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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung eines Sendesignalrahmens
in Bezug auf ein Übertragungssystem
mit orthogonaler Frequenzaufteilungsmultiplexierung (nachfolgend
als „OFDM" bezeichnet); und
spezieller auf einen Generator für
OFDM-Signalrahmen, einen Sender, ein Signalsendesystem und ein Verfahren
zur Erzeugung eines OFDM-Signalrahmens.
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In Verbindung stehender Stand
der Technik
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Neuerdings
wurde ein OFDM-Übertragungssystem
auf ein Funk-LAN-System angewendet, wie beispielsweise IEEE.11A
zur praktischen Verwendung, und gegenwärtig wird ebenso untersucht,
ein OFDM-Sendesystem zur terrestrischen Funkübertragung und zur zellularen
Kommunikation zu verwenden. Das System zum Senden von OFDM-Signalen erfordert
keine Entzerrung der Frequenzantwort von Mehrwegeausbreitungsinterferenzen,
welche durch mehrere Übertragungswege
erzeugt werden und dann ist das System zur Breitbandsignalübertragung geeignet.
Allgemein variieren bei der Funkkommunikation die Bedingungen für die Übertragungsstrecke abhängig vom
Ort eines Empfangsendgerätes.
Entsprechend wird eine adaptive Modulations-/Demodulationstechnologie
eingesetzt, welche die Senderate beim Sendeteilnehmer in Übereinstimmung
mit den Bedingungen der Übertragungsstrecke ändert. Wenn die
adaptive Modulation/Demodulation eingesetzt wird, erhält ein Sender
einen Wert über
die Qualität des
Empfangssignals von einem Empfangsteilnehmer, und ändert die
Senderate in Übereinstimmung mit
dem Qualitätswert
des Empfangssignals. Der Qualitätswert
des Empfangssignals wird beim Empfangsteilnehmer bestimmt, indem
ein gewünschter Wert
der Qualität
des Empfangssignals verwendet wird (gewünschtes Rahmen-Fehler-Verhältnis),
der Wert der Leistung des Empfangssignals, das Signal-Rauschverhältnis des
Empfangssignals und die Dopplerfrequenz.
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1 zeigt
ein Beispiel eines herkömmlichen
Generators für
OFDM-Signalrahmen 93, auf welchen die adaptive Modulations-/Demodulationstechnik
angewendet wird. Ein Sendeabschnitt weist einen Rahmengenerator 93 auf,
einen OFDM-Modulator 92 und einen RF-Abschnitt 91. Im Rahmengenerator 93 bestimmt
der Bestimmer der Rateninformation 94 die Rateninformation
unter Verwendung des Qualitätswerts
des Empfangssignals. Es ist dabei überflüssig, die Anzahl von Informationsbits,
die Kodierrate, die Modulationsreihenfolge und den Spreizfaktor
zu erwähnen,
wobei die Rateninformation andere Informationen enthalten kann als
die obigen oder lediglich einen Teil der obigen Informationen. Ein
Generator 95 einer Folge von Datensymbolen erzeugt ein
Stück einer
Folge von Datensymbolen in Übereinstimmung
mit der Rateninformation. Wenn der Empfangsteilnehmer die Rateninformation zur
Demodulation benötigt,
wird die Rateninformation der Folge von Informationssymbolen beigefügt. Ein Generator 96 für Pilotsymbole
erzeugt Pilotsymbole. Ein Multiplexer 97 ordnet die erzeugten
Datensymbole und Pilotsymbole in einem Zeitfrequenzschlitz an und
erzeugt einen Sendesignalrahmen. Ein OFDM-Modulator 92 OFDM-moduliert das Signal
in dem Rahmen. Das OFDM-modulierte Signal wird einer Frequenzwandlung
unterzogen und durch den RF-Abschnitt 91 übertragen.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm eines OFDM-Transceivers, der den herkömmlichen
Rahmengenerator einsetzt. Ein Generator 95 für Datensymbole
in einem Sender 90 weist einen Kodierer 85A auf,
eine Zuordnungseinheit 95B zur Erzeugung der Modulationsreihenfolge
und eine Spreizeinheit 95C. Andererseits weist ein Empfänger 80 einen
RF-Abschnitt 81 auf, einen OFDM-Demodulator 82,
einen Kanalschätzer 83,
einen Bestimmer der Qualität
des Empfangssignals 85 und eine Despreiz-/Dezuordnungs-/Dekodiereinheit 84.
Das empfangene Signal wird durch einen RF-Abschnitt 81 heruntergewandelt und
der OFDM-Demodulation durch einen OFDM-Demodulator 82 unterzogen.
Der Kanalschätzer 83 führt die
Kanalschätzung
unter Verwendung des demodulierten OFDM-Signals und der Pilotsymbole aus.
Der Kanalschätzer 83 schätzt den
Kanalwert (Amplitude und Phase) von jedem Unterträger, der zum
Senden verwendet wird und den Wert der Rauschleistung, der an einer
Empfangsantenne anliegt. Der Bestimmer 85 der Qualität des Empfangssignals
berechnet das Signal-Rauschleistungs-Verhältnis unter Verwendung des
geschätzten
Kanalwertes und des geschätzten
Rauschleistungswertes. Ein Qualitätswert des Empfangssignals
wird unter Verwendung dieser Werte und eines gewünschten Qualitätswertes
des Empfangssignals bestimmt. Die Despreiz-/Dezuordnungs-/Dekodiereinheit 84 demoduliert
die Folge von Informationssymbolen unter Verwendung des geschätzten Kanalwertes
und des demodulierten OFDM-Signals.
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3 zeigt
ein Beispiel eines erzeugten Senderahmens. Detaillierte OFDM-Signalparameter sind
in 12 gezeigt. Das der Pilot- & Datenanordnung hat eine derartige
Struktur, dass für
jeden Unterträger
vier Pilotsymbole jeweils am Anfang und Ende des Rahmens angeordnet
sind, und 12 Datensymbole in der Mitte des Rahmens angeordnet sind. 13 zeigt
eine entsprechende Tabelle des Qualitätswerts des Empfangssignals,
der Rateninformation (Kodierrate, Modulationsreihenfolge, Spreizfaktor, Anzahl
von Informationsbits) und die sich ergebende Senderate, für den Fall,
bei dem das Format der Pilot- & Datenanordnung
in 3 verwendet wird. Der Ratenbestimmer bestimmt
die oben beschriebene Rateninformation unter Verwendung der Informationen
in der entsprechenden Tabelle in 13, welche dem
Qualitätswert
des Empfangssignals „1–3" entsprechen, der
vom Empfänger 80 zurückgeführt wird. Zum
Beispiel, für
den Fall, dass der Qualitätswert
des Empfangssignals „1" ist, werden in einer
eingegebenen Folge von Informationssymbolen „945 Bits", 12 Bits von CRC (zyklischer Redundanzcheck)
Bits hinzugefügt,
was 957 Bits ergibt (ungefähr
960 Bits). Ferner werden indem FEC (Vorwärts-Fehlerkorrektur) mit einer
Kodierrate „1/2" durchgeführt wird
und QPSK (Quadraturphasenverschiebungsverschlüsselung) mit 2 Bits/Hz, um
mit einem Spreizfaktor „1" zu spreizen, werden
Datensymbole von 960 Symbolen als Symbole nach der Kodier-/Modulier-/Spreizverarbeitung
erzeugt. Bei der Demodulation der OFDM-Signalübertragung ist es erforderlich,
den Kanalwert von jedem Unterträger
beim Empfangsteilnehmer abzuschätzen.
Hier wird davon ausgegangen, dass als Kanalschätzverfahren, welches einfach
ist und die höchste
Schätzgenauigkeit
hat, in jedem Unterträger insgesamt
8 Pilotsymbole einer synchronen Addition unterzogen werden, um den
Kanal abzuschätzen
(es wird davon ausgegangen, dass die Kanalvariation im Rahmen extrem
klein ist).
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In
3 gibt
Pp/Pi die Leistung des Pilotsymbols (Pp) je Unterträger an und
das Leistungsverhältnis
pro moduliertem Symbol nach der Entspreizung. Allgemein beträgt der Wert
(Pp/Pi), um zufriedenstellende Kanalschätzgenauigkeit zu erhalten, bevorzugt
ungefähr
6–10 dB.
Im Fall von
3 beträgt Pp/Pi ungefähr 9 dB.
In dem Sendesignalrahmen, der erzeugt wird durch den obigen herkömmlichen
Rahmengenerator sind das Format der Pilot- & Datenanordnung und die Anzahl der
Pilotsymbole feststehend, unbeachtlich des Qualitätswerts
des Empfangssignals. Eine Verfahrensweise, in der die Anzahl von
Pilotsymbolen adaptiv verändert
wird, um die OFDM-Kommunikation durchzuführen, wurde vorgeschlagen (Bezug
nehmend auf die offengelegte
japanische
Patentanmeldung in der Gazette No. 2000-151548 ).
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Die
Druckschrift, veröffentlicht
durch Czylwik A.: „OFDM
and related methods for broadband mobile radio channels" Broadband Communications
1998. Access in Transmission Networking. Proceedings 1998 International
Zurich Seminar an Zurich, Switzerland 17.–19. Feb. 1998, New York, NY,
USA, IEEE, US, 17 February 1998 (1998-02-17), auf Seiten 91–98, XP
010277036 ISBN: 0-7803-3893-6 offenbart OFDM mit adaptiver Modulation
und speziell wird dort besprochen, dass die augenblickliche Übertragungsfunktion
des Funkkanals beim Empfänger abgeschätzt werden
kann und zum Sender über
Signalisierungskanäle
zurückgeführt werden
kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im
obigen herkömmlichen
Rahmengenerator jedoch ist das Format der Pilot- & Datenanordnung feststehend.
Wenn das Format der Pilot- & Datenanordnung
feststehend ist, ist die Genauigkeit der Kanalschätzung begrenzt.
Entsprechend wohnt einem System zur OFDM-Übertragung,
das den herkömmlichen
Rahmengenerator einsetzt, folgende Schwierigkeit inne. Das heißt, bei
einem Kanal mit extrem schlechter Qualität des Empfangssignals (das
Signal-Rauschleistungs-Verhältnis
ist extrem niedrig), sogar wenn versucht wird, Kommunikation mit
zufriedenstellend niedriger Senderate unter Verwendung einer adaptiven
Modulations-/Demodulationsmethodik einzusetzen, versagt die Kommunikation
aufgrund des Fehlers bei der Kanalschätzung.
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Zum
Beispiel zeigt 4 ein Beispiel eines Falles,
bei dem unter einem extrem schlechten Qualitätswert des Empfangssignals
die Senderate auf 4 kbps abgesenkt wird unter Verwendung des herkömmlichen
Rahmengenerators. Bei diesem Beispiel mit einem Spreizfaktor von
240 wird die Senderate abgesenkt. In 4 gibt Pi
eine Erhöhung
von Pi in der in 4 gezeigten Struktur in Bezug
auf Pi, das in der Struktur von 3 gezeigt
ist, an. Das heißt, indem
gespreizt wird, um die Senderate abzusenken, wenn der Empfangsteilnehmer
die Entspreizung durchführt,
wird eine Verstärkung
von ungefähr
24 dB je Modulationssymbol erhalten. Jedoch verringert sich Pp/Pi
auf „minus
14 dB"; folglich
wird die Kanalschätzungsgenauigkeit
verschlechtert.
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Die
vorliegende Erfindung wurde vorgeschlagen, um das oben beschriebene
Problem zu lösen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Generator
für OFDM-Signalrahmen
bereitzustellen, einen Sender, ein System zur Signalübertragung
und ein Verfahren zur Erzeugung eines OFDM-Signalrahmens, wodurch
es sogar bei einem Kommunikationskanal, dessen Qualität des Empfangssignals
extrem schlecht ist, möglich
ist, einen derartigen Zustand zu verhindern, dass die Kommunikation
versagt.
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Um
die obige Aufgabe zu erreichen, ist ein Generator für OFDM-Signalrahmen
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Generator für
OFDM-Signalrahmen, der Mittel zur Ratenbestimmung aufweist die basierend
auf einem Qualitätswert
eines Empfangs-signals bei einem Empfänger in Bezug auf ein OFDM-Signal,
das bei dem Empfänger
empfangen wird, die Rateninformation des OFDM-Signals bestimmen,
Mittel zur Bestimmung des Formats der Pilot- & Datenanordnung, die basierend auf
dem Qualitätswert
des Empfangssignals ein Format einer Pilot- & Datenanordnung des OFDM-Signals
bestimmen, Mittel zur Bestimmung der Anzahl von Pilotsymbolen, die
basierend auf dem Qualitätswert
des Empfangssignals die Anzahl von Pilotsymbolen des OFDM-Signals
bestimmen, Mittel zur Bestimmung der Leistungsverstärkungsrate,
die basierend auf dem Qualitätswert
des Empfangssignals die Leistungsverstärkungsrate des OFDM-Signals
bestimmen, Mittel zur Erzeugung von Datensymbolen, die basierend
auf der Rateninformation und der Leistungsverstärkungsrate ein Stück einer
Datensymbolfolge, die zu übertragen
ist, erzeugen und Mittel zur Erzeugung eines Sendesignalrahmens,
die basierend auf dem erzeugten Datensymbol, der Anzahl von Pilotsymbolen und
dem Format der Pilot- & Datenanordnung
einen Sendesignalrahmen des OFDM-Signals, der zu senden ist, erzeugen.
Ebenso stellt ein Sender gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Sender dar, der ein OFDM-Signal überträgt, der dadurch gekennzeichnet ist,
dass er den obigen Generator für
OFDM-Signalrahmen enthält.
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Ferner
stellt ein System zur Signalübertragung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein System zur Signalübertragung
dar, das einen Sender enthält, der
OFDM-Signale überträgt und einen
Empfänger zum
Empfang des OFDM-Signals, worin der Empfänger Mittel zur Bestimmung
der Qualität
des Empfangssignals aufweist, um den Qualitätswert des Empfangssignals
beim Empfänger
in Bezug auf das empfangene OFDM-Signal zu bestimmen, und Rückführungsmittel,
um den bestimmten Qualitätswert des
Empfangssignals an den Sender zurückzuführen; der Sender weist auf:
Mittel zur Ratenbestimmung, die basierend auf dem Qualitätswert des
Empfangssignals, der durch Rückführung erhalten
wird, eine Rateninformation des OFDM-Signals bestimmen, Mittel zur
Bestimmung des Formats der Pilot- & Datenanordnung, die basierend auf
dem Qualitätswert
des Empfangssignals ein Format einer Pilot- & Datenanordnung des OFDM-Signals
bestimmen, Mittel zur Bestimmung der Anzahl von Pilotsymbolen, die
basierend auf dem Qualitätswert
des Empfangssignals die Anzahl der Pilotsymbole des OFDM-Signals
bestimmen, Mittel zur Bestimmung einer Leistungsverstärkungsrate,
die basierend auf dem Qualitätswert
des Empfangssignals die Leistungsverstärkungsrate des OFDM-Signals
bestimmen, Mittel zur Erzeugung von Datensymbolen, die basierend
auf der Rateninformation und der Leistungsverstärkungsrate eine Folge von Datensymbolen,
die zu senden ist, erzeugen, und Mittel zur Erzeugung eines Sendesignalrahmens,
die basierend auf dem erzeugten Datensymbol, der Anzahl von Pilotsymbolen
und dem Format der Pilot- & Datenanordnung
einen Sendesignalrahmen des zu sendenden OFDM-Signals erzeugen.
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Darüber hinaus
ist ein Verfahren zur Erzeugung eines OFDM-Signalrahmens gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines OFDM-Signalrahmens,
bei dem in einem Sender, der das OFDM-Signal an einen Empfänger sendet,
ein Sendesignalrahmen des OFDM-Signals erzeugt wird, das einen Schritt
zur Bestimmung einer Rate enthält,
der basierend auf einem Qualitätswert
eines Empfangssignals bei einem Empfänger in Bezug auf ein OFDM-Signal,
das bei dem Empfänger
empfangen wird, die Rateninformation des OFDM-Signals bestimmt,
einen Schritt zur Bestimmung eines Formats einer Pilot- & Datenanordnung,
der basierend auf dem Qualitätswert
des Empfangssignals ein Format einer Pilot- & Datenanordnung des OFDM-Signals
bestimmt, einen Schritt der Bestimmung einer Anzahl von Pilotsymbolen,
der basierend auf dem Qualitätswert
des Empfangssignals eine Anzahl von Pilotsymbolen des OFDM-Signals
bestimmt, einen Schritt zur Bestimmung einer Leistungsverstärkungsrate,
der basierend auf dem Qualitätswert
des Empfangssignals eine Leistungsverstärkungsrate des OFDM-Signals
bestimmt, einen Schritt zur Erzeugung von Datensymbolen, der basierend
auf der Rateninformation und der Leistungsverstärkungsrate eine zu übertragende
Datensymbolfolge erzeugt, und einen Schritt zur Erzeugung eines
Sendesignalrahmens, der basierend auf dem erzeugten Datensymbol,
der Anzahl von Pilotsymbolen und dem Format der Pilot- & Datenanordnung
einen Sendesignalrahmen des zu sendenden OFDM-Signalrahmens erzeugt.
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Gemäß den oben
beschriebenen Erfindungen werden basierend auf dem Qualitätswert des Empfangssignals
bei einem Empfänger
in Bezug auf ein OFDM-Signal, das von dem Empfänger empfangen wird, die Rateninformation
des OFDM-Signals, das Format der Pilot- & Datenanordnung des OFDM-Signals,
die Anzahl der Pilotsymbole des OFDM-Signals und die Leistungsverstärkungsrate
des OFDM-Signals jeweils bestimmt. Ferner wird basierend auf der
Rateninformation und der Leistungsver-stärkungsrate eine zu sendende
Folge von Datensymbolen erzeugt; und basierend auf dem Datensymbol,
der Anzahl von Pilotsymbolen und dem Format der Pilot- & Datenanordnung
wird der Sendesignalrahmen des zu sendenden OFDM-Signals erzeugt.
Wie oben beschrieben, ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, den
Sendesignalrahmen des OFDM-Signals zu erzeugen, indem das Format der
Pilot- & Datenanordnung
geändert
wird, die Anzahl der Pilotsymbole und die Leistungsverstärkungsrate,
in Bezug auf den Qualitätswert
des Empfangssignals. Aufgrund dieser Tatsache wird bei einem Kanal
mit schlechter Empfangssignalqualität die Senderate zufriedenstellend
abgesenkt, unter Verwendung der adaptiven Modulationstechnologie
und die Anzahl der Pilotsymbole und das Format der Pilot- & Datenanordnung
wird geändert,
um die Kanalschätzung
in einem zufriedenstellenden Niveau zu halten. Folglich ist es möglich, einen
Zustand von Kommunikationsversagen zu verhindern.
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Für die Erzeugung
des Sendesignalrahmens des OFDM-Signals können folgende Verfahren eingesetzt
werden. Das heißt,
nach der Erzeugung der Pilotsymbole in entsprechender Anzahl wie
der Anzahl von Pilotsymbolen werden die erzeugten Pilotsymbole und
Datensymbole in Übereinstimmung
mit dem Format der Pilot- & Datenanordnung
synthetisiert; oder beim Synthetisierungsprozess werden in Übereinstimmung
mit dem Format der Pilot- & Datenanordnung
die Datensymbole und die Pilotsymbole in entsprechender Anzahl der
Symbolanzahl synthetisiert.
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In
den oben beschriebenen Fällen
wird es bevorzugt so vorzugehen, dass der Empfänger den Qualitätswert des
Empfangssignals an den Generator für OFDM-Signalrahmen zurückführt. Indem
der Qualitätswert
des Empfangssignals vom Empfänger an
den Generator für
OFDM-Signalrahmen zurückgeführt wird,
kann der Generator für
OFDM-Signalrahmen das Format der Pilot- & Datenanordnung und die Anzahl der
Pilotsymbole in Übereinstimmung
mit einem geeigneten Qualitätswert
des Empfangssignals abändern
und einen Sendesignalrahmen des OFDM-Signals erzeugen. Es kann ebenso
so vorgegangen werden, dass das Format der Pilot- & Datenanordnung
in Bezug auf die verwendende Anzahl von Unterträgern bestimmt wird, der Anzahl
von Pilotsymbolen in dem verwendeten Unterträger und der Anzahl von Datensymbolen.
In diesem Fall ist es möglich,
den Sendesignalrahmen basierend auf dem erzeugten Datensymbol, der
Anzahl von Pilotsymbolen und dem Format der Pilot- & Datenanordnung
zu erzeugen.
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Beim
oben beschriebenen Format der Pilot- & Datenanordnung kann so vorgegangen
werden, dass die verwendete Unterträgernummer in spezifischen Abständen im
Frequenz schlitz des Sendesignalrahmens gewählt wird. In diesem Fall, in
dem eine Vielzahl von ausgewählten
Unterträgern
in speziellen Abständen
im Frequenzschlitz ausgewählt
wird, ist es möglich,
einen Frequenz-Diversity Effekt zu erhalten und folglich wird die
Kommunikationsqualität
verbessert.
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Es
kann ebenso so vorgegangen werden, dass die verwendete Unterträgernummer
abhängig von
der Rahmennummer geändert
wird. In diesem Fall, weil verschiedene Unterträger in verschiedenen Senderahmen
verwendet werden (verschiedene Zeiten), kann die Frequenzverstärkung erhalten
werden. Ebenso kann bei dem Format der Pilot- & Datenanordnung bevorzugt so vorgegangen
werden, dass die Rahmenlänge
variabel abhängig
vom Qualitätswert des
Empfangssignals ist. In diesem Fall erhöht sich der Freiheitsgrad bei
der Erzeugung des Sendesignalrahmens; folglich ist eine flexible
Steuerung möglich.
Zum Beispiel, wenn die Variation des Kanals auf dem Rahmen extrem
klein ist, so dass sie als feststehend angenommen werden kann (keine
Variation im Kanal), kann, indem die Rahmenlänge erhöht werden, die Leistungsverstärkung, die
für das
Datensymbol verwendet wird, erhöht
wird. Ferner kann das Mittel zur Bestimmung des Formats der Pilot- & Datenanordnung
bevorzugt Unterträger
zuordnen, auf die das Format der Pilot- & Datenanordnung angewendet wird,
basierend auf dem Qualitätswert
des Empfangssignals, auf Blockbasis. Um genauer zu sein kann, wenn
es kaum Variation auf dem Kanal gibt, es dann so einen Zustand geben,
dass zehn Rahmen unter Verwendung des gleichen geschätzten Kanalwerts
empfangen werden können.
In einem solchen Fall ist zum Beispiel der erste Rahmen so ausgelegt,
dass er ein derartiges Format verwendet, dass er nur die Piloten
enthält
und jeder der zweiten Rahmen bis zum zehnten Rahmen ist so ausgelegt, dass
er ein derartiges Format verwendet, das lediglich Daten enthält, so dass
die Rahmeninformation in verschiedenen Rahmen bestimmt werden kann;
folglich kann die Menge der Sendedaten erhöht werden.
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Die
verschiedenen Anordnungen im Aufbau, wie oben beschrieben, können beim
Generator für OFDM-Signalrahmen
gemäß der vorliegenden
Erfindung oder im Sender gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Ansicht, die einen Aufbau eines herkömmlichen Rahmengenerators zeigt.
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2 ist
ein Blockdiagramm eines OFDM-Signalrahmensystems, das einen herkömmlichen
Rahmengenerator einsetzt.
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3 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel des Aufbaus eines herkömmlichen
Rahmens zeigt.
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4 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel des Aufbaus eines herkömmlichen
Niedriggeschwindigkeitsrahmens zeigt.
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5 ist
eine Ansicht, die den Aufbau eines Rahmengenerators in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist
ein Blockdiagramm eines Systems zur OFDM-Signalübertragung, das einen Rahmengenerator
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung einsetzt.
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7 ist
eine Ansicht, die ein erstes Beispiel eines Formats der Pilot- & Datenanordnung
zeigt.
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8 ist
eine Ansicht, die ein zweites Beispiel eines Formats einer Pilot- & Datenanordnung zeigt.
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9 ist
eine Ansicht, die ein drittes Beispiel eines Formats einer Pilot- & Datenanordnung
zeigt.
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10 ist
eine Ansicht, die ein viertes Beispiel des Formats der Pilot- & Datenanordnung
zeigt.
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11 ist
eine Ansicht, die ein fünftes
Beispiel des Formats der Pilot- & Datenanordnung
zeigt.
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12 ist
eine Tabelle, die ein erstes Beispiel von Parametern des OFDM-Signals
zeigt.
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13 ist
eine Tabelle, die ein Beispiel des Verhältnisses zwischen dem Qualitätswert des
Empfangssignals und der Rateninformation, welche im herkömmlichen
Bestimmer der Rate verwendet wird, zeigt.
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14 ist
eine Tabelle, die ein Beispiel des Verhältnisses zwischen dem Qualitätswert des
Empfangssignals und der Rateninformation zeigt, welche beim Bestimmer
der Rate gemäß der Ausführungsform
verwendet wird.
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15 ist
eine Tabelle, die ein Beispiel des Verhältnisses zwischen dem Qualitätswert des
Empfangssignals und dem Format der Pilot- & Datenanordnung zeigt, welches in
einem Bestimmer der Pilot- & Datenanordnung
gemäß der Ausführungsform
verwendet wird.
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16 ist
eine Tabelle, die ein Beispiel des Verhältnisses zwischen dem Qualitätswert des
Empfangssignals und der Anzahl von Pilotsymbolen zeigt, welche im
Bestimmer der Anzahl von Pilotsymbolen gemäß der Ausführungsform verwendet wird.
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17 ist
eine Tabelle, die ein Beispiel des Verhältnisses zwischen dem Qualitätswert des
Empfangssignals und der Leistungsverstärkungsrate zeigt, welche im
Bestimmer der Leistungsverstärkungsrate
gemäß der Ausführungsform
verwendet wird.
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18 ist
eine Tabelle, die ein zweites Beispiel von Parametern des OFDM-Signals
zeigt.
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19 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Inhalt der Verarbeitung der Erzeugung
des OFDM-Signalrahmens zeigt.
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20 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem lediglich das Format
der Datenordnung variabel ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben werden.
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Aufbau der Vorrichtung
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5 zeigt
ein Blockdiagramm eines Generator für OFDM-Signalrahmen 13 in
dieser Ausführungsform.
Unterschiede zum herkömmlichen
Signalrahmengenerator 93, der in 1 gezeigt
ist, werden nachfolgend beschrieben. Das heißt, der Rahmengenerator 13,
der in 5 gezeigt ist, weist einen Bestimmer 20 für das Format
der Pilot- & Datenanordnung
auf, so dass das Format der Pilot- & Datenanordnung abhängig vom
Qualitätswert
des Empfangssignals geändert
werden kann. Ebenso hat der Rahmen-generator 13 einen Bestimmer 19 der
Anzahl von Pilotsymbolen, so dass er die Anzahl von Pilotsymbolen
abhängig
vom Qualitätswert
des Empfangssignals ändern
kann. Ferner weist der Rahmengenerator 13 einen Bestimmer 18 zur
Bestimmung der Leistungsverstärkungsrate
auf, so dass er die Leistungsverstärkungsrate abhängig vom
Qualitätswert
des Empfangssignals ändern
kann.
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6 ist
ein Blockdiagramm, das ein System 1 zur OFDM-Signalübertragung
zeigt, welches den oben beschriebenen Rahmengenerator 13 einsetzt. Das
System 1 zum Übertragen
des OFDM-Signals besteht aus einem Sender 10 der mit dem
Rahmengenerator 13, in 5 ausgestattet
ist, und einem Empfänger 30.
Weil der Aufbau des Empfängers 30 der
gleiche ist wie jener des oben beschriebenen Empfängers 80 in 2,
wird die Beschreibung desselben hierin unterlassen. Das System 1 zum Übertragen
des OFDM-Signals ist im Aufbau des Rahmengenerators 13 gekennzeichnet,
der im Sender 10 bereitgestellt ist. Ebenso wie der herkömmliche
Typ bestimmt der Bestimmer 14 der Rate im Rahmengenerator 13 ein
Stück von
Rateninformation (Kodierrate, Modulationsreihenfolge, Spreizfaktor)
abhängig vom
Qualitätswert
des Empfangssignals. Zu diesem Zeitpunkt wird eine entsprechende
Tabelle zwischen dem Qualitätswert
des Empfangssignals und der Rateninformation, die in 14 gezeigt
ist, verwendet. In dieser 14 wird,
weil die Rateninformation, die dem Qualitätswert des Empfangssignals
entspricht, 0 ist, ein Stück
von Niedriggeschwindigkeitsrateninformation von 4 kbps hinzugefügt.
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Der
Bestimmer 20 des Formats der Pilot- & Datenanordnung bestimmt ein Format
einer Pilot- & Datenanordnung
unter Verwendung einer entsprechenden Tabelle zwischen dem Qualitätswert des Empfangssignals
und einem Format einer Pilot- & Datenan-ordnung,
die in 15 gezeigt ist. Wie in 15 dargestellt,
wird, wenn der Qualitätswert
des Empfangssignals 0 beträgt
(ein Fall von Niedrigratenübertragung)
ein Format einer Pilot- & Datenanordnung
verwendet, das verschieden ist von dem Fall, in dem der Qualitätswert des
Empfangssignals verschieden von 0 ist (das Empfangssignal ist eines
von 1–3).
Der Bestimmer 19 der Anzahl von Pilotsymbolen bestimmt
die Anzahl von Pilotsymbolen unter Verwendung einer entsprechenden
Tabelle zwischen Qualitätswert
des Empfangssignals und der Anzahl von Pilotsymbolen, die in 16 gezeigt
ist. Wenn der Qualitätswert
des Empfangssignals 0 beträgt
(ein Fall von Niedrigratenübertragung)
wird die Anzahl von Pilotsymbolen, die von jenen verschieden ist
in dem Fall, in dem der Qualitätswert
des Empfangssignals von 0 verschieden ist (der Wert kann irgendeiner von
1–3 sein),
verwendet.
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Der
Bestimmer 18 der Leistungsverstärkungsrate bestimmt die Leistungsver-stärkungsrate unter
Verwendung einer entsprechenden Tabelle zwischen dem Qualitätswert des
Empfangssignals und der Leistungsverstärkungsrate, die in 17 gezeigt ist.
Die Leistungsverstärkungsrate
wird verwendet, wenn nur ein Teil des Unterträgers als Format einer Pilot- & Datenanordnung
verwendet wird (eine Beschreibung im einzelnen wird später abgegeben). Zum
Beispiel, wenn nur die Hälfte
der Unterträger verwendet
wird und die gesamte Sendeleistung der Hälfte von Unterträgern zugewiesen
wird, wird die Leistungsverstärkungsrate „2" betragen. Wenn die Leistungsverstärkung nicht
durchgeführt
wird, wird die Leistungsverstärkungsrate
auf „1" festgestellt.
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Die Verarbeitung bei der Erzeugung
des OFDM-Signalrahmens
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Nun
wird mit Bezug auf 19 die Verarbeitung bei der
Erzeugung des OFDM-Signalrahmens, welche
im Signalrahmengenerator 13 in 5 ausgeführt wird,
beschrieben werden.
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Zuallererst
wird in S1 basierend auf dem Qualitätswert des Empfangssignals
beim Empfänger in
Bezug auf ein beim Empfänger 30 empfangenes OFDM-Signal
die Rateninformation eines zu sendenden OFDM-Signals, das Format
einer Pilot- & Datenanordnung
des OFDM-Signals, die Anzahl von Pilotsymbolen des OFDM-Signals
und die Leistungsverstärkungsrate
des OFDM-Signals jeweils bestimmt. Hier wird die Rateninformation
durch den Bestimmer 14 für Rateninformation bestimmt;
das Format der Pilot- & Datenanordnung
wird durch den Bestimmer 20 für das Format der Pilot- & Datenanordnung
bestimmt; die Anzahl von Pilotsymbolen wird durch den Bestimmer 19 für die Anzahl
von Pilotsymbolen bestimmt; und die Leistungsverstärkungsrate
wird durch den Bestimmer 18 für die Leistungsverstärkungsrate
jeweils bestimmt. Der obige Qualitätswert des Empfangssignals
wird an den Sender 10 vom Empfänger 30 zurückgeführt. Dann
werden in S2 ein Stück
einer Folge von Datensymbolen und Pilotsymbolen jeweils erzeugt.
Hier führt
der Generator 15 für die
Folge von Datensymbolen eine Verarbeitung der eingegebenen Folge
von Informationssymbolen abhängig
von der Rateninformation und der Leistungsverstärkungsrate durch, welche in
S1 bestimmt werden, um die Folge von Datensymbolen zu erzeugen. Der
Symbolgenerator 16 erzeugt so viele Pilotsymbole, wie als
Anzahl von Pilotsymbolen bestimmt sind. In S3 werden basierend auf
dem Format der Pilot- & Datenanordnung
die erzeugten Datensymbole und Pilotsymbole synthetisiert, um einen
Sendesignalrahmen des OFDM-Signals zu erzeugen. Wie oben beschrieben,
kann gemäß dieser
Ausführungsform
durch Änderung
des Formats der Pilot- & Datenanordnung,
der Anzahl von Pilotsymbolen und der Leistungsverstärkungsrate
abhängig
vom Qualitätswert
des Empfangssignals der Sendesignalrahmen für das OFDM-Signal erzeugt werden.
Aufgrund dessen wird sogar in einem Kanal, bei dem die Empfangsqualität schlecht
ist, die Senderate zufriedenstellend verringert, indem die adaptive
Kalkulationsmethodik eingesetzt wird und die Kanalschätzgenauigkeit
wird ebenso in einem zufriedenstellenden Zustand aufrechterhalten,
indem die Anzahl von Pilotsymbolen und das Format der Pilot- & Datenanordnung
geändert
wird. Dadurch ist es möglich,
einen Zustand des Kommunikationsversagens zu verhindern.
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Verschiedene
Beispiele des Formats der Pilot- & Datenanordnung
für Niedriggeschwindigkeitssenden
entsprechend dem Qualitätswert
des Empfangssignals 0.
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Nachfolgend
werden verschiedene Beispiele von Formaten der Pilot- & Datenanordnung
für Niedriggeschwindigkeitsübertragung
(4 kbps) beschrieben werden, die dem Qualitätswert des Empfangssignals
von „0" entsprechen. Hier
wird unter den folgenden Annahmen eine Richtlinie zur Bestimmung des
Formats der Pilot- & Datenanordnung,
um Niedriggeschwindigkeitsübertragung
durchzuführen,
angegeben werden.
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Annahmen
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- Annahme 1: Pilotsymbole werden in jedem Träger, der
zum Senden verwendet wird, eingefügt, um Kanalschätzung durchzuführen
- Annahme 2: Die Sendeleistung, die zum Senden eines Rahmens verwendet
wird, beträgt
P
- Annahme 3: Die Anzahl von Datensymbolen nach der Symbolzuordnung
vor der Spreizung, die durch eine Rahmenübertragung zu senden ist, beträgt N.
- Annahme 4: Die Leistung, die je Datensymbol verwendet wird,
beträgt
Pi
- Annahme 5: Die Leistung, die für Pilotsymbole verwendet wird,
beträgt
Pp = P – Pi.
- Annahme 6: Die Anzahl der Unterträger, die zum Senden verwendet
wird, beträgt
K.
-
Wie
oben beschrieben, ist es allgemein bei der Signalübertragung
erforderlich, um eine zufriedenstellende Genauigkeit bei der Kanalschätzung zu erhalten,
das Leistungsverhältnis
zwischen der Leistung der Pilotsymbole, die je Träger verwendet
werden, und der Leistung für
eine Modulation eines Datensymbols vor der Spreizung auf einem festen
Niveau aufrechtzuerhalten (ungefähr
8 dB). Ausgehend davon, dass das Leistungsverhältnis D beträgt, können die
obigen Zustände
durch die folgende Formel (1) beschrieben werden:
-
Wenn
die Formel (1) für
Pi aufgelöst wird, kann die folgende
Formel (2) erhalten werden.
-
-
Bei
einem Kanal, bei dem die Qualität
des Empfangssignals schlecht ist (Leistung des Empfangssignals zu
Rauschleistungsverhältnis),
muss Pi erhöht werden. Entsprechend wird
aus Formel (2) verstanden, dass die kleinere Anzahl von Unterträgern K mehr
zu bevorzugen ist. Jedoch ergibt sich beim Fading-Kanal, wenn die
Anzahl der Unterträger K
klein ist, eine derartige Wechselwirkung; das heißt die Qualitätsverbesserung
aufgrund der Frequenz-Diversity wird durch Demodulation kaum erhalten.
Entsprechend wird es gemäß der obigen Überprüfung bei
der Niedriggeschwindigkeitsübertragung
bevorzugt, den Sendesignalrahmen wie nachfolgend anzuordnen; das
heißt,
die Anzahl der verwendeten Unterträger wird bis zu einem Ausmaß verringert,
dass der Frequenz-Diversity Effekt erhalten wird, um die Leistung
der geringen Anzahl von Unterträgern
zuzuordnen.
-
7 zeigt
ein erstes Beispiel eines Formats der Pilot- & Datenanordnung für Niedriggeschwindigkeitsübertragung,
welche unter Verwendung der oben beschriebenen Richtlinie bereitgestellt
wird. Hier ist der Demodulationsablauf der Folge von Informationssymbolen
zum Beispiel wie nachfolgend beschrieben. „2 Bits" einer zugeführten Folge von Informationssymbolen
werden zwei Bits von CRC-Bits hinzugefügt, was zu 4 Bits führt. Die
zugeführte
Folge von Informationssymbolen werden der FEC unterzogen mit einer
Kodierrate von „4/7" unter Verwendung eines
BCH-Codes einer Rate von „4/7" und dem „QPSK" von zwei Bit/Hz
und dieselben werden mit einem Spreizfaktor von „4" gespreizt. Folglich werden Datensymbole
von 16 Chips als Symbole nach der Kodierung/Modulation/Spreizung
erzeugt.
-
Im
Fall von 7 werden zuvor 4 Unterträger, welche
zum Senden verwendet werden, ausgewählt, und die 4 Unterträger werden
nur zum Senden eines Rahmens verwendet. In diesem Fall, weil die gesamte
Leistung den 4 Unterträgern
zugewiesen wird, beträgt
die Leistungsverstärkungsrate „20". Indem ebenso berücksichtigt
wird, dass der Spreizfaktor „4" in diesem Fall beträgt, kann
eine Pi-Verstärkung
im Vergleich zu 3 von 80 (= 20 × 4), welche ungefähr 19 dB
beträgt,
betragen, und das Pp/Pi wird auf ungefähr 6 dB gehalten. Ebenso, indem
die 4 Unterträger
verwendet werden, kann eine Frequenz-Diversity Verstärkung erhalten
werden. Die Anzahl der obigen zu verwendenden Träger kann mehr als 4 betragen. 8 zeigt
ein Beispiel eines Formats der Pilot- & Datenanordnung für niedrige Geschwindigkeiten,
das von der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird. Im Falle
von 8 ist der für
die Übertragung
verwendete Unterträger
lediglich einer; und dem einzigen Unterträger wird die gesamte Sendeleistung
zugewiesen (die Leistungsverstärkungsrate beträgt „80"). Der Modulationsfluss
der Folge von Informationssymbolen ist in diesem Fall zum Beispiel wie
nachfolgend beschrieben. Den „2
Bits" der zugeführten Folge
von Informationssymbolen werden 2 Bits der CRC-Bits hinzugefügt, was
zu 4 Bits führt. Die
Folge von Informationssymbolen werden der FEC unterzogen mit einer
Kodierrate von „4/7" unter Verwendung
eines BCH-Codes einer Rate von „4/7" und der „QPSK" von 2 Bit/Hz, um dieselben mit einem
Spreizfaktor von „2" zu spreizen. Dadurch
werden als Symbole nach Kodierung/Modulation/Spreizung Datensymbole
von 8 Chips erzeugt. In diesem Fall wird die Pi-Verstärkung auf
ungefähr
22 dB erhöht,
und das Pp/Pi wird ebenso auf ungefähr 8 dB erhöht. Jedoch in diesem Fall,
weil ein einziger Unterträger
verwendet wird, wird keine Frequenz der Demodulation erhalten. Weil
jedoch der Empfänger
eine Vielzahl von Empfangsantennen aufweist, wird der Verlust der
Frequenz-Diversity durch die Empfangs-Diversity Verstärkung kompensiert.
-
9 zeigt
ein drittes Beispiel eines Formats einer Pilot- & Datenanordnung für niedrige Geschwindigkeit,
das durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird. In 9 wird
die Anzahl der Unterträger
(in 9 ein Unterträger),
welche beim Senden verwendet wird, in Übereinstimmung mit der Rahmennummer
geändert.
Als Änderungsreferenz kann
ein Muster, das dem Empfänger
zuvor bekannt ist, verwendet werden. Durch Verwendung dieses Aufbaus
wird, weil verschiedene Unterträger
in verschiedenen Senderahmen (verschiedener Zeitpunkt) verwendet
werden, der Frequenz-Diversity Effekt erwartet. In diesem Beispiel
ist der Modulationsfluss der Folge von Informationssymbolen der
gleiche wie jener des oben beschriebenen zweiten Beispiels. 10 und 11 zeigen
jeweils vierte und fünfte Beispiele
des Formats der Pilot- & Datenanordnung, welche
durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden. Im Vergleich
zu den oben beschriebenen ersten bis dritten Beispielen (Aufbau
der in 7 bis 9 gezeigt ist) werden die OFDM-Signalparameter
geändert.
Mit Bezug auf 18, welche die Einzelheiten
zeigt, ist es zu verstehen, dass die Pi-Verstärkung durch Verlängerung
der Rahmenlänge
erhöht
werden kann. In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass die
Veränderung
eines Kanals aufgrund der Phasierung eines Rahmens extrem gering
ist. Der Modulationsfluss der Folge von Informationssymbolen im
vierten Beispiel, der in 10 gezeigt
ist, zum Beispiel, wird nachfolgend beschrieben. Den „8 Bits" der zugeführten Folge
von Informationssymbolen werden 3 Bits des CRC-Bits hinzugefügt, was
zu 11 Bits führt.
Die zugeführte
Folge von Informationssymbolen werden der FEC unter Verwendung des
BCH-Codes von 4 Bits unterzogen und des „QPSK" von 2 Bit/Hz, und durch Spreizung derselben
mit einem Spreizfaktor von „8" werden Datensymbole
von 64 Chips erzeugt, als Symbole nach Kodierung/Modulation/Spreizung.
Andererseits ist der Modulationsfluss der Folge von Informationssymbolen
im vierten Beispiel in 11 zum Beispiel wie nachfolgend
beschrieben. Den „8
Bits" der zugeführten Folge
von Informationssymbolen werden 3 Bits des CRC-Bits hinzugefügt, was
zu 11 Bits führt.
Die zugeführte
Folge von Informationssymbolen werden dem FEC unter Verwendung des
BCH-Codes von 4 Bits unterzogen und des „QPSK" von 2 Bit/Hz, und dieselben werden
mit einem Spreizfaktor von „4" gespreizt. Folglich
werden Datensymbole von 32 Chips als Symbole nach der Kodierung/Modulation/Spreizung
erzeugt.
-
Aus
den ersten bis fünften
Beispielen (7 bis 11) sind
als mögliche
Rahmenaufbauten zur Niedriggeschwindigkeitsübertragung mehrere Rahmenaufbauten
verfügbar.
Entsprechend wird einer von ihnen ausgewählt, und das Format der Pilot- & Datenanordnung
in 15 wird als „0" bestimmt. Ebenso
ist es beim Format der Pilot- & Datenanordnung „0" möglich, die
Modulationsreihenfolge zu diversifizieren, die Kodierrate und den
Spreizfaktor, und mehrere Stücke
von Rateninformationen verschieden von 4 kbps können eingeschlossen werden.
Ferner kann die Anzahl der Formate der Pilot- & Datenanordnung erhöht werden.
-
Darüber hinaus,
wie dies bei den zweiten und dritten Beispielen (8 und 9)
gezeigt wurde, kann im Fall, bei dem die Variation des Kanals im Rahmen
extrem klein ist, so dass sie als fest angenommen werden kann (keine
Veränderung
im Kanal), die Pi-Verstärkung
erhöht
werden, indem die Rahmenlänge
verlängert
wird. Es ist entsprechend möglich,
ein Format einer Pilot- & Datenanordnung zu
verwenden, dass eine unterschiedliche Rahmenlänge in 15 aufweist.
Die Anzahl von Pilotsymbolen wird an einem Punkt bestimmt, an dem
das Format der Pilot- & Datenanordnung
bestimmt wird. Zum Beispiel wenn das Format der Pilot- & Datenanordnung
zu „0" bestimmt wird, wie
in Bezug auf 15 und 16 gezeigt,
ist der Qualitätswert
des Empfangssignals „0" und die Anzahl der
Pilotsymbole ist „48". Bei dem Format
der Pilot- & Datenanordnung, das
in den obigen Ausführungsformen
beschrieben wurde, kann unter allen Unterträgern ein Teil von Unterträgerblöcken zugewiesen
werden (zum Beispiel, Blöcke
der Unterträger
Nr. 1–5).
Zum Beispiel kann so vorgegangen werden, dass die Unterträger vorab in
verschiedene Blöcke
gruppiert werden und auf Blockbasis zugewiesen werden. Um genauer
zu sein, wenn es geringe Variationen auf der Übertragungsstrecke gibt, kann
es einen derartigen Zustand geben, dass Rahmen empfangen werden
können,
indem der gleiche geschätzte
Kanalwert verwendet wird. In einem solchen Fall ist zum Beispiel
der erste Rahmen so angeordnet, dass er ein Format verwendet, das
nur die Piloten enthält
und jeder vom zweiten Rahmen bis zum zehnten Rahmen ist so angeordnet, dass
er ein Format verwendet, das nur Daten enthält, so dass die Rahmeninformation
in mehreren Rahmen bestimmt werden kann; folglich kann die Menge der
Sendedaten erhöht
werden. Wie oben beschrieben, ist es entsprechend der vorliegenden
Erfindung möglich,
das Format der Pilot- & Datenanordnung
zu ändern,
die Anzahl der Pilotsymbole und die Leistungsverstärkungsrate
abhängig
vom Qualitätswert des
Empfangssignals, um den Sendesignalrahmen des OFDM-Signals zu erzeugen.
Aufgrund dessen kann sogar bei einem Kanal mit niedriger Empfangsqualität die Senderate
zufriedenstellend verringert werden, indem die adaptive Modulationsmethodik verwendet
wird, und indem die Anzahl von Pilotsymbolen und das Format der
Pilot- & Datenanordnung verändert wird,
kann ebenso die Kanalschätzgenauigkeit
auf einem zufriedenstellenden Niveau gehalten werden. Folglich ist
es möglich,
einen derartigen Zustand des Kommunikationsversagens zu verhindern. Die
oben beschriebenen Ausführungsformen
zeigen Beispiele, bei denen sowohl das Format der Pilotanordnung
und das Format der Datenanordnung variabel sind, aber es können weitere
Beispiele, bei denen nur das Format der Datenanordnung variabel
ist, wie in 20 gezeigt, implementiert werden.
Darüber
hinaus zeigen die oben beschriebenen Ausführungsformen Beispiele basierend
auf der Rahmenstruktur, die sowohl Kopf- als auch Heckpiloten verwendet, aber
die vorliegende Erfindung kann einfach an die Rahmenstruktur angepasst
werden, die lediglich Kopf- oder Heckpiloten verwendet, oder an
die Rahmenstruktur, die einen gestreuten Piloten verwendet.
