DE102006048602A1

DE102006048602A1 - Wideband data transmission method for TV cable system, involves applying signals to conductor of cable such that polarization multiplex occurs in dielectric of cable, and inducing field distribution suitable for data transmission

Info

Publication number: DE102006048602A1
Application number: DE102006048602A
Authority: DE
Inventors: Andreas Beer; Werner Dr. Kozek; Bert Schüszler
Original assignee: Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-04-17

Abstract

The method involves applying signals to be transmitted to an outer conductor of a coaxial cable (K) such that polarization multiplex occurs in a dielectric of the coaxial cable. A field distribution suitable for data transmission is induced. Algorithms are used for a multiple-input-multiple-output system and/or an orthogonal frequency division multiplex for calculating frequency-dependent damping-and reflection ratios. A partial-singular value-decomposition is used during signal processing by a multiple-input-multiple-output-system. An independent claim is also included for a system for executing a method for wideband data transmission over coaxial cables.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur breitbandigen Datenübertragung über Koaxialleitungen, wie sie beispielsweise für Fernsehkabelnetze eingesetzt werden. Außerdem betrifft die Erfindung ein System zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for broadband data transmission via coaxial lines, as for example for Television cable networks are used. Moreover, the invention relates a system for implementation of the procedure.

Stand der TechnikState of the art

Im weitesten Sinn zählen alle Methoden, durch welche Informationen von einem Ort zu einem anderen gebracht werden, zur Datenübertragung (z.B. Post, Telefax, Radio, Fernsehen, etc.). Im engeren Sinn wird darunter die Übertragung von Daten – üblicherweise in Form von Dateien – von einem Rechner zu einem oder mehreren anderen Rechnern verstanden. Dabei ist die Datenübertragung heute in der Regel netzwerkbasiert. Es werden dabei fast immer spezielle Protokolle wie z.B. TCP/IP verwendet, auch wenn diese wie z.B. bei Modem-Verbindungen in Protokolle niederer Übertragungsschichten nach dem so genannten OSI-Modell verpackt werden. Datenübertragung kann auch über Netzwerkgrenzen hinauserfolgen, d.h. die Daten werden in ein anderes Netz bzw. an einen Teilnehmer eines anderen Netzes übertragen.in the counting the furthest sense all methods by which information from one place to one other data transmission (e.g., mail, facsimile, Radio, television, etc.). In the narrower sense, this includes the transmission of data - usually in the form of files - from a computer to one or more other computers understood. Here is the data transfer today usually network-based. There are almost always special Protocols such as TCP / IP, even if they are like at Modem connections in low-layer protocols after the be packed so-called OSI model. Data transmission can also be over network boundaries go beyond, i. the data is transferred to another network or transfer a subscriber to another network.

Datenübertragung wird als so genannte Breitbandübertragung oder breitbandige Datenübertragung bezeichnet, wenn beispielsweise bei einer analogen Datenübertragung die so genannte Bandbreite des übertragenen Signals im Megahertz-Bereich liegt (z.B. Übertragung bewegter Bilder beim Fernsehen) oder wenn z.B. bei einer digitalen Datenübertragung Übertragungsgeschwindigkeiten oberhalb von 128 kBit/s vorliegen. Insbesondere digitale Breitbandtechnik ist eine Technik, bei welcher durch aufwendige Verfahren (z.B. Trägerfrequenztechnik, Frequenzmultiplex, etc.) ein Übertragungsmedium hoher Bandbreite (z.B. Koaxialkabel, Telefonanschlussleitung in Kombination mit xDSL (x Digital Subscriber Line), etc.) für die Übertragung großer Informations- bzw. Datenmengen – beispielsweise einige hundert Mbit/s – verfügbar gemacht wird.data transfer is called a so-called broadband transmission or broadband data transmission, if, for example, in an analogue data transmission the so-called Bandwidth of the transmitted Signals in the megahertz range is (e.g., transmission moving pictures when watching TV) or if e.g. in a digital Data transmission transmission speeds above 128 kbps. In particular, digital broadband technology is a technique in which complex procedures (e.g. Frequency division multiplex, etc.) a transmission medium high bandwidth (e.g., coaxial cable, telephone line in Combination with xDSL (x Digital Subscriber Line), etc.) for transmission greater Information or data sets - for example a few hundred Mbps - made available becomes.

Insbesondere ein Breitbandzugriff auf das Internet wird zurzeit vornehmlich über zwei Übertragungsmedien durchgeführt. Einerseits wird über eine Teilnehmeranschlussleitung eines klassischen Telefonnetzes mittels xDSL auf das Internet zugriffen, wobei xDSL als Oberbegriff für zahlreiche standardisierte, aber auch proprietäre Technologien und insbesondere deren Konfigurationen zur digitalen Nutzung von verdrillten Kupferdoppeladern (so genannte Twisted Pair-Kabel) im Teilnehmeranschlussbereich zwischen Teilnehmervermittlungsstelle und angeschlossenen Teilnehmer eines Telefonnetz steht.Especially At present, broadband access to the Internet is primarily via two transmission media carried out. On the one hand is about a subscriber line of a traditional telephone network using xDSL on the Internet, where xDSL is a generic term for many standardized, but also proprietary technologies and in particular their configurations for the digital use of twisted copper pairs (called twisted pair cable) in the subscriber line area between the local exchange and connected subscribers of a telephone network.

Andererseits werden aber auch so genannte Koaxialkabel bzw. -leitung, wie beispielsweise bei Fernsehkabelnetzen, für Antennenzuleitungen oder -hausverteilanlagen zum Einsatz kommen, für den Breitbandzugriff auf das Internet eingesetzt. Standardisierungsprozesse für breitbandige Datenübertragung bei Koaxialkabeln werden z.B. großteils von einem kanadischen Forschungs- und Entwicklungskonsortium namens CableLabs ( www.cablelabs.com ), welches für eine Integration vom neuen kabelbasierten Telekommunikationstechnologien bei Kabelnetzbetreibern engagiert ist. Aus technischen Gründen (z.B. Störungen durch so genannte Wanderströme, Schäden bei Computerbauteilen, etc.) sind Koaxialkabel beispielsweise bei einer Verkabelung in Firmengebäuden (z.B. für Local Area Network, etc.) kaum eingesetzt worden. Allerdings ist durch eine Digitalisierung des Fernsehens und einem Bedarf an höheren Datenraten beim Internetzugriff ist eine steigende Bedeutung von Koaxialkabeln zu erwarten, da Koaxialleitungen als Wellenleiter im klassischen Sinn beispielsweise ein wesentlich breitbandigeres Übertragungsmedium darstellen als z.B. verdrillte Kupfeldoppeladern (so genannte Twisted Pair-Kabel).On the other hand, however, so-called coaxial cable or line, as used for example in television cable networks, for antenna feeders or Hausverteilanlagen be used for broadband access to the Internet. For example, standardization processes for broadband data transmission in coaxial cables are largely the result of a Canadian research and development consortium called CableLabs ( www.cablelabs.com ), which is committed to integration of new cable-based telecommunications technologies with cable operators. For technical reasons (eg disturbances due to so-called traveling currents, damage to computer components, etc.), coaxial cables have hardly been used, for example, in cabling in company buildings (eg for local area networks, etc.). However, a digitization of television and a need for higher data rates in Internet access, an increasing importance of coaxial cables is to be expected because coaxial lines as waveguides in the classical sense, for example, a much broadbandigeres transmission medium than, for example, twisted Kupfeldoppeladern (so-called twisted pair cable).

Eine Koaxialleitung bzw. ein Koaxialkabel umfasst üblicherweise einen isolierten Innenleiter (auch Seele genannte), welcher von einem in einem konstanten Abstand um den Innenleiter angebrachten Außenleiter umgeben ist. Die beiden Leiter haben durch diese Anordnung die gleiche Längsachse und sind durch eine nicht leitende Isolierung – ein so genanntes Dielektrikum – getrennt. Im Regelfall ist der Außenleiter zum Schutz vor verschiedenen externen Einflüssen noch mit einem Schutzmantel – meist aus Kunststoff – versehen.A Coaxial cable or a coaxial cable usually comprises an insulated Inner conductor (also called soul), which of one in a constant Surrounding distance around the inner conductor attached outer conductor is surrounded. The Both conductors have the same longitudinal axis by this arrangement and are separated by a non-conductive insulation - a so-called dielectric. As a rule, the outer conductor to protect against various external influences even with a protective coat - mostly made of plastic - provided.

Der Innenleiter besteht häufig aus Kupfer oder einem mit Kupfer überzogenen Stahldraht. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass für den Innenleiter Aluminium oder mit Kupfer überzogenes Aluminium eingesetzt wird. Der Außenleiter besteht üblicherweise aus Kupfer oder aus gewichtsgarendem Aluminium, wobei der Außenleiter je nach Verwendung und Durchmesser z.B. als Folie, Rohr oder auch als Drahtgeflecht ausgeführt sein kann. Als Dielektrikum wird beispielsweise häufig Polyäthylen (PE) verwendet, das als massive Füllung oder mit dem Einschluss kleiner Luftbläschen eingesetzt wird. Häufig kann das Dielektrikum noch gegen den Innen- wie Außenleiter mit einer sehr dünnen, durchgehenden Schutzschicht versehen sein, wodurch ein Eindringen von Feuchtigkeit in das Dielektrikum verhindert wird, welche zu einer Änderung der elektrischen Eigenschaften des gesamten Koaxialkabels führen würde. Wichtige Parameter des Koaxialkabels sind beispielsweise der Abstand zwischen Innen- und Außenleiter sowie das verwendete Dielektrikum-Material.The inner conductor is often made of copper or a copper-coated steel wire. However, there is also the possibility that aluminum or copper-coated aluminum is used for the inner conductor. The outer conductor is usually made of copper or weight-guaran- teed aluminum, wherein the outer conductor can be designed, depending on use and diameter, for example, as a foil, tube or as a wire mesh. As a dielectric, for example, polyethylene (PE) is often used, which is used as a massive filling or with the inclusion of small air bubbles. Often, the dielectric can still be provided against the inner and outer conductors with a very thin, continuous protective layer, whereby prevents penetration of moisture into the dielectric, which would lead to a change in the electrical properties of the entire coaxial cable. Important parameters of the coaxial cable are, for example, the distance between the inner and outer conductors and the dielectric material used.

Das Koaxialkabel wird üblicherweise verwendet, um hochfrequente, mitunter breitbandige Signale zu übertragen, welche für gewöhnlich in einem Frequenzbereich von 100 kHz bis 10 GHz liegen. Eine wesentliche Eigenschaft des Koaxialkabels ist es dabei, dass ein hochfrequenter Energiefluss zwischen dem Innen- und dem Außenleiter im Dielektrikum erfolgt und nicht in den elektrischen Leitern. Mathematisch kann dies durch den so genannten Poynting-Vektor beschrieben werden. Das Koaxialkabel wird damit als so genannter Wellenleiter betrieben, wobei die Oberflächen des metallischen Innenleiters und des metallischen Außenleiters im Prinzip nur als Begrenzungslinien für die zwischen diesen Leitern entlanglaufende elektromagnetische Welle verwendet werden. Der Signalverlust eines Koaxialkabels wird daher wesentlich durch die Materialeigenschaften des Dielektrikums definiert, welches zwischen Innen- und Außenleiter angebracht ist.The Coaxial cable is usually used to transmit high-frequency, sometimes broadband signals, which for usually in a frequency range of 100 kHz to 10 GHz. An essential property of the coaxial cable, it is there that a high-frequency energy flow between the inner and the outer conductor takes place in the dielectric and not in the electrical conductors. Mathematically This can be described by the so-called Poynting vector. The coaxial cable is thus operated as a so-called waveguide, where the surfaces the metallic inner conductor and the metallic outer conductor in principle only as boundary lines for between these ladders along-going electromagnetic wave can be used. The signal loss A coaxial cable therefore becomes essential due to the material properties of the dielectric defined, which between inner and outer conductor is appropriate.

Üblicherweise wird ein Koaxialkabel als so genannter unsymmetrischer Wellenleiter betrieben, d.h. der äußere Ring (= Außenleiter) wird als eine geerdete „Schirmung" bzw. elektromagnetische Isolierschicht betrachtet. Das informationstragende Signal wird dabei als Spannung gegen Erde an den Innenleiter angelegt. Die „Schirmung" – d.h. der Außenleiter – wird beispielsweise mit einer Schutzerdung einer Antenne bzw. eines Endgerätes verbunden.Usually becomes a coaxial cable as a so-called unbalanced waveguide operated, i. the outer ring (= Outer conductor) is called a grounded "shielding" or electromagnetic Insulating layer considered. The information-carrying signal is thereby applied as voltage to earth to the inner conductor. The "shielding" - i.e. the outer conductor - becomes for example connected to a protective ground of an antenna or a terminal.

Diese Vorgehensweise weist allerdings den Nachteil auf, dass dabei so genannte „Erdschleifen" entstehen. Als Erdschleife wird eine geschlossene Schleife der Masseverbindung einer elektrischen Verkabelung bezeichnet, durch welche ungewollte und störende Signal (z.B. Brummton bei tontechnischen Anlagen, Wanderströme, etc.) hervorgebracht werden. Die durch Erdschleifen hervorgerufenen Störungen können im Fall der Nutzung von Koaxialkabel bei der Datenübertragung auch zu Schäden an Computerbauteilen (z.B. Netzwerkkarten, etc.) führen. Daher werden Koaxialkabel bei digitaler Datenübertragung beispielsweise „schwimmend", d.h. ohne Erdkopplung angeschaltet, um das Auftreten von Erdschleifen zu verhindern.These However, the procedure has the disadvantage that it does so called "Erdschleifen" arise becomes a closed loop of ground connection of an electrical Cabling, by which unwanted and disturbing signal (for example humming tone in sound engineering plants, traveling currents, etc.) be brought forth. The disturbances caused by earth loops can occur in the Case of the use of coaxial cable in the data transmission and damage to computer components (e.g., network cards, etc.). Therefore, in digital data transmission, for example, coaxial cables become "floating", i.e., without earth coupling switched on to prevent the occurrence of earth loops.

Bei der digitalen Übertragung weist das Koaxilkabel üblicherweise gute Dämpfungswerte auf, welche im Prinzip von den großen Oberflächen der Leiter (Innen- und Außenleiter) herrühren. Denn wegen eines auftretenden Skin-Effekts, durch welchen eine besondere Erscheinung in von Wechselstrom durchflossenen Leitungen beschrieben wird, bei welcher im Inneren einer Leitung die so genannte Stromdichte niedriger ist als an der Oberfläche der Leitung, ist für eine Längswiderstand nur die Oberfläche und nicht mehr der Querschnitt der Leitung maßgeblich (siehe dazu: Zinke, Brunswig; Lehrbuch der Hochfrequenztechnik, Band 1, Springer, 1986 ).In the case of digital transmission, the coaxial cable usually has good attenuation values, which in principle arise from the large surfaces of the conductors (inner and outer conductors). Because because of a skin effect occurring, by which a special phenomenon is described in flowing through alternating current lines, in which the inside of a line, the so-called current density is lower than at the surface of the line, is for a series resistance only the surface and not more the cross-section of the line is decisive (see: Prong, Brunswig; Textbook of High Frequency Technology, Volume 1, Springer, 1986 ).

Allerdings wird bei den bisherigen Anschaltungen von Koaxialkabeln der Außenleiter – außer als „Schirmung" – kaum in effizienter Weise für eine verbesserte Signalübertragung in der Koaxialleitung eingesetzt. Durch den Einsatz des Außenleiters als „Schirmung" wird für die Signalübertragung nur eine radialsymmetrische Feldverteilung bzw. Wellenform im Dielektrikum zur Datenübertragung genutzt.Indeed is in the previous interfaces of coaxial cables of the outer conductor - except as "shielding" - hardly efficient manner for one improved signal transmission used in the coaxial line. Through the use of the outer conductor as "shielding" is used for signal transmission only a radially symmetric field distribution or waveform in the dielectric for data transmission used.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein System anzugeben, durch welche ein Außenleiter eines Koaxialkabels in verbesserter Weise als Wellenleiter eingesetzt wird.Of the Invention is therefore based on the object, a method and specify a system through which an outer conductor of a coaxial cable is used in an improved manner as a waveguide.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch ein Verfahren eingangs angegebener Art, wobei zu übertragende Signale an einen Außenleiter einer Koaxialleitung in der Weise angelegt werden, dass ein Polarisationsmultiplex im Dielektrikum der Koaxialleitung stattfindet und eine für eine Datenübertragung geeignete Feldverteilung induziert wird.According to the invention the solution this object by a method of the kind set forth, wherein to be transferred Signals to an outer conductor a coaxial line are applied in such a way that a polarization multiplex takes place in the dielectric of the coaxial line and one for data transmission appropriate field distribution is induced.

Der Hauptaspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch eine Nutzung des Außenleiters als Wellenleiter ein Polarisationsmultiplex im Dielektrikum stattfindet, wobei unter einer Polarisation eine ausschließliche Auslenkungsrichtung einer Schwingung elektromagnetischer Wellen innerhalb eines Frequenzgemisches und unter einem Multiplex ein Methode zur gleichzeitigen Übertragung von mehreren Signalen über ein Medium bzw. ein Zusammenfassen mehrerer einzelner Kanäle einer bestimmten Kapazität zu einem einzigen Kanal höherer Kapazität zu Übertragungszwecken verstanden werden. Es wird dadurch dann anstatt einer radialsymmetrischen Feldverteilung eine beliebige Feldverteilung im Dielektrikum der Koaxialleitung für die Signal- bzw. Datenübertragung induziert.Of the Main aspect of the method according to the invention is that by using the outer conductor as a waveguide a polarization multiplex takes place in the dielectric, wherein a polarization an exclusive deflection direction a vibration of electromagnetic waves within a frequency mixture and under a multiplex a method for simultaneous transmission of several signals over a medium or a combination of several individual channels one certain capacity to a single channel higher capacity for transmission purposes be understood. It is then instead of a radially symmetric Field distribution an arbitrary field distribution in the dielectric of the Coaxial cable for the signal or data transmission induced.

In der modernen Signalverarbeitung ist es möglich, diese beliebige Feldverteilung derart zu nutzen, dass somit auf einfache Weise eine wesentlich höhere Datenmenge über die Koaxialleitung übertragen werden bzw. eine größere Bandbreite für die Signalübertragung mittels Koaxialleitung genutzt werden kann. Ein so genannter Multiplexgewinn (d.h. erzielbare Steigerung der übertragbaren Datenmenge bzw. nutzbaren Bandbreite) ist beispielsweise von Geometrie, Dielektrikum, verwendetem Material des Außenleiters, etc. sowie vom Frequenzbereich abhängig, welcher idealerweise über 10 bis 100 MHz liegen sollte. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt damit auf einfache Weise ein Verfahren zur Punkt-zu-Punkt-Übertragung von digitalen Daten über eine Koaxialleitung dar, durch welches eine wesentlich höhere Datenmenge über die Koaxialleitung übertragen werden kann als mit bereits existierenden Verfahren.In Modern signal processing makes it possible to use this arbitrary field distribution to use such that in a simple way a significant higher Amount of data over transmit the coaxial line or a larger bandwidth for the signal transmission can be used by coaxial line. A so-called multiplex gain (i.e., achievable increase in transmissible Amount of data or usable bandwidth) is for example of geometry, Dielectric, used material of the outer conductor, etc. as well as the frequency range dependent, which ideally over 10 to 100 MHz should be. The inventive method is thus on simple way of a method for point-to-point transmission of digital data over a Coaxial line, through which a much higher amount of data on the Coaxial line transmitted can be considered as having existing procedures.

Es ist auch vorteilhaft, wenn Anschaltungsleitungen durch den Außenleiter gleichstrommäßig kurzgeschlossen werden, da ein so genannter Multiplexgewinn idealerweise ab 10 bis 100 MHz je nach geometrischer Spezifikation erreicht wird.It is also advantageous when connecting cables through the outer conductor DC-shorted be, since a so-called multiplex gain ideally from 10 to 100 MHz depending on the geometric specification is achieved.

Zur Lösung der Aufgabe ist auch vorgesehen, dass für Berechungen von frequenzabhängigen Dämpfungs- und Reflexionsverhältnisse Algorithmen für ein so genanntes Multiple-Input-Multiple-Output-System und/oder ein so genannter Orthogonal Frequency Division Multiplex verwendet werden, da durch diese beiden Methoden auf einfache Weise bei Übertragung auftretende Störungen wie z.B. Übersprechen, Intersymbol/Interkanalinterferenzen, etc. kompensiert werden können.to solution The object is also provided that for calculations of frequency-dependent damping and reflection ratios Algorithms for a so-called multiple input multiple output system and / or a so-called Orthogonal Frequency Division Multiplex used Because of these two methods can be easily encountered in transmission disorders such as. Crosstalk, Intersymbol / Interchannel interference, etc. can be compensated.

Das Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM)-Verfahren stellt dabei ein Multiplexverfahren dar, von welchem anstatt eines einzelnen Signalträger, ein große Zahl von Subträgern gleichzeitig moduliert wird und welches insbesondere für stark gestörte Übertragungen digitaler Signale geeignet ist. Durch OFDM kann einerseits eine effiziente Korrektur von linearen Kanalverzerrungen, wie sie durch Dämpfung, Phasengang und so genannte Echos hervorgerufen werden, erzielt werden. Anderseits wird mit OFDM eine effektive Ausblendung von schmalbandigen Störsignalen ermöglicht.The Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) method a multiplexing method of which instead of a single one Signal carrier, a big Number of subcarriers is modulated simultaneously and which in particular for strong disturbed transmissions digital signals is suitable. By OFDM on the one hand a efficient correction of linear channel distortions as seen through Damping, Phase response and so-called echoes are caused to be achieved. On the other hand, OFDM effectively blocks narrowband noise allows.

So genannte Multiple-Input-Multiple-Output-Systeme bzw. MIMO-Systeme sind aus der Funknetzwerktechnik bekannt – wie z.B. in H. Boelcskei, Principles of MIMO-OFDM wireless systems, Handbook of Signal Processing, CRC Press, 2004 . beschrieben – und können z.B. verwendet werden, um Mehrfachantennensysteme explizit darzustellen oder z.b. bei Wireless LAN Übertragungsgeschwindigkeit zu optimieren bzw. die Datenübertragungsrate zu steigern. MIMO-Systeme können allerdings auch wie in z.B. von G. Tauböck, W. Henkel, MIMO-Systems in the subscriberline network, 5th International OFDM Workshop 2000, Hamburg . dargestellt als abstraktes, mathematisches Modell zur Modellierung von unerwünschtem Nebensprechen bei leitungsgebundener Übertragungstechnik eingesetzt werden.So-called multiple-input-multiple-output systems or MIMO systems are known from the radio network technology - such as in H. Boelcskei, Principles of MIMO-OFDM Wireless Systems, Handbook of Signal Processing, CRC Press, 2004 , described - and can be used, for example, to explicitly represent multiple antenna systems or, for example, to optimize wireless LAN transmission speed or to increase the data transmission rate. However, MIMO systems can also be used as in eg G. Tauböck, W. Henkel, MIMO Systems in the subscriber line network, 5th International OFDM Workshop 2000, Hamburg , represented as an abstract, mathematical model for the modeling of unwanted crosstalk in conducted transmission technology.

Es ist günstig, wenn bei einer Signalverarbeitung mittels Multiple-Input-Multiple-Output-System eine so genannte Partial-Singularvalue-Decomposition angewendet wird, da dadurch eine Reduktion des Rechenaufwandes bei der Filterung ermöglicht wird (z.B. bei der Berechnung von Vorkodierung eines Signals senderseitig bzw. bei der Berechung einer Matrixentzerrung beim Empfänger). Außerdem wird dadurch auf ein aufwendige und fallweise numerisch instabile Berechnung der kompletten Singulärwertzerlegung (bzw. Singularvalue- Decomposition) – wie sie z.B. in G. Tauböck, W. Henkel, MIMO systems in the subscriber-line network, 5th International OFDM Workshop 2000, Hamburg . bei einer MIMO-Signalverarbeitung – eingesetzt wird.It is favorable if a so-called partial singular value decomposition is used in a signal processing by means of multiple-input-multiple-output system, since thereby a reduction of the computational effort in the filtering is made possible (eg in the calculation of precoding of a signal transmitter side or in the calculation of a matrix equalization at the receiver). In addition, this results in a complex and case-by-case numerically unstable computation of the complete singular value decomposition (or singularvalue decomposition), as described, for example, in US Pat G. Tauböck, W. Henkel, MIMO systems in the subscriber-line network, 5th International OFDM Workshop 2000, Hamburg , in a MIMO signal processing - is used.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt weiters durch ein System der eingangs erwähnten Art, wobei eine Koaxialleitung bestehend aus Innenleiter, Dielektrikum und Außenleiter, durch welchen die Anschaltungsleitungen gleichstrommäßig kurz geschlossen werden, ein so genanntes analoges Frontend zur Umwandlung von durch diskrete Abtastwerte definierte Signale in analoge Werte sowie eine Datenpumpe zur Berechnung von frequenzabhängigen Dämpfungs- und Reflexionsverhältnisse gemäß Algorithmen für so genannte Multiple-Input-Multiple-Output-Systeme und/oder Orthogonal Frequency Division Multiplex vorgesehen sind.The solution The task is further carried out by a system of the type mentioned, wherein a coaxial line consisting of inner conductor, dielectric and outsider, through which the connection lines DC short closed, a so-called analog frontend for conversion of signals defined by discrete samples into analog values and a data pump for calculating frequency-dependent damping and reflection ratios according to algorithms for like that called multiple-input-multiple-output systems and / or orthogonal frequency Division multiplex are provided.

Das erfindungsgemäße System bietet den Vorteil, dass damit auf einfache Weise der Außenleiter als Wellenleiter genutzt werden kann, wodurch eine Polarisationsmultiplex sowie eine beliebige, nicht mehr radialsymmetrische Feldverteilung im Dielektrikum der Koaxialleitung für eine Signal- bzw. Datenübertragung verwendet werden kann. Damit ist es mit dem erfindungsgemäßen System auf einfache Weise möglich, beim Einsatz von Koaxialleitungenhöhere Datenmengen zu übertragen bzw. eine größere Bandbreite auszunutzen.The inventive system offers the advantage that thus easily the outer conductor as a waveguide can be used, creating a polarization multiplex as well as any, no longer radially symmetric field distribution in the dielectric of the coaxial line for a signal or data transmission can be used. This is the case with the system according to the invention easily possible, to transfer higher data volumes when using coaxial cables or a larger bandwidth exploit.

Von der Datenpumpe wie vom analogen Frontend werden z.B. senderseitig die durch diskrete Abtastwerte definierten, zu übertragenden Daten in analoge Werte umgewandelt, auf Hochfrequenzträgersignale aufmoduliert und mit adäquater Impedanzanpassung sowie analoger Echokompensation verstärkt. Die zu übertragenden Signale werden z.B. vom analogen Frontend über die Anschaltleitungen zur Koaxialleitung übertragen und sind üblicherweise als hochfrequent variierende Spannungswerte gegenüber dem Innenleiter der Koaxialleitung definiert.From the data pump as well as from the analog front end, for example, the data defined by discrete sampled values are converted into analog values, modulated onto high frequency carrier signals and amplified with adequate impedance matching and analogue echo cancellation. The too Transmitting signals are transmitted, for example, from the analog front end via the connection lines to the coaxial line and are usually defined as high-frequency varying voltage values relative to the inner conductor of the coaxial line.

Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand einer beigefügten Figur erläutert. 1 zeigt schematisch in beispielhafter Weise das erfindungsgemäße System für eine Sender- und Empfängerseite sowie den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand des schematisch dargestellten Systems.The invention will now be described by way of example with reference to an accompanying drawing. 1 schematically shows in an exemplary manner, the system according to the invention for a transmitter and receiver side and the flow of the method according to the invention with reference to the system schematically illustrated.

Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention

1 zeigt in oberen Teil ein schematisches Blockschaltbild von Verarbeitungsstufen für eine Senderseite S für eine breitbandigen Datenübertragung über eine Koaxialleitung K, wobei beispielsweise eine so genannte 4-dimensionale Anschaltung an einen Außenleiter einer Koaxialleitung K vorliegt, d.h. über eine Kreisumfang der Koaxialleitung K werden 8 Außenkontakte gleichverteilt. 1 shows in the upper part of a schematic block diagram of processing stages for a transmitter side S for broadband data transmission via a coaxial line K, for example, a so-called 4-dimensional connection to an outer conductor of a coaxial line K is present, ie over a circumference of the coaxial line K 8 external contacts are equally distributed ,

Im unteren Teil der 1 ist ein schematisches Blockschaltbild von Verarbeitungsstufen einer Empfängerseite E zur breitbandigen Datenübertragung über eine Koaxialleitung K, ebenfalls für einen beispielhafte 4-dimensionale Anschaltung an einen Außenleiter einer Koaxialleitung K dargestellt.In the lower part of the 1 is a schematic block diagram of processing stages of a receiver side E for broadband data transmission via a coaxial line K, also shown for an exemplary 4-dimensional connection to an outer conductor of a coaxial line K.

Die in 1 dargestellte, beispielhafte Anschaltung stellt einen Spezialfall eines 4-dimensionalen Polarisationsmultiplex dar. Grundsätzlich ist das Verfahren – bei entsprechend hohen Trägerfrequenzen – auch auf einen x-dimensionalen Polarisationsmultiplex erweiterbar, wobei x eine ganze, natürliche Zahl ist. Für eine x-dimensionalen Polarisationsmultiplex ist dann beispielsweise eine Bleichverteilte Anschaltung von 2x Außenkontakten am Außenleiter der Koaxialleitung K notwendig. Allerdings steigt mit zunehmender Anzahl von Außenkontakten die minimale Trägerfrequenz, bei welcher durch die Anschaltung tatsächlich ein Multiplexgewinn erzielt wird.In the 1 In principle, the method - with correspondingly high carrier frequencies - can also be extended to an x-dimensional polarization multiplex, where x is an integer, natural number. For a x-dimensional polarization multiplex then, for example, a bleach-distributed connection of 2x external contacts on the outer conductor of the coaxial line K is necessary. However, as the number of external contacts increases, the minimum carrier frequency increases, at which the multiplexing actually achieves a multiplexing gain.

Das schematische Blockschaltbild der senderseitigen Verarbeitungsstufen (obere Teil der 1) umfasst dabei in beispielhafter Weise:

– eine Verarbeitungsstufe S/P für Seriell-/Parallelwandlung bzw. zur Aufteilung von zu übertragenden Eingangsdaten (Binärstrom) b1(m) auf einzelne Polarisationsrichtungen, wobei m einen zeitlichen Index darstellt,
– eine Verarbeitungsstufe QAM-M für eine Abbildung der auf einzelne Polarisationsrichtungen aufgeteilten Eingangsdaten b1(m) auf komplexe Zahlen – beispielsweise auf Symbole A_n,k(m) eines so genannten QAM-Symbolalphabets abgebildet werden, wobei QAM für Quadraturamplitudenmodulation steht,
– einem unitären Matrix-Precoder PRE, durch welchen die den Eingangsdaten b1(m) entsprechenden Eingangsdaten vorverzerrt werden, wobei als unitäre Matrix eine komplexe, quadratische Matrix, deren Adjungierte und Inverse identisch sind, bezeichnet wird bzw. ein rechteckiger Ausschnitt aus einer bestimmten Anzahl von Zeilen bzw. Spalten einer solchen unitären Matrix mathematisch eine so genannte partielle Isometrie darstellt,
– einen Modulator MOD für einen Orthogonal Frequency Division Multiplex mit Ergänzung eines so genannten Cyclic-Prefix und
– ein analoges Frontend AFE1.

The schematic block diagram of the transmitter-side processing stages (upper part of the 1 ) comprises by way of example:

A processing stage S / P for serial / parallel conversion or for splitting of input data (binary current) b1 (m) to be transmitted to individual polarization directions, m representing a time index,
A processing stage QAM-M for mapping the input data b1 (m) divided into individual polarization directions onto complex numbers, for example symbols A _{n, k} (m) of a so-called QAM symbol alphabet, where QAM stands for quadrature amplitude modulation,
- A unitary matrix precoder PRE, by which the input data b1 (m) corresponding input data are predistorted, where as a unitary matrix, a complex, square matrix whose Adjoint and Inverse are identical, is called or a rectangular section of a certain number of rows or columns of such a unitary matrix mathematically represents a so-called partial isometry,
A modulator MOD for an orthogonal frequency division multiplex with addition of a so-called cyclic prefix and
- an analog front end AFE1.

Das schematische Blockschaltbild der empfängerseitigen Verarbeitungsstufen (untere Teil der 1) umfasst dabei in beispielhafter Weise:

– ein analoges Frontend AFE2,
– einen Demodulator DEM für einen Orthogonal Frequency Division Demultiplex, wobei das Cyclic-Prefix wieder entfernt wird,
– einen unitären Matrix-Equalizer EQU, durch welchen die empfangenden Daten entsprechend entzerrt werden, wobei die dem Equalizer zugrunde liegende Matrix wie schon im Empfangsteil nicht notwendigerweise quadratisch ist, sondern eben auch nur ein rechteckiger Ausschnitt einer unitären Matrix sein kann, also eine so genannte partielle Isometrie,
– eine Verarbeitungsstufe QAM-S, durch welche die z.B. als komplexe Zahlen vorliegenden, empfangenen Daten in auf einzelne Polarisationsrichtungen aufgeteilten Empfangsdaten C_n,k(m) abbildet werden, z.B. anhand von Symbolen eines so genannten QAM-Symbolalphabeths und
– eine Verarbeitungsstufe P/S für Parallel-/Seriellwandlung bzw. zur Zusammensetzung der auf einzelne Polarisationsrichtungen aufgeteilten Empfangsdaten C_n,k(m) in beispielsweise eine Binärstrom von empfangenen Daten b2(m).

The schematic block diagram of the receiver-side processing stages (lower part of the 1 ) comprises by way of example:

An analog front end AFE2,
A demodulator DEM for an orthogonal frequency division demultiplex, whereby the cyclic prefix is removed again,
A unitary matrix equalizer EQU, by means of which the received data are equalized, whereby the matrix underlying the equalizer is not necessarily square as in the receiving part, but can also be just a rectangular section of a unitary matrix, ie a so-called partial isometry,
A processing stage QAM-S, by means of which the received data, for example as complex numbers, are imaged into receive data C _{n, k} (m) divided into individual polarization directions, eg using symbols of a so-called QAM symbol alphabet
A processing stage P / S for parallel / serial conversion or for the composition of the individual Polarization directions of divided reception data C _{n, k} (m) in, for example, a binary stream of received data b2 (m).

In einem ersten Verfahrensschritt 1 werden Eingangsdaten b1(m) z.B. in Form eines Binärdatenstromes an einer Senderseite S an die Verarbeitungsstufe S/P angelegt und sollen über die Koaxialleitung K auf eine Empfängerseite E übertragen werden, wobei m einen zeitlichen Index darstellt. In einem zweiten Verfahrensschritt 2 werden die Eingangsdaten b1(m) durch die Verarbeitungsstufe S/P auf einzelne Polarisationsrichtungen aufgeteilt, wobei diese Aufteilung entsprechend einer in einer Trainingsphase mit bekannten Sendesignaldaten durchgeführten Ausmessung von verfügbaren Kanalkapazitäten erfolgt. Daher ist diese Aufteilung üblicherweise ungleichmässig.In In a first method step 1, input data b1 (m) e.g. in the form of a binary data stream on a transmitter side S to the processing stage S / P created and should over the coaxial line K transmitted to a receiver side E. where m is a temporal index. In a second Step 2, the input data b1 (m) through the processing stage S / P divided into individual polarization directions, these Distribution according to one in a training phase with known Transmitted signal data Measurement of available channel capacity he follows. Therefore, this distribution is usually uneven.

In einem dritten Verfahrensschritt 3 werden mittels der Verarbeitungsstufe QAM-M die auf einzelne Polarisationsrichtungen aufgeteilten Eingangsdaten b1(m) auf komplexe Zahlen abgebildet – beispielsweise auf Symbole eines so genannten QAM-Symbolalphabets, welches z.B. bei ADSL verwendet wird. Als Ergebnis des dritten Verfahrenschrittes 3 ergeben sich so genannte QAM-Symbole A_n,k(m), wobei m eine zeitlichen Index, n eine Polarisationsindex, welcher von der Anzahl der Anschaltungen an den Außenleiter abhängt, und k eine Frequenzindex, welcher durch ein verwendetes Modulationsverfahren (z.B. OFDM) definiert wird. Die Anzahl der QAM-Symbole A_n,k(m) entspricht der Anzahl von Trägern des verwendeten Modulationsverfahren – bei OFDM z.B. üblicherweise einer 2er-Potenz in Abhängigkeit von der Anzahl der Anschaltungen an den Außenleiter.In a third method step 3, the input data b1 (m) divided into individual polarization directions are mapped to complex numbers by means of the processing stage QAM-M - for example, symbols of a so-called QAM symbol alphabet, which is used eg in the case of ADSL. As a result of the third method step 3, so-called QAM symbols A _{n, k} (m) result, where m is a time index, n is a polarization index, which depends on the number of connections to the outer conductor, and k is a frequency index, which is determined by a used modulation method (eg OFDM) is defined. The number of QAM symbols A _{n, k} (m) corresponds to the number of carriers of the modulation method used - in the case of OFDM, for example, usually a power of 2, depending on the number of connections to the outer conductor.

In einem vierten Verfahrenschritt 4 werden die QAM-Symbole A_n,k(m) entsprechend einer in der Trainingsphase mit bekannten Sendedaten ermittelten Kanalcharakteristik (z.B. MIMO-Kanalcharakteristik) durch den unitären Matrix-Precoder PRE vorverzerrt. Diese Vorverzerrung ist sinnvoll, da bedingt durch die Geometrie (z.B. gekrümmte Verkabelung, Ungenauigkeiten bei der Herstellung, etc.) massives Übersprechen zwischen Signalpfaden auftreten kann. In der modernen Signal-verarbeitung können beispielsweise die aus der MIMO-Systemtheorie bekannten Verfahren für eine Kompensation oder eine Entzerrung des Übersprechens eingesetzt werden.In a fourth method step 4, the QAM symbols A _{n, k} (m) are predistorted by the unitary matrix precoder PRE according to a channel characteristic (eg MIMO channel characteristic) determined in the training phase with known transmission data. This predistortion makes sense, since due to the geometry (eg curved cabling, manufacturing inaccuracies, etc.), massive crosstalk between signal paths can occur. In modern signal processing, for example, the methods known from MIMO system theory can be used for compensation or equalization of crosstalk.

Ein Ergebnis X_n,k(m) des vierten Verfahrensschrittes 4 (= komplexe Koeffizienten für das verwendete Modulationsverfahren) ergibt sich aus:

wobei U*_k,l für eine unitäre oder partiell isometrische Precoding-Matrix und l eine laufenden Index stehen. Hier und in allen folgenden mathematischen Gleichung steht der * für die Transposition von komplexwertigen Matrizen ist also wie folgt definiert:

wobei der Querstrich oben eine komplexe Konjugation bedeutet.A result X _{n, k} (m) of the fourth method step 4 (= complex coefficients for the modulation method used) results from:

where U * _{k, l stands} for a unitary or partially isometric precoding matrix and l is a running index. Here and in all the following mathematical equations, the * for the transposition of complex valued matrices is defined as follows:

the dash above means a complex conjugation.

Da der Übertragungskanal (= Koaxialleitung K) wegen der Unbeweglichkeit der Verkabelung üblicherweise streng zeitinvariant ist, ist auch die Precoding-Matrix U*_k,l nicht vom Zeitindex m abhängig. Die Precoding-Matrix U*_k,l wird bei der Ermittlung der Kanalcharakteristik mittels z.B. MIMO-System und mit Hilfe einer so genannten Partial-Singularvalue-Decomposition (PSVD) ermittelt.Since the transmission channel (= coaxial line K) is usually strictly time-invariant because of the immobility of the wiring, the precoding matrix U * _{k, l is} not dependent on the time index m. The precoding matrix U * _{k, l} is determined during the determination of the channel characteristic by means of, for example, the MIMO system and with the aid of a so-called partial singular value decomposition (PSVD).

Dabei sei H_n,n' eine so genannte quadratische MIMO-Kanalmatrix, wobei n den Index von Ausgangspolarisationssignalen und n' den Index von Eingangspolarisationssignalen darstellt, durch welche ein Übersprechen zwischen den einzelnen, komplexwertigen Polarisationskanälen wie folgt beschrieben wird:

wobei H_n,n, die quadratische MIMO-Kanalmatrix, E_n',k ingangspolarisationssignale und F_n,k Ausgangspolarisationssignale darstellen.Let H _{n, n 'be} a so-called quadratic MIMO channel matrix, where n is the index of output polarization signals and n' is the index of input polarization signals, by which crosstalk between the individual, complex-valued polarization channels is described as follows:

where H _{n, n} , the square MIMO channel matrix, E _{n ', k represent} input polarization signals and F _{n, k} output polarization signals.

Unter PSVD wird dabei eine Approximation der MIMO-Kanalcharakteristik durch eine Matrix mit einem Rang P verstanden, welche durch Weglassen von N–P kleinsten Singulärwerten in der Singulärwertzerlegung der Matrix H_n,n, wie folgt entsteht (siehe dazu auch: Golub, Van Loan; Matrix Computations, 1986. Seite 70 ):

wobei ε_n,n' eine Restmatrix, σ_p die P größten Singulärwerte sowie V_p,n und U*_p,n' Teile von unitären Matrizen und p einen laufenden Index repräsentieren. Die rechteckigen Matrizen V_p,n und U*_p,n entstehen durch Weglassen von N–P Spalten aus den unitären Matrizen der vollständigen Singulärwertzerlegung. Solche Matrizen V_p,n bzw. U*_p,n werden üblicherweise als partielle Isometrien bezeichnet.PSVD is an approximation of the MIMO channel characteristic by a matrix with a rank P, which is created by omitting N-P smallest singular values in the singular value decomposition of the matrix H _{n, n} , as follows (see also: Golub, Van Loan; Matrix Computations, 1986. page 70 ):

where ε _{n, n 'represent} a remainder matrix, σ _p the P largest singular values as well as V _{p, n} and U * _{p, n'} parts of unitary matrices and p a running index. The rectangular matrices V _{p, n} and U * _{p, n} are formed by omitting N-P columns from the unitary matrices of complete singular value decomposition. Such matrices V _{p, n} or U * _{p, n} are commonly referred to as partial isometries.

Dabei wird die Restmatrix ε_n,n' durch die Summe über die kleinsten Singularwerte σ_p' und Linkssingulärvektoren bzw. Rechtssingulärvektoren einer gesamten Singulärwertzerlegung H_n,n' gemäß der Formel

gebildet.In this case, the residual matrix ε _{n, n '} by the sum of the smallest singular values σ _p' and left singular vectors or Rechtssingulärvektoren an entire singular value decomposition H _{n, n '} according to the formula

educated.

Das bedeutet, dass zur Vorverzerrung beim Sender bzw. zur Entzerrung beim Empfänger mathematische Teile von ebenfalls unitären Matrizen U_n,n' und V_n,n' verwendet werden. Diese Vorgangsweise hat gegenüber einer z.B. in G. Taubock, W. Henkel, MIMO systems in the subscriber-line network, 5th International OFDM Workshop 2000, Hamburg . beschriebenen Methode der MIMO-Signalverarbeitung den Vorteil, dass eine deutliche Reduktion des Rechenaufwandes bei der Filterung erzielt wird und dass eine aufwendige und potentiell numerisch instabile Berechnung einer kompletten Singulärwertzerlegung nicht durchgeführt werden muss. Die PSVD kann numerisch stabil und effizient durch Anwendung einer so genannten simultanen Vektoriteration bzw. „orthogonal iteration" auf die beiden Produktmatrizen (H*H und HH*) berechnet werden (siehe dazu: Golub, Van Loan; Matrix Computations, 1986. Seite 410 ).This means that for predistortion at the transmitter or for equalization at the receiver mathematical parts of also unitary matrices U _{n, n '} and V _{n, n'} are used. This procedure has against a example in G. Taubock, W. Henkel, MIMO systems in the subscriber-line network, 5th International OFDM Workshop 2000, Hamburg , described method of MIMO signal processing has the advantage that a significant reduction of the computational effort in the filtering is achieved and that a complex and potentially numerically unstable calculation of a complete singular value decomposition must not be performed. The PSVD can be calculated numerically stable and efficient by applying a so-called simultaneous vector iteration or "orthogonal iteration" to the two product matrices (H * H and HH *) (see: Golub, Van Loan; Matrix Computations, 1986. page 410 ).

In einem fünften Verfahrensschritt 5 werden nun die komplexwertigen, vorverzerrten Symbole X_n,k(m) mittels einer inversen, diskreten Fouriertransformation DFT^–1 _k auf einen komplexwertigen Vektor x_n(m) von zeitlichen Abtastwerten entsprechend eines klassischen OFDM-Verfahrens abgebildet: x →n(m) = DFT–1k (Xn,k) In a fifth method step 5, the complex-valued, predistorted symbols X _{n, k} (m) are then mapped by means of an inverse, discrete Fourier transform DFT ^-1 _k to a complex-valued vector x _n (m) of time samples corresponding to a classical OFDM method: x → n (m) = DFT -1 k (X n, k )

In diesem fünften Verfahrensschritt 5 wird der Vektor x_n(m) der zeitlichen Abtastwerte zusätzlich durch ein so genanntes Cyclic-Prefix ergänzt, wobei dieses Cyclic Prefix an die so genannte Impulsantwort des Übertragungskanals angepasst wird.In this fifth method step 5, the vector x _n (m) of the temporal samples is additionally supplemented by a so-called cyclic prefix, this cyclic prefix being adapted to the so-called impulse response of the transmission channel.

Als Modulationsverfahren können in diesem Verfahrensschritt 5 anstatt eines auf einer Fouriertransformation-basierten OFDM-Verfahrens mit Cyclic-Prefix insbesondere im Zusammenhang mit so genannten Single-Carrier-Modulationen auch andere Modulationsverfahren wie z.B. Minimum Shift Keying, Phase Shift Keying, Amplitude Shift Keying, Frequency Shift Keying, etc. eingesetzt werden. Der Einsatz von OFDM mit Cyclic-Prefix als digitales Modulationsverfahren bietet allerdings den Vorteil einer effektiven Bekämpfung von Interferenz-Symbolen durch das Cyclic Prefix sowie einer effizienten Ausblendung von schmalbandigen Störern.When Modulation can in this method step 5 instead of one based on a Fourier transform OFDM method with cyclic prefix especially in connection with so-called single carrier modulations also other modulation methods such as e.g. Minimum shift keying, Phase Shift Keying, Amplitude Shift Keying, Frequency Shift Keying, etc. are used. The use of OFDM with Cyclic Prefix as digital Modulation method, however, offers the advantage of an effective fight of interference symbols due to the cyclic prefix as well as an efficient suppression of narrowband interferers.

In einem sechsten Verfahrensschritt 6 wird mit dem analogen Frontend AFE1 der Vektor x_n(m) von digitalen auf analoge Daten gewandelt und dabei auf eine Trägerfrequenz aufmoduliert, verstärkt sowie mittels analoger Impedanzanpassung als Spannungswerte x1, x2, ..., xn bezüglich des Mittelleiters mit Hilfe von Außenkontakten gleichstromfrei auf den Außenleiter der Koaxialleitung K übertragen.In a sixth method step 6, the vector x _n (m) is converted by the analog front end AFE1 from digital to analog data and thereby modulated onto a carrier frequency, amplified and by means of analog impedance matching as voltage values x1, x2,..., Xn with respect to the center conductor DC-free transferred to the outer conductor of the coaxial line K with the help of external contacts.

In einem siebenten wie achten Verfahrensschritt 7 bzw. 8 werden die Spannungswerte x1, x2, ..., xn dann über die Koaxialleitung K auf die Empfängerseite E übertragen und als empfängerseitige Spannungswerte y1, y2, ..., yn vom analogen Frontend AFE2 über die Außenkontakte entgegengenommen.In a seventh as eighth step 7 or 8 are the Voltage values x1, x2, ..., xn then on the coaxial line K on the receiver side E transfer and as the receiver side Voltage values y1, y2, ..., yn from the analog front end AFE2 via the external contacts accepted.

In einem neunten Verfahrenschritt 9 werden die empfangenen Spannungswerte y1, y2, ..., yn vom analogen Frontend AFE2 entsprechend in digitale Daten bzw. in einen komplexwertigen Vektor yn(m) zurückgewandelt.In a ninth step 9, the received voltage values y1, y2, ..., yn from the analog front end AFE2 according to digital Or converted back into a complex-valued vector yn (m).

In einem zehnten Verfahrensschritt wird der Vektor y_n(m) durch einen Demodulator DEM für einen Orthogonal Frequency Division Demultiplex wieder in entsprechende komplexwertigen, verzerrten Symbole Y_n,k(m) umgewandelt, wobei auch das im Verfahrensschritt 5 ergänzte Cyclic-Prefix wieder entfernt wird.In a tenth method step, the vector y _n (m) is converted again into corresponding complex-valued, distorted symbols Y _{n, k} (m) by a demodulator DEM for an orthogonal frequency division demultiplex, whereby the cyclic prefix supplemented in method step 5 is also removed becomes.

In einem elften Verfahrensschritt 11 werden die Symbole Y_n,k(m) mittels eines unitären Matrix-Equalizers EQU entsprechend entzerrt, wobei als Ergebnis empfängerseitige QAM-Symbole B_n,k(m) ermittelt werden. Als linearer Entzerrer wird eine rechteckige Matrix V_k,l eingesetzt, wobei k und l über die Polarisationsrichtungen laufen, d.h. der Wertebereich hängt von der Anzahl der Anschaltungen an den Außerleiter der Koaxialleitung K ab. Die rechteckige Matrix V_k,l für die Entzerrung auf der Empfängerseite E wird wie die Precoding-Matrix U*_k,l bei der Berechnung der Kanalcharakteristik mittels z.B. MIMO-System und mit Hilfe einer so genannten Partial-Singularvalue-Decomposition (PSVD) ermittelt.In an eleventh method step 11, the symbols Y _{n, k} (m) are equalized by means of a unitary matrix equalizer EQU, as a result of which receiver-side QAM symbols B _{n, k} (m) are determined. As a linear equalizer, a rectangular matrix V _{k, l is} used, where k and l pass over the polarization directions, ie the range of values depends on the number of connections to the outgoing conductor of the coaxial line K. The rectangular matrix V _{k, l} for the equalization on the receiver side E is determined as the precoding matrix U * _{k, l} in the calculation of the channel characteristic by means of eg MIMO system and with the aid of a so-called partial singular value decomposition (PSVD) ,

In einem zwölften Verfahrensschritt 12 werden dann die empfängerseitigen QAM-Symbole B_n,k(m) durch die Verarbeitungsstufe QAM-S auf Empfangsdaten C_n,k(m), welche in einzelne Polarisationsrichtungen aufgeteilt sind, abgebildet, z.B. anhand von Symbolen eines so genannten QAM-Symbolalphabets.In a twelfth method step 12, the receiver-side QAM symbols B _{n, k} (m) are then imaged by the processing stage QAM-S on received data C _{n, k} (m), which are divided into individual polarization directions, eg using symbols of such named QAM symbol alphabet.

In einem dreizehnten Verfahrensschritt 13 werden dann durch die Verarbeitungsstufe P/S für Parallel-/Seriellwandlung die auf einzelne Polarisationsrichtungen aufgeteilten Empfangsdaten C_n,k(m) beispielsweise in eine Binärstrom von empfangenen Daten b2(m) umgewandelt.In a thirteenth method step 13, the received data C _{n, k} (m) divided into individual polarization directions are then converted into a binary stream of received data b 2 (m) by the parallel / serial conversion processing stage P / S.

Claims

Method for broadband data transmission via coaxial lines (K), characterized in that signals to be transmitted (b1 (m)) are applied to an outer conductor of a coaxial line (K) in such a way that a polarization multiplex takes place in the dielectric of the coaxial line (K) and a for a data transmission suitable field distribution is induced.

Method according to claim 1, characterized in that that connection cables through the outer conductor DC short-circuited become.

Method according to one of claims 1 to 2, characterized that for Calculations of frequency-dependent damping and reflection ratios Algorithms for a so-called multiple input multiple output system and / or a so-called Orthogonal Frequency Division Multiplex can be used (2, 3, 4, 5).

Method according to claim 3, characterized that in a signal processing by means of multiple input multiple output system a so-called partial singularvalue decomposition is applied (4).

System for carrying out the method according to claims 1 to 4, characterized in that - a coaxial line (K) consisting of inner conductor, dielectric and outer conductor is provided, through which the connecting lines are DC short-circuited, - that a so-called analog front end (AFE1 ) for converting signals (x _n (m)) defined by discrete samples into analog values (x1, x2, ..., xn), - that a data pump (S / P, QAM-M, PRE, MOD) is provided for the calculation of frequency-dependent attenuation and reflection ratios according to algorithms for so-called multiple-input-multiple-output systems and / or orthogonal frequency division multiplexing.