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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren sowie Sende-/Empfangseinrichtungen
zur Datenübertragung
mittels Frequenzmultiplex, insbesondere über eine Luftschnittstelle,
wobei gemäß einem
vorgegebenen, bekannten Übertragungsstandard
einige Subträger
nicht genutzt werden, damit das gesamte Sendesignal eine vorgegebene
spektrale Sendemaske einhält.
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Ein
Beispiel für
einen Standard zur Datenübertragung,
bei dem ein Frequenzmultiplexmechanismus ("Frequency Division Multiplex", FDM) zur Anwendung
kommt, ist der Standard IEEE 802.11a, vgl. IEEE Standard 802.11a-1999,
Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer
(PHY) specification, IEEE, 1999. Dieser Standard wurde entwickelt,
um drahtlose Netzwerke wie WLANs ("Wireless Local Area Networks") zu realisieren,
und er ermöglicht Übertragungen
mit Datenraten von bis 54 Mbit/s.
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Hierbei
erfolgen sämtliche
Datenübertragungen über die
drahtlose bzw. Luftschnittstelle, egal für welchen Zweck, mittels eines
PPDU(PHY layer convergence protocol – protocol data unit)-Frames
bzw. -Rahmens. Dieser enthält
neben den Daten zusätzliche
Blöcke
(wie Header oder Preamble), welche zur korrekten Übertragung
benötigt
werden.
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Der
PPDU-Rahmen wird in der physikalischen Schicht (PHY) moduliert,
damit eine Übertragung über die
Luftschnittstelle erfolgen kann. Als Modulationsverfahren wird OFDM
("Orthogonal Frequency
Division Multiplex")
verwendet. Dabei wird das ganze zur Verfügung stehende Frequenzspektrum
in orthogonale Einzelträger
("Sub Carrier", Subträger) unterteilt.
Jeder Einzelträger überträgt einen bestimmten
Teil der gesamten In formation. Einzelheiten hierzu sind der oben
angegebenen IEEE-Spezifikation sowie Fachbüchern zur WLAN-Thematik zu entnehmen,
bspw. O'Hara, Bob
und Petrick, Al: The IEEE 802.11 Handbook. A Designer's Companion, IEEE
Press, 1999.
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Bei
der IEEE 802.11a Spezifikation werden die Subträger am Rand des Übertragungsbandes nicht
verwendet, um Interferenzen mit anderen WLAN-Übertragungen (die sogenannte "Co-Channel Interference") zu vermeiden. Bei
Verwendung der Subträger
am Rand des Spektrums würde
keine Beeinflussung der Datenübertragung
der anderen Subträger
des gleichen Kanals auftreten, da wegen der OFDM-Modulation die
einzelnen Subträger
per se orthogonal sind. Allerdings würde dadurch das Sendespektrum
insgesamt breiter werden, denn jeder Subträger hat ein Spektrum mit sinx/x-Form.
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Diese
Verhältnisse
sind in den 6 bis 8 veranschaulicht. Bei 802.11a
liegen pro Kanal 64 Einzelträger
vor, von denen jedoch nur 52 verwendet werden. Die restlichen 12
Einzelträger
werden nicht übertragen.
Von diesen befinden sich 5 bzw. 6 am oberen bzw. unteren Ende des
Datenübertragungskanals
(in der 6 mit den Bezeichnungen
1–6 und 60–64); der
12. befindet sich in der Mitte und stellt im Basisband ein DC-Signal dar. Die 11
Subträger
am Rand der Kanalbandbreite werden gemäß dem IEEE 802.11a Standard
nicht zur Datenübertragung
verwendet. Sämtliche
Daten und die damit verbundenen Dienste, die gemäß dem Standard 802.11a übertragen
werden, nutzen somit nicht die Subträger am Rand.
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7 zeigt exemplarisch die
spektralen Verhältnisse
für den
in den USA spezifizierten Frequenzbereich von 5.15 GHz bis 5.35
GHz. In diesem Band sind insgesamt 8 WLAN-Kanäle vorhanden, welche untereinander
einen Abstand von 20 MHz haben. Es ist sehr deutlich zu erkennen,
wie sich die einzelnen Kanäle
spektral überlappen;
allerdings sind die Interferenzen durch andere Kanäle innerhalb
eines bestimmten Bereichs gering.
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In 8 ist die spektrale Sendemaske („Transmit
Spectrum Mask")
für einen
der acht Kanäle
aus 7 dargestellt, zusammen
mit einem typischen Signalspektrum dieses IEEE 802.11a-Kanals. Durch
Verwendung der ungenutzten Subträger
am Rand des Kanals würde
es zur Nichteinhaltung der Maske kommen, insbesondere an den Punkten
fc + 11Mhz und fc – 11Mhz,
d.h. hier würden
die durch die Sendemaske vorgegebenen maximalen spektralen Leistungsdichtewerte überschritten.
Andererseits wären
um fc + 9MHz und fc – 9MHz
herum noch nutzbare Bandbreite verfügbar, da dort der Abstand zwischen
Sendemaske und der von den benutzten Subträgern herrührenden Leistungsdichte teilweise
bis zu 20 dB beträgt.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie
entsprechende Sende-/Empfangseinrichtungen zur Datenübertragung mittels
Frequenzmultiplex, insbesondere über
eine Luftschnittstelle, anzugeben, bei dem die gemäß einem
vorgegebenen Übertragungsstandard
nicht verwendeten Subträger
für die
Datenübertragung
nutzbar gemacht werden und eine vorgegebene spektrale Sendemaske
eingehalten wird.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 durch dessen kennzeichnende Merkmale sowie ausgehend von Sende-/Empfangseinrichtungen
nach den Oberbegriffen der Ansprüche
13, 17 und 21 jeweils durch deren kennzeichnende Merkmale gelöst.
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Ein
wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, die ungenutzten
Subträger
des Datenübertragungskanals
dadurch nutzbar zu machen, dass von dem für die genutzten Subträger verwendeten Modulationsschema
abgegangen wird. Vielmehr soll eine Modulation der herkömmlich ungenutzten
Subträger
durch ein modifiziertes oder grundsätzlich anderes, zweites Modulationsschema
erfolgen. Dieses zweite Schema wird so ausgewählt, dass sichergestellt ist,
dass die Sendemaske für
alle Subträger
des Datenübertragungskanals
insgesamt eingehalten wird.
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Konkret
wird ein Verfahren zur Datenübertragung
mittels Frequenzmultiplex, insbesondere über eine Luftschnittstelle,
vorgeschlagen, bei dem gemäß einem
vorgegebenen Übertragungsstandard
- – das
Frequenzspektrum eines Datenübertragungskanals
einer Mehrzahl von Subträgern
zugeordnet wird, um Daten parallel über mehrere Subträger zu übertragen,
- – für die Übertragung
Daten nach einem standardgemäßen Standard-Modulationsschema
in der physikalischen Schicht moduliert werden, wobei
sich
für jede
Frequenz des Datenübertragungskanals
ein bestimmter spektraler Leistungsdichtewert aus der Überlagerung
der Spektren von Subträgern
ergibt, über
die Daten übertragen
werden,
- – eine
spektrale Sendemaske vorgegeben ist, die für jede Frequenz des Datenübertragungskanals einen
zulässigen
Maximalwert der spektralen Leistungsdichte definiert,
- – erste
Subträger
für die Übertragung
von primären
Daten vorgesehen sind, und
- – mindestens
ein zweiter Subträger
nicht für
die Datenübertragung
vorgesehen ist, da die Datenübertragung über den
zweiten Subträger
zur Überschreitung
von durch die spektrale Sendemaske vorgegebenen kritischen Maximalwerten
führen würde.
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Erfindungsgemäß wird nun
für die Übertragung
von sekundären
Daten über
den zweiten Subträger
ein Sekundär-Modulationsschema
verwendet, welches sich von dem Standard-Modulationsschema derart
unterscheidet, dass die kritischen Maximalwerte bei der Übertragung
von primären
Daten über die
ersten Subträger
und von sekundären
Daten über den
zweiten Subträger
eingehalten werden.
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In
besonders bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
beinhaltet das Sekundär-Modulationsschema,
dass sekundäre Daten
zur Übertragung über den
zweiten Subträ ger mittels
eines Spreizcodes um einen Spreizfaktor gespreizt werden.
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Bandspreizsysteme
sind z.B. bekannt von UMTS, IS95 oder GPS. Hierbei wird die Information mittels
eines Spreizcodes gespreizt. Aus einem einzelnen Infobit wird dadurch
eine ganze Folge von sogenannten Chips, die in Summe den gleichen
Informationsgehalt haben. Die Anzahl der Chips, die ein einzelnes
Bit repräsentieren,
wird im Allgemeinen auch als Spreizfaktor bezeichnet. Im Spektrum macht
sich die Spreizoperation dadurch bemerkbar, dass zum einem das Spektrum
des gespreizten Signals breiter wird, sich die Amplitude aber im
gleichen Maß verringert.
Empfängerseitig
wird die originale Bitfolge wieder hergestellt (Entspreizung), in
dem das gespreizte Signal mit der gleichen Sequenz wie beim Spreizen
multipliziert und über
eine Bitdauer integriert wird.
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In
weiteren bevorzugten Ausgestaltungen dieser Ausführungsform entspricht das Sekundär-Modulationsschema
bis auf die Spreizung dem Standard-Modulationsschema, insbesondere
beruhen beide Schemata auf ein und derselben Quadraturamplitudenmodulation
(QAM). Hierbei gestaltet sich die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
in bestehende Sende-/Empfangseinrichtungen besonders einfach, da
auch weiterhin nur ein einziges zugrundeliegendes Basis-Modulationsschema
verwendet wird bzw. zu implementieren ist. Im Falle des 802.11a-Standards ist dies
bevorzugt ein QAM-Modulationsschema.
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In
alternativen Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
beruhen Standard- und Sekundär-Modulationsschema
auf unterschiedlichen Modulationen, insbesondere beruht das Standard-Modulationsschema
auf einer Quadraturamplitudenmodulation und das Sekundär-Modulationsschema
auf einer Phasenumtastung. Die Erfindung erlaubt also ebenso die
Wahl grundlegend unterschiedlicher Modulationsschemata für die ersten
und zweiten Subträger,
wodurch der Fachmann vorteilhaft ein solches zweites Schema wählen kann,
das den Anforderungen an ein konkretes Übertragungssystem sowie den über die
zweiten Subträger
zu verwirklichenden Diensten am besten entspricht. So kann etwa
bei einem 802.11a-System, bei dem als Standard-Modulationsschema für die ersten Subträger QAM
genutzt wird, für
die zweiten Subträger
als zweites Schema ein Phasenumtastungsmechanismus ("Phase Shift Keying", PSK) verwendet
werden.
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In
weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die
Datenübertragung über den
zweiten Subträger
mit gegenüber
der Datenübertragung über die
ersten Subträger
verringerter Sendeenergie. Um die vorgegebene Sendemaske einzuhalten,
kann die Sendeenergie der zweiten Subträger verringert werden. Zwar
wird sich hierdurch die Fehlerrate im Allgemeinen vergrößern, der Fachmann
kann dies jedoch durch Wahl eines geeigneten zweiten Modulationsschemas
und/oder der weiteren Auslegung des Übertragungssystems kompensieren.
So erlaubt es etwa die Verwendung einer Bandspreiztechnik, auch
aus einem schwachen, d.h. verrauschten Empfangssignal des zweiten
Subträgers
die Dateninformation zuverlässig
zu demodulieren, und zwar wegen des empfängerseitigen Spreizgewinns.
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In
weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden sekundäre Daten über eine
Mehrzahl zweiter Subträger übertragen,
wobei das Sekundär-Modulationsschema
für unterschiedliche
zweite Subträger
unterschiedliche Spreizfaktoren und/oder Spreizcodes vorsieht. Wird
die Datenübertragung über mehrere
zweite Subträger
vorgesehen, z.B. über
die sechs bzw. fünf
ungenutzten, randseitigen Subträger
bei einem 802.11a-System,
können
zwar bei allen zweiten Subträgern
die gleichen Spreizfaktoren und/oder Spreizcodes verwendet werden.
Eine weiter verbesserte Ausnutzung der mit der vorgegebenen Sendemaske
zulässigen
Sendeenergien ist aber bei individuell an das gesamte Signalspektrum
aller Subträger
angepasste Spreizung pro zweitem Subträger möglich.
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Zusätzlich oder
alternativ können
auch sekundäre
Daten über
eine Mehrzahl zweiter Subträger übertragen
werden, wobei das Sekundär-Modulationsschema
für unterschiedliche
Subträger
unterschiedliche Sendeenergien vorsieht. Hierdurch ist ebenfalls
eine genauere Anpassung des gesendeten Signalspektrums aller Subträger an die
Sendemaske möglich.
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In
besonders bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind primäre
Daten mindestens einem primären
Dienst einer höheren
Protokollschicht und sekundäre
Daten mindestens einem weiteren sekundären Dienst einer höheren Protokollschicht
zugeordnet. Es ist denkbar, dass die über die zweiten Subträger übertragenen sekundären Daten
dem gleichen Dienst zugeordnet sind, wie die über die ersten Subträger übertragenen primären Daten.
In diesem Fall wird lediglich die maximale Bandbreite der Datenübertragung
gemäß Standard
erweitert. Ebenso kann jedoch die erfindungsgemäß gewonnene, zusätzliche
bzw. sekundäre
Datenübertragungskapazität für Zusatzdienste verwendet
werden, die standardgemäß nicht
vorgesehen sind. So sind bestimmte Dienste wie Notruf oder Ortsbestimmung
nicht in den Spezifikationen für 802.11a
enthalten. Durch die Erfindung ist es also möglich, etwa bei IEEE 802.11a-Systemen
Dienste zu realisieren, die unabhängig vom normalen 802.11a-Datentransfer
sind und einen erheblichen Nutzen darstellen.
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Besonders
vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren bei der Übertragung
von primären Daten
gemäß dem IEEE-Standard
802.11a und im Rahmen eines auf diesem Standard aufsetzenden primären Dienstes,
insbesondere der Übertragung von
PPDU-Rahmen, vorgesehen
sein. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
die nicht benutzten Subträger
des IEEE 802.11a-Standards zur Übertragung von
Daten zu benutzen, um ein erweitertes Dienste-Spektrum abzudecken.
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Bei
bevorzugten Ausgestaltungen dieses Verfahrens betrifft der sekundäre Dienst
- – einen
Notruf,
- – eine
Ortsbestimmung von über
den IEEE-Standard 802.11a an ein ortsfestes Netzwerk angebundenen
Mobilgeräten,
- – einen
Gruppenruf,
- – eine
Paging-Funktion für
Mobilfunkdienste oder
- – eine
niederratige Datenübertragung.
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In
weiteren Ausgestaltungen dieser Ausführungsformen werden sekundäre Daten
parallel übertragen,
die jeweils einem aus einer Mehrzahl von sekundären Diensten zugeordnet sind.
Vorteilhaft kann so nicht nur die Datenübertragungsrate für einen Dienst
erhöht
werden, der über
die ersten und/oder zweiten Subträger realisiert wird. Es ist
ebenso möglich,
mehrere sekundäre
oder Zusatzdienste parallel zu realisieren, wie bspw. einen Notruf
und eine Paging-Funktion.
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Bei
weiteren Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden keine primären Daten übertragen.
So ist es denkbar, nur die durch das Verfahren ermöglichten
Zusatzdienste zu nutzen, ohne dass eine Datenübertragung über die ersten Subträger erfolgt.
Ein Beispiel hierfür
ist etwa eine Notruffunktionalität,
die für
alle einem WLAN-Netz bekannten Datenendgeräte verfügbar sein sollte, auch wenn
diese keine Autorisierung zur Nutzung der Standard-WLAN-Datenübertragungsfunktionalität besitzen.
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Die
Vorteile und Zweckmäßigkeiten
erfindungsgemäßer Sende-/Empfangseinrichtungen
ergeben sich aus den Vorteilen und Zweckmäßigkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ein
Sender zur Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
verfügt üblicherweise über einen
Primärdaten-Modulator
mit einem Dateneingang und einer Mehrzahl von Subträgerausgängen, der
ausgebildet ist, um über
den Dateneingang eingegebene primäre Daten in eine vorgegebene Mehrzahl
von Teildatenströmen
aufzuteilen, jeden Teildatenstrom nach einem Standard-Modulationsschema
zu modulieren und jeden modulierten Teildatenstrom zur Übertragung über einen
ersten Subträger
in Form von Subträgerdatenströmen über jeweils einen
der Subträgerausgänge auszugeben.
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Weiterhin
liegt in einem gattungsgemäßen Sender
ein IDFT-Modul mit
einer Anzahl von Subträgereingängen und
einer gleichen Anzahl von Sendedatenausgängen vor, das ausgebildet ist,
um aus den über
die Subträgereingänge eingehenden
Datenströmen
mittels inverser diskreter Fouriertransformation Ausgangsdaten zu
berechnen, die über
die Sendedatenausgänge
zum Senden ausgegeben werden.
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Hierbei
ist jeder Subträgerausgang
des Primärdaten-Modulators
mit genau einem der Subträgereingänge des
IDFT-Moduls verbunden und die Anzahl der Subträgerausgänge des Primärdaten-Modulators ist geringer
als die Anzahl der Subträgereingänge des
IDFT-Moduls.
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Die
Subträgerausgänge des
Primärdaten-Modulators
können
so realisiert sein, dass der Primärdaten-Modulator über einen
Subträgerausgang
verfügt,
der nacheinander mit den Subträgereingängen des
IDFT-Moduls verbunden wird, um die Subträgerdatenströme dem jeweiligen Subträgereingang
des IDFT-Moduls
zuzuführen.
Dies gilt insbesondere bei Ausführungen
des Primärdaten-Modulators
und ggf. des IDFT-Moduls in Form von Software. Diese Art der Realisierung
ist dem Fachmann bekannt.
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Erfindungsgemäß hat der
Sender nun einen Sekundärdaten-Modulator
mit einem Dateneingang und mindestens einem Subträgerausgang,
der ausgebildet ist, um über
den Dateneingang eingegebene sekundäre Daten nach einem Sekundär-Modulationsschema
zu modulieren und zur Übertragung über einen
Subträger
in Form eines Subträgerdatenstromes über den
Subträgerausgang
auszugeben. Hierbei ist der Subträgerausgang des Sekundärdaten-Modulators
mit einem weiteren Subträgereingang
des IDFT-Moduls
verbunden.
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Ein
erfindungsgemäßer Sender
kann auch ausschließlich
zur erfindungsgemäßen Übertragung von
Daten ausgebildet sein. Ein derartiger Sender benötigt keinen
Primärdatenmodulator,
sondern verfügt
im Vergleich zu herkömmlichen
Sendern lediglich über
ein IDFT-Modul mit einer Anzahl von Subträgereingängen und einer gleichen Anzahl
von Sendedatenausgängen,
das ausgebildet ist, um aus den über
die Subträgereingänge eingehenden
Datenströmen
mittels inverser diskreter Fouriertransformation Ausgangsdaten zu
berechnen, die über
die Sendedatenausgänge
zum Senden ausgegeben werden.
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Ein
derartiger Sender verfügt
erfindungsgemäß über einen
Sekundärdaten-Modulator
mit einem Dateneingang und mindestens einem Subträgerausgang,
der ausgebildet ist, um über
den Dateneingang eingegebene sekundäre Daten nach einem Sekundär-Modulationsschema
zu modulieren und zur Übertragung über den
Subträger
in Form eines Subträgerdatenstromes über den
Subträgerausgang auszugeben.
Hierbei ist der Subträgerausgang
des Sekundärdaten-Modulators
mit einem Subträgereingang
der IDFT-Einheit verbunden, und alle nicht mit einem Subträgerausgang
des Sekundärdaten-Modulators
verbundene Subträgereingänge der
IDFT-Einheit sind auf den konstanten Datenwert Null gesetzt.
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Der
Sekundärdaten-Modulator
eines erfindungsgemäßen Senders
weist bevorzugt eine Spreizeinheit auf, die ausgebildet ist, um
die sekundären Daten
mit einem vorgegebenen Spreizcode zu modulieren.
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In
weiteren Ausführungsformen
eines erfindungsgemäßen Senders
weist der Sekundärdaten-Modulator
bevorzugt eine Skalierungseinheit auf, die ausgebildet ist, um die
modulierten sekundären Daten
mit einem vorgegebenen Skalierungsfaktor zu skalieren, derart, dass
die Datenübertragung über den
entsprechenden Subträger
mit gegenüber
der unskalierten Datenübertragung
verringerter Sendeenergie erfolgt.
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Ein
erfindungsgemäß ausgebildeter
Empfänger
hat wie herkömmliche
Empfänger
zunächst
ein DFT-Modul mit einer Anzahl von Empfangsdateneingängen und
einer gleichen Anzahl von Subträgerausgängen, das
ausgebildet ist, um aus über
die Empfangsdateneingänge
eingegebenen empfangenen Daten mittels diskreter Fouriertransformation
Subträgerdatenströme zu berechnen,
die über
die Subträgerausgänge ausgegeben
werden.
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Ferner
ist ein Primärdaten-Demodulator
mit einer Mehrzahl von Subträgereingängen und
einem Datenausgang vorhanden, der über die Subträgereingänge eingegebene
Subträgerdatenströme nach einem
Standard-Modulationsschema demoduliert und die demodulierten Teildatenströme zu einem
Primärdatenstrom
kombiniert, der über
den Datenausgang ausgegeben wird.
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Hierbei
ist jeder Subträgerausgang
des DFT-Moduls mit genau einem der Subträgereingänge des Primärdaten-Demodulators
verbunden und die Anzahl der Subträgerausgänge des DFT-Moduls ist größer als
die Anzahl der Subträgereingänge des
Primärdaten-Demodulators.
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Die
Subträgereingänge des
Primärdaten-Demodulators
können
so realisiert sein, dass der Primärdaten-Demodulator über einen
Subträgereingang
verfügt,
der nacheinander mit den Subträgerausgängen des
DFT-Moduls verbunden wird, um die Subträgerdatenströme des jeweiligen Subträgerausgangs
des DFT-Moduls entgegenzunehmen und zu bearbeiten. Dies gilt insbesondere
bei Ausführungen des
Primärdaten-Demodulators
und ggf. des DFT-Moduls in Form von Software. Diese Art der Realisierung
ist dem Fachmann bekannt.
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Erfindungsgemäß umfasst
der Empfänger weiterhin
einen Sekundärdaten-Demodulator
mit mindestens einem Subträgereingang
und einem Datenausgang, der über
den Subträgereingang
eingegebene Subträgerdaten
nach einem Sekundär-Modulationsschema
demoduliert und in Form eines Sekundärdatenstromes über den Datenausgang
ausgibt. Hierbei ist ein weiterer Subträgerausgang des DFT-Moduls mit
dem Subträgereingang
des Sekundärdaten-Demodulators
verbunden.
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Ein
erfindungsgemäßer Empfänger kann auch
ausschließlich
zum Empfang erfindungsgemäß übertragener
Daten ausgebildet sein. Ein derartiger Empfänger weist im Vergleich zu
herkömmlichen Empfängern keinen
Primärdaten-Demodulator
auf, sondern lediglich ein DFT-Modul mit einer Anzahl von Empfangsdateneingängen und
einer gleichen Anzahl von Subträgerausgängen, das
ausgebildet ist, um aus über
die Empfangsdateneingänge
eingegebenen empfangenen Daten mittels diskreter Fouriertransformation
Subträgerdatenströme zu berechnen,
die über
die Subträgerausgänge ausgegeben
werden.
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Dieser
Empfänger
hat einen einzigen Demodulator, nämlich einen Sekundärdaten-Demodulator mit
mindestens einem Subträgereingang
und einem Datenausgang, der ausgebildet ist, um über den Subträgereingang
eingegebene Subträgerdaten
nach einem Sekundär-Modulationsschema
zu demodulieren und in Form eines Sekundärdatenstromes über den Datenausgang
auszugeben. Hierbei ist ein Subträgerausgang des DFT-Moduls mit
dem Subträgereingang
des Sekundärdaten-Demodulators
verbunden, und alle weiteren Subträgerausgänge der DFT-Einheit bleiben
unverbunden.
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In
einer Ausführungsform
weist der Sekundärdaten-Demodulator
eines erfindungsgemäßen Empfängers eine
Entspreizeinheit auf, die ausgebildet ist, um den eingegebenen Subträgerdatenstrom mit
einer vorgegebenen Spreizsequenz zu demodulieren.
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In
weiteren Ausführungsformen
umfasst der Sekundärdaten-Demodulator
des Empfängers
einen Integrator, der ausgebildet ist, um den Subträgerdatenstrom über einen
vorgegebenen Spreizfaktor zu integrieren. Ferner weist der Sekundärdaten-Demodulator
einen Entscheider auf, der ausgebildet ist, um gesendete Bits über Vorzeichenentscheidungen
zu rekonstruieren.
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Eine
erfindungsgemäße Transceivereinrichtung
besteht aus einem erfindungsgemäßen Sender und
einem erfindungsgemäßen Empfänger, wobei Sender
und Empfänger
bevorzugt als gemeinsame Einrichtung ausgebildet sind, insbesondere
mit einer einzigen Antenne, sowie auf einem einzigen Mikroprozessor
implementiert sind. Eine Transceivereinrichtung kann auch lediglich
zur Übertragung
von Daten über
die erfindungsgemäß genutzten
zweiten Subträger
ausgebildet sein.
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Sender
und Empfänger
derartiger Transceivereinrichtungen sind bevorzugt für die Übertragung von
primären
Daten gemäß dem IEEE-Standard 802.11a
und für
die Übertragung
von sekundären
Daten über
die von diesem Standard nicht genutzten Subträger 1 bis 6 und 60 bis 64 ausgebildet.
Erfindungsgemäße Transceivereinrichtungen
können nicht
nur zur Implementierung in Access Points vorgesehen sein, sondern
auch als Einsteckkarte für den
Kartenschacht eines Notebooks oder Laptops, als Einbaueinrichtung
für ein
Mobilfunkendgerät
oder als Drahtlosmodul ("Wireless
Module") ausgebildet sein,
wobei Software-Anteile
auf diesen Einrichtungen und/oder zum Installieren auf einem externen
Mikroprozessor, beispielsweise dem eines Laptops, vorgesehen sein
kann.
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Die
erfindungswesentlichen Einheiten und Module der Sender, Empfänger bzw.
Transceiver können
in Hardware, Firmware, Software oder einer Kombination hieraus ausgeführt sein.
Bei bevorzugten Ausführungsformen
wird die benötigte
Hardware für
Sender und Empfänger
bzw. Transceiver gegenüber
herkömmlichen
Einrichtungen für
den 802.11a-Standard entweder nicht oder nur minimal verändert oder
erweitert. Somit können
innerhalb einer 802.11a-basierten Infrastruktur durch einfache und
kostengünstige
Erweiterung lediglich der Software die oben genannten Dienste zusätzlich realisiert werden.
Der Aufbau einer zusätzlichen
Infrastruktur für
diese Dienste wird daher überflüssig.
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Weitere
Aspekte, Vorteile und Zweckmäßigkeiten
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele
anhand der Figuren, von denen zeigt:
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1 eine
Topologie eines Extended Service Set gemäß IEEE 802.11a mit erfindungsgemäß erweiterten
Access Points und Mobilstationen;
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2 in
Form eines funktionalen Blockschaltbildes eine Darstellung eines
erfindungsgemäß ausgebildeten
Sender/Empfängerpaares
aus der 1;
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3 die
erfindungswesentlichen funktionalen Komponenten des Spreizmodulators
des Senders der 2;
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4 in
schematischer Form eine einem Leistungsdichtespektrum entsprechende
Darstellung für
einige Subträger
des Senders der 2;
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5 die
erfindungswesentlichen funktionalen Komponenten des Spreizdemodulators
des Empfängers
der 2;
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6 (Stand
der Technik) eine Veranschaulichung der unbenutzten Subträger in einem
IEEE 802.11a-System;
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7 (Stand
der Technik) eine Darstellung der in den USA gemäß dem Standard 802.11a im Frequenzband
zwischen 5150 MHz und 5350 MHz verwendbaren Datenübertragungskanäle;
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8 (Stand
der Technik) die spektrale Sendemaske eines der Datenübertragungskanäle der 7;
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9 (Stand
der Technik) eine Veranschaulichung der Auswirkung einer Spreiz-/Entspreizoperation
im Frequenzbereich.
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In 1 ist
als Ausführungsbeispiel
ein drahtloses Netz schematisch dargestellt, d. h. ein WLAN gemäß IEEE 802.11a.
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Das
Netz besteht aus insgesamt drei Access Points AP1, AP2 und AP3,
die über
ein festes Netz, ein sogenanntes Distribution System DS, miteinander
verbunden sind. Mehrere mobile Stationen MS1 bis MS6 kommunizieren
drahtlos mit den festen Stationen AP1 bis AP3 gemäß 802.11a.
Gemäß der Nomenklatur
von 802.11 ist das in 1 dargestellte Netz ein Extended
Service Set ESS.
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Die
Mobilstationen sowie Access Points der 1 sind gemäß der Erfindung
zur Verwendung der bei IEEE 802.11a ungenutzten Subträger zur Übertragung
weiterer, sekundärer
Daten neben den gemäß WLAN-Standard
primär übertragenen
Daten vorgesehen. Das erfindungsgemäße Verfahren beeinträchtigt in
keiner Weise die standardgemäße Datenübertragung.
So können
ohne weiteres herkömmliche
und erfindungsgemäß ausgebildete
Sende-/Empfangseinrichtungen in einem Netz wie dem in 1 gezeigten
ESS gemeinsam betrieben und genutzt werden.
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Die
Erläuterung
einer Reihe von Anwendungsbeispielen erfolgt weiter unten. Zunächst wird anhand
der 2 der funktionale Aufbau eines Senders 10 und
eines Empfängers 12 einer
der in der 1 gezeigten Stationen bzw. Access
Points erläutert.
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Im
Sender 10 werden wie bei herkömmlichen Sendern die gemäß dem Standard
802.11a übertragenen,
primären
Daten 14 der physikalischen Schicht einem Primärdaten-Datenmodulator 16 über dessen
Dateneingang 18 zugeführt.
Im Datenmodulator 16 werden die Daten moduliert, und zwar
gemäß dem IEEE
802.11a – Standard
nach einem auf der Quadraturamplitudenmodulation QAM basierenden
Modulationsschema (nicht dargestellt). Konkret wird der primäre Datenstrom 14 in 48 Teildatenströme aufgeteilt
und jeder dieser Teildatenströme
einzeln 16QAM-moduliert. Die modulierten Teildatenströme werden
sodann als 48 Subträgerdatenströme über die
Subträgerausgänge 20 ausgegeben.
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Die
Subträgerausgänge 20 sind
mit Subträgereingängen 22 eines
als solchen ebenfalls bekannten IDFT-Moduls 24 verbunden,
wo bei das Modul über
64 Subträgereingänge 22 verfügt, von
denen nach dem Stand der Technik 16 unverbunden bzw. auf
einen konstanten Datenwert von Null gesetzt werden würden.
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Bei
der 2 handelt es sich um eine funktionale Darstellung,
bei der die Subträgeraungänge 20 des
Primärdaten-Modulators 16 als
parallel vorliegend dargestellt sind. Sowohl der Modulator 16 als auch
das IDFT-Modul 24 sind in Software ausgeführt. Hierbei
verfügt
der Primärdaten-Modulator,
bezogen auf die softwaretechnische Organisation, über einen (logischen)
Subträgerausgang,
der nacheinander mit den Subträgereingängen des
IDFT-Moduls 24 verbunden wird, um die Subträgerdatenströme dem jeweiligen
Subträgereingang
des IDFT-Moduls
zuzuführen.
Die Ausgänge 22 sind
von daher genauer als „quasi-parallel" vorliegend anzusehen.
Diese Art der Realisierung ist jedoch dem Fachmann wohlbekannt, weshalb
in dem vorliegenden Dokument knapper nur so auf die Ausgänge 22 Bezug
genommen wird, als ob diese parallel vorliegen würden.
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Im
IDFT-Modul 24 werden die aus den über die Subträgereingänge eingehenden
Subträgerdatenströmen mittels
inverser diskreter Fouriertransformation Ausgangsdaten berechnet,
die über
64 Sendedatenausgänge
zum Senden ausgegeben werden. Die über die Subträgereingänge eingehenden
Datenströme
werden also als Datenpakete behandelt, die jeweils über unterschiedliche
Frequenzbereiche bzw. unterschiedliche Subträger zu übermitteln sind. Durch die
inverse Fouriertransformation erfolgt eine Umsetzung in den Zeitbereich,
d.h. es werden konkrete Signalfolgen zur Ansteuerung der Antenne (nicht
gezeigt) berechnet, die dem IDFT-Modul nachgeschaltet ist.
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Der
Sender 10 hat als weitere Einheit einen Sekundärdaten-Modulator 28.
Diesem werden sekundäre
Daten 29, die über
die unbenutzten Sub-Träger übertragen
werden sollen, über
einen Dateneingang 30 zugeführt. Im Modulator 28 werden
die sekundären
Daten in zwei Teildatenströme
aufgeteilt, von denen jeder gespreizt und skaliert wird, wie weiter
unten genauer be schrieben wird. Die in dieser Weise modulierten
sekundären
Daten werden sodann über
zwei Subträgerausgänge 32 ausgegeben. Für das parallele
bzw. quasi-parallele Vorliegen der Subträgerausgänge 32 gilt das oben
in Bezug auf die Subträgerausgänge 20 gesagte
entsprechend.
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Die
Ausgänge 32 sind
mit herkömmlich
unbenutzten Subträgereingängen 22' des IDFT-Moduls 24 verbunden.
Zur Erzeugung des Sendesignals mittels der IDFT (inverse diskrete
Fouriertransformation) werden die 48 Subcarrier mit den
normalen WLAN-Daten
(Subträgereingänge 22)
und die Daten der zusätzlichen
(und sonst nicht benutzten) Subcarrier (Subträgereingänge 22') verwendet, welche ebenfalls übertragen
werden sollen. Alle anderen Subcarrier bleiben weiterhin bei „Null" (im Beispiel also
10 weitere Eingänge;
diese sind aus Gründen der
Klarheit nicht mit eingezeichnet). Es muss nur wie bei jedem IEEE
802.11a-konformen Sender sicher gestellt sein, dass insgesamt 64
Eingangswerte für die
IDFT vorhanden sind. Durch die bei IEEE 802.11a verwendete OFDM-basierte
Modulation sind die einzelnen, ersten und zweiten Subträger per
se orthogonal, so dass bei Verwendung der herkömmlich ungenutzten Subträger am Rand
des Spektrums eines Datenübertragungskanals
keine Beeinflussung der Datenübertragung
der anderen Subträger
des gleichen Kanals auftritt.
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Bei
der Verarbeitung im IDFT-Modul 24 können (in diesem Beispiel) zwei
der bisher auf den Datenwert Null gesetzten Eingangsgrößen bei
jeder Fouriertransformation nunmehr gegenüber herkömmlichen Modulen von Null verschiedene
Werte aufweisen. An der Arbeitweise des Moduls 24 ändert sich
durch diese beiden zusätzlichen
Datenströme jedoch
nichts gegenüber
herkömmlichen
Sendern, d.h. es wird wie bisher eine Fouriertransformation mit den
Eingangsdaten durchgeführt.
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Wesentliche
Komponenten des Sekundärdaten-
bzw. Spreizmodulators 28 der 2 sind in
der 3 für
einen der beiden Teildatenströme
schematisch dargestellt. Die eingegebenen se kundären Daten werden z.B. zunächst, genau
wie die primären Daten
im Primärdaten-Modulator 16,
16QAM-moduliert. Die sich ergebende Datenfolge {d(k)} mit (in diesem
Beispiel) einer Rate von 2.5 kbit/s wird in einer Spreizeinheit 34 mit
einer fest vorgegebenen Folge {s(n)}, d.h. einer Spreizsequenz bzw.
einem Spreizcode, der Länge
100 (Spreizfaktor SF = 100) gespreizt, um auf eine Inputrate von
250 kHz bei der IDFT von WLAN 802.11a zu kommen (ein OFDM-Symbol
hat eine Länge
von 4 μs,
dies entspricht einer Frequenz von 250 kHz; mit dieser Frequenz muss
pro Sub-Carrier ein neuer Wert als Input für die 64-Punkt-IDFT bereitgestellt
werden).
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Die
Auswirkungen einer Bandspreizung mittels eines Spreizcodes im Frequenzbereich
sind allgemein in 9 dargestellt. Aus einem einzelnen
Infobit (Signal S1) wird eine ganze Folge von sog. Chips, die in
Summe den gleichen Informationsgehalt haben. Die Anzahl der Chips,
die ein einzelnes Bit repräsentieren,
wird als Spreizfaktor SF bezeichnet. Z.B wird aus einer BPSK modulierten
Bitfolge von 256 kbit/s mit einem Spreizfaktor (SF) von 8 eine BPSK
modulierte Chipfolge von 2 Mchip/s.
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Im
Spektrum macht sich die Spreizoperation dadurch bemerkbar, dass
zum einem das Spektrum des gespreizten Signals breiter wird, sich
die Amplitude aber im gleichen Maß verringert (Signal r1 in 9).
Bei SF = 8 bedeutet dies eine Verminderung um 20·log10(8) = 18 dB. Dieser
Wert wird auch als Spreizgewinn bezeichnet. Gleichzeitig erhöht sich die
benötigte
Bandbreite auf das Achtfache.
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Auch
wenn also an den kritischen Punkten des Sendesignal-Spektrums, z.B. fc
+ 11 MHz und fc – 11
MHz in 8, nur noch ein kleiner Abstand (z.B. 1 dB) bis
zur Sendemaske vorhanden ist, kann ein entsprechendes Modulationsschema
für die
Subträger
ausgewählt
werden, welches insbesondere eine Spreizung wie hier beschrieben
umfasst.
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Empfängerseitig
wird die originale Bitfolge wieder hergestellt (Entspreizung, unteres
Drittel der 9), in dem das gespreizte Signal
mit der gleichen Sequenz wie beim Spreizen multipliziert und über eine
Bitdauer integriert wird. Die Folge bzw. Spreizsequenz, mit der
ge- bzw. entspreizt wird, hat eine feste Länge, welche durch den Spreizfaktor
gegeben ist, und wiederholt sich für jedes Bit.
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Wie
in der 3 dargestellt, weist der Spreizmodulator 28 weiter
eine Skalierungseinheit 36 auf. Diese dient dazu, die modulierten,
d.h. gespreizten, sekundären
Daten {d(n)} mit einem vorgegebenen Skalierungsfaktor a zu skalieren.
Die Skalierung bewirkt, dass die Datenübertragung über den entsprechenden Subträger mit
gegenüber
der unskalierten Datenübertragung
verringerter Sendeenergie erfolgt.
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Die
Skalierung mit einem Faktor a = 1/SF < 1 ist notwendig, um den spektralen
Anforderungen zu genügen,
d.h. die Übertragung über die
herkömmlich nicht
benutzten Sub-Carrier 22' erfolgt
mit einer wesentlich geringeren Energie als die der übrigen Subträger. Das
Spektrum eines OFDM-Signals entsteht dadurch, dass die sin x/x-förmigen Spektren
der einzelnen Subträger
summiert werden.
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Die 4 zeigt
für diesen
Zusammenhang beispielhaft das Ergebnis einer numerischen schnellen
Fouriertransformation ("Fast
Fourier Transformation",
FFT). Auf der X-Achse sind die Stützpunkte der FFT angegeben,
auf der Y-Achse die numerischen, einheitenlosen Werte der FFT. Ein
Bezug zu physikalischen Größen kann
hergestellt werden, indem den Stützpunkten
der X-Achse Frequenzen zugewiesen werden und etwa dem maximalen
Wert der Y-Achse (dem Wert 1.0) ein Wert von 0 dBm/Hz zugewiesen wird.
Alle kleineren Werte auf der Y-Achse hätten dann relative dB-Werte.
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In
der 4 sind zwei normale, erste Sub-Carrier und ein
erfindungsgemäß verwendeter, zweiter
Subträger
mit niedriger Energie dargestellt. Es ist kein Summensignal dargestellt,
nur die Beiträge
der einzelnen Subträger.
Bei dem Subträger
mit niedriger Energie ist außerdem
ein Spreizcode mit SF = 10 verwendet worden. Es ist ohne weiteres
erkennbar, dass diese Subträger
bei Verwendung eines ungespreizten Modulationsschemas und mit der gleichen
Sendeenergie wie die beiden anderen Subträger zu einer Überschreitung
der Sendemaske führen
würde (schematisch
für den
linken Rand des Spektrums in 4 eingezeichnet).
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Durch
die erfindungsgemäße Modulation geht
der Sub-Carrier im Leistungsdichtspektrum mit zunehmender Entfernung
von seiner Trägerfrequenz sehr
schnell im Rauschen unter und trägt
nur sehr wenig zum gesamten Sendesignal des OFDM-Spektrums bei.
Man erkennt auch, dass bei einem SF von z.B. 100 der maximale Peak
um 40 dB niedriger ausfällt
als die der normalen Sub-Carrier.
Damit kann die Sendemaske für
802.11a eingehalten werden.
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Empfangsseitig
können
die sekundären
Daten der zweiten Subträger
auch nur mit Hilfe der Bandspreiztechnik wieder gewonnen werden
(vgl. das oben anhand der 9 Gesagte).
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Zunächst wird
jedoch der Aufbau des Empfängers 12 beschrieben,
so wie er herkömmlich
bekannt ist. Die von einer nicht gezeigten Antenne empfangenen Signale
werden in Form von 64 Sendedatenströmen einem DFT-Modul 38 mit
64 Empfangsdateneingängen 39 zugeführt, wie
dies dem Fachmann aus dem IEEE 802.11a-Umfeld bekannt ist. Das DFT-Modul 38 berechnet
aus den empfangenen Daten mittels diskreter Fouriertransformation
Subträgerdatenströme, die
die empfangenen Daten in der Frequenzdomäne repräsentieren. Die Subträgerdatenströme werden
an 64 Subträgerausgängen bereitgestellt.
Herkömmlich
sind allerdings diejenigen Subträgerausgänge, die
den randständigen
Subträgern eines
802.11a-Kanals entsprechen (vgl. 6) mit keiner
weiteren Verarbeitungseinheit verbunden, d. h. die Da ten werden
verworfen (diese Subträgerausgänge sind
zur Klarheit fortgelassen).
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Nur 48 der
Subträgerausgänge, in 2 mit dem
Bezugszeichen 40 bezeichnet, sind mit den 48 Subträgereingängen 41 eines
Primärdaten-Demodulators 42 verbunden.
Dieser demoduliert die Subträgerdatenströme jeweils
nach dem Standard-Modulationsschema 16QAM für 802.11a-Systeme. Die demodulierten
Teildatenströme
werden sodann zu einem Datenstrom kombiniert und als primäre Daten 14' über den
Datenausgang 44 ausgegeben.
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Für die Subträgereingänge 41 des
Demodulators 42 gilt sinngemäß das oben zu den Subträgerausgängen 20 bzw. 32 gesagte:
Sowohl der Demodulator 42 als auch das DFT-Modul 38 sind
in Software ausgeführt.
Hierbei verfügt
der Primärdaten-Demodulator,
bezogen auf die softwaretechnische Organisation, über einen
(logischen) Subträgereingang, der
nacheinander mit den Subträgerausgängen des DFT-Moduls 38 verbunden
wird, um die jeweiligen Subträgerdatenströme dem DFT-Modul 38 zur
Weiterverarbeitung zu entnehmen. Die Eingänge 41 sind von daher
genauer als „quasi-parallel" vorliegend anzusehen,
jedoch wird in dem vorliegenden Dokument aus Klarheitsgründen nur
so auf die Ausgänge 41 Bezug
genommen, als ob diese parallel vorliegen würden.
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Der
Empfänger 12 wird
nun erfindungsgemäß zur Übertragung
sekundärer
Daten über
die bisher nicht genutzten Subträger
um einen Sekundärdaten-
bzw. Spreizdemodulator 46 ergänzt.
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Dieser
verfügt über zwei
Subträgereingänge 48,
die mit zwei Ausgängen 40' der herkömmlich ungenutzten
Subträgerausgänge des
DFT-Moduls 38 verbunden sind. Der Spreizdemodulator 46 demoduliert
die über
die Subträgereingänge eingegebene Subträgerdaten
nach einem Sekundär-Modulationsschema,
wie unten genauer geschildert. Die demodulierten Teildatenströme werden
kombiniert und als sekundäre
Daten 29' über einen
Datenausgang 50 ausgegeben.
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5 zeigt
den funktionalen Aufbau des Spreizdemodulators 46 für einen
der beiden über
die Eingänge 48 empfangenen
Subträgerdatenströme. Nur
durch die Nutzung des Spreizgewinns beim Entspreizen lässt sich
aus dem schwachen und verrauschten (weil mit einer um einen Faktor
1/a geringeren Sendeenergie übertragenen,
vgl. 4 und die obige Diskussion) Signal des Sub-Trägers die
Information sicher demodulieren, da sich die Rauschleistung durch
das Entspreizen nicht erhöht.
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Das
auf dem Subträger
empfangene Signal {m(n)} wird in einer Entspreizeinheit 52 mit
der Spreizfolge {s(n)} multipliziert (der gleichen, vorgegebenen
Sequenz wie in der Spreizeinheit 34 des Senders 10).
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Der
sich ergebende Datenstrom wird in einem Integrator 54 über die
Dauer eines Bit integriert (also über SF = 100 Chips). Schließlich wird
in einem Entscheider mittels einer Vorzeichenentscheidung über das
Vorzeichen des gesendeten Bits entschieden und das gesendete Bit
so rekonstruiert. Der sich ergebende Datenstrom {d(k)} wird schließlich gemäß dem bekannten
Demodulationsschemata für
16QRM demoduliert und mit dem entsprechend behandelten weiteren
Datenstrom kombiniert und schließlich über den Ausgang 48 ausgegeben.
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Nachfolgend
werden anhand des in 1 dargestellten Extended Service
Set ESS einige Anwendungsbeispiele auf Dienstebene beschrieben.
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Ausführungsbeispiel 1:
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In
diesem Anwendungsbeispiel werden die herkömmlich nicht genutzten Subträger eingesetzt, um
eine Ortsbestimmung der mobilen Stationen zu ermöglichen. Dazu wird angenommen,
dass die Positionen der ortsfesten APs bekannt sind. Auf einem oder
mehreren der durch den Standard 802.11a ungenutzten Subträger (z.B.
Subträger
Nummer 5, vgl. 6) wird nun von den Access Points
AP1 bis AP3 ein Positionssignal ausgesen det. Dieses kann entweder
kontinuierlich oder periodisch ausgesendet werden. Die Mobilstationen
messen z.B. die Zeitdifferenzen der unterschiedlichen Positionssignale
beim Empfang. Mit diesen Zeitdifferenzmessungen und mit den bekannten
Positionen der APs kann die Position der jeweiligen Mobilstation
bestimmt werden. Dieses Verfahren ist als solches unter dem Begriff „Observed Time
Difference of Arrival" dem
Fachmann bekannt.
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Ausführungsbeispiel 2:
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In
dem ESS gemäß 1 tritt
die Situation auf, dass MS3 einen Notruf an AP1 senden will, aber entweder
gemäß der 802.11-Zugriffsprozedur
auf die Luftschnittstelle nicht zugreifen kann (weil andere Stationen
z.B. die Luftschnittstelle blockieren), oder nicht bei AP1 angemeldet
ist (z.B. wenn MS3 ein nicht registrierter Nutzer für das bestehende
ESS ist). MS3 sendet nun z.B. auf dem Subträger Nummer 4 ein Notrufindikatorsignal
(NRIS).
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Nach
Detektion des NRIS am AP1 kann der AP1 entweder alle normalen Datentransfers
beenden und MS3 somit ermöglichen, über die
Luftschnittstelle gemäß IEEE 802.11a
einen Notruf abzusetzen. Oder der komplette Notruf wird über die
nicht benutzten Subträger
(z.B. Subträger
Nr.4 oder einen weiteren Subträger,
z.B. Nr. 5) abgewickelt. In diesem Fall wäre es möglich, ein Notrufsystem aufzubauen,
das die Frequenzen von 802.11a benutzt, ohne dass das 802.11a-System
selbst beeinträchtigt
wird.
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Ausführungsbeispiel 3:
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Ausgehend
von dem ESS nach 1, werden die herkömmlich nicht
benutzen Subträger
des 802.11a-Systems benutzt, um einen Gruppenruf-Dienst zu realisieren.
Jeder Gruppe wird dabei ein bestimmter Subträger zugewiesen. Die einer bestimmten
Gruppe zugeordneten Mobilstationen versuchen, entweder kontinuierlich
oder in bestimmten Zeitabständen,
ein Signal auf dem für
die jeweilige Gruppe allokierten Subträger zu detek tieren. Bei erfolgreicher
Detektion wird entweder die darin enthaltenen Information weiterverarbeitet
(betreffend etwa das Anzeigen einer Nachricht auf einem Display
der Mobilstation) oder es erfolgt eine Benachrichtigung, dass ein
Gruppenruf erfolgte, etwa durch ein optisches oder akustisches Signal.
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Ausführungsbeispiel 4:
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Die
vom 802.11a-System nicht benutzten Subträger können auch verwendet werden,
um Paging-Signale von einem Mobilfunksystemen zu übertragen.
Ein Anwendungsfall hierfür
besteht bei Mobilstationen, die gleichzeitig als Mobilfunkgeräte ausgebildet
sind. Derartige Geräte,
die Signale gemäß mehreren
Standards empfangen können
sind bekannt, bspw. als SDR-Terminals ("Software Defined Radio") oder Multimode-Terminals.
Durch die Erfindung ist es möglich,
dass solche Geräte
am Mobilfunknetz angemeldet sind, ohne dass Ressourcen für das periodische
Empfangen von Paging-Signalen benötigt werden. Erst nachdem auf
den erfindungsgemäß verwendeten
Subträgern
des 8021.11a-Systems ein Paging-Signal empfangen wurde, werden die
entsprechenden Ressourcen aktiviert, um z.B. einen Telefonanruf über ein
Mobilfunknetz entgegenzunehmen.
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Ausführungsbeispiel 5:
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Die
herkömmlich
nicht benutzten Subträger können auch
dazu verwendet werden, um Daten zu übertragen, wie etwa Messsignale
von Sensoren (Temperatur, Luftdruck), Zählimpulse (Lichtschranke) oder
auch für
eine Rufanlage. Zahlreiche vorteilhafte Anwendungen etwa in Prozesssteuerungsanlagen sind
hier denkbar.
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Alle
aufgeführten
Beispiele können
einfach dahingehend modifiziert werden, dass gar kein komplettes
802.11a-fähiges
Gerät bzw.
eine derartige Mobilstation vorhanden ist. Zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
müssen
lediglich die Funktionen bzw. entsprechenden Bauteile vorhanden sein,
die zum Empfang von Daten über
die durch das 802.11a-System
nicht genutzten Sub-Träger
benötigt
werden.
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Weiterhin
können
für die
Datenübertragung über die
bei 802.11a nicht benutzten Subträger Modulationsschemata verwendet
werden, die unabhängig
von dem Modulationsschema sind, welches für eine aktuelle Übertragung
gemäß 802.11a
verwendet wird. Bspw. kann die Datenübertragung innerhalb des 802.11a-Systems mit 16QAM
stattfinden (alle „normalen" bzw. für die Übertragung
von primären Daten
vorgesehenen Subträger
werden damit moduliert), während
für die
erfindungsgemäße Datenübertragung über die
durch das 802.11a-System nicht genutzten Subträger BPSK ("Binary Phase Shift Keying") verwendet wird.
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Zusätzlich zu
den im 802.11a-Standard für die
vorgesehenen Modulationsverfahren (BPSK, QPSK, 16QAM und 64QAM)
können
für die
unbenutzten Subträger
auch andere grundlegende Schemata angewendet werden, insbesondere
in Kombination mit Bandspreizverfahren.
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Selbstverständlich können statt
den oben beispielhaft angegebenen Spreizfaktoren und Spreizsequenzen
ganz andere verwendet werden, die an das konkret vorliegenden Standard
oder den zu realisierenden Dienst oder weitere Faktoren angepasst
sind.
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Obwohl
die Beispiele sich auf den IEEE 802.11a-Standard beziehen, ist die
Erfindung auch für
ganz andere FDM-basierte Übertragungsverfahren
verwendbar, bei denen Subträger
unbenutzt bleiben.
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Im
Schutzbereich der Erfindung, der ausschließlich durch die nachfolgenden
Ansprüche
angegeben wird, sind durch fachmännisches
Handeln noch viele weitere Ausführungsformen
der Erfindung denkbar.