DE60030806T2

DE60030806T2 - Parametrisierbares Zeit- und Frequenzverschachtelungssystem für digitale Datenübertragung zwischen festen oder mobilen Stationen

Info

Publication number: DE60030806T2
Application number: DE60030806T
Authority: DE
Inventors: c/o SAGEM SA Bernard Combes; c/o SAGEM SA Pascal Paqueron; c/o SAGEM SA Cyril Voillequin; c/o SAGEM SA Pierre Lemahieu
Original assignee: Sagem Defense Securite SA
Current assignee: Safran Electronics and Defense SAS
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: EP1059787B1; EP1059787A1; ES2272243T3; DE60030806D1; FR2794914B1; FR2794914A1; US6704366B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Übertragungssysteme von Eingangsdaten in numerischer Form, welche beliebige Parameter darstellen, die insbesondere ein Ton oder ein Bild sein können, zu und von beweglichen Gegenständen sowie Sender und Empfänger, die zu einem solchen System gehören.
Der Ausdruck "zu und von beweglichen Gegenständen" ist so zu verstehen, dass das System erlaubt, die in diesem Falle auftretenden besonderen Belastungen auszuhalten, indem es völlig an die Übertragung angepasst bleibt, wenn der Sender und der Empfänger fest installiert sind.
Die Übertragung und Ausbreitung von Daten auf radioelektrischem Wege unterliegen Störungen von sehr unterschiedlichem Ursprung und unterschiedlichen Eigenschaften. Die Abschwächung des empfangenen Signals wird mit zunehmendem Abstand und Auftauchen von Hindernissen größer und kann die Empfangsleistung auf einen Wert senken, der dem von Störgeräuschen vergleichbar ist. Die Mehrfachechos, die in der Umgebung von Städten sehr zahlreich sein können und auf freiem Feld zu sehr beachtlichen Verzögerungen bei der Übertragung führen können, rufen Interferenzen zwischen den aufeinander folgenden Symbolen hervor. Bestimmte industrielle Störsignale sind immer vorhanden, sie sind jedoch im Allgemeinen auf bestimmte Frequenzen konzentriert. Im Gegensatz dazu können andere Störungen von sehr kurzer Dauer ein ausgedehntes Frequenzspektrum aufweisen. Schließlich kann bei einer Übertragung zwischen einem beweglichen Sender und/oder einem beweglichen Empfänger der Übertragungskanal mit der Zeit auf nicht vernachlässigbare Weise variieren (in der Stärke des Echos, der Abschwächung des Signals usw.), und dies umso schneller, je schneller sie fortbewegt werden.
Ehe noch eine Übertragung oder Ausbreitung zu oder von beweglichen Gegenständen in Betracht gezogen wurden, sind Verfahren und Systeme entworfen worden, welche die Unempfindlichkeit gegen Störungen steigern. Im US-Patent 3,988,677 wird ein System vorgeschlagen, in welchem ein mit einem Faltungscode und einer zeitlichen Verschachtelung assoziierter verketteter Reed-Solomon-Code verwendet wird. Sodann wird in dem Artikel von D. Pommier et al., "Interleaving or spectrum-spreading in digital radio intended for vehicles", EBU Review, Technical nr. 217, Juni 1986, in diesem Falle zur Schallausbreitung zu beweglichen Gegenständen, vorgeschlagen, die Frequenzverschachtelung mit der zeitlichen Verschachtelung mittels einer als COFDM (Codes Orthogonal Frequency Division Multiplex) bezeichneten Modulation mit mehreren Trägerwellen zusammenzulegen. Dieser Ansatz wurde in der sog. DAB-Norm zur Schallausbreitung zu beweglichen Gegenständen festgehalten. In Folge der Verwendung einer kleinen Bandbreite (1,5 MHz) und einer Modulation mit geringer Phasenzahl (MDP4) bietet er nur eine beschränkte Leistung. In der Norm für die Ausbreitung DVB-T werden ebenfalls die Grundlagen der COFDM verwendet, diesmal jedoch mit einer größeren Bandbreite (8 MHz) und einer Modulation mit größerer Phasenzahl (64 QAM), was somit zu höheren Leistungen führt. Im Gegensatz dazu zielt diese Norm eindeutig auf eine Verwendung bei feststehenden Sendern und Empfängern., da in ihr keine zeitliche Verschachtelung anführt und hinsichtlich der Bandbreite eine größere Zahl von Trägerwellen verwendet wird (mindestens 1704 Trägerwellen bei einer Bandbreite von 8 MHz).
In der EP 0 565 470 wird ein System beschrieben, in dem solche Prinzipien zum Einsatz kommen.
In der EP 0 903 883 wird ein System beschrieben, um auf anpassende Weise die Wirkungsweise der Codierung und Modulation in einem Radiokommunikationssystem zu modulieren. Dieses System beruht auf einer Analyse des Übertragungskanals und ermittelt in Abhängigkeit von Informationen über die Gegenreaktion, die zwischen den verschiedenen Modulen des Systems übertragen werden, den Code und die Modulation, die eingesetzt werden sollen. Ein derartiges System, das vollständig autonom funktioniert, ist relativ komplex.
Die vorliegende Erfindung besteht aus einem Übertragungssystem für numerische Daten, das vielseitig für sehr unterschiedliche Übertragungsbedingungen einsetzbar ist, dank der Möglichkeit, deren Eigenschaften in Parameter zu fassen. Sie findet, jedoch nicht ausschließlich, eine besonders wichtige Anwendung bei der Übertragung von Videodaten aus einem Reportagewagen oder von telemetrischen Daten aus einem Prüffahrzeug.
Für einen Reportagewagen kann sich z.B. die Umgebung von einem Einsatz zum anderen verändern und insbesondere können sich die Anzahl und die Verzögerung der mehrfachen Übertragungswege beträchtlich verändern. Der Sender kann sich auch an einem festen Ort befinden oder mit Fahrzeugen mitgeführt werden, die sehr unterschiedliche Geschwindigkeiten aufweisen, was ebenfalls in sehr unterschiedlichen Dopplereffekten und -streuungen zum Ausdruck kommt. Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich Sender und Empfänger so konfigurieren, dass jedes Mal ein an die unterschiedlichen Typen von Übertragungsbedingungen angepasstes Übertragungssignal verwendet wird.
Mit der vorliegenden Erfindung können auch Daten mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit (weitaus größer als in der DAB-Norm festgelegt) unter Umständen übertragen werden, wo der Sender und/oder der Empfänger beweglich sind. Diese Fähigkeit, mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit bei beweglicher Umgebung zu funktionieren, wird einerseits über eine zeitliche Verschachtelung und andererseits durch die mögliche Verwendung einer geringen Zahl von Trägerwellen relativ zur Bandbreite gewährleistet. Mit der zeitlichen Verschachtelung lässt sich gegen die verschiedenen Störungen angehen, auf welche die Übertragung punktuell treffen kann (in Folge einer durch die Bewegung des Senders und/oder Empfängers hervorgerufenen zeitlichen Veränderung der Umgebung). Mit der Möglichkeit, nur eine geringe Zahl von Trägerwellen einzusetzen, was einen höheren Modulationsgrad für jede derselben voraussetzt, kann man gegen die schnellen Veränderungen des Kanals im zeitlichen Ablauf angehen (Doppler-Verschiebung).
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung einen Sender für ein Radiofrequenz-Übertragungssystem gemäß Anspruch 1 vor.
Der Ausdruck "Modul" bezeichnet eine materielle oder logische Komponente, mit der sich die angegebene Funktion durchführen lässt; in der Praxis werden viele Module zu einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung oder ASIC umgruppiert.
Jeder Satz von Parametern wird durch eine besondere Kombination von Parametern definiert, die sich aus dem Wirkungsgrad der Codierung, der Tiefe der zeitlichen Bündelung, der Anzahl der Trägerwellen, ihrem Modulationstyp und der Dauer der möglichen Guard-Intervalle zusammensetzt. In einer Ausführungsform werden in jedem Satz von Parametern unterschiedliche Werte von allen Parametern berücksichtigt. In einer anderen Ausführungsform sind bestimmte Parameter konstant oder unabhängig von den anderen einstellbar, wobei die wählbaren Sätze auf Parameterpaaren oder -tripletts beruhen.
Vor jedem Einsatz ist es somit für den Betreiber möglich, einen Satz von Parametern auszuwählen, der auf die zuvor bekannte Art des Übertragungskanals abgestimmt ist. Es ist z.B. von Vorteil, sich bei zahlreichen Wegstrecken einer größeren Anzahl von Trägerwellen zu bedienen, um auf jeder Trägerwelle die Leistungsabgabe zu vermindern und die Guard-Intervalle zu verlängern. Diese Wahl soll jedoch vermieden werden, wenn der Sender auf einem sich schnell bewegenden Beförderungsmittel wie einem Hubschrauber mitgenommen wird, da hier möglicherweise eine Doppler-Verschiebung und deren ungünstige Wirkung auf zu lange Symbole auftreten können. Es ist also bevorzugt, eine geringe Anzahl von Trägerwellen zu verwenden, entsprechend einer kurzen Symbolzeit, die somit weniger empfindlich für die schnellen zeitlichen Veränderungen des Übertragungskanals sein wird.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung sind die Anzahl der parallel abgestrahlten Trägerwellen und die verwendete Bandbreite so, dass hohe Übertragungsleistungen (höher als die in der DAB-Norm festgelegte) bei einem beweglichen Sender und/oder beweglichen Empfänger möglich sind, und zwar in dem Maße, dass die Leistung auf jeder gesendeten Trägerwelle ausreichen größer ist, um die Doppler-Verschiebung wirksam zu bekämpfen.
Der Sender wird vorzugsweise durch ein Modul zum Zwischenschalten von Analysesymbolen vervollständigt, von denen Beispiele weiter unten angegeben werden und welche vom Empfänger ausgewertet werden sollen.
Der erhaltene numerische Fluss wird einem numerischen/analogen Wandler und dann Überführungsmitteln für die Sendefrequenz zugeführt.
In einem System führt der Empfänger die dualen Operationen des Senders aus und umfasst selbst eine Schnittstelle, mit der sich die Werte für die Parameter so auswählen lassen, dass sie den Parametern des Senders entsprechen, die von einem Gradnetz oder im Verlauf einer einleitenden Übertragung übertragen wurden, welche durch eine Störung mit festgesetzten Parametern erfolgt.
Somit schlägt die vorliegende Erfindung auch einen Empfänger gemäß Anspruch 6 sowie ein Übertragungssystem gemäß Anspruch 8 vor.
Ein zwischengeschaltetes Modul für die Ausstrahlung von Analysensymbolen erleichtert die frequenzielle und zeitliche Synchronisation des Empfängers und erlaubt die Analyse von eventuellen Störsendern, welche in dem Frequenzband vorkommen, das von dem Übertragungssystem verwendet wird. Insbesondere kann man ein Anaysesymbol Null verwenden, d.h. ohne Austrahlung von irgendeiner Trägerwelle, wodurch man ohne eine Ausstrahlung die Störsender über den Empfänger hören kann und folglich Trägerwellen bestimmen kann, die am meisten gestört sind. In dem häufigen Fall, wo die Decodierung durch einen Algorithmus zur Bestimmung der maximalen Wahrscheinlichkeit (Viterbi-Algorithmus) erfolgt, kann man mit der Ermittlung der am meisten gestörten Trägerwellen diesen einen kleineren Gewichtungsgrad bei der Decodierung zuweisen und daher den Störeffekt dämpfen.
Unter Berücksichtigung der empfangenen Analysesymbole lässt sich übrigens die optimale Wahl der Ausstrahlungsparameter ermitteln. In bestimmten Fällen, angesichts einer Neueinstellung, erfolgt über einen Rückweg eine Rücksendung dieser Parameter zum Sender.
In der Praxis wird man im Allgemeinen am Beginn von jedem ausgestrahlten Datenrahmen ein als Null bezeichnetes Symbol und ein auf die Synchronisation des Empfängers zugeschnittenes Symbol einfügen.
Mit einem System, das einen Sender und einen Empfänger der oben beschriebenen Art umfasst lässt sich eine größere Sendeleistung als die in der DAB-Norm festgelegte Maximalleistung garantieren, obwohl man auch entsprechend der Anzahl der für die Übertragung verwendeten Trägerwellen ebenso an feststehende wie bewegliche Verwendungsbedingungen angepasst bleibt.
Die obigen sowie andere Eigenschaften sind beim Lesen der Beschreibung der folgenden besonderen Ausführungsform als einem nicht einschränkenden Beispiel besser zu verstehen.
Die Beschreibung nimmt Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
1 ist ein Übersichtsschema des Senders eines erfindungsgemäßen Systems;
2 ist eine Übersicht eines Empfängers;
3 ist ein Schema, das eine zeitliche Verschachtelung zeigt;
4 ist ein Schema, welches das Prinzip der Übertragung eines COFDM-Flusses zeigt.
Das in dem Beispiel vorgestellte System verwendet eine geringfügig unter 8 MHz liegende Bandbreite und liefert dann eine Nutzleistung, die z.B. mit MDP4 12 MBits/s erreichen kann, obwohl es auch an feststehende oder bewegliche Übertragungsbedingungen angepasst bleibt. Höhere Leistungen lassen sich erzielen, indem die Art der Modulation (MDP8, MAQ16, MAQ64, ... ) geändert wird und/oder indem die verwendete Bandbreite vergrößert wird.
Die verwendete Frequenz-Zeit-Transformation ist nach Art einer Fourier-Transformation. Das erzeugte Signal wird dann als COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex) bezeichnet: die ausgesandten Trägerwellen sind orthogonal und werden über eine Folge codierter Bits moduliert.
Der Sender, dessen prinzipieller Aufbau in 1 gezeigt wird, Umfasst eine Codiervorrichtung 10, die am Eingang eine konstante Bitfolge empfängt, die sich z.B. aus MPEG 2-Rahmen mit der in der DVB ASI-Norm festgelegten Beschaffenheit zusammensetzt. Die Codiervorrichtung, welche einen Aufbau von bekanntem Typ aufweisen kann, führt zwei verkettete Codierungen aus, die über eine Verschachtelung von der Größe eines Bits voneinander getrennt sind. Vorzugsweise verwendet man nacheinander eine Blockcodierung nach Reed Solomon mit einer ersten Coderate R₁, dann eine Bit-Verschachtelung und schließlich eine Faltungscodierung mit der Coderate R₂.
Die Blockcoderate kann ein für allemal ermittelt werden, z.B. mit einer Rate 188/204, wie im Falle der Normen DVB-c, DVB-S und DVB-T. Dagegen hätte die Faltungscodierung eine in Parametern fassbare Rate, wobei man mit Hilfe einer Schnittstelle 11 mehrere Werte auswählen könnte. Diese Rate könnte insbesondere einen der folgenden Werte einnehmen: ½, 2/3, ¾, 7/8. Die Wahl dieser Rate ist eines der Elemente, mit denen man bei fester Bandbreite einen Kompromiss zwischen der Widerstandfähigkeit des Systems gegen Störungen des Übertragungskanals und der festgelegten Rate eingehen kann.
Die Codiervorrichtung kann auch so konzipiert sein, dass sie an Stelle eines asynchronen MPEG 2-Datenflusses einen Fluss von irgendwelchen binären Daten zusammen mit einem Signal einer zugeordneten Uhr empfangen kann.
Das Modul 12 dient dazu, die Zusammensetzung des COFDM-Flusses zu erzeugen. Es fasst den von der Codiervorrichtung 10 abgegebenen binären Fluss in Rahmen. Dieses Fassen in Rahmen definiert die Anzahl Ns der brauchbaren COFDM-Symbole, die in jedem emittierten Rahmen enthalten sind, die zum senden von jedem COFDM-Symbol eingesetzte Anzahl Np der Trägerwellen und die von jeder Trägerwelle zu einem gegebenen Zeitpunkt transportierte Anzahl M der Bits. Jeder Rahmen umfasst daher Ns × Np × M Bits. Diese Rahmen sehen das spätere Einfügen von Analysedaten vor. Ihre Größe ist daher so konzipiert, dass aus diesen Symbolen bei jedem neuen Empfangsrahmen regelmäßige und genügend häufige Analysen durchgeführt werden können. Man kann beispielsweise Rahmen mit einer Dauer von einigen zig Millisekunden vorsehen.
Die Anzahl der Trägerwellen Np ist vorzugsweise in parametrierbar. Sie kann beispielsweise Werte von 112, 224, 448, 896 oder 1792 annehmen, unabhängig von der übertragenen Nutzleistung. Im Rahmen einer Ausführung, bei der 8 MHz für die Bandbreite benutzt werden, gestattet die Möglichkeit, eine Anzahl von Träger wellen Np weit unter 1704 (wie dies bei DVB-T der Fall ist) zu verwenden, den Betrieb mit beweglichen Sendern und/oder Empfängern.
Ein Modul 13 für eine zeitliche Verschachtelung und ein Modul 14 für eine Frequenzverschachtelung sind nacheinander angebracht und überarbeiten den von Modul 12 definierten Inhalt der Rahmen, ohne deren Format zu verändern. Die durchgeführten Verschachtelungen sind vom gleichen Typ wie die in der DAB-Norm verwendeten. Im Gegensatz dazu lässt sich mit der vorliegenden Erfindung die Tiefe N der zeitlichen Verschachtelung durch einen Befehl von der Schnittstelle 11 in Parameter fassen, um, falls nötig, die Verzögerung der Übertragung zu vermindern.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist N, welches auch die Anzahl der in dem Modul für die zeitliche Verschachtelung vorkommenden Zweige ist, den Wert 0, 2, 4, 8 oder 16 auf. Die Tiefe Null, d.h. ohne zeitliche Verschachtelung, könnte auch verwendet werden, wenn der Übertragungskanal sich über die Zeit nicht ändert und wenn der Betreiber versucht, die Verzögerung der Übertragung möglichst gering zu halten.
In 4 wird als Beispiel eine Verschachtelung in einem Zyklus von N = 16 Rahmen gezeigt. In jedem Rahmen sind die Bits mit einer Verzögerung versehen, die gleich einer ganzen Zahl von Rahmen ist und wechseln den Rahmen, ohne die Position im Rahmen zu wechseln.
Das Modul 14 für die Frequenzverschachtelung arbeitet mit Bits von jedem COFDM-Symbol. Der Algorithmus zum Mischen der Bits ist vom selben Typ wie in der DAB-Norm, ist aber an die ausgewählte Zahl der Trägerwellen angepasst.
Mit dem Modul 18 lassen sich am Anfang eines jeden Rahmens OFDM-Symbole für die Analyse einfügen. Im Allgemeinen ist ist in jedem Rahmen ein OFDM-Symbol Null und ein OFDM-Symbol für die Synchronisation vorgesehen. Das Symbol Null ist durch eine Unterdrückung der Übertragung während der Dauer eines COFDM-Symbols charakterisiert (alle Trägerwellen werden auf Null eingestellt). Das Symbol für die Synchronisation ist ein besonderes in den Empfängern des Systems eingespeichertes Symbol, mit dem sich der Kanal für die Übertragung analysieren und der Empfänger im Hinblick auf die Zeit und die Frequenz synchronisieren lässt.
Der Modulator 15 verwendet für jede Trägerwelle eine unterschiedliche Phasenmodulation. Er wandelt den Bitfluss in einen Fluss um, der für unterschiedlich codierte komplexe Symbole steht. Im Allgemeinen wird eine Modulation mit 4 oder 8 als DQPSK (oder MDP4) und D8PSK (MDP8) bezeichneten Zuständen benutzt. Der Modulator kann vorgesehen sein, um unter dem Befehl der Schnittstelle 11 die eine oder andere dieser beiden Modulationen einzusetzen.
Das Modul 16, das eine schnelle inverse TFR^–1 Fourier-Transformation durchführt, wandelt den in der Frequenzdomäne definierten Fluss der komplexen COFDM-Symbole in ein zeitliches COFDM-Signal um. Die Behandlung erfolgt in Blöcken von Nfft Punkten, wo jedes Mal Np Trägerwellen behandelt werden, wobei die Nfft Punkte auf Null festgelegt bleiben.
Die Größe Nfft der Fourier-Transformation hängt von der Anzahl der verwendeten Trägerwellen ab. Im Besonderen lässt sich die folgende Entsprechung verwenden:

Anzahl der Trägerwellen 112, 224, 448, 896, 1792

Größe 128, 256, 512, 1024, 2048
Die Größe ist die unmittelbar über der Anzahl der Trägerwellen liegende Potenz von 2. Sie ergibt sich direkt aus der Anzahl Np der verwendeten Trägerwellen, eine Zahl, die in einer vorteilhaften Ausführungsform als Parameter dienen kann.
Das Modul 17 dient dazu, zwischen die aufeinander folgenden COFDM-Symbole ein Guard-Intervall einzufügen, um die Wirkung der Mehrfachdurchläufe zu reduzieren, indem vor jedem Symbol eine Pufferzone geschaffen wird, welche die Echos absorbiert und das Risiko von Interferenzen zwischen den Symbolen vermindert. Die Wahl des Guard-Intervalls führt zu einem Kompromiss. Je länger es ist, umso besser kann die Übertragung Echoverzögerungen ertragen. Das Hinzufügen eines Guard-Intervalls zur Dauer eines nützlichen Symbols jedoch vermindert die zur Verfügung stehende Leistung. Mit dem Modul lässt sich vorteilhafterweise das Guard-Intervall von der Schnittstelle 11 in Parameter fassen. Beispielsweise können mögliche Intervalle mit gleicher Länge von ¼, 1/8, 1/16 oder 1/32 der Dauer eines COFDM-Symbols vorgesehen sein.
Der numerisch-analoge Wandler 19 wandelt den COFDM-Fluss in ein analoges Signal um, das den Vorteil bietet, ein Spektralband mit steilen Wellenköpfen zu besetzen. Ein Signal, das bei 12 Mbits/s Daten überträgt kann somit eine Bandbreite unter 8 MHz aufweisen.
Man kommt so zu einem Signal der in 4 schematisch dargestellten Art. In der Frquenzdomäne sind die Trägerwellen orthogonal (über ein Frequenzintervall voneinander beabstandet, das gleich dem Kehrwert der Nutzzeit Ts eines COFDM-Symbols ist). In der Zeitdomäne wird jede Trägerwelle von Symbolen mit der Nutzdauer ts in MDP4 oder MDP8 moduliert. Diese Dauer wird von einem in Parameter zu fassenden Guard-Intervall tg verlängert, um die möglichen Übertragungsechos zu absorbieren. Die Passage zwischen Frequenzdomäne und der Zeitdomäne erfolgt als Sendung mittels einer schnellen inversen Fourier-Transformation. Diese Passage erfolgt invers als Empfang mit Hilfe einer schnellen Fourier-Transformation.
Schließlich lässt sich mit dem Modul für die Radiofrequenzüberführung 20 die Frequenz der Trägerwelle für die Übertragung, im Allgemeinen von einigen GHz, erreichen. Es wird oft notwendig sein, mehrere nacheinander erfolgende Mischungen durchzuführen, um eine über 1 GHz liegende Arbeitsendfrequenz zu erzielen. Diese Frequenz kann im Allgemeinen unabhängig von den anderen Parametern vom Betreiber einprogrammiert werden.
Mit der schon erwähnten Parametrisierungsschnittstelle 11 kann der Betreiber unter mehreren Funktionsweisen des Senders auswählen. Die verschiedenen Funktionsweisen sind vordefiniert und entsprechen optimierten Kombinationen in Abhängigkeit von den Störfaktoren oder den Leistungsanforderungen unter den besonderen Bedingungen der Benutzung. Es können insbesondere einige Sätze von Parametern vorgesehen sein, welche den am meisten vorkommenden Fällen entsprechen oder zusätzliche Sätze, die besonders schlechten Bedingungen entsprechen:

– was eine Abschwächung und ein Echo anbelangt,
– was eine Abschwächung und eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs anbelangt, das den Sender oder den Empfänger mit sich führt,
– was einen Widerstand gegen eine Abschwächung anbelangt, obwohl eine höhere Leistung beibehalten wird,
– was die Leistung anbelangt, die maximal sein muss (mit vermindertem Widerstand gegen eine Abschwächung).

Beispielsweise kann man als Grundausstattung die folgenden Parameterwerte vorsehen:
Der Ausdruck "variabel" in der Tabelle bedeutet, dass der entsprechende Parameter im Zusammenhang mit einer definierten Funktionsweise auf einen der möglichen Werte festgelegt wird.
Beispielsweise muss eine definierte Funktionsweise, welche Widerstand gegen Echos von 5 μs leistet ein Guard-Intervall von mindestens 5 μs aufweisen. Mit der weiter oben beschriebenen Konfiguration kann dies z.B. einer Funktionsweise von 896 Trägerwellen und einem Guard-Intervall von ¼ entsprechen.
Die meisten Module des Empfängers führen Operationen aus, die denen der entsprechenden Module des Senders invers sind.
Das Vertauschungsmodul 30 zur Niederfrequenz hin wandelt das ultrahochfrequente Eingangssignal in einer zentrale Endfrequenz um, die sich digitalisieren lässt. Für diesen Zweck wird ein lokaler Generator 31 verwendet, der mehrere einstellbare Frequenzen liefert.
Das Modul 32 wandelt den analogen Fluss in ein numerisches Signal um.
Das Modul 36 für die schnelle Fourier-Transformation wandelt das zeitliche COFDM-Signal in einen Fluss komplexer Symbole in der Zeitdomäne um. Die durchgeführte Fourier-Transformation hängt von der Anzahl der Trägerwellen ab und ist von der Schnittstelle des Betreibers 38 aus parametrierbar. Diese Fourier-Transformation betrifft nur den nützlichen Teil der COFDM-Symbole, das Guard-Intervall ist nicht betroffen.
Ein Synchronisationsmodul 40, das im Sender kein direktes Gegenstück hat, verwendet das Synchronisationssymbol, um das Fenster der Fourier-Transformation auf den Nutzteil der COFDM-Symbole zu positionieren, indem es die Guard-Intervalle entfernt. Darüber hinaus lässt sich mit der Analyse durch das Modul 40 der Frequenzunterschied, der zwischen dem Sender und dem Empfänger auftreten kann, korrigieren, indem die letzte Stufe der Transponierung mit Niederfrequenz geregelt wird.
Mit einem Modul 42 zur Bewertung der Störgeräusche lässt sich deren Stärke auf jeder verwendeten Frequenz ermitteln. Die Messung erfolgt während der Dauer des Symbols Null einmal pro Rahmen. Die Stärke der Störgeräusche wird aufgezeichnet, um einen Index für die jeder Trägerwelle anhaftende Zuverlässigkeit zu liefern und daher auch für die Zuverlässigkeit der von diesen transportierten Symbole. Diese Indizes werden für die abschließende Decodierung nach Viterbi verwendet.
Das Modul für die Demodulation 44 führt die duale Operation des Moduls für die Modulation 15 durch. Es formt den Fluss der komplexen Symbole in einen Fluss aus Bits um, welche nach der Höhe der Potenz von jeder Trägerwelle beim Empfang gewichtet werden. Somit kann der Empfänger die Besonderheiten des Kanals berücksichtigen, der bestimmte Trägerwellen verstärkt und andere abschwächt.
Die Module für die Frequenzentschachtelung 46 und die zeitliche Entschachtelung 47 führen die dualen Operationen der Entschachtelungsmodule 13 und 14 des Senders durch.
Das Modul 48 für die Decodierung ist vorgesehen, um der Verkettung der beiden Codierungen bei der Ausstrahlung Rechnung zu tragen. Es führt eine Decodierung des Faltungscodes, eine Bitentschachtelung und schließlich eine Decodierung des Blockcodes durch. Die Decodierung des Faltungscodes erfolgt im Allgemeinen durch eine Soft-Decision-Decodierung nach Viterbi. Um die maximale Wahrscheinlichkeit zu ermitteln, wird die Bewertung herangezogen, die für die Größe des Störgeräuschs auf den unterschiedlichen Trägerwellen sowie für die Dämpfung dieser Trägerwellen erfolgte, um den Einfluss der degradierten Trägerwellen zu reduzieren. Diese Operation erfolgt, indem den Bits ein Wichtungsindex zugewiesen wird, der von diesen beiden Faktoren abhängt.
Das Modul 38 für die Parametrierung ist vorgesehen, um Sätze von Parametern auszuwählen, welches die gleichen sind wie die für die Ausstrahlung vorgesehenen. Im Allgemeinen wird der Satz der für die Ausstrahlung vorgesehenen Parameter dem Empfänger über ein Befehlsnetz mitgeteilt. Die Wahl des Parametersatzes geschieht oft aus einer a priori-Kenntnis des Kanals. Wenn es jedoch eine Rückübertragung gibt, kann ein vorhergehendes Auswahlverfahren vorgesehen werden, das darin besteht, mehrere Versuche mit unterschiedlichen Parametersätzen durchzuführen.

Claims

Sender für ein Radiofrequenz-Übertragungssystem mit – einer Codiereinrichtung (10), die aus Input-Daten einen numerischen Fluss liefert, der von einer Codierung einer Fehlerkorrektur herrührt, – einem Modul (12) zum Verteilen der Bits auf mehrere Trägerwellen, deren Anzahl wählbar ist und die zu einer Gruppe von Trägerwellen gehören, die regelmäßig in einem Kanal gesendet werden, der dazu bestimmt ist, einen Multiplex zum Senden von Frequenzen darzustellen, – einem Modul (13) zur zeitlichen Bündelung gemäß einer von dem Sendemodul gelieferten Sendung, – einem Modul (14) zur Frequenzbündelung zwischen den vom Sendemodul definierten Trägerwellen, – einem Phasenmodulator oder möglichenfalls einem Phasen- und Amplituden-Modulator (15) – einem Modul zur Frequenz-Zeit-Transformation (16) – einem Modul (17) zum möglichen Zwischenschalten von Überwachungsintervallen, welche den Zeitabstand der Zeichen vergrößern, und welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er darüber hinaus – eine Schnittstelle (11) umfasst, mit welcher sich ein Satz von Betriebsparametern auswählen lässt, der vorher so festgesetzt worden ist, dass er sehr gut den Bedingungen der Fortpflanzung und dem vorbekannten Störungstyp entspricht, wobei jeder Satz von Parametern über eine besondere Kombination der Parameter definiert wird, welche sich aus dem Wirkungsgrad der Codierung, der Tiefe der zeitlichen Bündelung, der Anzahl der Trägerwellen, ihrem Modulationstyp und der Dauer der möglichen Überwachungsintervalle zusammensetzen.
Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Satz von Parametern unterschiedliche Werte von allen Parametern berücksichtigt werden.
Sender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender ein Modul (18) zum Zwischenschalten von Zeichen für die Analyse umfasst, wie Null-Zeichen und/oder Zeichen für die Synchronisation.
Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulation eine Konsekutivmodulation mit vier oder acht Zuständen ist.
Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz-Zeit-Transformation eine schnelle Fourier-Rücktransformation TFR^–1 ist, welche somit ein codiertes OFDM-Signal darstellt.
Empfänger für ein Radiofrequenz-Übertragungssystem mit – einem Modul (40) für die Zeit- und Frequenz-Synchronisierung, – einem Modul (36) für die Zeit-Frequenz-Transformation und die Unterdrückung der möglichen Überwachungsintervalle, – einem Phasendemodulator oder möglichenfalls einem Phasen- und Amplitudendemodulator (44), – einem Modul zur Frequenzentbündelung (46), – einem Modul zur zeitlichen Entbündelung (47), – einem Decodierer (48), der nacheinander eine Viterbi-Decodierung, eine Bit-Decodierung und eine Reed-Solomon-Decodierung durchführt, und welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er darüber hinaus – eine Schnittstelle (38) enthält, mit welcher sich ein vorher erstellter Satz von Betriebsparametern auswählen lässt, welche denen des übermittelten Flusses entsprechen, wobei die Betriebsparameter über eine besondere Kombination der Parameter definiert sind, welche sich aus dem Wirkungsgrad der Codierung, der Tiefe der zeitlichen Bündelung, der Anzahl der Trägerwellen, ihrem Modulationstyp und der Dauer der möglichen Überwachungsintervalle zusammensetzen.
Empfänger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er Mittel (42) umfasst, um während der Emissionszeiten von Null-Zeichen durch Abhören die am meisten gestörten Trägerwellen zu ermitteln und um ihnen bei einer Decodierung zu einer Binärfolge eine geringere Wichtung zu verleihen
Übertragungssystem zu oder von einem beweglichen Körper, das Nutzleistungen gestattet, die denen überlegen sind, die mit Systemen nach der Norm DAB erzielt werden können, mit einem Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und einem Empfänger nach Anspruch 6.