DE60015624T2

DE60015624T2 - System zur kohärenten Erfassung für Mehrträgersignale

Info

Publication number: DE60015624T2
Application number: DE60015624T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Onizawa; Masato Mizoguchi; Tomoaki Kumagai; Tetsu Sakata; Masahiro Morikura
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2020-02-17
Also published as: AU730282B2; US6608863B1; JP3454220B2; EP1030488B1; AU1752500A; JP2001197032A; CA2298938C; EP1030488A3; EP1030488A2; CA2298938A1; DE60015624D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kohärentmodulationssystem für ein Mehrkanalmodulationssystem, das in einem digitalen Funkkommunikationssystem mit einem Mehrträgermodulationssystem benutzt wird, zum Beispiel einem OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) als Modulations-Demudulationssystem. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein solches System, das in einer Umgebung benutzt werden kann, in der eine Übertragungsfunktion oder -dämpfung von jedem Hilfsträger in einer Mehrwegeübertragungsschaltung abhängt.
In einem Mehrträgermodulationssystem, z.B. einem OFDM-Modulations-Demodulationssystem, wird eine Vielzahl von Hilfsträgern mit orthogonalem Zusammenhang zur Informationsübertragung benutzt. Auf der Sendeseite wird das Informationssignal nach dem DQPSK-Modulationsverfahren (DQPSK = Differential Quadrature Phase Shift Keying = Quadraturphasendifferenzmodulation) oder 16-QAM-Verfahren (QAM = Quadraturamplitudenmodulation) bei allen Hilfsträgern moduliert. Auf das modulierte Ausgangssignal wird die IFFT (Inverse Fast Fourier Transform = Inverse schnelle Fourier-Transformation) zur inversen Transformation angewandt, so daß eine Blockdemodulation des OFDM-Signals bewirkt wird.
Wenn ein DQPSK-System zur Modulation von Hilfsträgern benutzt wird, kann auf der Empfangsseite ein Verzögerungserfassungssystem zur Demodulation benutzt werden. Eine Verzögerungserfassung hat jedoch den Nachteil, daß das Überschußrauschverhältnis (Eb/No ratio) um 3 dB höher als bei einem Kohärenterfassungssystem sein muß. Ein Kohärenterfassungssystem ist daher zur Bildung einer Übertragungsschaltung mit hoher Qualität vorzuziehen.
Wenn auf der Empfangsseite ein Kohärenterfassungssystem in einer Demodulationsschaltung benutzt wird, muß auf der Sendeseite ein Mehrpegel-QAM-System als Modulationssystem benutzt werden. Durch ein Mehrpegel-QAM-System wird die Geschwindigkeit der Informationsübertragung erhöht.
Wenn mehrere Wege in einem Funkübertragungskanal zwischen der Sendeseite und der Empfangsseite benutzt werden, hängt die Übertragungsfunktion oder -dämpfung für die Ausbreitung in der Schaltung von allen Hilfsträgern ab. Wenn daher ein Kohärenterfassungssystem benutzt wird, muß die Kanalübertragungsfunktion oder -dämpfung zur Schätzung der Amplitudeninformation und Phaseninformation jedes Hilfsträgers, die eine Änderung in jeder Mehrwegeschaltung unterliegen, geschätzt werden. Ferner muß in einem Funk-LAN (Local Area Network), in der eine Information als Paket (Datenpaket) übertragen wird, die Kanalübertragungsfunktion oder -dämpfung bei jedem Paket geschätzt werden.
Ein Paket enthält im allgemeinen ein Datenanfangssignal am Anfang jedes Pakets für Synchronisationszwecke. In einer Kohärenterfassungsschaltung kann daher anfänglich eine Kanalschätzung unter Verwendung des Datenanfangssignals ausgeführt werden. Wenn die anfängliche Kanalschätzung jedoch lange dauert, verringert sich der Durchsatz in der Schaltung, so daß eine anfängliche Hochgeschwindigkeitskanalschätzung erwünscht ist. Es ist daher eine genaue Kanalschätzung mittels eines kurzen Datenanfangssignals essentiell.
In einer Funk-LAN-Umgebung ist es möglich, dafür zu sorgen, daß ein Übertragungskanal quasi statisch ist, wobei sich der Übertragungskanal während der Dauer jedes Pakets nicht ändert. In einer derartigen Umgebung ist eine Kohärenterfassung nur durch eine anfängliche Kanalschätzung möglich.
Wenn dagegen in einer Umgebung eine starke Änderung erfolgt, muß in einem Kohärenterfassungssystem kontinuierlich die Kanalübertragungsfunktion oder -dämpfung geschätzt werden.
16 stellt ein Blockschaltbild eines bekannten OFDM-Kohärenterfassungssystems dar, in dem bei jedem Pakt eine Kohärenterfassung mittels eines Datenanfangssignals ausgeführt wird. Dies ist aus dem Aufsatz "16 QAM Modulation with Orthogonal Frequency Division Multiplexing in a Rayleigh-Fading Environment", Proc. of VTC'94, Seiten 1660-1664, von S.K.Wilson, E.K.Lhayata und J.M.Cioffi bekannt.
Nach 16 erfaßt eine Symboltakterfassungsschaltung 1 einen Symboltakt eines Empfangssignals a101. Das Ausgangssignal a102 der Symboltakterfassungsschaltung 1 wird einer S/P-Umsetzschaltung 2 (S/P = serien-parallel) zugeführt.
Ein von der Symboltakterfassungsschaltung 1 erfaßtes Taktsignal a114 wird einer Steuerschaltung 11 zugeführt. Die Steuerschaltung 11 erzeugt ein Signal a105 zum Umschalten eines Datenanfangteils und eines Datenteils eines Empfangssignals und zur Bestimmung der Dauer des Haltens (Speichers) eines Kanalschätzsignals in Abhängigkeit von der Dauer jedes empfangenen Pakets. Das Signal a105 wird einer Halteschaltung 8 zugeführt.
Eine Fourier-Transformationsschaltung (FFT) 3 führt eine Fourier-Transformation mit einem OFDM-Demodulationssignal a103 aus. D.h. ein paralleles Eingangssignal a103 im Zeitbereich wird in ein entsprechendes Signal a104 im Frequenzbereich umgesetzt. Das Ausgangssignal a104 der Fourier-Transformationsschaltung 3 ist ein Empfangsvektorsignal von allen Hilfsträgern.
Das Signal a104 wird einer S/P-Umsetzschaltung 4 (S/P = serien-parallel) zugeführt, die ein paralleles Eingangssignal in ein serielles Ausgangssignal a106 umsetzt. Der Schaltkreis 5 schaltet das serielle Signal a106 in ein Datenanfangssignal a107 und ein Datensignal a111 in Abhängigkeit vom Steuersignal a105 der Steuerschaltung 11 um.
Das Datenanfangssignal a104 wird einer Kanalschätzschaltung 7 zugeführt, das ferner ein Bezugsdatenanfangssignal 108 aus einer Datenanfangssignalspeicherschaltung 6 erhält, die ein Bezugsdatenanfangssignal speichert. Die Kanalschätzschaltung 7 führt die Kanalschätzung bei einem Datenanfangssignal eines Empfangsvektors a107 jedes Hilfsträgers mittels des Bezugsdatenanfangssignals a108 nach folgender Gleichung (1) aus. rEmpfang/rSpeicher (1) wobei r_Empfang ein empfangenes Datenanfangssignal a107 (eine komplexe Zahl) und r_Speicher ein Bezugsdatenanfangssignal a108 (eine komplexe Zahl) ist.
Das Signal a109, das das Ergebnis der Kanalschätzung darstellt, wird der Halteschaltung 8 zugeführt, die das Signal a109 für die Dauer eines Pakets entsprechend dem Steuersignal a105 festhält (speichert).
Dagegen wird das Datensignal a111 einer Dividierschaltung 9 zugeführt, die ferner das Ausgangssignal a110 der Halteschaltung 8 erhält. Die Dividierschaltung 9 führt die Division (a111/a110) aus, wonach die Kohärenterfassung erfolgt ist. Das durch die Kohärenterfassung gebildete Signal a112 wird einer Entscheidungsschaltung 10 zugeführt, die einen Binärwert (0 oder 1) erzeugt und das Entscheidungsausgangssignal a113 ausgibt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, führt die Kohärenterfassungsschaltung nach 16 die komplexe Division eines empfangenen Datenanfangssignals mit einem Bezugsdatenanfangssignal, das in der Speicherschaltung 6 gespeichert ist, für die Kanalschätzung aus.
17 stellt eine weitere bekannte Kohärenterfassungsschaltung dar, die ein Trägerfilter enthält. Dies ist von P.Hoeher in dem Aufsatz "TCM on Frequency-Selective Land-Mobile Fading Channels", Proc. of 5th Tirrenia International Workshop Digital Communication, Tirrenia, Italien, September 1991 beschrieben worden.
Die meisten in 17 dargestellten Baueinheiten gleichen den im 16 dargestellten, nur daß nach 17 ein Trägerfilter 1011 am Ausgang der Kanalschätzschaltung 107 vorgesehen ist.
Nach 17 erfaßt eine Symboltakterfassungsschaltung 101 einen Symboltakt in einem Empfangssignal a1101. Ein Ausgangssignal a1102 der Symboltakterfassungsschaltung 101 wird einer S/P-Umsetzschaltung 102 zugeführt.
Ein von der Symboltakterfassungsschaltung 101 erzeugtes Taktsignal a1115 wird einer Steuerschaltung 10 , 12 zugeführt, die ein Steuersignal a1105 entsprechend einem Taktsignal a1115 erzeugt. Das Steuersignal a1105 bewirkt eine Umschaltung eines Datenanfangsteils und eines Datenteils eines Empfangssignals und das Festhalten eines Signals entsprechend der Dauer eines Empfangspakets.
Ein paralleles Signal a1103 eines Ausgangssignals der S/P-Umsetzschaltung 102 wird einer Fourier-Transformationsschaltung 103 zugeführt, die für jeden Hilfsträger ein Empfangsvektorsignal a1104 erzeugt.
Eine P/S-Umsetzschaltung 104 setzt ein Empfangsvektorsignal a1104 für jeden Hilfsträger in ein serielles Signal a1106 um. Ein Schaltkreis 105 schaltet den Empfangsvektor in serieller Form a1106 in ein Datenanfangssignal a1107 und ein Datensignal a1111 entsprechend dem Steuersignal a1105 um.
Das Datenanfangssignal a1107 wird einer Kanalschätzschaltung 107 zugeführt, die ein Bezugsdatenanfangssignal aus einer Datenanfangspeicherschaltung 106 erhält. Die Kanalschätzschaltung 107 führt die Kanalschätzung bei einem Empfangsvektor a1107 jedes Hilfsträgers durch Anwendung eines Bezugsdatenanfangs signals a1108, das sie aus einer Datenanfangssignalspeicherschaltung 106 erhalten hat, gemäß Gleichung (1) aus. Das durch die Kanalschätzung ermittelte Signal a1109 wird einem Trägerfilter 1011 zugeführt.
Das Ausgangssignal a1114 des Trägerfilters 1011 wird einer Halteschaltung 108 zugeführt, die außerdem ein Steuersignal a1105 erhält und das ihr zugeführte Signal a1114 für die Dauer der Datenperiode eines Empfangspakets festhält.
Ein Datensignal a1111 wird einem Dividierer 109 zugeführt, der ferner ein Ausgangssignal a1110 der Halteschaltung 108 erhält, und führt die Kohärenterfassung aus. Das durch die Kohärenterfassung ermittelte Signal a1112 wird einer Entscheidungsschaltung 1010 zum Entscheiden von Daten (0 oder 1) zugeführt. Auf diese Weise werden die Entsscheidungsdaten a1113 gewonnen.
Die Kohärentschaltung nach 17 hat den Vorteil, daß eine genaue Kanalschätzung erfolgt, und zwar wegen der Verwendung des Trägerfilters für die geschätzte Kanalübertragungsfunktion oder -dämpfung.
Ein Kohärenterfassungssystem ergibt ein Funkkommunikationssystem mit hoher Qualität im Vergleich zu einem Verzögerungserfassungssystem. Ferner ermöglicht die Anwendung eines Kohärenterfassungssystems die Anwendung eines Mehrpegel-QAM-Modulationssignals, so daß sich ein hochwertigeres Kommunikationssystem ergibt.
Ein Stand der Technik nach den 16 und 17, bei dem eine Kanalschätzung mittels eines gespeicherten Datenanfangssignals ausgeführt wird, hat jedoch den Nachteil, daß die Kanalschätzung ungenau ist und keine ge naue Kohärenterfassung in einer Umgebung mit starkem thermischen Rauschen möglich ist.
Ferner hat die Anwendung eines Trägerfilters gemäß 17 den Nachteil, daß die gesamte Schaltung des Kohärenterfassungssystems große Abmessungen hat und die Kosten des Systems hoch sind.
Die JP 10-257013 offenbart einen Synchron-OFDM-Empfänger, der eine Wellenformverzerrung mittels einer berechneten Frequenzkennlinie der gefilterten Frequenzantwort ausgleicht, die dann in serielle digitale Daten demoduliert wird.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Nachteile und Beschränkungen eines bekannten Kohärenterfassungssystems durch Schaffung eines neuen und verbesserten Kohärenterfassungssystems für eine Mehrträgermodulation zu vermeiden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kohärenterfassungssystem für eine Mehrträgermodulation anzugeben, das einen genauen Kanalschätzfehler unter schwierigen Umgebungsbedingungen liefern kann, zum Beispiel bei hohem thermischen Rauschen und/oder starkem Mehrwege-Fading.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kohärenterfassungssystem anzugeben, das einen einfachen Aufbau und kleine Schaltungsabmessungen hat.
Der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß zunächst eine Kanalschätzung für ein Datenanfangssignal ebenso wie im bekannten Falle ausgeführt wird. Die auf diese Weise ausgeführte Kanalschätzung ist bei vorliegender Erfindung eine provisorische Kanalschätzung. Die Genauigkeit der Kanalschätzung wird dadurch verbessert, daß bei der provisorischen Kanalschätzung alle Hilfsträger mittels eines adaptiven Filters verarbeitet werden. Die Abgriffkoeffizienten des adaptiven Filters werden entsprechend einem charakteristischen Wert jedes Hilfsträgers bei der provisorischen Kanalschätzung gesteuert.
Die obigen und weitere Ziele werden durch ein Kohärenterfassungssystem für ein Mehrträgermodulationssystem erreicht, das aufweist: Eine Fourier-Transformationsschaltung zum Empfangen eines Mehrträgermodulationssignals, das mit einer Vielzahl von Hilfsträgern moduliert ist, und zur Ausführung einer Mehrträgermodulation, so daß ein Empfangsvektorsignal jedes Hilfsträgers gebildet wird; ein provisorisches Kanalschätzmittel, das das Empfangsvektorsignal jedes Hilfsträgers eines Ausgangssignals der Fourier-Transformationsschaltung durch ein Bezugssendevektorsignal oder ein Sendevektorsignal, das durch Demodulation eines Empfangssignals gebildet wurde, dividiert, so daß die Übertragungsfunktion oder -dämpfung jedes Hilfsträgers bei der Ausbreitung geschätzt wird; ein Filtermittel zum Glätten der geschätzten Kanalübertragungsfunktion aus dem Kanalschätzmittel unter Hilfsträgern; ein Dividiermittel zum Dividieren des Empfangsvektorsignals durch die geschätzte Kanalübertragungsfunktion oder -dämpfung aus dem Filtermittel, so daß das Empfangsvektorsignal kohärent erfaßt wird; wobei das Filtermittel ein adaptives Filtermittel ist, das durch ein Transversalfilter gebildet ist, bei dem wenigstens eine Anzahl von Abgriffen und Abgriffkoeffizienten jedes Abgriffs adaptiv steuerbar ist; eine Charakteristikextraktionsschaltung, die die geschätzte Kanaldämpfung jedes Hilfsträgers empfängt, die durch das Kanalschätzmittel gewonnen wurde; und eine Wählschaltung zum Wählen einer beziehungsweise eines eine Anzahl von Abgriffen und Abgriffkoeffizienten jedes Abgriffs des adaptiven Filters entsprechend einem Ausgangssignal der Charakteristikextraktionsschaltung; wobei die Wählschaltung eines der Ausgangssignale des adaptiven Filters für jeden Hilfsträger entsprechend einem Ausgangssignal der Charakteristikextraktionsschaltung wählt, so daß die geschätzte Kanaldämpfung für jeden Hilfsträger gewonnen wird.
Die Kanalschätzung durch das Kanalschätzmittel ist eine provisorische Kanalschätzung, die einer Verbesserung durch Anwendung eines adaptiven Filters unterzogen wird. Das Dividiermittel bewirkt eine Kohärenterfassung durch Division eines Empfangsvektors durch eine verbesserte Kanaldämpfung jedes Hilfsträgers.
Es sei darauf hingewiesen, daß ein Empfangssignal, das über einen Mehrwege-Übertragungskanal empfangen wird, der ein starkes Fading (Schwund) aufweist, einer Amplitudenänderung bei jedem Empfangsvektor eines Hilfsträgers unterliegt. Ferner ist einem Empfangssignal ein thermisches Rauschen überlagert. Durch vorliegende Erfindung wird die Wirkung des Rauschens und des Fading durch die Anwendung eines adaptiven Filters beseitigt.
Wenn jedoch ein Filter mit festen Abgriffkoeffizienten für alle geschätzten Hilfsträger benutzt wird, ist keine genaue Schätzung möglich, wenn sich die Amplitude aufgrund des Fading stark ändert. Bei vorliegender Erfindung werden daher die Abgriffkoeffizienten eines adaptiven Filters in Abhängigkeit von einem charakteristischen Wert eines Hilfsträgers so gesteuert, daß die Verschlechterung der Kanalschätzung durch das Fading unterdrückt wird.
Nach vorliegender Erfindung wird eine Vielzahl von Filtern benutzt, die von einander abweichende Abgriffkoeffizienten zur Glättung der geschätzten Kanaldämpfung zwischen Hilfsträgern aufweisen, so daß eine sehr genaue Kanalschätzung durch adaptive Auswahl eines der Filterausgänge bzw. -ausgangssignale möglich ist. Bei einer Ausführungsform wählt das Wählmittel einen Ausgang bzw. ein Ausgangssignal eines adaptiven Filters in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal eines Charakteristikextraktionsmittels für jeden Hilfsträger, so daß verschiedene Amplituden und/oder Phasendrehungen der Hilfsträger einen geringeren Einfluß auf die Kanaldämpfung haben.
Eine Vielzahl von Abgriffkoeffizienten eines adaptiven Filters wird in irgendeiner Ausführungsform lediglich durch eine Bitverschiebungsoperation realisiert. Nimmt man an, daß der Abgriffkoeffizient eines mittleren Abgriffs gleich 1 und der Abgriffkoeffizient eines weiteren Abgriffs eine Potenz von (1/2) ist, wird ein durch eine Multiplikation mit einem Abgriffkoeffizienten gebildetes Produkt lediglich durch eine Bitverschiebung eines Signals in Abhängigkeit von einer Abgriffposition gebildet. Daher wird eine Vielzahl von Filtermitteln ohne zusätzlichen Multiplizierer gebildet, so daß die Abmessungen der Schaltungsanordnung klein sein können.
Ein charakteristischer Wert des Charakteristikextraktionsmittels ist beispielsweise eine geschätzte Amplitude eines Hilfsträgers, eine geschätzte Phasendrehung zwischen benachbarten Hilfsträgern, ein Produkt aus der geschätzten Amplitude und geschätzten Phasendrehung zwischen benachbarten Hilfsträger, die Vektordifferenz zwischen benachbarten Hilfsträgern und das Produkt aus der geschätzten Amplitude und der Vektordifferenz.
Je größer ein charakteristischer Wert ist, um so größer ist der Abgriffkoeffizient eines adaptiven Filters.
Vorzugsweise ist ein Symboltakterfassungsmittel zum Empfangen eines Mehrträgermodulationssignals, das auf einer Vielzahl von Hilfsträgern aufmoduliert ist, und zum Erfassen eines Symboltakts in dem empfangenen Signal vorgesehen. Die Fourier-Transformation wird bei dem Signal mit einem erfaßten Symboltakt ausgeführt.
Vorzugsweise ist ein Phasenkompensationsmittel zwischen dem Kanalschätzmittel und dem adaptiven Filtermittel vorgesehen, so daß eine konstante Phasendrehung zwischen benachbarten Hilfsträgern vorsorglich kompensiert und dem adaptiven Filter eine kompensierte Kanaldämpfung zugeführt wird.
Vorzugsweise sind ein phasenkompensiertes Extrapolationsmittel und eine Phasenkompensation zwischen dem Kanalschätzmittel und dem adaptiven Filtermittel vorgesehen, so daß das Extrapolationsmittel die geschätzte Kanaldämpfung der Hilfsträger an den äußersten Enden im Durchlaßbereich empfängt, eine Phasenkompensation bei einem empfangenen Signal in Abhängigkeit von einem konstanten Phasenfehler zwischen Hilfsträgern infolge eines Fehlers eines OFDM-Zeichenerfassungsfensters in dem Symboltakterfassungsmittel bewirkt und ein phasenkompensiertes Signal extrapoliert, wenn ein außerhalb des Durchlaßbereichs liegendes Signal in dem adaptiven Filter zur Verarbeitung eines nahe am Ende des Durchlaßbereichs liegenden Hilfsträgers angefordert wird, und das Phasenkompensationsmittel die geschätzte Kanaldämpfung im Durchlaßbereich empfängt und Signale extrapoliert, die außerhalb des Durchlaßbereichs liegen, der durch das phasenkompensierte Extrapolationsmittel gebildet wird, eine Kompensation einer konstanten Phasendrehung in empfangenen Signalen bewirkt und phasenkompensierte Signale dem adaptiven Filtermitte zuführt.
Vorzugsweise ist ein Charakteristikwertkompensationsmittel (1217) zwischen dem Kanalschätzmittel (208) und dem Charakteristikextraktionsmittel (A) vorgesehen, so daß das Charakteristikwertkompensationsmittel (1217) ein Ausgangssignal des Kanalschätzmittels (208), einschließlich eines konstanten Phasenfehlers aufgrund des OFDM-Zeichenerfassungsfensterfehlers in dem Symboltakterfassungsmittel, empfängt, den konstanten Phasenfehler kompensiert und ein phasenkompensiertes Signal dem Charakteristikextrationsmittel (A) zuführt.
Vorzugsweise ist zwischen dem Kanalschätzmittel und dem adaptiven Filter ein Extrapolationsmittel vorgesehen, so daß das Extrapolationsmittel die geschätzte Kanaldämpfung von Hilfsträgern empfängt und die geschätzte Kanaldämpfung der Hilfsträger an den äußersten Enden des Durchlaßbereichs extrapoliert, wenn außerhalb des Durchlaßbereichs liegende Signale von dem adaptiven Filter zur Verarbeitung eines nahe am Ende des Durchlaßbereichs liegenden Hilfsträgers angefordert werden. Vorzugsweise wird das adaptive Filtermittel durch ein Meßsignal des Modulationssystems jedes Hilfsträgers gesteuert.
Vorzugsweise ist das adaptive Filtermittel ein transversales Filter, das die Bandbreite des Filters durch eine Anzahl von Abgriffen und Abgriffkoeffizienten aller Abgriffe des Filters steuert.
Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand der folgenden Beschreibung der Zeichnungen verständlicher.
1 stellt eine Amplitudenkurve von Hilfsträgern in einem geschätzten Signal dar,
2 stellt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Transversalfilters dar,
3 stellt eine Kurve der Phasendrehung in einem geschätzten Signal dar,
4 stellt eine Kurve der quantisierten Phasendrehung in einem Kanalschätzsignal dar,
5 stellt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen OFDM-Kohärenterfassungssystems dar,
6 stellt ein Format eines Paketsignals dar,
7 stellt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen OFDM-Kohärenterfassungssystems dar,
8 stellt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen OFDM-Kohärenterfassungssystems dar,
9 stellt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen OFDM-Kohärenterfassungssystems dar,
10 stellt Kurven eines Simmulationsergebnisses dar, das die Wirkung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
11 ist ein Bild zur Erläuterung einer Vektordifferenz,
12 stellt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen OFDM-Kohärenterfassungssystems dar,
13 stellt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen OFDM-Kohärenterfassungssystems dar,
14 stellt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen OFDM-Kohärenterfassungssystems dar,
15 stellt ein Format eines Paketsignals dar, das in dem Ausführungsbeispiel nach 14 benutzt wird,
16 stellt ein Blockschaltbild eines bekannten Kohärenterfassungssystems dar,
17 stellt ein Blockschaltbild eines weiteren bekannten Kohärenterfassungssystems dar.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
5 stellt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen OFDM-Kohärenterfassungssystems dar.
Es wird angenommen, daß das OFDM-Kohärenterfassungssystem nach 5 in einem Empfangssystem eines Kommunikationssystems eingebaut ist, das mit einem Signalformat arbeitet, wie es in 6 dargestellt ist. Nach 6 sind zwei Datenanfangssignale für Synchronisationszwecke am Anfang von Daten in jedem Paket vorgesehen. Nach 6 ist mit SI ein Schutzintervall und mit Tw eine FFT-Fensterdauer bezeichnet.
Dem Eingang des OFDM-Kohärenterfassungssystems nach 5 wird ein Empfangssignal a201 mit dem in 6 dargestellten Signalformat zugeführt.
Das in 5 dargestellte Kohärenterfassungssystem weist eine Symboltakterfassungsschaltung 201, eine S/P-Umsetzschaltung 202 (S/P = serien-parallel) eine FFT-Schaltung 203 (FFT = Fast Fourier Transform = schnelle Fourier-Transformation), eine P/S-Umsetzschaltung 204, einen Schaltkreis 205, ein Betriebsmittelwertbildungsfilter 206 für zwei Zeichen, eine Datenanfangssignalspeicherschaltung 207, eine Kanalschätzschaltung 208, eine Amplitudenerfassungsschaltung 209, ein Frequenzbereichfilter 210, eine Ausgangssignalwählschaltung 211, eine Halteschaltung 212, eine Dividierschaltung 213, eine Entscheidungsschaltung 214 und eine Steuerschaltung 215 auf. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 5 enthält eine Charakteristikextraktionsschaltung A für jeden Hilfsträger eine Amplitudenerfassungsschaltung 209, während ein adaptives Filter B ein Frequenzbereichfilter 210 und eine Ausgangssignalwählschaltung 211 aufweist.
Die Symboltakterfassungsschaltung 201 erfaßt den Symboltakt in einem Empfangssignal a201. Ein Empfangssignal a202, das die Symboltakterfassungsschaltung 201 durchläuft, wird der S/P-Umsetzschaltung 202 zugeführt, die ein serielles Signal in ein paralleles Signal a203 umsetzt.
Das parallele Signal a203 wird der FFT-Schaltung 203 zugeführt, die eine OFDM-Demodulation ausführt. Mit anderen Worten: Ein paralleles Signal im Zeitbereich wird in ein paralleles Signal im Frequenzbereich umgesetzt. Das Ausgangssignal a204 der FFT-Schaltung 203 ist ein komplexes Signal, das einen Empfangsvektor jedes Hilfsträgers darstellt. Das parallele Ausgangssignal a204 der FFT-Schaltung 203 wird der P/S-Umsetzschaltung 204 zugeführt, die das parallele Signal in ein serielles Signal a206 umsetzt. Das serielle Signal a206 wird dem Schaltkreis 205 zugeführt.
Das den durch die Symboltakterfassungsschaltung 201 erfaßten Symboltakt darstellende Signal a218 wird der Steuerschaltung 215 zugeführt, die ein Steuersignal a205 in Abhängigkeit von einem Eingangssignal a218 erzeugt. Das Steuersignal a205 dient zur Umschaltung eines Signals im Schaltkreis 205 und zum Festhalten eines Signals in der Halteschaltung 212 entsprechend der Paketdauer eines Empfangspakets.
Der Schaltkreis 205 schaltet ein Empfangssignal a206 in Abhängigkeit davon um, ob es sich um ein Signal handelt, das einen Datenanfangsteil a207 oder einen Datenteil a215 darstellt. Der Anfangsteil a207 wird dem Zwei-Zeichen-Betriebsmittelwertbildungsfilter 206 zugeführt, das den Mittelwert aus zwei OFDM-Symbolen im Zeitbereich bildet.
Die Kanalschätzschaltung 208 erhält ein Mittelwertsignal a208 aus dem Betriebsmittelwertbildungsfilter 206 und ein Bezugssignal a209 aus der Datenanfangssignalspeicherschaltung 207. Die Datenanfangssignalspeicherschaltung 207 gibt ein Bezugsdatenanfangssignal a209 aus, das in der Speicherschaltung 207 gespeichert ist.
Die Kanalschätzschaltung 208 führt die Kanalschätzung entsprechend den beiden Empfangssignalen a208 und a209 aus, d.h., das Signal a208, das einen Empfangsvektor von jedem der Vielzahl von Hilfsträgern in dem empfangenen OFDM-Signal enthält, wird durch das Bezugssignal a209 dividiert, bei dem es sich um einen bekannten Sendevektor des Empfangsvektors handelt. Dabei wird eine Übertragungsfunktion oder -dämpfung im Funkausbreitungsweg für alle Kanäle (Frequenzen) der Hilfsträger geschätzt.
Die Kanalschätzschaltung 208 erzeugt einen Ausgangssignal a210, das das geschätzte Ergebnis darstellt. Dieses Ausgangssignal a210 wird der Amplitudenerfassungsschaltung 209 in der Charakteristikextraktionsschaltung A und dem Frequenzbereichfilter 210 in dem adaptiven Filter B zugeführt. Die Amplitudenerfassungsschaltung 209 erzeugt ein Ausgangssignal a212 entsprechend der Amplitude jedes Hilfsträgers des Empfangssignals a210.
Das Frequenzbereichfilter 210 ist ein Transversalfilter, wie es in 2 dargestellt ist, das eine Vielzahl von Verzögerungselementen 51 (51a–51g), die sieben Abgriffausgangssignale mit jeweils unterschiedlichen Verzögerungszeiten bilden, und drei Addierer 53, 53 und 54 aufweist. Eine Bitschiebeschaltung zwischen einem Verzögerungselement und einem Addierer verschiebt ein Wort eines Abgriffausgangssignals um ein Bit oder eine Vielzahl von Bits, so daß das höchststellige Bit und/oder einige der benachbarten Bits durch eine Null ersetzt werden.
Das Frequenzbereichfilter 210 in 2 bildet im wesentlichen drei Transversalfilter mit verschiedenen Abgriffkoeffizienten und erzeugt Ausgangssignale SG1, SG2 und SG3. Es ist hier angenommen, daß der Abgriffkoeffizient des mittleren Verzögerungselements 51d gleich 1 und der Abgriffkoeffizient eines weiteren Verzögerungselements eine Potenz von (1/2) des Abgriffkoeffizienten des benachbarten Verzögerungselements ist.
Der Addierer 51 erzeugt in Filterausgangssignal SG3, das die Summe des dritten Abgriffausgangssignals 51c, des vierten Abgriffausgangssignals 51d und des fünften Abgriffausgangssignals 51e darstellt. Es sei darauf hingewiesen, daß alle Abgriffausgangssignale, die dem Addierer 51 zugeführt werden, um ein Bit relativ zueinander verschoben sind. Die Multiplikation der Abgriffkoeffizienten erfolgt durch die Bitverschiebung, so daß kein spezieller Multiplizierer für die Multiplikation der Abgriffkoeffizienten erforderlich ist.
In ähnlicher Weise erzeugt der Addierer 53 ein Filterausgangssignal SG5, das gleich der Summe aus fünf Abgriffausgangssignalen 51b, 51c, 51d, 51e und 51f ist. Der Addierer 54 erzeugt ein Filterausgangssignal SG7, das gleich der Summe aus sieben Abgriffausgangssignalen 51a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f und 51g ist.
Das Frequenzbereichfilter 210 nach 2 hat den Vorteil, daß sein Aufbau einfach ist, weil es keinen Multiplizierer aufweist.
Das dem Frequenzbereichfilter 210 zugeführte Signal a210 ist ein komplexes Signal. Das Filter 210 filtert sowohl den Realteil als auch den Imaginärteil des komplexen Signals und führt dann die Vektoraddition aus.
Die Ausgangssignalwählschaltung 211 wählt eines der Ausgangssignale a211 (eines der Ausgangssignale SG1, SG2 und SG3) des Frequenzbereichfilters 210 in Abhängigkeit von der Amplitude a212 jedes Hilfsträgers aus. Die Amplitude 212 wird durch die Amplitudenerfassungsschaltung 209 erfaßt. Das ausgewählte Signal a213 wird der Halteschaltung 212 zugeführt.
Die Halteschaltung 212 hält das Signal a213 für die Dauer des empfangenen Pakets in Abhängigkeit von dem Steuersignal a215 der Steuerschaltung 215 fest. Das Signal a214 ist ein Ausgangssignal der Halteschaltung 212.
Die Dividierschaltung 213 dividiert ein in einem Empfangssignal enthaltenes Datensignal a215 durch das Ausgangssignal a214 der Halteschaltung 212. Auf diese Weise wird eine Kohärenterfassung ausgeführt. Das Signal a216, bei dem es sich um das Kohärenterfassungssignal handelt, wird der Entscheidungsschaltung 214 zugeführt, die einen Binärwert (1 oder 0) entscheidet (bestimmt) und das entschiedene (bestimmte) Ergebnis wird als Datensignal a217 ausgegeben.
Ein Empfangssignal (geschätztes Signal), dessen Amplitude durch ein Mehrwege-Fading verformt worden ist, hat beispielsweise den in 1 dargestellten Kurvenverlauf, bei dem auf der horizontalen Achse die Frequenz oder der Hilfsträger und auf der vertikalen Achse die Signalamplitude jedes Hilfsträgers aufgetragen ist. Bei
1 ist angenommen, daß die mittlere Leistung eines Empfangssignals gleich 1 ist. Ein Empfangssignal, das über einen Übertragungsweg empfangen wird, der einem Fading (Schwund) unterliegt, unterliegt einer Amplitudenänderung bei einem Empfangsvektor aller Hilfsträger, wie es in 1 dargestellt ist. Ferner ist einem Empfangssignal in einem Empfänger ein thermisches Rauschen überlagert.
Das OFDM-Kohärenterfassungssystem nach 5 enthält das Frequenzbereichfilter 210 zur Rauschunterdrückung, z.B. zur Unterdrückung von thermischem Rauschen. Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn alle Hilfsträger mittels eines Filters mit gemeinsamen Abgriffkoeffizienten für alle Hilfsträger verarbeitet werden, eine genaue Schätzung der Übertragungsfunktion jedes Kanals unmöglich ist, wenn die Amplitudenänderung jedes Hilfsträgers so groß ist, wie es in 1 dargestellt ist.
Um dieses Problem zu lösen, wählt die Ausgangssignalwählschaltung 211 in dem erfindungsgemäßen Kohärenterfassungssystem eines der Ausgangssignale (SG1, SG2 oder SG3) des Filters 210 in Abhängigkeit von der Amplitude jedes Hilfsträgers, die von der Amplitudenerfassungsschaltung 209 erfaßt worden ist, aus. Dabei wird ein Abgriffkoeffizient des Frequenzbereichfilters im wesentlichen entsprechend der Amplitude jedes Hilfsträgers adaptiv gesteuert.
Nach 5 erzeugt die Amplitudenerfassungsschaltung 209 ein Ausgangssignal a212, das eine quantisierte Ausgangsgröße d_amp entsprechend der Amplitude (A) der Hilfsträger a210 trägt, wie es durch die Gleichung (2) dargestellt ist. damp = 3 (1,0 <= (A) damp = 2 (0,5 <= (A) < 1,0 damp = 1 (0 <= (A) < 0,5 (2)
Wenn das Frequenzbereichfilter 210 die drei Ausgangssignale SG1, SG2 und SG3 erzeugt, wie es in 2 dargestellt ist, entspricht die quantisierte Ausgangsgröße d_amp den Ausgangssignalen des Filters 210.
Mithin wählt die Ausgangssignalwählschaltung 211 das Ausgangssignal SG7, wenn die Amplitude eines Hilfsträgers gleich oder größer als 1,0 ist, das Ausgangssignal SG5, wenn die Amplitude eines Hilfsträgers kleiner als 1,0 und gleich oder größer als 0,5 ist, oder das Ausgangssignal SG3, wenn die Amplitude eines Hilfsträgers kleiner als 0,5 ist, entsprechend dem Ausgangssignal a212 der Amplitudenerfassungsschaltung 209.
Mithin ist die Bandbreite eines adaptiven Filters B schmal, wenn der charakteristische Wert oder die Amplitude eines Hilfsträgers groß ist, und breit, wenn der charakteristische Wert oder die Amplitude eines Hilfsträgers klein ist.
Mithin wird der Filterkoeffizient des Frequenzbereichfilters 210 adaptiv bei jedem Hilfsträger entsprechend der Amplitude des Hilfsträgersignals a210 geändert. Selbst wenn mithin die Amplitudenänderung der Hilfsträger groß ist, wie es in 1 dargestellt ist, ist die genaue Schätzung der Übertragungsfunktion oder der Dämpfung jedes Kanals möglich.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
7 stellt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen OFDM-Kohärenterfassungssystems dar. Die gleichen Bezugszahlen in 7 wie die in 5 stellen gleiche Baueinheiten dar. Hier ist angenommen, daß das Kohärenterfassungssystem nach 7 ein Signal mit dem Format verarbeitet, wie es in 6 dargestellt ist.
Die gleichen Bezugszahlen in 7 wie in 5 bezeichnen die gleichen Baueinheiten wie die in 5 dargestellten.
Das OFDM-Kohärenterfassungssystem nach 7 enthält eine Symboltakterfassungsschaltung 201, eine S/P-Umsetzschaltung 202 (S/P = serien-parallel), eine FFT-Schaltung 203 (FFT = Fast Fourier Transform = schnelle Fourier-Transformation), eine P/S-Umsetzschaltung 204, einen Schaltkreis 205, eine Betriebsmittelwertschaltung 206 für zwei Symbole, eine Datenanfangszeichenspeicherschaltung 207, eine Kanalschätzschaltung 208, eine Phasendrehungerfassungsschaltung 309, ein Frequenzbereichfilter 210, eine Ausgangssignalwählschaltung 311, eine Halteschaltung 212, eine Dividierschaltung 213, eine Entscheidungsschaltung 214 und eine Steuerschaltung 215. Die Phasendrehungerfassungsschaltung 309 stellt eine Charakteristikextraktionsschaltung A für jeden Hilfsträger dar. Das Frequenzbereichfilter 210 und die Ausgangssignalwählschaltung 311 bilden ein adaptives Filter B.
Nach 7 führt die Kanalschätzschaltung 208 eine Kanalschätzung in Abhängigkeit von zwei Eingangssignalen a208 und a209 durch. Das heißt, das Signal a208, das ein Datenanfangssignal in einem Empfangsvektor jedes einer Vielzahl von Hilfsträgern ist, die in einem empfangenen OFDM-Signal enthalten sind, wird durch ein Signal a209 dividiert, das einen Bezugssendevektor darstellt. Mithin wird für jeden Hilfsträger die Übertragungsfunktion oder -dämpfung in einem Ausbreitungsweg geschätzt.
Das Signal a210, das das Ergebnis der Kanalschätzung in der Kanalschätzschaltung 208 darstellt, wird der Phasendrehungerfassungsschaltung 309 und dem Frequenzbereichfilter 210 zugeführt. In dem der Phasendrehungerfassungsschaltung 309 zugeführten Signal a210 sind eine Vielzahl von Signalkomponenten einer Vielzahl von Hilfsträgern sequentiell angeordnet.
Die Phasendrehungerfassungsschaltung 309 liefert eine quantisierte Phasendrehung a312 zwischen einer Signalkomponente eines vorhergehenden Hilfsträgers und einer Signalkomponente eines augenblicklichen Hilfsträgers. Die Ausgangssignalwählschaltung 311 wählt eines der Ausgangssignale SG3, SG5 und SG7 des Frequenzbereichfilters 210 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal a312 der Phasendrehungerfassungsschaltung 309 aus und gibt das ausgewählte Signal a313 aus.
Ein Empfangssignal (geschätztes Signal), das einem Mehrwege-Fading unterliegt, weist beispielsweise die Phasenverteilung nach 3 auf, in der auf der horizontalen Achse eine Hilfsträgernummer und auf der vertikalen Achse die Phase eines Signals aufgetragen ist. Es sei darauf hingewiesen, daß in 3 die Phase eines Signals, das über einen Ausbreitungsweg übertragen wurde, der einem Fading unterliegt, von einem Empfangsvektor jedes Hilfsträgers abhängt. Ferner wird die Pha se durch thermisches Rauschen in einem Empfänger beeinflußt.
Die OFDM-Kohärenterfassungsschaltung nach 7 enthält ein Frequenzbereichfilter 210 zur Unterdrückung des thermischen Rauschens. Wenn das Frequenzbereichfilter für alle Hilfsträger den gleichen Abgriffkoeffizienten hätte, könnte die Übertragungsfunktion oder Dämpfung jedes Kanals nicht richtig geschätzt werden. Daher wählt die Ausgangssignalwählschaltung 311 eines der Ausgangssignale des Frequenzbereichfilters 210 in Abhängigkeit von der durch die Phasendrehungerfassungsschaltung 309 gemessenen Phasendrehung aus. Mithin wird ein Abgriffkoeffizient des Frequenzbereichfilters 210 adaptiv in Abhängigkeit von der Phasendrehung eines Signals gesteuert.
Die Phasendrehungerfassungsschaltung 309 nach 7 erzeugt ein die relative Phasendrehung Θ der beiden benachbarten Hilfsträger darstellendes Ausgangssignal a312 durch Quantisierung der Phasendrehung wie folgt: dPhase = 3 (Θ < π/16) dPhase = 2 (π/16 <= Θ < π/8) dPhase = 1 (π/8 <= Θ) (3)
Wenn das Signal nach 3 entsprechend Gleichung (3) quantisiert wird, erhält man das in 4 dargestellte Ergebnis. In 4 ist auf der horizontalen Achse eine Hilfsträgernummer und auf der vertikalen Achse die quantisierte Phasendrehung d_Phase aufgetragen.
Wenn das Frequenzbereichfilter 210 nach 7 drei Ausgangssignale SG3, SG5 und SG7 gemäß 2 bildet, wählt die Ausgangssignalwählschaltung 311 eines der Ausgangssignale SG3, SG5 und SG7 jeweils in Abhängigkeit von den Werten 1, 2 und 3 der quantisierten Phasendrehung d_Phase Mit anderen Worten, die Ausgangssignalwählschaltung 311 wählt das Filterausgangssignal SG7, wenn Θ < π/16 erfüllt ist, das Filterausgangssignal SG5, wenn π/16 =< Θ < π/8 erfüllt ist, oder das Ausgangssignal SG3, wenn π/8 <= Θ erfüllt ist, in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal a312. Natürlich sind Abwandlungen des Frequenzbereichfilters 210 und der Phasendrehungerfassungsschaltung 312 einem Fachmann möglich, wenn es erforderlich ist. Bei jeder Abwandlung wird ein Abgriffkoeffizient des Frequenzbereichfilters 210, das eine Ausgangssignalwählschaltung 311 aufweist, die ein Ausgangssignal a313 erzeugt, bei jedem Hilfsträger in Abhängigkeit von der Phasendrehung des Signals a210 adaptiv gesteuert. Mithin sollte klar sein, daß die Schaltung nach 7 die Übertragungsfunktion oder -dämpfung jedes Kanals schätzen kann, selbst wenn die Phasendrehung der Kanäle relativ zueinander groß ist.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
8 stellt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen OFDM-Kohärenterfassungssystems dar. Die gleichen Zahlen wie die in 5 stellen die gleichen Baueinheiten dar. Dabei ist angenommen, daß das System nach 8 ein Signal verarbeitet, wie es in 6 dargestellt ist.
Das OFDM-Kohärenterfassungssystem nach 8 enthält eine Symboltakterfassungsschaltung 201, eine S/P- Umsetzschaltung 202 (S/P = serien-parallel), eine FFT-Schaltung 203 (FFT = Fast Fourier Transform = schnelle Fourier-Transformation), eine P/S-Umsetzschaltung 204, einen Schaltkreis 205, ein Betriebsmittelwertbildungsfilter 206 für zwei Zeichen, eine Datenanfangssignalspeicherschaltung 207, eine Kanalschätzschaltung 208, eine Amplitudenerfassungsschaltung 409, eine Phasendrehungerfassungsschaltung 416, einen Multiplizierer 417 für zwei erfaßte Werte, ein Frequenzbereichfilter 210, eine Ausgangssignalwählschaltung 411, eine Halteschaltung 217, eine Dividierschaltung 213, eine Entscheidungsschaltung 214 und eine Steuerschaltung 215.
Die Amplitudenerfassungsschaltung 409, die Phasendrehungerfassungsschaltung 416 und der Multiplizierer 417 bilden eine Charakteristikextraktionsschaltung A. Das Frequenzbereichfilter 210 und die Ausgangssignalwählschaltung 414 bilden ein adaptives Filter B.
Nach 8 führt die Kanalschätzschaltung 208 eine Kanalschätzung in Abhängigkeit von zwei Eingangssignalen a208 und a209 aus. Das Signal a208, bei dem es sich um ein Datenanfangssignal handelt, das in einem Empfangsvektor eines Hilfsträgers in einem empfangenen OFDM-Signal enthalten ist, wird durch das Signal a209 dividiert, bei dem es sich um ein Bezugssendesignal handelt. Mithin wird für jeden Kanal aller Hilfsträger die Übertragungsfunktion im Ausbreitungsweg geschätzt.
Das Signal a210, das das Schätzergebnis der Kanalschätzschaltung 208 darstellt, wird der Amplitudenerfassungsschaltung 409, der Phasendrehungerfassungsschaltung 416 und dem Frequenzbereichfilter 210 zugeführt. Das Signal a210 enthält eine Vielzahl sequentieller Signalkomponenten von Hilfsträgern.
Die Amplitudenerfassungsschaltung 409 erzeugt ein Ausgangssignal a412, die die quantisierte Amplitude aller Hilfsträger in dem Signal a210 darstellt, wie es bei der Amplitudenerfassungsschaltung 209 nach 5 der Fall ist.
Die Phasendrehungerfassungsschaltung 416 erzeugt ein Ausgangssignal a418, die die quantisierte Phasendrehung zwischen einem vorhergehenden Hilfsträger und einem augenblicklichen Hilfsträger bei allen Hilfsträgern in einem Ausgangssignal a210 aufweist. Die Multiplizierschaltung 417 bildet das Produkt aus den Signalen a412 und a418, so daß das Charakteristiksignal a419 jedes Hilfsträgers gebildet wird. Das Signal a419 stellt einen quantisierten Wert dar, z.B. 1, 2 oder 3, und wird der Ausgangssignalwählschaltung 411 zugeführt.
Die Ausgangssignalwählschaltung 411 wählt eines der Ausgangssignale (SG3, SG5 und SG7 nach 2) des Frequenzbereichfilters 210 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal a419 der Multiplizierschaltung 417 aus. Das ausgewählte Signal ist mit a413 bezeichnet.
Das in 8 dargestellte OFDM-Kohärenterfassungssystem mißt sowohl die Amplitude des Signals a210 als auch die Phasendrehung des Signals a210 als charakteristischen Wert jedes Hilfsträgers, so daß die Charakteristik bzw. das Charakteristikum des Frequenzbereichfilters 210, das ein Empfangssignal verarbeitet, bestimmt wird.
Wie mithin klar sein dürfte, kann das Kohärenterfassungssystem nach 8 die Übertragungsfunktion oder -dämpfung jedes Kanals selbst dann schätzen, wenn sich die Amplitude und Phasendrehung jedes Kanals stark ändert, wie es in den 1 und 3 dargestellt ist.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
9 stellt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen OFDM-Kohärenterfassungssystems dar. Die gleichen Bezugszahlen wie die in 8 stellen die gleichen Bauteile dar. Es ist angenommen, daß das in 9 dargestellte OFDM-Kohärenterfassungssystem ein Signal mit dem in 6 dargestellten Format verarbeitet.
Das OFDM-Kohärenterfassungssystem nach 9 enthält eine Symboltakterfassungsschaltung 201, eine S/P-Umsetzschaltung 202 (S/P = serien-parallel), eine FFT-Schaltung (FFT = Fast Fourier Transform = schnelle Fourier-Transformation), eine P/S-Umsetzschaltung 204, einen Schaltkreis 205, ein Betriebsmittelwertbildungsfilter 206 für zwei Zeichen, eine Datenanfangssignalspeicherschaltung 207, eine Kanalschätzschaltung 208, eine Vektordifferenzerfassungsschaltung 509, ein Frequenzbereichfilter 210, eine Ausgangssignalwählschaltung 511, eine Halteschaltung 212, eine Dividierschaltung 213, eine Entscheidungsschaltung 214 und eine Steuerschaltung 215.
Die Vektordifferenzerfassungsschaltung 509 bildet eine Charakteristikextraktionsschaltung A. Das Frequenzbereichfilter 210 und die Ausgangssignalwählschaltung 511 bilden ein adaptives Filter B.
Nach 8 führt die Kanalschätzschaltung 208 die Kanalschätzung in Abhängigkeit von den beiden Eingangssignalen a208 und a209 aus. Mit anderen Worten, das Si gnal a208, das ein Datenanfangssignal in einem Empfangsvektor eines Hilfsträgers in einem empfangenen OFDM-Signal darstellt, wird durch ein Signal a209 dividiert, das von der Datenanfangssignalspeicherschaltung 209 als Bezugssendevektor ausgegeben wird. Mithin wird die Übertragungsfunktion oder -dämpfung im Ausbreitungsweg für jeden Kanal eines Hilfsträgers geschätzt.
Das Ausgangssignal a210 der Schätzschaltung 208 wird der Vektordifferenzerfassungsschaltung 509 und dem Frequenzbereichfilter 210 zugeführt. Das Signal a210 stellt sequentiell eine Vielzahl von Signalkomponenten der Hilfsträger dar.
Das in 9 dargestellte OFDM-Kohärenterfassungssystem enthält eine Vektordifferenzerfassungsschaltung 509 anstelle der Amplitudenerfassungsschaltung 409 und der Phasendrehungerfassungsschaltung 416 nach 8.
Die Vektordifferenzerfassungsschaltung 509 erfaßt den Absolutwert der Vektordifferenz des Eingangssignals a210, ohne die Amplitude und Phase vom Vektor zu trennen. Die Vektordifferenzerfassungsschaltung 509 erzeugt ein Ausgangssignal a512, das einen quantisierten Wert der Vektordifferenz der Signalkomponenten eines vorhergehenden Hilfsträgers und eines augenblicklichen Hilfsträgers darstellt. Das Signal a512 stellt mithin die Vektordifferenz zweier benachbarter Hilfsträger dar.
Die Ausgangssignalwählschaltung 511 wählt eines der Ausgangssignale SG3, SG5 und SG7 des Frequenzbereichfilters 210 aus, wie es in 2 dargestellt ist. Das ausgewählte Signal ist das Ausgangssignal a513.
Mithin bestimmt die OFDM-Kohärenterfassungsschaltung nach 9 das Charakteristikum des Frequenzbereichfilters 210 in Abhängigkeit von der Vektordifferenz zwischen Hilfsträgern im Signal a210.
Mithin wird eine genaue Schätzung jeder Kanalübertragungsfunktion oder -dämpfung selbst dann ausgeführt, wenn sich sowohl die Amplitude als auch die Phasendrehung zwischen den Kanälen stark ändert, wie es in den 1 und 3 dargestellt ist.
Um die Wirksamkeit des vorliegenden OFDM-Kohärenterfassungssystems zu ermitteln, ist eine Computer-Simulation ausgeführt worden. Bei der Simulation sind die folgenden Bedingungen angenommen und die Paketfehlerrate des Systems nach 8 (vorliegende Erfindung) und des Systems nach 16 (Stand der Technik) berechnet worden:
Empfangssignalformat: Das gleiche wie in 6;
Hilfsträgermodulationssystem: 16 QAM;
Fehlerkorrektur: Faltungskodierung mit einem Kodierungsverhältnis von ½ und Dekodierung nach Vitabi-Algorithmus;
Symboltakterfassung: Ideal;
Sendepaketlänge: 64 Bytes;
Übertragungsweg: Annahme eines Rayleigh-Fayding (Verzögerungsstreubreite (effektiv) = 150 ns) von 30 Schwingungen bei einer OBO (Output Back Off), d.h. Aus gangsleistungsminderung von 5 dB, unter Berücksichtigung einer Nichtlinearität eines Sendeverstärkers.
10 stellt das Ergebnis der Simulation dar. In 10 ist auf der horizontalen Achse das Eb/No (dB) (Verhältnis der Signalenergie bei jedem Byte zur Einseitenspektraldichte eines zusätzlichen weißen Gaußschen Rauschens) und auf der vertikalen Achse die Paketfehlerrate PER (Packed Error Rate) aufgetragen.
Wie man sieht, wird durch die vorliegende Erfindung das Verhältnis Eb/No um 0,5 dB bei einer PER von 0,1 verbessert. Mithin wird durch die vorliegende Erfindung eine genaue Kanalschätzung ermöglicht, die Verschlechterung der PER verhindert und das Gesamtbetriebsverhalten verbessert.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Nach 1 hat der Hilfsträger Nr. 32 eine hohe Amplitude und eine starke Abweichung von der eines benachbarten Hilfsträgers. Wenn die Amplitude hoch und die Abweichung von der eines benachbarten Hilfsträgers groß ist, wird ein Abgriffkoeffizient eines Filters nur in Abhängigkeit von der Amplitude bestimmt, so daß das Filter einen großen Abgriffkoeffizienten hat und der Frequenzbereichänderung nicht folgen würde. Daher muß der Abgriffkoeffizient zusätzlich durch einen charakteristischen Wert gesteuert werden, der die Abweichung von einem benachbarten Hilfsträger darstellt.
Daher wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein adaptives Filter nicht nur in Abhängigkeit von der Amplitude eines Hilfsträgers, sondern auch der Vektordifferenz zweier benachbarter Hilfsträger gesteuert.
11 stellt die Anwendung einer Vektordifferenz dar. Nach 11 ist eine Signalebene durch jeden Hilfsträger in Richtung der Frequenz begrenzt, und auf der Signalebene ist ein Empfangssignalvektor (ein geschätzter Signalvektor) dargestellt. Der Einfachheit halber ist angenommen, daß alle Träger den Signalpunkt (Ich, Qch) = (O, 1) haben und sich nur ihre Amplitude ändert.
Nach 11 scheinen die Vektordifferenz zwischen einem Hilfsträger Nr. A und einem Hilfsträger Nr. A+1 nahe bei dem Punkt A und die Vektordifferenz zwischen einem Hilfsträger Nr. B und einem Hilfsträger Nr. B+1 nahe bei dem Punkt B gleich zu sein. Daher wird bei vorliegendem Ausführungsbeispiel nicht nur die Vektordifferenz, sondern auch die Amplitude eines Hilfsträgers, nach deren Gewichtung, benutzt, so daß das Filter der Änderung im Frequenzbereich selbst dann folgen kann, wenn die Änderung der Kanalübertragungsfunktion oder -dämpfung im Frequenzbereich und die Verzögerungsstreubreite groß sind, so daß eine Verschlechterung der Kanalschätzung durch Rauschen vermieden wird.
12 stellt ein Blockschaltbild des vorliegenden Ausführungsbeispiels dar, bei dem die Verarbeitung eines Signals mit dem in 6 dargestellten Format angenommen ist und die gleichen Bezugszahlen wie in 5 die gleichen Bauteile darstellen.
Das Kohärenterfassungssystem nach 12 enthält ein Betriebsmittelwertbildungsfilter 206 für zwei Symbole, eine Amplitudenerfassungsschaltung 209, eine Vektordifferenzerfassungsschaltung 509, ein Frequenzbereichfilter 210, eine Multiplizierschaltung 417 und eine Ausgangssignalwählschaltung 211.
Das Betriebsmittelwertbildungsfilter 206 für zwei Symbole empfängt Datenanfangssignale a207 und bildet einen Betriebsmittelwert aus zwei Datenanfangssignalen auf der Zeitachse. Die Amplitudenerfassungsschaltung 209 erhält ein Kanalschätzungssignal a210 und erzeugt ein Amplitudenerfassungssignal a212 in Abhängigkeit von der Amplitude des geschätzten Kanalsignals. Die Vektordifferenzerfassungsschaltung 509 erhält das Kanalschätzsignal a210 und erzeugt ein Ausgangssignal a512, das die Vektordifferenz zwischen einem vorhergehenden Hilfsträger und einem augenblicklichen Hilfsträger darstellt. Die Multiplizierschaltung 417 erhält das Amplitudenerfassungssignal a212 und das Vektordifferenzerfassungssignal a512 und erzeugt das Produkt dieser beiden Signale als charakteristischen Wert eines empfangenen Pakets. Das Frequenzbereichfilter 210 erhält ein Kanalschätzsignal a210 und erzeugt ein Drei-Abgriffausgangssignal, ein Fünf-Abgriffausgangssignal und ein Sieben-Abgriffausgangssignal, wie es in 2 dargestellt ist, als Filterausgangssignale a211 (SG3, SG5 oder SG7). Die Ausgangssignalwählschaltung 211 wählt eines der Ausgangssignale des Filters in Abhängigkeit vom Ausgangssignal a211b des Multiplizierers 417 aus.
Eine Charakteristikextraktionsschaltung A enthält die Amplitudenerfassungsschaltung 209, die Vektordifferenzerfassungsschaltung 509 und die Multiplizierschaltung 417. Ein adaptives Filter B enthält das Frequenzbereichfilter 210 und die Ausgangssignalwählschaltung 211.
Ein Empfangssignal a201 wird der Symboltakterfassungsschaltung 201 zugeführt, die den Symboltakt erfaßt. Ein Ausgangssignal a202 der Symboltakterfassungsschaltung 201 wird der S/P-Umsetzschaltung 202 zugeführt. Das um gesetzte parallele Signal a203 wird der FFT-Schaltung 203 zugeführt, die die OFDM-Demodulation ausführt und den Empfangsvektor a204 jedes Hilfsträgers erzeugt. Die P/S-Umsetzschaltung 204 führt die Parallel-Serien-Umsetzung eines Hilfsträger-Empfangsvektorsignals a204 aus und erzeugt das serielle Signal a206.
Andererseits wird das Taktsignal a218 der Steuerschaltung 215 zugeführt, die ein Steuersignal a205 erzeugt. Das Steuersignal a205 wird dem Schaltkreis 205, der die Umschaltung eines Anfangsdatensignals und eines Datensignals eines Empfangssignals bewirkt, und einer Halteschaltung 212 zugeführt, die ein Signal während einer Kanalschätzungssignalhaltezeit festhält. Der Schaltkreis 205 schaltet ein Datenanfangssignal a207 und ein Datensignal a215 in Abhängigkeit von dem Steuersignal a205 um. Das Datenanfangssignal a207 wird dem Betriebsmittelwertbildungsfilter 206 zugeführt, das den Mittelwert aus zwei Datenanfangssignalen auf der Zeitachse bildet. Das Ausgangssignal a208 des Mittelwertfilters 206 wird der Kanalschätzschaltung 308 zugeführt, das die Kanalschätzung unter Verwendung des Bezugsdatenanfangssignals in der Datenanfangssignalspeicherschaltung 207 ausführt.
Das Kanalschätzsignal a210 wird der Amplitudenerfassungsschaltung 209 zugeführt, die die Amplitude des geschätzten Kanalsignals a210 mißt und das Amplitudenerfassungssignal a212 erzeugt. Ferner wird das Kanalschätzsignal a210 der Vektordifferenzerfassungsschaltung 509 zugeführt, die das Vektordifferenzerfassungssignal a512 zwischen einem vorhergehenden Hilfsträger und einem augenblicklichen Hilfsträger erzeugt. Das Amplitudenerfassungssignal a212 und das Vektordifferenzerfassungssignal a512 werden der Multiplizierschal tung 417 zugeführt, die den charakteristischen Wert in Abhängigkeit von jedem Empfangspaket ermittelt. Das Kanalschätzsignal a210 wird ferner dem Frequenzbereichfilter 210 zugeführt, das die Filterausgangssignale a211 erzeugt. Die Ausgangssignalwählschaltung 211 wählt eines der Filterausgangssignale a211 in Abhängigkeit von dem Produkt a211b am Ausgang der Multiplizierschaltung 417, so daß, je größer das Produkt a211b ist, ein Filterausgangssignal gewählt wird, das sich auf den größeren Abgriffkoeffizienten bezieht.
Das gewählte Ausgangssignal a213 wird der Halteschaltung 212 zugeführt, die das gewählte Ausgangssignal a213 während der Kanalschätzungssignalhaltedauer entsprechend dem Steuersignal festhält. Das Ausgangssignal a214 der Halteschaltung 212 wird der Dividierschaltung 213 zugeführt, die auch ein Datensignal a215 erhält, so daß das Signal a214 durch das Signal a215 dividiert wird, um die Kohärenterfassung auszuführen. Das Kohärenterfassungssignal a216 wird der Entscheidungsschaltung 214 zugeführt, die Ausgangsdaten a217 abgibt.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
13 stellt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kohärenterfassungssystems dar. Es ist angenommen, daß das System nach 13 Signale mit einem Format verarbeitet, wie es in 6 dargestellt ist, und die gleichen Bezugszahlen wie diejenigen bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen stellen die gleichen Baueinheiten dar.
Ein erstes Merkmal dieses Ausführungsbeispiels ist eine Phasenkompensationsschaltung 1219 an einem Eingang eines adaptiven Filters 210, so daß eine konstante Pha sendrehung in einem Signal entfernt wird, bevor ein Signal dem adaptiven Filter 210 zugeführt wird. Ein weiteres Merkmal dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß eine phasenkompensierte Extrapolationsschaltung 218 an einem Eingang der Kompensationsschaltung 1219 vorgesehen ist, so daß außerhalb des Durchlaßbereichs liegende Signale in ein Signal phasenkompensiert und extrapoliert werden. Außerhalb des Durchlaßbereichs liegende Signale sind für ein adaptives Filter B erforderlich, wenn das adaptive Filter B einen nahe an den Enden des Durchlaßbereichs liegenden Hilfsträger verarbeitet. Noch ein weiteres Merkmal dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß eine Hilfsträgerphasenkompensationsschaltung 1217 an einem Eingang einer Charakteristikextraktionsschaltung A vorgesehen ist, so daß eine Phasendrehung zwischen benachbarten Hilfsträgern zur Charakteristikextraktion kompensiert wird.
13 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei dem die Phasenkompensationsschaltung 1219, die phasenkompensierte Extrapolationsschaltung 1218 und die Hilfsträgerphasenkompensationschaltung 1217 alle zusätzlich zu denen des Ausführungsbeispiels nach 12 vorgesehen sind. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Merkmale auch bei einem anderen Ausführungsbeispiel zusätzlich vorgesehen sein können, zum Beispiel bei dem Ausführungsbeispiel nach 8. Ferner ist es für einen Fachmann möglich, bei irgendeinem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ein Merkmal oder zwei Merkmale oder drei Merkmale zusätzlich vorzusehen.
Nach 13 wird ein Empfangssignal a201 einer Symboltakterfassungsschaltung 201 zum Erfassen eines Symboltaktes zugeführt. Ein Symboltaktsignal a202 wird einer Steuerschaltung 215 zugeführt, die ein Steuersignal a205 erzeugt. Das Steuersignal a205 bestimmt die Zeit zur Öffnung eines Empfangs-OFDM-Fensters zum Umschalten eines Datenanfangsteils und eines Datenteils eines Empfangssignals und zum festhalten eines Kanalschätzsignals. Ferner wird ein Empfangssignal a201 einer S/P-Umsetzschaltung 202 (S/P = serien-parallel) zugeführt, die ein OFDM-Zeichen in Abhängigkeit von dem Steuersignal ausgibt und ein Ausgangssignal a203 in paralleler Form erzeugt. Das Signal a203 wird einer FFT-Schaltung 203 (FFT = schnelle Fourier-Transformation) zugeführt, die eine OFDM-Demodulation ausführt und einen Empfangsvektor a204 eines Hilfsträgers erzeugt. Eine P/S-Umsetzschaltung 204 (P/S = Parallel-Serien), die das Signal in serielle Form umsetzt und ein Ausgangssignal a206 in serieller Form erzeugt. Ein Schaltkreis 205 schaltet das Signal a206 in ein Datenanfangssignal a207 und ein Datensignal a215 in Abhängigkeit von dem Steuersignal a205 um. Das Datenanfangssignal a207 wird einem Betriebsmittelwertbildungsfilter 206 zugeführt, das einen Mittelwert aus zwei Symbolen auf der Zeitachse bildet. Ein Ausgangssignal a208 des Betriebsmittelwertbildungsfilters 206 wird einer Kanalschätzschaltung 208 zugeführt, die ferner ein Bezugsdatenanfangssignal a209 aus einer Datenanfangssignalspeicherschaltung 207 erhält, und führt eine Kanalschätzung aus. Ein Kanalschätzsignal a210 wird einer Amplitudenerfassungsschaltung 209 zugeführt. Ferner wird ein Kanalschätzsignal a210 einer Hilfsträgerphasenkompensationsschaltung 1217 zugeführt, die eine Phasenkompensation nach folgender Gleichung ausführt und ein Phasenkompensationssignal s221 erzeugt: ri = Pi – Pi-1e–jΘ wobei P_i ein Empfangssignal jedes Hilfsträgers und Θ eine Phasendrehung zwischen zwei benachbarten Hilfsträgern ist.
Das Kanalschätzsignal a210 wird ferner der phasenkompensierten Extrapolationsschaltung 1218 zugeführt, das ein Signal aus dem Durchlaßbereich unter Verwendung der an den äußersten Enden liegenden Hilfsträger für den Filterprozeß extrapoliert, und dann wird die Phase jedes extrapolierten Signals kompensiert.
Das extrapolierte Signal s222 wird der Phasenkompensationsschaltung 1219 zugeführt, die einen konstanten Phasenfehler kompensiert und das kompensierte Ausgangssignal s223 dem Frequenzbereichfilter 210 zuführt. Das Frequenzbereichfilter 210 erzeugt das geglättete Filterausgangssignal a211 auf der Frequenzachse.
Die Amplitudenerfassungsschaltung 209 erfaßt die Amplitude des geschätzten Signals a210 und erzeugt das Amplitudenschätzsignal a212. Das phasenkompensierte Signal s221 wird der Vektordifferenzerfassungsschaltung 509 zugeführt, das ein Ausgangssignal 512 entsprechend der Vektordifferenz zwischen einem vorhergehenden Hilfsträger und einem augenblicklichen Hilfsträger erzeugt. Das Amplitudenerfassungssignal a212 und das Vektordifferenzerfassungssignal a512 werden dem Multiplizierer 417 zugeführt, der den charakteristischen Wert eines Empfangspakets durch Bildung des Produkts aus den beiden Empfangssignalen bildet. Die Ausgangssignalwählschaltung 211 wählt eines der Filterausgangssignale in Abhängigkeit vom Ausgangssignal a211b des Multiplizierers 410 aus. Dann wir das ausgewählte Signal a213 der Halteschaltung 212 zugeführt, die das ausgewählte Ausgangssignal a213 während der Kanalschätzungssignalhaltedauer in Abhängigkeit von dem Steuersignal a205 festhält. Das Ausgangssignal a214 der Halteschaltung 212 wird der Dividierschaltung 213 zugeführt, die auch ein Datensignal a215 erhält, und bewirkt die Entzerrung einer Eingangskanalübertragungsfunktion oder eine Kohärenterfassung. Das Kohärenterfassungssignal a214 wird der Entscheidungsschaltung 214 zugeführt, die als Ausgangssignal a217 einen Binärwert (eine 1 oder eine 0) erzeugt.
(Siebentes Ausführungsbeispiel)
14 stellt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kohärenterfassungssystems dar. Die gleichen Bezugszahlen wie die bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen stellen die gleichen Baueinheiten dar.
Das besondere Merkmal des Ausführungsbeispiels nach 14 besteht darin, daß ein adaptives Filter B entsprechend einem Modulationssystem jedes Hilfsträgers gesteuert wird. Wenn beispielsweise das Vielfache n einer Modulation groß ist (wenn die Zahl n eines nQAM-Modulationssystems groß ist, wird das adaptive Filter so gesteuert, daß seine Bandbreite groß ist.
Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß ein Datenanfangssignal, wie es in 15 dargestellt ist, zur Kanalschätzung genutzt wird. Nach 15 wird eine Information, die das Modulationssystem eines Hilfsträgers angibt, von einem Sender gesendet.
Nach 14 wird ein Empfangssignal a201 einer Symboltakterfassungsschaltung 201 zugeführt, die den Symboltakt erfaßt. Das Takterfassungssignal a202 wird einer Steuerschaltung 215 zugeführt, die ein Steuersignal erzeugt. Das Steuersignal dient zum Öffnen eines empfangenen OFDM-Fensters, zur Bestimmung des Zeitpunkts der Umschaltung eines Empfangssignals in einem Datenanfangsteil und einen Datenteil und zur Bestimmung der Dauer der Aufrechterhaltung eines Kanalschätzsignals. Das Empfangssignal a201 wird ferner einer S/P-Umsetzschaltung 202 (S/P = serien-parallel) zugeführt, die ein OFDM-Zeichen in Abhängigkeit von dem Steuersignal ausgibt. Das S/P-Umsetzsignal a203 wird einer FFT-Schaltung 203 (FFT = Fast Fourier Transform = schnelle Fourier-Transformation) zur OFDM-Demodulation zugeführt und liefert ein Hilfsträgerempfangsvektorsignal a204. Eine P/S-Umsetzschaltung (P/S = Parallel-Serien) setzt ein paralleles Hilfsträgerempfangsvektorsignal in ein serielles Ausgangssignal a206 um. Der Schaltkreis 205 schaltet ein Empfangssignal in ein Datenanfangssignal a208 und das andere Signal a215 um.
Die Kanalschätzschaltung 208 führt die Kanalschätzung mittels eines Bezugsdatenanfangssignals a209 aus, das in der Datenanfangssignalspeicherschaltung 207 gespeichert ist, und erzeugt eine Kanalübertragungsfunktion oder -dämpfung a210 jedes Hilfsträgers. Die Kanalschätzung ist nicht nur möglich, indem nur ein Datenanfangssignal benutzt wird, sondern auch so, daß zunächst eine Kanalübertragungsfunktion oder -dämpfung geschätzt wird, indem ein Datenanfangssignal benutzt wird, und zweitens so, daß der Schätzwert aktualisiert wird, indem ein Binärwert 0 oder 1 nach einer Entscheidung durch eine Umkehrmodulation verwendet wird. Das Kanalschätzsignal a210 wird dem Frequenzbereichfilter 210 zugeführt, dessen Ausgangssignal a213 einer Halteschaltung 212 zugeführt wird. Die Halteschaltung 212 hält ein Ausgangssignal a213 des Filters 210 für die Dauer der Haltezeit eines Kanalschätzsignals entsprechend dem Steuersignal fest. Die Dividierschaltung 213 erhält ein Signal a215, das kein Datenanfangssignal aufweist, und ein Ausgangssignal a214 der Halteschaltung 212 und führt eine Kanalentzerrung oder Kohärenterfassung aus, wonach sie ein Kohärenterfassungssignal a216 ausgibt. Der Schaltkreis 2212 schaltet ein Kohärenterfassungssignal in eine Information s2012b, die das Hilfsträgermodulationssystem angibt, und in ein Datensignal s2212a um. Die Information s2212b des Hilfsträgermodulationssystems wird einer Demodulationsschaltung 2214 eines Hilfsträgermodulationssystems zugeführt, um das Modulationssystem der Hilfsträger zu messen. Das gemessene Modulationssystem ist ein Ausgangssignal s2214, das dem Frequenzbereichfilter 210 zur Auswahl von Abgriffkoeffizienten zugeführt wird.
(Effekt der Erfindung)
Wie vorstehend ausführlich beschrieben wurde, wird bei dem erfindungsgemäßen Mehrträger-Kohärenterfassungssystem ein Filter-Ausgangssignal in Abhängigkeit von der augenblicklichen Umgebung jedes Kanals gewählt, so daß eine genauere Kanalschätzung im Vergleich zum Stand der Technik möglich ist. Mithin ergibt sich ein verbessertes Kohärenterfassungssystem mit nur geringfügig größeren Abmessungen der Schaltungsanordnung.
Aus vorstehendem ist mithin ersichtlich, daß ein neues und besseres Hilfsträger-Kohärenterfassungssystem erfunden wurde. Es versteht Sich jedoch, daß die offenbarten Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaft sind und nicht den Zweck haben, den Schutzumfang der Erfindung einzuschränken. Es sollte daher auf die beiliegenden Ansprüche Bezug genommen werden, um den Schutzumfang der Erfindung zu ermitteln.

Claims

Kohärent-Erfassungssystem für ein Mehrträger-Modulationsschema, wobei das System aufweist: eine Fourier-Transformationsschaltung (203) zum Empfangen eines Mehrträger-Modulationssignals (a203), das mit einer Vielzahl von Hilfsträgern moduliert worden ist, und zur Ausführung einer Blockdemodulation des Mehrträger-Modulationssignals (a203), so daß ein Empfangsvektorsignal (a204) für jeden der Hilfsträger gewonnen wird; ein Kanalschätzmittel (208), das das Empfangsvektorsignal (a204) für jeden der Hilfsträger durch ein Bezugssendevektorsignal (a209) oder einen durch Demodulation eines Empfangssignals ermittelten Sendevektor teilt, so daß die Kanalübertragungsfunktion (a210) oder die Dämpfung jedes der Hilfsträger infolge Ausbreitung geschätzt wird; ein Filtermittel (210) zum Glätten der geschätzten Kanalübertragungsfunktion (a210) oder der Dämpfung aus dem Kanalschätzmittel (208), wobei das Filtermittel (210) ein adaptives Filter ist, das durch ein Transversalfilter gebildet ist, das eine Vielzahl von Ausgangssignalen erzeugt, die jeweils einem einer Anzahl von Abgriffen und Abgriffkoeffizienten jedes Abgriffs zugeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner ein Teilungsmittel (213) zum Teilen des Empfangsvektorsignals (a204) durch die gefilterte geschätzte Kanalübertragungsfunktion (a210) oder die gefilterte Dämpfung aus dem Filtermittel (210) aufweist, so daß das Empfangsvektorsignal (a204) kohärent erfaßt wird; eine Charakteristikextraktionsschaltung (209) zum Empfangen der geschätzten Kanaldämpfung (a210) jedes Hilfsträgers, die durch das Kanalschätzmittel (208) gewonnen wurde, und zum Erzeugen eines Ausgangssignals entsprechend einer Charakteristik jedes Hilfsträgers; eine Wählschaltung (211) zum Wählen eines der Ausgangssignale des Filtermittels (210) für jeden Hilfsträger entsprechend einem Ausgangssignal der Charakteristikextraktionsschaltung (209).
Mehrträger-Kohärent-Erfassungssystem nach Anspruch 1, bei dem das Ausgangssignal der Charakteristikextraktionsschaltung (209) die geschätzte Amplitude jedes Hilfsträgers darstellt.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Ausgangssignal der Charakteristikextraktionsschaltung (209) die geschätzte Phasendrehung zwischen benachbarten Hilfsträgern darstellt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Ausgangssignal der Charakteristikextraktionsschaltung (209) das Produkt aus der geschätzten Amplitude und der geschätzten Phasendrehung jedes Hilfsträgers darstellt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Ausgangssignal der Charakteristikextraktionsschaltung (209) die Vektordifferenz zwischen benachbarten Hilfsträgern darstellt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Ausgangssignal der Charakteristikextraktionsschaltung (209) das Produkt der geschätzten Amplitude jedes Hilfsträgers und der Vektordifferenz zwischen benachbarten Hilfsträgern darstellt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Wählschaltung (211) ein Ausgangssignal des Filtermittels (210) so auswählt, daß je größer das Ausgangssignal der Charakteristikextraktionsschaltung (209) ist, um so größer der Abgriffkoeffizient des Filtermittels (210) ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Symboltakterfassungsschaltung (201) zum Erfassen einer Symbolzeit in dem Mehrträger-Modulationssignal vorgesehen ist und bei dem die Fourier-Transformationsschaltung (203) auf das Mehrträger-Modulationssignal einwirkt, dessen Symbolzeit erfaßt wird.
System nach Anspruch 8, bei dem ein Phasenkompensationsmittel (1219) zwischen dem Kanalschätzmittel (208) und dem Filtermittel (210) vorgesehen ist, so daß das Phasenkompensationsmittel (1219) die geschätzte Kanaldämpfung als Eingangssignal aus einem Ausgangssignal des Kanalschätzmittels (208) empfängt, die Phasendrehung des Eingangssignals des Phasenkompensationsmittels (1219), die durch einen Fehler eines OFDM-Symbol-Zeitfensters in der Symboltakterfassungsschaltung (201) hervorgerufen wird, auf Konstanz kompensiert und dem Eingang des Filtermittels (210) ein Ausgangssignal des Phasenkompensationsmittels (1219) zuführt.
System nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei dem ein phasenkompensiertes Extrapolationsmittel (1218) und ein Phasenkompensationsmittel (1219) zwischen dem Kanalschätzmittel (208) und dem Filtermittel (210) vorgesehen sind, das phasenkompensierte Extrapolationsmittel (1218) die geschätzte Kanaldämpfung der Hilfsträger an den äußersten Enden des Durchlaßfrequenzbandes empfängt, die Phasenkompensation des empfangenen Signals bewirkt, um auf konstanten Phasenfehler zwischen Hilfsträgern zu kompensieren, der durch einen Fehler eines OFDM-Symbolerfassungsfensters in dem Symboltakterfassungsmittel (201) bewirkt wurde, und ein phasenkompensiertes Signal extrapoliert, wenn Ausgangssignale des Durchlaßfrequenzbandes von dem Filtermittel (210) zur Verarbeitung eines Hilfsträgers angefordert werden, der dicht am Ende des Durchlaßfrequenzbandes liegt, das Phasenkompensationsmittel (1219) die geschätzte Kanaldämpfung in dem Durchlaßfrequenzband und extrapolierte Ausgangssignale aus dem Durchlaßfrequenzband, die durch das phasenkompensierte Extrapolationsmittel (1218) erzeugt werden, empfängt, die Kompensation auf konstante Phasendrehung in den empfangenen Signalen bewirkt und dem Filtermittel (210) phasenkompensierte Signale zuführt.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem ein Charakteristikwert-Kompensationsmittel (1217) zwischen dem Kanalschätzmittel (208) und der Charakteristikextraktionsschaltung (209) vorgesehen ist, so daß das Charakteristikwert-Kompensationsmittel (1217) ein Ausgangssignal des Kanalschätzmittels (208), einschließlich eines durch einen OFDM-Symbolerfassungsfensterfehler in der Symboltakterfassungsschaltung (201) bewirkten Konstantphasenfehlers empfängt, den Konstantphasenfehler kompensiert und der Charakteristikextraktionsschaltung (209) ein phasenkompensiertes Signal zuführt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zwischen dem Kanalschätzmittel (208) und dem Filtermittel (710) ein Extrapolationsmittel (1218) vorgesehen ist, das Extrapolationsmittel (1218) die geschätzte Kanaldämpfung der Hilfsträger empfängt und die geschätzte Kanaldämpfung der Hilfsträger an den äußersten Enden des Durchlaßfrequenzbandes extrapoliert, wenn Signale aus dem Durchlaßfrequenzband von dem Filtermittel (210) zur Verarbeitung eines Hilfsträgers, der dicht bei dem Ende des Durchlaßfrequenzbandes liegt, angefordert werden.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Filtermittel (210) durch ein Meßsignal des Modulationssystems jedes Hilfsträgers gesteuert wird.