DE102005016717A1

DE102005016717A1 - Verfahren zur Unterdrückung spektraler Nebenzipfel in auf OFDM beruhenden Übertragungssystemen

Info

Publication number: DE102005016717A1
Application number: DE200510016717
Authority: DE
Inventors: Ivan Dipl.-Ing. Cosovic
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2025-04-12
Also published as: DE102005016717B4

Abstract

Zur Unterdrückung spektraler Nebenzipfel eines zu übertragenden Signals in drahtlosen oder drahtgebundenen OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)-Übertragungssystemen und in Mehrträger-Übertragungssystemen, die OFDM verwenden oder auf OFDM basieren, wird die ursprüngliche QAM(Quadrature Amplitude Modulation)- bzw. PSK(Phase Shift Keying)-Konstellation, mit welcher die OFDM-Unterträger des zu übertragenden Signals moduliert sind, mit bekannten Übersetzungsvektoren repliziert, wodurch diese ursprüngliche Konstellation erweitert wird, so dass in dieser erweiterten Konstellation (Expanded Constellation) für jeden Punkt der ursprünglichen Konstellation mehrere verschiedene Alternativen verfügbar sind, welche die gleiche Information darstellen. Aus diesen mehreren verschiedenen Möglichkeiten wird ein Satz von Punkten ausgewählt, welcher die spektralen Nebenzipfel minimiert oder zumindest eine bessere Nebenzipfelunterdrückung als die ursprüngliche Übertragunssequenz erzielt. DOLLAR A Anwendung bei auf OFDM beruhenden drahtlosen und drahtgebundenen Übertragungssystemen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung spektraler Nebenzipfel eines zu übertragenden Signals in drahtlosen oder drahtgebundenen OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)-Übertragungssystemen und in Mehrträger-Übertragungssystemen, die OFDM verwenden oder auf OFDM basieren, wobei die OFDM-Unterträger des zu übertragenden Signals mit einer QAM(Quadrature Amplitude Modulation)- oder PSK(Phase Shift Keying)-Konstellation moduliert werden.

Das Spektrum eines OFDM-Sendesignals weist bekanntlich starke Nebenzipfel auf. Dies bedeutet, dass bei einer OFDM-Übertragung außerhalb der Übertragungsbandbreite beachtliche Sendeleistungen abgestrahlt werden.

Zur Unterdrückung spektraler Nebenzipfel bei OFDM gibt es gemäß dem Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten.

Spektrale Nebenzipfel lassen sich insbesondere durch Filterungsmaßnahmen unterdrücken. Derartige Maßnahmen bedeuten zum einen zusätzlichen Realisierungsaufwand und damit zusätzliche Kosten. Zum anderen wird das Sendesignal durch den Filtervorgang beeinflusst und es können Störungen auftreten. Insbesondere wird durch die Filterung das OFDM-Symbol im Zeitbereich verlängert, wodurch störende Symbolinterferenzen zwischen aufeinander folgenden OFDM-Symbolen entstehen können.

Eine Unterdrückung spektraler Nebenzipfel lässt sich in OFDM-Übertragungssystemen auch dadurch erreichen, dass große Schutzbänder zu den im Frequenzbereich benachbarten Systemen vorgesehen bzw. Unterträger am Frequenzbereichsrand des OFDM-Systems freigelassen werden. Das Verfahren, Unterträger am Frequenzbereichsrand freizulassen, d.h. nicht mit Datensymbolen zu belegen, wird beispielsweise in den Standards DAB ("Digital Audio Broadcasting") und DVB-T ("Digital Video Broadcasting – Terrestrial") verwendet. Diese bekannten Maßnahmen sind jedoch ineffizient und verschwenden die wertvolle Ressource Spektrum. Steht nur ein kleiner Frequenzbereich zur Übertragung zur Verfügung, dann macht es keinen Sinn, ein OFDM-Übertragungssystem in diesen Frequenzbereich zu legen, wenn große Schutzbänder vorzusehen sind oder Unterbänder freigelassen werden müssen.

Eine Unterdrückung spektraler Nebenzipfel in OFDM-Übertragungssystemen kann auch durch Pulsformung erfolgen. Anstelle des rechteckförmigen Impulses für das OFDM-Symbol im Zeitbereich können andere Pulsformen gewählt werden, die ein günstigeres Spektrum besitzen, d.h. ein Spektrum, dessen Nebenzipfel schneller abklingen. Beispiele für derartige Pulse sind Nyquist-Pulse, wie beispielsweise der "Raised Cosine"-Puls. Allerdings haben andere Pulsformen als der Rechteckpuls auch ziemliche Nachteile. Es vergrößert sich nämlich die zeitliche Ausdehnung des OFDM-Symbols, wodurch Symbolinterferenzen entstehen können. Darüber hinaus kann zur OFDM-Modulation und -Demodulation nicht mehr die aufwandsgünstige Realisierung mittels DFT/IDFT ("Discrete Fourier Transformation"/"Inverse Discrete Fourier Transformation") bzw. FFT/IFFT ("Fast Fourier Transformation"/"Inverse Fast Fourier Transformation") verwendet werden.

Der vorstehend beschriebene Stand der Technik zur Unterdrückung von spektralen Nebenzipfeln bei OFDM-Übertragungssystemen beruht auf Lehrbuchwissen und kann beispielsweise in dem Buch von Proakis, J.G.: "Digital Communications", New York: McGraw-Hill Inc., 1995 oder im Buch von van Nee, R.; Prasad, R.: "OFDM for Wireless Multimedia Communications", Boston: Artech House, 2000 nachgeschlagen werden.

Bei manchen OFDM-Übertragungssystemen besteht die Anforderung, kleine Frequenzbereiche zu nutzen. Diese Forderung ist beispielsweise beim Entwurf von auf OFDM basierenden "Overlay"-Übertragungssystemen aufgestellt. Ein "Overlay"-Übertragungssystem ist ein Kommunikationssystem, das im Spektrum eines anderen Übertragungssystems arbeiten und die dort ungenutzten Frequenzbereiche zur Übertragung nutzen darf.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zu Grunde, spektrale Nebenzipfel in OFDM-Übertragungssystemen und Mehrträger-Übertragungssystemen, die auf OFDM beruhen oder OFDM verwenden, zu unterdrücken oder zumindest erheblich zu reduzieren, ohne dass ein zusätzlicher Filteraufwand erforderlich wird und das OFDM-Sendesignal durch einen zu Störungen, insbesondere Symbolinterferenzen, führenden Filtervorgang beeinflusst wird. Bei der durch die Erfindung zu schaffenden Nebenzipfelunterdrückung soll darüber hinaus auch die wertvolle Ressource Spektrum ohne Verschwendung möglichst vollständig ausgenutzt werden, was insbesondere dann von hoher Bedeutung ist, wenn nur ein kleiner Frequenzbereich zur Übertragung verfügbar ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, die sich auf ein Verfahren zur Unterdrückung spektraler Nebenzipfel eines zu übertragenden Signals in drahtlosen oder drahtgebundenen OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)-Übertragungssystemen und in Mehrträger-Übertragungssystemen, die OFDM verwenden oder auf OFDM basieren, bezieht, wird diese Aufgabe in vorteilhafter Weise dadurch gelöst, dass die QAM- bzw. PSK-Konstellation, mit welcher die OFDM-Unterträger des zu übertragenden Signals ursprünglich moduliert sind, unter Verwendung bekannter Übersetzungsvektoren repliziert wird und dadurch diese ursprüngliche Konstellation erweitert wird, so dass in dieser erweiterten Konstellation (Expanded Constella tion) für jeden Punkt der ursprünglichen Konstellation mehrere verschiedene Alternativen verfügbar sind, welche die gleiche Information darstellen, und dass aus diesen mehreren verschiedenen Möglichkeiten ein Satz von Punkten ausgewählt wird, welcher die spektralen Nebenzipfel minimiert oder zumindest eine bessere Nebenzipfelunterdrückung als die ursprüngliche Übertragungssequenz erzielt.

Die Nebenzipfelunterdrückung in OFDM-Systemen und Mehrträger-Übertragungssystemen, die auf OFDM basieren, wird gemäß der vorliegenden Erfindung somit durch Anwenden einer als "Erweiterte Konstellation" ("Expanded Constellation") bezeichneten Technik erreicht, bei der eine QAM- oder PSK-Konstellation, mit der die Unterträger des zu übertragenden Signals moduliert werden, derart erweitert wird, dass für jeden Punkt der ursprünglichen Konstellation mehrere verschiedene Alternativen verfügbar sind. Die Wahl der bevorzugten Alternative wird entsprechend derjenigen Kombination ausgeführt, die eine maximale Nebenzipfelunterdrückung bietet oder zumindest eine bessere Nebenzipfelunterdrückung als die ursprüngliche Übertragungssequenz erzielt.

Die ursprüngliche Konstellation kann auf solche Weise erweitert werden, dass z.B. keine Nebeninformationen und/oder keine Änderungen bei der Symbolfehlerrate eingeführt werden. Dies kann durch sorgfältiges Auswählen des Abstandes zwischen ursprünglichen Konstellationspunkten und entsprechenden Punkten der erweiterten Konstellation erreicht werden.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung weist gegenüber dem Stand der Technik eine Reihe von Vorteilen auf. Es werden weder Symbolinterferenzen noch andere Störungen erzeugt. Es werden lediglich sehr kleine Schutzbänder oder überhaupt keine Schutzbänder benötigt. DFT/IDFT bzw. FFT/IFFT können wei terhin zur OFDM-Modulation und -Demodulation verwendet werden.

Der einzige Nachteil, den das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung aufweist, besteht darin, dass möglicherweise eine Zunahme der Sendeleistung auftreten kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Unterdrückung spektraler Nebenzipfel des Sendesignals in drahtlosen oder drahtlosen OFDM-Übertragungssystemen und in Mehrträger-Übertragungssystemen, die OFDM verwenden oder auf OFDM basieren, sind in den unmittelbar oder mittelbar auf den Patentanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.

Zum besseren Verständnis wird nachfolgend die vorliegende Erfindung anhand eines relativ einfachen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 ein Beispiel einer Erweiterung einer ursprünglichen 16QAM-Konstellation in einem OFDM-Übertragungssystem mit 16 Unterträgern, und
2 die Darstellung einer Erweiterung eines einzelnen Konstellationspunktes im Fall einer 16QAM-Konstellation eines OFDM-Übertragungssystems.
Betrachtet wird ein OFDM-Übertragungssystem mit N = 8 Unterträgern und 16QAM-Modulation ("16 Quadrature Amplitude Modulation), das auf einen Satz von insgesamt N_cs= 9 Konstellationen einschließlich der ursprünglichen Konstellation erweitert ist, wie in 1 gezeigt ist. Die Dauer eines mit der erweiterten Konstellation modulierten Symbols wird mit T_s be zeichnet. Da ein OFDM-Symbol gleichzeitig N mit der erweiterten Konstellation modulierte Symbole überträgt, beträgt die Dauer eines OFDM-Symbols T = N·T_s. Die Unterträger in einem OFDM-System werden von links nach rechts durchnummeriert, wobei der Unterträger am linken Rand mit 1 und seine Mittenfrequenz mit f₁ und der Unterträger am rechten Rand mit N und seine Mittenfrequenz mit f_N bezeichnet werden. Die Unterträger werden mit
bezeichnet und können als
dargestellt werden, wobei x = fT/π die normierte Frequenz ist und
mit der erweiterten Konstellation modulierte Symbole sind, worin b_n ⁽¹⁾ = b_n die Symbole der ursprünglichen Konstellation darstellt. Darüber hinaus ist x_n = f_nT/π die normierte Mittenfrequenz des Unterträgers n.
Für jede der möglichen Kombinationen, d.h. für alle (N_cs)^N Kombinationen, wird in betrachteten spektralen Nebenzipfeln eine Leistung berechnet, z.B. als
Es ist anzumerken, dass anstelle einer Integralberechnung eine Summe einer bestimmten Anzahl von diskreten Punkten über die betrachteten Nebenzipfel betrachtet werden kann, wodurch die Komplexität, die zum Erhalten von A_k, k = 1, ..., (N_cs)^N benötigt wird, reduziert wird.
In dem in der Gleichung (2) angegebenen Beispiel werden der erste Nebenzipfel am linken Rand des verwendeten Spektrums und der erste Nebenzipfel am rechten Rand des verwendeten Spektrums zur Unterdrückung betrachtet. Sie liegen zwischen x = –5,5 und x = –4,5 bzw. zwischen x = 4,5 und x = 5,5.
Die Sequenz, für die A_k, k = 1, ..., (N_cs)^N minimal ist, wird ermittelt durch
und die Symbole, die der Sequenz A_K entsprechen, werden übertragen. Überdies wird die Nummer der ausgewählten Sequenz, d.h. K, in Bits codiert und an den Empfänger signalisiert, falls dies nötig ist.
Anstatt die Nebenzipfelleistung aller (N_cs)^N Sequenzen zu berechnen, kann alternativ eine erste, der Bedingung A_k ≤ A genügende Sequenz k, beginnend mit der Sequenz k = 1, gewählt werden, um mit dem ursprünglichen Sendesignal multipliziert zu werden. Es wird darauf hingewiesen, dass A einen bestimmten, vorher festgelegten Wert markiert, der die minimale Nebenzipfelunterdrückung bezeichnet, die erreicht werden soll. Der Vorteil einer solchen Lösung besteht in der geringeren Komplexität, da nicht immer alle Sequenzen untersucht werden. Es ist außerdem möglich, anstatt die Nebenzipfelwerte aller (N_cs)^N Sequenzen zu berechnen, in bestimmter Weise, z.B. zufällig, mehrere verschiedene Sequenzen aus allen (N_cs)^N Sequenzen zu wählen, die Leistung in den Nebenzipfeln für jede der gewählten Sequenzen zu berechnen und zur Übertragung schließlich diejenige Sequenz mit der minimalen Leistung in den Nebenzipfeln auszuwählen. Genauso wie im vorher beschriebenen Fall besteht der Vorteil einer solchen Lösung in der geringeren Komplexität, da nicht immer alle Sequenzen untersucht werden.
Im Folgenden ist ein Auslegungsbeispiel der erweiterten Konstellation angegeben, die keine Übertragung irgend einer Nebeninformation erfordert.
Die Punkte der ursprünglichen Konstellation werden in Form von
dargestellt, wobei
einen Realteil und
einen Imaginärteil der eingeschlossenen Größe bezeichnet. Darüber hinaus werden
und
gesetzt, wobei d_n der minimale Abstand zwischen zwei Punkten der Konstellation ist. Darüber hinaus ist
die Anzahl der Pegel pro Dimension und α_n stellt die Anzahl von Bits innerhalb eines Symbols b_n dar (im Fall von 16QAM ist α_n = 4). Die Punkte der erweiterten Konstellation werden gemäß
gewählt, wobei p und q ganze Zahlen sind und D eine reelle Zahl ist, die beim Empfänger bekannt ist, vgl. dazu 2.
Werden D = β·dnM (8)und β ≥ 1 (9)gesetzt, so wird erreicht, dass sich die neuen Punkte
nicht mit den Punkten b_n ⁽¹⁾ = b_n der ursprünglichen Konstellation überlappen, und jener minimale Abstand zwischen den verschiedenen Punkten eingehalten wird, wodurch die Empfangsfehlerwahrscheinlichkeit nicht anwächst. In solch einem Fall benötigt der Empfänger keinerlei Nebeninformationen und kann eine einfache Modulo-D-Operation ausführen, um die erweiterte Konstellation auf die ursprüngliche Konstellation einzuschrumpfen. Demzufolge wird die Datenübertragungsrate nicht reduziert, da keine Nebeninformationen übertragen werden. Der einzige Nachteil ist darin zu sehen, dass eine Zunahme der Sendeleistung vorkommen kann. Diese Zunahme hinsichtlich der Sendeleistung kann jedoch zum Teil durch den Erweiterungsfaktor β gesteuert werden.
Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung werden somit in einem OFDM-Übertragungssystem und auch in einem auf OFDM beruhenden Mehrträger-Übertragungssystem die ursprünglichen QAM- oder PSK-Konstellationen, mit denen die OFDM-Unterträger moduliert sind, erweitert. In dieser erweiterten Konstellation stellen mehrere verschiedene Punkte die gleiche Information dar. Aus diesen mehreren verschiedenen Möglichkeiten wird ein Satz von Punkten ausgewählt, der die Nebenzipfelunterdrückung maximiert.
Ein Planungskriterium für die Konstellationserweiterung kann beispielsweise und vorteilhaft darin bestehen, die Konstellation auf solche Weise zu erweitern, dass keinerlei Nebeninformation nötig ist und keine Änderung in der Symbolfehlerrate auftritt. Dies kann in zweckmäßiger Weise durch eine sorgsame Wahl der Übersetzungsvektoren erreicht werden, welche die Positionen der Punkte der erweiterten Konstellation in Bezug auf die ursprüngliche Konstellation definieren.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern lässt sich auf folgende Fälle verallgemeinern:

– Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht nur auf OFDM-Übertragungssysteme anwendbar, sondern auf alle Übertragungsverfahren, die auf OFDM beruhen, wie beispielsweise "Orthogonal Frequency-Division Multiple-Access" (OFDMA) und "Multi-Carrier Code-Division Multiple-Access" (MC-CDMA).
– Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf OFDM-Systeme oder Mehrträger-Übertragungssysteme, die auf OFDM beruhen, mit beliebiger Unterträgeranzahl N anwendbar.
– Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf 16QAM beschränkt, sondern kann auf alle Modulationsverfahren erweitert werden, die in OFDM- Übertragungssystemen oder Mehrträger-Übertragungssystemen, die auf OFDM beruhen, verwendet werden.
– Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beschränkt sich nicht auf die Unterdrückung oder Reduzierung je eines Nebenzipfels an den beiden Rändern des Sendesignalspektrums. Vielmehr kann die Optimierung mittels der angegebenen Technik der erweiterten Konstellation auf eine beliebige Bandbreite ausgedehnt werden.
– Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beschränkt sich nicht auf eine spezifische Anzahl von Punkten einer erweiterten Konstellation. Die Erweiterung des ursprünglichen Satzes kann mit jeder beliebigen Anzahl von replizierten Punkten ausgeführt werden.
– Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beschränkt sich nicht auf die Anwendung des Algorithmus zur Bildung einer erweiterten Konstellation auf alle verfügbaren Unterträger gemeinschaftlich. Die Unterträger können in bestimmter Weise in mehrere Gruppen aufgeteilt sein und der Algorithmus kann unabhängig auf diese Gruppen angewandt werden. Darüber hinaus kann der Algorithmus auf nur manche der Gruppen von Unterträgern angewandt werden, während andere Gruppen von Unterträgern unverändert bleiben.
– Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung lässt sich in einfacher Weise mit anderen Verfahren zur Nebenzipfelunterdrückung kombinieren, beispielsweise mit den drei Verfahren entsprechend dem Stand der Technik. Dies ist möglich, da das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung keine prinzipiellen Änderungen am OFDM-System oder an dem auf OFDM basierenden Mehrträgerübertragungssystem erfordert. Das resultierende Übertragungssystem mit erweiterten Konstellationen bleibt stets ein OFDM-System oder ein auf OFDM basierendes Mehrträgerübertragungssystem.
– Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Anwendung auf alle Datensymbole, die ein OFDM-Symbol zusammensetzen, beschränkt. Die Datensymbole eines OFDM-Symbols könnten in mehrere Gruppen getrennt werden und die durch die Erfindung vorgeschlagene Technik könnte auf jede oder auf einige der Gruppen von Datensymbolen angewandt werden.
– Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Auswahl derjenigen Sequenzen beschränkt, welche die maximale Nebenzipfelunterdrückung erreicht. Es kann auch eine Sequenz gewählt werden, die zwar nicht die maximale Nebenzipfelunterdrückung erreicht, jedoch eine bessere Nebenzipfelunterdrückung als die ursprüngliche Übertragungssequenz erzielt.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann bei allen auf OFDM beruhenden, drahtgebundenen Mehrträger-Übertragungssystemen eingesetzt werden, um dort eine Unterdrückung spektraler Nebenzipfel zu erzielen. Im Zusammenhang mit drahtgebundener Kommunikation wird OFDM häufig auch als "Discrete Multi-Tone (DMT) Modulation" bezeichnet. OFDM bzw. DMT wird bei der drahtgebunden Kommunikation häufig als Anschlussverbindung zu den Haushalten ("last mile") verwendet, um diese digital an die Außenwelt anzubinden. Die dazu existierenden verschiedenen Übertragungstechniken werden unter dem Begriff "Digital Subscriber Line" (DSL) zusammengefasst. DSL-Übertragungstechniken sind beispielsweise HDSL ("High-Speed Digital Subscriber Line"), ADSL ("Asymmetric Digital Subscriber Line") und SDSL ("Symmetric Digital Subscriber Line"). Die DSL-Übertragungstechniken sind Beispiele für den Anwendungsbereich des Verfahrens nach der Erfindung im Bereich der drahtgebundenen Kommunikation. Ferner lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren für OFDM-Systeme im Bereich "Power Line Communications" anwenden.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch bei allen auf OFDM beruhenden, drahtlosen Übertragungssystemen eingesetzt werden, um dort eine Unterdrückung spektraler Nebenzipfel zu erreichen. Die Anwendung hier umfasst sowohl bereits standardisierte, auf OFDM beruhende Mehrträgerübertragungssysteme, wie beispielsweise DAB, DVB-T oder "High Performance Local Area Network 2" (HIPERLAN/2), als auch neue Mehrträgerübertragungssysteme, wie beispielsweise die auf OFDM basierenden MC-CDMA-Entwicklungen im Rahmen der "Vierten Generation Mobilfunk" (4G).
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist auch in Verbindung mit sogenannten OFDM-basierten "Overlay"-Systemen von großem Interesse. Ein "Overlay"-System ist ein Übertragungssystem (Füllsystem), das im Frequenzband eines anderen Übertragungssystems (Hauptsystem) arbeitet und die dort aktuell brachliegenden Frequenzlücken nutzt. Besonders geeignet für "Overlay"-Systeme sind Systeme, die auf OFDM basieren, da diese durch Abschalten einzelner Unterträgergruppen Bereiche im Spektrum aussparen können, in denen das Hauptsystem gerade überträgt. Allerdings würden die starken Nebenzipfel eines Standard-OFDM-Verfahrens entweder das Hauptsystem stören oder es erforderlich machen, dass große Schutzbänder oder steilflankige Sendefilter verwendet werden müssen. Erst die Nebenzipfelunterdrückung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht somit eine effiziente Realisierung von "Overlay"-Systemen.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht also den Verzicht auf eine zusätzliche Filterung oder Pulsformung des Sendesignals und erlaubt die Verwendung kleinerer oder gar keiner Schutzbänder. Die Eigenschaften des OFDM-Sendesignals werden dabei nicht nachteilig beeinflusst. Als einziger, allerdings nicht besonders relevanter Nachteil kann sich ein geringfügiger Anstieg der Sendeleistung ergeben, der jedoch zum Teil durch die Wahl des Erweiterungsfaktors gesteuert werden kann.
Ferner ermöglicht das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung die Realisierung von effizienten, auf OFDM basierenden "Overlay"-Systemen, die seit kurzem in der Forschung entwickelt werden, um eine bessere Ausnutzung der wertvollen Ressource Spektrum zu realisieren. Das potentielle Anwendungsgebiet für "Overlay"-Systeme reicht von der terrestrischen Funkübertragung über die aeronautische Kommunikation bis hin zur Satellitenkommunikation. Aktuell wird z.B. in einem EU-Projekt im 6. Rahmenprogramm an der Entwicklung eines "Overlay"-Systems für die zukünftige ATC("Air Traffic Control")-Kommunikation im VHF-Band gearbeitet.

Claims

Verfahren zur Unterdrückung spektraler Nebenzipfel eines zu übertragenden Signals in drahtlosen oder drahtgebundenen OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)-Übertragungssystemen und in Mehrträger-Übertragungssystemen, die OFDM verwenden oder auf OFDM basieren, wobei die OFDM-Unterträger des zu übertragenden Signals mit einer QAM(Quadrature Amplitude Modulation)- oder PSK(Phase Shift Keying)-Konstellation moduliert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die QAM- bzw. PSK-Konstellation, mit welcher die OFDM-Unterträger des zu übertragenden Signals ursprünglich moduliert sind, unter Verwendung bekannter Übersetzungsvektoren repliziert wird und dadurch diese ursprüngliche Konstellation erweitert wird, so dass in dieser erweiterten Konstellation (Expanded Constellation) für jeden Punkt der ursprünglichen Konstellation mehrere verschiedene Alternativen verfügbar sind, welche die gleiche Information darstellen, und dass aus diesen mehreren verschiedenen Möglichkeiten ein Satz von Punkten ausgewählt wird, welcher die spektralen Nebenzipfel minimiert oder zumindest eine bessere Nebenzipfelunterdrückung als die ursprüngliche Übertragungssequenz erzielt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ursprüngliche Konstellation derart erweitert wird, dass keine Nebeninformationen eingeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ursprüngliche Konstellation derart erweitert wird, dass keine Änderung der Symbolfehlerrate eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch geeignete und sorgsame Wahl der Übersetzungsvektoren, welche die Positionen der Punkte der erweiterten Konstellation in Bezug auf die ursprüngliche Konstellation bestimmen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich nicht auf die Anwendung eines Algorithmus zur Bildung einer erweiterten Konstellation auf alle verfügbaren Unterträger gemeinschaftlich beschränkt, sondern dass die Unterträger in bestimmter Weise in mehrere Gruppen aufgeteilt sind und der betreffende Algorithmus unabhängig auf diese Gruppen angewandt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus zur Bildung einer erweiterten Konstellation auf nur manche der Gruppen von Unterträgern angewandt wird, während andere Gruppen von Unterträgern unverändert bleiben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines QAM- oder PSK-Modulationsverfahrens, das in OFDM-Übertragungssystemen oder Mehrträger-Übertragungssystemen verwendbar ist, die auf OFDM beruhen oder OFDM benutzen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Modulationsverfahren BPSK (Binary Phase Shift Keying) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Modulationsverfahren 16QAM (16 Quadrature Amplitude Modulation) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kombination mit einem oder mehreren anderen Verfahren zur Unterdrückung spektraler Nebenzipfel im betreffenden OFDM-Übertragungssystem bzw. im betreffenden Mehrträger-Übertragungssystem, das OFDM verwendet oder auf OFDM basiert.
Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei auf OFDM beruhenden drahtgebundenen Übertragungssystemen zur Erzielung einer Unterdrückung spektraler Nebenzipfel.
Verwendung nach Anspruch 11 im Rahmen einer digitalen Anschlussanbindung von Haushalten ("last mile") an die Außenwelt entsprechend den unter dem Begriff "Digital Subscriber Line" (DSL) zusammengefassten verschiedenen Übertragungstechniken.
Verwendung nach Anspruch 11 im Rahmen eines OFDM-Übertragungssystems im Bereich "Power Line Communications".
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bei auf OFDM beruhenden drahtlosen Übertragungssystemen zur Erzielung einer Unterdrückung spektraler Nebenzipfel.
Verwendung nach Anspruch 14 im Rahmen eines bereits standardisierten, auf OFDM beruhenden Übertragungssystems, wie beispielsweise DAB, DVB-T oder "High Performance Local Area Network 2" (HIPERLAN/2).
Verwendung nach Anspruch 14 im Rahmen eines auf OFDM basierenden MC-CDMA-Übertragungssystems im Rahmen der "Vierten Generation Mobilfunk" (4G).
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in Verbindung mit einem sogenannten OFDM-basierten "Overlay"-Übertragungssystem, d.h. einem Übertragungssystem, das als Füllsystem im Frequenzband eines anderen, als Hauptsystem betriebenen Übertragungssystems arbeitet und die dort aktuell brachliegenden Frequenzlücken nutzt.
Verwendung nach Anspruch 17 im Rahmen eines terrestrischen Funkübertragungssystems.
Verwendung nach Anspruch 17 im Rahmen eines aeronautischen Kommunikationssystems.
Verwendung nach Anspruch 17 im Rahmen eines Satellitenkommunikationssystems.