DE102010019627A1

DE102010019627A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Störimpulsdetektion bei OFDM-Systemen

Info

Publication number: DE102010019627A1
Application number: DE102010019627A
Authority: DE
Inventors: Dr. Fischer Volker
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2010-05-06
Filing date: 2010-05-06
Publication date: 2011-11-10

Abstract

Vorrichtung (1) zur Erfassung von Störimpulsen in OFDM-Systemen. Die Vorrichtung (1) weist einen OFDM-Demodulator (7), eine Entscheidereinheit (8), eine Differenzbildungseinheit (9) und eine Recheneinheit (10) auf. Ein erster Eingang der Differenzbildungseinheit (9) ist direkt oder indirekt mit einem Ausgang des OFDM-Demodulators (7) und ein zweiter Eingang der Differenzbildungseinheit (9) ist direkt oder indirekt mit einem Ausgang der Entscheidereinheit (8) verbunden. Ein Ausgang der Differenzbildungseinheit (9) ist mit einem Eingang der Recheneinheit (10) verbunden, wobei die Recheneinheit (10) eine inverse Fouriertransformation aus einem zugeführten Differenzsignal berechnet und wobei der Ausgang des OFDM-Demodulators (7) direkt oder indirekt mit einem Eingang der Entscheidereinheit (8) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Störimpulsdetektionen bei OFDM-Systemen (engl. orthogonal frequency division multiplex; dt. orthogonaler Frequenzmultiplex).
Sehr viele digitale Funkübertragungsverfahren wie beispielsweise DAB (engl. digital audio broadcasting; dt. digitaler Hörfunk) oder DVB-T (engl. digital video broadcasting terrestrial; dt. Digitaler terrestrischer Video-Rundfunk) oder Standards zur drahtlosen Kommunikation wie z. B. IEEE 802.11a oder IEEE 802.11g basieren auf OFDM. Dabei werden die zu übertragenden Daten auf viele nahe beieinander liegende Träger unterschiedlicher Frequenzen verteilt, wobei sich die auf den Trägern aufmodulierten Informationen nicht gegenseitig stören. Die Informationen selbst sind in OFDM-Symbolen gespeichert, wobei mehrere OFDM-Symbole einen Rahmen bilden. Die Anzahl der Träger, der Abstand der Träger zueinander, die Frequenz der Träger, die Symboldauer, die Schutzzeit (Guardintervall) zwischen den Symbolen, die übertragenen Bit pro Symbol und die Anzahl der Symbole pro Rahmen sind nur einige Merkmale, durch die sich die unterschiedlichen, auf OFDM basierenden, Funkübertragungsverfahren unterscheiden.
Um mit möglichst einem einzigen Messgerät die Funktionsfähigkeit der unterschiedlichsten Prüflinge untersuchen zu können, ist es notwendig, dass dieses die unterschiedlichen OFDM-Verfahren beherrscht. Dies gelingt dadurch, dass die meisten Funktionseinheiten innerhalb eines Mikroprozessors und/oder Signalprozessors realisiert sind und einzig die Aufwärts- und Abwärtsmischer, der Verstärker und verschiedene Signalwandler mit analogen Bauteilen aufgebaut sind. Durch Änderung des Programmablaufes innerhalb des Messgeräts kann auf besonders einfache Weise die Funktionsfähigkeit von verschiedenen OFDM-Sendern und OFDM-Empfängern überprüft werden. Damit verbunden ist allerdings der gesteigerte Aufwand Fehlerquellen innerhalb des Programmablaufs zu identifizieren. Fehler können beispielsweise durch einen Pufferüberlauf in der digitalen Basisbandgenerierung entstehen. Diese Fehler, die sich als Störimpulse zeigen, können dazu führen, dass sich der Empfänger nicht mehr auf die Pilottonsignale synchronisieren kann, die zu Beginn jedes Rahmens übertragen werden.
Aus der DE 100 26 325 A1 ist ein Verfahren zur Synchronisation von OFDM-Symbolen bei Rundfunkübertragungen bekannt, wobei unter Synchronisation sowohl eine Frequenzsynchronisation, als auch eine Zeitsynchronisation und dabei insbesondere eine Rahmensynchronisation zu verstehen sind. Dabei gelangt ein Datenstrom in einen OFDM-Modulator und wird auf verschiedene, nahe beieinander liegende Träger auf unterschiedliche Frequenzen verteilt. Dort werden die OFDM-Signale in den Zeitbereich transformiert. Anschließend werden in einem weiteren Block Piloten zu den OFDM-Signalen hinzugefügt, wobei diese Piloten im ersten Symbol eines Rahmens erzeugt werden. Diese Basisbandaufbereitung findet ausschließlich in einem Mikroprozessor und/oder Signalprozessor statt. Schlussendlich werden die OFDM-Signale über einen D/A-Wandler in analoge Signale umgewandelt.
Nachteilig an der DE 100 26 325 A1 ist, dass sich bei der komplexen Implementierung des Programmablaufs zur digitalen Basisbandgenerierung Fehler einschleichen können, die schwer zu erkennen sind und dazu führen können, dass sich der Empfänger nicht mehr auf das empfangene Signal synchronisieren kann. Dass der Fehler, welcher sich als Störimpuls auswirkt, dabei nicht beim Empfänger sondern beim Sender auftritt, ist dabei nur sehr schwer zu erkennen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche mögliche Störimpulse bei der Basisbandsignalgenerierung frühzeitig erkannt werden.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Anspruch 1 und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem Anspruch 5 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung von Störimpulsen bei einem OFDM-System weist dabei mehrere Verfahrensschritte auf. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein digitalisiertes OFDM-Signal mit zumindest einer Trägerfrequenz demoduliert. Anschließend wird zumindest ein OFDM-Symbol ausgegeben. In einem zweiten Verfahrensschritt wird dieses zumindest eine OFDM-Symbol zu einem idealen Konstellationspunkt und damit zu zumindest einem idealen OFDM-Symbol zugeordnet. In einem dritten Verfahrensschritt wird ein Differenzsignal zwischen dem zumindest einen OFDM-Symbol und dem zumindest einen idealen OFDM-Symbol gebildet. In einem vierten Verfahrensschritt wird eine inverse Fouriertransformation aus dem gebildeten Differenzsignal berechnet.
Besonders vorteilhaft ist die Berechnung einer inversen Fouriertransformation aus der Differenz zwischen dem erhaltenen OFDM-Symbol und dem idealen OFDM-Symbol. Fehler in der digitalen Basisbandsignalgenerierung im Zeitbereich führen zu Störimpulsen, die dem OFDM-Signal überlagert sind, wodurch sich Ringe um die idealen Konstellationspunkte bilden. Dadurch kann nach einer inversen Fouriertransformation aus dem gebildeten Differenzsignal der Störimpuls erkannt werden und einem bestimmten Sample im Zeitbereich zugeordnet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung von Störimpulsen in OFDM-Systemen weist einen OFDM-Demodulator, eine Entscheidereinheit, eine Differenzbildungseinheit und eine Recheneinheit auf. Dabei ist ein erster Eingang der Differenzbildungseinheit mit einem Ausgang des OFDM-Demodulators verbunden. Ein zweiter Eingang der Differenzbildungseinheit ist mit einem Ausgang der Entscheidereinheit verbunden. Ein Ausgang der Differenzbildungseinheit ist dabei mit einem Eingang der Recheneinheit verbunden und ein Eingang der Entscheidereinheit ist direkt oder indirekt mit dem Ausgang des OFDM-Demodulators verbunden. Die Recheneinheit berechnet dabei eine inverse Fouriertransformation aus dem ihr zugeführten Differenzsignal.
Besonders vorteilhaft ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung direkt an einem OFDM-Signalgenerator angeschlossen werden kann. Dadurch ist es möglich, dass etwaige Fehler in der digitalen Basisbandaufbereitung frühzeitig für die verschiedenen OFDM-Varianten erkannt werden können. Störimpulse die von dem Übertragungskanal herrühren, beeinflussen in diesem Fall nicht die Messung, so dass von erfassten Störimpulsen direkt auf defekte Samples geschlossen werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass der Störimpuls aus dem Ergebnis der inversen Fouriertransformation angezeigt werden kann. Dies erleichtert dem Benutzer die Einschätzung in welchem Teil der digitalen Basisbandgenerierung der Fehler zu finden ist.
Weiterhin vorteilhaft ist, dass die Position und die Größe des Störimpulses mit einem Peakdetektionsalgorithmus erfasst werden kann. Dadurch ist eine automatische Erfassung von Störimpulsen möglich. Erfasste Störimpulse können anschließend angezeigt werden.
Schlussendlich ist es von Vorteil, wenn OFDM-Symbole von einem Sequenzgenerator erzeugt werden, so dass keine externe Datenquelle benötigt wird. Der Sequenzgenerator kann überdies für eine Vielzahl von unterschiedlichen OFDM-Varianten die passenden OFDM-Symbole erzeugen.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft beschrieben. Gleiche Gegenstände weisen dieselben Bezugszeichen auf. Die entsprechenden Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
1 ein Übersichts-Blockschaltbild über die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung von Störimpulsen in OFDM-Systemen;
2 die Funktionsweise eines bevorzugt benutzten OFDM-Demodulators;
3 ein Konstellationsdiagramm, wobei Störimpulse einem OFDM-Signal überlagert sind;
4 ein Ergebnis einer inversen Fouriertransformation die aus dem Differenzsignal zwischen dem empfangenen OFDM-Symbol und dem idealen OFDM-Symbol berechnet ist; und
5 ein Flussdiagramm, welches den erfindungsgemäßen Ablauf zur Erfassung von Störimpulsen in OFDM-Systemen zeigt.
1 zeigt ein Übersichtsschaltbild über die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Erfassung von Störimpulsen 2 in OFDM-Systemen. Ein OFDM-Signalgenerator 3 weist dabei zumindest einen Sequenzgenerator 4, einen OFDM-Modulator 5 und zumindest eine Pufferspeichereinheit 6 auf. Der Sequenzgenerator 4 generiert aus einem binären Datenstrom, je nach Modulationsart, die dazugehörigen OFDM-Symbole (I, Q). In dieser Patentanmeldung stellt ein OFDM-Symbol die Information dar, welche sich innerhalb der Symboldauer T auf genau einem Träger befindet. Der Sequenzgenerator 4 lädt dabei den binären Datenstrom aus einem nicht dargestellten Datenspeicher oder erzeugt diesen über einen integrierten Zufallsgenerator selbst. Der Sequenzgenerator 4 beinhaltet einen Symbol-Abbilder (engl. symbol mapper), welcher den binären Datenstrom, je nach Modulationsverfahren (QPSK (engl. quadrature Phase shift keying; dt. Quadraturphasenumtastung), 16-QAM (engl. quadrature amplitude modulation; dt. Quadraturamplitudenmodulation), 64-QAM, etc.) unterschiedlichen OFDM-Symbolen zuordnet.
Der Sequenzgenerator 4 erzeugt aus einem seriellen binären Datenstrom für jeden der n Träger ein OFDM-Symbol (I₁, Q₁ bis I_n, Q_n) und gibt diese OFDM-Symbole in einem parallelen Datenstrom an den OFDM-Modulator 5 aus. Hierzu ist der Sequenzgenerator 4 direkt oder indirekt mit dem OFDM-Modulator 5 verbunden. Für den Fall einer indirekten Verbindung kann zwischen dem Sequenzgenerator 4 und dem OFDM-Modulator noch eine Einheit zum Einfügen von Piloten zwischengeschaltet sein. Die Parallelisierung des Datenstroms erfolgt in diesem Fall erst anschließend. Der OFDM-Modulator 5 berechnet eine inverse Fouriertransformation aus den anliegenden OFDM-Symbolen (I₁, Q₁ bis I_n, Q_n). Am Ausgang des OFDM-Modulators 5 steht einkomplexes OFDM-Signal bereit, welches anschließend in einer Pufferspeichereinheit 6 gespeichert wird. Hierzu ist der OFDM-Modulator 5 direkt oder indirekt mit dem Pufferspeicher 6 verbunden. Bei einer indirekten Verbindung kann zusätzlich eine nicht dargestellte Multiplikationseinheit an den OFDM-Modulator 5 angeschlossen sein, die das komplexe OFDM-Signal am Ausgang des OFDM-Modulators 5 mit einer Fensterfunktion multipliziert, um so die benötigte Bandbreite zu begrenzen.
Die Pufferspeichereinheit 6 ist in dem OFDM-Messgerät mit mehreren Digital-Analog-Wandlern, im Folgenden D/A-Wandlern, verbunden, wobei je ein D/A-Wandler aus dem Realteil und ein weiterer D/A-Wandler aus dem Imaginärteil des digitalen OFDM-Signals je ein analoges OFDM-Signal erzeugen. Anschließend werden beide analoge OFDM-Signale in das Übertragungsband gemischt, wobei das analoge OFDM-Signal, welches den imaginären Teil darstellt, um 90° phasenverschoben in das Übertragungsband gemischt wird. Danach werden beide analogen OFDM-Signale addiert. Dies ist allerdings für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung und soll nur dem allgemeinen Verständnis dienen.
Innerhalb der digitalen Basisbandgenerierung, die im OFDM-Signalgenerator 3 stattfindet, können bei der Implementierung, die bevorzugt in einem digitalen Signalprozessor erfolgt, mehrere Fehlerquellen bestehen, die nur schwer zu erkennen sind. Beispielsweise kann es vorkommen, dass einige Samples im Zeitbereich versehentlich auf Null gesetzt werden. Dieser Fehler kann zum Beispiel bei einem Pufferüberlauf in der Pufferspeichereinheit 6 auftreten. Um solche Fehler möglichst schnell ausfindig machen zu können, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit dem OFDM-Signalgenerator 3 verbunden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 besteht dabei aus einem OFDM-Demodulator 7, einer Entscheidereinheit 8, einer Differenzbildungseinheit 9, einer Recheneinheit 10, einer Peakdetektionseinheit 11 und einer Anzeigeeinheit 12. Ein Eingang des OFDM-Demodulators 7 ist dabei mit der Pufferspeichereinheit 6 verbunden. Dem OFDM-Demodulator 7 werden der Realteil und der Imaginärteil eines digitalen OFDM-Signals zugeführt. Der OFDM-Demodulator 7 führt eine Fouriertransformation durch und gibt an seinem Ausgang einen parallelen Datenstrom aus, welcher die empfangenen OFDM-Symbole 21 (I_1,empf, Q_1,empf bis I_n,empf, Q_n,empf) enthält, wobei n die Anzahl der einzelnen Träger darstellt. 2 veranschaulicht dabei die Funktionsweise des OFDM-Demodulators 7.
Der Ausgang des OFDM-Demodulators 7 ist dabei direkt oder indirekt mit einem Eingang der Entscheidereinheit 8 und direkt oder indirekt mit einem ersten Eingang der Differenzbildungseinheit 9 verbunden. Die Entscheidereinheit 8 versucht den empfangenen OFDM-Symbolen 21 ideale OFDM-Symbole 20 zuzuweisen. Weist beispielsweise ein empfangenes OFDM-Symbol 21 einen Inphase-Wert von z. B. 0,7 und einen Quadratur-Wert von z. B. 0,8 auf, dann wird das empfangene OFDM-Symbol 21 dem idealen OFDM-Symbol 20 zugewiesen, welches einen Inphase-Wert von 1 und einen Quadratur-Wert von 1 besitzt (bei Verwendung des QPSK-Modulationsverfahrens). Dieses ideale OFDM-Symbol 20 wird anschließend am Ausgang der Entscheidereinheit 8 ausgegeben. Der Ausgang der Entscheidereinheit 8 ist dabei direkt oder indirekt mit einem zweiten Eingang der Differenzbildungseinheit 9 verbunden.
Die Differenzbildungseinheit 9 bildet ein Differenzsignal zwischen den empfangenen OFDM-Symbolen 21 (I_1,empf, Q_1,empf bis I_n,empf, Q_n,empf) und den, den empfangenen OFDM-Symbolen 21 zugewiesenen, idealen OFDM-Symbolen 20 (I_1,ideal, Q_1,ideal bis I_n,ideal, Q_n,ideal). Die Differenzbildungseinheit 9 kann beispielsweise aus einem Addierer bestehen, wobei der Ausgang des OFDM-Demodulators 7 mit einem positiven Vorzeichen auf den ersten Eingang der Differenzbildungseinheit 9 geschaltet ist und wobei der Ausgang der Entscheidereinheit 8 mit einem negativen Vorzeichen auf den zweiten Eingang der Differenzbildungseinheit 9 geschaltet ist.
Ein Ausgang der Differenzbildungseinheit 9 ist mit einer Recheneinheit 10 verbunden. Die Recheneinheit 10 berechnet eine inverse Fouriertransformation aus dem ihr von der Differenzbildungseinheit 9 zugeführten Differenzsignal. Das Differenzsignal besteht dabei bevorzugt aus der Differenz zwischen den empfangenen OFDM-Symbolen 21 und den, den empfangenen OFDM-Symbolen 21 zugeordneten idealen OFDM-Symbolen 20 aller n-Träger für eine Symboldauer T. Allerdings kann die inverse Fouriertransformation auch aus einem Differenzsignal berechnet werden, welches aus mehreren Symbolintervallen entstanden ist.
Weiterhin ist ein Ausgang der Recheneinheit 10 mit einem Eingang einer Peakdetektionseinheit 11 und einem ersten Eingang einer Anzeigeeinheit 12 verbunden. Die Peakdetektionseinheit 11 ist außerdem noch mit einem zweiten Eingang der Anzeigeeinheit 12 verbunden. Auf der Anzeigeeinheit 12 kann das Ergebnis der inversen Fouriertransformation, welches auf einen Störimpuls hinweisen kann, dargestellt werden, so dass sich der Benutzer dadurch ein Bild über mögliche Fehlerquellen machen kann.
Die Peakdetektionseinheit 11 erfasst die Position und die Größe des Störimpulses. Die Peakdetektionseinheit 11 erlaubt es, dass über einen längeren Zeitraum die einzelnen Einheiten des OFDM-Signalgenerators 3 automatisch getestet werden. Überschreitet die Amplitude des Störimpulses 2 einen voreingestellten Schwellwert, so gibt die Peakdetektionseinheit 11 ein Signal an den zweiten Eingang der Anzeigeeinheit 12 aus. Das Signal kann ein Triggerimpuls sein, der die Anzeigeeinheit 12 auffordert, das Signal, welches am ersten Eingang der Anzeigeeinheit 12 anliegt, darzustellen. Es ist aber auch möglich, dass das dazustellende Signal direkt von der Peakdetektionseinheit 11 an die Anzeigeeinheit 12 übergeben wird. Der Benutzer kann im Folgenden anhand des dargestellten Signals sehr leicht erkennen, welches Sample im Zeitbereich defekt ist.
3 zeigt ein Konstellationsdiagramm, wobei zumindest ein Störimpuls 2 einem OFDM-Signal überlagert ist. Wie bereits dargelegt, kann ein Störimpuls 2 dadurch entstehen, dass ein Sample z. B. durch einen Pufferüberlauf in der Pufferspeichereinheit 6 auf Null gesetzt wird. Dadurch, dass in der Pufferspeichereinheit 6 eine Funktion im Zeitbereich gespeichert ist, die einer Überlagerung von sämtlichen modulierten Trägern entspricht, aus denen eine inverse Fouriertransformation berechnet wurde, führt ein solches defektes Sample dazu, dass sich dieses in der anschließenden Fouriertransformation im OFDM-Demodulator 7 auf alle modulierten Träger auswirkt. Dadurch weisen alle empfangenen OFDM-Symbole 21 innerhalb der Symbolzeit T einen Phasenfehler auf. In 3 ist das Konstellationsdiagramm für ein QPSK-Modulationsverfahren gezeigt. Je nach übertragener Information wird ein OFDM-Symbol einem der vier Quadranten zugeordnet. In jedem der vier Quadranten ist für das QPSK-Modulationsverfahren genau ein ideales OFDM-Symbol 20 eingezeichnet.
Aufgrund des Phasenfehlers sind die empfangenen OFDM-Symbole 21 am Ausgang des OFDM-Demodulators 7 nicht deckungsgleich mit den idealen OFDM-Symbolen 20, sondern leicht gegenüber diesem verschoben. Ein Drehzeiger verbindet dabei die idealen OFDM-Symbole 20 mit den empfangenen OFDM-Symbolen 21. Der Phasenfehler ist dabei von OFDM-Symbol 21 zu OFDM-Symbol 21 verschieden. Auch die Information, die ein OFDM-Symbol 21 trägt, ändert sich, so dass jedes empfangene OFDM-Symbol 21 in einem der vier Quadranten liegt, wobei der Drehzeiger 22 deutlich mehr Freiheitsgrade aufweist. Gepunktet angedeutet ist die Bahn 23, die die Spitze des Drehzeigers 22 für die verschiedenen n empfangenen OFDM-Symbole 21 beschreibt. Statt von einer Bahn 23 kann auch von Ringen 23 gesprochen werden, die sich um die idealen Konstellationspunkte 20 herum bilden. Zu erkennen ist, dass es sich bei dem Drehzeiger 22 um einen linearen Drehzeiger handelt.
Die Entscheidereinheit 8 prüft dabei welchem idealen OFDM-Symbol 20 das empfangene OFDM-Symbol 21 zuzuordnen ist. Die Differenzbildungseinheit 9 bildet ein Differenzsignal zwischen dem empfangenen OFDM-Symbol 21 und dem idealen OFDM-Symbol 20. Dieses Differenzsignal lässt sich als ein Drehzeiger 24 darstellen, der sich um den Nullpunkt herum dreht.
In 3 ist in jedem Quadranten des Konstellationsdiagramms ein empfangenes OFDM-Symbol 21 mit dem gleichen Drehzeiger 22 eingezeichnet. Dies dient nur dem besseren Verständnis. In Wirklichkeit gibt es genau ein OFDM-Symbol 21 pro Träger innerhalb der Symboldauer T. OFDM-Symbole 21 anderer Träger weisen andere Phasenfehler auf, so dass nach erfolgter Subtraktion und Überlagerung der OFDM-Symbole 21 verschiedener Träger ein linearer Drehzeiger 24 (Differenzsignal) im Nullpunkt entsteht.
Innerhalb der Recheneinheit 10 wird eine inverse Fouriertransformation aus dem Differenzsignal über n Träger innerhalb der Symboldauer T berechnet. Das Ergebnis dieser inversen Fouriertransformation, welches den Störimpuls 2 beinhaltet ist in 4 dargestellt.
Auf der Abszisse ist die Zeit t in einer willkürlichen Einheit aufgetragen und auf der Ordinate die die Amplitude A in einer willkürlichen Einheit. Zu erkennen ist ein gleichmäßiges Rauschen mit einer Amplitude von deutlich unter 0,005. Kurz nach dem Zeitpunkt t = 400 ist der Störimpuls 2 mit einer Amplitude von mehr als 0,015 sichtbar. In der Peakdetektionseinheit 11 kann ein Schwellwert von z. B. 0,01 festgelegt werden, so dass diese jeden Störimpuls detektiert, dessen Amplitude den Schwellwert übersteigt. Neben der Höhe der Amplitude wird auch die Position (Zeitpunkt t) des Störimpulses 2 durch die Peakdetektionseinheit 11 genau erfasst. Die Anzeigeeinheit 12 gibt den zeitlichen Verlauf des invers fouriertransformierten Differenzsignals, wie in 4 gezeigt, wieder. Der Benutzer kann dadurch genau feststellen, welches Samples im Zeitbereich defekt ist und daraus auf etwaige Fehler, wie z. B. Pufferüberläufe oder Variablenüberläufe schließen.
5 zeigt ein Flussdiagramm welches das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung von Störimpulsen 2 in OFDM-Systemen näher beschreibt. In einem ersten Verfahrensschritt S₁ wird ein OFDM-Signal demoduliert, welches zumindest eine Trägerfrequenz aufweist. Dieses OFDM-Signal kann durch einen Störimpuls 2 überlagert sein. Das Demodulieren geschieht bevorzugt mittels einer Fouriertransformation, wie in 2 dargestellt. Anschließend werden die OFDM-Symbole (I₁, Q₁ bis I_n, Q_n) für die n Träger für eine Symboldauer T ausgegeben.
In einem zweiten Verfahrensschritt S₂ wird durch die Entscheidereinheit 8 das zumindest eine demodulierte OFDM-Symbol 21 einem idealen Konstellationspunkt 20 und damit einem idealen OFDM-Symbol 30 zugeordnet.
In einem dritten Verfahrensschritt S₃ wird ein Differenzsignal zwischen dem zumindest einen empfangenen (demodulierten) OFDM-Symbol 21 und dem, dem zumindest einen empfangenen OFDM-Symbol 21 zugeordneten idealen OFDM-Symbol 20 gebildet. Weil es sich bei OFDM um ein Mehrträgerverfahren handelt, werden für jede Symboldauer T fast immer mehrere OFDM-Symbole 21 demoduliert. Dabei wird immer von dem empfangenen OFDM-Symbol 21 das ideale OFDM-Symbol 20 subtrahiert.
Aus dem daraus entstehenden Differenzsignal wird in einem vierten Verfahrensschritt S₄ durch eine Recheneinheit 10 eine inverse Fouriertransformation berechnet.
In einem fünften Verfahrensschritt S₅ wird das Ergebnis der inversen Fouriertransformation angezeigt. Störimpulse 2, die dem OFDM-Signal überlagert sind, sind dadurch überhaupt erst zu erkennen.
In einem sechsten Verfahrensschritt S₆ wird die Position (Zeitpunkt t) und die Amplitude des Störimpulses 2 mittels eines Peakdetektionsalgorithmus erfasst. Aus diesen Daten ist es für den Benutzer ersichtlich, an welcher Stelle innerhalb des OFDM-Signalgenerators 3 der Störimpuls 2 entstanden sein muss. Es ist auch möglich, dass ein bestimmter Schwellwert für die Amplitude des Störimpulses 2 vorgegeben wird, ab dessen Erreichen der Peakdetektionsalgorithmus den Störimpuls 2 als solchen erkennt.
Die Verfahrensschritte S₅ und S₆ können dabei auch vertauscht sein. In diesem Fall wird automatisch nach Störimpulsen 2 gesucht und nur für den Fall, dass ein Störimpuls 2 detektiert wurde, wird dieser aus dem Ergebnis der inversen Fouriertransformation angezeigt.
Weiterhin kann der erste Verfahrensschritt S₁ optional noch die Verfahrensschritte zum Erzeugen eines OFDM-Symbols mittels zumindest eines Sequenzgenerators 4, sowie das Modulieren des OFDM-Symbols auf die zumindest eine Trägerfrequenz, als auch das Speichern des modulierten OFDM-Signals in einer Pufferspeichereinheit 6 beinhalten.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Alle beschriebenen und/oder gezeichneten Elemente sind im Rahmen der Erfindung beliebig miteinander kombinierbar. Insbesondere kann auch eine andere Demodulation als mittels FFT durchgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10026325 A1 [0004, 0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.11a [0002]
IEEE 802.11g [0002]

Claims

Verfahren zur Erfassung von Störimpulsen (2) bei OFDM-Systemen welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist: – Demodulieren (S₁) eines OFDM-Signals mit zumindest einer Trägerfrequenz und Ausgeben zumindest eines OFDM-Symbols (21); – Zuordnen (S₂) des zumindest einen OFDM-Symbols (21) zu einem idealen Konstellationspunkt (20) und damit zu zumindest einem idealen OFDM-Symbol (20); – Bilden (S₃) eines Differenzsignals zwischen dem zumindest einen OFDM-Symbol (21) und dem zumindest einen idealen OFDM-Symbol (20); – Berechnen (S₄) einer inversen Fouriertransformation aus dem gebildeten Differenzsignal.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen weiteren Verfahrensschritt aufweist: – Anzeigen (S₅) zumindest eines Störimpulses (2) aus dem Ergebnis der inversen Fouriertransformation.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen weiteren Verfahrensschritt aufweist: – Erfassung (S₆) der Position und Größe des Störimpulses mit einem Peakdetektionsalgorithmus.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verfahrensschritt (S₁) zusätzlich nachfolgende Verfahrensschritte aufweist: – Erzeugen zumindest eines OFDM-Symbols mit einem Sequenzgenerator (4); – Modulieren des zumindest einen erzeugten OFDM-Symbols auf die zumindest eine Trägerfrequenz; – Speichern des zumindest einen modulierten OFDM-Symbols in einer Pufferspeichereinheit (6).
Vorrichtung (1) zur Erfassung von Störimpulsen (2) in OFDM-Systemen, die einen OFDM-Demodulator (7), eine Entscheidereinheit (8), eine Differenzbildungseinheit (9) und eine Recheneinheit (10) aufweist, wobei ein erster Eingang der Differenzbildungseinheit (9) direkt oder indirekt mit einem Ausgang des OFDM-Demodulators (7) und ein zweiter Eingang der Differenzbildungseinheit (9) direkt oder indirekt mit einem Ausgang der Entscheidereinheit (8) verbunden ist, wobei ein Ausgang der Differenzbildungseinheit (9) mit einem Eingang der Recheneinheit (10) verbunden ist, wobei die Recheneinheit (10) eine inverse Fouriertransformation aus einem zugeführten Differenzsignal berechnet und wobei der Ausgang des OFDM-Demodulators (7) direkt oder indirekt mit einem Eingang der Entscheidereinheit (8) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des OFDM-Demodulators (7) mit einem positiven Vorzeichen auf den ersten Eingang der Differenzbildungseinheit (9) geschaltet ist und der Ausgang der Entscheidereinheit (8) mit einem negativen Vorzeichen auf den zweiten Eingang der Differenzbildungseinheit (9) geschalten ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Recheneinheit (10) mit einem ersten Eingang einer Anzeigeeinheit (12) und/oder einem Eingang einer Peakdetektionseinheit (11) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Peakdetektionseinheit (11) mit einem zweiten Eingang einer Anzeigeeinheit (12) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der OFDM-Demodulator (7) direkt oder indirekt mit einem OFDM-Signalgenerator (3) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der OFDM-Signalgenerator (3) zumindest einen Sequenzgenerator (4), einen OFDM-Modulator (5) und eine Pufferspeichereinheit (6) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sequenzgenerator (4) direkt oder indirekt mit einem Eingang des OFDM-Modulators (5) verbunden ist und dass ein Ausgang des OFDM-Modulators (5) direkt oder indirekt mit einem Eingang der Pufferspeichereinheit (6) verbunden ist und dass ein Ausgang der Pufferspeichereinheit (6) direkt oder indirekt mit dem OFDM-Demodulator (7) verbunden ist.