-
Die
Erfindung bezieht sich auf das Reduzieren der Effekte der digitalen
Interferenz beim Breitbandempfang. Die Erfindung bezieht sich insbesondere
aber nicht ausschließlich
auf das Reduzieren dieser Effekte in einem tragbaren/mobilen Breitbandempfänger.
-
Digitale
Sendesysteme, wie das digitale Fernsehsystem, befinden sich in der
Entwicklung, und sie scheinen allmählich die analogen Sendesysteme
zu ersetzen. Dies ergibt sich unter anderem daraus, dass sie die
Fähigkeit
besitzen, im Vergleich zu den analogen Sendesystemen neue Typen
von Diensten und eine bessere Qualität des Dienstes zu liefern.
-
Eines
der digitalen Sendesysteme, das sich aktuell bei der Normung durch
das European Telecommunications Standards Institute (ETSI) befindet, ist
das digitale Videosendesystem (Digital Video Braodcasting, DVB).
Im DVB-System wird ein digitales Videosignal unter Verwendung von
Satelliten, Kabel und/oder terrestrischen Infrastrukturen gesendet.
-
Das
DVB-System, das eine terrestrische Infrastruktur verwendet, ist
als DVB-T-System (DVB-Terrestrial) definiert. Bei der DVB-T Übertragung
werden digitale Daten in ein Funkfrequenzsignal (HF) moduliert.
Das verwendete Modulationsverfahren ist ein COFDM-Modulation (Coded
Orthogonal Frequency Division Multiplex). Das modulierte DVB-T-Signal wird von
einem DVB-T-Sender gesendet. Die Sendung findet über einen DVB-T-Funkkanal statt.
Das gesendete DVB-T-Signal
wird an einer sogenannten Set Top Box (STB), die einen DVB-T-Empfänger enthält, empfangen.
Der DVB-T-Empfänger
demoduliert das empfangene DVB-T-Signal, um die digitalen Daten
wieder zu regenerieren. Die digitalen Daten können beispielsweise einen in
MPEG-2 (Moving Picture Expert Group) kodierten Videostrom enthalten.
-
1 zeigt
funktionale Blöcke
eines DVB-T-Empfängers
gemäß dem Stand
der Technik. Der in 1 gezeigte DVB-T-Empfänger funktioniert gemäß einem
wohl bekannten Superhet-Prinzip.
-
Ein
COFDM-moduliertes Funkfrequenz-DVB-T-Signal, das von einem Sender
gesendet und über
eine Antenne empfangen wird, wird zu einem rauscharmen Verstärker 101 des
DVB-T-Empfängers 100 gegeben.
Am rauscharmen Verstärker 101 wird
das DVB-T-Signal
verstärkt,
um den Leistungspegel des empfangenen DVB-T-Signals anzuheben. Das verstärkte DVB-T-Signal
wird zu einem Nachlauffilter 102 befördert. Der Nachlauffilter 102, bei
dem es sich um einen einstellbaren Bandpassfilter handelt, filtert
das DVB-T-Signal, um die Frequenzkomponenten zu dämpfen, die
außerhalb
des Frequenzbandes liegen, das empfangen werden soll. Vom Nachlauffilter 102 wird
das DVB-T-Signal
zu einem einstellbaren RF-Verstärker 103 gegeben,
der das gefilterte DVB-T-Signal verstärkt, um Verluste, die im Nachlauffilter 102 aufgetreten
sind, zu kompensieren. Vom einstellbaren RF-Verstärker 103 wird das
DVB-T-Signal an ein zweites einstellbares Bandpassfilter 104 für eine Bandpassfilterung
gegeben. Der Zweck des zweiten einstellbaren Bandpassfilters 104 besteht
darin, die Spiegelfrequenzen des DVB-T-Signals zu dämpfen. Das
gefilterte DVB-T-Signal wird vom zweiten Nachlauffilter 104 zu
einem ersten Eingang eines Abwärtsmischers 105 geführt.
-
Ein
lokaler Oszillator 11 erzeugt ein lokales Oszillatorsignal.
Eine Phasenregelschleife 112 steuert die Frequenz des lokalen
Oszillatorsignals als auch das Durchlassband der vorher erwähnten einstellbaren
Nachlauffilter 102 und 104. Die Frequenz des lokalen
Oszillatorsignals wird mit der Hilfe einer Rückkopplung vom lokalen Oszillator 111 zur
Phasenregelschleife 112 und mit der Hilfe eines Referenzoszillatorsignals,
das ein Referenzoszillator 113 für die Phasenregelschleife 112 liefert,
gesteuert. Das lokale Oszillatorsignal wird zu einem zweiten Eingang
des Abwärtsmischer 105 geführt.
-
Der
Abwärtsmischer 105 mischt
das DVB-T-Signal, das vom zweiten Nachlauffilter 104 kommt,
mit dem lokalen Oszillatorsignal, um das DVB-T-Signal in das Frequenzband
der Zwischenfrequenz (ZF) herabzumischen. Das abwärtsgewandelte
DVB-T-Signal wird an einen ZF-Verstärker 106 gegeben,
der das abwärtsgewandelte
DVB-T-Signal verstärkt.
Vom ZF-Verstärker 106 wird
das DVB-Signal an ein ZF-Filter 107 gegeben, der eine Bandpassfilterung
des verstärkten
DVB-T-Signals vornimmt. Das ZF-Filter 107 ist ein Bandpassfilter
mit einem festen Durchlassband mit einer Breite, die im wesentlichen
dieselbe wie die Breite des DVB-T-Kanals ist. Das Durchlassband
des ZF-Filters 107 hat steile Flanken, um so die Frequenzkomponenten,
die außerhalb
der Breite des DVB-T-Kanals
liegen, stark zu dämpfen.
Vom ZF-Filter 107 wird das DVB-T-Signal zu einem einstellbaren
ZF-Verstärker 108 gegeben, der
das Signal verstärkt,
bevor das Signal an einen COFDM-Demodulator 109 gegeben
wird. Der COFDM-Demodulator 109 ist ein digitaler Demodulatorblock,
der das empfangene COFDM-modulierte DVB-T-Signal
demoduliert, um die (ursprünglichen) digitalen
Daten auszubilden. Vom COFDM-Demodulator 109 können die
digitalen Daten beispielsweise an einen MPEG-2-Dekodierer oder einen
anderen passenden funktionellen Block befördert werden.
-
Der
COFDM-Demodulator 109 selbst kann eine Vielzahl (nicht
gezeigter) funktioneller Blöcke umfassen,
deren Operation Fachleuten wohl bekannt ist. Typischerweise enthält der COFDM-Demodulator 109 Blöcke für das Ausführen einer
Analog-Digital-Wandlung
(ADC), einer automatischen Verstärkungssteuerung
(AGC), einer schnellen Fouriertransformation (FFT), einer Kanalschätzung und
Korrektur und eines Kanaldekodierens.
-
Von
den verwendeten Blöcken
wird die ADC verwendet, um das empfangene DVB-T-Signal von einer
analogen Form in eine digitale Form umzuwandeln. Der AGC-Block steuert
mit einem Rückkoppelungssteuersignal
AGC-1 die Verstärkung
des einstellbaren HF-Verstärkers 103 und
mit einem Rückkoppelungssteuersignal
AGC-2 die Verstärkung
des einstellbaren ZF-Verstärkers 108,
um so den Spannungspegel des empfangenen DVB-T-Signals so zu optimieren,
dass das empfangene DVB-T-Signal in ein ADC-Umwandlungsfenster passt.
Die Verstärkung
wird so eingestellt, dass die ADC kein Beschneiden ausführt, das
heißt,
die Signalspannung des DVB-T-Signals übersteigt
nicht eine obere Grenze (noch geht sie unter eine untere Grenze)
des ADC-Umwandlungsfensters, da Information, die im beschnittenen
Teil des DVB-T-Signals befördert
wird, beschädigt
wird oder vollständig
verloren geht.
-
Der
FFT-Block wird verwendet, um das analog-digitalgewandelte Signal
vom Zeitbereich in den Frequenzbereich zu transformieren. Die Block
für die Kanalschätzung und
die Korrektur wird verwendet, um eine Übertragungsfunktion H(f) des
DVB-T-Kanals zu bestimmen und um auf der Basis der Übertragungsfunktion
H(f) die Effekte zu korrigieren, die der Übertragungspfad beim DVB-T-Signal
bewirkt. Die Kanalkorrektur wird typischerweise ausgeführt durch das
Multiplizieren des DVB-T-Signal mit einer Funktion 1/H(f), die eine
inverse Funktion zur bestimmten Übertragungsfunktion
H(f) darstellt. Die Übertragungsfunktion
H(f) wird auf der Basis spezieller Pilotsignale bestimmt. Die Pilotsignale
sind Signale, die zusammen mit dem DVB-T-Signal übertragen werden, deren Übertragungsamplituden
und ihr Ort im Spektrum dem DVB-Empfänger im
Voraus bekannt sind.
-
Der
Kanaldekodierblock wird verendet, um die Kodier- und Verschachtelungsoperationen,
die am DVB-T-Sender ausgeführt
wurden, umzukehren. Beispielsweise wird eine Fehlerkorrektur (in
Bezug auf Fehler, die im Übertragungspfad
auftreten) im Kanaldekodierblock ausgeführt.
-
Mit
terrestrischen digitalen Videofunk ist es möglich, eine Datenübertragung
guter Qualität
selbst dann zu erzielen, wenn der DVB-T-Empfänger mobil ist. Es können jedoch
im DVB-T- Empfänger durch das
Erfordernis der kleinen Größe der Mobilkommunikationsvorrichtungen
und durch den Wunsch, interne integrierte Antennen und schnelle
digitale Elektronik, wie Mikroprozessoren/Steuerungen in diesen Vorrichtungen
zu verwenden, Probleme auftreten. Die digitale Elektronik erzeugt
nämlich
eine Funkfrequenzinterferenz, die dazu neigt in die Antenne(n) der
eigenen Vorrichtung einzukoppeln, um somit die Leistung der Vorrichtung
in Form größerer Gesamtbitfehlerraten
und in Form einer reduzierten Empfindlichkeit des Empfängers zumindest
in einigen der Empfangskanäle
zu verschlechtern.
-
Eine
gemeinhin verwendete Lösung
für das Reduzieren
der Effekte dieser Art der selbst geschaffenen digitalen Interferenz
hat darin bestanden, die Komponenten abzuschirmen, die eine digitale
Funkfrequenzinterferenz verursachen, beispielsweise mit Metallkappen.
-
Eine
andere Möglichkeit
für das
Reduzieren der Effekte der selbst erzeugten digitalen Interferenz besteht
darin, die Vorrichtung größer zu machen,
um eine bessere Trennung zwischen der Empfangsantenne und den Quellen
der digitalen Interferenz zu haben.
-
Eine
andere Möglichkeit
besteht darin, externe Antennen statt interner Antennen zu verwenden. In
vielen Fällen
ist es jedoch wünschenswert,
interne Antennen zu verwenden.
-
Die
selbst erzeugte digitale Interferenz wird im Frequenzbereich als
ziemlich stabil angesehen. Die digitale Interferenz besteht typischerweise
hauptsächlich
aus Taktoszillatorsignalen, den harmonischen Signalen der Taktoszillatorfrequenz
und/oder Intermodulationsprodukten der Taktsignale. Das Spektrum
der digitalen Interferenz wird als ein stabiles kammartiges Linienspektrum
und nicht als ein kontinuierliches Spektrum angesehen. In schmalbandigen
Systemen kann es somit möglich
sein, die Effekte der digitalen Interferenz schon in der Konstruktionsphase
der Vorrichtung zu vermeiden, indem die Vorrichtung so konstruiert
wird, dass keine digitalen Interferenzsignale im verwendeten (Frequenz-)
Band vorhanden sind. In breitbandigen Systemen jedoch (wie im DVB-T-System,
in dem die gesamte verwendete Bandbreite bei ungefähr 400 MHz
liegt, insbesondere bei 474 MHz–858
MHz) ist diese Art des Konstruktionsverfahren durch die Breite der
verwendeten Bandbreite nicht sehr nützlich.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren für das Reduzieren der Effekte
einer selbst erzeugten Funkfrequenzinterferenz beim Breitbandempfang
bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst:
Empfangen eines
Breitbandsignals an einem Breitbandempfänger;
Demodulieren des
empfangen Breitbandsignals in einem Demodulationsverfahren, wobei
das Demodulationsverfahren ein Teil des Breitbandempfangs ist;
Bereitstellen
von Information über
die Frequenzen der selbst erzeugten Funkfrequenzinterferenz für den Breitbandempfang,
wobei die Information vor dem Empfangen des Breitbandsignals erzeugt
und in einem Speicher gespeichert wurde, wobei der Speicher für den Breitbandempfänger zugänglich ist;
und
Verwenden der Information im Breitbandempfang, um die Effekte
der selbst erzeugten Funkfrequenzinterferenz auf den Breitbandempfang
zu reduzieren.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Breitbandempfänger für das Reduzieren
vor Effekten der selbst erzeugten Funkfrequenzinterferenz auf den
Breitbandempfang bereitgestellt, wobei der Breitbandempfänger umfasst:
eine
Antenne für
das Empfangen eines Breitbandsignals am Breitbandempfänger;
einen
Demodulator für
das Demodulieren des empfangenen Breitbandsignals in einem Demodulationsverfahren,
wobei das Demodulationsverfahren ein Teil des Breitbandempfangs
ist;
einen Speicher im Breitbandempfänger oder in Verbindung mit
dem Breitbandempfänger
für das
Speichern von Information über
Frequenzen der selbst erzeugten Funkfrequenzinterferenz für den Breitbandempfang,
wobei die Information vor dem Empfangen des Breitbandsignals erzeugt
worden ist, wobei der Breitbandempfänger konfiguriert ist, um:
die
Information im Breitbandempfang zu verwenden, um so die Effekte
der selbst erzeugten Funkfrequenzinterferenz auf den Breitbandempfang
zu reduzieren.
-
Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung wird eine Kommunikationsvorrichtung
bereitgestellt, die einen Breitbandempfänger umfasst, für das Reduzieren
der Effekte der selbst erzeugten Funkfrequenzinterferenz auf den
Breitbandempfang, wobei der Breitbandempfänger umfasst:
eine Antenne
für das
Empfangen eines Breitbandsignals am Breitbandempfänger;
einen
Demodulator für
das Demodulieren des empfangenen Breitbandsignals in einem Demodulationsverfahren,
wobei das Demodulationsverfahren ein Teil des Breitbandempfangs
ist;
einen Speicher im Breitbandempfänger oder in Verbindung mit
dem Breitbandempfänger
für das
Speichern von Information über
Frequenzen der selbst erzeugten Funkfrequenzinterferenz für den Breitbandempfang,
wobei die Information vor dem Empfangen des Breitbandsignals erzeugt
wurde, wobei der Breitbandempfänger
konfiguriert ist, um:
die Information im Breitbandempfang zu
verwenden, um so die Effekte der selbst erzeugten Funkfrequenzinterferenz
auf den Breitbandempfang zu reduzieren.
-
Vorzugsweise
ist die Kommunikationsvorrichtung eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung.
-
Es
werden nun Ausführungsformen
der Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben:
-
1 zeigt
einen Empfänger
gemäß dem Stand
der Technik;
-
2 zeigt
einen Empfänger
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
-
3 zeigt
einen COFDM-Demodulator (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex)
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
-
4 zeigt
ein beispielhaftes Spektrum der digitalen Interferenz;
-
5 zeigt
Träger
und selbst erzeugte digitale Interferenzsignale in einem DVB-T-Empfangskanal
(Digital Video Broadcasting-Terrestrial);
-
6 zeigt
im Zeitbereich ein gewünschtes DVB-T-Signal,
das eine selbst erzeugte digitale Interferenz enthält;
-
7 zeigt
eine Operation einer AGC (Automatic Gain Control, Automatische Verstärkungssteuerung)
und eines ADC (Analog-Digital-Wandlers) gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung; und
-
8 zeigt
eine mobile Kommunikationsvorrichtung, die für das Implementieren der Erfindung geeignet
ist.
-
2 zeigt
einen DVB-T-Empfänger 200 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Der DVB-T-Empfänger 200 ist
in einer mobilen Kommunikationsvorrichtung angeordnet, um so ein tragbares
Handgerät
zu bilden, das für
einen DVB-T-Betrieb geeignet ist. Zusätzlich zur Fähigkeit DVB-T
zu empfangen, kann die mobile Kommunikationsvorrichtung die Fähigkeit
für ein
zellulares Netz aufweisen, um eine interaktive Kommunikation mit
einem zellularen Netz, wie einem zellularen Telefonnetz, auszuführen. Die
Vorrichtung kann als Medienendgerät oder Medienschirm bezeichnet
werden.
-
Der
DVB-T-Empfänger 200 funktioniert
allgemein gemäß einem
wohl bekannten Superhet-Prinzip. In der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden digitale Daten, die in ein analoges Funkfrequenz-DVB-T-Signal
COFDM-moduliert und von einem DVB-T gesendet und über eine
(nicht gezeigte) integrale Antenne des DVB-T-Empfängers 200 empfangen
wurden, an einen rauscharmen Verstärker 101 des DVB-T-Empfängers 200 gegeben.
Im rauscharmen Verstärker 101 wird
das DVB-T-Signal verstärkt,
um den Leistungspegel des empfangenen DVB-T-Signals anzuheben. Das verstärkte DVB-T-Signal
wird an einen Nachlauffilter 102 gegeben. Der Nachlauffilter 102,
der ein einstellbarer Bandpassfilter ist, filtert das DVB-T-Signal,
um die Frequenzkomponenten zu dämpfen,
die außerhalb des
Frequenzbandes liegen, das empfangen werden soll. Vom Nachlauffilter 102 wird
das DVB-T-Signal an einen einstellbaren HF-Verstärker 103 gegeben, der
das gefilterte DVB-T-Signal verstärkt, um Verluste, die im Nachlauffilter 102 verursacht
wurden, zu kompensieren. Vom einstellbaren HF-Verstärker 103 wird das
DVB-T-Signal an einen zweiten einstellbaren Nachlauffilter 104 für eine Bandpassfilterung
befördert.
Der Zweck des zweiten einstellbaren Nachlauffilters 104 besteht
darin, Spiegelfrequenzen des DVB-T-Signals
zu dämpfen.
Das gefilterte DVB-T-Signal wird vom zweiten Nachlauffilter 104 zu
einem ersten Eingang eines Abwärtsmischers 105 gegeben.
-
Ein
lokaler Oszillator 111 erzeugt ein lokales Oszillatorsignal.
Eine Phasenregelschleife 112 steuert die Frequenz des lokalen
Oszillatorsignals als auch das Durchlassband der vorher erwähnten einstellbaren
Nachlauffilter 102 und 104. Die Frequenz des lokalen
Oszillatorsignals wird mit der Hilfe einer Rückkopplung vom lokalen Oszillator 111 zur
Phasenregelschleife 112 und mit der Hilfe eines Referenzoszillatorsignals,
das ein Referenzoszillator 113 für die Phasenregelschleife 112 liefert,
gesteuert. Das lokale Oszillatorsignal wird an einen zweiten Eingang des
Abwärtsmischers 105 geliefert.
-
Der
Abwärtsmischer 105 mischt
das DVB-T-Signal, das vom zweiten Nachlauffilter 104 kommt,
mit dem lokalen Oszillatorsignal, um das DVB-T-Signal in das Frequenzband
einer Zwischenfrequenz (ZF) herabzuwandeln. Das herab gewandelte
DVB-T-Signal wird an einen ZF-Verstärker 106 gegeben,
der das herab gewandelte DVB-T-Signal verstärkt. Vom ZF-Verstärker 106 wird
das DVB-T-Signal an einen ZF-Filter 107 gegeben, der eine
Bandpassfilterung des verstärkten
DVB-T-Signals vornimmt.
Der ZF-Filter 107 ist ein Bandpassfilter eines festen Durchlassbandes,
dessen Breite im wesentlichen der Breite eines DVB-T-Kanals entspricht.
Das Durchlassband des ZF-Filters 107 hat steile Flanken, um
so die Frequenzkomponenten, die außerhalb der Breite des DVB-T-Kanals liegen, stark
zu dämpfen. Vom
ZF-Filter 107 wird das DVB-T-Signal an einen einstellbaren
ZF-Verstärker 108 gegeben,
der das Signal verstärkt,
bevor das Signal an einen COFDM-Demodulator 209 gegeben
wird. Der COFDM-Demodulator 209 ist ein digitaler Demodulatorblock,
der das empfangene COFDM-modulierte DVB-T-Signal
demoduliert, um die (ursprünglichen) digitalen
Daten zu bilden. Vom COFDM-Demodulator 209 werden die digitalen
Daten beispielsweise an einen MPEG-2-Dekodierer oder einen anderen
passenden funktionellen Block befördert.
-
3 zeigt
die Basisblöcke
des COFDM-Demodulators 209. Diese sind ein Block 301 zur analogen
Signalverarbeitung, ein OFDM-Demodulatorblock 302 (Orthogonal
Frequency Division Multiplex) und ein FEC-Kanaldekodierer 303 (Forward
Error Correction, Vorwärtsfehlerkorrektur).
Das Eingangssignal zum COFDM-Demodulator 209, das vom einstellbaren
ZF-Verstärker 108 ankommt,
ist das analoge Zwischenfrequenz-DVB-T-Signal. Ein Analog-Digital-Wandler
(ADC) des Blocks 301 zur analogen Signalverarbeitung wandelt
das analoge Zwischenfrequenz-DVB-T-Signal
in ein digitales Zwischenfrequenz-DVB-T-Signal um. Ein Block zur
automatischen Verstärkungssteuerung
(AGC) steuert mit einem Rückkopplungssteuersignal
AGC-1 (siehe auch 2) die Verstärkung des einstellbaren HF-Verstärkers 103 und
mit einem Rückkopplungssteuersignal
AGC-2 (siehe auch 2) die Verstärkung des einstellbaren ZF-Verstärkers 108,
um somit den Spannungspegel des empfangenen DVB-T-Signals zu optimieren.
-
Das
digitale Zwischenfrequenz-DVB-T-Signal wird an den OFDM-Demodulatorblock 302 gegeben.
Ein I/Q-Umwandlungsblock 311 (In Phase/Quadratur) des OFDM-Demodulatorblocks
wandelt das digitale Zwischenfrequenz-DVB-T-Signal in ein komplexwertiges
Basisbandsignal um. Ein (nicht gezeigter) Wiederabtastblock erzeugt
Abtastwerte auf der Basis des Basisbandsignals und diese Abtastwerte werden
in einen FFT-Block gegeben, der eine schnelle Fouriertransformation
mit den Abtastwerten ausführt,
um ein DVB-T-Signal im Frequenzbereich zu erzeugen.
-
Ein
Block 312 zur Kanalschätzung
und Korrektur des OFDM-Demodulatorblocks 302 wird
verwendet, um eine Übertragungsfunktion
H(f) des verwendeten DVB-T-Empfangskanals
zu bestimmen, und um auf der Basis der Übertragungsfunktion H(f) die
Effekte zu korrigieren, die der Übertragungspfad am
DVB-T-Signal verursacht.
-
Der
OFDM-Demodulatorblock 302 erzeugt schließlich auf
der Basis des korrigierten DVB-T-Signals bewertete Entscheidungen
(soft decisions) über die übertragenen
Bits, das heißt
er erzeugt Wahrscheinlichkeiten über
die übertragenen
Bits.
-
Die
bewerteten Entscheidungen werden zum FEC-Kanal-Dekodierer 303 gegeben,
der eine Zweiphasen-Fehlerkorrektur ausführt. In der ersten Phase leitet
ein Viterbi-Dekndierer 313 des FEC-Kanal-Dekodierers 303 auf der
Basis der bewerteten Entscheidungen unter Verwendung einer Redundanz,
die von einem Faltungskodierer des DVB-T-Senders eingeschoben wurde,
den Eingangsbitstrom des Faltungskodierers ab, der mit der größten Wahrscheinlichkeit vom
DVB-T-Sender gesendet wurde. Der abgeleitete Bitstrom wird an einen
Reed-Solomon-Dekodierer 314 des
FEC-Kanaldekodierers 303 geliefert. Der Reed-Solomon-Dekodierer 314 führt die
zweite Phase der Fehlerkorrektur aus, das ist die Rahmendekodierung.
Der rahmendekodierte Bitstrom wird an einen (nicht gezeigten) Entwürfelungsblock
gegeben, der Entwürfelungsoperationen ausführt, um
die ursprünglich übertragenen
digitalen Daten zu bilden.
-
Für einen
Fachmann ist es offensichtlich, dass die Blöcke 301–303 andere
Unterblöcke
als sie in 3 gezeigt sind, umfassen können, wobei
solche Unterblöcke
für einen
Fachmann offensichtlich sind. Der Block 303 kann beispielsweise
zusätzliche Blöcke für das Ausführen von
Entschachtelungsoperationen enthalten.
-
Die
funktionellen Blöcke 101 bis 108 und 111 bis 113 des
DVB-T-Empfängers 200 können in
einer oder mehreren integrierten Schaltungen oder als getrennte
Schaltungskomponenten implementiert werden. Der COFDM-Demodulator 209 kann
beispielsweise in einer integrierten Schaltung implementiert werden,
die einen digitalen Signalprozessor (DSP) für eine Verarbeitung des DVB-T-Signals
aufweist.
-
Der
Betrieb des COFDM-Demodulators 209 unterscheidet sich vom
Betrieb des COFDM-Demodulators 109 des Stands der Technik.
In der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird dem COFDM-Demodulator 209 digitale
Interferenzinformation 210 geliefert, und der COFDM-Demodulator 209 verwendet
die Information 210 im Demodulationsverfahren.
-
Die
digitale Interferenzinformation 210 enthält Information über die
selbst erzeugte digitale Interferenz der mobilen Kommunikationsvorrichtung. Der
Ausdruck "selbst
erzeugte digitale Interferenz" bezieht
sich auf eine digitale Funkfrequenzinterferenz, die im DVB-T-Empfänger 200 selbst
oder in anderen Teilen der mobilen Kommunikationsvorrichtung (von
der der DVB-T-Empfänger 200 einen
Teil bildet) erzeugt wird und die sich in die Antenne des DVB-T-Empfängers 200 einkoppelt.
Die digitale Interferenzinformation 210 wird im Vorhinein
durch das Messen des Spektrums der selbst erzeugten digitalen Funkfrequenzinterferenz über die
eigene Antenne der mobilen Kommunikationsvorrichtung, das ist die
Antenne des DVB-T-Empfängers 200,
erzeugt. Die erzeugte digitale Interferenzinformation 210 wird dann
in der Vorrichtung gespeichert. Ein geeigneter Punkt für die Messung
liegt hinter dem rauscharmen Verstärker 101 aber vor
dem Nachlauffilter 102 (2). Wenn
der rauscharme Verstärker 101 und der
Nachlauffilter 102 sich in verschiedenen integrierten Schaltungen
befinden, ist der Messpunkt leicht zu finden. Wenn sich jedoch der
rauscharme Verstärker 101 und
der Nachlauffilter 102 in ein und derselben integrierten
Schaltung befinden, kann die Messung ausgeführt werden, indem ein zusätzlicher
rauscharmer Verstärker
vorübergehend
mit der Antenne des DVB-T-Empfängers 200 nur
für die
Messung gekoppelt wird und indem die Messung an einem geeigneten
Punkt hinter dem zusätzlichen
rauscharmen Verstärker
ausgeführt
wird.
-
Die
Messung der selbst erzeugten digitalen Interferenz kann mit einem
Spektrum-Analysator ausgeführt
werden, wenn die Leistung der mobilen Kommunikationsvorrichtung
AN ist. Wenn die Messung in einem EMV-geschirmten Raum (ElectroMagnetic
Compliance, EMC, Elektromagnetische Verträglichkeit, EMV) ausgeführt wird,
kann man den Spektralgehalt der selbst erzeugten Interferenz, der mit
der eigenen Antenne der mobilen Kommunikationsvorrichtung gekoppelt
ist, mit dem Spektrum-Analysator sehen.
-
Die
Messung kann während
der Konstruktionsphase der mobilen Kommunikationsvorrichtung ausgeführt werden,
wenn die mechanischen Teile der mobilen Kommunikationsvorrichtung,
einschließlich der
störenden
Komponenten, an ihren endgültigen Positionen
angeordnet wurden. Da angenommen wird, dass die stärksten spektralen
Komponenten der digitalen Interferenz im Frequenzbereich stabil
sind, ist die Messung, die in der Konstruktionsphase ausgeführt wird,
typisch genug. Eine getrennte Messung jeder hergestellten mobilen
Kommunikationsvorrichtung desselben Modells wird somit nicht benötigt, da angenommen
wird, dass die selbst erzeugte digitale Interferenz in allen Vorrichtungen
desselben Modells ähnlich
ist. Mit anderen Worten, es sollte ausreichen, die digitale Interferenzinformation 210 auf
der Basis der Messung der selbst erzeugten digitalen Interferenz
nur einer Vorrichtung oder nur einiger wenigen Vorrichtungen desselben
Modells zu erzeugen und die digitale Interferenzinformation 210 in
allen Vorrichtungen desselben Modells zu speichern (ohne die Notwendigkeit,
dass bei diesen anderen Vorrichtungen Messungen ausgeführt werden
müssen).
-
In
dieser Ausführungsform
wird die Speicherung der digitalen Interferenzinformation 210 so
ausgeführt,
dass eine Tabelle, die die Frequenzen der selbst erzeugten digitalen
Interferenz enthält,
in einem Speicher der mobilen Kommunikationsvorrichtung gespeichert
wird. In Abhängigkeit
von der Implementierung kann der Speicher in den DVB-T-Empfänger 200 eingefügt werden
oder er kann sich außerhalb
des DVB-T-Empfängers 200 befinden.
In dieser Ausführungsform
werden auch die Amplituden der digitalen Interferenz in der Tabelle
gespeichert. Es ist jedoch nicht in allen Fällen notwendig, die Amplituden
zu speichern.
-
In
den meisten Fällen
sind die stärksten
und problematischsten digitalen Interferenzsignal frequenzstabil.
Es sollte keine Notwendigkeit geben, irgendwelche frequenzmäßig nicht
stabile digitale Interferenzinformation in der Tabelle zu speichern.
Beispiele der stärksten
störenden
Signale sind Taktsignale für
den oder die Prozessoren der mobilen Kommunikationsvorrichtung,
Bustakte und verschiedene Harmonische und Intermodulationsprodukte
dieser Signale.
-
Die
Tabelle wird in eine Vielzahl von Tabellen aufgespalten, von denen
jede die digitale Interferenzinformation 210 der selbst
erzeugten digitalen Interferenzsignale enthält, die in der Bandbreite jedes Empfangskanals
liegen. Jeder DVB-T-(Empfangs-)-Kanal
besitzt somit seine eigene digitale Interferenztabelle, die die
digitale Interferenzinformation 210 (die Frequenzen und
möglicherweise
die Amplituden der störenden
Signale) dieses DVB-T-Kanals enthält. Wenn das DVB- T-Signal am DVB-T-Empfänger 200 empfangen
wird, wird die digitale Interferenzinformation 210 der
korrekten Tabelle in den COFDM-Demodulator 209 eingegeben.
Die korrekte Tabelle wird gemäß dem empfangenen DVB-T-Kanal
ausgewählt.
-
Wie
schon im Vorangehenden erwähnt
wurde, verwendet der COFDM-Demodulator 209 die digitale
Interferenzinformation 210 im Demodulationsverfahren des
DVB-T-Signals. Es gibt verschiedene Kompensationsverfahren/Löschverfahren,
die verwendet werden können.
Im Folgenden werden drei beispielhafte Ausführungsformen solcher Verfahren präsentiert.
-
Bevor
jedoch die erste Ausführungsform
präsentiert
wird, wird die Natur der selbst erzeugten digitalen Interferenz
aufgefrischt, und das Modulationsverfahren, das im DVB-T-System verwendet
wird, als auch die Funkkanäle
des DVB-T-Systems
werden detaillierter vorgestellt. Wie im Vorangehenden erwähnt wurde,
werden die stärksten
selbst erzeugten digitalen Interferenzsignale im Frequenzbereich
als stabil angesehen. 4 zeigt ein beispielhaftes Spektrum
der digitalen Interferenz. Es ist ein Linienspektrum, das Spektrallinien
enthält,
die die Amplituden und die Orte der frequenzstabilen selbst erzeugten
digitalen Interferenz anzeigt. 4 zeigt
auch einen aus der Vielzahl der Empfangskanäle des DVB-T-Systems. In diesem
beispielhaften Fall liegen zwei der digitalen Interferenzsignale
im Empfangskanal.
-
Das
Modulationsverfahren COFDM, das im DVB-T-System verwendet wird,
ist ein Mehrträgermodulationsverfahren.
Dies bedeutet, dass im DVB-T-Sender zu sendende digitale Daten in
mehrere Komponenten aufgespalten werden, die über getrennte Trägersignale
gesendet werden. In einer der Betriebsarten des DVB-T-Systems enthält beispielsweise
ein DVB-T-Kanal (dessen Bandbreite beträgt 8 MHz) 6816 (Unter-)träger. 5 zeigt
die Träger
und die selbst erzeugten digitalen Interferenzsignale in einem DVB-T-Empfangskanal ähnlich dem, der
in 4 gezeigt ist. 5 zeigt,
dass in diesem beispielhaften Fall zwei der digitalen Interferenzsignale frequenzmäßig am selben
Platz wie ein Trägersignal angeordnet
sind. Dies bedeutet in der Praxis, dass diese Träger gestört oder total vernichtet werden,
so dass die Information, die von diesen Trägern befördert wird, beschädigt wird
oder vollständig
verloren geht.
-
Gemäß einer
ersten beispielhaften Ausführungsform
werden die gestörten
Träger
(5) im Demodulationsverfahren gelöscht, um
die Qualität des
Demodulationsverfahrens zu verbessern. Mit anderen Worten, die Information,
die von den gestörten Trägern befördert wird,
wird ignoriert. Detaillierter gesprochen, wird dies so ausgeführt, dass
wenn der Benutzer der mobilen Kommunikationsvorrichtung den DVB-T-Empfang AN schaltet,
so dass der DVB-T-Empfänger 200 beginnt,
das DVB-T-Signal zu empfangen, die Inhalte der Tabelle, die die
digitale Interferenzinformation 210 des empfangenen DVB-T-Kanals enthält, an den
COFDM-Demodulator 209 gegeben werden. Der COFDM-Demodulator 209 führt auf
der Basis der digitalen Interferenzinformation 210 (die
Amplituden der digitalen Interferenz werden bei dieser Ausführungsform
nicht benötigt)
einen digitalen Algorithmus aus, um die gestörten Trägerfrequenzen zu löschen. Insbesondere
wird in dieser Ausführungsform
die digitale Interferenzinformation 210 an den Block 312 für die Kanalschätzung und Korrektur
geliefert, und es ist der Block 312 für die Kanalschätzung und
Korrektur, der den digitalen Algorithmus mit dem FFT-transformierten DVB-T-Signal
ausführt.
Der digitale Algorithmus kann als ein Trägerlöschalgorithmus (oder ein Frequenzlöschalgorithmus)
bezeichnet werden.
-
Das
Löschen
der gestörten
Träger
im Demodulationsverfahren führt
am wahrscheinlichsten zu einer Reduktion der Bitfehlerrate. Es kann
somit mehr Rauschen im empfangenen DVB-T-Kanal toleriert werden.
Dies bedeutet, dass schwächere DVB-T-Signale
empfangen werden können,
das heißt
die Empfindlichkeit des DVB-T-Empfangs kann verbessert werden.
-
Es
ist anzumerken, dass obwohl die gestörten Träger im Demodulationsverfahren
gelöscht
werden, und somit das Demodulationsverfahren ohne die Information
ausgeführt
wird, die von den gestörten
Trägern
befördert
wird, die gesendeten digitalen Daten typischerweise im DVB-T-Empfänger voll
regeneriert werden können,
durch das verwendete Fehlerkorrekturschema, das die Verluste der
Information, die durch das Trägerlöschverfahren
aufgetreten sind, unter Verwendung der Redundanz, die auf der Seite
des DVB-T-Senders in das gesendete DVB-T-Signal eingeschoben wurde,
kompensiert.
-
Es
ist anzumerken, dass obwohl gemäß dieser
Ausführungsform
der Block 312 zur Kanalschätzung und Korrektur den Trägerlöschalgorithmus
ausführt,
er weiter seinen konventionellen Betrieb fortsetzt. Wie im Vorangehenden
beschrieben wurde, umfasst der konventionelle Betrieb des Blocks 312 zur
Kanalschätzung
und Korrektur das Korrigieren der Effekte, die der Übertragungskanal
am DVB-T-Signal bewirkt. Der Block 312 zur Kanalschätzung und Korrektur
verwendet spezielle Pilotsignale, um eine Übertragungsfunktion H(f) des Übertragungspfads, der
den verwendeten DVB-T-Kanal betrifft, zu bestimmen, und korrigiert
auf der Basis der Übertragungsfunktion
H(f) die Effekte, die der Übertragungspfad
am DVB-T-Signal verursacht. Die Kanalkorrektur wird typischerweise
ausgeführt
durch das Multiplizieren des DVB-T-Signals mit einer Funktion 1/H(f), die
eine inverse Funktion der bestimmten Übertragungsfunktion H(f) ist.
Die Bestimmung der Übertragungsfunktion
H(f) basiert typischerweise auf dem Erfassen der empfangenen Amplitude
der Pilotträger, wobei
die Sendeamplitude der Pilotträger
bekannt ist. Es kann passieren, dass sich ein selbst erzeugtes digitales
Interferenzsignal am selben Platz wie der Pilotträger im Frequenzbereich
befindet. Wenn der gestörte
(Pilot)-Träger
nicht gelöscht
wird, so kann beim DVB-T-Empfang dies dazu führen, dass die bestimmte Übertragungsfunktion
H(f) durch die selbst erzeugte digitale Interferenz völlig falsch
ist. Dies wird zu einer Situation führen, in der auch gute Träger (Träger, die
nicht gestört
sind) zerstört
werden, wenn die Kanalkorrekturmultiplikation erfolgt. Das Verfahren
gemäß der ersten
Ausführungsform,
bei dem die durch die selbst erzeugte digitale Interferenz gestörten Träger durch
den Block 312 zur Kanalschätzung und Korrektur gelöscht werden,
kann somit in diesem Kontext als vorteilhaft angesehen werden, da
das Verfahren verhindert, dass der Block 312 zur Kanalschätzung und
Korrektur die Träger,
die gestört
oder total zerstört
sind, berücksichtigt,
wenn er die Übertragungsfunktion
H(f) des Übertragungspfades
bestimmt.
-
Die
zweite beispielhafte Ausführungsform bezieht
sich auf die automatische Verstärkungssteuerung
(AGC). Gemäß dem Stand
der Technik steuert der AGC-Block mit einem Rückkopplungssteuersignal AGC-1
die Verstärkung
des einstellbaren HF-Verstärkers 103 und
mit einem Rückkopplungssteuersignal
AGC-2 die Verstärkung
des einstellbaren ZF-Verstärkers 108,
um somit den Spannungspegel des empfangenen DVB-T-Signals zu optimieren,
so dass das empfangende DVB-T-Signal in ein ADC-Umwandlungsfenster
passt. 6 zeigt im Zeitbereich ein erwünschtes DVB-T-Signal, das selbst
erzeugte digitale Interferenz enthält. Das ADC-Umwandlungsfenster wird durch eine Spannungsdifferenz
dargestellt. Der Effekt der digitalen Interferenz kann als lokal
größere Amplituden
des DVB-T-Signals im Zeitbereich gesehen werden. Gemäß dem Stand
der Technik wird die Verstärkung
so eingestellt, dass die ADC kein Beschneiden vornimmt, das heißt, die
Signalspannung des DVB-T-Signals übersteigt eine obere Grenze
des ADC-Umwandlungsfensters nicht (noch geht sie unter eine untere
Grenze), da Information, die von einem beschnittenen Teil des DVB-T-Signals befördert wird,
beschädigt
werden würde.
-
Wenn
jedoch ein Beschneiden durch die digitale Interferenz verursacht
wird, kann man sehen, dass der beschnittene Teil in keinem Fall
beim DVB-T-Empfang verwendbar sein wird. Gemäß der zweiten Ausführungsform
wird die digitale Interferenzinformation 210, die in den
COFDM-Demodulator 209 eingegeben wird, dem AGC-Block zugeführt und
im AGC-Block verwandt, so dass das ADC-Umwandlungsfenster während der
digitalen Interferenz ein Beschneiden vornehmen kann. Auf diese
Weise kann die Empfindlichkeit des Empfangs des erwünschten
DVB-T-Signals verbessert werden.
-
7 zeigt
die AGC- und die ADC-Operation gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Das ADC-Umwandlungsfenster wird so eingestellt, dass es während der
digitalen Interferenz ein Beschneiden ausführen kann, womit so die Empfindlichkeit
des Empfangs des erwünschten
DVB-T-Signals verbessert wird. Der Frequenzlöschalgorithmus, der in der ersten
Ausführungsform
präsentiert
ist, kann zusammen mit dem AGC-Einstellverfahren der zweiten Ausführungsform
verwendet werden.
-
Die
dritte beispielhafte Ausführungsform
bezieht sich auf das Markieren der Zuverlässigkeit der gestörten Träger als
niedrig. Diese Ausführungsform ist
nur anwendbar, wenn es im digitalen Demodulationsverfahren möglich ist,
jeden der Träger
des empfangenen DVB-T-Kanals zu gewichten, und das digitale Demodulationsverfahren
auf der Basis der Gewichtung auszuführen. Gemäß dieser Ausführungsform
wird die digitale Interferenzinformation 210, die an den
COFDM-Demodulator 209 gegeben wird, verwendet, um den gestörten Trägern einen
niedrigen Gewichtskoeffizienten im digitalen Demodulationsverfahren
zu verleihen. Die gemessenen Amplituden der digitalen Interferenz
können
berücksichtigt
werden, so dass je größer die
Amplitude ist, desto niedriger der Gewichtungskoeffizient ist. In
dieser Ausführungsform
ist es der Block 312 zur Kanalschätzung und Korrektur, der auf
der Basis der digitalen Interferenzinformation 210 die
Gewichtungskoeffizienten der Träger
festlegt. Die Gewichtungskoeffizienten werden somit im Verfahren
zur Kanalschätzung
und Korrektur berücksichtigt,
so dass der Effekt der selbst erzeugten digitalen Interferenz minimiert
wird.
-
Die
dritte Ausführungsform
kann zusammen mit dem AGC-Einstellverfahren
der zweiten Ausführungsform
verwendet werden.
-
8 zeigt
eine mobile Kommunikationsvorrichtung 80, die für das Implementieren
der Erfindung geeignet ist. Die mobile Kommunikationsvorrichtung 80 kann
ein drahtloses Medienendgerät
sein. Die mobile Kommunikationsvorrichtung 80 umfasst den DVB-T-Empfänger 200 mit
einer internen integrierten Antenne ANT, einer Benutzerschnittstelle
UI und einer Steuereinheit 86. Der DVB-T-Empfänger 200 ist mit
der Steuereinheit 86 über
einen ersten Steuer/Datenbus gekoppelt. Die Benutzerschnittstelle
UI ist mit der Steuereinheit 86 über einen zweiten Steuer/Datenbus
gekoppelt. Zusätzlich
kann für
eine Kommunikation zwischen der mobilen Kommunikationsvorrichtung 80 und
einem (nicht gezeigten) zellularen Netz der zweiten und/oder dritten
Generation die mobile Kommunikationsvorrichtung eine zellulare Netzschnittstelle 87 umfassen,
die mit der Steuereinheit 86 über einen dritten Steuer/Datenbus
gekoppelt ist. Die zellulare Netzschnittstelle 87 kann
einen Funkfrequenz-Sende-Empfänger (nicht
gezeigt) umfassen. Die mobile Kommunikationsvorrichtung 80 kann
auch Bluetooth- und/oder IrDa (Infrared Data Association) Fähigkeiten
enthalten.
-
Die
Steuereinheit 86 umfasst einen Prozessor mit einem Speicher
und Software für
das Steuern des Betriebs der mobilen Kommunikationsvorrichtung 80.
Die Software enthält
einen MPEG-2 Protokollstapel für
das Dekodieren der demodulierten digitalen Daten, die der DVB-T-Empfänger 200 für die Steuereinheit 86 über den
ersten Steuer/Datenbus liefert. Die Benutzerschnittstelle UI umfasst
eine Anzeige und eine Tastatur, um es dem Benutzer zu ermöglichen,
die mobile Kommunikationsvorrichtung 80 zu verwenden. Die
Steuereinheit 86 steuert die Präsentation der Information auf
der Benutzerschnittstelle UI, beispielsweise die Präsentation
der dekodierten digitalen MPEG-2 Daten (Videostrom) auf der Anzeige.
Die demodulierten digitalen Daten können IP-Pakete (Internetprotokoll)
eines IP-Datacast- oder Multicastdienstes enthalten. Die Software
der Steuereinheit 86 kann einen IP-Protokollstapel enthalten, um die IP-Pakete
zu handhaben.
-
Die
digitale Interferenzinformation 210, die Information über die
selbst erzeugte digitale Interferenz enthält, wird in einem Speicher
in der mobilen Kommunikationsvorrichtung 80 gespeichert.
In Abhängigkeit
von der Implementierung kann der Speicher im DVB-T-Empfänger 200 eingefügt sein,
oder er kann extern zum DVB-T-Empfänger sein, wobei der Speicher
dann beispielsweise der Speicher der Steuereinheit 86 ist.
-
Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
es, dass die selbst erzeugte digitale Interferenz im Demodulationsverfahren
des DVB-T-Signals berücksichtigt
wird. Zusätzlich
zum mobilen DVB-T-Empfänger,
der eine interne Antenne aufweist, ist die Erfindung auch in einem
mobilen DVB-T-Empfänger
verwendbar, der eine feste äußere Antenne
aufweist.
-
Obwohl
vorgeschlagen wurde, dass ein Trägerlöschalgorithmus
verwendet wird, um alle die gestörten
Träger
zu löschen,
kann in einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung jeder gestörter
Träger
mit seinem eigenen Algorithmus gelöscht werden.
-
Obwohl
das DVB-T-System als ein Beispiel verwendet worden ist, ist die
Erfindung auch in anderen auf einer OFDM-Mehrfachträgermodulation basierenden Systemen
anwendbar, wie beispielsweise dem japanischen ISDB-T-System (Integrated
Services Digital Broadcasting-Terrestrial). Die Erfindung ist mit
entsprechenden Änderungen
(in den präsentierten
digitalen Algorithmen) auch in Empfängern und Sende-Empfängern anderer
Breitbandsysteme, die eine digitale Modulation verwenden, anwendbar. Obwohl
nicht alle Breitbandsysteme eine Mehrträgermodulation verwenden, und
somit der gestörte
Träger
selbst beispielsweise nicht gelöscht
werden kann, kann ein Frequenzlöschalgorithmus
auf der Basis der im Vorhinein erzeugten digitalen Interferenzinformation
ausgeführt
werden, um so spezielle gestörte
Frequenzen innerhalb des verwendeten Frequenzbandes zu löschen.
-
Das
Abschirmverfahren des Stands der Technik, bei dem kritische störende Komponenten eine
EMV-Abschirmung erhalten, kann zusammen mit der Erfindung verwendet
werden.
-
Spezielle
Implementierungen und Ausführungsformen
der Erfindung sind beschrieben worden. Es ist für einen Fachmann klar, dass
die Erfindung nicht auf die Details der oben präsentierten Ausführungsformen
beschränkt
ist, sondern dass sie in anderen Ausführungsformen unter Verwendung äquivalenter
Mittel implementiert werden kann, ohne von den Eigenschaften der
Erfindung abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird nur durch die
angefügten Patenansprüche beschränkt.