines OFDM-Signals konstant zu halten durch Umkehren von Polaritäten der Amplitudemodulation zwischen Paaren von Unterträgern.
Die zweiten Daten können unterschiedlich oder die gleichen sein für jedes OFDM-Symbol. Wenn die gleichen Daten übertragen werden, ist es durch Mitteln der übertragenen Daten möglich, Hochpräzisionsdatenübertragung durchzuführen. Weiterhin kann das Verfahren des Überlagerns der zweiten Daten auf ein OFDM-Symbol das gleiche für jedes OFDM-Symbol sein oder kann sich für jedes OFDM-Symbol ändern.
Das Folgende, auch wenn keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist ein viertes Beispiel, das nützlich ist zum Verständnis.
Zuerst wird ein Schutzintervall eines OFDM-Symbols beschrieben werden. Jedes OFDM-Symbol weist eine Periode auf, die ein Schutzintervall genannt wird. Das Schutzintervall ist eine Periode, in der das gleiche Signal wiederholt als der Anschlussteil einer OFDM-Symboldauer hinzugefügt wird zu dem Kopf des fraglichen OFDM.
Durch Hinzufügen dieses Schutzintervalls ist es möglich, Demodulation durchzuführen, wobei man unbeeinflusst ist von benachbarten OFDM-Symbolen, selbst wenn dort ein Multipfadsignal in das Schutzintervall fällt.
Selbst die Multipfadbedingungen, die eine reflektierte Welle aufweisen, die in das so beschriebene Schutzintervall fällt, erzeugen Fading, indem eine gewünschte Welle, die übertragen wird von einem Sender und direkt durch einen Empfänger empfangen wird, und eine reflektierte Welle, die übertragen wird von dem Sender und durch den Empfänger nach Reflexion durch einen Berg oder ein Gebäude empfangen wird, sich gegenseitig überlagern, um die Unterträger zu reduzieren. Jedoch werden die Unterträger jedes OFDM-Symbols Frequenzverschachtelung gemäß einer vorbestimmten Ordnung unterworfen. Daher, selbst wenn ein oder mehrere Unterträger aufgrund von Fading reduziert sind und nicht korrekt demoduliert werden, kann dieser Effekt durch nachfolgende Fehlerkorrektur beseitigt werden.
Als nächstes wird die Auswirkung des Schutzintervalls mit Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben werden. 13 ist eine Darstellung zum Erläutern der Auswirkung des Schutzintervalls.
Wenn unter den Multipfadbedingungen, in denen sowohl eine gewünschte Welle als auch eine reflektierte Welle existieren, eine Verzögerung der reflektierten Welle von der gewünschten Welle kürzer ist als das Schutzintervall, können die DFT-Fenster erzeugt werden bei geeigneten Intervallen in einem Demodulator, der in einem Empfänger bereitgestellt ist, so dass das Fenster nur eine reflektierte Wellenkomponente des gleichen OFDM-Symbols wie die gewünschte Welle einschließt.
Das EUREKA-147 DAB System überträgt Information unter Verwendung des differentiellen QPSK. Daher, wenn eine Phasendifferenz zwischen einer gewünschten Welle und einer reflektierten Welle nicht größer als 180 Grad wird, werden Unterträger nicht sehr stark reduziert und Phasendifferenzen zwischen OFDM-Symbolen werden aufrecht erhalten, so dass korrekte Demodulation möglich ist. Weiterhin, selbst wenn die Phasendifferenz zwischen einer gewünschten Welle und einer reflektierten Welle 180 Grad wird und die Unterträger stark reduziert werden, so dass sie als fehlerhafte Werte demoduliert werden, ist ihre Wiederherstellung in einem Grad durch nachfolgende Entschachtelung und Fehlerkorrektur möglich.
Jedoch kann in einem Zustand, dass Demodulation nicht korrekt ausgeführt werden kann, wie z.B. Multipfadbedingungen, in denen eine reflektierte Welle ein Schutzintervall überschreitet, oder eine Umgebung, in der ausreichende Feldstärke nicht erzielt werden kann, bei mobilem Empfang oder ähnlichem, ebenfalls die Demodulationsausgabe inkorrekt werden. Zum Beispiel kann es dort einen Zustand geben, wie die Unterbrechung von Sprachausgabe. Daher führt es zum Verlust eines Teils oder der gesamten Empfangsdaten und ein Nutzer versäumt Information wie z.B. ein Musikprogramm, dem er oder sie zuhören will.
Weiterhin, wenn ein Benutzer, der geplant hat, einer Übertragung zuzuhören, diese Übertragung aus irgendeinem Grund nicht empfangen kann, z.B. wenn dort kein Empfänger nah zur Hand ist oder wenn er oder sie das Programm bemerkt, nachdem seine Übertragungszeit verstrichen ist, kann diesem Programm üblicherweise nicht zugehört werden bis es erneut übertragen wird.
Aus diesen Umständen wird auf einen Dienst der verschobenen Übertragung eines Programms gehofft. Ein Dienst der wiederholten Übertragung des gleichen Inhalts nach einer vorbestimmten Zeitperiode wird nämlich bedacht, um solcher Anforderung zu entsprechen.
Um die verschobene Übertragung auszuführen, werden jedoch üblicherweise eine Mehrzahl von Frequenzblöcken belegt. Daher ist ihre Realisierung schwierig in solchen Ländern und Distrikten, wo die Frequenzsituation nicht gut ist. Weiterhin, wenn es realisiert werden könnte, ist es notwendig, einen Zuhörer zu informieren, welche Frequenz einen verschobenen Übertragungsdienst bereitstellt entsprechend zu einer Übertragung, die nun ausgewählt wurde. Es ist möglich, Information neu hinzuzufügen zu diesem Ende, so dass die Auswahl auf der Seite des Empfängers möglich wird. Jedoch bedingt es Änderung in dem gegenwärtigen Ubertragungsformat und daher müssen die Standards geändert werden.
Weiterhin, um den verschobenen Ubertragungsdienst auf einer anderen Frequenz bereitzustellen, muss ein Übertragungsunternehmen neue Übertragungsausrüstung installieren, was hohe Aufwendungen fordert.
Im vorliegenden Beispiel werden zusätzlich zu den ersten Daten, die durch Phasenmodulation der Unterträger übertragen werden, Daten, die den gleichen Inhalt haben wie die ersten Daten und verzögert sind für eine vorbestimmte Zeit, übertragen als die zweiten Daten.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerators gemäß des vorliegenden Beispiels zeigt. Wie in 10 gezeigt umfasst der Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator 5000 ein Datensequenzwandlungsmittel 1100, ein Leistungsänderungsmittel 1200, ein inverses diskretes Fourier-Transformationsmittel 1300, ein Orthogonalmodulationsmittel 1400 und eine Verzögerungsschaltung 1500.
Der Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator 5000 wird erhalten durch Hinzufügen der Verzögerungsschaltung 1500 zu dem Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator 1000, der in 2 gezeigt ist.
Das Datensequenzwandlungsmittel 1100 wandelt Daten, die eingegeben werden als serielle Daten, in parallele Datensequenzen von der gleichen Anzahl wie die Unterträger des OFDM um, um sie als erste Daten zu übertragen.
In vorbestimmten OFDM-Symbolen, die nicht das Nullsymbol sind, ändert das Leistungsänderungsmittel 1200 Leistung der komplexen Daten, die In-Phasenachsendaten und Quadraturachsendaten umfassen, in Übereinstimmung mit zweiten Daten.
Die seriellen Daten (erste Daten), die eingegeben werden in den Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator 5000, werden für eine vorbestimmte Zeit verzögert (z.B. 5–10 Minuten), um als die zweiten Daten verwendet zu werden.
Die Verzögerungsschaltung 1500 verzögert die ersten Daten um den Rahmen. Dementsprechend ist jedes Symbol in der gleichen Position innerhalb seines jeweiligen Rahmens angeordnet, z.B. mit einem Nullsymbol entsprechend einem Nullsymbol und einem Phasenreferenzsymbol zu einem Phasenreferenzsymbol.
Der Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator 5000 führt die Übertragung der zweiten Daten aus, die die gleichen Inhalte aufweisen wie die ersten Daten, durch Modulieren jeweiliger Amplituden (Leistungen) der Unterträger eines OFDM-Symbols. Damit ein OFDM-Symbol die zweiten Daten übertragen kann, die den äquivalenten Informationsinhalt zu den ersten Daten haben, wird die Bitanzahl der zweiten Daten, die übertragen werden durch einen Unterträger, bestimmt die gleiche zu sein oder größer zu sein als die Bitanzahl der ersten Daten, die übertragen werden durch einen Unterträger.
Die ersten Daten werden durch das OFDM-System übertragen. Wie oben beschrieben besteht in dem OFDM-System ein Unterträger aus In-Phasenachsendaten und Quadraturachsendaten und entsprechend sind zwei Bits von Daten jedem Unterträger zugeordnet. In dem vorliegenden Beispiel ordnet das Leistungsänderungsmittel 1200 zwei Bits der zweiten Daten zu jedem Unterträger zu und wandelt Leistung jedes Unterträgers zu einem von vier (= 2²) Niveaus in Übereinstimmung mit dem Datenwert um.
11 ist ein Spektrogramm, das schematisch eine Leistungsverteilung von Metriken eines OFDM-Signals in dem gegenwärtigen Beispiel zeigt. Damit ein Leistungsverhältnis zu jedem Wert einheitlich werden kann, wird die Leistung in der Mitte der Leistungen der Daten "1 " und der Daten " 2" als die Referenz genommen, wobei eine Leistungsdifferenz zwischen benachbarten Daten z.B. auf 10% der Referenzleistung gesetzt wird. 11 zeigt einen Zustand nach der jeweiligen Leistungswandlung der Unterträger, wenn die zweiten Daten "0, 1, 2, 3, 0, ..." sind.
Die inversen diskreten Fourier-Transformationsmittel 1300 synthetisieren eine Mehrzahl von Unterträgern in eine zeitbasierte Wellenform. Wie in 10 gezeigt umfasst das inverse diskrete Fourier-Transformationsmittel 1300 eine IDFT-Schaltung 1320 zum Durchführen inverser diskreter Fourier-Transformation auf komplexen Daten und D/A-Wandler 1340, 1360 zum Wandeln von In-Phasenachsendaten und Quadraturachsendaten von komplexen Daten, die der inversen diskreten Fourier-Transformation unterworfen worden sind, jeweils in analoge Wellenformen, um ein Realachsensignal und ein Imaginärachsensignal zu erzeugen, die orthogonal zueinander sind.
Das Orthogonalmodulationsmittel 1400 verwendet das Realachsensignal und das Imaginärachsensignal, um Orthogonalmodulation des Trägers durchzuführen. Das Orthogonalmodulationsmittel 1400 umfasst einen Oszillator 1470, Multipli zierer 1430, 1440 und einen Addierer 1450. Der Oszillator 1470 erzeugt zwei Signale, die eine Phasendifferenz zwischen sich von 90 Grad aufweisen. Der Multiplizierer 1430 multipliziert eines dieser zwei Signale mit dem Realachsensignal. Der Multiplizierer 1440 multipliziert das andere dieser beiden Signale mit dem Imaginärachsensignal. Der Addierer 1450 addiert die zwei Signale zusammen, die durch die Multiplikationen erhalten wurden.
Der Oszillator 1470 umfasst einen lokalen Oszillator 1410, einen Verteiler 1460 und einen Phasenschieber 1420. Der lokale Oszillator 1410 erzeugt ein Signal, das eine Frequenz entsprechend zu dem Träger aufweist. Der Verteiler 1460 verteilt das erzeugte Frequenzsignal in zwei Signale. Der Phasenschieber 1420 gibt einem der verteilten Signale eine Phasenverzögerung von 90 Grad. Der Oszillator 1470 kann zusammengesetzt sein aus zwei Oszillatoren, die mit einer Phasenverzögerung von 90 Grad zueinander oszillieren.
Das OFDM-Signal, das in jeweiligen Leistungen der Unterträger wie oben beschrieben geändert ist, wird empfangen und demoduliert durch den Demodulator, der in 4 gezeigt ist.
Im Folgenden werden unterschiedliche Punkte von den obigen Beispielen und der Ausführungsform beschrieben werden.
In dem vierten Beispiel werden die zweiten Daten erhalten durch Verzögern der ersten Daten um den Rahmen. Entsprechend haben die Phasenreferenzsymbole sowohl der ersten Daten als auch der zweiten Daten die gleiche Position innerhalb eines Rahmens. Weiterhin sind Daten von individuellen Unterträgern bekannt, die das Phasenreferenzsymbol bilden. Daher kann das Niveaubeurteilungsmittel 2440 des zweiten Demodulationsmittels 2400 die Trägerleistungen des niedrigsten Niveaus "0" und des höchsten Niveaus "3" der zweiten Daten bestätigen unter Verwendung der Datenwerte der Phasenreferenzsymbole und der entsprechenden Amplituden der Phasenreferenzsymbole. Das Intervall zwischen ihnen ist gleichmäßig aufgeteilt in drei Teile, um die minimale Niveaudifferenz zu erhalten.
Die minimale Niveaudifferenz Pd wird nämlich erhalten durch: Pd = [(Trägerleistung des höchsten Niveaus "3") – (Trägerleistung des niedrigsten Niveaus "0")]/3.
Dann setzt das Niveaubeurteilungsmittel 2440 einen Schwellwert für die Beurteilung jedes Niveaus, um so ein Niveau für jeden Träger zu entscheiden. Jeder Schwellwert wird erhalten durch sukzessives Addieren von Pd zu der Trägerleistung des niedrigsten Niveaus "0". Unterer Schwellwert für das Niveau "1" = (die Trägerleistung des niedrigsten Niveaus) + Pd Unterer Schwellwert für das Niveau " 2" = (der untere Schwellwert für das Niveau "1") + Pd Unterer Schwellwert für das Niveau "3" = (der untere Schwellwert für das Niveau "2") + Pd.
12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltungsstruktur des Niveaubeurteilungsmittels 2440 zeigt.
Wie in 12 gezeigt umfasst das Niveaubeurteilungsmittel 2440 drei Vergleicher 2441–2443 und eine Decodierlogik 2470. Das Niveaubeurteilungsmittel 2440 vergleicht jeweilige Leistungen der Träger mit den Schwellwerten, die wie oben beschrieben erhalten werden, um einen Wert der zweiten Daten "0"–"3" entsprechend zu jeder Leistung zu entscheiden.
Wie oben beschrieben ist es gemäß dem vierten Beispiel zusätzlich zu den ersten Daten, die übertragen werden in einem OFDM-Signal durch Phasenmodulation, möglich, zweite Daten zu übertragen, die die gleichen Inhalte wie die ersten Daten haben und um eine vorbestimmte Zeit verzögert sind.
Das Datensequenzwandlungsmittel, das Leistungsänderungsmittel und das inverse diskrete Fourier-Transformationsmittel in dem oben beschriebenen Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator können realisiert werden entweder durch Hardware und/oder Software.
Wenn sie unter Verwendung von Software realisiert werden, kann eine Mehrzweck-CPU oder DSP (Digital Signal Processor) ein Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalerzeugungsprogramm ausführen, das in einem Speicher, wie z.B. RAM oder ROM gespeichert ist.
Solch ein Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalerzeugungsprogramm schließt Prozeduren ein, bei denen z.B. die ersten Daten in einer vorbestimmten Ordnung angeordnet werden in Übereinstimmung mit zwei oder mehr Unterträgern, die orthogonal zueinander auf der Frequenzachse sind, ein Leistungsspektrum dieser Unterträger wird geändert mit einer vorbestimmten Leistungsrate in Übereinstimmung mit den zweiten Daten und die zwei oder mehr Unterträger, die in ihren Leistungen geändert sind, werden der inversen diskreten Fourier-Transformation unterzogen, um eine zeitbasierte Wellenform zu erzeugen.
Weiterhin können ähnlich das diskrete Fourier-Transformationsmittel und die ersten und zweiten Demodulationsmittel in dem oben beschriebenen Demodulator realisiert werden durch einen Computer und ein Demodulationsprogramm, das durch den Computer ausführbar wird. Dieses Demodulationsprogramm schließt Prozeduren zum Anweisen des Computers ein, um z.B. die Schritte anzuweisen von Empfangen zweier Detektionsachsensignale, die durch die Quadraturdetektion erkannt wurden, Abtasten jeweiliger zeitbasierter Wellenformen der zwei Detektionsachsensignale bei einer vorbestimmten Abtastfrequenz, Durchführen der diskreten Fourier-Transformation auf jeweiligen abgetasteten Daten, um jeweilige Phasenänderungen der Unterträger für jedes Symbol und zwei oder mehr Metriken zu erhalten, die in dem Frequenzbereich verteilt sind, Extrahieren der ersten Daten von den jeweiligen Phasenänderungen der Unterträger für jedes Symbol und Extrahieren der zweiten Daten basierend auf den Leistungen der zwei oder mehr Metriken.
Die obigen Programmme können im voraus in Speichergeräten gespeichert werden, die starr bereitgestellt sind in dem Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator und dem Demodulator, oder können geliefert werden, wobei sie gespeichert sind in einem beweglichen Speichermedium, das angebracht und entfernt werden kann von dem Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator und dem Demodulator. Oder sie können geliefert werden über eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsleitung.

Claims

Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator zum Generieren eines Signals, das orthogonalfrequenzteilungsgemultiplext ist, in zwei oder mehrere Unterträger, gekennzeichnet durch Umfassen von: einem Phasenmodulationsmittel zum Modulieren von Phasen der Unterträger in Übereinstimmung mit ersten Daten; und einem Amplitudenmodulationsmittel zum Modulieren von Amplituden der Unterträger in Übereinstimmung mit zweiten Daten, dadurch gekenn zeichnet, dass das Amplitudenmodulationsmittel die gleichen zweiten Daten einer Mehrzahl von Malen auf das gleiche OFDM-Symbol durch Teilen des Unterträgerspektrums in zwei oder mehrere Teile und der gleichen zweiten Daten auf jedem Teil überlagert.
Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator nach Anspruch 1, umfassend Mittel zum Einfügen von Leistungsniveaureferenzunterträgern in ein OFDM-Symbol, das Leistungsniveaus in Verwendung hat relativ zu denen die Leistungsniveaus der anderen Unterträger in dem Signal bestimmt werden.
Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei: das Unterträgerspektrum in einen höheren Frequenzteil und einen niedrigeren Frequenzteil symmetrisch mit Bezug auf eine Zentralfrequenz des OFDM-Symbols aufgeteilt ist, das die Grenze zwischen beiden Teilen formt, und umfassend Mittel zur Überlagerung der zweiten Daten auf jeden Teil.
Orthogonalfrequenzteilungsmultiplexsignalgenerator nach Anspruch 3, umfassend Leistungsänderungsmittel zum Ändern der Leistung der Unterträger auf dem niedrigeren Frequenzteil proportional zu den jeweiligen Werten der zweiten Daten und zum Ändern der Leistungen der Unterträger auf dem höheren Frequenzteil umgekehrt proportional zu den jeweiligen Werten der zweiten Daten.