DE10127346C2

DE10127346C2 - Datenübertragungssystem auf Multiträgerbasis und Verfahren zum Unterdrücken von Störungen bei einem Datenübertragungssystem auf Multiträgerbasis

Info

Publication number: DE10127346C2
Application number: DE10127346A
Authority: DE
Inventors: Edgar Bolinth; Dirk Galda; Ralf Kern; Hermann Rohling
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2001-06-06
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2021-06-07
Also published as: DE10127346A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterdrücken von Störungen bei einem Datenübertragungssystem auf Multiträger basis mit den Schritten: Durchführen eines Frequenz-Inter leaving und Durchführen eines Zeit-Interleaving. Die Erfin dung betrifft ferner ein Datenübertragungssystem auf Multi trägerbasis mit Mitteln zum Durchführen eines Frequenz- Interleaving und Mitteln zum Durchführen eines Zeit-Inter leaving.

Der Erfindung wird anhand eines OFDM-Datenübertragungssystems und eines OFDM-Verfahrens erläutert. Diese Erläuterungen sind nicht OFDM-spezifisch, sondern sie gelten allgemein für Da tenübertragungssysteme auf Multiträgerbasis.

Die OFDM-Datenübertragung ("Orthogonal Frequency Division Multiplexing") ist ein leistungsfähiges Konzept zur Übertra gung von Daten über frequenzselektive Übertragungskanäle. Dies macht die Technik insbesondere für ein mögliches Über tragungssystem über Niederspannungs-Energieversorgungsnetze interessant. In derartigen Netzen kommt es durch die auftre tenden Reflexionen an nicht angepassten Leitungsabschlüssen zu einer Mehrwegeausbreitung und hierdurch zu frequenzselek tiven Eigenschaften der Übertragungsfunktion. Im Rahmen der OFDM-Übertragungstechnik werden Verfahren zum Entzerren der Übertragungskanäle zur Verfügung gestellt, welche sich durch einen geringen Realisierungsaufwand auszeichnen.

Neben den Verzerrungen der Übertragungssignale durch den Ü bertragungskanal sind im Bereich der Niederspannungs- Energieversorgungsnetze ("Powerline Communications" (PLC)) impulsförmige Störungen von besonderer Bedeutung. Diese zeitlichen Impulsstörungen, welche sich dem Nutzsignal additiv überlagern, werden insbesondere durch Schaltvorgänge im Be reich des Niederspannungsnetzes verursacht. Die Impulsstörun gen können so stark sein, dass die Nutzung des Mediums für eine Datenübertragung stark in negativer Hinsicht beeinflusst wird. Die Störimpulse im Bereich der Powerline Communication sind mitunter um einen Faktor der Größenordnung 100 größer als die zu übertragenden Signale. Derart große Störsignale führen dazu, dass einzelne OFDM-Symbole teilweise beziehungs weise ganz "zerstört" werden und es zu "büschelartigen" Bit fehlern kommt. Diese Bitfehler sind durch nachfolgend vorge sehene Faltungscodes in der Regel nicht mehr korrigierbar. Die Störsignale lassen sich auch als zusätzliche additive Störleistung beschreiben, womit sie das Signal-zu-Rausch- Verhältnis des betroffenen OFDM-Symbols verschlechtern.

Es besteht daher der grundsätzliche Wunsch, neben der Verrin gerung der Fehler aufgrund von Impulsstörungen, den Einfluss von Burstfehlern durch korrelierte, stark gedämpfte Übertra gungsfaktoren benachbarter Subkanäle zu verringern.

Bei bisherigen OFDM-Systemen werden Frequenz-Interleaving- Verfahren und Zeit-Interleaving-Verfahren zur Verringerung von Übertragungsfehlern verwendet. Das Frequenz-Interleaving dient dabei insbesondere zur Verringerung der Übertragungs fehler aufgrund von Fading-Einbrüchen im Übertragungskanal. Das Zeit-Interleaving dient der Vermeidung von Bündelfehlern aufgrund von zeitlich begrenzten Störsignalen. Das Zeit- Interleaving wird in der Regel getrennt vom Frequenz- Interleaving eingesetzt, oder es bezieht sich auf komplexe Modulations- oder Codesymbole. Hierdurch entsteht der Nach teil, dass sich die Vorteile der verschiedenen Interleaving- Verfahren teilweise wieder aufheben, so dass letztlich keine optimale Übertragung stattfinden kann.

Ebenso ist es bekannt, spezielle Fehlerkorrekturen zur Behe bung von "büschelartigen" Bitfehlern zu verwenden. Diese Fehlerkorrektur-Verfahren (zum Beispiel lineare Blockcodes) be sitzen jedoch Nachteile im Bezug auf eine Soft-Dekodierung (beispielsweise Viterbi-Kodierer), wie sie bei frequenzselek tiven Übertragungskanälen vorteilhaft einsetzbar ist.

Aus der WO 01/13560 A1 ist ein Verfahren zum Unterdrücken von Störungen bei einem Datenübertragungssystem auf Multiträger basis bekannt, bei dem ein Frequenz- und ein Zeitinterleaving ausgeführt werden, wobei das Frequenz- und Zeitinterleaving aufeinander abgestimmt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Über tragungsqualität bei einem OFDM-Datenübertragungssystem unter Vermeidung der genannten Nachteile zu verbessern, wobei ins besondere keine gegenseitige negative Beeinflussung von Fre quenz-Interleaving und Zeit-Interleaving die Datenübertra gungsqualität negativ beeinflussen soll.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprü che gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfin dung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass das Frequenz-Interleaving und das Zeit-Interleaving aufeinander abgestimmt werden, indem die Bits aufeinanderfol gender OFDM-Symbole in einer Bit-Interleaverstruktur angeord net werden. Das Frequenz-Interleaving hat vorwiegend die Auf gabe, die Bits eines einzelnen OFDM-Symbols so zu durchmi schen, dass das Auftreten von Büschelfehlern infolge korre lierter Übertragungsfaktoren benachbarter Subträger vermieden werden kann. Der Zeit-Interleaver hat im Allgemeinen hingegen die Aufgabe, eine möglichst gute Verteilung der Empfangsbits eines OFDM-Symbols innerhalb einer aus mehreren OFDM-Symbolen gewonnenen Bitsequenz zur Verfügung zu stellen. Während her kömmlicherweise in OFDM-Systemen Block-Interleaver zum Einsatz kommen, deren Größe auf ein OFDM-Symbol beschränkt ist, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Interleaving auf der Grundlage mehrerer aufeinanderfolgender OFDM-Symbole durchgeführt. Dies hat insbesondere im Hinblick auf die Kom bination eines Frequenz-Interleavings und eines Zeit- Interleavings Vorteile. Die getrennte Betrachtung von Frequenz- und Zeit-Interleaving durch einen zusätzlichen, vom Frequenz-Interleaver getrennten Block-Interleaver in Zeit richtung hat in der Regel nur einen geringen Erfolg, da auf diese Weise Büschelfehler aufgrund korrelierter Übertragungs faktoren, welche durch den Frequenz-Interleaver getrennt wer den konnten, durch den Zeit-Interleaver wieder dichter bei einander angeordnet werden. Zudem ergibt sich durch die Tren nung des Frequenz- und des Zeit-Interleavings ein erhöhter Verarbeitungsaufwand, da jede Bitsequenz mehrfach umsortiert werden muss. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine erweiterte Bit-Interleaverstruktur zur Verfügung gestellt, so dass eine gemeinsame Optimierung von Frequenz- und Zeit- Interleaving möglich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft da durch weitergebildet, dass die Bits von m aufeinanderfolgen den OFDM-Symbolen in einer dreidimensionalen Bit-Interleaver struktur angeordnet werden. Dreidimensionale Bit-Interleaver strukturen haben grundsätzliche Vorteile für bitorientierte Codes. Die dritte Dimension wird im Allgemeinen durch die Mo dulationswertigkeit des eingesetzten Modulationsverfahrens bestimmt. Für ein 8-PSK-Modulationsverfahren beträgt die Län ge der dritten Dimension der dreidimensionalen Bit-Inter leaverstruktur beispielsweise drei.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders dadurch vorteil haft weitergebildet, dass jedes der m OFDM-Symbole k.l.b Bits aufweist, wobei k.l die Anzahl Subträger in einem Symbol ist und b die Anzahl der Bits pro Subträger ist, und dass die dreidimensionale Bit-Interleaverstruktur k.√m.l.√m.b Bits aufweist. Bei dieser Ausführungsform wird also die Zei len- und Spaltenzahl des Frequenz-Interleavers erhöht. Die ersten zwei Dimensionen des Interleavers sind nicht mehr nur durch die Anzahl der Modulationssymbole eines OFDM-Symbols bestimmt, sondern vielmehr durch die Anzahl der Modulations symbole eines OFDM-Blocks, der aus m aufeinanderfolgenden OFDM-Symbolen besteht. Zur Beibehaltung der quadratischen Anordnung sind die Zeilenzahl k und die Spaltenzahl l um den Faktor √m zu vergrößern. Die um den Faktor m größere Matrix wird nun mit einem kompletten OFDM-Block beschrieben. Dieses Vorgehen hat zur Folge, dass ein OFDM-Symbol auf eine gerin gere Anzahl an Zeilen des Interleavers verteilt wird. Bei ei ner relativ kurzen Blocklänge, das heißt in dem Fall, dass m wesentlich kleiner ist als k.l, führt dies zu einer nur ge ringfügigen Verringerung des Abstands der Bits benachbarter Subträger. Die Leistungsfähigkeit des Frequenz-Interleavers wird somit nicht durch die Vergrößerung des OFDM-Blocks ein geschränkt. Erreicht die Länge eines OFDM-Blocks jedoch die Größenordnung der Anzahl der genutzten Subträger, so belegt ein OFDM-Symbol nur noch wenige Zeilen der Matrix, und es kommt zu einem Anstieg der Bitfehlerrate im Fading-Kanal. Dies ist insbesondere bei kurzen OFDM-Symbolen von Bedeutung, da dieser Effekt dann bereits bei geringen Blocklängen auf treten kann. Die Ausführungsform mit einem Block-Interleaver, der k.√m.l.√m.b Bits aufweist, ist also insbesondere dann vorteilhaft, wenn relativ geringe Blocklängen verwendet wer den.

Das Verfahren ist weiterhin in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass durch Zeilen der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine erste Dimension definiert wird, dass durch Spalten der dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur eine zweite Dimension definiert wird, dass durch die Tiefe der dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur eine dritte Di mension definiert wird, dass die m.k.l.b Bits der m OFDM- Symbole spaltenweise in die dreidimensionale Block- Interleaverstruktur geschrieben werden, dass die b Bits eines Subträgers hintereinander liegend in dieselbe Spalte und die selbe Zeile der dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur ge schrieben werden und dass die dreidimensionale Bit- Interleaverstruktur zeilenweise ausgelesen wird, wobei auf einanderfolgende Auslesevorgänge in unterschiedlicher Tiefe der dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur durchgeführt werden. Somit erhält man die im Rahmen der Interleaving- Verfahren gewünschte Durchmischung der Bitstruktur, wobei gleichzeitig aber eine Optimierung im Hinblick auf Frequenz- und Zeit-Interleaving ermöglicht wird. Für die Anordnung der OFDM-Symbole in der dreidimensionalen Bitstruktur beziehungs weise das Auslesen der Bits aus der dreidimensionalen Struk tur bestehen zahlreiche verschiedene Möglichkeiten, wobei diese im Hinblick auf sowohl das Frequenz-Interleaving als auch das Zeit-Interleaving beispielsweise je nach Größe des OFDM-Blocks optimiert werden können.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens ist dieses dadurch weitergebildet, dass die Bits von m aufeinanderfolgenden OFDM-Symbolen in m dreidimensionalen Bit-Interleaverstrukturen angeordnet werden. Man erhält somit eine vierdimensionale Struktur, wobei die vierte Dimension durch die Anzahl der dreidimensionalen Bit-Interleaver strukturen gebildet wird. Die vierdimensionale Struktur kann somit als "Hypercube-Interleaver" bezeichnet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft da durch weitergebildet, dass jedes der m OFDM-Symbole k.l.b Bits aufweist, wobei k.l die Anzahl des Subträger in einem Symbol ist und b die Anzahl der Bits pro Subträger ist, und dass die m dreidimensionalen Bit-Interleaverstrukturen je weils k.l.b Bits aufweisen. Die Dimension eines jeden der dreidimensionalen Block-Interleaver wird entsprechend den Ei genschaften eines OFDM-Symbols festgelegt.

Das Verfahren kann besonders dadurch nützlich sein, dass je des der m OFDM-Symbole k.l.b Bits aufweist, wobei k.l die An zahl der Subträger in einem Symbol ist und b die Anzahl der Bits pro Subträger ist, und dass die m dreidimensionalen Bit- Interleaverstrukturen jeweils k.l.b Bits aufweisen. Die Größe k.l entspricht wiederum der Anzahl der Subträger eines OFDM- Symbols. Ebenfalls gibt die Größe b die Anzahl der Bits pro Subträger (das heißt die Modulationswertigkeit) an.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders dadurch vorteil haft, dass durch Zeilen der dreidimensionalen Bit-Inter leaverstruktur eine erste Dimension definiert wird, dass durch Spalten der dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur eine zweite Dimension definiert wird, dass durch die Tiefe der dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur eine dritte Di mension definiert wird, dass die m.k.l.b Bits der m OFDM- Symbole spaltenweise in die dreidimensionalen Bit-Inter leaverstrukturen geschrieben werden, dass die b Bits eines Subträgers hintereinander liegend in dieselbe Spalte und die selbe Zeile derselben dreidimensionalen Bit-Interleaver struktur geschrieben werden und dass das Auslesen der m.k.l.b Bits zyklisch über die m dreidimensionalen Bit-Interleaver strukturen zeilenweise erfolgt, wobei aufeinanderfolgende Auslesevorgänge in unterschiedlicher Tiefe der dreidimensio nalen Bit-Interleaverstruktur durchgeführt werden. Auf der Grundlage der Hypercube-Struktur können die empfangenen OFDM- Symbole nacheinander in die dreidimensionale Matrixstruktur geschrieben werden. Der Ausleseprozess folgt nun über alle Blöcke, wobei die jeweils folgende Leseposition nun nicht mehr innerhalb eines Blockes beschrieben wird, wie bei der Ausführung eines erweiterten OFDM-Blockes. Vielmehr werden aufeinanderfolgende Bits unterschiedlichen Blöcken entnommen. Dies hat nur einen geringen Einfluss auf den Abstand einzel ner Bits eines OFDM-Symbols, es ermöglicht aber eine günstige Verschränkung der Bits aufeinanderfolgender OFDM-Symbole ei nes OFDM-Blockes. Beim Hypercube-Interleaver ist es nicht mehr, wie bei dem dreidimensionalen erweiterten Interleaver der ersten Ausführungsform, erforderlich, dass die Anzahl der OFDM-Symbole eines OFDM-Blockes deutlich kleiner als die An zahl der Unterträger eines OFDM-Symbols gewählt werden muss, um Verluste bei der Übertragung über einen frequenzselektiven Kanal vermeiden zu können.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, das Verfahren so wei terzubilden, dass eine Impulsdetektion durchgeführt wird und dass eine Fehlerdekodierung durchgeführt wird, wobei der Fehlerdekodierung Zuverlässigkeitsinformation durch die Im pulsdetektion zur Verfügung gestellt wird. Auf diese Weise kann eine Optimierung der Decoder-Metrik mittels Kanalzu standsinformation und damit eine Verbesserung des Fehlerkor rekturverhaltens erreicht werden.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen OFDM-Datenüber tragungssystem dadurch auf, dass das Frequenz-Interleaving und das Zeit-Interleaving aufeinander abgestimmt werden, in dem die Bits aufeinanderfolgender OFDM-Symbole in einer Bit- Interleaverstruktur angeordnet werden. Das Frequenz- Interleaving hat vorwiegend die Aufgabe, die Bits eines ein zelnen OFDM-Symbols so zu durchmischen, dass das Auftreten von Büschelfehlern infolge korrelierter Übertragungsfaktoren benachbarter Subträger vermieden werden kann. Der Zeit- Interleaver hat im Allgemeinen hingegen die Aufgabe, eine möglichst gute Verteilung der Empfangsbits eines OFDM-Symbols innerhalb einer aus mehreren OFDM-Symbolen gewonnenen Bitse quenz zur Verfügung zu stellen. Während herkömmlicher Weise in OFDM-Systemen Block-Interleaver zum Einsatz kommen, deren Größe auf 1 OFDM-Symbol beschränkt ist, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Interleaving auf der Grundlage mehrerer aufeinanderfolgender OFDM-Symbole durchgeführt. Dies hat insbesondere im Hinblick auf die Kombination eines Fre quenz-Interleavings und eines Zeit-Interleavings Vorteile.

Das erfindungsgemäße OFDM-Datenübertragungssystem ist beson ders vorteilhaft dadurch weitergebildet, dass die Bits von m aufeinanderfolgenden OFDM-Symbolen in einer dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur angeordnet werden. Dreidimensionale Bit-Interleaverstrukturen haben grundsätzliche Vorteile für bitorientierte Codes. Die dritte Dimension wird im Allgemei nen durch die Modulationswertigkeit des eingesetzten Modula tionsverfahrens bestimmt. Für ein 4-PSK-Modulationsverfahren beträgt die Länge der dritten Dimension der dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur beispielsweise zwei.

Das erfindungsgemäße OFDM-Datenübertragungssystem ist beson ders dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass jedes der m OFDM-Symbole k.l.b Bits aufweist, wobei k.l die Anzahl der Subträger in einem Symbol ist und b die Anzahl der Bits pro Subträger ist, und dass die dreidimensionale Bit-Inter leaverstruktur k.√m.l.√m.b Bits aufweist. Bei dieser Ausführungsform wird also die Zeilen- und Spaltenzahl des Frequenz-Interleavers erhöht. Die ersten zwei Dimensionen des Interleavers sind nicht mehr nur durch die Anzahl der Modula tionssymbole eines OFDM-Symbols bestimmt, sondern vielmehr durch die Anzahl der Modulationssymbole eines OFDM-Blocks, der aus m aufeinanderfolgenden OFDM-Symbolen besteht. Zur Beibehaltung der quadratischen Anordnung sind die Zeilenzahl k und die Spaltenzahl l um den Faktor √m zu vergrößern. Die um den Faktor m größere Matrix wird nun mit einem kompletten OFDM-Block beschrieben.

Das OFDM-Datenübertragungssystem ist weiterhin in vorteilhaf ter Weise dadurch weitergebildet, dass durch Zeilen der drei dimensionalen Bit-Interleaverstruktur eine erste Dimension definiert wird, dass durch Spalten der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine zweite Dimension definiert wird, dass durch die Tiefe der dreidimensionalen Bit-Interleaver struktur eine dritte Dimension definiert wird, dass die m.k.l.b Bits der m OFDM-Symbole spaltenweise in die dreidi mensionale Block-Interleaverstruktur geschrieben werden, dass die b Bits eines Subträgers hintereinander liegend in diesel be Spalte und dieselbe Zeile der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur geschrieben werden und dass die dreidi mensionale Bit-Interleaverstruktur zeilenweise ausgelesen wird, wobei aufeinanderfolgende Auslesevorgänge in unter schiedlicher Tiefe der dreidimensionalen Bit-Interleaver struktur durchgeführt werden. Somit erhält man die im Rahmen der Interleaving-Verfahren gewünschte Durchmischung der Bit struktur, wobei gleichzeitig aber eine Optimierung im Hin blick auf Frequenz- und Zeit-Interleaving ermöglicht wird. Für die Anordnung der OFDM-Symbole in der dreidimensionalen Bitstruktur beziehungsweise das Auslesen der Bits aus der dreidimensionalen Struktur bestehen zahlreiche verschiedene Möglichkeiten, wobei diese im Hinblick auf sowohl das Fre quenz-Interleaving als auch das Zeit-Interleaving beispiels weise je nach Größe des OFDM-Blocks optimiert werden können.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen OFDM- Datenübertragungssystems ist dieses dadurch weitergebildet, dass die Bits von m aufeinanderfolgenden OFDM-Symbolen in m dreidimensionalen Bit-Interleaverstrukturen angeordnet wer den. Man erhält somit eine vierdimensionale Struktur, wobei die vierte Dimension durch die Anzahl der dreidimensionalen Bit-Interleaverstrukturen gebildet wird. Die vierdimensionale Struktur kann somit als "Hypercube-Interleaver" bezeichnet werden.

Das erfindungsgemäße OFDM-Datenübertragungssystem ist beson ders vorteilhaft dadurch weitergebildet, dass jedes der m OFDM-Symbole k.l.b Bits aufweist, wobei k.l die Anzahl des Subträger in einem Symbol ist und b die Anzahl der Bits pro Subträger ist, und dass die m dreidimensionalen Bit- Interleaverstrukturen jeweils k.l.b Bits aufweisen. Die Di mension eines jeden der dreidimensionalen Block-Interleaver wird entsprechend den Eigenschaften eines OFDM-Symbols fest gelegt.

Das OFDM-Datenübertragungssystem kann besonders dadurch nütz lich sein, dass jedes der m OFDM-Symbole k.l.b Bits aufweist, wobei k.l die Anzahl der Subträger in einem Symbol ist und b die Anzahl der Bits pro Subträger ist, und dass die m dreidi mensionalen Bit-Interleaverstrukturen jeweils k.l.b Bits auf weisen. Die Größe k.l entspricht wiederum der Anzahl der Sub träger eines OFDM-Symbols. Ebenfalls gibt die Größe b die An zahl der Bits pro Subträger (das heißt die Modulationswertig keit) an.

Das erfindungsgemäße OFDM-Datenübertragungssystem ist beson ders dadurch vorteilhaft, dass durch Zeilen der dreidimensio nalen Bit-Interleaverstruktur eine erste Dimension definiert wird, dass durch Spalten der dreidimensionalen Bit-Inter leaverstruktur eine zweite Dimension definiert wird, dass durch die Tiefe der dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur eine dritte Dimension definiert wird, dass die m.k.l.b Bits der m OFDM-Symbole spaltenweise in die dreidimensionalen Bit- Interleaverstrukturen geschrieben werden, dass die b Bits ei nes Subträgers hintereinander liegend in dieselbe Spalte und dieselbe Zeile derselben dreidimensionalen Bit-Interleaver struktur geschrieben werden und dass das Auslesen der m.k.l.b Bits zyklisch über die m dreidimensionalen Bit-Interleaver strukturen zeilenweise erfolgt, wobei aufeinanderfolgende Auslesevorgänge in unterschiedlicher Tiefe der dreidimensio nalen Bit-Interleaverstruktur durchgeführt werden. Auf der Grundlage der Hypercube-Struktur können die empfangenen OFDM- Symbole nacheinander in die dreidimensionale Matrixstruktur geschrieben werden. Der Ausleseprozess folgt nun über alle Blöcke, wobei die jeweils folgende Leseposition nun nicht mehr innerhalb eines Blockes beschrieben wird, wie bei der Ausführung eines erweiterten OFDM-Blockes. Vielmehr werden aufeinanderfolgende Bits unterschiedlichen Blöcken entnommen. Dies hat nur einen geringen Einfluss auf den Abstand einzel ner Bits eines OFDM-Symbols, es ermöglicht aber eine günstige Verschränkung der Bits aufeinanderfolgender OFDM-Symbole ei nes OFDM-Blockes. Beim Hypercube-Interleaver ist es nicht mehr, wie bei dem dreidimensionalen erweiterten Interleaver der ersten Ausführungsform, erforderlich, dass die Anzahl der OFDM-Symbole eines OFDM-Blockes deutlich kleiner als die An zahl der Unterträger eines OFDM-Symbols gewählt werden muss, um Verluste bei der Übertragung über einen frequenzselektiven Kanal vermeiden zu können.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es möglich ist, ein Frequenz- und ein Zeit-Interleaving aufeinander ab zustimmen und eine gemeinsame Optimierung hinsichtlich der Bitfehlerrate zu erreichen. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist es darüber hinaus möglich, mithilfe der Im pulsdetektion eine Optimierung der Decoder-Metrik mittels Ka nalzustandsinformation und damit eine Verbesserung des Feh lerkorrekturverhaltens zu erreichen. Durch den Einsatz eines Impulsdetektors wird es möglich, die durch den Impuls beschä digten OFDM-Symbole zu identifizieren. Aufgrund der hiermit erlangten Kenntnis über Zeitpunkt und Stärke des Impulses ist eine Anpassung der Zuverlässigkeitsinformation für das be troffene OFDM-Symbol möglich.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeich nungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft er läutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 ein schematisiertes Funktionsblockdiagramm eines Empfängers in einem OFDM-Datenübertragungssystem;

Fig. 2 einen dreidimensionalen Block-Interleaver gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 3 mehrere dreidimensionale Block-Interleaver zur Er läuterung eines Hypercube-Interleavers gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein schematisiertes Funktionsblockdiagramm ei nes Empfängers in einem OFDM-Datenübertragungssystem. Fig. 1 ist stark schematisiert, wobei nur Komponenten dargestellt sind, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung wichtig sind. Das empfangene Analogsignal 10 wird einem Ana log-Digital-Wandler 12 zugeführt. Nach diesem Analog-Digital- Wandler wird das Signal in der Weiterverarbeitungseinheit 14 weiterverarbeitet, wobei hier zahlreiche Aufgaben erfüllt werden, wie zum Beispiel das Bereitstellen einer Bit-Metrik. Das so weiterverarbeitete Signal wird einem Block-Deinter leaver 16 zugeführt. Am Ausgang des Block-Deinterleavers 16 ist ein Viterbi-Decoder 18 vorgesehen, der die dekodierten Bits 20 ausgibt. Zusätzlich ist in dem System gemäß Fig. 1 ein Impulsdetektor 22 angeordnet, um hiermit eine Identifika tion der durch den Puls beschädigten OFDM-Symbole zu ermögli chen. Somit lässt sich der abschließenden Dekodierung in dem Decoder 18 eine Zuverlässigkeitsinformation aufgrund der Im pulsdetektion zur Verfügung stellen.

Fig. 2 zeigt einen dreidimensionalen Block-Interleaver gemäß der vorliegenden Erfindung. Die einzelnen Bits des dreidimen sionalen Block-Interleavers sind teilweise beispielhaft nume riert, wobei die verbleibenden Bits nach derselben Schematik numeriert sind. Bit 1 ist in der oberen linken Ecke der vor deren "Bitscheibe" angeordnet. Bit 2 ist in der oberen linken Ecke der hinteren Bitscheibe angeordnet. Bit 3 liegt unter Bit 1, und Bit 4 liegt unter Bit 2. Nach Vervollständigung der ersten linken Bitscheibe wird die Nummerierung beim zwei ten Bit in der oberen Zeile der vorderen Bitscheibe mit 17 fortgesetzt. Die Nummerierung endet beim Bit in der unteren rechten Ecke der hinteren Bitscheibe mit 128. Das vorliegende Beispiel zeigt einen OFDM-Block für k = 4, l = 4, m = 4 und b = 2. Dabei bedeutet k die Zeilenzahl und l die Spaltenzahl eines OFDM-Symbols, während b die Modulationswertigkeit des eingesetzten Modulationsverfahrens festlegt. Die Größe des für das Interleaving-Verfahren verwendeten Interleaving- Blocks ist nun von der Größe k.l.b auf die Größe m.k.l.b erhöht. Dabei ist m so gewählt, dass √m ganzzahlig ist, so dass eine quadratische Fläche der einzelnen hintereinander liegenden Bitscheiben erhalten bleibt. Das Schreiben der Bits in den in Fig. 2 dargestellten Bit-Block erfolgt nun in der Reihenfolge 1, 2, 3, 4, 5, . . ., 124, 125, 126, 127, 128. Mit anderen Worten, das Schreiben der Bits in die Blockstruktur erfolgt spaltenweise, wobei allerdings die hintereinander liegenden Bits eines Subträgers nacheinander geschrieben wer den. Das Lesen erfolgt dann in anderer Bitfolge: 1, 18, 33, 50, 65, 82, 97, 114, 3, 20, . . ., 111, 128, 17, 34, 49, . . ., 2, 19, . . ., 4, 21, . . . Mit anderen Worten, es wird zunächst in Diagonalen innerhalb der Zeilen gelesen, während die verbleibenden Bits dann in Diagonalen unter Zeilen- und Spal tenwechseln gelesen werden.

Fig. 3 zeigt mehrere dreidimensionale Block-Interleaver zur Erläuterung eines Hypercube-Interleavers gemäß der vorliegen den Erfindung. Die vier dreidimensionalen Würfel stehen zu sammen stellvertretend für einen Hypercube-Interleaver. Die Dimensionen k, l, b, m sind genauso gewählt wie bei dem Aus führungsbeispiel gemäß Fig. 2. Jeder der vier dargestellten Blöcke wird in seiner Dimension von den Dimensionen der OFDM- Symbole bestimmt. Das Schreiben der Eingangsbits erfolgt wie derum spaltenweise in die einzelnen Blöcke, wobei zunächst in den oberen linken Block spaltenweise eingeschrieben wird. Auch hier werden wieder die zu einzelnen Subträgern gehörende Bits nacheinander in die Struktur eingeordnet. Das Auslesen der Bits kann dann in einer Reihenfolge stattfinden, so dass die Blöcke jeweils nacheinander ausgelesen werden. Eine mög liche Ausgangsbitfolge ist: 1, 42, 81, 122, 3, 44, 83, 124, . . ., 128, 33, 74, 113, 26, 35, . . ., 32, 65, . . ., 64, 97, . . ., 96, 9, . . ., 98, 41, . . ., 2, 73, . . ., 34, 105, . . ., 66, 17, . . .

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

1. Verfahren zum Unterdrücken von Störungen bei einem Daten übertragungssystem auf Multiträgerbasis mit den Schritten:

- Durchführen eines Frequenz-Interleaving und
- Durchführen eines Zeit-Interleaving, wobei
- das Frequenz-Interleaving und das Zeit-Interleaving auf einander abgestimmt werden, indem die Bits aufeinander folgender Symbole in einer Bit-Interleaverstruktur ange ordnet werden,

dadurch gekennzeichnet,
dass die Bits von m aufeinanderfolgenden Symbolen in ei ner dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur angeordnet werden
dass jedes der m Symbole k.l.b Bits aufweist, wobei k.l die Anzahl der Subträger in einem Symbol ist und b die Anzahl der Bits pro Subträger ist, und
dass die dreidimensionale Bit-Interleaverstruktur k.√m.l.√m.b Bits aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass durch Zeilen der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine erste Dimension definiert wird,
dass durch Spalten der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine zweite Dimension definiert wird,
dass durch die Tiefe der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine dritte Dimension definiert wird,
dass die m.k.l.b Bits der m Symbole spaltenweise in die dreidimensionale Bit-Interleaverstruktur geschrieben wer den,
dass die b Bits eines Subträgers hintereinander liegend in dieselbe Spalte und dieselbe Zeile der dreidimensiona len Bit-Interleaverstruktur geschrieben werden und
dass die dreidimensionale Bit-Interleaverstruktur zeilen weise ausgelesen wird, wobei aufeinanderfolgende Auslesevorgänge in unterschiedlicher Tiefe der dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur durchgeführt werden.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bits von m aufeinanderfolgenden Symbolen in m drei dimensionalen Bit-Interleaverstrukturen angeordnet werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass jedes der m Symbole k.l.b Bits aufweist, wobei k.l die Anzahl der Subträger in einem Symbol ist und b die Anzahl der Bits pro Subträger ist und
dass die m dreidimensionalen Bit-Interleaverstrukturen jeweils k.l.b Bits aufweisen.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass durch Zeilen der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine erste Dimension definiert wird,
dass durch Spalten der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine zweite Dimension definiert wird,
dass durch die Tiefe der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine dritte Dimension definiert wird,
dass die m.k.l.b Bits der m Symbole spaltenweise in die dreidimensionalen Bit-Interleaverstrukturen geschrieben werden,
dass die b Bits eines Subträgers hintereinander liegend in dieselbe Spalte und dieselbe Zeile derselben dreidi mensionalen Bit-Interleaverstruktur geschrieben werden und
dass das Auslesen der m.k.l.b Bits zyklisch über die m dreidimensionalen Bit-Interleaverstrukturen zeilenweise erfolgt, wobei aufeinanderfolgende Auslesevorgänge in un terschiedlicher Tiefe der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur durchgeführt werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Impulsdetektion durchgeführt wird und
dass eine Fehlerdekodierung durchgeführt wird,
wobei der Fehlerdekodierung Zuverlässigkeitsinformation durch die Impulsdetektion zur Verfügung gestellt wird.

7. Datenübertragungssystem auf Multiträgerbasis mit
Mitteln (16) zum Durchführen eines Frequenz-Interleaving und
Mitteln (16) zum Durchführen eines Zeit-Interleaving,
dass das Frequenz-Interleaving und das Zeit-Interleaving aufeinander abgestimmt werden, indem die Bits aufeinan derfolgender Symbole in einer Bit-Interleaverstruktur an geordnet werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bits von m aufeinanderfolgenden Symbolen in ei ner dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur angeordnet werden
dass jedes der m Symbole k.l.b Bits aufweist, wobei k.l die Anzahl der Subträger in einem Symbol ist und b die Anzahl der Bits pro Subträger ist, und
dass die dreidimensionale Bit-Interleaverstruktur k.√m.l.√m.b Bits aufweist.

8. Datenübertragungssystem auf Multiträgerbasis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass durch Zeilen der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine erste Dimension definiert wird,
dass durch Spalten der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine zweite Dimension definiert wird,
dass durch die Tiefe der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine dritte Dimension definiert wird,
dass die m.k.l.b Bits der m Symbole spaltenweise in die dreidimensionale Bit-Interleaverstruktur geschrieben wer den,
dass die b Bits eines Subträgers hintereinander liegend in dieselbe Spalte und dieselbe Zeile der dreidimensiona len Bit-Interleaverstruktur geschrieben werden und
dass die dreidimensionale Bit-Interleaverstruktur zeilen weise ausgelesen wird, wobei aufeinanderfolgende Auslese vorgänge in unterschiedlicher Tiefe der dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur durchgeführt werden.

9. Datenübertragungssystem auf Multiträgerbasis nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bits von m aufeinanderfolgenden Symbolen in m drei dimensionalen Bit-Interleaverstrukturen angeordnet werden.

10. Datenübertragungssystem auf Multiträgerbasis nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass jedes der m Symbole k.l.b Bits aufweist, wobei k.l die Anzahl der Subträger in einem Symbol ist und b die Anzahl der Bits pro Subträger ist und
dass die m dreidimensionalen Bit-Interleaverstrukturen jeweils k.l.b Bits aufweisen.

11. Datenübertragungssystem auf Multiträgerbasis nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass durch Zeilen der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine erste Dimension definiert wird,
dass durch Spalten der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine zweite Dimension definiert wird,
dass durch die Tiefe der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur eine dritte Dimension definiert wird,
dass die m.k.l.b Bits der m Symbole spaltenweise in die dreidimensionalen Bit-Interleaverstrukturen geschrieben werden,
dass die b Bits eines Subträgers hintereinander liegend in dieselbe Spalte und dieselbe Zeile derselben dreidimensionalen Bit-Interleaverstruktur geschrieben werden und
dass das Auslesen der m.k.l.b Bits zyklisch über die m dreidimensionalen Bit-Interleaverstrukturen zeilenweise erfolgt, wobei aufeinanderfolgende Auslesevorgänge in un terschiedlicher Tiefe der dreidimensionalen Bit- Interleaverstruktur durchgeführt werden.

12. Datenübertragungssystem auf Multiträgerbasis nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Impulsdetektor (22) vorgesehen ist und
dass Mittel (18) zum Durchführen einer Fehlerdekodierung vorgesehen sind,
wobei der Fehlerdekodierung Zuverlässigkeitsinformation durch den Impulsdetektor (22) zur Verfügung gestellt wird.