DE102014213815A1

DE102014213815A1 - Method for limiting an amplitude spectrum of signal components

Info

Publication number: DE102014213815A1
Application number: DE102014213815.9A
Authority: DE
Inventors: Nedzad Siljak
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2016-01-21
Also published as: WO2016008947A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung eines Amplituden- oder Leistungsdichtespektrums von Signalanteilen eines OFDM-Signals (x(t)), welches mittels des so genannten orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens bzw. OFDM-Verfahrens für eine Übertragung digitaler Daten generiert worden ist. Dabei sind die zu begrenzenden Signalanteile außerhalb eines für die Datenübertragung genutzten Frequenzbandes gelegen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird im Frequenzbereich auf eine Anzahl k von zu übertragende Symbolen ai mit einem Index i von 1 bis k eine Kodierung gemäß einem Kodierungsschema F(ai) = (β/2·a1, α·a1, β/2·a1 + β/2·a2, α·a2, β/2·a2 + β/2·a3, α·a3, β/2·a3 + β/2·a4, ..., β/2·ak + β/2·ak-1, α·ak, β/2·ak)angewendet (11, 22), wobei α und β systemspezifische Designparameter für die Kodierung sind. Dann werden die gemäß dem Kodierungsschema (F(ai)) kodierten Symbole auf eine Anzahl (n) orthogonaler Trägerfrequenzen (f1, f2, f3, ..., fn) aufmoduliert (12, 23) und daraus ein OFDM-Signal (x(t)) in einem Zeitbereich für die Datenübertragung gebildet (13, 14, 24, 25). Durch das erfindungsgemäße Verfahren können ohne komplexen Rechenaufwand und ohne kostenintensive, leistungsstarke Hardware auf einfache Weise z.B. durch Standards vorgegebenen Grenzwerte für so genannte Out-of-Band-Signalanteile von OFDM-Signalen (x(t)) eingehalten werden.The invention relates to a method for limiting an amplitude or power density spectrum of signal components of an OFDM signal (x (t)), which has been generated by means of the so-called orthogonal frequency division multiplexing or OFDM method for transmitting digital data. The signal components to be limited are located outside a frequency band used for the data transmission. In the method according to the invention, in the frequency domain, a coding according to a coding scheme F (ai) = (β / 2 · a1, α · a1, β / 2 · a1 +) is performed on a number k of symbols ai with an index i from 1 to k β / 2 * a2, α * a2, β / 2 * a2 + β / 2 * a3, α * a3, β / 2 * a3 + β / 2 * a4, ..., β / 2 * ak + β / 2 * ak-1, α * ak, β / 2 * ak) (11, 22), where α and β are system-specific design parameters for encoding. Then the symbols coded according to the coding scheme (F (ai)) are modulated onto a number (n) of orthogonal carrier frequencies (f1, f2, f3, ..., fn) (12, 23) and from this an OFDM signal (x (x) t)) in a time range for data transmission (13, 14, 24, 25). With the method according to the invention, in a simple manner, without complex computation and without cost-intensive, high-performance hardware, e.g. by standards specified limits for so-called out-of-band signal components of OFDM signals (x (t)) are met.

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der digitalen Datenübertragung in einem vorgegebenen Frequenzband. Im Speziellen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Begrenzung eines Amplituden- oder Leistungsdichtespektrums von Signalanteilen eines OFDM-Signals, welche zur digitalen Datenübertragung eingesetzt wird, und durch eine orthogonales Frequenzmultiplexverfahren oder OFDM-Verfahren generiert wird. Die im Amplituden- bzw. Leistungsspektrum zu begrenzenden Signalanteile des OFDM-Signals sind dabei außerhalb eines für die Datenübertragung vorgegebenen und nutzbaren Frequenzbandes gelegen. The invention relates generally to the field of digital data transmission in a given frequency band. More particularly, the present invention relates to a method for limiting an amplitude or power density spectrum of signal components of an OFDM signal used for digital data transmission and generated by an orthogonal frequency division multiplexing method or OFDM method. The signal components of the OFDM signal to be limited in the amplitude or power spectrum are located outside a frequency band predetermined and usable for the data transmission.

Stand der Technik State of the art

Das so genannte orthogonale Frequenzmultiplexverfahren oder Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) wird heutzutage häufig in drahtgebundenen wie drahtlosen Kommunikationssystemen für eine breitbandige Datenübertragung eingesetzt. OFDM kann dabei als eine spezielle Implementierung einer so genannten Multicarrier-Modulation als Modulationsverfahren gesehen werden, bei welchem mehrere orthogonale Trägerfrequenzen für eine digitale Datenübertragung verwendet werden. Auf die orthogonalen Trägerfrequenzen werden mittels eines Modulationsverfahrens wie z.B. der Quadraturamplitudenmodulation (QAM) die so genannten Symbole aufmoduliert. Die Symbole können beispielsweise Nutz- oder Signalisierungsdaten enthalten. Nach der Modulation wird aus der Summe der modulierten Trägerfrequenzen ein OFDM-Signal (oft auch als OFDM-Symbol bezeichnet) im Zeitbereich zusammengesetzt bzw. gebildet, welches dann von einem Sender zu einem Empfänger übertragen werden kann. The so-called Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is nowadays commonly used in wired and wireless communication systems for broadband data transmission. OFDM can be seen as a special implementation of a so-called multicarrier modulation as a modulation method in which several orthogonal carrier frequencies are used for a digital data transmission. The orthogonal carrier frequencies are determined by means of a modulation method, e.g. Quadrature Amplitude Modulation (QAM) modulates the so-called symbols. The symbols may include, for example, payload or signaling data. After the modulation of the sum of the modulated carrier frequencies an OFDM signal (often referred to as OFDM symbol) composed in the time domain or formed, which can then be transmitted from a transmitter to a receiver.

Das Modulationsverfahren OFDM ermöglicht damit eine Aufteilung einer Datenübertragung auf eine Vielzahl in einem vorgegebenen Frequenzband orthogonaler schmalbandiger Übertragungskanäle oder Trägerfrequenzen. Als ein Basis-Prinzip von OFDM kann daher ein Aufteilen von zu übertragenden Datenstrom mit hoher Datenrate auf mehrere Teildatenströme mit niedriger Datenrate gesehen werden, welche auf die jeweiligen Trägerfrequenzen aufmoduliert und dann simultan mit Hilfe dieser Trägerfrequenzen übertragen werden. Dabei stehen die Trägerfrequenzen im Funktionsraum orthogonal zueinander, wodurch sich die Teildatenströme gar nicht bzw. erst aufgrund von Ungenauigkeiten fast nicht beeinflussen. Durch die Orthogonalität der Trägerfrequenzen wird insbesondere ein sogenanntes Symbolübersprechen bzw. eine sogenannte Symbolinterferenz (ISI) gering gehalten. Ein weiterer Vorteil von OFDM besteht auch darin, dass eine Datenübertragung beispielsweise an Besonderheiten eines Übertragungsmediums bzw. Übertragungskanals (z.B. Funkkanal, elektrischer Leiter bei Powerline Communication, etc.) durch eine feine Granulierung angepasst werden kann und damit z.B. Datenverluste, etc. gering gehalten werden. The modulation method OFDM thus makes it possible to divide a data transmission over a multiplicity of orthogonal narrow-band transmission channels or carrier frequencies in a predetermined frequency band. As a basic principle of OFDM, therefore, a high-data-rate data stream to be transferred can be seen to be a plurality of low-data-rate partial data streams which are modulated onto the respective carrier frequencies and then transmitted simultaneously using these carrier frequencies. In this case, the carrier frequencies in the functional space are orthogonal to one another, as a result of which the partial data streams do not influence at all or are almost not affected due to inaccuracies. The orthogonality of the carrier frequencies in particular a so-called symbol crosstalk or a so-called symbol interference (ISI) is kept low. Another advantage of OFDM is also that data transmission, for example, to peculiarities of a transmission medium (e.g., radio channel, electrical conductor in powerline communication, etc.) can be adjusted by fine granulation and thus e.g. Data losses, etc. are kept low.

Da OFDM-Signale üblicherweise aus einer Anzahl an ungefilterten, modulierten Trägerfrequenzen erzeugt werden, weisen OFDM-Signale nicht selten auch außerhalb des für die jeweilige Datenübertragung vorgegebenen Frequenzbandes hohe Signalanteile auf. Diese Signalanteile werden Out-of-Band-Signalanteile bezeichnet. Sie können teilweise relativ hohe Amplituden- bzw. Leistungsdichtespektren bzw. einen relativ hohen so genannten Out-of-Band-Pegel aufweisen. Für die Out-of-Band-Pegel bzw. Amplitudenspektren von Out-of-Band-Signalanteilen werden beispielsweise durch verschiedene Normen wie z.B. die Norm EN 50065 des Europäische Komitee für elektrotechnische Normung CENELEC, in welcher z.B. allgemeine Anforderungen, Frequenzbänder, etc. für eine Signalübertragung auf elektrischen Niederspannungsnetzen festgelegt werden, Grenzwerte vorgegeben. Diese Grenzwerte sollten nicht überschritten werden, um eine Signal- und/oder Datenübertragung von Nutzern dieser Frequenzen bzw. Frequenzbänder, in welchen die Out-of-Band-Signalanteile auftreten, nicht zu stören. Allerdings kann es bei OFDM-Signalen vorkommen, dass die Out-of-Band-Spektren relativ langsam absinken, und dass damit von einem Pegel von Out-of-Band-Signalanteilen der OFDM-Signale die vorgegebenen Grenzwerte überschritten werden. Since OFDM signals are usually generated from a number of unfiltered, modulated carrier frequencies, OFDM signals not infrequently also have high signal components outside the frequency band predetermined for the respective data transmission. These signal components are called out-of-band signal components. They can in some cases have relatively high amplitude or power density spectra or a relatively high so-called out-of-band level. For the out-of-band levels or amplitude spectra of out-of-band signal components, for example, by various standards such as the Standard EN 50065 of the European Committee for Electrotechnical Standardization CENELEC, in which, for example, general requirements, frequency bands, etc. for signal transmission on low-voltage electrical networks are set, limit values are specified. These limits should not be exceeded in order not to disturb the signal and / or data transmission of users of these frequencies or frequency bands in which the out-of-band signal components occur. However, in the case of OFDM signals, the out-of-band spectra may decrease relatively slowly and thus exceed a predetermined level of out-of-band signal components of the OFDM signals.

Aus der Fachliteratur wie z.B. Richard van Nee, Ramjee Prasad, OFDM for Wireless Multimedia Communications, Artech House Publishers, Boston, London, 2000 – Kapitel 2.4. ist das so genannte Windowing bekannt, um Out-of-Band-Pegel bzw. Amplitudenspektren von Out-of-Band-Signalanteilen bei OFDM-Signalen zu reduzieren bzw. stärker abzudämpfen, damit Störungen anderer Frequenzbereich reduziert bzw. verhindert werden. Bei einer Anwendung von Windowing auf OFDM-Signale wird auch von einem Windowed OFDM gesprochen, welches beispielsweise sehr häufig in Kommunikationssystem mit Powerline Communication (PLC) eingesetzt wird. Beim Windowed OFDM wir ein zyklisches Präfix an einem Anfang eines OFDM-Signals im Zeitbereich eingefügt. Anschließend wird das OFDM-Signal mit einer Fensterfunktion (z.B. eine ansteigende Cosinus-Fensterfunktion, Rechteck-Fensterfunktion, etc.) multipliziert. Durch das Einfügen eines zyklischen Präfixes am Anfang eines OFDM-Signals und die so genannte Fensterung (= Multiplikation mit einer Fensterfunktion) wird allerdings eine Rechenkomplexität des OFDM-Verfahren wesentlich erhöht. Um einen entsprechend raschen Ablauf des OFDM-Verfahrens und der Datenübertragung zu erhalten, ist weiterhin eine meist kostenintensive und aufwendige Hardware zur Durchführung notwendig. Weiterhin besteht auch manchmal das Problem, dass eine derartige Hardware zur Durchführung des Windowed OFDM nur mit großem Aufwand nachgerüstet werden kann. From the specialist literature such as Richard van Nee, Ramjee Prasad, OFDM for Wireless Multimedia Communications, Artech House Publishers, Boston, London, 2000 - Chapter 2.4. The so-called windowing is known to reduce out-of-band levels or amplitude spectra of out-of-band signal components in OFDM signals or attenuate more to reduce or prevent interference of other frequency range. When using windowing on OFDM signals is also spoken of a Windowed OFDM, which is for example very commonly used in communication system with Power Line Communication (PLC). In the windowed OFDM we inserted a cyclic prefix at the beginning of an OFDM signal in the time domain. Subsequently, the OFDM signal is multiplied by a window function (eg, a rising cosine window function, rectangle window function, etc.). By inserting a cyclic prefix at the beginning of an OFDM signal and the so-called windowing (= multiplication by a window function), however, a computational complexity of the OFDM method is substantially increased. In order to obtain a correspondingly fast sequence of the OFDM method and the data transmission, Furthermore, a usually costly and expensive hardware is necessary to carry out. Furthermore, sometimes there is the problem that such hardware for performing the Windowed OFDM can be retrofitted only with great effort.

Alternativ zum Windowed OFDM können beispielsweise auch Filter und Filtertechniken eingesetzt werden, um Out-of-Band-Signalanteile und deren Amplitudenspektren zu reduzieren. Beim Einsatz von Filtern kann es allerdings z.B. zu einer so genannten Riffelung des OFDM-Signals kommen, durch welche das OFDM-Signal verfälscht oder verzerrt werden kann. Weiterhin sind insbesondere digitale Filtertechniken ebenfalls mit komplexen Rechenvorgängen und einer aufwendigen Implementierung verbunden, da digitale Filter beispielweise einige Multiplikationen pro Signalprobe bzw. OFDM-Signal benötigen. As an alternative to windowed OFDM, for example, filters and filter techniques can also be used to reduce out-of-band signal components and their amplitude spectra. However, when using filters, e.g. come to a so-called ripple of the OFDM signal through which the OFDM signal can be corrupted or distorted. Furthermore, digital filtering techniques in particular are also associated with complex computational processes and a complex implementation, since digital filters require, for example, some multiplications per signal sample or OFDM signal.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch welches auf einfache Weise und ohne großen Aufwand bei Rechenvorgängen und/oder Hardware vorgegebene Grenzwerte für Signalanteile von OFDM-Signalen außerhalb des für eine Datenübertragung vorgegebenen Frequenzbandes eingehalten werden. The invention is therefore based on the object of specifying a method by which prescribed limits for signal components of OFDM signals outside of the frequency band predetermined for a data transmission are adhered to in a simple manner and without great expense in computing operations and / or hardware.

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. This object is achieved by a method of the initially mentioned kind with the features according to the independent claim. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs erwähnten Art, bei welchem im Frequenzbereich auf eine Anzahl k von zu übertragenden Symbolen a_i, in welche zu übertragende Daten in Form von einem oder mehreren Bits hinterlegt sind, einer Kodierung gemäß einem Kodierungsschema F(a_i) angewendet wird. Von einem Index i können dabei Werte von 1 bis k angenommen werden. Das Kodierungsschema lautet dabei: F(a_i) = (β/2·a₁, α·a₁, β/2·a₁ + β/2·a₂, α·a₂, β/2·a₂ + β/2·a₃, α·a₃, β/2·a₃ + β/2·a₄, ..., β/2·a_k + β/2·a_k-1, α·a_k, β/2·a_k) According to the invention, the object is achieved by a method of the type mentioned above, wherein in the frequency domain to a number k of symbols to be transmitted a _i , in which data to be transmitted are stored in the form of one or more bits, a coding according to a coding scheme F (a _i ) is applied. From an index i values from 1 to k can be assumed. The coding scheme is: F (a _i ) = (β / 2 * a ₁ , α * a ₁ , β / 2 * a ₁ + β / 2 * a ₂ , α * a ₂ , β / 2 * a ₂ + β / 2 * a ₃ , α · a ₃ , β / 2 · a ₃ + β / 2 · a ₄ , ..., β / 2 · a _k + β / 2 · a _k-1 , α · a _k , β / 2 · a _k )

Die Koeffizienten α und β sind dabei systemspezifische Designparameter für die Kodierung. Dann werden die gemäß dem angegebenen Kodierungsschema kodierten Symbole auf eine Anzahl von orthogonalen Trägerfrequenzen aufmoduliert und dann daraus ein OFDM-Signal für die Datenübertragung im Zeitbereich gebildet. The coefficients α and β are system-specific design parameters for the coding. Then the symbols coded according to the given coding scheme are modulated onto a number of orthogonal carrier frequencies and then formed therefrom an OFDM signal for the data transmission in the time domain.

Der Hauptaspekt der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass die Anwendung des erfindungsgemäßen Kodierungsschemas auf die zu übertragenden Symbol ein Amplitudenspektrum des OFDM-Signals ergibt, bei welchem die Out-of-Band-Signalanteile eine wesentlich geringeren Pegelwert als ohne diese Kodierung aufweisen. Dadurch können – insbesondere bei geeigneter Wahl der systemspezifischen Designparameter – entsprechende Grenzwertvorgaben (z.B. durch Standards, Normen, etc.) für Out-of-Band-Pegel bzw. -Amplitudenspektren der Out-of-Band-Signalanteile auf sehr einfache Weise eingehalten werden. Die Kodierung wird erfindungsgemäß vor der Modulation auf die Trägerfrequenzen durchgeführt. Es bedarf daher weder komplexer Rechenvorgänge, noch einer kostenintensiven, aufwendigen Hardware. Das erfindungsgemäße Verfahren kann einfach beispielsweise mit einer einfachen Hardware implementiert oder bei bestehenden OFDM-Systemen umgesetzt werden. Durch die Einfachheit der Implementierung kann ein Einsatzbereich des OFDM-Verfahrens bei der Datenübertragung z.B. sehr leicht erweitert werden. Vom erfindungsgemäßen Verfahren wird durch eine entsprechende Kanalkodierung mittels des erfindungsgemäßen Kodierungsschemas im Frequenzbereich eine Kombination mit einer so genannten Pulsformung (des OFDM-Signals) im Zeitbereich erzielt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können OFDM-Verfahren auch in Bereichen mit sehr strengen Out-of-Band-Vorschriften bzw. -Vorgaben eingesetzt werden. The main aspect of the proposed solution according to the invention is that the application of the coding scheme according to the invention to the symbol to be transmitted results in an amplitude spectrum of the OFDM signal in which the out-of-band signal components have a substantially lower level than without this encoding. As a result, it is possible, in particular with a suitable choice of the system-specific design parameters, to comply with corresponding limit specifications (for example by standards, standards, etc.) for out-of-band levels or amplitude spectra of the out-of-band signal components in a very simple manner. The coding is carried out according to the invention before the modulation to the carrier frequencies. It therefore requires neither complex calculations, nor a costly, expensive hardware. The inventive method can be easily implemented, for example, with a simple hardware or implemented in existing OFDM systems. Due to the simplicity of the implementation, an application of the OFDM method in data transmission can be e.g. be extended very easily. From the method according to the invention a combination with a so-called pulse shaping (the OFDM signal) is achieved in the time domain by a corresponding channel coding by means of the coding scheme according to the invention in the frequency domain. By the method according to the invention OFDM methods can also be used in areas with very strict out-of-band regulations or specifications.

Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass vor der Kodierung nach dem angegebenen Kodierungsschema eine Vorkodierung der zu übertragenden Symbole durchgeführt wird. Bei dieser Vorkodierung wird das jeweilige Symbol der k zu übertragenden Symbole zumindest einmal wiederholt. Das bedeutet, dass in der Abfolge der zu kodierenden Symbole nach der Vorkodierung jedes Symbol zumindest zweimal in aufeinanderfolgender Reihenfolge angeführt ist. Bei einer Kodierung mit dem erfindungsgemäßen Kodierungsschema werden von den ungeraden Frequenzindizes z.B. durch die Kombination von zwei Symbolen (d.h. z.B. durch β/2·a₁ + β/2·a₂, etc.) Interkanalinterferenzen aufgewiesen. Die ungeraden Frequenzindizes müssen daher auf der Empfängerseite verworfen werden, um die übertragenen Daten zu erhalten. Durch die Vorkodierung, bei welcher jedes zu übertragende Symbol zumindest einmal wiederholt wird, kann dies behoben werden. Diese Vorkodierung entspricht einer Kanalkodierung mit einem Wiederholungscode. Wird beispielsweise jedes Symbol bei der Vorkodierung einmal wiederholt, so wird empfängerseitig z.B. auf drei benachbarten Trägerfrequenzen das jeweils gleiche Symbol erhalten, wobei das Symbol auf der mittleren Trägerfrequenz um 180° phasenverschoben gegenüber den beiden anderen ist – dies entspricht z.B. einer Kanalkodierung mit einem Wiederholungscode von einer Länge 3. Von den drei benachbarten Trägerfrequenzen bzw. Symbolen wird die gleiche Information übertragen, welche vom Empfänger für eine robuste Detektion der übertragenen Daten bzw. Information verwendet werden kann. Durch den Einsatz der Vorkodierung wird einerseits die Datenübertragung robuster bzw. weniger anfällig gegenüber Störungen. Andererseits werden auch jene Trägerfrequenzindizes bzw. kodierten Symbole, welche Interkanalinterferenzen aufgrund des erfindungsgemäßen Kodierungsschemas aufweisen erheblich reduziert. Das bedeutet auch, dass empfängerseitig weniger Frequenzindizes verworfen werden müssen. A preferred development of the method according to the invention provides that a precoding of the symbols to be transmitted is carried out prior to the coding according to the given coding scheme. In this precoding, the respective symbol of the k symbols to be transmitted is repeated at least once. This means that in the sequence of symbols to be coded after precoding, each symbol is listed at least twice in successive order. When coding with the coding scheme according to the invention, inter-channel interferences are exhibited by the odd frequency indices, for example by the combination of two symbols (ie for example by β / 2 * a ₁ + β / 2 * a ₂ , etc.). The odd frequency indices must therefore be discarded at the receiver side to obtain the transmitted data. By precoding, in which each symbol to be transmitted is repeated at least once, this can be remedied. This precoding corresponds to a channel coding with a repetition code. If, for example, each symbol is repeated once in the precoding, then the respective same symbol is obtained on the receiver side, for example on three adjacent carrier frequencies, wherein the symbol is on the central carrier frequency 180 ° out of phase with respect to the other two This corresponds, for example, to a channel coding with a repetition code of length 3. Of the three adjacent carrier frequencies or symbols, the same information is transmitted, which can be used by the receiver for a robust detection of the transmitted data or information. The use of precoding on the one hand makes data transmission more robust or less susceptible to interference. On the other hand, those carrier frequency indices or coded symbols which have interchannel interference due to the coding scheme according to the invention are also considerably reduced. This also means that fewer frequency indices have to be discarded on the receiver side.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die systemspezifischen Designparameter α und β in Abhängigkeit von einem für die Datenübertragung vorgegebenen Frequenzband und/oder in Abhängigkeit von für das Amplitudenspektrum des OFDM-Signals vorgegebenen Grenzwerten außerhalb des für die Datenübertragung vorgegebenen und genutzten Frequenzbandes ermittelt werden. Durch eine entsprechende Optimierung der systemspezifischen Designparameter α und β kann das Kodierungsschema in idealer Weise an die durch das OFDM-System vorgegebenen Rahmenbedingungen angepasst werden. So können beispielsweise von Standards oder Normen vorgegebene Grenzwert für Out-of-Band-Pegel/-Amplitudenspektren für OFDM-Signal oder das für die Datenübertragung vorgegebenen und zu nutzende Frequenzband durch die Designparameter α und β berücksichtigt werden. Anhand dieser Rahmenbedingungen können dann entsprechende Werte für die Designparameter α und β z.B. iterativ bestimmt werden. Als gute Defaultwerte für die Designparameter α und β haben sich beispielsweise bei einem Frequenzband von 9kHz bis 95 kHz, welches dem so genannten CENELEC A Band für eine Signalübertragung auf elektrischen Niederspannungsnetzen z.B. mittels Powerline Communication eingesetzt wird, die Wert α = 1/2 und β = –1/2 erwiesen. It is furthermore advantageous if the system-specific design parameters α and β are determined as a function of a frequency band predetermined for the data transmission and / or as a function of limit values predetermined for the amplitude spectrum of the OFDM signal outside the frequency band predetermined and used for the data transmission. By optimizing the system-specific design parameters α and β, the coding scheme can be ideally adapted to the framework conditions specified by the OFDM system. Thus, for example, standards or standards prescribed limit value for out-of-band level / amplitude spectra for OFDM signal or the predetermined for the data transmission and frequency band to be used by the design parameters α and β are taken into account. On the basis of these framework conditions, corresponding values for the design parameters α and β, e.g. be determined iteratively. As good default values for the design parameters α and β, for example, at a frequency band of 9 kHz to 95 kHz, which is the so-called CENELEC A band for signal transmission on low-voltage electrical networks, e.g. Using Powerline Communication, the value α = 1/2 and β = -1/2 proven.

Es ist auch günstig, wenn für eine Bildung des jeweiligen OFDM-Signals im Zeitbereich eine inverse diskrete Fouriertransformation angewendet wird. Mit der inversen, diskreten Fouriertransformation – kurz IDFT – werden aus Frequenzanteilen – d.h. aus den Trägerfrequenzen mit den aufmodulierten kodierten Symbolen im Frequenzbereich – OFDM-Signale im Zeitbereich rekonstruiert. Diese OFDM-Signale können dann z.B. über das Kommunikationssystem bzw. über das Übertragungsmedium an den einen Empfänger übertragen werden, von welchem dann das OFDM-Signal z.B. mittels diskreter Fouriertransformation wieder in die einzelnen Trägerfrequenzen mit den aufmodulierten Symbolen zerlegt wird und daraus die übertragenen Daten bzw. die übertragene Information herausgelesen werden kann. Die IDFT kann beispielsweise sehr einfach in digitaler Technik mit einfacher Hardware wie z.B. digitalen Signalprozessoren, etc. realisiert werden, und ist daher einfach zu implementieren. It is also favorable if an inverse discrete Fourier transformation is used for the formation of the respective OFDM signal in the time domain. With the inverse, discrete Fourier transform - IDFT for short - frequency components - i. from the carrier frequencies with the modulated coded symbols in the frequency domain - reconstructed OFDM signals in the time domain. These OFDM signals can then be sent e.g. be transmitted via the communication system or via the transmission medium to the one receiver, from which then the OFDM signal e.g. is decomposed by means of discrete Fourier transform back into the individual carrier frequencies with the modulated symbols and from the transmitted data or the information transmitted can be read out. For example, the IDFT can be very easily implemented in digital technology with simple hardware such as e.g. digital signal processors, etc., and is therefore easy to implement.

Alternativ kann es auch vorteilhaft sein, wenn für die Bildung des jeweiligen OFDM-Signals im Zeitbereich eine inverse Fast-Fouriertransformation verwendet wird. Die inverse Fast-Fouriertransformation oder kurz IFFT stellt einen Algorithmus zur effizienteren Berechnung der Signale im Zeitbereich einer IDFT dar. Auch mit der IFFT können Signale vom Frequenzbereich zurück in den Zeitbereich gewandelt bzw. transformiert werden. Dabei werden von der IFFT beispielsweise bereits berechnete Zwischenergebnisse und/oder Regelmäßigkeiten von Rechenoperationen der IDFT ausgenutzt. Durch die IFFT wird daher die Anzahl an Rechenoperationen erheblich reduziert und das entsprechende OFDM-Signal rascher und mit geringerem Aufwand im Zeitbereich rekonstruiert bzw. synthetisiert – insbesondere bei Verwendung einer großen Anzahl an Trägerfrequenzen. Für genaue Transformationen von Signalen zwischen Frequenz- und Zeitbereich wird aber üblicherweise die IDFT eingesetzt. Alternatively, it may also be advantageous if an inverse fast Fourier transformation is used for the formation of the respective OFDM signal in the time domain. The inverse fast Fourier transformation or IFFT for short represents an algorithm for more efficient calculation of the signals in the time domain of an IDFT. Even with the IFFT signals can be converted or transformed from the frequency domain back into the time domain. In this case, for example, already calculated intermediate results and / or regularities of arithmetic operations of the IDFT are used by the IFFT. The IFFT therefore considerably reduces the number of arithmetic operations and reconstructs or synthesizes the corresponding OFDM signal more quickly and with less effort in the time domain - especially when using a large number of carrier frequencies. For exact transformations of signals between frequency and time domain, however, the IDFT is usually used.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen werden, dass als für die Datenübertragung vorgegebenes Frequenzband ein durch das Europäische Komitee für elektrotechnische Normung CENELEC standardisiertes Frequenzband für eine so genannte Powerline Communication in einem Energieversorgungsnetz verwendet wird. Bei der Powerline Communication (PLC) werden Leiter eines Energieversorgungsnetzes auch für eine Übertragung von Daten genutzt. PLC wird beispielweise beim sogenannten Smart Metering zum Übertragen von Messdaten bzw. Zählerständen an eine Zentraleinheit oder bei Energieautomatisierungsanwendungen in Energieversorgungsnetzen zum Übertragen von Signal-, Steuer- und/oder Messdaten eingesetzt, um keine zusätzlichen Kommunikationssysteme aufbauen zu müssen. Bei derartigen Anwendungen werden sehr häufig große Datenmengen übertragen, daher werden für die Datenübertragung in Energieversorgungsnetzen nicht selten OFDM-Verfahren eingesetzt, mit welchen viele relativ langsame Datenübertragungen auf vielen Trägerfrequenzen gleichzeitig betrieben werden können und damit eine relativ hohe Geschwindigkeit der Datenübertragung erzielt wird. In a preferred embodiment of the invention, it can be provided that a frequency band standardized by the European Committee for Electrotechnical Standardization CENELEC is used as the frequency band specified for the data transmission for a so-called power line communication in a power supply network. In Powerline Communication (PLC), conductors of a power supply network are also used for the transmission of data. The PLC is used, for example, in so-called smart metering for transmitting measured data or counter readings to a central unit or in energy automation applications in power supply networks for transmitting signal, control and / or measurement data in order to avoid having to set up additional communication systems. In such applications, very large amounts of data are very often transmitted, therefore OFDM methods are often used for data transmission in power supply networks, with which many relatively slow data transmissions can be operated simultaneously on many carrier frequencies and thus a relatively high speed of data transmission is achieved.

Für die Datenübertragung in Energieversorgungsnetzen wurden vom Europäischen Komitee für elektrotechnische Normung CENELEC Normen bzw. Standards wie z.B. die Norm EN 50065 herausgegeben. In diesen Normen – insbesondere der Norm EN 50065 – werden Frequenzbänder für eine Signal- und/oder Datenübertragung in Energieversorgungsnetzen sowie entsprechende Zugangs- und Nutzungsvoraussetzungen festgelegt. Durch diese Norm werden z.B. auch Grenzwert für die Out-of-Band-Pegel bzw. -Amplitudenspektren vorgegeben, welche bei einer Nutzung des jeweiligen Frequenzbandes einzuhalten sind. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Energieversorgungsnetz bzw. die vorgegebenen Frequenzbänder ohne Störung anderer Frequenzbänder für z.B. Smart Metering und/oder Energieautomatisierungsanwendungen genutzt werden, da die entsprechenden Grenzwerte sehr einfach eingehalten werden können. For the transmission of data in power grids, the European Committee for Electrotechnical Standardization CENELEC has issued standards or standards such as the Standard EN 50065 edited. These standards - in particular the EN 50065 standard - describe frequency bands for signal and / or data transmission in energy supply networks as well as corresponding access and communication networks Terms of use set. By this standard, for example, limit for the out-of-band levels or amplitude spectra are given, which are to be observed when using the respective frequency band. The method according to the invention makes it possible to use the energy supply network or the predetermined frequency bands without disturbing other frequency bands, for example for smart metering and / or energy automation applications, since the corresponding limit values can be kept very simple.

Kurzbeschreibung der Zeichnung Brief description of the drawing

Die Erfindung wird nachfolgend schematisch in beispielhafter Weise anhand der beigefügten Figuren erläutert. 1 zeigt dabei schematisch und beispielhaft einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Begrenzung eines Amplitudenspektrums von Signalanteilen außerhalb eines vorgegebenen Frequenzbandes für ein OFDM-Signal. 2 zeigt in beispielhafter Weise und schematisch das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer Vorkodierung der Symbole im Frequenzbereich. The invention is explained schematically below by way of example with reference to the accompanying figures. 1 shows schematically and exemplarily a sequence of the inventive method for limiting an amplitude spectrum of signal components outside a predetermined frequency band for an OFDM signal. 2 shows by way of example and schematically the method according to the invention using a precoding of the symbols in the frequency domain.

Ausführung der Erfindung Embodiment of the invention

1 zeigt in schematischer Weise einen beispielhaften Ablauf eines Verfahrens zur Begrenzung eines Amplitudenspektrums von Signalanteilen, welche außerhalb eines vorgegebenen Frequenzbandes gelegen sind. Ein derartiges Frequenzband kann wie z.B. durch die Norm EN 50065 des Europäischen Komitees für elektrotechnische Normung (CENELEC) vorgegebenen Frequenzbandes für Datenübertragung mittels Powerline Communications (PLC) in einem Energieversorgungsnetz, insbesondere eines Niederspannungsnetzes vorgegeben werden. Mit Hilfe von Powerline Communication können dabei beispielsweise Messdaten von Zählern, so genannten Smart Meter, von einer Zentraleinheit abgefragt und an diese übertragen werden. Powerline Communication kann z.B. aber auch in Energieautomatisierungsanwendungen zum Übertragen von Signal-, Steuer- und/oder Messdaten eingesetzt werden. 1 schematically shows an exemplary flow of a method for limiting an amplitude spectrum of signal components which are located outside a predetermined frequency band. Such a frequency band can, for example, by the Standard EN 50065 specified by the European Committee for Electrotechnical Standardization (CENELEC) predetermined frequency band for data transmission by means of powerline communications (PLC) in a power grid, in particular a low-voltage network. With the help of Powerline Communication, for example, measurement data from meters, so-called smart meters, can be queried by a central processing unit and transmitted to it. Powerline communication can, however, also be used in energy automation applications for transmitting signal, control and / or measurement data.

1 zeigt schematisch ein beispielhaftes OFDM-System, mit welchen eine Anzahl k von beliebigen Symbolen a_i, wobei vom Index i Werte von 1 bis zur Anzahl k angenommen werden können, auf einen zeitliche Signalverlauf x(t) für die Übertragung an einen Empfänger abgebildet werden kann. In den Symbolen a_i sind dabei die zu übertragenden Daten wie z.B. Nutzdaten, Signaldaten, Steuerdaten, etc. enthalten. 1 1 schematically shows an exemplary OFDM system with which a number k of arbitrary symbols a _i , where from index i values from 1 to the number k can be assumed, are mapped onto a time signal x (t) for transmission to a receiver can. The symbols a _i include the data to be transmitted, such as user data, signal data, control data, etc.

In einem ersten Verfahrensschritt 11 wird auf die Anzahl k der Symbol a_i eine Kodierung gemäß einem Kodierungsschema F(a_i) angewendet. Dieses Kodierungsschema F(ai) ergibt dann mit β/2·a₁, α·a₁, β/2·a₁ + β/2·a₂, α·a₂, β/2·a₂ + β/2·a₃, α·a₃, β/2·a₃ + β/2·a₄, ..., β/2·a_k + β/2·a_k-1, α·a_k, β/2·a_k kodierte Symbole, welche in einem zweiten Verfahrensschritt 12 auf eine Anzahl n orthogonaler Trägerfrequenzen f₁, f₂, ..., f_n aufmoduliert werden. Die Trägerfrequenzen f₁, f₂, ..., f_n sind im vorgegebenen Frequenzbereich gelegen und ihre Anzahl n ergibt sich aus der Anzahl an Trägerfrequenzen, welche notwendig ist, um die kodierten Symbole β/2·a₁, α·a₁, β/2·a₁ + β/2·a₂, α·a₂, β/2·a₂ + β/2·a₃, α·a₃, β/2·a₃ + β/2·a₄, ..., β/2·a_k + β/2·a_k-1, α·a_k, β/2·a_k zu übertragen. In a first process step 11 is applied to the number k of the symbol a _i coding according to a coding scheme F (a _i ). This coding scheme F (ai) then yields, with β / 2 · a ₁ , α · a ₁ , β / 2 · a ₁ + β / 2 · a ₂ , α · a ₂ , β / 2 · a ₂ + β / 2 · A ₃ , α · a ₃ , β / 2 · a ₃ + β / 2 · a ₄ , ..., β / 2 · a _k + β / 2 · a _k-1 , α · a _k , β / 2 · a _k coded symbols, which in a second process step 12 be modulated onto a number n of orthogonal carrier frequencies f ₁ , f ₂ ,..., f _n . The carrier frequencies f _1, f _2, ..., f _n are located in the predetermined frequency range and the number n is obtained from the number of carrier frequencies that is necessary to the encoded symbols β / 2 · a _1, α · a ₁ , β / 2 · a ₁ + β / 2 · a ₂ , α · a ₂ , β / 2 · a ₂ + β / 2 · a ₃ , α · a ₃ , β / 2 · a ₃ + β / 2 · a ₄ , ..., β / 2 · a _k + β / 2 · a _k-1 , α · a _k , β / 2 · a _k .

Die im Kodierungsschema F(a_i) verwendeten Designparameter α, β sind systemspezifisch – d.h. sie hängen beispielsweise vom jeweils verwendeten OFDM-System ab. So können die Designparameter α, β z.B. anhand des vorgegebenen Frequenzbandes und/oder anhand von Grenzwerten für das Amplitudenspektrum von Out-of-Band-Signalanteilen – d.h. von Signalanteilen außerhalb des vorgegebenen Frequenzbandes des OFDM-Signals x(t) – ermittelt werden. Gute Defaultwerte für die Designparameter α, β sind z.B. α = 1/2 und β = –1/2 bei einem vorgegebenen Frequenzband von 9kHz bis 95 kHz, welches dem so genannten CENELEC A Band für eine Signalübertragung auf elektrischen Niederspannungsnetzen z.B. mittels Powerline Communication eingesetzt wird. The design parameters α, β used in the coding scheme F (a _i ) are system-specific - ie they depend, for example, on the particular OFDM system used. Thus, the design parameters α, β, for example, based on the predetermined frequency band and / or based on limits for the amplitude spectrum of out-of-band signal components - ie of signal components outside the predetermined frequency band of the OFDM signal x (t) - are determined. Good default values for the design parameters α, β are, for example, α = 1/2 and β = -1/2 for a given frequency band from 9 kHz to 95 kHz, which is used by the so-called CENELEC A band for signal transmission on electrical low-voltage networks, for example by means of powerline communication becomes.

Nach einem Aufmodulieren der kodierten Symbole auf die Trägerfrequenzen f₁, f₂, ..., f_n wird in einem dritten Verfahrensschritt 13 der zeitliche Signalverlauf x(t) bzw. das OFDM-Signal x(t) im Zeitbereich als Summe der modulierten Trägerfrequenzen f₁, f₂, ..., f_n mit Hilfe einer inversen Fouriertransformation IFT zusammengesetzt. Dazu kann beispielsweise die inverse, diskrete Fouriertransformation IDFT verwendet werden. Mit Hilfe der IDFT wird aus den Frequenzanteilen im Frequenzbereich das OFDM-Signal x(t) im Zeitbereich rekonstruiert bzw. zusammengesetzt. Die IDFT kann auf einfache Weise mit einfacher Hardware wie z.B. digitalen Signalprozessoren, etc. realisiert werden. Anstatt der IDFT kann beispielsweise im dritten Verfahrensschritt 13 zum Erzeugen des OFDM-Signals x(t) auf die so genannte inverse Fast-Fouriertransformation eingesetzt werden. Durch die IFFT kann z.B. durch eine reduzierte Anzahl an Rechenoperationen das entsprechende OFDM-Signal x(t) rascher und mit geringerem Aufwand im Zeitbereich rekonstruiert bzw. synthetisiert – insbesondere bei Verwendung einer großen Anzahl an Trägerfrequenzen. After modulating the coded symbols onto the carrier frequencies f ₁ , f ₂ ,..., F _n , in a third method step 13 the time waveform x (t) or the OFDM signal x (t) in the time domain as the sum of the modulated carrier frequencies f ₁ , f ₂ , ..., f _{n composed} by means of an inverse Fourier transform IFT. For this purpose, for example, the inverse, discrete Fourier transform IDFT can be used. With the help of the IDFT, the OFDM signal x (t) in the time domain is reconstructed or composed of the frequency components in the frequency domain. The IDFT can be easily realized with simple hardware such as digital signal processors, etc. Instead of the IDFT, for example, in the third step 13 for generating the OFDM signal x (t) on the so-called inverse fast Fourier transform. By means of the IFFT, for example, the corresponding OFDM signal x (t) can be reconstructed or synthesized more quickly and with less effort in the time domain by a reduced number of arithmetic operations - in particular when using a large number of carrier frequencies.

Das OFDM-Signal x(t) wird dann in einem vierten Verfahrensschritt 14 von einem Sender zu einem oder mehreren Empfängern über das Kommunikationssystem bzw. das jeweilige Übertragungsmedium übertragen. Auf der Empfängerseite wird das OFDM-Signal x(t) dann mittels einer Fouriertransformation wieder in den Frequenzbereich transformiert. Als Fouriertransformation wird je nach der verwendeten, inversen Fouriertransformation empfängerseitig entweder eine diskrete Fouriertransformation oder eine Fast-Fouriertransformation eingesetzt. Durch die Fouriertransformation empfängerseitig wird das ODFM-Signal x(t) wieder in die einzelnen Trägerfrequenzen f₁, f₂, ..., f_n mit den aufmodulierten, kodierten Symbolen β/2·a₁, α·a₁, β/2·a₁ + β/2·a₂, α·a₂, β/2·a₂ + β/2·a₃, α·a₃, β/2·a₃ + β/2·a₄, ..., β/2·a_k + β/2·a_k-1, α·a_k, β/2·a_k zerlegt. Für ein Herauslesen der übertragenen Daten müssen dann – aufgrund des senderseitig angewendeten Kodierungsschemas F(a_i) noch alle Trägerfrequenzen f₁, f₃, ... mit ungeradem Frequenzindex verworfen werden. Diese Trägerfrequenzen f₁, f₃, ... weisen Interkanalinterferenzen aufgrund des Kodierungsschemas F(a_i) auf, durch welches allerdings das Amplitudenspektrum von Out-of-Band-Signalanteilen des OFDM-Signals x(t) begrenzt und damit unter einem vorgegebenen Grenzwert gehalten wird. Damit werden andere Frequenzbänder bzw. Übertragungen auf diesen nicht durch die Out-of-Band-Signalanteile gestört. Die mittels ODFM übertragenen Daten können dann empfängerseitig entsprechend herausgelesen und weiterverwertet werden. The OFDM signal x (t) is then in a fourth method step 14 from a transmitter to one or more receivers via the communication system or the respective transmission medium. On the receiver side, the OFDM signal x (t) is then sent by means of a Fourier transform transformed back into the frequency domain. Depending on the inverse Fourier transformation used, either a discrete Fourier transformation or a fast Fourier transformation is used as the Fourier transformation on the receiver side. As a result of the Fourier transformation on the receiver side, the ODFM signal x (t) is again converted into the individual carrier frequencies f ₁ , f ₂ ,..., F _n with the modulated, encoded symbols β / 2 * a ₁ , α * a ₁ , β / 2 · a ₁ + β / 2 · a ₂ , α · a ₂ , β / 2 · a ₂ + β / 2 · a ₃ , α · a ₃ , β / 2 · a ₃ + β / 2 · a ₄ , ..., β / 2 · a _k + β / 2 · a _k-1 , α · a _k , β / 2 · a _k decomposed. For readout of the transmitted data, all carrier frequencies f ₁ , f ₃ ,... With odd frequency index must then also be rejected on the basis of the coding scheme F (a _i ) used on the transmitter side. These carrier frequencies f ₁ , f ₃ ,... Have interchannel interference on the basis of the coding scheme F (a _i ), by which, however, the amplitude spectrum of out-of-band signal components of the OFDM signal x (t) is limited and thus below a predetermined one Limit value is maintained. Thus, other frequency bands or transmissions to these are not disturbed by the out-of-band signal components. The data transmitted by means of ODFM can then be read out and reused on the receiver side accordingly.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens, durch welche eine Anzahl der Trägerfrequenzen mit Interkanalinterferenzen aufgrund des Kodierungsschemas F(a_i) reduziert wird, ist beispielhaft und schematisch in 2 dargestellt. An advantageous further development of the method according to the invention, by which a number of carrier frequencies with interchannel interference due to the coding scheme F (a _i ) is reduced, is exemplary and schematically shown in FIG 2 shown.

2 zeigt wieder in schematischer Weise das beispielhafte OFDM-System, mit welchem einen Anzahl k von Symbolen a_i mit i = 1 bis k im Frequenzbereich auf ein OFDM-Signal x(t) im Zeitbereich abgebildet wird. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt 21, welcher vor einer Kodierung gemäß dem Kodierungsschema F(a_i) ausgeführt wird, eine Vorkodierung VK der Symbol a_i vorgenommen. Bei dieser Vorkodierung VK wird jedes Symbol a_i zumindest einmal wiederholt. Bei einmaliger Wiederholung der Symbole a_i ergibt sich beispielsweise einen zu kodierende Symbolabfolge a₁, a₁, a₂, a₂, ..., a_k, a_k. 2 again schematically shows the exemplary OFDM system, with which a number k of symbols a _i with i = 1 to k in the frequency domain is mapped onto an OFDM signal x (t) in the time domain. It is in a first step 21 , which is carried out prior to coding in accordance with the coding scheme F (a _i ), performs a precoding VK of the symbol a _i . In this precoding VK, each symbol a _{i is} repeated at least once. A single repetition of the symbols a _i results, for example, in a symbol sequence to be coded a ₁ , a ₁ , a ₂ , a ₂ ,..., A _k , a _k .

In einem zweiten Verfahrensschritt 22 wird dann wieder das Kodierungsschema F(a_i) auf die vorkodierten Symbole a_i angewendet. Dabei entsteht bei z.B. einmaliger Wiederholung jedes Symbols a_i in der Vorkodierung eine Kanalcodierung mit Wiederholungscode der Länge 3 beim Empfänger. D.h. empfängerseitig wird z.B. auf drei benachbarten Trägerfrequenzen f₂, f₃, f₄ jeweils das gleiche Symbol a₁ erhalten; auf den benachbarten Trägerfrequenzen f₆, f₇, f₈ wird das Symbol a₂ übertragen, usw., wobei das auf der mittleren Trägerfrequenz f₃, f₇, ... übertragene Symbol a₁, a₂, ... um 180° phasenverschoben ist. Dadurch muss beispielsweise empfängerseitig nur mehr jede fünfte Trägerfrequenz f₅, f₉, ... verworfen werden, weil von diesen Interkanalinterferenzen enthalten werden. Es ergibt sich eine besonders robuste Datenübertragung. In a second process step 22 Then the coding scheme F (a _i ) is again applied to the precoded symbols a _i . In the case of, for example, a one-time repetition of each symbol a _i in the precoding, a channel coding with a repetition code of length 3 occurs at the receiver. In other words, on the receiver side, in each case the same symbol a _{1 is} obtained on three adjacent carrier frequencies f ₂ , f ₃ , f ₄ ; on the adjacent carrier frequencies f ₆ , f ₇ , f ₈ , the symbol a _{2 is} transmitted, etc., wherein the on the average carrier frequency f ₃ , f ₇ , ... transmitted symbol a ₁ , a ₂ , ... by 180 ° out of phase. This has, for example, the receiver side only every fifth carrier frequency f _5, f ₉ rejected ... because these are comprised of inter-channel interference. This results in a particularly robust data transmission.

Nach der Vorkodierung VK und der Kodierung mittels des Kodierungsschemas F(a_i) werden dann in einem dritten Verfahrensschritt 23 wieder die vorkodierten und kodierten Symbole auf eine entsprechende Anzahl n von Trägerfrequenzen f₁, f₂, ... f_n aufmoduliert. In einem vierten Verfahrensschritt 24 wird dann wieder der zeitliche Signalverlauf x(t) bzw. das OFDM-Signal x(t) im Zeitbereich als Summe der modulierten Trägerfrequenzen f₁, f₂, ..., f_n mit Hilfe einer inversen Fouriertransformation IFT zusammengesetzt. Dabei kann entweder eine inverse, diskrete Fouriertransformation oder eine inverse Fast-Fouriertransformation verwendet werden. In einem fünften Verfahrensschritt 25 wird dann das OFDM-Signal x(t) im Zeitbereich über das Kommunikationssystem bzw. das Übertragungsmedium an einen oder mehrere Empfänger übertragen. After the precoding VK and the coding by means of the coding scheme F (a _i ) are then in a third process step 23 again the precoded and coded symbols aufmoduliert to a corresponding number n of carrier frequencies f ₁ , f ₂ , ... f _n . In a fourth process step 24 is then again the temporal waveform x (t) or the OFDM signal x (t) in the time domain as a sum of the modulated carrier frequencies f ₁ , f ₂ , ..., f _{n composed} by means of an inverse Fourier transform IFT. In this case, either an inverse, discrete Fourier transformation or an inverse Fast Fourier transformation can be used. In a fifth process step 25 Then, the OFDM signal x (t) is transmitted in the time domain via the communication system or the transmission medium to one or more receivers.

Dort kann dann das OFDM-Signal x(t) mittels einer Fouriertransformation – z.B. diskreten Fouriertransformation oder Fast-Fouriertransformation – wieder in den Frequenzbereich transformiert und dabei in die Trägerfrequenzen f₁, f₂, ..., f_n zerlegt werden. Aufgrund der Vorkodierung VK mit z.B. einer einmaligen Wiederholung des jeweiligen Symbols ai muss nun nur noch jede fünfte Trägerfrequenz f₅, f₉, ... aufgrund von Interkanalinterferenzen verworfen werden. Weiterhin wird empfängerseitig – wie unter dem zweiten Verfahrensschritt 22 bereits beschrieben – bei einer einmaligen Wiederholung das gleiche Symbol a_i auf drei benachbarten Frequenzen f_x zur Verfügung gestellt, wobei das Symbol a_i auf der mittleren der drei Frequenzen f_x um 180° phasenverschoben gegenüber den beiden anderen ist. Damit kann ein sehr robustes und für Störungen wenig anfälliges OFDM-System realisiert werden, von welchem auch vorgegebenen Grenzwerte für Amplitudenspektren von Out-of-Band-Signalanteilen der OFDM-Signale x(t) eingehalten werden. There, the OFDM signal x (t) can then be transformed back into the frequency domain by means of a Fourier transformation-eg discrete Fourier transformation or Fast Fourier transformation-and split into the carrier frequencies f ₁ , f ₂ ,..., F _n . Due to the precoding VK with, for example, a single repetition of the respective symbol ai, now only every fifth carrier frequency f ₅ , f ₉ , ... must be discarded due to interchannel interference. Furthermore, the receiver side - as in the second process step 22 already described, the same symbol a _{i is provided} on three adjacent frequencies f _x in a single repetition, the symbol a _{i being} on the middle of the three frequencies f _x 180 ° out of phase with respect to the other two. In this way, a very robust and interference-prone OFDM system can be realized, from which also prescribed limit values for amplitude spectra of out-of-band signal components of the OFDM signals x (t) are maintained.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Standard EN 50065 [0004]
Richard van Nee, Ramjee Prasad, OFDM for Wireless Multimedia Communications, Artech House Publishers, Boston, London, 2000 - Chapter 2.4. [0005]
Standard EN 50065 [0017]
Standard EN 50065 [0019]

Claims

Method for limiting an amplitude spectrum of signal components of an OFDM signal (x (t)), wherein the so-called orthogonal frequency division multiplexing method or OFDM method is used for a transmission of digital data, and wherein the signal components to be limited are located outside a frequency band predetermined for signal transmission are characterized in that a coding according to a coding scheme is applied to a number k of symbols a _i to be transmitted with an index i from 1 to k in a frequency domain

F (a _i ) = (β / 2 * a ₁ , α * a ₁ , β / 2 * a ₁ + β / 2 * a ₂ , α * a ₂ , β / 2 * a ₂ + β / 2 * a ₃ , α · a ₃ , β / 2 · a ₃ + β / 2 · a ₄ , ..., β / 2 · a _k + β / 2 · a _k-1 , α · a _k , β / 2 · a _k )

where α and β are system-specific design parameters for coding ( 11 . 22 ), that the symbols coded according to the coding scheme (F (a _i )) are then modulated onto a number (n) of orthogonal carrier frequencies (f ₁ , f ₂ , f ₃ ,..., f _n ) ( 12 . 23 ) and that then an OFDM signal (x (t)) is formed therefrom in a time range for the data transmission ( 13 . 14 . 24 . 25 ).

Method according to Claim 1, characterized in that precoding (VK) of the symbols (a _i ) is carried out prior to coding in accordance with the coding scheme (F (a _i )), in which the respective symbol (a _i ) is repeated at least once ( 21 ).

Method according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the system-specific design parameters α, β are optimized as a function of predetermined limit values for the amplitude spectrum outside the frequency band predetermined for the data transmission and / or as a function of the frequency band predetermined for the data transmission.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a formation of the respective OFDM signal (x (t)) in the time domain by means of an inverse discrete Fourier transform (IFT) is performed ( 13 . 24 ).

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a formation of the respective OFDM signal (x (t)) in the time domain by means of an inverse fast Fourier transform (IFT) is performed ( 13 . 24 ).

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that a frequency band standardized by the European Committee for Electrotechnical Standardization CENELEC is used as the frequency band specified for the data transmission for a so-called powerline communication in a power supply network.