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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur synchronen Übertragung von Nachrichten. Die Nachrichten sind aus einer Folge von Informationsbits zusammengesetzt und werden mittels eines so genannten synchronen Mehrträgerübertragungsverfahrens in Form von Subsymbolen übertragen. Diese Subsymbole werden aus einzeln modulierten Trägersignalen zusammengesetzt, wobei die Trägersignale unterschiedlichen Subkanälen eines Übertragungskanals zugeordnet sind.
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Stand der Technik
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Kommunikationssystem oder Kommunikationsnetz ist in der Nachrichtentechnik üblicherweise eine Einrichtung bzw. eine Infrastruktur zum Übermitteln von Informationen, welche z.B. in Form von aus einer Folge von Informationseinheiten bzw. Informationsbits zusammengesetzten Nachrichten vorliegen können. Dabei wird von einem Kommunikationssystem eine Nachrichtenverbindung zwischen mehreren Endstellen bzw. zwischen einem oder mehreren Sendern und einem oder mehreren Empfängern hergestellt. Wird dabei von Sendern und Empfängern ein gleicher Takt verwendet oder werden Sender und Empfänger, welche jeweils eine ausreichend genaue Taktquelle umfassen, am Anfang oder während der Übertragung synchronisiert bzw. verarbeiten Sender und Empfänger die zu übertragenden bzw. zu empfangenden Informationseinheiten und/oder Signale synchron oder quasisynchron zueinander (d.h. mit einer zulässigen Abweichung in der Synchronität), so wird dies als synchrone Übertragung bezeichnet. Das bedeutet, dass die Übertragung einer Nachricht bzw. der einzelnen Einheiten oder Informationsbits einer Nachricht zwischen Sender und Empfänger mittels eines Taktsignals zeitlich synchronisiert bzw. quasisynchronisiert wird – d.h. es besteht mit einer zulässigen Abweichung Synchronität bei der Übertragung einer Nachricht bzw. der einzelnen Informationseinheiten der Nachricht zwischen Sender und Empfänger.
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Bei der Übertragung von Nachrichten ist es oft aus wirtschaftlichen Gründen wichtig, vorhandene Kommunikationssysteme wie z.B. Nachrichtenübertragungsnetze, Telefonnetze, Funknetze oder Stromnetze optimal zu nutzen. Eine Möglichkeit eine höhere Übertragungsrate in einem Kommunikationssystem, insbesondere bei frequenzselektivem Fading, zu erzielen, ist beispielsweise eine Verwendung eines so genannten Mehrträgerübertragungsverfahrens oder einer so genannten Multi-Carrier-Modulation. Dabei wird ein Übertragungskanal in mehrere schmalbandige Subkänale aufgeteilt, denen dann so genannte Trägersignale zugeordnet werden. Soll eine als Folge von Informationsbits vorliegende Nachricht übertragen werden, so wird der zu übertragende Bitstrom auf die mehreren unterschiedlichen Trägersignale aufgeteilt und gleichzeitig über die schmalbandigen Subkänale übertragen. Zur synchronen Übertragung der Nachricht werden dabei als Informationsträger so genannte Subsymbole verwendet, welche aus einzeln modulierten Trägersignalen zusammengesetzt sind. Diese modulierten Trägersignale werden den unterschiedlichen Subkanälen des Übertragungskanals zugeordnet. Die modulierten Trägersignale werden dabei in den Subkanälen durch Modulation oder Tastung des jeweiligen Trägersignals durch ein jeweiliges Element (z.B. Bit, etc.) der Informationsfolge bzw. der Nachricht gebildet.
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Allerdings können durch die Schmalbandigkeit der Subkanäle bei einem Mehrträgerübertragungsverfahren mehrere zusammenhängende Probleme bzw. Störungen bei der Übertragung von Nachrichten entstehen. Diese Probleme müssen bei einem Design eines Kommunikationssystems berücksichtigt werden. Bei derartigen Störungen kann es sich beispielsweise um so genannte Interkanal-Interferenzen oder Interchannel Interferences (ICI), bei welchen Interferenzen zwischen den Trägern bei der Übertragung einer Nachricht auftreten können, handeln.
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Weiterhin kann es zu so genannten Intersymbol-Interferenzen (ISI), insbesondere in einem Übertragungskanal mit erhöhter zeitlicher Dispersion kommen. So genannten Intersymbol-Interferenzen, welche auch als Symbolübersprechen bezeichnet werden, sind Störungen zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden übertragenen oder zu empfangenden Subsymbolen und können z.B. durch eine Begrenzung der Bandbreite des Übertragungskanals bei frequenzselektivem Fading oder durch Mehrwegsignalausbreitung verursacht werden.
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Zusätzlich kann es bei einem Mehrträgerübertragungsverfahren auch zu einer starken Erhöhung eines Spitzenwert-zu-Mittelwert-Verhältnisses, der so genannten Peak-to-Average-Ratio (PAR), bei einem Summensignal über alle Subkanäle kommen. Die so genannte Peak-to-Average-Ratio (PAR), welche auch als Scheitelfaktor oder Crest-Faktor bezeichnet wird, ist ein Maß für ein Verhältnis zwischen Spitzenwert und Effektivwert eines zu übertragenden Signals.
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Insbesondere bei einer unkoordinierten Signalübertragung über mehrere Subkanäle bei einem Mehrträgerübertragungsverfahren wird das Interkanal-Interferenz- bzw. ICI-Problem durch eine geeignete Platzierung der Subkanäle mit einem ausreichenden Schutzabstand zu benachbarten Subkanälen gelöst – wie z.B. beim so genannte Frequenzmultiplex- oder Trägerfrequenzverfahren oder Frequency-Division Multiplexing (FDM). Beim Frequenzmultiplexverfahren können gleichzeitig mehrere Elemente bzw. Bits einer Nachricht auf mehrere Trägersignale verteilt übertragen werden. Dazu wird eine insgesamt für die Übertragung zur Verfügung stehende Bandbreite (z.B. Frequenzband, Übertragungskanal) in verschiedene, einzelne schmalbandige Frequenzbänder – d.h. in Subkanäle – unterteilt, welche durch ein kleines, nicht genutztes Schutzband voneinander getrennt sind. Dadurch kann eine ausreichend gute Dämpfung eines Signals und/oder einer Störung bei Frequenzen außerhalb des genutzten Frequenzbandes z.B. durch eine Filterung erzielt werden.
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Ein in letzter Zeit immer häufiger genutzte spezielle Implementierung des Frequenzmultiplexverfahrens ist das so genannte orthogonale Frequenzmultiplexverfahren oder Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM). Beim orthogonalen Frequenzmultiplexverfahren werden mehrere orthogonale Träger für die Übertragung von digitalen Daten bzw. Nachrichten verwendet werden. Jeder Träger wird zunächst separat moduliert und kann eine Information von einem oder mehreren Bits tragen. Von einer Summe aller modulierten Träger bzw. Trägersignale wird dann innerhalb eines zeitlichen Fensters ein Signalverlauf des so genannten Subsymbols gebildet, wodurch bei dem orthogonale Frequenzmultiplexverfahren eine große Anzahl von Bits parallel übertragen werden können. Durch die Orthogonalität der Träger wird weiterhin ein so genanntes Übersprechen zwischen zu übertragenden Signalen reduziert, welche auf benachbarte Träger aufmoduliert sind. D.h. durch das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren werden zwar eine bessere Nutzung des Frequenzspektrums und damit eine effiziente synchrone Übertragung von Nachrichten erzielt, aber die Problematik mit Intersymbol-Interferenzen und einer starken Erhöhung der Peak-to-Average-Ratio bleibt weiterhin bestehen.
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Um die Intersymbol-Interferenzen zu verbessern, können beispielsweise aufwendige Entzerrungsalgorithmen eingesetzt werden, welche z.B. auf einer Schätzung eines Kanalzustandes basieren. Dies ist bei Übertragungskanälen mit starken Störungen oder mit erhöhter zeitlicher Dispersion wie z.B. bei der so genannten Powerline Communication (PLC) oder Distribution Line Carriers (DLC) – also bei der Datenübertragung über Stromnetze, bei bestimmten Funkkanälen oder bei Punkt-zu-Mehrpunkt-Übertragungen nur mit erhöhtem Aufwand möglich.
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Eine weitere Möglichkeit für eine Reduktion bzw. Verhinderung von Intersymbol-Interferenzen besteht z.B. darin, ein Schutzintervall zwischen in der Übertragung aufeinanderfolgenden Subsymbolen in einem Frequenzkanal einzuführen wie dies beispielsweise bei einer auf einem orthogonalen Frequenzmultiplexverfahren basierten Übertragung angewendet wird. In Übertragungskanälen mit einer erhöhten zeitlichen Dispersion wie z.B. bei PLC, DLC, etc. muss allerdings ein relativ großes Schutzintervall – im Vergleich mit einer Dauer eines zu übertragenden Subsymbols – gewählt werden. Dadurch wird vor allem die Effizienz der Kanalnutzung im Zeitbereich reduziert.
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Weiterhin stellt die starke Erhöhung der so genannten Peak-to-Average-Ratio (PAR) des Summensignals aller Subkanäle insbesondere bei FDM und OFDM eine große Herausforderung dar. Durch diese Erhöhung kann ein Dynamikbereich bzw. eine Leistungsfähigkeit eines Sendeverstärkers nur mit geringer Effizienz genutzt werden. D.h. es muss für eine Steigerung der Effizienz der Dynamikbereich eines solchen Verstärkers erhöht werden, um beispielsweise in den einzelnen Subkanälen Sendepegel auf einem gleichen Niveau übertragen zu können wie z.B. bei Signalen mit niedrigem PAR und dadurch empfangsseitig ein gleiches Signal-Störung-Verhältnis zu erzielen. Eine Erhöhung des Dynamikbereichs des Verstärkers ist allerdings mit zusätzlichen Hardware-Kosten verbunden.
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Um z.B. bei FDM oder OFDM eine niedrige Peak-to-Average-Ratio zu erhalten, sind aus der Schrift Han, Seung Hee; Lee, Jae Hong. An Overview of Peak-to-Average Power Ratio Reduction Techniques for Multicarrier Transmission. IEEE Wireless Communications, Vol. 12, Iss. 2, pp. 56–65, April 2005. diverse Verfahren wie z.B. eine Einführung einer speziellen Kodierung in den Subkanälen, eine Begrenzung von Signalspitzen mit anschließender Filterung und empfangsseitiger Bitfehlerkorrektur, etc. bekannt. Diese in der oben genannten Schrift angeführten Verfahren weisen allerdings den Nachteil auf, dass die Peak-to-Average-Ratio nur mittels zusätzlichen Aufwands für z.B. Kodierung, Filterung, etc. oder durch zusätzliche Übertragung von Begleitinformationen für einzelne übertragene Subsymbole reduzierbar ist. Weiterhin werden dadurch Verluste bei der Kanalnutzungseffizienz und/oder eine Reduktion der Störimmunität, insbesondere bei OFDM, in Kauf genommen. Zusätzlich kann insbesondere eine Begrenzung von Signalspitzen beispielsweise durch eine nicht lineare Operation wiederum Subkanalübersprechen bzw. Interkanal-Inferenzen begünstigen bzw. verstärken.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur synchronen Übertragung von Nachrichten mittels eines synchronen Mehrträgerübertragungsverfahrens anzugeben, bei welchem Nachrichten mit einer guten spektralen Effizienz sowie mit einer niedrigeren Peak-to-Average-Ratio übertragen werden, und welches eine hohe Robustheit gegenüber Intersymbol-Interferenzen sowie Interkanal-Interferenzen aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs angeführten Art mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs erwähnten Art, bei welchem erste Trägersignale, welche für eine Bildung eines ersten Subsymbols verwendet werden, in einem Frequenz-Zeit-Bereich derart angeordnet werden, dass innerhalb einer Signalübertragungsperiode ein Schutzintervall gebildet wird. Dieses Schutzintervall wird dann für eine Übertragung von zumindest einem zweiten Subsymbol genutzt. Dieses zweite Subsymbol wird dabei aus zweiten Trägersignalen gebildet, welche sich von den ersten Trägersignalen des ersten Subsymbols unterscheiden.
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Der Hauptaspekt der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren eine gute spektrale Effizienz der synchronen Übertragung von Nachrichten über mehrere Subkanäle mit Vorteilen einer so genannten Frequenzsprungbandspreiztechnik bzw. des so genannten Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) kombiniert wird. Die Vorteile des FHSS bestehen insbesondere in einer niedrigen Peak-to-Average-Ratio (PAR) und in einer hohen Robustheit gegen Störungen wie Intersymbol-Interferenzen und Interkanal-Infererenzen. Die so genannte Frequenzsprungbandspreiztechnik bzw. das Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) ist ein Verfahren der Spread-Spectrum-Technologie, bei welchem eine Trägerfrequenz, die für eine Übertragung einer Nachricht genutzt wird, innerhalb einer Dauer der Übertragung mehrmals sprungartig/diskret gemäß einer sogenannten Frequenzsprungfolge für die eingesetzten Subkanäle gewechselt wird.
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Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren wird bei einem ausreichend großen Schutzintervall eine Reduktion der Peak-to-Average-Ratio insbesondere gegenüber herkömmlichen synchronen und asynchronen Mehrträgerübertragungsverfahren wie z.B. FDM bzw. OFDM, etc. erzielt. Weiterhin wird eine Erhöhung der Störimmunität der Übertragung vor allem durch eine bessere Ausnutzung eines vorhandenen Dynamikbereichs bzw. durch eine Erhöhung des Sendepegels erreicht. Dies kann in vorteilhafter Weise genutzt werden, um für die Übertragung der gesamten Subsymbole, wobei ein Subsymbol in einer bestimmte Signalübertragungsperiode gebildet wird, die Leistung gleichmäßig über die Signalübertragungsperiode zu verteilen. Dadurch wird die Übertragung insbesondere gegenüber nicht gaußschen kombinierten Schmalband- und Impuls-Störungen im Übertragungskanal robuster.
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Durch die gleichmäßige Verteilung der Leistung wird außerdem in vorteilhafter Weise die Peak-to-Average-Ratio innerhalb der einzelnen zueinander zeitlich verschobenen Subsymbole reduziert, wobei das erfindungsgemäße Verfahren eine verbesserte bzw. höhere Übertragungsrate als ein herkömmliches Verfahren mit Frequenzsprungbandspreizung (z.B. FHSS, etc.) aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht damit eine robuste Übertragung von Nachrichten auf Basis eines synchronen Mehrträgerübertragungsverfahrens (z.B. OFDM, etc.) in Systemen mit simultaner und gegebenenfalls (quasi)synchroner Weiterleitung von Nachrichten bzw. Datenpaketen wie z.B. Powerline Communications (PLC), Distribution Line Carriers (DLC), etc., welche eine gesteigerte zeitliche Signaldispersion aufweisen.
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Es ist dabei vorteilhaft, wenn die ersten Trägersignale des ersten Subsymbols im Zeit- und/oder im Frequenzbereich von zumindest den zweiten Trägersignalen des zumindest zweiten Subsymbols teilweise überlappt werden. Die zur Bildung der jeweiligen Subsymbole verwendeten Trägersignale können dabei so gewählt werden, dass sich eine Zeit-Frequenz-Darstellung der jeweiligen Trägersignale nicht oder nur in einem vertretbaren Ausmaß mit Zeit-Frequenz-Darstellungen weiterer Trägersignale überlappen. Ein vertretbares Ausmaß einer Überlappung von Trägersignalen ergibt sich aus einer Einhaltung des vorgesehenen zeitlichen und spektralen Schutzintervalls zwischen benachbarten modulierten Trägersignalen, um damit Intersymbol- und/oder Interkanal-Interferenzen zu vermeiden.
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Das bedeutet, dass sich spektrale Bandbreiten von modulierten Trägersignalen überlappen können, wenn die zeitlichen Abstände ausreichend groß gewählt worden sind. Zugleich ist es dadurch auch möglich, dass zeitliche Verläufe von modulierten Trägersignalen zumindest teilweise Überlappungen aufweisen können, wenn die spektralen Abstände ausreichend groß gewählt worden sind. Damit ist durch eine teilweise Überlappung im Zeit- und/oder Frequenzbereich von Trägersignalen eine zeitliche und/oder spektrale Verschachtelung benachbarter Subsymbole innerhalb einer Signalübertragungsperiode möglich, wobei das Schutzintervall eingehalten wird. Die Überlappung kann von keiner Überlappung bzw. Verschachtelung zwischen Subsymbolen bis zu einer Verschachtelung eines Subsymbols mit mehreren vorhergehenden und/oder mehreren nachfolgenden Subsymbolen reichen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise das Schutzintervall für eine Übertragung von Subsymbolen genutzt werden. Es wird damit die Leistung einer zu sendenden Nachricht gleichmäßig innerhalb der Signalübertragungsperiode verteilt, die Peak-to-Average-Ratio reduziert und die Störimmunität der Übertragung durch eine bessere Ausnutzung des vorhandenen Dynamikbereichs bzw. durch Erhöhung des Sendepegels verbessert.
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Zweckmäßiger Weise wird zur Bildung von Subsymbolen innerhalb einer Subsymboldauer nur ein Teil aller möglichen Trägersignale verwendet. Auf diese Weise wird eine geringere Anzahl an modulierten Trägersignalen summiert und damit sehr einfach die Peak-to-Average-Ratio eines Summensignals im Übertragungskanal weiter reduziert.
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Es ist günstig, wenn als Trägersignale harmonische Signale aus einer diskreten Fourier-Transformation mit einer Fensterfunktion, so genannte Wavelets oder orthogonale Signale verwendet werden. Trägersignale sind üblicherweise sich periodisch ändernde technische Größen (z.B. Wechselspannung, Funkwelle, etc.) mit charakteristischen Parametern (z.B. Frequenz, Amplitude, Phase, etc.) und stellen üblicherweise ein Bezugssignal zur Demodulation eines zuvor zum Zweck der Übertragung eines Nachrichtenelements (z.B. Bit, etc.) modulierten Trägersignals dar. In Bereich der Nachrichtentechnik werden beispielsweise für die Übertragung von Nachrichten bzw. Nachrichtenelementen harmonische Signale (z.B. sinusförmige Signale, etc.) aus einer diskreten Fourier-Transformation mit einer so genannten Fensterfunktion verwendet, dabei wird z.B. das Signal im Frequenzbereich mit dem Frequenzspektrum der Fensterfunktion gefaltet wird. So genannte Fensterfunktion können z.B. im Zeitbereich unterschiedliche Formen aufweisen wie z.B. Rechteck-Fenster, Gauß-Fenster, etc. und zeichnen sich im Frequenzbereich durch ein sich um eine Mittelfrequenz konzentriertes Spektrum mit einer im Bezug auf dessen Maximum festgelegten Bandbreite aus. Durch eine Fensterfunktion wird ein Signal üblicherweise am Fensterbeginn eingeblendet und am Fensterende wieder ausgeblendet, wodurch ein so genannter Frequenz-Leck-Effekt beim Einsatz der diskreten Fourier-Transformation verhindert wird.
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Alternativ können als Trägersignale auch so genannte Wavelets verwendet werden, welche die zugrundeliegenden Funktionen einer kontinuierlichen oder diskreten Wavelet-Transformation bezeichnen. Die Wavelet-Transformation stellt eine Familie von linearen Zeit-Frequenz-Transformationen dar und kann z.B. als Verbesserung der Kurzzeit-Fourier-Transformation angesehen werden. Dabei wird ein Signal in zeitlich eng begrenzte und nur sehr wenige Schwingungen umfassende Signalelemente zerlegt, welche als Wavelets bezeichnet werden. Wavelets werden insbesondere für eine Analyse von sehr unstetigen Signalen (z.B. Signale in zeitlich invarianten Übertragungskanalen, Sprachsignale, Bildsignale, etc.) oder bei einer Filterung von verrauschten Signalen verwendet.
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Weiterhin können als Trägersignale (schwach)orthogonale Signale oder Signale mit vertretbaren Kreuzkorrelationseigenschaften dienen. Bei (schwach)orthogonalen Signalen ist das Skalarprodukt (beinahe) null – d.h. die Signale sind (beinahe) normal zueinander. Orthogonale Signale werden z.B. bei Übertragungen von Nachrichten nach dem OFDM-Verfahren als Trägersignale eingesetzt. Bei Signalen mit vertretbaren Kreuzkorrelationseigenschaften werden für die Kreuzkorrelation – d.h. für die Beschreibung einer Korrelation zwischen zwei Signalen bei unterschiedlichen Zeitverschiebungen – Vorgaben gemacht, um für die Übertragung geeignete Trägersignale zu erhalten.
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Bei einer bevorzugten Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die diskret modulierten Subsymbole mit Hilfe einer inversen Zeit-Frequenztransformation wie z.B. einer inversen diskreten Fourier-Transformation mit einer Fensterfunktion, inversen Wavelet-Transformation, etc.) gebildet. Dann werden diese nach einer Parallel-zu-Seriell-Wandlung zu einem zeitdiskreten Signal zusammengesetzt. Die Parallel-zu-Seriell-Wandung kann dabei mit benachbarten Subsymbolen – mit zumindest einem vorangegangenen Subsymbol und/oder mit zumindest einem nachfolgenden Subsymbol erfolgen. Ein Zusammensetzen zum zeitdiskreten Signal kann dann beispielsweise auch zumindest teilweise überlappend erfolgen. Danach wird das zeitdiskrete Signal für eine Einkopplung in den Übertragungskanal in ein zu übertragendes analoges Signal umgewandelt. Dieses analoge Signal wird dann gegebenenfalls noch verstärkt, angepasst als Sendesignal in den Übertragungskanal eingekoppelt und so auf einfache Weise an einen Empfänger übertragen.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn eine Abfolge von zu übertragenden modulierten Trägersignalen gemäß zumindest einer Frequenzsprungfolge gebildet wird. Auf diese einfache Weise wird eine Anzahl der modulierten Trägersignale weiter reduziert bzw. es erfolgt ein Ausdünnen von Subsymbolen. Dadurch werden einerseits Interkanal-Interferenzen vermindert und andererseits die Peak-to-Average-Ratio des Summensignals bzw. den zu übertragenden (analogen) Signals weiter reduziert. Als Frequenzsprungverfahren bzw. Frequenzspreizung wird in der Nachrichtentechnik üblicherweise ein Verfahren verstanden, bei welchem ein schmalbandiges Signal in ein Signal mit einer größeren Bandbreite als für die Informationsübertragung nötig umgewandelt wird. Die Sendeenergie, welche zuvor in einem kleinen Frequenzbereich konzentriert war, wird dabei auf einen größeren Frequenzbereich aufgeteilt. Von der Frequenzsprungfolge wird dabei eine Reihenfolge von Frequenzwechsel beim Frequenzsprungverfahren vorgegeben.
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Es ist auch günstig, wenn ein Einsatz in einem Übertragungssystem mit simultaner Weiterleitung von Datenpaketen vorgesehen wird. Bei solchen Übertragungssystemen werden gleiche Datenpakete mittels modulierter Sendesignale verschiedener Sender quasisynchron an einen oder mehrere Empfänger über einen Übertragungskanal übertragen. Der Übertragungskanal in einem solchen Übertragungssystem kann z.B. zeitlich stark dispersiv sein, wodurch insbesondere beim Einsatz einer OFDM-basierten Übertragung auf ein größeres zeitliches Schutzintervall geachtet werden muss. Auf diese Weise können gleiche Nachrichten von mehreren Sendern quasisynchron an eine oder mehrere Empfänger übertragen werden und damit ein Übertragungssystem optimal und effizient genutzt werden.
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Bei einer Fortbildung der Erfindung wird empfangsseitig ein analoges Empfangssignal abgetastet und dann insbesondere unter der Voraussetzung, dass auf einer Empfängerseite eine Synchronisation mit einem Zeitrahmen für die einzelnen übertragenen Subsymbole vorhanden ist, diese übertragenen Subsymbole mittels einer Zeit-Frequenz-Transformation in deren empfangene Trägersignale zerlegt. Danach wird eine Demodulation und nach einem sogenannten Deinterleaving eine Dekodierung durchgeführt. Das sogenannte Deinterleaving ist dabei das Gegenteil von Interleaving, bei welchem zu übertragende Daten bzw. Subsymbol verschachtelt werden. Beim Deinterleaving wird diese Verschachtelung bzw. Überlappung der Subsymbole empfängerseitig wieder rückgängig gemacht. Idealerweise wird für einen Empfang der Signale eine Störunterdrückungstechnologie, welche auf einer nichtlinearen Schätzung basiert, eingesetzt. Auf diese einfache Weise können auf der Empfängerseite Störsignale im Empfangssignal unterdrückt werden. Es werden lediglich Nutzanteile des Empfangssignals ausgewertet bzw. weiterverarbeitet, welche sich in einer Zeit-Frequenz-Verteilung des Empfangssignals von geschätzten Störkomponenten abheben.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand der beigefügten Figuren erläutert.
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Es zeigen schematisch:
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1 eine beispielhafte Konstellation von Subsymbolen im Frequenz-Zeit-Bereich bei einem herkömmlichen OFDM-Verfahren
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2a eine beispielhafte Konstellation von Subsymbolen im Frequenz-Zeit-Bereich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
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2b eine beispielhafte Konstellation von zwei beispielhaften modulierten Trägersignalen im Zeitbereich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
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3 eine beispielhafte Konstellation von Subsymbolen mit teilweiser Überlappung im Frequenz-Zeit-Bereich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
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4 eine beispielhafte Konstellation von Subsymbolen mit verringerter Anzahl an Trägersignalen im Frequenz-Zeit-Bereich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
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5 ein beispielhaftes Übertragungssystem für simultane Nachrichtenübertragung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
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Ausführung der Erfindung
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1 zeigt in schematischer Weise eine beispielhafte Konstellation von Subsymbolen SU in einem Frequenz-Zeit-Bereich bei einem herkömmlichen synchronen Mehrträgerübertragungsverfahren wie z.B. einem sogenannten orthogonale Frequenzmultiplexverfahren oder Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM), bei welchem eine ständige Nutzung der Frequenzen fj vorliegt. Dabei ist auf einer horizontalen Koordinatenachse ein Zeitbereich t und auf einer vertikalen Koordinatenachse ein Frequenzbereich f aufgetragen. Ein Übertragungskanal UE, welcher für eine Übertragung von Nachrichten in Form einer Folge von Informationselementen oder -bits genutzt wird, weist dabei eine Bandbreite auf, welche durch eine obere Grenzfrequenz fBU und eine untere Grenzfrequenz fBL begrenzt ist. Diese Bandbreite bzw. dieser Übertragungskanal UE ist in verschiedene, schmalbandige Subkanäle unterteilt, wobei in 1 beispielhaft ein Subkanal B eingezeichnet ist.
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Diesem Subkanal B ist beispielsweise ein Trägersignal TA mit einer Trägerfrequenz fj zugewiesen, auf welches ein jeweiliges Informationselement aufmoduliert wird. Durch diese Aufmodulation wird dann z.B. ein moduliertes Trägersignal TA gebildet. Die zu übertragenden Subsymbole SU werden dabei beispielsweise aus einzelnen modulierten Trägersignalen TA zusammengesetzt, deren Bildung z.B. zu einem Zeitpunkt ti begonnen und zu einem Zeitpunkt ti + Ts beendet wird, wobei die Variable Ts eine Subsymboldauer darstellt. Ein Beginn der Bildung eines nächsten Subsymbols SU ist dann um eine Dauer eines Schutzintervalls Tg verschoben – d.h. die Bildung des nächsten Subsymbols beginnt erst nach einer Signalübertragungsperiode T, welche sich aus der Subsymboldauer Ts und dem Schutzintervall Tg zusammensetzt, um insbesondere Interkanal-Interferenzen zu verhindern. Ein Signalverlauf im Zeitbereich eines Subsymbols SU wird beispielsweise bei OFDM aus einer Summe aller modulierten Trägersignal TA zusammengesetzt. Dabei weist das Summensignal als Nachteil dann eine relativ hohe Peak-to-Average-Ratio sowie insbesondere bei Kanälen mit erhöhter zeitlicher Dispersion zusätzlich Intersymbol-Interferenzen.
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Derartige Nachteile bzw. Störungen werden durch das in 2a anhand einer beispielhaften Konstellation von Subsymbolen SU1, SU2 im Frequenz-Zeit-Bereich f, t schematisch dargestellte erfindungsgemäße Verfahren gelöst. 2b zeigt in beispielhafter und schematischer Weise eine zugehörige Konstellation von zwei beispielhaften modulierten Trägersignalen TA1, TA2 im Zeitbereich t.
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2a zeigt wieder ein Koordinatensystem, bei welchem auf einer horizontalen Achse ein Zeitbereich t und auf einer vertikalen Achse ein Frequenzbereich f aufgetragen ist. Für die Übertragung einer Nachricht D1, D2 wird ein Übertragungskanal UE genutzt, welche eine Bandbreite aufweist, welche durch eine obere Grenzfrequenz fBU und eine untere Grenzfrequenz fBL gebildet wird. Der Übertragungskanal UE ist dabei in Subkanäle unterteilt, wobei wiederum ein Subkanal B mit einer Trägerfrequenz fj beispielhaft in 2a eingezeichnet ist. Dieser Subkanal B wird z.B. für die Übertragung des modulierten ersten Trägersignals TA1 genutzt, während ein z.B. ein beispielhaftes moduliertes zweites Trägersignal TA2 in einem Subkanal mit einer Trägerfrequenz fj + 1 übertragen wird. Eine Abfolge von zu übertragenden Trägersignalen TA1, TA2 kann dabei beispielsweise gemäß zumindest einer so genannten Frequenzsprungfolge gebildet werden.
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Das erste modulierte Trägersignal TA1 wird dabei beispielsweise durch Modulation eines ersten Trägersignals TA1 durch ein erstes Element C1 einer Informationsfolge der zu übertragenden Nachricht D1, D2 gebildet. Das zweite modulierte Trägersignal TA2 wird beispielsweise durch Modulation eines zweiten Trägersignals TA2 durch ein zweites Element C2 der Informationsfolge der zu übertragenden Nachricht D1, D2 erzeugt. Jeweils zu übertragenden Subsymbole SU1, SU2 werden dabei aus den einzelnen modulierten Trägersignalen TA1, TA2 zusammengesetzt. Als Trägersignale TA1, TA2 können dabei z.B. harmonische Signale aus einer diskreten Fourier-Transformation mit einer rechteckigen oder anderen Fensterfunktion, so genannte Wavelets oder andere zueinander orthogonale Signale oder Signale mit vertretbaren Kreuzkorrelationseigenschaften verwendet werden.
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Eine Bildung eines beispielhaften ersten Subsymbols SU1 wird dabei zu einem Zeitpunkt ti begonnen und die dazu verwendeten ersten Trägersignale TA1 im Frequenz-Zeit-Bereich derart angeordnet, dass innerhalb einer Signalübertragungsperiode T ein vorgesehenes zeitliches Schutzintervall Tg zum nächsten Subsymbol SU3, von welchem die selben Trägerfrequenzen fj, fj + 2, etc. bzw. Trägersignale TA1 genutzt werden, eingehalten wird. Für eine Übertragung des zweiten Subsymbols SU2, von welchem die Trägersignale TA2 bzw. die Trägerfrequenzen fj + 1, fj + 3, etc. verwendet werden, wird dann das Schutzintervall Tg genutzt.
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Das bedeutet, durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das erste Subsymbol SU2 in einer Subsymboldauer Ts, welche z.B. von einem Zeitpunkt ti bis zu einem Zeitpunkt ti + Ts dauert, übertragen. Die Übertragung des z.B. benachbarten zweiten Subsymbols SU2, dessen zweite Trägersignale TA2 bzw. Trägerfrequenzen fj + 1 sich von den ersten Trägersignalen TA1 bzw. Trägerfrequenzen fj des ersten Subsymbols SU1 unterscheiden, werden im Schutzintervall Tg übertragen. Dadurch werden zwar beispielsweise in der Signalübertragungsperiode T eine gleiche Anzahl an Subsymbolen SU1, SU2 übertragen wie z.B. bei dem in 1 herkömmlichen OFDM-Verfahren, aber es wird eine gleiche Resistenz gegenüber Intersymbol-Interferenzen beibehalten und gleichzeitig die Peak-to-Average-Ratio des jeweiligen Summensignals des jeweiligen Subsymbols SU1, SU2 reduziert wie im Folgenden anhand von 2b erläutert wird.
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2b zeigt beispielhaft die Konstellation der zwei beispielhaft in 2a dargestellten modulierten Trägersignale TA1, TA2 im Zeitbereich bzw. einen zeitlichen Verlauf der entsprechenden zu den Subsymbolen SU1, SU2 gehörenden Signale S1, S2 im Zeitbereich. Dabei ist in einem obersten Koordinatensystem, in welchem auf der horizontalen Achse ein Zeitbereich t und auf der vertikalen Achse eine Amplitude A des erstes Signal S1 dargestellt ist, ein zeitlicher Verlauf des ersten Subsymbols SU1 dargestellt, welche von den ersten modulierten Trägersignalen TA1 gebildet wird. Zu einem Zeitpunkt ti wird mit dem Zeitverlauf des ersten modulierten Trägersignals TA1 begonnen und zu einem Zeitpunkt ti + Ts geendet. Die Übertragung des ersten modulierten Trägersignals TA1 wird mit einer Periode von der Dauer der Signalübertragungsperiode T wiederholt. Die Amplitude A des ersten modulierten Trägersignals TA1 weist dabei beispielsweise eine Schwankung zwischen den Werten +A und –A auf.
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In einem in 2b in der Mitte dargestellten Koordinatensystem, welches wieder eine horizontale Zeitachse und auf der vertikalen Achse eine Amplitude A eines zweiten Signals S2 aufweist, ist ein zeitlicher Verlauf des zweiten Subsymbols SU2, welche von den zweiten modulierten Trägersignalen TA2 gebildet wird, gezeigt. Ein Zeitverlauf des zweiten modulierten Trägersignals TA2 wird z.B. zu einem Zeitpunkt ti + Ts, also nach Beendigung der Übertragung des ersten Trägersignals TA1, begonnen und z.B. zu einem Zeitpunkt ti + Ts + Tg – also mit Beendigung der Signalübertragungsperiode T – beendet. D.h. für die Übertragung des zweiten modulierten Trägersignals TA2 wird beispielsweise das Schutzintervall Tg genutzt, ohne dass es – im in 2a und 2b dargestellten Beispiel – zu einer zeitlichen Überlappung der modulierten Trägersignale TA1, TA2 kommt. Die Amplitude A des zweiten modulierten Trägersignals TA2 weist dabei beispielsweise ebenfalls eine Schwankung zwischen den Werten +A und –A auf.
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In einem untersten Koordinatensystem in 2b ist dann beispielhaft ein Zeitverlauf eines Summensignals s(t) dargestellt, wobei die horizontale Achse wieder den Zeitbereich t und die vertikale Achse einen Amplitude A des Summensignals s(t) zeigen. Aus diesem Koordinatensystem ist beispielsweise ersichtlich, dass ein Wert der Amplitude A dieselbe Schwankung zwischen +A und –A aufweist wie die Signale S1, S2 des ersten bzw. zweiten modulierten Trägersignals TA1, TA2, womit die z.B. eine Peak-to-Average-Ratio des Summensignals s(t) gering gehalten wird und eine Kapazität des Übertragungskanals optimal und effizient ausgenutzt werden kann. Weiterhin ist aus den in 2b dargestellten Beispiel (aus dem untersten Koordinatensystem) ersichtlich, dass sich das erste modulierte Trägersignal TA1 und das zweite modulierte Trägersignal TA2 im Zeitbereich periodisch wiederholen, wobei das zweite modulierte Trägersignal TA2 in die Dauer des Schutzintervalls Tg eingefügt ist. Im dargestellten Beispiel überlappen sich die modulierten Trägersignale TA1, TA2 bzw. die entsprechenden Subsymbol SU1, SU2 nicht.
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Es ist aber möglich, dass eine vertretbare bzw. geringe oder teilweise Überlappung im Frequenz-Zeit-Bereich zwischen den Trägersignalen TA21, TA22, TA23, TA24, TA25 auftritt. Eine diesbezügliche Konstellation von Subsymbolen SU21 ist schematisch und beispielhaft in 3 dargestellt. 3 zeigt wieder ein Koordinatensystem im Frequenz-Zeit-Bereich, mit einer horizontalen Zeitachse t und einer vertikalen Frequenzachse f. Auf der Frequenzachse f ist wieder beispielhaft der Übertragungskanal UE mit oberer und unterer Grenzfrequenz fBU und fBL sowie die für die Subkanäle B genutzten Trägerfrequenzen fj eingetragen.
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Im beispielhaften Subkanal B wird beispielsweise mittels eines ersten Trägersignals TA21 mit einer Trägerfrequenz fj durch Modulation eines Informationselements C1 ein erstes moduliertes Trägersignal TA21 eines Subsymbols SU21 gebildet. Die Bildung des Subsymbols SU21 wird zu einem Zeitpunkt ti begonnen und endet zu einem Zeitpunkt ti + Ts, wobei die Variable Ts wieder die Subsymboldauer Ts darstellt. Unter Berücksichtigung eines entsprechenden spektralen Abstands df kann allerdings bereits zu einem Zeitpunkt ti + dt, wobei die Dauer dt kleiner als die Subsymboldauer Ts ist, mit der Übertragung eines zweiten modulierten Trägersignals TA22 begonnen werden. Der Zeitpunkt ti + Ts des ersten modulierten Trägersignals TA21 kann dabei z.B. ti + 2dt sein – wie in 3 dargestellt. D.h. zum Ende der Übertragung des ersten modulierten Trägersignals TA21 ist z.B. bereits eine Hälfe des zweiten Trägersymbols TA22 übertragen worden, dabei ist allerdings auf einen entsprechenden Abstand df im Spektral-/Frequenzbereich zu achten. Die Trägerfrequenz fj + 2 des zweiten modulierten Trägersignals TA22 ist z.B. derart zu wählen, dass es im Spektral-/Frequenzbereich zu keiner oder nur zu einer vertretbaren Überlappung kommt. Dies ist beispielsweise dann gewährleistet, wenn die spektralen Abstände df zwischen den jeweiligen Trägersignalen TA21, TA22 ausreichend groß gewählt werden.
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Weiterhin kann z.B. mit einer Übertragung eines dritten modulierten Trägersignals TA23 zu einem Zeitpunkt ti + Ts = ti + 2dt begonnen werden. Dieses dritte modulierte Trägersignal TA23 weist ebenfalls einen ausreichenden zeitlichen und spektralen Abstand dt, df zu den anderen modulierten Trägersignalen TA21, TA22 auf, in dem z.B. eine Trägerfrequenz fj + 4 verwendet wird, und z.B. das Schutzintervall Tg entsprechend groß gewählt wird. Weiterhin können beispielsweise noch weitere modulierte Trägersignale TA24, TA25 von zum ersten modulierten Trägersignal TA21 gehörenden Subsymbol SU21 benachbarten Subsymbolen zumindest teilweise im Schutzintervall übertragen werden – bis zu einem Zeitpunkt ti + Ts + Tg, welcher der Signalübertragungsperiode T2 entspricht, wieder ein Subsymbol SU21 des ersten Trägersignals TA21 übertragen wird.
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Auf diese Weise ist wie in 3 beispielhaft dargestellt auch eine zeitliche und/oder spektrale Verschachtelung benachbarter Subsymbole SU31 mit unterschiedlichen Trägersignalen TA21, TA22, TA23, TA24, TA25 innerhalb der Signalübertragungsperiode T2 unter Einhaltung des Schutzintervalls Tg möglich. Die Überlappung kann dabei von keiner Überlappung wie z.B. in 2a zwischen Subsymbolen SU1, SU2 bis zu einer Verschachtelung eines Subsymbols SU21 mit zwei vorhergehenden und/oder zwei nachfolgenden Subsymbolen reichen wie in 3 gezeigt. Damit kann eine Leistung eines zu sendenden Signals gleichmäßiger innerhalb einer Signalübertragungsperiode T2 verteilt werden. Weiterhin wird damit sehr einfach die Peak-to-Average-Ratio reduziert und die Störimmunität der Übertragung durch eine bessere Ausnutzung des vorhandenen Dynamikbereichs bzw. durch Erhöhung des Sendepegels verbessert.
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Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass für eine Bildung von Subsymbolen SU31, SU32 innerhalb der Subsymboldauer Ts nur ein Teil aller möglichen Trägersignale TA31, TA32 genutzt werden, um beispielweise die Peak-to-Average eines jeweils resultierenden Summensignals noch weiter zu reduzieren, da so eine geringe Anzahl von modulierten Trägersignalen TA31, TA32 aufsummiert werden.
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Ein derartiges Beispiel ist schematisch in 4 dargestellt. 4 zeigt wieder ein Koordinatensystem im Frequenz-Zeit-Bereich, mit einer horizontalen Zeitachse t und einer vertikalen Frequenzachse f. Auf der Frequenzachse f ist wieder beispielhaft der Übertragungskanal UE mit oberer und unterer Grenzfrequenz fBU und fBL sowie die für die Subkanäle B genutzten Trägerfrequenzen fj eingetragen. Die für die Trägersignale TA31, TA32 genutzten benachbarten Trägerfrequenzen fj sind dabei durch einen spektralen Abstand df voneinander getrennt. Zur Bildung eines ersten Subsymbols SU21 wird z.B. ein erstes Trägersignal TA31 eingesetzt. Für ein zweites Subsymbol SU22 wird beispielsweise ein zweites Trägersignal TA32 verwendet. Dem ersten Trägersignal TA31 ist dabei eine erste Trägerfrequenz fj und dem zweiten Trägersignal TA32 eine zweite Trägerfrequenz fj + 1 zugeordnet, welche eine spektralen Abstand df zueinander aufweisen. Wie in 4 beispielhaft dargestellt liegen damit die Trägerfrequenzen fj, fj + 1 und damit das erste und zweite Trägersignal TA31, TA32 im Frequenzbereich weiter auseinander als in den vorangegangenen Beispielen, welche in 2a oder 3 gezeigt werden, da nicht jedes mögliche Trägersignal TAx genutzt wird.
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Die Bildung des beispielhaften ersten Subsymbols SU31 wird wie z.B. in 2a zu einem Zeitpunkt ti begonnen und die dazu verwendeten ersten Trägersignale TA31 im Frequenz-Zeit-Bereich derart angeordnet, dass innerhalb einer Signalübertragungsperiode T ein vorgesehenes zeitliches Schutzintervall Tg zum nächsten zu übertragenden Subsymbol entsteht, von welchem z.B. die selbe Trägerfrequenz fj, etc. bzw. Trägersignale TA31 genutzt werden. Für eine Übertragung des zweiten Subsymbols SU32, von welchem die Trägersignale TA32 bzw. die Trägerfrequenzen fj + 1 verwendet werden, wird dann wiederum das Schutzintervall Tg genutzt. Eine Abfolge von zu übertragenden Trägersignalen TA31, TA32 kann ebenfalls beispielsweise gemäß zumindest einer so genannten Frequenzsprungfolge gebildet werden.
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Auch bei dem in 4 dargestellten Beispiel ist eine Verschachtelung bzw. Überlappung eines Subsymbols SU31 mit bis zu zwei vorhergehenden und/oder zwei nachfolgenden Subsymbolen SU32 möglich, um neben einer reduzierten Peak-to-Average-Ratio der jeweiligen Summensignale aus eine gleichmäßigere Verteilung der Leistung innerhalb der Signalübertragungsperiode T zu erzielen.
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In 5 ist ein beispielhaftes Übertragungssystem für eine simultane, synchrone Nachrichtenübertragung bzw. Signalübertragung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren schematisch dargestellt. Auf einer Senderseite werden z.B. von zwei verschiedenen Übertragungseinrichtungen simultan/quasisynchron zwei gleiche Nachrichten D1, D2 jeweils in eine Einheit BSM1 bzw. BSM2 zur Bearbeitung dieser Nachrichten D1, D2 eingespeist. Die Nachrichten D1, D2 sind in der Regel gleich, werden aber von verschiedenen Sendern bzw. Sendezweigen beispielsweise im Rahmen einer simultanen Weiterleitungsprozedur übertragen. Unter einer simultanen Weiterleitungsprozedur wird dabei z.B. Folgendes verstanden: von einer ersten Übertragungseinrichtung wird eine Initialnachricht mit einer Anzahl an verbleibenden möglichen Weiterleitungen oder Wiederaussendungen versendet. Von zumindest zwei weiteren Übertragungseinrichtung werden dann jeweils Kopien der Initialnachricht als Nachricht D1 bzw. D2 empfangen und dabei die Anzahl der Wiederaussendungen sowohl bei der Intialnachricht als auch bei den Kopien entsprechend dekrementiert. Dann werden – wie z.B. in 5 beispielhaft dargestellt – die derart veränderten Kopien der Initialnachricht als Nachrichten D1, D2 simultan weitergeleitet. Dieser Wiederaussendungsprozess kann von den bisherigen Übertragungseinrichtungen bzw. auch weiteren beliebigen Übertragungseinrichtungen fortgesetzt werden, bis die Anzahl der möglichen Wiederaussendungen der Initialnachricht Null ist.
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Alle diese Wiederaussendungen erfolgen (quasi)synchron im Rahmen eines vorgegebenen Zeitrasters und die dabei wiederausgesendeten Nachrichten D1, D2 sind damit gleich und wurden nach festgelegten Regeln aus der Initialnachricht gebildet. Quasisynchron bedeutet dabei, dass beispielsweise die Kanallaufzeiten bei einem Empfang der (Intial-)Nachricht vor der Wiederaussendung und eine Frequenzdrift der Taktquellen in den Übertragungsrichtungen nicht berücksichtigt werden. Die Auswirkungen dieser Abweichungen in der Sychronität sind aber durch eine geeignete Auswahl der Schutzintervalle zwischen den Subsymbolen SU1, SU2 und der Taktquellen begrenzbar bzw. kontrollierbar und können damit entsprechend gering gehalten werden – d.h. nicht gleich Null, aber vertretbar gering, wodurch die Aussendung eben nicht synchron, aber quasisynchron ist.
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In 5 sind dabei beispielhaft zwei Übertragungseinrichtungen, welche z.B. aus mehreren Einheiten wie der Einheit BSM1, BSM2 zur Bearbeitung von Nachrichten, einer Transformationseinheit TR1, TR2 und einer Einkopplungseinheit KE1, KE2 bestehen, dargestellt. Es ist aber für den Ablauf bzw. die Anwendung des erfindungsgemäße Verfahrens auch möglich, weitere Übertragungseinrichtungen für (quasi)synchrone Weiterleitungen von gleichen Nachrichten D1, D2 zu nutzen bzw. es kann auch nur eine Übertragungseinrichtung – in 5 z.B. der oberen Zweig auf der Senderseite – zur Weiterleitung einer (ersten) Nachricht D1 zu verwenden.
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In den Einheiten BSM1 und BSM2 zur Bearbeitung von Nachrichten D1, D2 wird jeweils ein sogenanntes Bit- oder Symbol-Modulationsmapping durchgeführt sowie ein sogenannte Interleaving und eine Kanalcodierung. Das bedeutet, aus den zu übertragenden Nachrichten D1, D2 werden jeweils in den Einheiten BSM1, BSM2 zur Bearbeitung von Nachrichten D1, D2 entsprechende Folgen von zu übertragenden Informationselementen C1, C2 (z.B. Informationsbits, Informationssymbole) erzeugt, die wenn notwendig durch Interleaving verschachtelt und als Schutz von Übertragungsfehler kanalkodiert werden. In den Einheiten BSM1, BSM2 zur Bearbeitung von Nachrichten D1, D2 werden die Folgen von zu übertragenden Informationselementen C1, C2 für eine vorgesehene Modulation der Trägersignale TA41, TA42 unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufbereitet – d.h. vorcodiert und eventuell mit Zusatzinformationen z.B. für eine empfängerseitige Demodulation und/oder Dekodierung versehen.
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Die Folgen von Informationselementen C1, C2 werden dann an eine Transformationseinheiten TR1, TR2 weitergeleitet. In diesen Transformationseinheiten TR1, TR2 werden beispielsweise zuerst jeweils unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens – wie beispielsweise in den 2a, 3, 4 dargestellt – Subsymbole SU1, SU2 unter Verwendung der Trägersignale TA41, TA42 gebildet. Dabei werden z.B. unter Einhaltung eines Schutzintervalls Tg und gegebenenfalls eines entsprechenden spektralen Abstands df unter Verwendung der Trägersignale TA41, TA42, wobei diese Trägersignale TA41, TA42 dabei gleich sind, aber in verschiedenen Übertragungseinrichtungen verwendet werden. Auf die Trägersignale TA41, TA42 werden jeweils Informationselemente aufmoduliert und so diskret modulierte Subsymbole SU1, SU2 generiert. Die diskret modulierten Subsymbole SU1, SU2 werden dabei z.B. mit Hilfe einer inversen Zeit-Frequenztransformation wie z.B. einer inversen diskreten Fourier-Transformation, einer inversen Wavelet-Transformation, etc. gebildet. Dann werden in den Transformationseinheit TR1, TR2 nach einer Parallel-zu-Seriell-Wandlung sogenannte Signalsynthesen durchgeführt. Dabei werden benachbarte Subsymbole SU1, SU2 – z.B. mit zumindest einem vorangegangenen Subsymbol SU1, SU2 und/oder mit zumindest einem nachfolgenden Subsymbol SU1, SU2 – zu einem zeitdiskreten Signal zusammengesetzt. Ein Zusammensetzen zum zeitdiskreten Signal kann beispielsweise auch teilweise überlappend erfolgen. Danach werden die jeweiligen zeitdiskrete Signale noch in analoge Signale s1(t), s2(t) umgewandelt, welche dann über eine jeweilige Einkopplungseinheit KE1, KE2 – gegebenenfalls verstärkt und angepasst – als Sendesignale ts1, ts2 in den Übertragungskanal UE eingekoppelt und auf diese Weise zu einer Empfängerseite übertragen werden.
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Auf der Empfängerseite wird dann ein analoges Empfangssignal rs von einer Auskopplungseinheit KA empfangen und an eine optional vorgesehene erste Störunterdrückung ST1 weitergeleitet. Das analoge Empfangssignal rs wird einer Seriell-Parallel-Wandlung SPW unterzogen und dann erfolgt einer Transformationseinheit ZFT eine Zeit-Frequenz-Transformation sowie eine Frequenzkanaltrennung mittels mehrerer verschiedener Referenzträgersignale rTA. Dabei werden unter Voraussetzung, dass empfängerseitig eine Synchronisation mit einem Zeitrahmen für die einzelnen Subsymbole SU1, SU2 vorhanden ist, mit Hilfe der Zeit-Frequenz-Transformation die übertragenen Subsymbole SU1, SU2 in ihre einzelnen Bestandteile bzw. empfangenen Trägersignale mTA zerlegt. Diese empfangenen Signale mTA können dann einer optional vorgesehen zweiten Störunterdrückung ST2 im Frequenz-Zeit-Bereich zugeführt werden.
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Sollte die zweite Störunterdrückung ST2 vorhanden sein, so liefert sie ein um einen Störsignalanteil reduziertes Empfangssignal mTA’ sowie zusätzlich einen geschätzten Störanteil gSF an die nächsten Einheiten des Übertragungssystems weiter. Fehlt die zweite Störunterdrückung ST2 so wird das empfangene Trägersignal mTA direkt an eine Demodulations- und Bit-/Symbolentscheidungseinheit DM weitergeleitet. Die Demodulations- und Bit-/Symbolentscheidungseinheit DM stellt dann an ihrem Ausgang einzelne Elemente rC der empfangenen Informations-/Bitfolge bereit, welche beispielsweise basieren auf einer harten und/oder weichen Entscheidung gebildet worden sind. Diese Elemente rC der empfangenen Informations-/Bitfolge werden dann noch in einer Dekodierungseinheit DK einem Deinterleaving und einer Kanaldekodierung unterzogen, welche am Ausgang dann eine empfangene Nachricht rD liefert.
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Mittels des in 5 dargestellten Übertragungssystems können z.B. die gleichen Datenpakete bzw. gleichen Nachrichten D1, D2 mittels modulierter Sendesignale ts1, ts2 verschiedener Sender quasisynchron an einen oder mehrere Empfänger über einen z.B. stark dispersiven Übertragungskanal UE übertragen werden. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens auf der Senderseite des Systems, insbesondere in der jeweiligen Transformationseinheit TR1, TR2, wird eine hohe Störimmunität – vor allem gegen Interkanal- und Intersymbol-Interferenzen – bei einer möglichst geringen Peak-to-Average-Ratio erreicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Schrift Han, Seung Hee; Lee, Jae Hong. An Overview of Peak-to-Average Power Ratio Reduction Techniques for Multicarrier Transmission. IEEE Wireless Communications, Vol. 12, Iss. 2, pp. 56–65, April 2005 [0012]
