AT517986B1

AT517986B1 - Verfahren und Kommunikationssystem zum Empfangen von mittels Frequenzmultiplexverfahren übertragener Frames

Info

Publication number: AT517986B1
Application number: ATA51009/2015A
Authority: AT
Inventors: Dr Gila Janos; Muhr Hannes; Spandl Manfred; Taucher Herbert
Original assignee: Siemens Ag Oesterreich
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2017-12-15
Also published as: AT517986A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Empfangen einer Folge von Frames (1N-2, 1N-1, 1N), die drahtlos mittels Frequenzmultiplexverfahren, vorzugsweise OFDM, in Echtzeit übertragen werden und jeweils eine Trainingssequenz (2N-2, 2N- 1, 2N) und ein Datenfeld (3N-2, 3N-1, 3N) umfassen, wobei Kanalschätzungen jeweils unter Verwendung zumindest einer Trainingssequenz (2N-2, 2N-1, 2N) durchgeführt werden und die Datenfelder (3N-2, 3N-1, 3N) unter Verwendung der Ergebnisse der Kanalschätzungen korrigiert werden. Zur Verringerung der Latenzzeiten wird vorgeschlagen, dass zur Korrektur des Datenfeldes (3N) des N-ten Frames (1N) die Ergebnisse einer Kanalschätzung herangezogen werden, die mit der/den Trainingssequenz/-en (2N-2, 2N-1) zumindest eines, dem N-ten Frame (1N) vorausgehenden Frames (1N-2, 1N-1)

Description

Beschreibung

VERFAHREN UND KOMMUNIKATIONSSYSTEM ZUM EMPFANGEN VON MITTELS FREQUENZMULTIPLEXVERFAHREN ÜBERTRAGENER FRAMES

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Empfangen einer Folge von Frames, die drahtlos mittels Frequenzmultiplexverfahren, vorzugsweise OFDM, in Echtzeit übertragen werden und jeweils eine Trainingssequenz und ein Datenfeld umfassen, wobei Kanalschätzungen jeweils unter Verwendung zumindest einer Trainingssequenz durchgeführt werden und die Datenfelder unter Verwendung der Ergebnisse der Kanalschätzungen korrigiert werden. Die Erfindung umfasst auch einen entsprechenden Empfänger sowie ein entsprechendes Kommunikationssystem.

STAND DER TECHNIK

[0002] Kommunikationssysteme der vierten und fünften Generation verwenden für die drahtlose Übertragung das sogenannte Orthogonale Frequenzmultiplexverfahren (OFDM-Verfahren). Dieses Verfahren ist sehr robust gegen Mehrwegeausbreitung bei gleichzeitig hohen Datenraten. Bei der OFDM-Übertragungstechnik werden die zu übermittelnden Informationen bzw. wird der zu übermittelnde Datenstrom innerhalb des Funkkanals auf mehrere Subkanäle bzw. Subträger aufgeteilt bzw. parallelisiert, wobei die zu übermittelnden Informationen jeweils mit einer relativ geringen Datenrate, jedoch in additiv überlagerter Form parallel übertragen werden. Hierbei wird ausgehend von einem seriellen Datenstrom im Sender für die Modulation der beispielsweise n Subträger eine Seriell/Parallelwandlung durchgeführt, wobei für den zeitlich i-ten OFDM-Block mit der Blocklänge T und dem j-ten Subträger jeweils ein binäres Codewort gebildet, wird. Aus den gebildeten Codewörtern werden mit Hilfe eines senderspezifischen Modulationsverfahrens die entsprechenden komplexen Modulationssymbole - auch als Sendesymbole bezeichnet - gebildet, wobei zu jedem Zeitpunkt i jedem der k Subträger ein Sendesymbol zugeordnet ist. Durch Multiplikation der Schwingungen der einzelnen Subträger mit den entsprechenden Modulationssymbolen und der anschließenden Addition der gebildeten Modulationsprodukte wird das entsprechende zeitdiskrete Sendesignal für den zeitlich i-ten OFDM-Block erzeugt. Dieses Sendesignal wird in abgetasteter, d.h. zeitdiskreter Form durch eine Inverse Diskrete Fourier-Transformation - IDFT - direkt aus den Modulationssymbolen der einzelnen betrachteten Subträger berechnet. Das Sendesignal besteht in der Regel aus sogenannten Frames, die zeitlich aufeinander folgen.

[0003] Beispielsweise offenbart die W02015/086404A1 ein solches OFDM-Verfahren für industrielle Anwendungen.

[0004] Für drahtlose Echtzeitanwendungen, wie z.B. für Industriesteuerungen, werden hohe Datenraten und extrem niedrige Fehlerraten benötigt. Für solche Anwendungen kann das OFDM-Verfahren etwa mit den Parametern des Standards IEEE 802.11 .a/g/n/ac (WLAN) herangezogen werden.

[0005] Die übertragenen Frames, insbesondere OFDM-Frames, werden jeweils aus einer Trainingssequenz und einem Datenfeld, das die Nutzdaten enthält, gebildet. Mittels der Trainingssequenzen können Kanalschätzungen durchgeführt (d.h. die Übertragungseigenschaften des Kanals bestimmt) werden, indem die tatsächlich empfangenen Trainingssequenzen mit einer im Empfänger hinterlegten bzw. bekannten Referenzsequenz verglichen wird. Die Ergebnisse der Kanalschätzungen werden dazu verwendet, um die Datenfelder zu korrigieren (d.h. den Einfluss den Kanals auf die Datenfelder zu kompensieren).

[0006] Die Zeitabtastwerte aus der IDFT werden mit einer Rate von z.B. 20 Megasamples pro Sekunde über Digital-Analog-Wandler (DAC) an das Radiomodul eines Senders übergeben. Die Signalbandbreite ist begrenzt und beträgt im vorliegenden Fall 20 MHz. Beim Standard 802.11 .n/ac kann die Abtastrate auf 40 MHz/80 MHz/160 MHz und damit die Bandbreite auf 40/80/160 MHz erhöht werden.

[0007] Wird eine auf Trainingssequenzen (bzw. Piloten) basierende Kanalschätzung durchgeführt, können im Empfänger die Werte der Kanalübertragungsfunktion bei den Pilotfrequenzen wegen der dort im Sendesignal bekannten Spektralwerte berechnet werden. Die Zwischenwerte, also die Spektralwerte für die Datensubträger, können mittels Tiefpassinterpolation geschätzt werden. Wenn eine vollständige Trainingssequenz angewendet wird, gibt es ein Symbol, wo die Modulation aller Subträger im Empfänger bekannt ist. Damit kann eine Fehleranfälligkeit basierend auf der pilotbasierten Kanalschätzung behoben werden.

[0008] Bei Systemen mit Echtzeitanforderung ist eine Paketwiederholung aufgrund der Echtzeitanforderung ausgeschlossen: die Implementierung von Maßnahmen zur Verringerung der Fehlerrate ist daher von hoher Bedeutung.

[0009] Das Problem hoher Fehlerraten - insbesondere bei Echtzeitanforderungen - konnte bislang nicht zufriedenstellend oder nur durch In-Kauf-Nehmen von hohen Latenzzeiten behoben werden. Die hohen Latenzzeiten stellen einen wesentlichen Nachteil bestehender Systeme dar. Für schnelle Echtzeit-Steuerungen (insb. hochfrequente Steuerschleifen) in Industrieanwendungen stellt die Latenz einen limitierenden Faktor dar.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hohe Datenraten mit Echtzeitanforderung bei geringer Fehlerrate und mit nur kurzen Latenzzeiten zu realisieren. Die Maßnahmen zur Erreichung dieser Ziele sollen einfach und kostengünstig umsetzbar sein. Das Verfahren soll dabei einfach durchführbar, stabil und gegenüber Kanalübertragungseigenschaften möglichst unempfindlich sein.

[0011] Diese Aufgabe wird mit einem eingangs erwähnten Verfahren dadurch gelöst, dass zur Korrektur des Datenfeldes des N-ten Frames die Ergebnisse einer Kanalschätzung herangezogen werden, die mit der/den Trainingssequenz/-en zumindest eines, dem N-ten vorausgehenden Frames durchgeführt wurde.

[0012] Ein Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass die Latenzzeiten signifikant reduziert werden können. Das Ablaufprogramm im Empfänger ist derart konzipiert, dass der Vorgang der Kanalschätzung - im Gegensatz zum Stand der Technik - keinen wesentlich limitierenden (zeitlichen) Faktor für die Verarbeitung des aktuellen Frames darstellt. Es sind keine bzw. nur geringfügige zusätzliche Ressourcen erforderlich, weil die bereits existierenden Komponenten verwendet werden können und nur mit einem anderen Verarbeitungsprogramm beaufschlagt werden müssen. Die Verwendung der Kanalschätzungs-Ergebnisse aus einem oder mehreren vorhergehenden Frame(s) hat nur geringen Einfluss auf die Qualität der Kanalschätzung für den aktuellen Frame, insbesondere wenn sich die Kanaleigenschaften innerhalb einer Frameperiode nur geringfügig ändern. Die signifikante Reduktion der Latenz verringert im selben Ausmaß die Reaktionszeit einer Steuerschleife, insb. bei Industrieanwendungen. Die Erfindung betrifft somit die Verwendung der Kanalschätzung aus einem oder mehreren vorhergehenden Frame(s) für den aktuellen Frame.

[0013] Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass zur Korrektur des Datenfeldes des N-ten Frames die Ergebnisse einer Kanalschätzung herangezogen werden, die mit der Trainingssequenz des dem N-ten Frame unmittelbar vorausgehenden Frames durchgeführt wurde. Der Fehler und auch der Aufwand der Kanalschätzung kann dadurch gering gehalten werden.

[0014] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass zur Korrektur des Datenfeldes des N-ten Frames die Ergebnisse einer Kanalschätzung herangezogen werden, die mit den Trainingssequenzen von zumindest zwei, dem N-ten Frames vorzugsweise unmittelbar vorausgehenden Frames durchgeführt wurde. In dieser Variante können die beiden letzten Frames verwendet werden, um die aktuelle Kanalantwort zu schätzen.

[0015] In diesem Fall kann nicht nur eine Vorhersage durchgeführt werden, sondern kann die Vorhersage unter Verwendung von zwei vorangegangenen Frames auch korrigiert werden. Die Verwendung zweier vorangegangener Frames zur Kanalschätzung kann den Fehler für den aktuellen Frame weiter reduzieren.

[0016] Es kann vorgesehen sein, dass die Kanalschätzung für die Korrektur des Datenfeldes des N-ten Frames umfasst: [0017] - eine erste Schätzung mit der Trainingssequenz eines ersten, dem N-ten Frames vorausgehenden Frames, vorzugsweise des (N-2)-ten Frames, [0018] - eine zweite Schätzung mit der Trainingssequenz eines zweiten, dem N-ten Frames vorausgehenden Frames, vorzugsweise des (N-1)-ten Frames, [0019] - Ermittlung eines Korrektors aus der Abweichung der zweiten Schätzung von der ersten Schätzung, und [0020] - Anwendung des Korrektors auf die zweite Schätzung.

[0021] In dieser Ausführungsform kann durch Anwendung der Korrekturprozedur die Schätzung der tatsächlichen Kanalantwort genauer erfolgen. Der Fehler zwischen Vorhersage und tatsächlichem Kanalverhalten wird somit weiter reduziert werden. Es können hiermit Tendenzen in der zeitlichen Entwicklung des Kanalverhaltens berücksichtigt werden.

[0022] Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine mit der Trainingssequenz des N-ten Frames durchgeführte Kanalschätzung nicht zur Korrektur des Datenfeldes des N-ten Frames verwendet wird. Dies ermöglicht eine signifikante Reduktion der Latenzzeiten, da die Kanalschätzung aus dem N-ten Frame erst zu einem späteren Zeitpunkt, z.B. bei der Korrektur des (N+1)-ten und/oder (N+2)-ten Frames benötigt wird.

[0023] Es kann vorgesehen sein, dass vor Durchführung der jeweiligen Kanalschätzungen die Trainingssequenz/-en einer Transformation in den Frequenzbereich, vorzugsweise einer FFT, unterzogen wird/werden. Im Frequenzbereich werden die Trainingssequenzen mit ebenfalls im Frequenzbereich hinterlegten Referenzsequenzen verglichen.

[0024] Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass vor der Korrektur der Datenfelder mit Ergebnissen von Kanalschätzungen die Datenfelder einer Transformation in den Frequenzbereich, vorzugsweise einer FFT, unterzogen werden.

[0025] Es kann vorgesehen sein, dass die Korrektur der Datenfelder mit Ergebnissen von Kanalschätzungen während des Dekodierens der Datenfelder erfolgt. Dies stellt eine wesentliche Vereinfachung des Verfahrens dar.

[0026] Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Kanalschätzung unter Verwendung der Trainingssequenz des N-ten Frames während der Transformation des Datenfeldes des N-ten Frames in den Frequenzbereich und/oder während der Korrektur des Datenfeldes des N-ten Frames durchgeführt wird. Die parallele Verarbeitung optimiert die Latenzreduktion.

[0027] Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine Kanalschätzung unter Verwendung der Trainingssequenz des N-ten Frames nach der Transformation des Datenfeldes des N-ten Frames in den Frequenzbereich und/oder nach der Korrektur des Datenfeldes des N-ten Frames durchgeführt wird. Die Verarbeitungseinheit kann sich somit zunächst den Datenfeldern widmen, da die Kanalschätzungen ohnedies erst für den/die nächsten Fra-me(s) benötigt werden.

[0028] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst durch einen Empfänger zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei der Empfänger eine Signalverarbeitungseinrichtung umfasst, die Kanalschätzungen jeweils unter Verwendung zumindest einer Trainingssequenz durchführt und die Datenfelder unter Verwendung der Ergebnisse der Kanalschätzungen korrigiert. Die Signalverarbeitungseinrichtung zieht zur Korrektur des Datenfeldes des N-ten Frames die Ergebnisse einer Kanalschätzung heran, die mit der/den Trainingssequenz/-en zumindest eines, dem N-ten Frame vorausgehenden Frames durchgeführt wurde.

[0029] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst durch ein Kommunikationssystem zur drahtlosen Übertragung von Daten in Echtzeit mittels Frequenzmultiplexverfahren, insbesondere OFDM, mit einem Sender und einem erfindungsgemäßen Empfänger, die über ein lokales Funknetz kommunikationsverbunden sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0030] Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figuren Bezug genommen, aus denen weitere vorteilhafte Einzelheiten und mögliche Einsatzgebiete der Erfindung zu entnehmen sind. Dabei zeigt [0031] Fig. 1 eine Folge von Frames jeweils mit einer Trainingssequenz und einem Datenfeld, [0032] Fig. 2 Verarbeitungsabfolgen im Empfänger gemäß Stand der Technik, [0033] Fig. 3 eine Ausführungsform der Verarbeitungsabfolgen eines erfindungsgemäßen

Verfahrens, [0034] Fig. 4 eine Ausführungsform der Erfindung in der komplexen Ebene dargestellt: Kanal schätzungen sowie ein Fehler zwischen Kanalschätzung und tatsächlicher Kanalübertragung, [0035] Fig. 5 eine Ausführungsform der Erfindung in der komplexen Ebene dargestellt: Kanal schätzungen, Korrektoren sowie ein Fehler zwischen Kanalschätzung und tatsächlicher Kanalübertragung, [0036] Fig. 6 ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem mit Sender und Empfänger, [0037] Fig. 7 das erfindungsgemäße Prinzip in schematischer Darstellung.

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0038] Fig. 1 - wie auch Fig. 7 - zeigt eine Folge von Frames 1N'2, 1N'1, 1N, die von einem Sender drahtlos mittels Frequenzmultiplexverfahren, vorzugsweise OFDM, in Echtzeit an einen Empfänger übertragen werden und jeweils eine Trainingssequenz 2N"2, 2N1, 2N und ein Datenfeld 3n"2, 3n"1, 3n (Nutzdaten) umfassen. Empfangsseitig werden Kanalschätzungen CHANESTIM jeweils unter Verwendung zumindest einer Trainingssequenz 2N"2, 2N1, 2N durchgeführt (Fig. 2). Die Datenfelder 3N"2, 3N1, 3N werden unter Verwendung der Ergebnisse der Kanalschätzungen korrigiert.

[0039] Die Trainingssequenzen 2 werden im Sender 8 (Fig. 6) als genau definierte, vorzugsweise konstante, Muster eingefügt und erlauben eine Schätzung der Übertragungseigenschaften des drahtlosen Kanals im Empfänger 10. Die Genauigkeit dieser Kanalschätzungen ist eine Vorbedingung zum Erreichen geringer Fehlerraten. Jedoch ist die Kanalschätzung eine prozessintensive Aufgabe, vor allem wenn hohe Genauigkeit gefordert wird. Dies verursacht signifikante Latenz. Ein Ziel der Erfindung besteht darin, die Latenz zu verringern und die Anwendung für hochfrequente Steuerschleifen zu eröffnen.

[0040] Die Fig. 2 zeigt eine typische Verarbeitungssequenz im Empfänger gemäß Stand der Technik. Dabei wird der OFDM-Burst (Orthogonales Frequenzmultiplexverfahren) wie folgt verarbeitet: In einem ersten Schritt wird unter Verwendung eines sogenannten SYNC-Feldes, das dem Frame vorangestellt sein kann, eine Bit-Synchronisation und Frequenzkorrektur durchgeführt. Nach Erreichen des Synchronisationszustandes werden jeweils die Trainingssequenz sowie das Datenfeld zurück in den Frequenzbereich transformiert (FFT Train, FFT Data). Dies kann effizient mittels Fast Fourier Transformation FFT erfolgen. Nachdem die Trainingssequenz in den Frequenzbereich transformiert wurde, kann sie mit im Empfänger hinterlegten Referenzwerten verglichen werden.

[0041] Diese Prozedur nennt sich Kanalschätzung CHAN ESTIM. Die Ergebnisse der Kanalschätzung werden verwendet, um das Datenfeld für die Demodulation und die Dekodierung DEC zu korrigieren. Vorzugsweise wird eine vollständige Trainingssequenz verwendet, also es gibt ein Symbol „FFT Train", wo die Modulation aller Subträger im Empfänger bekannt ist. Damit kann eine Fehleranfälligkeit basierend auf der pilotbasierten Kanalschätzung behoben werden.

[0042] Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann die Kanalschätzung CHANESTIM erst nach Abschluss der Transformation in den Frequenzbereich starten. Dies führt zu einer hohen Frameperiode T.

[0043] Um die Latenz zu verringern, schlägt die Erfindung vor, dass zur Korrektur des Datenfeldes 3n des N-ten Frames 1N die Ergebnisse einer Kanalschätzung herangezogen werden, die mit der/den Trainingssequenz/-en 2 , 2N1 zumindest eines, dem N-ten Frame 1N vorausgehenden Frames 1N"2, 1N1 durchgeführt wurde. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Hier werden zur Korrektur des Datenfeldes 3N des N-ten Frames 1N die Ergebnisse einer Kanalschätzung herangezogen, die mit der Trainingssequenz 2N1 des dem N-ten Frames 1N unmittelbar vorausgehenden Frames 1N1 durchgeführt wurde. Dies ist schematisch auch in Fig. 7 dargestellt, wobei der strichlierte Pfeil in dieser Ausführungsform wegzudenken ist.

[0044] Der Erfindung liegt das Prinzip zu Grunde, dass sich in bestimmten Fällen der Übertragungskanal bzw. dessen Übertragungseigenschaften im Verhältnis zur Frameperiode nur langsam ändern. Dies gilt vor allem dann, wenn die Geschwindigkeit des Kommunikationssystems gering ist (z.B. geringer als 20 km/h) und die Frameperiode kurz ist (z.B. kürzer als 1ms; besser: weniger als 150 ps). In diesem Fall ändert sich der Kanal zwischen zwei Frames nicht signifikant und die berechneten Korrekturwerte eines vorhergehenden Frames können verwendet werden, um den aktuellen Frame zu korrigieren. Dieses Verfahren ist in Fig. 3 verdeutlicht. Dabei wird die Kanalschätzung, die unter Verwendung der Trainingssequenz 2N1 des (N-1)-ten Frames 1N1 durchgeführt wird (Frame FN1), zur Korrektur des Datenfeldes 3N des N-ten Frames herangezogen (Frame FN). Die Kanalschätzung CHAN ESTIM kann daher vorgezogen werden; sie kann gestartet werden, sobald die Transformation (FFT Train) der Trainingssequenz abgeschlossen ist. Daraus ergibt sich eine Latenzverkürzung LS (Fig. 3). Die Kanalschätzung wird dann erst im nächsten Frame FN für die Korrektur verwendet.

[0045] Wenn sich der Kanal innerhalb einer Frameperiode T nicht signifikant ändert, kann der Schätzfehler vernachlässigt werden und der Kanal kann unter Verwendung der Werte eines vorhergehenden Frames FN1 modelliert werden.

[0046] Die Latenz (d.h. die Verzögerung zwischen der Detektion der Synchronisation und dem Anliegen der dekodierten Daten am Ausgang) kann signifikant reduziert werden, wenn Ergebnisse der Kanalschätzung des (N-1)-ten Frames für den nächsten Frame verwendet werden. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, können Kanalschätzungen CHAN ESTIM parallel oder nach dem Dekodieren des Datenfeldes erfolgen. Die Ergebnisse dieser Kanalschätzung werden in einem Puffer gespeichert und zum Korrigieren/Dekodieren des nächsten Frames verwendet.

[0047] Fig. 4 zeigt in der komplexen Ebene die Kanalschätzungen aus den Frames FN1 und FN. Eine Anwendung der Kanalschätzung aus Frame FN1 auch auf den Frame FN resultiert in einem Fehler E, der jedoch wie oben ausgeführt vernachlässigbar ist.

[0048] Fig. 5 illustriert eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Dieser Ausführungsform liegt zugrunde, dass zur Korrektur des Datenfeldes 3N des N-ten Frames 1N die Ergebnisse einer Kanalschätzung herangezogen werden, die mit den Trainingssequenzen 2N"2, 2N1 von zumindest zwei, dem N-ten Frame 1N vorzugsweise unmittelbar vorausgehenden Frames 1N"2, 1N1 durchgeführt wurde. Diese Ausführungsform ist auch in Fig. 7 unter Mit-Berücksichtigung des strichliert dargestellten Pfeiles dargestellt.

[0049] In der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 5 umfasst die Kanalschätzung für die Korrektur des Datenfeldes 3N des N-ten Frames 1N: [0050] - eine erste Schätzung mit der Trainingssequenz 2N"2 eines ersten, dem N-ten Frame (1N) vorausgehenden Frames (1N 2), vorzugsweise des (N-2)-ten Frames (1N 2); dies ist in Fig. 5 durch den Pfeil FN"2 mit strichlierter Bezugslinie dargestellt; [0051] - eine zweite Schätzung mit der Trainingssequenz 2N1 eines zweiten, dem N-ten Frame 1N vorausgehenden Frames 1N1, vorzugsweise des (N-1)-ten Frames 1N1, dies ist in Fig. 5 durch den Pfeil FN1 dargestellt; [0052] - Ermittlung eines Korrektors C aus der Abweichung der zweiten Schätzung von der ersten Schätzung (Pfeil C), und [0053] - Anwendung des Korrektors C auf die zweite Schätzung, um die Kanalschätzung für die Korrektur des Datenfeldes 3N des N-ten Frames 1N zu erhalten; dies ist in Fig. 5 durch den Pfeil FN1 mit strichlierter Bezugslinie und den Pfeil C dargestellt. Die Anwendung der Kanalschätzung aus Frame FN1 unter Berücksichtigung des (zuvor ermittelten) Korrektors C auf den Frame FN resultiert in einem Fehler E, der in dieser Ausführungsform noch geringer ist als jener aus Fig. 4.

[0054] Um eine signifikante Reduktion der Latenz zu erhalten, wird eine mit der Trainingssequenz 2n des N-ten Frames 1N durchgeführte Kanalschätzung nicht zur Korrektur des Datenfeldes 3n des N-ten Frames 1N verwendet.

[0055] Wie bereits erwähnt wird/werden vor Durchführung der jeweiligen Kanalschätzungen die Trainingssequenz/-en 2N"2, 2N1 einer Transformation in den Frequenzbereich, vorzugsweise einer FFT, unterzogen.

[0056] Ebenfalls werden vor der Korrektur der Datenfelder 3N"2, 3N1, 3N mit Ergebnissen von Kanalschätzungen die Datenfelder 3N"2, 3N1, 3N einer Transformation in den Frequenzbereich, vorzugsweise einer FFT, unterzogen.

[0057] Wie aus Fig. 3 ersichtlich, kann die Korrektur der Datenfelder 3N"2, 3N1, 3N mit Ergebnissen von Kanalschätzungen während des Dekodierens der Datenfelder 3N"2, 3N1, 3N erfolgen.

[0058] Eine Kanalschätzung unter Verwendung der Trainingssequenz 2N des N-ten Frames 1N kann während der Transformation des Datenfeldes 3N des N-ten Frames 1N in den Frequenzbereich und/oder während der Korrektur (bzw. des Dekodierens DEC) des Datenfeldes 3N des N-ten Frames 1N durchgeführt werden (Fig. 3). Die parallele Verarbeitung optimiert die Latenzreduktion.

[0059] Alternativ kann eine Kanalschätzung unter Verwendung der Trainingssequenz 2N des N-ten Frames 1N nach der Transformation des Datenfeldes 3N des N-ten Frames 1N in den Frequenzbereich und/oder nach der Korrektur (bzw. des Dekodierens DEC) des Datenfeldes 3N des N-ten Frames 1N durchgeführt werden.

[0060] Fig. 6 zeigt schließlich einen Empfänger 10 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei der Empfänger 10 eine Signalverarbeitungseinrichtung 7 umfasst, die Kanalschätzungen jeweils unter Verwendung zumindest einer Trainingssequenz 2N"2, 2N1, 2N durchführt und die Datenfelder 3N"2, 3N1, 3N unter Verwendung der Ergebnisse der Kanalschätzungen korrigiert. Die Signalverarbeitungseinrichtung 7 umfasst zumindest einen Verarbeitungsteil für die Transformation 6 und einen Verarbeitungsteil für die Kanalschätzung 4. Im Verarbeitungsteil 5 erfolgen die Korrektur und vorzugsweise auch die Dekodierung der Datenfelder 3 mittels der Kanalschätzungen. Die Signalverarbeitungseinrichtung 7 ist dazu eingerichtet, zur Korrektur des Datenfeldes 3N des N-ten Frames 1N die Ergebnisse einer Kanalschätzung heranzuziehen, die mit der/den Trainingssequenz/-en 2N"2, 2N1 zumindest eines, dem N-ten Frames 1N vorausgehenden Frames 1N"2, 1N1 durchgeführt wurde.

[0061] Der Empfänger kann Bestandteil eines Kommunikationssystems 9 zur drahtlosen Übertragung von Daten in Echtzeit mittels Frequenzmultiplexverfahren, insbesondere OFDM, sein, mit einem Sender 8 und einem erfindungsgemäßen Empfänger 10, die über ein lokales Funknetz kommunikationsverbunden sind. Der Sender 8 enthält neben einem Verarbeitungsteil für die IFFT zumindest auch ein Element zum Erstellen der Trainingssequenz 2 (gekennzeichnet durch +"2"), einen Digital-Analog-Wandler D/A und einen Frequenzmodulator RF-M. Der Empfänger 10 enthält zumindest einen Frequenzdemodulator RF-DM, einen Analog-Digital-Wandler A/D, einen Verarbeitungsteil für die FFT, einen Verarbeitungsteil 4 für die Kanalschätzung und einen Verarbeitungsteil 5 für die Korrektur. BEZUGSZEICHENLISTE: 1 1n-2 1N1 in Frames 2, 2 N"2, 2N1, 2n Trainingssequenzen 3, 3n"2, 3n'1, 3n Datenfelder 4 Verarbeitungsteil für die Kanalschätzung 5 Verarbeitungsteil für die Korrektur 6 Verarbeitungsteil für die Transformation 7 Signalverarbeitungseinrichtung 8 Sender 9 Kommunikationssystem 10 Empfänger A/D Analog-Digital-Wandler D/A Digital-Analog-Wandler C Korrektor CHANESTIM Kanalschätzung DEC Dekodierung E Fehler F, Fn \ Fn Frame

FFT Verarbeitungsteil für FFT FFT Train Fast Fourier Transformation der Trainingssequenz 2 FFT Data Fast Fourier Transformation des Datenfelds 1

IFFT Verarbeitungsteil für IFFT LS Latenzverkürzung RF-M Frequenzmodulator RF-DM Frequenzdemodulator SYNC SYNC-Feld T Frameperiode

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Empfangen einer Folge von Frames (1N 2, 1N1, 1N), die drahtlos mittels Frequenzmultiplexverfahren, vorzugsweise OFDM, in Echtzeit übertragen werden und jeweils eine Trainingssequenz (2N 2, 2N1, 2N) und ein Datenfeld (3N 2, 3N1, 3N) umfassen, wobei Kanalschätzungen jeweils unter Verwendung zumindest einer Trainingssequenz (2N 2, 2N1, 2n) durchgeführt werden und die Datenfelder (3N 2, 3N1, 3N) unter Verwendung der Ergebnisse der Kanalschätzungen korrigiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur des Datenfeldes (3N) des N-ten Frames (1N) die Ergebnisse einer Kanalschätzung herangezogen werden, die mit der/den Trainingssequenz/-en (2N2, 2N1) zumindest eines, dem N-ten Frame (1N) vorausgehenden Frames (1N 2, 1N1) durchgeführt wurde.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur des Datenfeldes (3n) des N-ten Frames (1N) die Ergebnisse einer Kanalschätzung herangezogen werden, die mit der Trainingssequenz (2N_r) des dem N-ten Frame (1N) unmittelbar vorausgehenden Frames (1N1) durchgeführt wurde.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur des Datenfeldes (3N) des N-ten Frames (1N) die Ergebnisse einer Kanalschätzung herangezogen werden, die mit den Trainingssequenzen (2N 2, 2N1) von zumindest zwei, dem N-ten Frame (1N) vorzugsweise unmittelbar vorausgehenden Frames (1N2, 1N1) durchgeführt wurde.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalschätzung für die Korrektur des Datenfeldes (3N) des N-ten Frames (1N) umfasst: - eine erste Schätzung mit der Trainingssequenz (2^ 2) eines ersten, dem N-ten Frame (1N) vorausgehenden Frames (1N 2), vorzugsweise des (N-2)-ten Frames (1N 2), - eine zweite Schätzung mit der Trainingssequenz (2N1) eines zweiten, dem N-ten Frame (1N) vorausgehenden Frames (1N1), vorzugsweise des (N-1)-ten Frames (1N1), - Ermittlung eines Korrektors (C) aus der Abweichung der zweiten Schätzung von der ersten Schätzung, und - Anwendung des Korrektors (C) auf die zweite Schätzung.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Trainingssequenz (2N) des N-ten Frames (1N) durchgeführte Kanalschätzung nicht zur Korrektur des Datenfeldes (3N) des N-ten Frames (1N) verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Durchführung der jeweiligen Kanalschätzungen die Trainingssequenz/-en (2N 2, 2N1) einer Transformation in den Frequenzbereich, vorzugsweise einer FFT, unterzogen wird/werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Korrektur der Datenfelder (3N 2, 3N1, 3N) mit Ergebnissen von Kanalschätzungen die Datenfelder (3N 2, 3N1, 3N) einer Transformation in den Frequenzbereich, vorzugsweise einer FFT, unterzogen werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur der Datenfelder (3N 2, 3N1, 3N) mit Ergebnissen von Kanalschätzungen während des Dekodierens der Datenfelder (3N 2, 3N1, 3N) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kanalschätzung unter Verwendung der Trainingssequenz (2N) des N-ten Frames (1N) während der Transformation des Datenfeldes (3N) des N-ten Frames (1N) in den Frequenzbereich und/oder während der Korrektur des Datenfeldes (3N) des N-ten Frames (1N) durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kanalschätzung unter Verwendung der Trainingssequenz (2N) des N-ten Frames (1N) nach der Transformation des Datenfeldes (3N) des N-ten Frames (1N) in den Frequenzbereich und/oder nach der Korrektur des Datenfeldes (3N) des N-ten Frames (1N) durchge-führt wird.
11. Empfänger (10) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Empfänger (10) eine Signalverarbeitungseinrichtung (7) umfasst, die Kanalschätzungen jeweils unter Verwendung zumindest einer Trainingssequenz (2N 2, 2N1, 2n) durchführt und die Datenfelder (3N 2, 3N1, 3N) unter Verwendung der Ergebnisse der Kanalschätzungen korrigiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung (7) zur Korrektur des Datenfeldes (3N) des N-ten Frames (1N) die Ergebnisse einer Kanalschätzung heranzieht, die mit der/den Trainingssequenz/-en (2N'2, 2N'1) zumindest eines, dem N-ten Frame (1N) vorausgehenden Frames (1N 2, 1N1) durchgeführt wurde.
12. Kommunikationssystem (9) zur drahtlosen Übertragung von Daten in Echtzeit mittels Frequenzmultiplexverfahren, insbesondere OFDM, mit einem Sender (8) und einem Empfänger (10) nach Anspruch 11, die über ein lokales Funknetz kommunikationsverbunden sind.