DE60120725T2

DE60120725T2 - Teilantwortsignalisierung für ofdm

Info

Publication number: DE60120725T2
Application number: DE60120725T
Authority: DE
Inventors: Venkatesh Fremont VADDE
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: WO2002019606A3; AU2001288512A1; EP1316183A2; KR100790484B1; JP2004507972A; JP4128867B2; US6999503B1; WO2002019606A2; CN1593046A; HK1056270A1; ATE330405T1; KR20040008109A; DE60120725D1; ES2266250T3; EP1316183B1

Description

HINTERGRUND
Diese Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme und insbesondere auf Modulationstechniken für Kommunikationssysteme.
Typische Kommunikationssysteme übertragen Information von einem Ort oder einer Quelle zu einem zweiten Ort oder einem Ziel. Die Information wandert von der Quelle zum Ziel durch einen Kanal; dieser Kanal ist typischerweise ein verrauschter Kanal. Somit bringt der Kanal verschiedene Formen von Rauschen herein. Der Ausdruck "Rauschen" wird hier verwendet, um verschiedene Formen einer Signalverstümmelung, wie eine Interferenz, einen Schwund, eine Dämpfung, Umwelteinflüsse und elektronisches Rauschen, zu definieren, die die Eigenschaften eines Signals ändern, wenn es sich durch einen Kanal bewegt. Somit ist das Signal, das durch den Kanal übertragen und an einem Empfänger empfangen wird, eine Kombination des übertragenen Signals und der Wirkungen des Rauschen, das durch den Kanal als Ergebnis der Bewegung durch den Kanal eingeführt wird.
In einem zellularen Kommunikationssystem wird ein Typ von Rauschen "Interferenz" genannt, Insbesondere gibt es mindestens zwei Formen von Interferenz in Kommunikationssystemen: Gleichkanalinterferenz (CCI) und Nachbarsymbolinterferenz (ISI). Die CCI taucht in Kommunikationssystemen zum Teil dadurch auf, dass es mehrere Sender gibt, die sich in Verbindung mit derselben Empfangseinheit befinden. Das Signal von einem Sender kann mit dem Signal von einem anderen Sender eine Interferenz bilden. Jeder Sender ist ein ungerichteter Sender (Rundsender). Ein Signal, das von einem Sender gesendet wird, kann jedoch mehrere Pfade nehmen, wenn das Signal vom Sender zum Empfänger wandert. Dies führt zu einer ISI, einer Form der Selbst-Interferenz. Beispielsweise gibt es in einem zellularen Kommunikationssystem mehrere Mobilstationen, die sich in Verbindung mit derselben Basisstation befinden, was oft zu einer CCI führt.
Wie oben ausgeführt wurde, wird in einem Kommunikationssystem Information durch den Kanal von der Quelle zum Ziel übertragen. Die Information wird durch ein Trägersignal befördert, das moduliert wird, um die Information zu enthalten oder zu befördern. Verschiedene Formen der Modulation werden für die Übertragung der Information durch den Kanal verwendet. Modulation ist das Verfahren der Variation der Eigenschaften eines Trägers gemäß einer aufgestellten Norm oder einem Schema; der Träger wird durch die Information präpariert oder "moduliert", um ein "moduliertes" Trägersignal zu erzeugen, das von der Quelle zum Ziel durch den Kanal übertragen wird. Beispielsweise ist in einem zellularen Kommunikationssystem die Modulation das Verfahren der Variation der Eigenschaften des elektrischen Trägers, wenn Information übertragen wird. Die gebräuchlichsten Typen der Modulation sind Frequenzmodulation (FM), Amplitudenmodulation (AM) und Phasenmodulation (PM).
Eine Modulationstechnik, die aktuell in der Industrie verwendet wird, wird als orthogonale Frequenzmultiplextechnik (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) bezeichnet. Die OFDM ist eine der Techniken für eine Mehrträger-Modulation. Die Mehrträger-Modulation ist eine Technik für die Modulation mehrerer Träger mit unterschiedlicher Information, wobei alle gleichzeitig oder zeitparallel übertragen werden. Die OFDM weist eine hohe Spektraleffizienz als auch eine Toleranz gegen einen Mehrwegeschwund auf. Wie oben ausgeführt ist, sind Sender nicht gerichtet und senden in alle Richtungen. Somit kann ein Signal, das von einem Sender oder der Quelle ausgeht, auf mehreren Wegen laufen, um den Empfänger oder das Ziel zu erreichen. Somit tritt ein Mehrwegeschwund bei der Intensität des Trägersignals auf, was zu einer Änderung der übertragenen Information führt.
Die Effizienz eines Systems, das die OFDM verwendet, rührt von der gleichzeitigen oder parallelen Übertragung mehrerer Unterträger her. Während dies die Bitrate auf jedem der Unterträger erniedrigt, liefert es eine "N"-fache Zunahme der gesamten Bitrate, wobei "N" die Anzahl der Unterträger ist. Zusätzlich ist es, da die Signale mit der niedrigen Bitrate kaum irgend eine ISI erleiden, und da die Unterträger orthogonal sind, möglich, die Unterträger unabhängig voneinander zu demodulieren. Ein konventionelles OFDM-System umfasst einen Satz Untersymbole X[K], die in der Zeit unter Verwendung einer inversen schnellen Fouriertransformation (Inverse Fast Fourier Transformation, IFFT) übertragen werden. Das Basisbandsignal im Zeitbereich kann dargestellt werden als:
Somit kann der N-Abtastwerte lange, übertragene OFDM-Symbolvektor ausgedrückt werden als: xN = IFFT{XN}wobei x_N und X_N die Symbolvektoren im Zeitbereich beziehungsweise Frequenzbereich sind.
In einem typischen OFDM-System werden binäre Symbole oder Bitströme in Form von komplexwertigen Zahlen kodiert. Die komplexwertigen Zahlen werden aus einem M-fachen Alphabet genommen. Die komplexwertigen Zahlen werden dann verwendet, um einen Satz orthogonaler Unterträger zu modulieren, um unter Verwendung einer inversen diskreten Fouriertransformation (IDFT) ein Signal im Zeitbereich zu erzeugen. Das sich ergebende Basisbandsignal, das gewöhnlicherweise einen komplexen Wert aufweist, wird auf einem Funkfrequenzträger (RF-Träger) quadraturmoduliert und durch einen Luftschnittstellenkanal übertragen. Das übertragene Signal wird durch Kanalrauschen und Dispersion verstümmelt, bevor es empfangen wird.
Es gibt mehrere Probleme bei Systemen, die OFDM-Modulationstechniken verwenden. Beispielsweise unterliegt der Kanal einem Schwund durch einen Mehrwegeverlust und einen Pfadverlust. Zusätzlich erleidet der Kanal eine ISI, die am Empfänger ein Problem darstellt, wenn die Daten detektiert werden müssen. Weiterhin gibt es für die Hersteller von Vorrichtungen, die Daten senden und empfangen, immer die Herausforderung einer Erhöhung der Menge und der Rate, mit der die Information über eine begrenzte Handbreite übertragen werden kann, während ein Signalverlust durch ein Kanalrauschen überwunden werden soll.
In "A Study of Using Correlation Coding in OFDM Communication Systems" von ZHAO Y et al., ICT'98, International Conference on Telecommunications, Bridging East and West Through Telecommunications, Band 4, 21–25 Juni 1998, Seiten 380–384, XP008005439 ist die Verwendung einer Korrelationskodierung als ein Kandidat für das Lösen von Problemen der ICI und der ISI in mobilen OFDM-Kommunikationssystemen beschrieben.
In "Reduced Complexity Equalizers for Zero Padded OFM Transmissions", Muquet B et al., 2000 IEEE International Conference on Acoustic, Speech and Signal Processing, Proceedings, Band 5, 5–9 Juni 2000, Seiten 2973–2976, XP001035810 IEEE, New York ist das Ersetzen des zyklischen Präfixes (cyclic prefix, CP) in der OFDM mit angehängten Nullen (trailing zeroes (TZ) und eine Entzerrung für TZ-OFDM beschrieben.
Was somit benötigt wird, ist ein System und ein Verfahren für das Minimieren des Einflusses der ISI und des Schwunds in OFDM-Systemen als auch für ein Erhöhen der Bitrate.
ZUSAMMENFASSUNG
Es werden ein System und ein Verfahren geliefert, die den Einfluss der ISI und des Schwunds minimieren, während sie eine verbesserte Bitrate ermöglichen. Das System umfasst einen Sender für das Erzeugen eines Signals und eines zyklischen Präfixes, wobei der Sender eine Vielzahl von Untersymbolen des partiellen Antwortsignals unterdrückt, um ein gekürztes Signal zu erzeugen, das verwendet wird, um ein Trägersignal zu modulieren, um das Signal zu erzeugen, und einen Empfänger in Verbindung mit dem Sender durch einen verrauschten Kanal für das Empfangen eines verrauschten Signals und das Zurückgewinnen des Signals aus dem verrauschten Signal durch das Eliminieren des Rauschens, das sich aus der Übertragung durch einen verrauschten Kanal ergeben hat.
Das Verfahren umfasst die Auswahl einer zyklischen Faltungseinrichtung, die vordefinierte Werte aufweist, das Anwenden der zyklischen Faltungseinrichtung auf ein Signal, um ein partielles Antwortsignal zu erzeugen, wobei ein Teil des partiellen Antwortsignals eine Amplitude nahe null aufweist, das Fallenlassen des Teils des partiellen Antwortsignals mit der Amplitude nahe null aus dem partiellen Antwortsignal, um ein gekürztes partielles Antwortsignal zu erzeugen, und das Anhängen eines zyklischen Präfixes an eine Vorderflanke des gekürzten partiellen Antwortsignals.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein Bandbreitengewinn erzielt wird ohne eine signifikante spektrale Ausdehnung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das ein System mit der Technik der partiellen Antwort der Orthogonalen Frequenzmultiplextechnik (OFDM) gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine graphische Darstellung eines OFDM-Signals.
3 ist eine graphische Darstellung eines partiellen OFDM-Antwortsignals, das durch ein vorgewähltes zyklisches Faltungspolynom geändert wurde.
4 ist eine graphische Darstellung eines partiellen OFDM-Antwortsignals, das durch ein vorgewähltes zyklisches Faltungspolynom geändert wurde.
5 ist eine graphische Darstellung eines Basis-OFDM-Spektrums und eines PR-OFDM-Spektrums.
6 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Erzeugung des partiellen OFDM-Antwortsignals unter Verwendung des Systems der 1.
DETALLIERTE BESCHREIBUNG
Betrachtet man nun die 1, so ist ein Kommunikationssystem 10 gezeigt, das einen Sender 14, einen Kanal 16 und einem Empfänger 18 aufweist, wobei das System 10 eine Signalmodulationstechnik mittels einer PR-OFDM (Partial Response Orthogonal Frequency Division Multiplexing) verwendet. Der Sender 14 umfasst eine Abbildungseinrichtung 22, eine zyklische Faltungseinrichtung 24, eine Seriell-Parallel-Wandler-Einheit 26, eine Einheit 28 für eine inverse schnellte Fouriertransformation (IFFT), eine Parallel-Seriell-Wandler-Einheit 30 und eine Präfix-Einheit 32. Der Sender 14 sendet die Information an den Empfänger 18 durch den Kanal 16. Der Kanal 16 ist ein verrauschter Kanal. Der Empfänger 18 umfasst eine Seriell-Parallel-Wandler-Einheit 34, eine Einheit 36 für eine schnelle Fouriertransformation (FFT), eine Parallel-Seriell-Wandler-Einheit 38, eine Maximum-Likelihood-(ML)-Schätzeinheit 40 und eine Rückabbildungseinheit (demapper unit) 42.
Information in Form von binären Signalen wird am Sender 14 empfangen und in die Abbildungseinrichtung 22 eingegeben für eine Abbildung oder Kodierung in Form eines Satzes von komplexen Zahlen, die aus einem M-stufigen Alphabet erhalten werden, um ein komplexes Signal zu erzeugen, was dann verwendet wird, um ein Trägersignal für eine Übertragung zu modulieren oder vorzubereiten, wie das im Detail unten diskutiert wird. Der Sender 14 sendet das Trägersignal durch den Kanal 16 an den Empfänger 18. Wenn das Trägersignal, das ein zeitbasiertes Signal ist, sich durch den Kanal 16 bewegt, führt der Kanal 16 Rauschen in das Trägersignal ein, wie x[n], das einer Kanalimpulsantwort, wie h[n] des Kanals 16 entspricht. Die zyklische Faltungseinrichtung 24 führt eine zyklische Faltung auf dem komplexen Signal aus. Zusätzlich hängt die Präfixeinheit 32 einen zyklischen Präfix (CP) an die Vorderflanke oder den Beginn des komplexen Signals an, die auch hilft, die Effekte des Kanals 16 zu kompensieren und eine Nachbarsymbolinterferenz (ISI) in jedem der Unterkanäle des PR-OFDM-Signals mit niedriger Bitrate zu unterdrücken.
Das CP gewährleistet, dass wenn der Kanal 16 eine Faltung auf jedem OFDM-Zeitsymbol durchführt, die Wirkung des Kanals 16 am Empfänger eliminiert werden kann. Bei der Technik der partiellen Antwort (PR) wird gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung eine Zwischen-Unterträger-Interferenz (das ist eine Zwischenkanalinterferenz, Inter-channel interference, ICI) erzeugt und in die Signale im Frequenzbereich eingeführt, um somit das wirksame Symbol im Zeitbereich zu verkürzen. Die erzeugte ICI wird in das komplexe Signal durch die zyklische Faltungseinheit 24 eingeführt, wie das oben angegeben ist. Die zyklische Faltungseinheit 24 führt auf der Basis der gewünschten oder erzeugten ICI systematische oder bekannte Größen der Dispersion ein, um ein partielles Antwortsignal zu erzeugen. Im System 10 wird das Frequenzsymbol X_N einer zyklischen Faltung durch ein bekanntes Polynom c_N der Ordnung M unterworfen, wobei dieses folgendermaßen definiert ist: cN = [c(0)c(1) ... c(M – 1)00 ... 0]
Das PR-Polynom kann als ein mit Nullen aufgefüllter Vektor der Länge N mit M Ausdrücken, die nicht null sind, ausgedrückt werden. Der sich ergebende Symbolvektor im Zeitbereich kann nun folgendermaßen ausgedrückt werden: xN = IFFT{XN ⊗ CN}wobei ⊗ eine zyklische Faltung bezeichnet, die durch die zyklische Faltungseinheit 24 durchgeführt wird, die die Information in jedem Untersymbol des Frequenzbereichs über M aufeinanderfolgende Unterträger verstreut. Somit benötigt der Empfänger 18 einen Sequenzdetektionsmechanismus, um die eingegebenen Untersymbole X_N zu entwirren, und dies wird durch die ML-Detektoreinheit 40 durchgeführt. Zusätzlich ist das andere Ergebnis der zyklischen Faltung mit c_N das, dass das ursprüngliche Zeitvektorsymbol x_N nun eine Amplitudenhüllkurve trägt, die folgendermaßen gegeben ist: eN = IFFT{cN}
Durch das passende Wählen des Polynomvektors c_N kann der Sender 14 Energie in Teilen des OFDM-Zeitsymbolvektors wirksam unterdrücken, um somit ein PR-OFDM-Symbol zu erzeugen. Man betrachte beispielsweise den Satz von Polynomen, die man aus den Koeffizienten der Leistungswerte von r in p(r) erhält, wobei: p(r) = (1 – r)m,m = 1, 2, ...
Der Hüllvektor, der sich aus einem solchen Polynom ergibt, weist eine Null an jedem seiner Endbereiche auf. Somit wird die Energie an den Endbereichen oder den Anhängen der Hüllkurve des Symbolvektors im Zeitbereich wirksam unterdrückt und kann fallen gelassen werden. Somit erzeugt die zyklische Faltungseinheit 24 ein partielles Antwortsignal mit einer Energie nahe Null an den Endbereichen im Zeitbereich.
Das partielle Antwortsignal, das ein Signal im Frequenzbereich ist, wird dann von der Seriell-Parallel-Einheit 26 empfangen. Die Seriell-Parallel-Einheit 26 wandelt das partielle Antwortsignal von einer seriellen in eine parallele Signalgebung um und gibt das parallele, partielle Antwortsignal an die IFFT-Einheit 28. Die IFFT-Einheit 28 führt eine Modulation, das ist eine Transformation, auf dem parallelen, partiellen Antwortsignal aus, um reale und imaginäre Komponenten im Zeitbereich zu erzeugen. Das transformierte parallele, partielle Antwortsignal wird vom partiellen Antwortsignal abgeleitet. Die realen und imaginären Komponenten des transformierten, parallelen, partiellen Antwortsignals werden dann von der Parallel-Seriell-Einheit 30 empfangen, die sie in eine serielle Signalisierung umwandelt, um ein transformiertes, partielles Antwortsignal zu erzeugen, das für eine Übertragung bereit ist.
Wenn man nun die 2, 3 und 4 betrachtet, so ist die Wirkung des eine partielle Antwort erzeugenden Polynoms auf den Symbolvektor im Zeitbereich an einem Zeitsymbol mit 64 Abtastwerten (64-sample time symbol) gezeigt. Wenn man insbesondere die 2 betrachtet, so ist ein Zeitsymbol mit 64 Abtastwerten nur als absoluter Wert oder absolute Größe gezeigt, die aus einem Satz von zufällig herausgepickten Untersymbolen der Quadratur-Phasen-Verschiebungs-Verschlüsselung (QPSK) im Frequenzbereich ermittelt wurde. Obwohl 2 QPSK-Untersymbole zeigt, kann jede Konstellation für das partielle Antwortsignal verwendet werden. In den 3 und 4 sind die entsprechenden Zeitsymbolgrößen unter Verwendung eines PR-Polynoms c der Ordnung M = 2 beziehungsweise M = 4 gezeigt, wobei mehrere der Abtastwerte des Zeitsymbols nahe den Enden unterdrückt sind. Das Fallenlassen der Abtastwerte nahe den Enden führt nahezu zu keinem Leistungsverlust, da die Energie an den Enden dieses Zeitsymbols sehr niedrig ist. Die Bezeichnung "Fallenlassen", wird hier verwendet, um anzuzeigen, dass die Untersymbole nicht als ein Teil des übertragenen partiellen Antwortsignals übertragen werden. Somit ermöglicht das Fallenlassen oder Nicht-Übertragen der Abtastwerte niedriger Energie eine Komprimierung des Signals in der Zeit, um somit signifikante Zeit- oder Bandbreitengewinne zu erzielen. Das Reduzieren der Zeit, die benötigt wird, um ein OFDM-Zeitsymbol zu übertragen, kann wegen der PR-Wirkungen als ein Hinführen zu einer extra Bandbreite angesehen werden.
In einer Ausführungsform ist das System 10 ein OFDM-System, das 64 Unterträger verwendet. PR-Polynome der Ordnungen von M = 1 bis M = 4 werden im System 10 verwendet. Für M = 1, 2,3 und 4, werden d = 12, 16, 24 beziehungsweise 32 Abtastwerte (das sind 6, 8, 12 und 16 von jedem Endbereich) fallen gelassen. Somit ist beim Fehler jedes anderen Leistungsverlustes in der BER oder dem SNR der Bruchteil der Zeit, der beim Übertragen eines OFDM-Zeitsymbols gespart wird, d/N. Somit ist die gesparte Zeit 12/64, 16/64, 24/64 und 32/64 oder 18,75%, 25%, 37,5%, und 50% für M = 1, 2, 3 beziehungsweise 4. Somit kann die gesparte Zeit verwendet werden, zusätzliche OFDM-Symbole zu übertragen, und der entsprechende Bandbreitengewinn, der gemessen wird als zusätzliche Übertragungen, die in einer gegebenen Zeit möglich sind, beträgt 23%, 33%, 60% und 100 für M = 1, 2, 3 beziehungsweise 4.
Wie gezeigt ist, wird der Bandbreitengewinn mit einer minimalen spektralen Ausdehnung, die unten im Detail diskutiert wird, erzielt. Fachleute werden erkennen, dass das OFDM-Signal s₁(t) vor dem Einschieben des CP folgendermaßen dargestellt werden kann:
wobei N die FFT-Größe ist, ΔT = T/N ist, und p_k(t) das k-te Basisband OFDM-Symbol, das in [(k – 1)T, kT] übertragen wird, ist.
Der n-te Abtastwert s₁[n] des Signals ist gleich p_k[m], der m-te Abtastwert des Pulses p_k(t), wobei n = (m + kN). In einer Ausführungsform der PR-Signalisierung werden d Untersymbole, wobei d eine gerade Zahl ist, an den Endbereichen aus jedem OFDM-Symbol fallen gelassen, da die Größen der fallengelassenen Untersymbole relativ unbedeutend sind; das Fallenlassen der Untersymbole aus dem OFDM-Signal erzeugt ein PR-OFDM-Signal im Zeitbereich. In einer alternativen Ausführungsform der PR-Signalisierung können die fallen gelassenen Untersymbole sich in jedem Teil des PR-Signals befinden. Das zeitbasierte PR-OFDM-Signal umfasst somit Symbole mit jeweils (N – d) Abtastwerten, wobei das k-te Symbol einen Untersatz von Abtastwerten von p_k(t), insbesondere den (d/2 + 1)-ten Abtastwert bis zum (N – d/2)-ten Abtastwert, enthält. Das PR-OFDM-Signal s₂(t) kann in Form des Pulszuges p_k(t) folgendermaßen ausgedrückt werden:
wobei die Pulse p'_k(t) und p_k(t) folgenden Bezug aufweisen
wobei rect(t) = 1 ∀ t ε [0, 1], und 0 ansonsten.
Die Leistungsspektraldichte (PSD) des Pseudozufallssignals, das durch die Gleichung (1) dargestellt wird, kann aus der Autokorrelationsfunktion von s₁(t) berechnet werden. Natürlich ist die Autokorrelation von s₁(t) auf das Intervall [–NΔT, NΔT] beschränkt. Dies folgt aus der zeitlichen Beschränkung von p_k(t) selbst auf [0, NΔT] und aus der Tatsache, dass die verschiedenen OFDM-Symbole einen Mittelwert von null aufweisen als auch nicht korreliert sind. Die Autokorrelation von s₁(t) ist dieselbe wie die der Gesamtheit der Pulse p_k(t), das ist R_s(t) = R_p(t). Die Pulse p'_k(t) werden aus p_k(t) abgeleitet, somit folgt:
Somit steht die PSD S_p(f) des zeitkontinuierlichen PR-OFDM-Signals s₂(t) in Bezug zur PSD S_p(f) des regelmäßigen OFDM-Signals s₁(t) in Gleichung (1), wie folgt:
wobei der * eine Faltung bezeichnet. Für M = 4 erhöht sich der Wert von d ≈ N/2, der auf die Bandbreite schließen lässt, um einen Faktor sinc(fT). Der Einfluss dieses Faktors im Frequenzbereich für den Fall M = 4 und die Wahl d = N/2 ist in 5 gegen den Hintergrund des normalen OFDM-Spektrums der 5 gezeigt. Somit ist die spektrale Ausdehnung im Vergleich zu den großen Bandbreitengewinnen, die durch die PR-OFDM möglich sind, vernachlässigbar.
Das PR-OFDM-Signal weist unterdrückte Teile des Zeitsymbols auf. Das zyklische Faltungspolynom wird so gewählt, dass die unterdrückten Teile in den Endbereichen des Zeitsymbols liegen, obwohl sogar ein Polynom gewählt werden könnte, um jeden Teil des OFDM, wie beispielsweise den mittleren Teil, zu unterdrücken. In der vorliegenden Ausführungsform tritt die Unterdrückung in den Endbereichen des Zeitsymbols auf. Wenn die Endbereiche des Symbols im Zeitbereich unterdrückt werden, kann ein CP ohne eine Interferenz von Signal selbst hinzugefügt werden. Die Länge des hinzuzufügenden CP ist gewöhnlicherweise wie die maximale Kanallänge L, auf die man stößt, fest. Am Empfänger 18 trägt das CP die gesamte ISI und wird für Detektionszwecke einfach fallen gelassen, wie das im Detail unten diskutiert wird. Somit liefert eine orthogonale Wahl von Unterträgern mit einem CP eine Mehrträgertechnik, die frei von einer ISI und einer Zwischen-Unterträger-Interferenz (das ist eine Zwischenkanalinterferenz, Interchannel interference, ICI) ist. Das zyklisch Präfix oder CP wird per Definition so gewählt, dass es die letzten L Abtastwerte des Symbols darstellt und an den Beginn angehängt wird. Für eine PR-OFDM werden wir in unserem Fall immer eine Ordnung des PR-Polynoms verwenden, so dass für die Anzahl der unterdrückten Untersymbole d/2 > L gilt. Somit wird das CP einfach aus L leeren (das heißt alle Null) Untersymbolen bestehen, die an das gekürzte Symbol p'_k[n] angehängt werden. Ein zusätzliche Vorteil besteht somit darin, dass das CP, das bei der PR-OFDM verwendet wird, nur eine kleine oder gar keine Energie haben kann.
Das partielle Antwortsignal wird durch den Kanal 16 übertragen und am Empfänger 18 als ein übertragenes partielles Antwortsignal empfangen. Das übertragene partielle Antwortsignal wird an der Seriell-Parallel-Einheit 34 empfangen und in ein parallel übertragenes partielles Antwortsignal umgewandelt und an die FFT-Einheit 36 weiter gegeben. Die FFT-Einheit 36 führt die inverse Transformation der Transformation aus, die durch die IFFT-Einheit 28 ausgeführt wurde, und transformiert somit das Signal von einem Signal im Zeitbereich in ein Signal im Frequenzbereich, um ein umgewandeltes, paralleles, übertragenes, partielles Antwortsignal zu produzieren. Das umgewandelte, parallele, übertragene, partielle Antwortsignal wird an die Parallel-Seriell-Einheit 38 gegeben. Die Parallel-Seriell-Einheit 38 ändert das umgewandelte, parallele, übertragene, partielle Antwortsignal in ein umgewandelte, übertragenes, partielles Antwortsignal. Das umgewandelte, übertragene, partielle Antwortsignal wird an eine Maximum-Likelihood-(ML)-Detektoreinheit 40 gegeben. Die ML-Einheit 40 entwirrt das umgewandelte, übertragene, partielle Antwortsignal, um das auf einer komplexen Zahl basierende Signal zu erzeugen oder wiederzugewinnen. Die Rückabbildungseinheit 42 wandelt das auf einer komplexen Zahl basierende Signal in einen binären Strom um, der vom Empfänger ausgegeben wird.
Betrachtet man nun die 6, so beginnt das Verfahren zum Erzeugen eines PR-OFDM-Signals im Schritt 100. Im Schritt 110 wird eine zyklische Faltungseinrichtung ausgewählt, die die Untersymbole der Endbereiche auf eine Amplitude nahe null reduziert. Im Schritt 120 wird die zyklische Faltungseinrichtung auf das Signal angewandt, um ein gefaltetes Signal zu erzeugen. Im Schritt 130 wird das Signal vom Frequenzbereich in den Zeitbereich umgewandelt. Im Schritt 140 werden die Untersymbole mit einer Amplitude nahe null des gefalteten Signals fallen gelassen, um ein PR-OFDM-Signal zu erzeugen. Im Schritt 150 wird ein zyklisches Präfix an das PR-OFDM-Signal angehängt, und das Verfahren endet im Schritt 160.
Obwohl eine Beschreibung anhand spezieller Ausführungsformen erfolgt ist, werden Fachleute erkennen, dass eine Anzahl von Modifikationen an diesen Lehren auftreten können. Somit sollten Fachleute verstehen, dass während die Erfindung speziell in Bezug auf eine oder mehrere ihrer bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, verschiedene Modifikationen oder Änderungen in der Form und der Ausgestaltung darin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie sie hier nachfolgend beansprucht wird, abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Bit-Raten-Erhöhung durch Steigerung der effektiven Bandbreite in einem System, das eine orthogonale Frequenz-Multiplex-Technik nutzt, die 64 Unterträger verwendet, wobei das Verfahren umfasst: Auswahl (110) einer zyklischen Faltungseinrichtung, die eine partielle Antwort polynomischen Grads von 1, 2, 3, oder 4 aufweist; und Anwenden (120) der zyklischen Faltungseinrichtung auf ein Frequenzbereichs-Signal, das eine Vielzahl von Unter-Symbolen aufweist, um ein partielles Antwort-Signal zu erzeugen, das die Vielzahl von Unter-Symbolen aufweist, wobei die Werte der zyklischen Faltungseinrichtung ausgewählt sind, so dass ein Teil der Vielzahl von Unter-Symbolen an den Endbereichen in dem Zeitbereich des partiellen Antwort-Signals durch Reduktion der Amplitude der Unter-Symbole unterdrückt ist; gekennzeichnet durch: Weglassen (140) von 6, 8, 12, 16 Unter-Symbolen der Vielzahl von Unter-Symbolen von jedem Endbereich in dem Zeitbereich des partiellen Antwort-Signals für partielle Antwort polynomischen Grads von jeweils 1, 2, 3, 4, um ein gekürztes partielles Antwort-Signal zu erzeugen; und Anhängen (150) eines Präfixes an eine Vorderflanke des gekürzten partiellen Antwort-Signals, wobei das Präfix eine Teilmenge der letzten Unter-Symbole des Signals vor Kürzung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend: Umformen (130), des partiellen Antwort-Signals, durch Verwendung einer inversen schnellen Fourier-Transformations-Technik, um ein zeitbasiertes Signal zu erzeugen; Übertragen, des zeitbasierten Signals durch einen verrauschten Kanal, um ein verrauschtes Signal zu erzeugen; und Zurückgewinnen, des auf Zeit basierenden Signals von dem verrauschten Signal bei einem Empfänger.
System zur Informations-Lieferung von einer Quelle an einen Zielort, das eine orthogonale Frequenz-Multiplex-Technik nutzt, die 64 Unterträger verwendet, wobei das System umfasst: Mittel (22) zum Umwandeln der Information in ein Frequenzbereichs-Signal; Mittel (24; 28) zum Umformen des Frequenzbereichs-Signals zu einem Zeitbereichs-Signal, wobei das Mittel zum Umformen mit dem Mittel zum Umwandeln gekoppelt ist und wobei die Umformung zu Unterdrückung einer Vielzahl von Unter-Symbolen an den Endbereichen des Zeitbereichs-Signals führt, durch Reduktion der Amplitude von Unter-Symbolen mittels zyklischer Faltung, die eine partielle Antwort polynomischen Grads von 1, 2, 3 oder 4 verwendet; gekennzeichnet durch: Mittel zum Weglassen von 6, 8, 12, 16 Unter-Symbolen von jedem Endbereich des Zeitbereichs-Signals der Vielzahl von unterdrückten Unter-Symbolen, um ein gekürztes Zeitbereichs-Signal für partielle Antwort polynomischen Grads von jeweils 1, 2, 3, 4, zu erzeugen, wobei das Mittel zum Weglassen mit dem Mittel zum Umformen gekoppelt ist, und Mittel zum Anhängen (150) eines Präfixes an eine Vorderflanke des gekürzten Zeitbereichs-Signals, wobei das Präfix eine Teilmenge von letzten Unter-Symbolen des Signals vor Kürzung ist.
System nach Anspruch 3, weiter umfassend: Mittel (16) zur Lieferung des gekürzten Zeitbereichs-Signals von der Quelle an den Zielort, wobei das Mittel zum Liefern mit dem Mittel zum Weglassen gekoppelt ist; und Mittel (18) zum Empfangen des gelieferten gekürzten Zeitbereichs-Signals, wobei das Mittel zum Empfangen mit dem Mittel zum Liefern gekoppelt ist, und wobei die Mittel zum Empfangen umfassen: Mittel zum Zurückgewinnen eines empfangenen gekürzten Zeitbereichs-Signals aus dem gelieferten gekürzten Zeitbereichs-Signal, wobei das empfangene gekürzte Zeitbereichs-Signal das gekürzte Zeitbereichs-Signal darstellt; Mittel zum Einfügen einer Vielzahl von Nullwert-Abtastwerten in dem empfangenen gekürzten Zeitbereichs-Signal, um ein empfangenes Zeitbereichs-Signal zu erzeugen, wobei das Mittel zum Einfügen mit dem Mittel zum Zurückgewinnen gekoppelt ist, und wobei das empfangene Zeitbereichs-Signal das Zeitbereichs-Signal darstellt; und Mittel (36) zum Umformen des empfangenen Zeitbereichs-Signals zu einem empfangenen Frequenzbereichs-Signal, wobei das Mittel zum Umformen des empfangenen Zeitbereichs-Signals mit dem Mittel zum Einfügen gekoppelt ist, und wobei das empfangene Frequenzbereichs-Signal das Frequenzbereichs-Signal darstellt.
System nach Anspruch 4, weiter umfassend, Mittel (42) zum Zurückgewinnen einer empfangenen Information aus dem empfangenen Frequenzbereichs-Signal, wobei das Mittel zum Zurückgewinnen mit dem Mittel zum Umformen des empfangenen Zeitbereichs-Signal gekoppelt ist, und wobei die empfangene Information die Information darstellt.