DE60223873T2

DE60223873T2 - Verschachtelung bei Mehrträgerübertragung

Info

Publication number: DE60223873T2
Application number: DE60223873T
Authority: DE
Inventors: Takashi Kawasaki-shi Kaku; Kyoko Kawasaki-shi Hirao
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2022-01-19
Also published as: US7251289B2; EP1271873A3; US20070009061A1; CN100377495C; EP1271873B1; DE60223873D1; US7130356B2; JP2003008535A; EP1271873A2; CN1392671A; US20030007190A1; JP3396815B2

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungsverfahren und eine Datenübertragungsvorrichtung, die auf Übertragungsdaten eine zweidimensionale Verschachtelungsoperation entlang einer Frequenzachse und entlang einer Zeitachse ausführt und wobei die Daten gemäß einer Mehrfachträgerübertragungsmaske übertragen werden. Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf Gebiet der Hochspannungsleitungen, sondern auch auf ein Gebiet der Kabelübertragung, ADSL, VDSL, CATV und so weiter, und auf ein Gebiet der drahtlosen Übertragungen, drahtloser LAN von 2,4 GHz, digitales Aussenden per Sammelruf, usw. und auch auf ein Gebiet der optischen Übertragungen, WDM und so weiter, angewendet werden.
2. Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Es wurde ein System zum Übertragen von Daten über vielfältige Arten von Übertragungspfaden, wie etwa ein Kabel, Funk usw. benutzt, und es wird nach Verbesserungen hinsichtlich stabiler Datenübertragung und Verbesserung der Übertragungsrate gefragt. Darüber hinaus wurden vielfältige Vorschläge gemacht für ein System zum Benutzen einer bestehenden Telefonleitung oder einer bestehenden Hochspannungsleitung als ein Datenübertragungssystem für Kabel. Weil es beispielsweise ein bestehendes Energieverteilungssystem gibt, durch das einem jeweiligen Transformator über eine 6.6 kV Hochspannungsstromleitung elektrische Leistung zugeführt wird, und die Spannung durch einen jeweiligen Transformator auf 100 V oder 200 V abgesenkt wird, und dann Konsumenten, wie einem jeweiligen Haus, die elektrische Leistung durch eine Niederspan nungsnetzleitung zugeführt wird, sind ferner vielfältige Vorschläge für ein Datenübertragungssystem gemacht worden, das diese Niederspannungsnetz als einen Datenübertragungspfad benutzt.
In einem derartigen Datenübertragungssystem, das eine Niederspannungsnetzleitung benutzt, wird auf der Seite einer Hochspannungsleitung entlang der Hochspannungsleitung ein Lichtleitfaserübertragungspfad gelegt, und dann wird an einer Position eines Transformators ein Modem benutzt, um den Lichtleitfaserübertragungspfad mit der Niederspannungsnetzleitung zu verbinden, und ebenfalls wird ein Modem zum Verbinden zwischen einer jeweiligen Endgerätevorrichtung und der Niederspannungsnetzleitung benutzt. Folglich wird Datenübertragung durch Benutzung der Niederspannungsnetzleitung als ein Datenübertragungspfad ausgeführt.
In einem solchen Fall gilt ganz allgemein gesprochen, dass die Niederspannungsnetzleitung beispielsweise folgendes umfasst: eine Induktivitätskomponente in der Größenordnung von 1 μH/m und eine Kapazitätskomponente in der Größenordnung von 75 pF/m. Daher sind in einem Fall einkommender Leitungen von 150 m [Länge] und [einem Äquivalent von] 50 m × 30 (Häusern) eine Induktivität von 150 μH und eine Kapazität von 0,1125 μF angeschlossen. Ferner gilt, dass weil in vielen Fällen Kondensatoren zum Verhindern von Rauschen an vielfältige Arten von elektrischen Haushaltsgeräten angeschlossen sind, die Impedanz der Stromleitung eine relativ große Kapazität aufweist. Ferner wird in vielen Fällen auf vielfältige Arten elektrischer Haushaltsgeräte eine Invertertreibermaske angewendet, und das von den Invertern erzeugte Rauschen wird in die Stromleitung eingeführt.
Daher gilt in vielen Fällen, dass wenn eine derartige Niederspannungsnetzleitung als ein Datenübertragungspfad benutzt wird, die Daten äquivalent durch ein Tiefpassfilter übertragen werden, wobei eine Hochfrequenzkomponente des Signals sich merkbar abschwächt und das Signal vielfältiges Rauschen enthalten wird. Auch gilt in einem solchen Fall, dass obwohl es eine vergleichsweise geringe Abschwächung einer Niedrigfrequenzkomponente gibt, das aufgrund einer Invertereinheit usw. auftretende Rauschen viele Niederfrequenzkomponenten aufweisen kann. Daher können niederfrequente Komponenten eines Signals vielfältiges Rauschen enthalten. Darüber hinaus gilt, dass sich eine Niederspannungsnetzleitung im Allgemeinen in eine Vielzahl von Leitungen verzweigt, und auch dass an einem jeweiligen Abschlussende keine angemessene Impedanzanpassung ausgeführt wird, sodass Signalreflexionen und auch Probleme aufgrund des Mehrfachpfad-Phänomens auftreten können.
Ein System zur parallelen Datenübertragung unter Benutzung einer Mehrfachträgerübertragungsmaske zum Bereitstellen bzw. für ein Problem in Bezug auf Mehrfachpfade sowie einen Leitungsentzerrung (Englisch: Line Equalization) sind ebenfalls bekannt. Beispielsweise sind eine Übertragungsmaske für OFDM (Englisch: Orthogonal Frequency Divisional Multiplexing, orthogonales Frequenzmultiplexen) und eine Übertragungsmaske für DMT (Englisch: Discrete Multitone, diskreter Mehrfachton) bekannt. Beim Anwenden einer derartigen Mehrfachträgerübertragungsmaske, weil es möglich ist, einen Träger, der ein Frequenzband mit einem starken Rauschpegel verhindert, zuzuweisen, wird es möglich, Daten durch eine sogar viele der oben erwähnten Rauschkomponenten enthaltende Niederspannungsnetzleitung zu übertragen. Ferner, ist ein System, in dem durch eine Mehrfachträgerübertragungsmaske, beispielsweise eine Übertragungsmaske für ADSL (Englisch: Asymmetric Digital Subscriber Line, asymmetrische digitale Teilnehmerleitung) parallele Datenübertragung ausgeführt wird als eine auf eine Übertragung von hohen Datenraten durch eine Telefonleitung gerichtete Übertragungsmaske bekannt.
Diese Mehrfachträgerübertragungsmaske ist so, dass Übertragungsdaten in paralleler Form übertragen werden und eine Modulation ausgeführt wird, indem ein jeweiliger Träger mit jeweils verschiedenem schmalen Bändern benutzt wird, und dass im Allgemeinen eine Maske zur Quadraturamplitudenmodulation (QAM) benutzt wird. Weil Übertragungsdaten parallel übertragen werden, wird es so möglich, die Daten-Bandrate pro Kanal äquivalent zu verringern, und daher die Daten über den Datenübertragungspfad der selbst viel Rauschen usw. enthaltenden Niederspannungsnetzleitung zu übertragen.
Bei der oben genannten DMT Übertragungsmaske und der OFDM Übertragungsmaske ist es üblich, eine Maske für eine inverse schnelle Fouriertransformations (IFFT, Englisch: Inverse Fast Fourier Transform) und eine Maske für schnelle Fouriertransformations (FFT, Englisch: Fast Fourier Transform) zu benutzen. Obwohl Fehlerkorrekturcodes benutzt werden, ist es darüber hinaus auch bekannt, eine Verschachtelungstechnologie anzuwenden.
Der Anmelder der vorliegenden Anmeldung schlug vorher eine Datenübertragungsvorrichtung (Modem) vor, in der/in dem die Funktion einer Hadamard Transformation, die eine leichtere Verarbeitung als im Vergleich mit der Funktion der Fouriertransformation erfordert, benutzt wird und es wird auch eine Einheit zum Ausführen einer zweidimensionalen Verschachtelungsoperation entlang einer Zeitachse und entlang einer Frequenzachse eingesetzt. 1 veranschaulicht diese Datenübertragungsvorrichtung. In dieser Zeichnung wird ein Übertragungssignal SD eingegeben in eine Einheit zur Codetransformation, wie etwa Verschlüsseln (SCR), Seriell-Parallel-Wandlung (S/P), Umwandlung von Graucode in natürlichen Code (G/N) und eine Hinzufügungsverarbeitung. Ferner wird folgendes bereitgestellt: eine Signalpunkterzeugungseinheit 102, eine ADM (Hadamard) Multiplexeinheit 103, eine Zeit- und -Frequenz-Verschachtelungseinheit 104, eine Verarbeitungseinheit 105 für DMT (Englisch: Discrete Multitone, diskrete Mehrfachton) mit Funktionen einer inversen schnellen Fouriertransformation (IFFT) und Schutzzeit-Hinzufügung (Englisch: Guard-Time Adding), eine D-A Umwandlungseinheit (D/A) 106 und einen Tiefpassfilter (LPF) 107. Da hindurch werden die Daten durch eine TX-Leitung (Übertragungsleitung) gesendet.
In derselben Zeichnung ist eine Empfangsleitung, RX-Leitung mit einem Bandpassfilter (BPF) 110 verbunden. Ferner sind bereitgestellt: eine A-D Umwandlungseinheit 111, eine DMT Verarbeitungseinheit 112 mit Funktionen der Schutzzeit-Entfernung und der schnellen Fouriertransformation (FFT, Englisch: Fast Fourier Transform), eine Amplituden- und Phasenverstimmungseinheit 113 (Englisch: Frequency and Phase Pulling Unit), eine Einheit 114 für eine inverse schnelle Fouriertransformation für Zeit und Frequenz, eine ADM Verteilungseinheit 115, eine Entscheidungseinheit (DEC, Englisch: Decision Unit) 116, eine Codetransformationseinheit 117 mit Funktionen der differentiellen Verarbeitung, Umwandlung von natürlichem Code in Graucode (N/G), Parallel-Seriell-Wandlung (P/S) und Entschlüsseln (DSCR, Englisch: Descrambling), und eine Synchronisationsverarbeitungseinheit 118 mit Funktionen einer Teilrahmensynchronisation und Hauptrahmensynchronisation. So wird ein Empfangssignal RD erhalten.
Die Codetransformationseinheit 101 führt eine Verschlüsselungs (SCR)-Operation und ein Seriell-Parallel-Wandlungs (S/P)-Vorgang auf dem Übertragungssignal SD aus und führt dann darauf eine Umwandlung von Graucode in natürlichen Code (G/N) aus, um so einen natürlichen Code zu erzeugen, der zur Berechnung benutzt werden kann, und führt dann darauf eine Summationsoperation aus, so dass der Empfangsteil durch differentielle Berechnung eine Phasenidentifizierung ausführen kann. Dann werden durch die Signalpunkt-Erzeugungseinheit 102 Signalpunkte äquivalent zu Signalpunkten in Nyquist Intervallen erzeugt. Dann wird eine Hadamard Transformation ausgeführt und somit wird das Signal durch den ADM Multiplexteil 103 gemultiplext. Dann wird durch die Zeit-und-Frequenz Verschachtelungseinheit 104 ein zweidimensionales Verschachteln entlang der Zeitachse und entlang der Frequenzachse ausgeführt. Dann wird durch die DMT Verarbeitungseinheit 105 die Schutzzeithinzufügung der Quadraturamplitudenmodulation ausgeführt. Dann werden die Daten durch die D-A Umwandlungseinheit 106 in ein analoges Signal umgewandelt und der Tiefpassfilter 107 lässt nur ein Signal mit einem Frequenzband beispielsweise zwischen 10 kHz und 450 kHz hindurch und dann wird es hinaus auf die Übertragungsleitung gesendet. Stattdessen kann ein breites Übertragungsband zwischen 2 und 30 MHz verwendet werden.
Das Signal mit dem Frequenzband zwischen 10 und 450 kHz des von der Empfangsleitung (RX-Leitung) empfangenen Signals wird durch das Bandpassfilter 110 der Empfangseinheit hindurchgeleitet, das Signal wird dann durch die A-D Umwandlungseinheit 111 in ein digitales Signal umgewandelt, durch die DMT Verarbeitungseinheit 112 werden eine DMT Demodulation und eine Schutzzeitentfernung ausgeführt und durch die Amplituden- und Phasenverstimmungseinheit 113 wird unter der Steuerung der Synchronisationsverarbeitungseinheit 118 ein Synchronisationsbetrieb ausge führt. Durch die Synchronisationsverarbeitungseinheit 118 werden die Teilrahmensynchronisations- und die Hauptrahmensynchronisationsverarbeitung ausgeführt.
Dann wird durch die Zeit- und Frequenz-Inversverschachtelungseinheit 114 eine inverse Verschachtelungsoperation ausgeführt, die bezüglich der durch die Zeit- und Frequenz-Verschachtelungseinheit 104 des Übertragungsendes ausgeführten zweidimensionalen Verschachtelung invers ist. Dann führt die ADM Verteilungseinheit 110 einen zu der durch die ADM Multiplexeinheit 103 am Übertragungsende ausgeführten Operation inversen Vorgang aus. Dann führt die Entscheidungseinheit 116 eine Datenentscheidungsoperation aus und reproduziert somit die Übertragungsdaten. Dann führt die Codetransformationseinheit 117 eine differenzielle Operation, eine Umwandlung von natürlichem Code in Graucode (N/G), Parallel-Seriell-Wandlung (P/S) und eine Entschlüsselungs (DSCR)-Operation aus. So wird das Empfangssignal RD erhalten.
Die Rauschkomponenten, die problematisch in den Datenübertragungspfad eingefügt werden, sind zufällige. Die 2A und 2B veranschaulichen beispielsweise Rauschcharakteristiken, wobei die vertikale Achse die Signalleistung darstellt, während die horizontale Achse die Frequenz darstellt. Wie in 2A gezeigt, verändert sich das Rauschen entlang der Zeitachse und der Frequenzachse zufällig. Dann werden, wie oben erwähnt, durch Ausführen der Quadraturamplitudentransformation, wie etwa der Hadamard-Transformation (ADM) oder der Wavelet-Transformation, usw. und durch zweidimensionales Verschachteln am Übertragungsende und durch Ausführen einer inversen Verschachtelung und einer inversen Hadamard-Transformation usw. am Empfangsende die Rauschkomponenten gemittelt oder entzerrt und weisen folglich einen näherungsweise gleichförmigen Pegel auf, wie in 2B ge zeigt. Weil dadurch eine Entzerrung des Rauschens erreicht wird, wird so eine stabile Datenübertragung möglich.
3 veranschaulicht ein anderes Beispiel einer Datenübertragungsvorrichtung, die der Anmelder der vorliegenden Anmeldung in der Vergangenheit vorgeschlagen hat. Dieselben Bezugszeichen werden an dieselben Einheiten wie diejenigen der 1 vergeben. In der Konfiguration der 3 werden ein Abwälz- bzw. Roll-Off-Filter und eine Modulationseinheit (ROF-MOD) 108 und eine Demodulations- sowie eine Roll-Off-Filtereinheit (DEM ROF) 119 bereitgestellt. Das heißt, die Roll-Off-Filter- und Modulationseinheit 108 wird zwischen der DMT Verarbeitungseinheit 105 und der DA Umwandlungseinheit 106 des in 1 gezeigten Übertragungsteils bereitgestellt und die Demodulations- und Roll-Off-Filtereinheit 119 wird zwischen der A-D Umwandlungseinheit 111 und der DMT Verarbeitungseinheit 113 des Empfangsteils bereitgestellt.
Die Roll-Off Filter- und Modulationseinheit 108 dieser Datenübertragungsvorrichtung führt auf dem Signal, das der Schutzzeithinzufügung durch die DMT Verarbeitungseinheit 105 unterzogen worden ist, eine Wellenumformungsoperation und eine digitale Modulation aus, wie etwa Quadraturamplitudenmodulation. Dann wird das Signal durch die D-A Umwandlungseinheit 106 in ein analoges Signal umgewandelt und dann wird, durch das Signal das Tiefpassfilter 107 so hergestellt, dass es ein vorbestimmtes Frequenzband aufweist, und wird auf die Übertragungsleitung (TX-Leitung) ausgesendet. Durch die Demodulations- und Roll-Off-Filtereinheit 119 wird die digitale Demodulation des von der A-D Umwandlungseinheit 111 erhaltenen digitalen Signals ausgeführt, die Wellenumformungsoperation wird durch das Roll-Off-Filter ausgeführt, und dann wird es der DMT Verarbeitungseinheit 112 eingegeben.
Dann werden durch die DMT Verarbeitungseinheit 112 die DMT Demodulation und die Entfernung der Schutzzeit ausgeführt, durch die Amplituden- und Phasenverstimmungseinheit 113 eine Synchronisationsverstimmung ausgeführt, durch die Zeit- und Frequenz-Inversverschachtelungseinheit 114 eine inverse Verschachtelung ausgeführt, eine Operation invers zu der Operation, die durch die ADM Multiplexeinheit 103 am Übertragungsende durch die ADM Verteilungseinheit 115 ausgeführt wird, durch die Entscheidungseinheit 116 wird eine Datenentscheidung/Wiederherstellung durchgeführt, und dann werden durch die Codetransformationseinheit 117 differentielle Operationen, Umwandlung von natürlichem Code in Graucode (N/G), Parallel-Seriell-Wandlung (P/S) und eine Entschlüsselung (DSCR) ausgeführt. So wird das Empfangssignal RD erhalten.
4 veranschaulicht eine andere Datenübertragungsvorrichtung, die eine durch den Anmelder der vorliegenden Anmeldung in der Vergangenheit vorgeschlagene Rauschentfernungseinheit einsetzt. Dieselben Bezugszeichen wie diejenigen der 3 werden den gleichen Einheiten verliehen. In der in 4 gezeigten Konfiguration werden eine Nullpunkt-Einfügungseinheit 109 und eine Rauschentfernungseinheit 120 bereitgestellt. Die Nullpunkt-Einfügungseinheit 109 fügt eine oder eine Vielzahl von Nullen (Nullpegeln) zwischen den Signalpunkten des aus der DMT Verarbeitungseinheit 105 ausgegebenen Signals ein. Die Rauschentfernungseinheit 120 extrahiert die die Nullpunkte begleitenden Rauschkomponenten, gewinnt die die Signalpunkte begleitenden Rauschkomponenten durch eine Verarbeitungsinterpolationsoperation der so erhaltenen Rauschkomponenten der Nullpunkte, und entfernt die die Signalpunkte begleitenden Rauschkomponenten.
5 veranschaulicht die Rauschentfernungseinheit mit einer Übertragungssignalerzeugungseinheit 131, die wiederum folgendes enthält: die Codeumwandlungseinheit, die Zeit- und Frequenz-Verschachtelungseinheit, usw. des Übertragungsteils, eine Nullpunkt-Einfügungseinheit 132 äquivalent zu der in 4 gezeigten Nullpunkt-Einfügungseinheit 109, einen Datenübertragungspfad 133, wie etwa eine Niederspannungsnetzleitung, eine Telefonleitung, einen Funkschaltkreis oder dergleichen, eine Empfangssignalreproduktionseinheit 134 umfassend die DMT Verarbeitungseinheit, die Zeit- und Frequenz-Inversverschachtelungseinheit usw. des Empfangsteils und die in 4 gezeigte Rauschentfernungseinheit 120, eine Frequenzverschiebungseinheit 121, eine Ausdünneinheit (DCM, Englisch: Thinning-Out Unit) 122, eine Interpolationseinheit (IPL) 123, und eine Invers-Frequenzverschiebungseinheit 124 und eine Subtraktionseinheit 125.
In das Signal S von 192 kB (Bändern), das von der in 6(1) gezeigten Übertragungssignalerzeugungseinheit 131 ausgegeben wird, wird durch die Nullpunkt Einfügungseinheit 132 ein Nullpunkt zwischen Nullpunkten eingefügt, so dass die Übertragungsrate äquivalent zur doppelten [Rate], 384 kB wird. Ferner entspricht dies, wie in 6(2) gezeigt, dem Fall, wo sich die Anzahl der Abtastpunkte somit entlang der Zeitachse verdoppelt. In der Figur zeigen Kurven den Zustand eines Beispiels eines amplitudenmodulierten Signals.
Wenn die Übertragung des Übertragungssignals vor der Nullpunkt-Einfügung auf 192 kHz ausgeführt wird, dann erhält man durch die oben genannte Nullpunkt-Einfügung ein Band mit der doppelten Frequenz, d. h. 384 kHz. Weil das durch den Datenübertragungspfad 133 übertragene Signal aufgrund der oben genannten vielfältigen Ursachen dazu addiertes Rauschen aufweist, wird das Rauschen N zu einem jeweiligen Signalpunkt und auch zu einem jeweiligen Nullpunkt hinzuaddiert, wie in 6(3) gezeigt. Im Hinblick auf die Frequenzachse ist das in die in 4 gezeigte Rauschentfernungseinheit 120 eingegebene Signal derart, dass es beispielsweise wie in der „Rauschverteilung" (1) der 5 ist. In diesem Fall werden die Signalkomponenten in einem Bereich zwischen –192 kHz und +192 kHz gezeigt unter der Annahme, dass die Mittelfrequenz 0 kHz ist. Wie oben beschrieben, ist der Pegel der Bandkomponenten A, B, C und D so, dass A > B > C und D gilt, weil als die Rauschkomponente in einem Niederfrequenzbereich im Pegel höher ist.
Die Rauschentfernungseinheit 120 weist eine Konfiguration auf einschließlich der Frequenzverschiebungseinheit 121, der Ausdünneinheit 122, der Interpolationseinheit 123, der Invers-Frequenzverschiebungseinheit 124 und der Subtraktionseinheit 125, und führt durch die Frequenzverschiebungseinheit 121 eine (96 kHz) Frequenzverschiebung aus. Daher ist, wie in 5(2), "+96 kHz Verschiebung" gezeigt, die Ausgabe der Frequenzverschiebungseinheit 121 so, dass die Bandkomponente A aus dem Bereich zwischen –192 kHz und –96 kHz in dem Bereich zwischen –96 kHz und 0 kHz verschoben wird; die Bandkomponente B in dem Bereich zwischen –96 kHz und 0 kHz in den Bereich zwischen 0 kHz und +96 kHz verschoben wird; und die Bandkomponente C in dem Bereich zwischen 0 kHz und +96 kHz in den Bereich zwischen +96 kHz und +192 kHz verschoben wird; und die Bandkomponente D in dem Bereich zwischen +96 kHz und +192 kHz, durch zyklisches Umdrehen, in den Bereich zwischen –192 kHz und –95 kHz verschoben wird.
Dann wird der als S + N gezeigte Signalpunkt des Empfangssignals der 6(3) durch die nachfolgende Ausdünneinheit 122 beispielsweise entlang der Zeitachse ausgedünnt. Somit verbleiben nur die Signalkomponenten an den Null punkten entlang der Frequenzachse, wie in 5(3) "ausdünnen (DCM)" gezeigt. Ein jeweiliger Pfeil in dieser Figur zeigt eine Bandkomponente, die durch zyklisches Umdrehen erzeugt worden ist. Durch die nachfolgende Interpolationseinheit 123 wird das Rauschen an dem Signalpunkt S durch eine Verarbeitungsinterpolation unter Benutzung des Rauschens N bei den Nullpunkten erhalten, und die das Rauschen N' an dem Signalpunkt zwischen den Nullpunkten wird durch das Rauschen N bei den Nullpunkten erhalten, wie in 6(4) gezeigt. Entlang der Frequenzachse wird das Band in dem Bereich zwischen –192 kHz und +192 kHz, in den Bereich zwischen –96 kHz und +96 kHz halbiert, wie in 5(4) "Interpolation" IPL gezeigt.
In diesem Fall gilt, dass weil das Frequenzband der so durch den Interpolationsprozess erhaltenen Rauschkomponente verschieden von dem in 5(1) "Rauschverteilung" gezeigten Niederfrequenzband mit viel mehr Rauschen sind, die inverse Frequenzverschiebungseinheit 126 eine (96 kHz) Frequenzverschiebung ausführt. Dadurch wird es in das Frequenzband in dem Bereich zwischen –192 kHz und 0 kHz verschoben, wie in 5(5) "–96 kHz Verschiebung" gezeigt, und wird in die Subtraktionseinheit 125 eingegeben. Durch diese Subtraktionseinheit 125 wird das in 5(5) "–96 kHz Verschiebung" gezeigte Signal vor der Ausgabe der in 5(1) "Rauschverteilung" gezeigtenen, Invers-Frequenzverschiebungseinheit 124 subtrahiert. Als ein Ergebnis wird die Niederfrequenzrauschkomponente entfernt, wie durch die in 5(6) "Rauschentfernen" gezeigte unterbrochene Linie dargestellt. Wie in 6(5) gezeigt, ist die Ausgabe der Subtraktionseinheit 125 derart, dass das Rauschen entfernt worden ist und nur die Signalkomponenten S verbleiben. Folglich kann das in 5(1) "Übertragung 192 kB" gezeigte Übertragungssignal wiederhergestellt werden.
7 zeigt ein Beispiel der abgetasteten Werte und Spektren in der in 5 gezeigten Ausdünneinheit 122. In der Figur zeigen die linken Teile (1) bis (4) die abgetasteten Werte bezüglich ihrer Amplitude entlang der Zeitachse, während die rechten Teile die Spektren zeigen. Hinsichtlich (1) "Abgetastete Werte und Spektren für das Signal S(n)", wird ein Wert A, der durch eine auf dem Signal S(n) ausgeführte Z Transformation durch die folgende Gleichung ausgedrückt: A = S(z) = ΣS(n)z–n
Das so erhaltene Spektrum ist in dem Bereich zwischen 0 und fs/2, wobei fs die Abtastfrequenz (Englisch: Sampling Frequency) darstellt.
Hinsichtlich (2) "Wbgetastete Werte und Spektren für das Signal (–1)ⁿ × S(n)", wird ein Wert B, der Z Transformation des invertierten Signals des Signals S(n) erhalten wurde durch, durch die folgende Gleichung dargestellt: B = Z[(–1)nS(n)] = S(–z)
In diesem Fall werden nur die Signalkomponenten in den Signalpunkten invertiert, und das daraus erhaltene Spektrum wird das invertierte. Wenn dieses invertierte Signal und das Signal vor der Inversion zusammenaddiert werden, dann werden (3) "Abgetastete Werte und Spektrum des Signals t(n)" erhalten. Ein Wert C, der durch eine Z Transformation des durch diese Addition erhaltenen Signals erhalten wird, wird durch die folgende Gleichung dargestellt: C = Z[t(n)] = T(z) = (1/2) × [S(z) + S(–z)] wobei, weil das Signal t(n) so ist, dass t(1), t(3), t(5) ... jeweils 0 (Null) ist, das Signal wie folgt dargestellt werden kann: T(z) = Σt(2n) × Z–2n
Ein Signal D, das durch Ausdünnen eines jeweiligen Signalpunkts bei t(n) = 0 erhalten wird, kann wie folgt dargestellt werden: D = u(n) = T(z1/2),und das endgültige Signal E wird durch die folgende Gleichung dargestellt: E = u(z) = [S(z1/2) + S(–z1/2)]/2
So wird es ein Signal, das in (4) "Abgetastete Werte und Spektren des Signals u(n)" gezeigt wird. So wird das Frequenzband halbiert und das Ergebnis wird in die Interpolationseinheit 123 eingegeben (siehe 5).
8 zeigt die Interpolationsverarbeitung in der Interpolationseinheit 123. Darin entspricht (1) "Abgetastete Werte und Spektren des Signals u(n)" entspricht der in 7 gezeigten (4) "Abgetastete Werte und Spektren des Signals u(n)". Das Signal u(n) aus der Ausdünneinheit 122 enthält nur die Rauschkomponenten. Wenn die Nullpunkte dazu eingefügt werden, werden die in (2) "Abgetastete Werte und Spektrum des Signals t(n)", das in der Figur gezeigt ist, erhalten. Ein Wert F, der aus der Z Transformation dieses interpolierten Signals t(n) erhalten wird, wird durch die folgende Gleichung dargestellt: F = T(z) = Σt(n)z–n
Weil jedes von t(1), t(3), t(5), ... jeweils 0 (Null) ist gilt: F = Σt(2n)z–n = u(n)z–2n
Folglich gilt T(z) = U(z2)und folglich wird das Spektrum dahin kommen, dass es ein Frequenzband im Bereich zwischen 0 und fs/2 aufweist, in dem der Bereich zwischen 0 und fs/4 umgedreht wird, wie in der Figur gezeigt.
Weil dieses Signal T(z) die gleiche Rate aufweist wie das Signal S(n) und nur die Rauschkomponenten enthält, sind die Rauschkomponenten aus dem Empfangssignal durch Erzeugen des Signals dadurch entfernbar, dass durch die inverse Frequenzverschiebungseinheit 124 (siehe 5) nur das Frequenzband des Empfangssignals erzeugt wird, und die Subtraktionsverarbeitung durch die Subtraktionseinheit 125 ausgeführt wird.
Des Weiteren wird in 9 ein Beispiel einer Zeitgebersteuerungseinheit in der Synchronisationsverarbeitungseinheit 118 (siehe 4) gezeigt. Wie in dieser 9 gezeigt, wird folgendes bereitgestellt: eine Zeitsteuerungsextraktionseinheit 140, eine Phasensynchronisationseinheit 150, eine Leistungsberechnungseinheit (PWR) 141, ein Bandpassfilter (BPF) 142, eine Vektorerzeugungseinheit 143, eine Vergleichseinheit 151, eine D-A Umwandlungseinheit (D/A) 154, ein spannungsgesteuerter Kris talloszillator (VCXO) 155, ein Tiefpassfilter (LPF) 152, eine Frequenzteilereinheit 156 und ein sekundärer Phasensynchronisationsschaltkreis (sekundärer PLL) 153.
Das aus dem Roll-Off-Filter (ROF) (das Roll-Off-Filter der in 4 gezeigten Demodulations- und Roll-Off-Filtereinheit 119), wird gemäß der Quadrierungsoperation durch die Leistungsberechnungseinheit 141 verarbeitet, und so wird dessen Leistung berechnet. Weil die oben genannte Nullpunkteinfügung so ist, dass die Nullpunkte bei festen Intervallen eingefügt werden, werden dessen Frequenzkomponenten durch das Bandpassfilter 142 extrahiert. Beispielsweise wird die Extraktion da ausgeführt, wo 192 kH als die Mittenfrequenz angesehen wird. Dann wird durch die Vektorerzeugungseinheit 143 ein Vektor erzeugt, d. h. es wird eine Kombination mit dem Signal in Quadraturphase ausgeführt und dann wird das Ergebnis in die Phasensynchronisationseinheit 150 eingegeben.
Die Vergleichseinheit 151 führt den Phasenvergleich des Ausgangssignals der Zeitgeberextraktionseinheit 140 mit dem Frequenzunterteilungsausgabesignal des Frequenzteilers 156 aus und gibt die Differenz zwischen diesen durch den Tiefpassfilter 152 in den sekundären Phasensynchronisationsschaltkreis 153 ein. In diesem sekundären Phasensynchronisationsschaltkreis 153 können zwei Integratoren enthalten sein. Das Ausgangssignal dieses sekundären Phasensynchronisationsschaltkreises 153 wird durch die D-A Umwandelungseinheit 154 in eine Steuerspannung für ein analoges Signal umgewandelt und dadurch wird die Oszillationsfrequenz des spannungsgesteuerten Kristalloszillators 155 gesteuert. Das Ausgangssignal dieses spannungsgesteuerten Kristalloszillators 155 wird als ein Abtastzeitgebersignal in die A-D-Umwandlungseinheit 117 eingegeben (siehe 4), und dieses Signal wird auch einer Frequenzteilung durch den Frequenzteiler 156 unterzogen und wird als das Nullpunktsignal ansehen. D. h. es wird als ein Zeitsteuerungssignal der Nullpunkte in die Rauschentfernungseinheit 152 (siehe 4) eingegeben. Jedoch sind in einem System zum Übertragen von Daten durch die Mehrfachträgerübertragungsmaske zum Ausführen einer Verbindungsgleichsetzung (Englisch: Link Equation) in einem Empfangsende mindestens 16 Kanäle erforderlich. Um zweidimensional verschachtelte Ausgaben für diese 16 Kanäle zu erhalten, werden 256 Datenkanäle benötigt.
10 zeigt beispielsweise nur einen Übertragungsteil der in 4 gezeigten Datenübertragungsvorrichtung. In der Figur wird zum leichten Verständnis die Anzahl der Kanäle dazu angegeben, und weil nach dem Ausführen der zweidimensionalen Verschachtelungsoperation aus der Zeit- und Frequenzverschachtelungseinheit 104 sechzehn Datenkanäle ausgegeben werden, sollte die ADM Multiplexeinheit 103 256 Kanäle der Daten verarbeiten und sechzehn Datenkanäle ausgeben (am Eingangsende ist in einem jeweiligen Kanal ein Abtastpunkt enthalten, während am Ausgangsende in einem jeweiligen Kanal dort sechzehn Abtastpunkte enthalten sind). Weil die Nullpunkt-Einfügungseinheit 109 die Nullpunkte zwischen den Signalpunkten für die von der DMT Verarbeitungseinheit 105 auszugebenden sechzehn Datenkanäle einfügt, gibt die Nullpunkteinfügungseinheit 109 32 Datenkanäle aus.
Durch die Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit 104 wird, wie in 11 gezeigt, beispielsweise eine zweidimensionale Verschachtelungsverarbeitung der 256 Datenpunkte entlang der Frequenzachse in dem Bereich zwischen CH1 und CH16 und entlang der Zeitachse in dem Bereich zwischen 1 und 16 ausgeführt, und sechzehn Datenkanäle werden entlang der Zeitachse ausgegeben. Folglich gilt, dass weil 256 Datenpunkte benötigt werden, um die zweidi mensionale verschachtelte Ausgabe von 16 Kanälen zu erzielen, ein Problem dahingehend auftreten kann, dass Erhöhungen des PAR (Englisch: Peak-to-Average Ratio, Verhältnis vom Scheitelwert zum Mittelwert) auftreten können. Es sei angenommen, dass die Anzahl der Kanäle n ist, so dass weil PAR = 3.01 + 10 log n [dB] ist, PAR = 27 [dB], wenn n = 256. Dann ist es, zum Lösen dieses Problem auch möglich, die Pegel zu erniedrigen. Jedoch wird aufgrund dieser Pegelverringerung auch der Empfangspegel erniedrigt, das S/N Verhältnis am Empfang wird dadurch merklich verschlechtert, und folglich wird eine stabile Datenübertragung unmöglich.
Das Minimum von 16 Kanälen kann zum Ermöglichen der Verbindungsgleichsetzung auf der Empfangsseite erforderlich sein, und um eine effektive Verschachtelung auszuführen, wobei 16 Kanäle sichergestellt sind, können im Falle, dass die ADM Transformation ausgeführt wird, die minimal 256 Kanäle erforderlich sein. Weil jedoch die Anzahl der Signalpunkte so ansteigt, steigt das oben genannte PAR an, und dadurch wird das Signal-zu-Rausch-Verhältnis an der Empfangsseite verschlechtert.
Zusammenfassung der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Datenübertragungsverfahren nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Datenübertragungsverfahren nach Anspruch 5 bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 7 bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 11 bereit. Optionale Merkmale werden in den anderen Patentansprüchen dargelegt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verringert die Anzahl der Signalpunkte so, dass sie den PAR wirksam verringern.
Eine Ausführungsform richtet sich auf das Erzielen von vorbestimmtem, zweidimensionalen Verschachteln mit einer verringerten Anzahl von Kanälen und einem dazu äquivalenten Erzielen vor der Nullpunkteinfügung. Darüber hinaus ist ein anderes Ziel einer Ausführungsform, ein gleichförmiges ursprünglich nicht gleichförmiges Rauschen mit verschiedenen Charakteristiken zwischen der Zeitachse und der Frequenzachse herzustellen, durch die beiden schnellen Fourier Transformationseinheiten (FFT) an der Empfangsseite und die zwischen diesen schnellen Fourier Transformationseinheiten dort bereitgestellten, zweidimensionalen Verschachtelungseinheit. Ferner besteht eine andere Aufgabe einer Ausführungsform darin, zu verhindern, dass die Anzahl der Kanäle der schnellen Fourier Transformationseinheit anwächst.
In einem Datenübertragungsverfahren nach einer Ausführungsform wird, mit Verweis auf 12 eine zweidimensionale Verschachtelung entlang einer Zeitachse und entlang einer Frequenzachse ausgeführt, und es werden auch Daten durch eine Mehrfachträgerübertragungsmaske übertragen, einen Prozess des Ausbildens von Daten durch eine Kanalkopie wird ausgeführt, wobei Daten für die Anzahl der schnellen inversen Fourier Transformation, die vor und nach der durch eine Zeit- und Frequenz-Verschachtelungseinheit 6 ausgeführten, zweidimensionalen Verschachtelung ausgeführt wird, zu wenig sind.
Darüber hinaus werden durch die Kanalkopie die Daten der Anzahl der für die schnelle inverse Fourier Transformation erforderlichen Kanäle bereitgestellt, dann werden äquivalent erzeugte Nullpunkte entlang der Zeitachse durch die Kanalkopie nach der schnellen, inversen Fourier Transformation entfernt, und dann werden die so erhaltenen Daten in die Zeit- und Frequenz-Verschachtelungseinheit 6, die hier die zweidimensionale Verschachtelung ausführt, eingegeben. Nullpunkte werden entlang der Zeitachse durch die Kanalkopie äquivalent erzeugt, folglich werden die Daten der Anzahl der Kanäle, die für eine erste schnelle inverse Fourier Transformationseinheit 4 erforderlich sind und die vorausgehend vor der Zeit- und Frequenz-Verschachtelungseinheit 6 bereitgestellt werden, bereitgestellt, die Nullpunkte, die erzeugt worden sind durch die oben genannte, in der ersten Fourier Transformationsausgabe dieser ersten, schnellen, inversen Fourier Transformationseinheit 4 enthaltenen Kanalkopie entfernt, und die so erhaltenen Daten werden in die die zweidimensionale Verschachtelung ausführende Zeit- und Frequenz-Verschachtelungseinheit 6 eingegeben. Die so erhaltene, aus dieser Zeit- und Frequenz-Verschachtelungseinheit 16 ausgegebene zweidimensionale Verschachtelung wird ebenfalls durch die Kanalkopie zu den Daten der Anzahl der Kanäle gemacht, die für die auf die Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit nachfolgende, zweite schnelle inverse Fourier Transformationseinheit erforderlich sind. Darüber hinaus wird die Anzahl der Kanäle, die für die erste, schnelle, inverse Fourier Transformationseinheit 4 vorhergehend auf die Zeit- und Frequenz-Verschachtelungseinheit 6 erforderlich ist, gleich gemacht wie die Anzahl der Kanäle, die für die darauf folgende, zweite schnelle inverse Fourier Transformationseinheit 8 erforderlich ist.
Darüber hinaus können in einem Datenübertragungsverfahren zum Ausführen einer zweidimensionalen Verschachtelung entlang der Zeitachse und entlang der Frequenzachse und zum Übertragen von Daten durch die Mehrfachträgerübertragungsmaske, die Anzahl der Kanäle, die für die erste schnelle inverse Fourier Transformationseinheit vorhergehend auf die das zweidimensional Verschachteln ausführende Zeit- und Frequenz-Verschachtelungseinheit erforderlich ist, durch eine direkte Nullwerthinzufügung erzeugt werden.
Die Datenübertragungsvorrichtung nach einer Ausführungsform führt damit ein zweidimensionales Verschachteln entlang der Zeitachse und entlang der Frequenzachse aus und überträgt Daten gemäß der Mehrfachträgermaske. Mit Verweis auf 12 umfasst die Datenübertragungsvorrichtung die Kanalkopiereinheiten 3 und 7, die durch den Kanalkopiervorgang eine Datenmenge für die Anzahl der Kanäle, die für die vor und nach der zweidimensionalen Verschachtelung bereitgestellte, erste inverse Fourier Transformationseinheit zu gering ist.
Es wird folgendes bereitgestellt: die Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit 6, die diese zweidimensionale Verschachtelung ausführt, und die erste schnelle inverse Fourier Transformationseinheit 4 vorhergehend auf diese Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit 6 und die dazu anschließende, zweite schnelle inverse Fourier Transformationseinheit 8, die erste und zweite Kanalkopiereinheit 3 und 7, die durch die Kanalkopieroperation die Daten der für die erste und zweite schnelle inverse Fourier Transformationseinheiten 4 und 8 erforderlichen Anzahl der Kanäle erzeugt, und eine Nullpunktentfernungseinheit 5, die die Nullpunkte entfernt, die durch die oben genannte Datenkopierung (Kanalkopie) erzeugt worden sind und die in der von der ersten schnellen inversen Fourier Transformationseinheit 4 ausgegebenen, inversen Fourier Transformation enthalten sind. Darüber hinaus können die Anzahlen der Kanäle der ersten schnellen inversen Fourier Transformationseinheit 3, vorausgehend auf die der Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit 6, und die Anzahl der Kanäle aus der zweiten schnellen inversen Fourier Transformationseinheit 8 nachfolgend auf die Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit 4 so eingestellt werden, dass sie einander gleich sind.
Ferner führt eine Datenübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform ein zweidimensionales Verschachteln entlang der Zeitachse und entlang der Frequenzachse aus und überträgt Daten mittels der Mehrfachträgerübertragungsmaske; und umfasst ferner folgendes: eine Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit, die ein zweidimensionales Verschachteln ausführt, die erste schnelle Fourier Transformationseinheit vorhergehend auf sowie eine zweite schnelle inverse Fourier Transformationseinheit nachfolgend auf diese Zeit- und Frequenzverschachtelungseinheit, und eine Nullwerthinzufügungseinheit, die die Anzahl der für die erste schnelle inverse Fourier Transformationseinheit erforderlichen Kanäle durch direkte Nullpunkthinzufügung erzeugt. Ferner wird eine Ausdünnverarbeitungseinheit bereitgestellt, die die Nullwerte entsprechend der so durch die oben genannte Nullwerthinzufügung hinzugefügten Nullwerte aus der inversen Fourier Transformationsausgabe der schnellen inversen Fourier Transformationseinheit ausdünnt.
Dadurch wird gemäß einer Ausführungsform eine zweidimensionale Verschachtelung entlang der Zeitachse und entlang der Frequenzachse ausgeführt, und die Daten werden durch die Mehrfachträgerübertragungsmaske übertragen. In dem Empfangsteil wird eine zweidimensionale inverse Verschachtelung ausgeführt durch die zwischen den ersten und zweiten schnellen Fouriertransformationseinheiten (FFT) 25 und 30 bereitgestellte Zeit- und Frequenz-Inversverschachtelungseinheit und so wird dort die Empfangsverarbeitung ausgeführt. Dadurch wird eine Entzerrung der Rauschkomponenten innerhalb des relevanten Bandes erzielt. Dadurch kann, selbst wenn ein Datenübertragungspfad eine starke Fluktuation bzw. Unebenheit im Rauschen aufweist, wie etwa eine oben genannte Niederspannungsnetzleitung eine stabile Datenübertragung ausgeführt werden. Ferner kann die Anzahl der Kanäle, die für die Anzahl der für die schnelle inverse Fouriertransformation erforderlichen Kanäle zu gering ist, durch Kanalkopieren, d. h. Kopieren der Datenkanäle, leicht erhalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Andere Aufgaben und weitere Merkmale von Ausführungsformen werden offensichtlicher aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
1 veranschaulicht eine durch den Anmelder in der Vergangenheit vorgeschlagene Datenübertragungsvorrichtung;
2A und 2B veranschaulichen Rauschcharakteristiken;
3 veranschaulicht eine andere durch den Anmelder in der Vergangenheit vorgeschlagene Datenübertragungsvorrichtung;
4 veranschaulicht eine andere Datenübertragungsvorrichtung, die eine durch den Anmelder in der Vergangenheit vorgeschlagene Rauschentfernungseinheit enthält;
5 veranschaulicht die Rauschentfernungseinheit;
6 veranschaulicht die Rauschentfernungsoperation;
7 veranschaulicht die Ausdünnoperation;
8 veranschaulicht die Interpolationsoperation;
9 veranschaulicht eine Zeittakterzeugungseinheit;
10 veranschaulicht den Übergang der Anzahl der Kanäle in einer Konfiguration eines Übertragungsteils der in 4 gezeigten Datenübertragungsvorrichtung;
11 veranschaulicht eine zweidimensionale Verschachtelungsoperation;
12 zeigt ein Blockdiagramm einer Datenübertragungsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 zeigt den Übergang der Anzahl der Kanäle in der in 12 gezeigten Konfiguration;
14A bis 14H veranschaulichen die durch die in 12 gezeigte Vorrichtung ausgeführte Nullpunkteinfügungsoperation;
15A, 15B, 16A und 16B veranschaulichen die durch in 12 gezeigte Vorrichtung ausgeführte zweidimensionale Verschachtelungsoperation;
17A bis 17D veranschaulichen die durch die in 12 gezeigte Vorrichtung ausgeführte Nullpunkteinfügung und Rauschentfernung;
18A bis 18D veranschaulichen vielfältige Formen von Nullpunkteinfügung gemäß einer Ausführungsform;
19A und 19B zeigen Ergebnisse von Augenmustermessungen, die eine Funktion einer Ausführungsform veranschaulichen;
20 zeigt ein Blockdiagramm einer Datenübertragungsvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
21 zeigt den Übergang der Anzahl der Kanäle in der in 20 gezeigten Konfiguration; und
22 veranschaulicht einen Vergleich der Leistungsfähigkeit zwischen vielfältigen Modulationsformen im zugehörigen Stand der Technik und in einer Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
12 veranschaulicht eine Datenübertragungsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Datenübertragungsvorrichtung wird ein Übertragungssignal SD in eine Codeumwandlungseinheit 1 eingegeben, und ferner umfasst die Vorrichtung eine Signalpunkterzeugungseinheit 2, eine erste Kanalkopiereinheit 3, eine erste schnelle inverse Fourier-Transformationseinheit (IFFT, Englisch: Inverse Fast Fourier Transform) 4, eine Nullpunktentfernungseinheit 5, eine Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit 6, eine zweite Kanalkopiereinheit 7, eine zweite schnelle inverse Fourier-Transformationseinheit (IFFT) 8, eine Schutzzeiteinfügungseinheit (GT, Englisch: Guard Time) 9, eine Roll-Off-Filter- und Modulationseinheit (ROFMOD) 10, eine D-A Umwandlungseinheit (D/A) 11 und einen Tiefpassfilter (LPF, Englisch: Low Pass Filter) 12. Das so verarbeitete Übertragungssignal wird über eine Übertragungsschaltkreis TX-Leitung ausgesendet. Die oben beschriebene Konfiguration ist die eines Übertragungsteils der Datenübertragungsvorrichtung.
Andererseits wird durch eine Empfangsschaltkreis RX-Leitung ein Übertragungssignal von der Datenübertragungsvorrichtung empfangen. Dann wird dieses Signal in ein Bandpassfilter (BPF) 21 eingegeben. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Synchronisationsverarbeitungseinheit 20, eine A-D-Umwandlungseinheit (A/D) 22, eine Demodulations- und Roll-Off-Filtereinheit (DEMROF) 23, eine Rausch- und Schutzzeit-Entfernungseinheit 24, eine erste schnelle Fourier-Transformations (FFT)-einheit 25, eine Amplitude- und Phasenverstimmungseinheit (Englisch: Amplitude and Phase Pulling Unit), 26, eine erste Kanalentfernungseinheit 27, eine Zeit- und Frequenz-Invers verschachtelungseinheit 28, eine Nullpunkteinfügungseinheit 29, eine zweite schnelle Fourier-Transformationseinheit 30, eine zweite Kanalentfernungseinheit 31, eine Entscheidungseinheit (DEC, Englisch: Decision) 32 und eine Codeumwandlungseinheit 33. Dadurch wird ein Empfangssignal RD erhalten. Die oben beschriebene Konfiguration ist ein Empfangsteil der Datenübertragungsvorrichtung.
Die Codeumwandlungseinheit 1 weist eine Funktion des Verschlüsselns (SCR, Englisch: Scrambling), Seriell-Parallel-Wandlung (S/P), Umwandlung von Graucode in natürlichen Code (G/N) und eine Summieroperation auf. Die Signalpunkterzeugungseinheit 2 erzeugt Signalpunkte auf der Grundlage der Ausgabe der Codeumwandlungseinheit 1 und die erste Kanalkopiereinheit 3 kopiert die Kanäle der Daten und erzeugt folglich äquivalent Nullpunkte entlang der Zeitachse. Dadurch wird die Anzahl der in die erste schnelle inverse Fourier-Transformationseinheit 4 einzugebenden Datenkanäle bereitgestellt. Nachdem die inverse Fourier-Transformation durch diese erste schnelle inverse Fourier-Transformationseinheit 4 ausgeführt wird, entfernt die Nullpunktentfernungseinheit 5 die Nullpunkte entsprechend der oben genannten Datenkopie und die so erhaltenen Daten werden der Zeit- und Frequenz-verschachtelungseinheit 6 eingegeben.
Durch Kopieren der Datenkanäle durch die zweite Kanalkopiereinheit 7 nach dem Ausführen der zweidimensionalen Verschachtelung durch die Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit 6, werden äquivalent Nullpunkte entlang der Zeitachse erzeugt und die Anzahl der in die zweite schnelle inverse Fourier-Transformationseinheit 6 einzugebenden Datenkanäle werden bereitgestellt. Nach der dadurch ausgeführten inversen Fourier-Transformation wird eine Schutzzeit durch die Schutzzeiteinfügungseinheit 9 eingefügt. Durch das Roll-Off-Filter und Modulationsein heit 10 wird eine Wellenumformung und eine digitale Modulation ausgeführt. Dann werden die Daten durch die D-A-Umwandlungseinheit 11 in ein analoges Signal umgewandelt und durch das Tiefpassfilter 12 auf den Übertragungsschaltkreis TX-Leitung ausgesendet.
Das durch die Empfangsschaltkreis RX-Leitung empfangene Signal wird in das Bandpassfilter 21 eingegeben, und nur ein vorbestimmtes Frequenzband des empfangenen Signals wird der A-D Umwandlungseinheit 22 durch das Bandpassfilter 21 eingegeben, und folglich wird das Signal in ein digitales Signal umgewandelt. Durch die Demodulations- und Roll-Off-Filtereinheit 23 werden eine digitale Demodulation und eine Wellenumformung ausgeführt, und dann wird das Rauschen und die Schutzzeit durch die Rausch- und Schutzzeitentfernungseinheit 24 entfernt. Dann wird durch die schnelle Fourier-Tranformationseinheit 25 die Fourier-Transformation ausgeführt und somit eine Transformation von der Zeitachse auf die Frequenzachse ausgeführt. Dann wird für die Signalpunkte eine Synchronisationsverstimmung durch die Amplituden- und Phasenverstimmungseinheit 26 ausgeführt. Die den durch die im Übertragungsteil durchgeführte Kanalkopieroperation eingeführten Nullpunkten entsprechenden Kanäle werden durch die erste Kanalentfernungseinheit 27 entfernt. Dann wird das so erhaltene Signal in die Zeit- und Frequenz-Invers-Verschachtelungseinheit 28 eingegeben.
Das zweidimensionale, inverse Verschachteln wird durch die Zeit- und Frequenz-Iinversverschachtelungseinheit 28 ausgeführt. Dann werden durch die Nullpunkteinfügungseinheit 29 Nullpunkte eingefügt und dadurch wird die vorbestimmte Anzahl der Kanäle bereitgestellt. Dann wird durch die zweite schnelle Fourier-Transformationseinheit 30 die schnelle Fourier-Transformation ausgeführt. Durch die Kanalentfernungseinheit 31 werden die Kanäle entsprechend der oben genannten Nullpunkteinfügung entfernt. Die Entscheidungseinheit 32 führt eine Datenentscheidung aus, die Codeumwandlungseinheit 33 führt differenzielle Operationen, Umwandlung von natürlichem Code in Graucode (N/G) Parallel-Seriell-Wandlung (P/S) und Entschlüsseln (DSCR, Englisch: Descrambling). So wird das Empfangssignal RD erhalten.
Die Synchronisationsverarbeitungseinheit 20 umfasst darin eine Zeitgeberextraktionseinheit und eine Phasensynchronisationseinheit, führt dabei eine Zeitgebersynchronisation, eine Teilrahmensynchronisation und eine Haupt- bzw. Masterrahmensynchronisation durch basiert auf dem Ausgabesignal des Roll-Off-Filters der Roll-Off-Filter-Demodulationseinheit 24, und führt den entsprechenden Einheiten geeignete Zeitsteuerungssignale zu.
13 veranschaulicht die Anzahl der Kanäle und zeigt ein Beispiel für den Übergang der Anzahl der Kanäle (CH), die von einer jeweiligen Einheit des Übertragungsteils und des Empfangsteils der in 12 gezeigten Datenübertragungsvorrichtung bereitgestellt werden. Wie in der Figur gezeigt, wird durch Pufferspeicher 13 und 14 oder dergleichen eine Datenspeicherung ausgeführt. Dieses Beispiel ist ein Beispiel, bei dem die Anzahl der durch die erste und zweite schnelle inverse Fourier-Transformationseinheiten 4 und 8 (IFFT) und die erste und zweite schnelle Fourier-Transformationseinheiten 25 und 40 (FFT) jeweils gleichen wie die was anderen sind, beispielsweise 64. Dadurch kann die inverse Fourier-Transformation der ersten und zweiten schnellen inversen Fourier-Transformationseinheiten 4 und 8 unter Benutzung der selben Softwareprogramme ausgeführt werden und ebenfalls können unter Benutzung der selben Softwareprogramme die erste und zweite schnelle Fourier-Transformationseinheit 25 und 30 ausgeführt werden.
Eine jeweilige der ersten und zweiten Kanalkopiereinheiten 3 und 7 weist eine Funktion des Kopierens von Daten auf und folglich fügt sie in einem Fall, wo die Anzahl der Datenkopien auf 1 eingestellt ist, zwischen jeweiligen benachbarten Signalpunkten entlang der Zeitachse äquivalent einen Nullpunkt zu. In ähnlicher Weise fügt sie 3 Nullpunkte zwischen jeweiligen benachbarten Signalpunkten entlang der Zeitachse zu in einem Fall, wo die Anzahl der Datenkopien auf drei eingestellt ist. Das heißt als zwischen jeweils benachbarten Signalpunkten wird die Anzahl der Nullpunkte entsprechend der Anzahl der Kopien eingefügt. Die erste Kanalentfernungseinheit 25 löscht die Anzahl der Datenkanäle, das heißt Nullpunkte, entsprechend der Anzahl der Datenkanäle, die durch von der zweiten Kanalkopiereinheit 7 ausgeführte Datenkopien erzeugt worden sind.
In einem Fall, wo das Verhältnis der Anzahl der Nullpunkte und der Anzahl der Daten beispielsweise 1:1 ist, werden in der Signalpunkterzeugungseinheit 2 des Übertragungsteils die Signalpunkte für 32 Kanäle dort ausgebildet, dann wird ein jeweiliger Kanal kopiert, d. h. es wird durch die erste Kanalkopiereinheit 3 eine einzige Datenkopieroperation ausgeführt, und dadurch werden die für die erste schnelle Fourier-Transformationseinheit 4 erforderlichen, gesamten 64 Datenkanäle bereitgestellt und der ersten schnellen inversen Fourier-Transformationseinheit 4 eingegeben. In ähnlicher Weise, in einem Fall, wo die Signalpunkte aus der Signalpunkterzeugungseinheit 2 für 16 Kanäle ausgebildet werden, wird ein jeweiliger Kanal dreifach kopiert, d. h. die Datenkopieroperation wird durch die erste Kanalkopiereinheit 3 drei Mal ausgeführt, und folglich werden die für die erste schnelle inverse Fourier-Transformationseinheit 4 erforderlichen, insgesamt 64 Datenkanäle bereitgestellt, und der ersten schnellen inversen Fourier-Transformationseinheit 4 eingegeben. Folglich kann, wie oben beschrieben, die erste schnelle inverse Fourier-Transformationseinheit 4 die feste Anzahl von Datenkanälen, die durch Aufweisen durch einer geeigneten Auswahl der Anzahl der Kopieroperationen in der Kanalkopiereinheit 3 dahinein eingegeben werden, selbst wenn die Anzahl der durch die Signalpunkterzeugungseinheit 2 gegebenen Kanäle davon verschieden ist.
Die Ausgangsdaten für 64 Kanäle aus der ersten schnellen inversen Fourier-Transformationseinheit 4 werden in dem Datenspeicher 13 gespeichert, die Nullpunktentfernungseinheit 5 entfernt die Nullpunkte und die so erhaltenen Daten werden der Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit 6 eingegeben. Das heißt, es wird jedes Mal dann, wenn der einzelne Nullpunkt zu einem jeweiligen Zeitpunkt durch die oben genannte Kanalkopie eingefügt worden ist, ein einzelner Nullpunkt gelöscht. Wenn zu einem jeweiligen Zeitpunkt durch die Kanalkopie drei Nullpunkte eingefügt werden, dann werden jedes Mal entsprechend diese drei Nullpunkte entfernt.
Die Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit 6 führt für die 32 Kanäle oder für die 16 Kanäle eine zweidimensionale Verschachtelung aus, nachdem die Nullpunkte so davon entfernt worden sind; dann wird eine Nullpunkteinfügung entlang der Zeitachse durch die Kanalkopie der Kanalkopiereinheit 7 ausgeführt, und die so erhaltenen Daten werden der zweiten schnellen inversen Fourier-Transformationseinheit 8 als Daten für 64 Kanäle eingegeben. Durch die Schutzzeiteinfügungseinheit 9 (GT) wird eine Schutzzeit eingefügt für die Daten für die 64 Kanäle, die aus dieser zweiten schnellen inversen Fourier-Transformationseinheit 8 ausgegeben werden. Dann werden, obwohl dies in 13 ausgelassen ist, durch die Roll-Off-Filterwelle- und Modulationseinheit 10, die in 12 gezeigt ist, eine Wellenumformung und eine digitale Modulation ausführt, und die Daten werden durch die D-A Umwandlungseinheit in ein analoges Signal umgewandelt und durch das Tiefpassfilter 12 auf die Übertragungsschaltkreis TX-Leitung ausgesendet.
Das von der Empfangsschaltkreis RX-Leitung empfangene Signal wird durch das Bandpassfilter 21 für ein vorbestimmtes Band weitergeleitet, wird durch die A-D-Umwandlungseinheit 22 in ein digitales Signal umgewandelt, wird dann durch die Demodulations- und Roll-Off-Filtereinheit 23 demoduliert und wellenumgeformt, und wird dann dem Entfernen des Rauschens und des Entfernens der Schutzzeiten durch die Rausch- und Schutzzeitentfernungseinheit 24 unterzogen. Folglich werden die Daten für 64 Kanäle äquivalent den 64 Kanälen der Datenausgabe aus der schnellen inversen Fourier-Transformationseinheit 8 des Übertragungsendes in die erste schnelle Fourier-Transformationseinheit 25 eingegeben.
In dieser ersten schnellen Fourier-Transformationseinheit 25, nachdem eine die inverse Verarbeitung in Bezug auf die Verarbeitung der zweiten schnellen inversen Fourier-Transformationseinheit 8 des Übertragungsendes ausgeführt ist, werden die Daten für 64 Kanäle daraus ausgegeben und der Kanalentfernungseinheit 27 eingegeben, und die durch die oben genannte Kanalkopiereinheit eingefügten Nullpunkte werden dort entfernt, und somit werden 32 Kanäle oder 16 Kanäle von Daten an den Datenspeicher 34 gesendet und darin gespeichert und dann in die Zeit- und Frequenz-Inversverschachtelungseinheit 28 eingegeben. In dieser Zeit- und Frequenz-Inversverschachtelungseinheit 28 wird eine in Bezug auf die Verarbeitung der Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit 6 des Übertragungsendes inverse Verarbeitung ausgeführt. Dann werden in der Nullwerteinfügungseinheit 29 Nullpunkte eingefügt und die so erhaltenen Daten werden der zweiten schnellen Fourier-Transformationseinheit 30 als 64 Datenkanäle zugeführt. Die Kanäle entsprechend den Nullpunkten werden dann durch die Kanalentfernungseinheit 31 aus der Fourier-transformierten Ausgabe für 64 Kanäle entfernt und somit werden 32 Kanäle oder 16 Kanäle von Daten erhalten. Dann führt, obwohl sie in der Figur ausgelassen ist, die in 12 gezeigte Entscheidungseinheit 32 Datenentscheidungen bzw. Datenauswahlen aus, und durch die Codeumwandlungseinheit 33 wird eine Verarbeitung invers zu der Verarbeitung der Codeumwandlungseinheit 1 des Übertragungsendes ausgeführt, und so werden Empfangsdaten RD erhalten.
Die 14A bis 14H veranschaulichen die durch die Datenkopie erzielte Nullpunkteinfügung. 14A zeigt einen Fall, wo Daten und "0" in die schnelle inverse Fourier-Transformationseinheit IFFT eingegeben werden und dann wird darauf eine inverse Fourier-Transformation ausgeführt. Dies entspricht einem Fall, wo ein Nullpunkt zwischen Signalpunkten eingefügt wird. In diesem Fall wird, wie in 14B gezeigt, entlang der Frequenzachse die Frequenz entsprechend des doppelten Frequenzbandes erzielt als im Vergleich zu einem Fall, wo die Daten alleine verarbeitet werden. In diesem Fall wird die Wellenform so wie in 14C gezeigt, entlang der Zeitachse erhalten.
Andererseits zeigt 14D einen Fall, wo Daten in die schnelle inverse Fourier-Transformationseinheit IFFT parallel eingegeben werden, d. h. Daten und eine Kopie davon werden gleichzeitig eingegeben und dann wird darauf eine schnelle inverse Fourier-Transformation ausgeführt. In dem Falle einer einzelnen Kopie (parallele Eingabe von zwei Datensätzen), wie in 14E gezeigt, wird das Frequenzband entlang der Frequenzachse verdoppelt. Entlang der Zeitachse wird, wie in 14F gezeigt, ein Null punkt zwischen jeweiligen benachbarten Signalpunkten eingefügt. In ähnlicher Weise werden in einem Fall, wo Daten in die schnelle inverse Fourier-Transformationseinheit IFFT parallel eingegeben werden, jedoch Daten und drei Kopien davon simultan eingegeben werden, und dann wird darauf eine schnelle inverse Fourier-Transformation ausgeführt (parallele Eingabe von vier Datensätzen), wie in 14G gezeigt, und das Frequenzband wird entlang der Frequenzachse vervierfacht. Entlang der Zeitachse, wie in 14H gezeigt, werden zwischen jeweiligen benachbarten Signalpunkten drei Nullpunkte eingefügt. D. h. es können 64 Kanäle erhalten werden durch Kopieren der jeweiligen Daten der Daten für 32 Kanäle, bei denen jeweils ein Nullpunkt zwischen jeweiligen benachbarten Signalpunkten entlang der Zeitachse eingefügt werden. In ähnlicher Weise können ebenfalls 64 Kanäle enthalten werden durch Verdreifachen des Kopierens von 16 Datenkanäle, wenn zwischen jeweiligen benachbarten Signalpunkten entlang der Zeitachse drei Nullpunkte eingefügt werden.
Die 15A und 15B veranschaulichen einen zweidimensionalen Verschachtelungsvorgang. 15A zeigt einen Zustand, in dem die schnelle inverse Fourier-Transformationsausgabe der schnellen inversen Fourier-Transformationseinheit 4 (IFFT) im Fall einer einzelnen Kopie in dem Datenspeicher 13 für 64 Kanäle gespeichert ist. Wie in der Figur gezeigt, gilt, das beispielsweise für eine "1" entlang der Zeitachse Abtastpunkte für 64 Kanäle, d. h. 1CH bis 64CH, Nullwerte (null Abtastpunkte) für einen jeweiligen anderen Kanal, d. h. CH2, CH4, CH6, ..., CH 62 und CH64, enthalten. Dann werden diese Nullabtastpunkte durch die Nullpunktentfernungseinheit 5 entfernt, die so erhaltenen Abtastpunkte für 32 Kanäle, d. h. CH1 bis CH32 werden dann der Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit 6 eingegeben und darauf wird die zweidi mensionale Verschachtelung ausgeführt. 15B zeigt ein Beispiel für das Ergebnis davon.
In ähnlicher Weise veranschaulichen die 16A und 16B die zweidimensionale Verschachtelungsoperation für den Fall der dreifachen Kopieroperation. 16A zeigt einen Zustand, in dem die schnelle inverse Fourier-Transformationsausgabe der schnellen inversen Fourier-Transformationseinheit 4 (IFFT) im Fall des dreifachen Kopiervorgangs in dem Datenspeicher 13 für 64 Kanäle gespeichert ist. Wie in der Figur gezeigt, gilt, dass beispielsweise für eine "1" entlang der Zeitachse Abtastpunkte für 64 Kanäle, d. h. 1CH bis 64CH, jeweils drei Nullwerte (null Abtastpunkte) für jeweilige vier Kanäle, d. h. CH2, CH3, CH4, ..., CH62, CH63 und CH64 enthalten. Das heißt es werden zwischen jeweiligen benachbarten ursprünglichen Abtastpunkten drei Nullabtastpunkte eingefügt. Dann werden diese Nullabtastwerte durch die Nullpunktentfernungseinheit 5 entfernt und die so erhaltenen Abtastpunkte für 16 Kanäle, d. h. CH1 bis CH16 werden der Zeit- und -Frequenzverschachtelungseinheit 6 eingegeben und die zweidimensionale Verschachtelung wird darauf ausgeführt. 16B zeigt ein Beispiel für das Ergebnis davon.
Die 17A bis 17D veranschaulichen die Nullpunkteinfügung und die Rauschentfernung. Unter der Annahme, dass die Übertragungsrate wie in 17A gezeigt für Signalpunkte S 192 kB ist, werden Nullpunkte äquivalent zwischen den Signalpunkten S eingefügt, so dass ein jeweiliger Datensatz einmal kopiert wird, wie in 17B gezeigt. Dadurch wird die Übertragungsrate verzweifacht, d. h. 384 kB. Das heißt, es wird ähnlich wie in dem Fall für die Signalpunkte von (1) der 6 bei der Übertragungsrate von 192 kB ein einzelner Nullpunkt zwischen jeweiligen benachbarten Signalpunkten S eingefügt, wie in (2) der 6 gezeigt, und es ist möglich, die Nullpunkte entlang der Zeitachse äquivalent einzufügen, indem das Datenkopieren entlang der Frequenzachse ausgeführt wird. Folglich ist, wie in 17C gezeigt, das Empfangssignal von der Art, dass den Signalpunkten bzw. Nullpunkten Rauschen bzw. Rauscharten hinzugefügt werden, ähnlich wie im Fall von (3) der 6. Dann kann das Signalpunkten hinzugefügte Rauschen entfernt werden, indem das den Nullpunkten hinzugefügte Rauschen extrahiert wird. Dabei kann das Empfangssignal wiederhergestellt werden, wie in 17D gezeigt. Das heißt, die Funktion der in 4 gezeigten Nullpunkteinfügungseinheit 109 kann im Wesentlichen durch die Funktion des oben genannten Datenkopierens erzielt werden.
Die Nullpunkteinfügung ist derart, dass ein oder eine Vielzahl von Nullpunkten zwischen einer Vielzahl von Signalpunkten eingefügt werden kann. Wie beispielsweise in 18A gezeigt, in einem Fall, wo 16 Datensätze in dem Nachrichtenkopf kopiert werden, und werden zwischen drei Signalpunkten und drei darauf folgenden Signalpunkten ein Nullpunkt eingefügt. In diesem Fall gilt, dass wenn man annimmt, dass das Band der ursprünglichen Daten vor der Nullpunkteinfügung 288 kHz ist, durch die Nullpunkteinfügung ein Datenband von 384 kHz erhalten wird. 18B zeigt den in den oben genannten 15A und 15B gezeigten Zustand. 18C zeigt einen Fall, wo zwischen jeweils benachbarten Signalpunkten zwei Nullpunkte eingefügt werden und die ursprünglichen Daten das Band von 128 kHz aufweisen. Auch in diesem Fall wird durch die Einfügung von zwei Nullpunkten zu einem jeweiligen Zeitpunkt das Datenband von 384 kHz erzielt. In ähnlicher Weise zeigt 18D einen Fall, wo zwischen jeweils benachbarten Signalpunkten drei Nullpunkte eingefügt werden und die ursprünglichen Daten das Band von 96 kHz aufweisen. Auch in diesem Fall wird durch die Einfügung von jeweils drei Punkten zu einem jeweiligen Zeitpunkt das Datenband von 384 kHz erzielt.
Die 19A und 19B zeigen die Ergebnisse von Augenmustermessungen in Fällen, wo zweidimensionales Verschachteln ausgeführt wird und wo dasselbe nicht ausgeführt wird. 19A zeigt Modulationspunkte von vierwertigen QAM für vier Kanäle CHa, CHb, CHc und CHd in dem Fall, wo ein zweidimensionales Verschachteln nicht ausgeführt wird. In diesem Fall gilt, dass obwohl die Modulationspunkte für die Kanäle CHa, CHc und CHd klar sind, die Modulationspunkte für den Kanal CHb nicht klar sind, weil sie breit verteilt sind. Das heißt, es ist sichtbar, dass das S/N-Verhältnis des spezifischen Kanals CHb merklich verschlechtert ist. Folglich ist in diesem Fall für den Kanal CHb eine Datenentscheidung nicht möglich, und folglich kann dieser Kanal überhaupt nicht verwendet werden. Dadurch ist es nicht möglich, die Datenübertragung insgesamt ordnungsgemäß auszuführen.
Wenn andererseits das oben genannte, zweidimensionale Verschachteln ausgeführt wird, dann werden die Rauschkomponenten gemittelt und dadurch ist, wie in 19B gezeigt, obwohl die Modulationspunkte für die entsprechenden Kanäle CHa, CHb, CHc und CHd etwas verteilt sind, zu sehen, dass dieser Zustand so ist, dass eine ordnungsgemäße Datenentscheidung darauf ausgeführt werden kann, weil die Modulationspunkte nahezu klar sind. Dadurch kann eine stabile Datenübertragung ausgeführt werden.
20 veranschaulicht eine Datenübertragungsvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es werden dieselben Bezugszeichen an dieselben Einheiten, wie die in 12 gezeigten vergeben. In dieser Vorrichtung werden eine Nullwerthinzufügungseinheit 14, eine DCM-Einheit 15 und eine zweite schnelle Fourier- Transformationseinheit (FFT) 34 bereitgestellt. Anstatt der in 12 gezeigten Kanalkopiereinheit 3 und die das Datenkopieren ausführt, so dass die Nullpunkteinfügung äquivalent ausgeführt wird, werden in der zweiten Ausführungsform durch die Nullwerthinzufügungseinheit 14 tatsächlich Nullpunkte entlang der Zeitachse eingefügt. Die DCM-Einheit 15 entfernt die so eingefügten Nullpunkte durch eine Ausdünnoperation.
Die Funktionen und Operationen der ersten und zweiten schnellen inversen Fourier-Transformationseinheiten 4 und 8 und der Zeit- und Frequenz-Verschachtelungseinheit 6 sind die gleichen, wie die in dem in 12 gezeigten Fall. Hinsichtlich des Empfangsteils werden in der zweiten Ausführungsform keine 64 Kanäle, sondern 16 Kanäle oder 32 Kanäle aus der zweiten schnellen Fourier-Transformationseinheit 34 ein- und ausgegeben. Dadurch werden die in 12 gezeigte Nullwerteinfügungseinheit 29 und Kanalentfernungseinheit 31 ausgelassen. Die anderen Funktionen und Operationen sind dieselben wie diejenigen in dem in 12 gezeigten Fall, und eine doppelte Beschreibung wird ausgelassen.
21 veranschaulicht den Übergang der Anzahl der Kanäle in der zweiten Ausführungsform. Das Hinzufügen eines einzigen Nullwerts jedes Mal entsprechend dem einmaligen Kopieren (Anfertigen einer einzigen Kopie) zu jedem Zeitpunkt in 13, und in ähnlicher Weise das Hinzufügen von drei Nullpunkten entspricht dem in 13 gezeigten, dreifachen Kopieren (Anfertigen von drei Kopien). Das heißt um 64 Kanäle für die erste schnelle inverse Fourier-Transformationseinheit 4 bereitzustellen, werden durch die Nullwerthinzufügungseinheit 14 Nullwerte hinzugefügt. Dann wird von den 64 Kanälen des Transformationsausgangs der schnellen inversen Fourier-Transformationseinheit 4 die Anzahl der so hinzugefügten Nullpunkte durch die DCM-Einheit 15 ausgedünnt, und die so erhaltenen Daten werden in die Zeit- und Frequenz-Verschachtelungseinheit 6 eingegeben. Dann werden die Daten durch die Kanalkopiereinheit 7 kopiert, so dass 64 Kanäle in die zweite schnelle inverse Fourier-Transformationseinheit 8 eingegeben werden können.
In dem Empfangsteil haben 32 Kanäle oder 16 Datenkanäle, die die inverse Verschachtelungsverarbeitung durch die Zeit- und Frequenz-Inversverschachtelungseinheit 28 durchlaufen haben, in die schnelle Fourier-Transformationseinheit 34, so wie sie ist, eingegeben. Die zweite schnelle Fourier-Transformationseinheit 34 in der zweiten Ausführungsform ist verschieden von der in den 12 und 13 gezeigten, zweiten schnellen Fourier-Transformationseinheit 30 dadurch dass die Anzahl der Kanaleingaben dahinein nicht auf 64 festgelegt ist, sondern aufgrund der Anzahl der am Übertragungsende hinzugefügten Nullwerte verschieden sein kann. Weil jedoch die Anzahl der Kanäle kleiner ist, können keine ernsthaften Probleme auftreten.
22 zeigt Modulationsformen und Probleme im Übertragungspfad. Als Modulationsformen bzw. -Typen werden dort QAM, DMT, OFDM, SS (Spread Spectrum, übersetzt: gespreiztes Spektrum) sowie eine Ausführungsform gezeigt. Für eine jeweilige Modulationsform/-typ wird die Ernsthaftigkeit von Problemen betreffend der Verbindungsgleichsetzung (Englisch: Link Equation), Mehrfachpfade, unnötige Bandentfernung, und Rauschfluktuation dargestellt, und zwar durch ein schwarzes Dreieck (was andeutet, dass einige Probleme auftreten können) oder einen weißen Kreis (was andeutet, dass keine Probleme auftreten können). Im Hinblick auf die Verbindungsgleichsetzung so kann diese durch Benutzen einer Mehrfachträgermaske/-typ, wie etwa DMT oder OFDM, leicht ausgeführt werden. Hinsichtlich Mehrfachpfaden kann das Problem dadurch gelöst werden, dass DMT, OFDM oder SS, in denen eine Schutzzeit hinzugefügt wird, benutzt werden.
Hinsichtlich der unnötigen Bandentfernung, obwohl das Entfernen unter Benutzung eines externen Filters möglich ist, ist ein Verfahren zum Verwenden von etwas anderem als der Bandentfernungseinheit, das wie in QAM die Wellenumformungsfilter benutzt, im Hinblick auf Betrachtungen, dass vorbestimmte Charakteristiken gegenüber eines Datenübertragungspfads sichergestellt werden, bevorzugt. Hinsichtlich Rauschfluktuationen ist eine Integration entlang der Frequenzachse des Rauschens, wie in QAM, oder eine Integration entlang der Zeitachse und entlang der Frequenzachse, wie in SS, wirksam.
Daher kann in einer Ausführungsform eine stabile Datenübertragung erzielt werden, weil folgendes eingesetzt werden kann: die durch DMT oder dergleichen ausgeführte Verbindungsgleichsetzung, das Hinzufügen einer Schutzzeit ausgeführt durch die DMT oder dergleichen, die Wellenformfiltertechnologie in QAM und die Integration entlang der Zeitachse und entlang der Frequenzachse ausgeführt durch das zweidimensionale Verschachteln.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben beschriebenen begrenzt und es ist möglich, Konfigurationen und/oder Verfahren von entsprechenden Einheiten der oben beschriebenen Datenübertragungsvorrichtung einzusetzen, wie dies der Anmelder in der Vergangenheit vorgeschlagen hat. Beispielsweise kann das oben mit Verweis auf die 5 und 6 beschriebene Rauschentfernungsschema in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden durch Benutzen von Nullpunkten, die entlang der Zeitachse äquivalent durch Kanalkopie, das heißt durch Daten kopieren, eingefügt werden. Das bedeutet, dass die Rauschkomponenten bei den Nullpunktpositionen durch die Rausch- und die Schutzzeitentfernungseinheit 24 extrahiert werden können, und dass das Rauschen der Signalpunktpositionen dadurch entfernt werden kann. Ferner kann, obwohl die Anzahl der Eingangs/Ausgangskanäle für die erste und zweite schnelle inverse Fourier-Transformationseinheiten 4 und 8 und die erste und zweite schnelle Fourier-Transformationseinheiten 25 und 30 in der Ausführungsform 64 beträgt, dafür eine andere Anzahl von Kanälen anstelle von 64 verwendet werden. Ferner ist es möglich, das in 12 gezeigte Empfangsteil durch die in 20 gezeigte Konfiguration zu ersetzen. Das bedeutet, dass die für die zweite schnelle Fourier-Transformationseinheit 34 erforderliche Anzahl der Kanäle kleiner gemacht wird als die für die erste schnelle Fourier-Transformationseinheit 25 erforderliche Anzahl der Kanäle.
Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern es können Variationen und Modifikationen ausgeführt werden, ohne vom Schutzumfassung der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Ein Datenübertragungsverfahren, umfassend die folgenden Schritte: a) Ausführen einer ersten Kanalkopieroperation (3), um Kanäle von Daten in einem Übertragungssignal (SD) zu kopieren, um kanalkopierte Daten herzustellen, dabei Bereitstellen der für eine erste, inverse, schnelle Fouriertransformation (IFFT, Englisch: Inverse Fast Fourier Transform) erforderlichen Anzahl der Kanäle; b) Ausführen einer ersten, inversen, schnellen Fouriertransformation (IFFT) (4) der so erhaltenen kanalkopierten Daten, um erste IFFT-transformierte Daten zu erzeugen; c) Ausführen einer Nullpunktentfernungsoperation (5) auf den ersten IFFT-transformierten Daten, um durch die erste Kanalkopieroperation eingefügte Nullpunkte zu entfernen, um nullpunkt-bereinigte Daten zu erzeugen; d) Ausführen einer zweidimensionalen Verschachtelung (Englisch: Interleaving) (6) von Kanaldaten in den nullpunkt-bereinigten Daten entlang einer Zeitachse und entlang einer Frequenzachse, um verschachtelte Daten zu erzeugen; e) Ausführen einer zweiten Kanalkopieroperation (7), um Kanäle von Daten in den verschachtelten Daten zu kopieren, um Daten zu erzeugen, dabei Bereitstellen der für eine zweite, inverse, schnelle Fouriertransformation (IFFT) erforderlichen Anzahl der Kanäle; f) Ausführen einer zweiten, inversen, schnellen Fouriertransformation (IFFT) (8) der aus der zweiten Kanalkopieroperation erhaltenen Daten, um zweite IFFT-transformierte Daten zu erzeugen; und g) Übertragen (9–12) der so erhaltenen zweiten IFFT-transformierten Daten mittels einer Mehrfachträgerübertragungsmaske.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Kanalkopieroperation (3) ausgeführt wird, um Nullpunkte entlang der Zeitachse äquivalent zu erzeugen, um so die für die erste, inverse, schnelle Fouriertransformation (4) erforderliche Anzahl der Kanäle bereitzustellen.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Kanalkopieroperation (3) und die zweite Kanalkopieroperation (7) so ausgeführt werden, dass die für die erste, inverse, schnelle Fouriertransformation (4) und die zweite, inverse, schnelle Fouriertransformation (8) erzeugten Anzahlen der Kanäle gleich gebildet werden.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend die folgenden Schritte: h) Extrahieren von Rauschen an den durch die zweite Kanalkopieroperation (7) äquivalent entlang der Zeitachse eingefügten Nullpunkten; und i) Entfernen von Rauschen an Signalpunkten eines Empfangssignals unter Benutzung des Ergebnisses des Schrittes h).
Ein Datenübertragungsverfahren, umfassend die folgenden Schritte: a) Ausführen einer Nullwertadditionsoperation (14), um Nullpunkte zu Kanaldaten in einem Übertragungssignal (SD) hinzuzufügen, um null-addierte Daten zu erzeugen, die für eine erste, inverse, schnelle Fouriertransformation (IFFT) erforderliche Anzahl der Kanäle umfassen; b) Ausführen einer ersten, inversen, schnellen Fouriertransformation (IFFT) (4) der so erhaltenen null-addierten Daten, um erste IFFT-transformierte Daten zu erzeugen; c) Ausführen einer Ausdünnungsoperation (15) auf den ersten IFFT-transformierten Daten, um durch die Nullwert-Additionsoperation eingefügte Nullpunkte zu entfernen, um nullpunkt-bereinigte Daten zu erzeugen; d) Ausführen einer zweidimensionalen Verschachtelung (Englisch: Interleaving) (6) von Kanaldaten in den nullpunkt-bereinigten Daten entlang einer Zeitachse und entlang einer Frequenzachse, um verschachtelte Daten zu erzeugen; e) Ausführen einer Kanalkopieroperation (7), um Kanäle von Daten in den verschachtelten Daten zu kopieren, um die für eine zweite, inverse, schnelle Fouriertransformation (IFFT) erforderliche Anzahl der Kanäle zu erzeugen; f) Ausführen einer zweiten, inversen, schnellen Fouriertransformation (IFFT) (8) der aus dem Kanalkopieroperation erhaltenen Daten, um zweite IFFT-transformierte Daten zu erzeugen; und g) Übertragen (9–12) der so erhaltenen zweiten IFFT-transformierten Daten mittels einer Mehrfachträgerübertragungsmaske.
Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Nullwertadditionsoperation (14) und die Kanalkopieroperation so ausgeführt werden, dass die für die erste, inverse, schnelle Fouriertransformation (4) und die zweite, inverse, schnelle Fouriertransformation (8) erforderlichen Anzahlen der Kanäle gleich gebildet werden.
Eine Datenübertragungsvorrichtung, umfassend: a) Mittel zum Ausführen einer ersten Kanalkopieroperation (3), um Kanäle von Daten in einem Übertragungssignal (SD) zu kopieren, um kanal-kopierte Daten zu erzeugen, und dabei Bereitstellen der für eine erste, inverse, schnelle Fouriertransformation (IFFT) erforderlichen Anzahl der Kanäle; b) Mittel zum Ausführen einer ersten, inversen, schnellen Fouriertransformation (IFFT) (4) der kanal-kopierten Daten, um erste IFFT-transformierte Daten zu erzeugen; c) Mittel zum Ausführen einer Nullpunktentfernungsoperation (5) auf den ersten IFFT-transformierten Daten, um durch den ersten Kanalkopieroperation eingefügte Nullpunkte zu entfernen, um nullpunkt-bereinigte Daten zu erzeugen; d) Mittel zum Ausführen einer zweidimensionalen Verschachtelung (Englisch: Interleaving) (6) von Kanaldaten in den nullpunktbereinigten Daten entlang einer Zeitachse und entlang einer Frequenzachse, um verschachtelte Daten zu erzeugen; e) Mittel zum Ausführen einer zweiten Kanalkopieroperation (7), um Kanäle von Daten in den verschachtelten Daten zu kopieren, um Daten zu erzeugen, und dabei die für eine zweite, inverse, schnelle Fouriertransformation (IFFT) erforderlichen Anzahl von Kanälen bereitzustellen; f) Mittel zum Ausführen einer zweiten inversen schnellen Fouriertransformation (IFFT) (8) der aus der zweiten Kanalkopieroperation erhaltenen Daten, um zweite IFFT-transformierte Daten zu erzeugen; und g) Mittel zum Übertragen (9–12) der zweiten IFFT-transformierten Daten mittels einer Mehrfachträgerübertragungsmaske.
Die Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Mittel zum Ausführen der ersten Kanalkopieroperation (3) ausgebildet sind zum Ausführen der ersten Kanalkopieroperation, um Nullpunkte entlang der Zeitachse äquivalent zu erzeugen, so dass die für die erste, inverse, schnelle Fouriertransformation erforderliche Anzahl der Kanäle bereitgestellt wird.
Die Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Mittel zum Ausführen der ersten Kanalkopieroperation (3) und die Mittel zum Ausführen der zweiten Kanalkopieroperation (7) ausgebildet sind zum Ausführen der ersten und zweiten Kanalkopieroperation, so dass die für die erste, inverse, schnelle Fouriertransformation (4) und die zweite, inverse, schnelle Fouriertransformation (8) erzeugten Anzahlen der Kanäle gleich gebildet werden.
Die Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend: h) Nullpunktsrauschen-Extraktionsmittel zum Extrahieren von Rauschen an den Nullpunkten, die entlang der Zeitachse durch die zweite Kanalkopieroperation äquivalent eingefügt worden sind und i) Mittel zum Entfernen von Rauschen an Signalpunkten eines Empfangssignals unter Benutzung des Ergebnisses der Verarbeitung durch die Nullpunktsrauschen-Extraktionsmittel.
Eine Datenübertragungsvorrichtung, umfassend: a) Mittel zum Ausführen einer Nullwertadditionsoperation (14), um Nullpunkte zu Kanaldaten in einem Übertragungssignal (SD) hinzuzufügen, um null-addierte Daten zu erzeugen, die die für eine erste, inverse, schnelle Fouriertransformation (IFFT) erforderliche Anzahl der Kanäle umfassen; b) Mittel zum Ausführen einer ersten inversen schnellen Fouriertransformation (IFFT) (4) der null addierten Daten, um erste IFFT-transformierte Daten zu erzeugen; c) Mittel zum Ausführen einer Ausdünnungsoperation (15) auf den ersten IFFT-transformierten Daten, um durch die Nullwertadditionsoperation eingefügte Nullpunkte zu entfernen, um nullpunkt-bereinigte Daten zu erzeugen; d) Mittel zum Ausführen einer zweidimensionalen Verschachtelung (Englisch: Interleaving) (6) von Kanaldaten in den nullpunkt-bereinigten Daten entlang einer Zeitachse und entlang einer Frequenzachse, um verschachtelte Daten zu erzeugen; e) Mittel zum Ausführen einer Kanalkopieroperation (7), um Kanäle von Daten in den verschachtelten Daten zu kopieren, um die für eine zweite, inverse, schnelle Fouriertransformation (IFFT) erforderliche Anzahl von Kanälen herzustellen; f) Mittel zum Ausführen einer zweiten, inversen, schnellen Fouriertransformation (IFFT) (8) von aus der Kanalkopieroperation erhaltenen Daten, um zweite IFFT-transformierte Daten zu erzeugen; und g) Mittel zum Übertragen (9–12) der zweiten IFFT-transformierten Daten mittels einer Mehrfachträgerübertragungsmaske.
Die Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Mittel zum Ausführen der Nullwertadditionsoperation (14) und die Mittel zum Ausführen der Kanalkopieroperation dazu ausgebildet sind, die Nullwertsadditionsoperation und die Kanalkopieroperation so auszuführen, dass die für die erste, inverse, schnelle Fouriertransformation (4) und die zweite, inverse, schnelle Fouriertransformation (8) erforderlichen Anzahlen der Kanäle gleich gebildet werden.