DE60316851T2

DE60316851T2 - Schnellerer fein-timing-betrieb in einem mehrträgersystem

Info

Publication number: DE60316851T2
Application number: DE60316851T
Authority: DE
Inventors: Arto Palin
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2023-07-01
Also published as: CN1802832B; EP1639775A1; EP1639775B1; ATE375667T1; US7577087B2; AU2003238128A1; CN1802832A; DE60316851D1; US20070053473A1; WO2005002164A1

Description

TECHNISCHES ERFINDUNGSGEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, ein System und einen Empfänger zum Empfang von Daten über eine Kommunikationsverbindung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die neuesten Umgebungen und Situationen im Rundfunkwesen, das selbst auf eine lange Geschichte im Fernsehen und Radio – sogar schon digitalisiert – zurückblickt, haben es offensichtlich notwendig gemacht, eine Auswertung der Rundfunk-Technologie durchzuführen für eine Situation, für die nicht das Konzept erstellt wurde. Zum Beispiel wurde das digitale Rundfunksystem, wie zum Beispiel das DVB System, in Situationen wie zum Beispiel im Mobilfunkempfang ausgewertet, für die es nicht ursprünglich konzipiert war. Auch auf einigen anderen Gebieten, wie der OFDM Radio-Technik (Orthogonal Frequency Division Multiplex – orthogonales frequenz-aufteilendes Multiplex), die zum Beispiel in DVB-T eingesetzt wird, sieht man sich vor ähnliche, aus dem Mobilitäts-Thema erwachsende Schwierigkeiten gestellt.
Auch bei einigen neuen Anwendungen in der Rundfunk-Technologie, wie zum Beispiel IPDC (IP Data Casting) sind die Einsatz-Szenarien unterschiedlich, und somit treten unterschiedliche Anforderungen und Probleme auf.
Aus diesen Problemen sind wiederum weitere Anforderungen, wie zum Beispiel Stromverbrauchsüberlegungen, erwachsen. Eine Lösung für diese Probleme gibt es, nämlich die sogenannte Zeitscheibentechnologie. In den Beispielen des Rundfunkwesens bzw. OFDM, bei denen Stromverbrauch eine Rolle spielt, wie bei tragbarem IPDC-Einsatz, ist aufgrund der stromeinsparenden Aspekte, wie burst-basiertem Senden und Empfangen, eine sehr schnelle Startzeit erforderlich. Das Zeitscheibenverfahren dient zum Einsparen von Strom, und die Synchronisierung in Bursts muss sehr schnell erfolgen.
Aktuelle Ansätze machen sich Grob-Symboltiming zunutze, welches auf Schutzintervall (Guard Interval) Korrelation beruht. Ein Beispiel für Schutz Intervall (Guard Interval) Korrelation ist in 1 dargestellt, wobei Nu ein Symbol bezeichnet (auch manchmal mit nützlichem Symbolintervall bezeichnet), das vorzugsweise im OFDM Signal eingesetzt wird. Ein OFDM Symbol kann N Abtastungen enthalten. Ng bezeichnet die Schutzintervall-Teillänge. Aktuelle Lösungen benutzen auch Feintiming (FT), welches auf dem Schätzen der Position der Kanalimpulsantwort (CIR) basiert. Die Grobtiming-Genauigkeit ist jedoch nicht ausreichend, so dass die bestmögliche FFT Fensterplatzierung (FFT = Fast Fourier Transform) immer mit FT gefunden wird.

Ein Ansatz besteht im Einsatz des sogenannten Fallback-Verfahrens, mit dem die Ungenauigkeit des Grobtiming behandelt werden kann. Eine grundlegende Annahme besteht darin, dass Grobtiming die erste Spitze der CIR (das heißt den Anfang des Schutzintervalls) erkennt. Jedoch mischen die starken Vor-Echos zum Beispiel diese Annahme, und die FFT-Fensterplatzierung ist fehlerhaft. Das FT kann die Fehler bis zu ½·(1/3·Nu – Ng) handhaben, wobei Nu die Symbol Teillänge und Ng die Schutzintervall Teillänge ist. Die Genauigkeit ist anhand von Abtastungen in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1. Benötigte Grob-Timing Genauigkeit in Abtastungen

Maximale Anzahl Fehler mit verschiedenen Moden (Schutzintervallgröße in Klammern)
Schutzintervall	2k	4k	8k
1/32	309 (64)	618 (128)	1237 (256)
1/16	277 (128)	554 (256)	1109 (512)
1/8	213 (256)	426 (512)	853 (1024)
1/4	85 (512)	170 (1024)	841 (2048)

Leider ist die benötigte Genauigkeit umso höher, je länger das Schutzintervall ist. Aufgrund dieser Tatsache werden weitere Anpassungen für die beiden längsten Schutzintervalle benötigt. Dieses Fallback-Verfahren erkennt das Versagen der Zeitsynchronisierung mit Hilfe von Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) BER/RS-Lock) Ausfallerkennung. Folglich, wenn Grobtiming, TPS (Übertragungsparameter Signalisierung) und Frequenz verriegelt sind (in Lock) und FEC fehlschlägt, ist das Signal-zu-Geräusch-Verhältnis (SNR) zu niedrig, oder Feintiming Erfassung ist fehlgeschlagen. Um das Problem der Fein-Synchronisierung festzustellen, muss die Vor-FFt Position des Schutzintervalls nach hinten verschoben werden, und eine neue Erfassung muss gestartet werden. Die Größe der Verschiebung hängt vielleicht davon ab, wieviel Fehler akzeptiert werden können. Der empfohlene Wert kann 1,7 × ½·(1/3·Nu – Ng) sein. Hierfür würden vier Fallback-Schleifen benötigt, bis der Bereich des Schutzintervalls versucht wird (der allerschlimmste Fall wäre, wenn das Grobtiming die letzte Spitze der Kanalimpulsantwort erkennen würde). Dies ist im Beispiel von 2 dargestellt. Das FT-Fenster (200) gemäß des Grobtiming ist in 2 dargestellt. Ferner sind vier Versuchspositionen (201) dargestellt. Die oberste Position ist als erste Versuchsposition zu erkennen. Die nächste Versuchsposition ist unterhalb der ersten dargestellt, wobei in dem Beispiel die Versuchsposition nach links verschoben ist. Ferner ist ein Suchfenster (202) dargestellt, das in der Größe gleich der Schutzintervalllänge ist.
Da das Feintiming (FT) zeit-interpolierte gestreute Piloten verwendet, wird für vier Fallback Schleifen ziemlich viel Zeit benötigt. Bei der derzeitigen 8-Tap Zeitinterpolation sind dies 4 × 32 Symbole, und die benötigte Zeit für verschiedene Betriebsarten der DVB-T Übertragung ist:
8k: ~140 ms (4-Tap 70 ms)
4k: ~70 ms (4-Tap 35 ms)
2k: ~35 ms (4-Tap 18 ms)
Ein Verbesserungsvorschlag besteht darin, während der Erfassungsphase lineare (das heißt 2-Tap) Zeitinterpolation zu verwenden. Bei linearer Interpolation werden 4 × 4 Symbole benötigt, wie folgt:
8k: ~20 ms
4k: ~10 ms
2k: ~5 ms
Wenn jedoch bei der Erfassung lineare Interpolation verwendet wird, ergeben sich wiederum andere Probleme.
Zum Beispiel könnte die Erkennung von FEC Ausfall unzuverlässig sein, weil die Zeitinterpolation ungenügend ist. In Anwesenheit von vielleicht hohem Doppler könnte FEC Ausfall eintreten, auch wenn die FFT-Fensterposition korrekt ist. Dies bewirkt, dass bei der Feinsynchronisierung alle Versuchspositionen benutzt werden, und da FEC Ausfall immer anwesend ist, wird der Schluß gezogen, dass das Signal zu schwach ist, obwohl bei 8-Tap/4-Tap Interpolation kein FEC Ausfall eintreten würde.
In einem anderen Beispiel könnte die 2-Tap (das heißt lineare) Interpolation sogenannte Geisterspitzen (ghost peaks) in der Kanalimpulsantwort verursachen. Die Geisterspitzen (das heißt 302), die im Beispiel von 3 zu sehen sind, könnten durch hohen Doppler und ungenügende Zeitinterpolation (zeit-interpolierte Piloten decken sich nicht mit der Frequenz) verursacht werden. Diese Geisterspitzen verschleiern die Suche nach der Schutzintervallposition, wie im Beispiel mit dem 4k System in 3 veranschaulicht. Ein Diagramm (300) zeigt IFFT mit 4-Tap-Zeitinterpolation. Die von der Geisterspitze (echte Spitze/Geisterspitze) verursachte Störung beträgt 30 dB im Diagramm (300). In dem Beispiel von 3 wird Invertiertes FFT (IFFT) mit 4-k Modus und Doppler 120 Hz angelegt.
Die Veröffentlichung EP 0 837 582 A2 offenbart eine bekannte Lösung, bei der Trägerenergie zum Einsatz kommt. Ein DFT Fenstergenerator verschiebt sequentiell die Position eines Fensters mit einer Schutzintervallbreite DELTA und berechnet die Energie einer Impulsantwort in einem Fenster an entsprechenden Positionen, um eine Fensterposition zu erhalten, an der die maximale Energie erhalten werden kann, wobei die Fensterposition, an der die maximale Energie erhalten werden kann, als Startkantenposition des DFT Fensters gesetzt wird.
Die Veröffentlichung WO 2001/69878A1 misst die Leistung in einigen oder allen der nicht benutzten Träger, um die optimale FFT Fensterposition zu bestimmen.
Angesichts der verschiedenen Begrenzungen von Rundfunksystemen oder Mehrträger-Radiotechniken ist es wünschenswert, diese und andere mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme zu vermeiden oder zu mildern. Benötigt wird daher eine schnellere Symboltiming Operation in Mehrträgersystemen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren, ein System und ein Empfänger Arrangement wurden erfunden, um die Symboltiming Operation in Mehrträgersystemen zu beschleunigen und zu vereinfachen.
Entsprechend den Aspekten der Erfindung sind ein Verfahren, ein System und ein Empfänger zum Empfang eines Mehrträgersignals vorgesehen, umfassend:
Definiert ist eine Energie in Übereinstimmung mit gestreuten Pilotträgern im Signal mit Bezug auf eine geschätzte Schutzintervallposition des Signals, und
Basierend auf der Energie wird eine Position für ein Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fenster ausgewählt.
In verschiedenen Ausführungsformen könnte eine vorherbestimmte Menge Versuchspositionen für das FFT-Fenster (FFT = Fast Fourier Transform) gemäß eines vordefinierten Systems definiert werden. Die Energie für jede Versuchsperiode könnte mit Bezug auf die geschätzte Schutzintervallposition definiert werden. Die Position der Versuchsposition für das FFT-Fenster könnte derart ausgewählt werden, dass für ein gewünschtes Signal die kleinste Interferenzmenge gebildet wird.
In einigen Ausführungsformen wird eine Energieschätzung angewendet, wobei die Energie innerhalb und/oder außerhalb der geschätzten Schutzintervallposition definiert wird. Ein bestimmter Feintiming Block (FT), der manchmal zum Zwecke von Langecho Schätzung benutzt wird, könnte mit einigen geringfügigen Modifikationen für verschiedene Ausführungsformen verwendet werden. Ein beispielhafter theoretischer grundlegender Erfindungsgedanke könnte darin bestehen, dass die Energie außerhalb des Schutzintervalls an der FFT Position (Fast Fourier Transform) am kleinsten ist, woraus sich die kleinstmögliche Menge an Zwischensymbolinterferenz (ISI) ergibt.
Vorzugsweise wird bei einigen Ausführungsformen das Fallback Verfahren während des Empfangsprozesses oder im Empfänger beschleunigt. Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung könnten bei relativ kleiner wirtschaftlicher Anstrengung leicht zu implementieren sein. Die Implementierung in einigen vorhandenen Chips ist relativ einfach, weil die Energie innerhalb und außerhalb der geschätzten Schutzintervallposition bereits durch die Feintiming Operation (FT) berechnet werden kann. Obwohl diese Berechnung zum Zwecke der Langecho Schätzung erfolgt, kann sie bei Anpassung vorteilhaft zum Schätzen der Energie mit Beug auf das geschätzten Schutzintervall eingesetzt werden. Zum Beispiel kann bei verschiedenen Ausführungsformen die Steuerung entsprechend des geschätzten Wertes auf diese Weise angepasst werden. Ferner ist in verschiedenen Ausführungsformen die maximale Zeit für Feintiming (FT) immer dieselbe, was zum Beispiel bei der IPDC Technik (IP Data Cast) hilft.
Vorteilhafterweise ermöglichen verschiedene Ausführungsformen den Einsatz linearer Zeitinterpolation, die sehr viel schneller als 8-Tap Interpolation ist. Die korrekte Fallback Position kann ohne Erkennung des FEC ausgewählt werden, was außerdem einige Einsparungen in der kritischen Zeit bedeutet, weil die Erkennung von FEC bei Kurzzeitinterpolation und dynamischem Kanal unzuverlässig ist, bei verschiedenen Ausführungsformen können diese Fallbacks ebenfalls vermieden werden. Ferner ist das Timing festgelegt, wohingegen bei den bekannten Verfahren das Timing auf den Kanalmerkmalen basiert und somit die maximale Zeit (die lang ist) auf jeden Fall bekannt ist.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit anderen und weiteren diesbezüglichen Zielen wird in der folgenden Beschreibung auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen, und der Geltungsbereich der Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen definiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
1 ein Beispiel einer grundlegenden Timing Position eines bekannten Korrelationsverfahrens veranschaulicht,
2 ein Beispiel einer Feintiming Operation (FT) in einem Fallback-Verfahren veranschaulicht,
3 Beispiele nachteiliger Geisterspitzen darstellt,
4 in Form eines Ablaufdiagramms ein Verfahren zum Empfang eines Signals gemäß erfindungsgemäßer Ausführungsformen veranschaulicht,
5 ein funktionelles Blockdiagramm für ein Empfangsverfahren gemäß erfindungsgemäßer Ausführungsformen veranschaulicht,
6 in Form eines Zustandsdiagramms ein Verfahren zum Empfang eines Signals gemäß erfindungsgemäßer Ausführungsformen veranschaulicht,
7 Simulationsergebnisse über die außen liegende Energie für verschiedene Versuchspositionen gemäß erfindungsgemäßer Ausführungsformen veranschaulicht,
8 in Form eines Ablaufdiagramms ein Verfahren zum Empfang eines Signals gemäß erfindungsgemäßer Ausführungsformen veranschaulicht,
9 eine Kanalimpulsantwort (CIR) mit keinen oder wenigen Zwischensymbolinterferenzen (ISI) in erfindungsgemäßen Ausführungsformen veranschaulicht,
10 eine Kanalimpulsantwort (CIR) mit einigen Zwischensymbolinterferenzen (ISI) in erfindungsgemäßen Ausführungsformen veranschaulicht,
11 ein funktionelles Blockdiagramm eines Empfängers zum Empfang eines Signals gemäß erfindungsgemäßer Ausführungsformen veranschaulicht,
12 eine allgemeine Architektur des Systems veranschaulicht, bei der einige Prinzipien der erfindungsgemäßen Ausführungsformen zum Einsatz kommen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die Teil derselben bilden, und in denen anhand von Veranschaulichungen verschiedene Ausführungsformen dargestellt sind, die zeigen, wie die Erfindung praktiziert werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen verwendet werden und strukturelle und funktionelle Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Einige Ausführungsformen der Erfindung verwenden ein Verfahren zum Empfang eines Mehrträgersignals wie eines OFDM Signals. Vorzugsweise kann das OFDM Signal im DVB System verwendet werden. In einigen Fällen wird OFDM in einer Mobilfunk DVB oder einer IP-über-Mobilfunk-DVB-T Umgebung eingesetzt. Mobilfunk IP über DVB wird auch manchmal mit DVB-X Technologie bezeichnet. Das Mehrträgersignal wird am Empfänger empfangen. Aufgrund der energiesparenden Aspekte wird Zeitscheibentechnik oder dergleichen im System eingesetzt, um Empfängerenergie einzusparen, wobei der Empfänger vorzugsweise ein Mobilfunkempfänger ist. Beim Zeitscheibenverfahren findet die Übertragung von Diensten im Grunde genommen in Form von Bursts statt. Dementsprechend kann der Empfänger bestimmte burst-bezogene Dienste empfangen und sich an sie anpassen. Die Synchronisation von Bursts sollte schnell oder schnell genug sein.
Einige Ausführungsformen der Erfindung verwenden das Schutzintervall (Guard Interval). Im Folgenden werden einige theoretischen Details der Anwendung des Schutzintervalls für verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Um die Immunität eines OFDM Systems gegenüber einem Mehrpfad zu erhöhen, könnte ein Schutzintervall zu den übertragenen Symbolen hinzugefügt werden. Das Schutzintervall erstreckt sich über die Länge des übertragenen Symbols. Manchmal könnte die im Demodulator zum Decodieren des Symbols verwendete Fensterlänge gleich der aktiven Symbollänge sein, wobei in diesem Fall die Schutzintervallperiode ausgeschlossen ist. Wenn im Fortpflanzungspfad viele Reflexionen vorhanden sind, so dass es mehr als einen Pfad zwischen dem Sender und dem Empfänger gibt, und diese Pfade eine unterschiedliche Länge aufweisen, kommt das Symbol mit der gleichen Nummer zu etwas verschiedenen Zeiten am Empfänger an. Symbole, die aufgrund der Reflexionspfade verschiedener Länge später als das angekommene Symbol ankommen, die aber dennoch nicht später als die Schutzintervallperiode ankommen, können als Symbole mit dem gleichen Wert innerhalb des Demodulatorfensters betrachtet werden. Das Ergebnis könnte sein, dass die später ankommenden Symbole, vorausgesetzt dass sie nicht mehr als das Schutzintervall verzögert sind, die empfangene Energie konstruktiv erhöhen, wohingegen Symbole, die mehr als das Schutzintervall verzögert sind, eine destruktive Wirkung haben. Der Grad des destruktiven Effekts kann sich zum Beispiel proportional zu dem Betrag erhöhen, um den die Verzögerung bei Ankunftszeit der zusätzlichen reflektierten Symbole das Schutzintervall überschreitet.
In verschiedenen Ausführungsformen könnte bei Verarbeitung des Signals im Endgerät, wenn beim Empfang die anfängliche FFT durchgeführt wird, Folgendes stattfinden. Zum Beispiel dann, wenn die geschätzte Position des Schutzintervalls auf Basis der CIR verarbeitet wird, und wenn die Energie außerhalb/innerhalb des Schutzintervalls verarbeitet wird. Einige Fälle könnten sich daher nicht sofort auf das Signal vor der anfänglichen FFT beziehen. Vorzugsweise ändert sich die Energie mit Bezug auf die geschützte Schutzintervallposition dementsprechend. Vorteilhafterweise kann in verschiedenen Ausführungsformen die Position, die die kleinste Menge an Zwischensymbolinterferenz aufweist, auf Basis der erkannten Energiepositions-Abtastungen entdeckt werden. Zum Beispiel ist die Energie außerhalb des geschätzten Schutzintervalls am kleinsten an der Position der FFT, die die kleinste Menge ISI bildet. In einem anderen Beispiel kann die maximale Energie innerhalb des geschätzten Schutzintervalls invertiert die Position des FFT anzeigen, die die kleinste Menge ISI bildet. In einem anderen Beispiel kann das Energie-Verhältnis zwischen der Energie innerhalb des geschätzten Schutzintervalls und außerhalb des geschätzten Schutzintervalls die entsprechende FFT Position anzeigen. In einem anderen Beispiel ist das Schutzintervall derart positioniert, dass die Energie der CIR innerhalb des geschätzten Schutzintervalls maximiert ist. Beim Positionieren der Versuchsposition wird eine FFT-Fensterposition durchsucht und vielleicht ausgewählt, wobei die Energie außerhalb des geschätzten Schutzintervalls minimiert ist.
Einige Verfahren in den Ausführungsformen basieren auf dem gleichen oder einem ähnlichen Prinzip, wie zum Beispiel in der Ausführungsform von 4. Das Verfahren könnte mit dem 2-Tap Interpolationsverfahren für das anfänglich empfangene Signal (Schritt 400 und 401) beginnen. Die Energie außerhalb des geschätzten Schutzintervalls wird definiert (Schritt 402). Es wird geprüft, ob die aktuell verwendete Versuchsposition die endgültige Versuchsposition ist oder nicht (Schritt 403). Wenn nicht, wird die nächste Versuchsposition genommen (Schritt 404), und der Prozess kann zu Schritt 402 gehen. Die Versuchsposition mit der kleinsten Menge Energie außerhalb des geschätzten Schutzintervalls wird ausgewählt (Schritt 405). Die 4(8)-Tap-Interpolation mit der ausgewählten Versuchsposition wird initialisiert (406). Das FFT-Fenster könnte einer Feinabstimmung unterzogen werden (Schritt 407), und der Signalempfang, wie zum Beispiel der Datenempfang, kann in Schritt 408 beginnen.
In 5 ist ein funktionelles Blockdiagramm für ein Empfangsverfahren gemäß verschiedener erfindungsgemäßer Ausführungsformen dargestellt. 5 zeigt einige Operationen und Funktionalitäten der verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen. Das empfangene Signal (501) wird in eine FFT (Fast Fourier Transform) Einheit (507) oder dergleichen eingespeist. Die FFT-Einheit (507) wählt die Position, an der die FFT für das Signal genommen wird. Die Position, an der die FFT genommen wird, könnte auf einer Fenster-Steuerung (505, 506) oder dergleichen basieren, die durch das Grobtiming (503, 504) oder dergleichen gebildet ist. Vorzugsweise bildet das Grobtiming (503, 504) die Position das erste Mal aus der Information des empfangenen Signals (502). In einigen späteren Schritten des Prozesses kann die Position, an der die FFT genommen wird, auf der Steuerung durch die Steuereinheit (520) oder dergleichen basieren. Somit kann, wenn das Signal zum ersten Mal in verschiedenen Ausführungsformen verarbeitet wird, die Position von der Fenstersteuerung (507) kommen oder von ihr gesetzt werden. Beim zweiten Mal und irgendwelchen folgenden Malen kommt die Position von der Steuereinheit (521) oder wird von der Steuereinheit (520) gesetzt.
Bezugnehmend auf 5 werden die gestreuten Piloten dem FFT Ausgang (508) entnommen (Block 509). Die gestreuten Piloten (510) werden gemäß eines Auswahlsignals (522) oder dergleichen zeit-interpoliert. Die Zeitinterpolation (511) kann zu Anfang zum Beispiel die lineare Interpolation sein. In verschiedenen Ausführungsformen im weiteren Verlauf des Prozesses, vielleicht manchmal mit der Schleife, kann anstelle von linearer Interpolation 4(8)-Tap Interpolation verwendet werden. Die IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) (IFFT Block 513 oder dergleichen) wird den zeit-interpolierten gestreuten Piloten (512) entnommen. Der Ausgang, der vorzugsweise eine Kanalimpulsantwort (CIR) (514) oder dergleichen ist, wird in die Feintiming-Einheit (FT) (515) eingespeist. In der FT-Einheit (515) oder dergleichen wird die Energieschätzung vorgenommen. Wenn die FFT-Fensterposition nicht stimmt, bilden sich Zwischensymbolinterferenzen (ISI). In einigen Ausführungsformen, wenn die Position sofort „richtig" ist, kann trotzdem der Rest der vorherbestimmten Versuchspositionen verarbeitet werden, eventuell gemäß des vordefinierten Systems. Einige Ausführungsformen, 8 vielleicht, könnten dies in größerem Detail veranschaulichen. Das Auftauchen der Interferenz könnte den Anstieg des sogenannten „Noise Floor" (Geräuschboden) oder dergleichen verursachen. Das Ergebnis ist, dass die außenliegende Energie jetzt höher ist als sie wäre in dem Fall, in dem es keine oder weniger ISI gibt. Die Energie (516) wird einem Fallback Block (517) oder dergleichen gemeldet. Der Fallback Block (517) kann vorteilhafterweise die benutzten Versuchspositionen verfolgen. Der Fallback Block (517) meldet (518) der Steuereinheit (520) die Änderung in der FFT-Fensterposition. Wenn die Änderung in der FFT-Fensterposition nicht die ausgewählte Position ist, ändert die Steuereinheit (520) die FFT-Fensterposition gemäß eines vordefinierten Schemas oder dergleichen. Die Steuereinheit (520) kann auch die gleiche Zeitinterpolation beibehalten. Nachdem alle Versuchspositionen ausprobiert wurden, meldet die Fallback-Einheit (517) der Steuereinheit (520) die ausgewählte Position. Dieser Versuch kann in der FFT eingesetzt werden, und die Zeitinterpolation (durch Block 511) kann entsprechend geändert werden. Der Ausgang des Feintiming Blocks (519) kann von der Steuereinheit (520) dazu verwendet werden, eine weitere Feinabstimmung der FFT-Fensterposition vorzunehmen. Vorzugsweise wird die korrekte Versuchsposition dadurch ermittelt, dass diejenige Versuchsposition verwendet wird, die die kleinste außenliegende Energie aufweist.
In 6 ist in Form eines Zustandsdiagramms ein Verfahren zum Empfang eines Signals gemäß erfindungsgemäßer Ausführungsformen dargestellt. Ein Zustandsdiagramm der verschiedenen dargestellten Prozesse kann veranschaulicht werden. Der Empfangsprozess kann starten, und in Schritt 600 wird das Grobtiming (CT) oder dergleichen durchgeführt. Das FFT-Fenster kann gemäß des Grobtiming (CT) oder dergleichen in Schritt 601 durchgeführt werden. Die FFT-Versuchsposition kann in Schritt 602 durchgeführt werden. Die Energieschätzung wird mit einer vorherbestimmten Menge von Versuchspositionen in den Schritten 602, 603, 604 und 605 durchgeführt. Zum Beispiel könnten vier Versuchspositionen eingesetzt werden. In Schritt 602 könnten FFT und möglicherweise IFFT für das Signal stattfinden. In Schritt 603 wird die Kanalimpulsantwort (CIR) oder dergleichen erzeugt und eingesetzt. Die Energie wird in Schritt 604 geschätzt. In Schritt 605 findet die Änderung der möglichen FFT Fensterposition statt. Zum Beispiel gemäß eines vordefinierten Schemas, vielleicht aufgrund von vier Versuchspositionen. Die Position mit der kleinsten Energie außerhalb der geschätzten Schutzintervallposition wird in Schritt 606 ausgewählt. Das Feintiming (FT) (einschließlich der längeren Zeitinterpolation) und die Verfolgung mit der ausgewählten Versuchsposition wird in Schritt 607 durchgeführt. In diesem letzten Zustand kann die FFT-Fensterposition noch geändert werden, jetzt jedoch aufgrund der Feintiming-Schätzung. Es wird darauf hingewiesen, dass bei jedem Empfang das gleiche Verfahren durchgeführt wird, so dass typisch die vorherbestimmte Menge von Versuchspositionen benutzt wird, zum Beispiel vier Versuchspositionen.
7 zeigt Simulationsergebnisse über die außenliegende Energie mit verschiedenen Versuchspositionen für einen Signalempfang gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. In 7 wird die Simulation mit 2k Modus, Schutzintervall von 512 Abtastungen, Doppler 200 Hz, SNR 10 dB, 3-Tap SFN Rayleigh Kanälen eingesetzt. Die X-Achse (702) bezeichnet eine Anzahl von IFFTs. Die Y-Achse bezeichnet die außenliegende Energie. Eine Kurve (703) im Diagramm (700) weist Fehler auf, die 369 Abtastungen gleichkommen, und Kurve (704) weist Fehler auf, die 83 Abtastungen gleichkommen. Somit ist die kleinste außenliegende Energie in Kurve (706) mit dem kleinsten FFT-Fenster-Fehler zu finden, der vorteilhafterweise die korrekte zu verwendende Fallback-Schleife identifiziert.
Einige erfindungsgemäße Ausführungsformen können den folgenden oder ähnlichen Prozess verwenden, der zum Beispiel in 8 darstellt ist. Das Verfahren könnte mit der 2-Tap-Interpolation oder dergleichen beginnen (Schritte 800 und 801). Bei Schritt 802 wird geprüft, ob ein RS Lock (RS Verriegelung) erzielt wurde. Falls ja, geht der Prozess vorzugsweise zu Schritt 807 weiter. Die Energie außerhalb der geschätzten Schutzintervallposition wird in Schritt 803 bestimmt. In Schritt 804 wird geprüft, ob die aktuelle Versuchsposition oder dergleichen die endgültige Position ist. Wenn die aktuelle Versuchsposition nicht die endgültige Position ist, wird die nächste Versuchsposition oder dergleichen in Schritt 805 verwendet, und der Prozess geht bei Schritt 803 weiter. Eine Versuchsposition mit der niedrigsten Energie außerhalb der geschätzten Schutzintervallposition wird in Schritt 806 ausgewählt. Die 4(8)-Tap-Zeitinterpolation oder dergleichen wird in Schritt 807 initialisiert. In Schritt 808 wird das FFT-Fenster feinabgestimmt, und der Empfang kann bei Schritt 809 beginnen.
In den Ausführungsformen unter Einsatz des RS-Lock (RS Verriegelung), zum Beispiel mit der Set-Top Box, kann das RS-Lock typisch in Schritt 802 von 8 erzielt werden. Das Fallback-Verfahren würde vielleicht in diesem Fall nicht benutzt. Wenn jedoch das FFT-Fenster in Schritt 802 des obigen beispielhaften Verfahrens fehlerhaft ist (zum Beispiel aufgrund von Doppler, „Ghost Peaks" oder Einfrequenznetzwerk-Echos (SFN)), ist es vorteilhaft, die Energieschätzung durchzuführen. Es könnte sein, dass das erste FFT-Fenster korrekt ist, aber wegen Doppler oder „Ghost Peaks" usw. zum Beispiel ist das FFT-Fenster falsch angepasst, was ISI verursacht. In diesem Fall müsste die Energie-Erkennung fähig sein, dies zu erkennen. Wenn beschlossen wird, dass das erste Fenster korrekt ist, wird die volle Zeitinterpolation gestartet. Das RS-Lock wird mit der vollen Zeitinterpolation erzielt. Ohne dieses Verfahren könnte der Empfang vielleicht nicht gestartet werden, weil das System glaubt, ein „schlechtes Signal" zu sehen.
Vorzugsweise stellen die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung eine Reduktion in der Synchronisierungszeit beim Empfang bereit. Die für dieses Verfahren benötigte Zeit könnte zum Beispiel sein (zum Beispiel mit 8-Tap Zeitfilterierung):
8k: 4 × 4 + 1 × 32 Symbole (~53 ms) (4-Tap ~35 ms)
4k ~27 ms (4-Tap ~18 ms)
2k ~13 ms (4-Tap ~9 ms)
Das Beispiel von 9 veranschaulicht eine Kanalimpulsantwort (CIR), die keine oder nur wenige Zwischensymbolinterferenzen (ISI) in den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung aufweist. Desgleichen veranschaulicht das Beispiel in 10 eine Kanalimpulsantwort (CIR), die einige Zwischensymbolinterferenzen (ISI) in den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung aufweist. Bei Betrachten der in 9 und 10 veranschaulichten Beispiele ist zu sehen, dass der Geräuschboden im Beispiel von 10 im Vergleich zum Beispiel von 9 gestiegen ist. Vorteilhafterweise ist daran zu erkennen, dass die außenliegende Energie höher im Beispiel von 10 als im Beispiel von 9 ist. Ferner ist die tatsächliche CIR gedämpft, welches zeigt, dass auch das Verhältnis von innenliegender zu außenliegender Energie kleiner in 10 ist.
In 11 ist ein beispielhaftes funktionelles Blockdiagramm eines Empfängers dargestellt. Der Empfänger könnte in beliebigen/allen verschiedenen Ausführungsformen benutzt werden. Der Empfänger umfasst eine Verarbeitungseinheit (1103), ein Mehrträgersignal-Empfängerteil (1101), wie zum Beispiel einen OFDM Signalempfänger, und eine Benutzeroberfläche. Die Benutzeroberfläche umfasst eine Anzeige (1104) und eine Tastatur (1105). Zusätzlich umfasst die Benutzeroberfläche (UI) einen Audio-Eingang (1106) und einen Audio-Ausgang (1106). Die Verarbeitungseinheit (1103) umfasst einen (nicht dargestellten) Mikroprozessor, möglicherweise einen (nicht dargestellten) Speicher und vielleicht (nicht dargestellte) Software. Die Verarbeitungseinheit (1103) steuert auf der Basis der Software die Operationen des Empfängers, wie das Empfangen eines Signals, das Empfangen des Datenstroms, die Zeitinterpolation des Signals, das Schätzen der Energie innerhalb und/oder außerhalb des geschätzten Schutzintervalls, die FFT-Fensterversuchspositionierung, die Auswahl der Versuchsposition, die Feinabstimmung des FFT-Fensters. Verschiedene Operationen sind in den Beispielen von 4–10 beschrieben.
Bezugnehmend auf 11 kann auch Middleware- oder Software-Implementierung vorgenommen werden ((nicht dargestellt). Der Empfänger könnte ein handgehaltenes Gerät sein, das der Benutzer bequem tragen kann. Vorteilhafterweise könnte der Empfänger ein Mobiltelefon sein, welches das Mehrträgersignal-Empfängerteil (1101), wie den OFDM Empfänger, zum Empfangen des OFDM Signals aufweist. Der Empfänger könnte mit den Dienstprovidern zusammenwirken.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung könnten auf das System von 12 angewendet werden. Der Empfänger funktioniert vorzugsweise in einem digitalen Rundfunknetzwerk (DBN), in dem zum Beispiel OFDM Funksignal-basierte Übertragung verwendet wird. Der Empfänger ist fähig die Übertragung zu empfangen, die das DBN bereitstellt, und empfängt das OFDM-basierte Signal. Der Empfänger kann das Signal zeit-interpolieren, die Energie innerhalb und/oder außerhalb des geschätzten Schutzintervalls definieren, die FFT-Fensterversuchspositionierung, die Auswahl der Versuchsposition und die Feinabstimmung des FFT-Fensters durchführen. Verschiedene Operationen sind in den Beispielen von 4–10 beschrieben.
In verschiedenen Ausführungsformen kann Information über die Energieschätzung verwendet werden. In wiederum anderen Ausführungsformen kann Information über die Energieschätzung entweder innerhalb und/oder außerhalb des geschätzten Schutzintervalls verwendet werden. Des weiteren kann vorteilhafterweise auf Basis der Kenntnis, dass die Interferenz den Anstieg der Energie verursacht, die geeignete Position für das FFT-Fenster gefunden werden.
Es gibt noch viele andere Möglichkeiten zum Auswählen der korrekten Versuchsposition. Im Folgenden sollen einige beispielhaften grundlegenden Möglichkeiten beschrieben werden.
In verschiedenen Ausführungsformen könnte für die Auswahl der Versuchsposition AFC (Automatische Frequenzsteuerung), SCS (Sampling Clock Synchronisierung) oder TPS (Transmission Parameter Signalling) Lock verwendet werden. Zum Beispiel wird die Position nur dann gewählt (oder die Energie in einigen Ausführungsformen geschätzt), wenn AFC und/oder SCS und/oder TPS verriegelt (in Lock) sind.
In weiteren Ausführungsformen könnte die Versuchsposition auf dem FFT-Fenster basiert werden, welches von der ersten Feintiming-Operation ausgewählt wird.
In wiederum anderen Ausführungsformen könnte die Energieschätzung auf dem Energieverhältnis zwischen der Energie innerhalb des geschätzten Schutzintervalls und der Energie außerhalb des geschätzten Schutzintervalls basieren.
In wiederum anderen Ausführungsformen könnte die Energieschätzung auf der maximalen Energie innerhalb des geschätzten Schutzintervalls basieren.
Obwohl die als bevorzugt betrachteten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, wird ein in der Technik bewanderter Fachmann erkennen, dass auch andere und weitere Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, und es ist beabsichtigt, alle solchen Änderungen und Modifizierungen zu beanspruchen, die in den wahren Geltungsbereich der Erfindung fallen.

Claims

Verfahren zum Empfangen eines Mehrträgersignals, umfassend folgende Schritte: Definieren (402, 602, 603, 604, 605, 803) einer Energie des Signals mit Bezug auf eine geschätzte Schutzintervallposition des Signals, und Auswählen (405, 606, 806), auf Basis der Energie, einer Position für ein Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fenster des Signals, wobei der definierende Schritt dadurch gekennzeichnet ist, dass die Energie entsprechend gestreuten Pilotträgern in dem Signal definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Definierens umfasst: Definieren (402, 602, 603, 604, 605, 803) der Energie von Pilotträgern in dem Signal mit Bezug auf die geschätzte Schutzintervallposition des Signals für eine vorherbestimmte Menge von Versuchspositionen für das Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fenster, und der Schritt des Auswählens ferner umfasst: das Auswählen der Position aus den Versuchspositionen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Auswahlschritt umfasst: Auswählen der Position für das Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier- Fenster des Signals derart, dass die kleinste Menge von Zwischensymbolinterferenzen gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei der Schritt des Auswählens auf der Energie außerhalb der geschätzten Schutzintervallposition basiert, die das Minimum ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Auswählens auf der Energie innerhalb der geschätzten Schutzintervallposition basiert, die das Maximum ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Auswählens auf dem Energieverhältnis zwischen der Energieabtastung innerhalb der geschätzten Schutzintervallposition und der Energieabtastung außerhalb der geschätzten Schutzintervallposition basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, vor dem Schritt des Definierens, den folgenden Schritt: Durchführen (401, 503, 504, 600, 801) eines Grobtiming für das Signal für eine anfängliche Position des Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fensters.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Definierens entsprechend eines vorherbestimmten Schemas zum Bestimmen einer vorherbestimmten Menge von Versuchspositionen für das Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fenster durchgeführt wird, und Auswählen, auf Basis der Energie, des Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fensters aus den Versuchspositionen derart, dass die kleinste Menge an Zwischensymbolinterferenzen gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend folgenden Schritt: Durchführen (407, 515, 607, 808) eines Feintiming mit dem ausgewählten Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fenster, um das ausgewählte Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fenster feinabzustimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, vor dem Schritt des Definierens, folgende Schritte: Durchführen einer ersten Zeitinterpolation für das Signal, ferner, vor dem Schritt des Auswählens, Nehmen einer bestimmten Menge von Versuchspositionen für das Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fenster gemäß eines vorherbestimmten Schemas, und ferner, Auswählen, auf Basis der Position des Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fensters, der Versuchspositionen mit der kleinsten Menge an Interferenz, Initialisieren einer zweiten Zeitinterpolation mit der ausgewählten Position, und Feinabstimmen des Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fensters.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die erste Zeitinterpolation eine lineare Zeitinterpolation ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fenster des Signals das FFT-Fenster ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mehrträgersignal ein mobiles IP über DVB-T Signal ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pilotträger gestreute Pilotträger sind.
Computerprogramm, umfassend Computerprogramm-Codemittel, die darauf eingerichtet sind, das Verfahren nach Anspruch 1 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer eingesetzt wird.
Computerprogramm nach Anspruch 15, das in einem computerlesbaren Medium verkörpert ist.
Computerlesbares Medium, umfassend Programmcode, der darauf eingerichtet ist, das Verfahren nach Anspruch 1 auszuführen, wenn es auf einem Computer eingesetzt wird.
Trägermedium, welches das computerausführbare Programm nach Anspruch 15 trägt.
Empfänger (1100) zum Empfangen eines Mehrträgersignals, umfassend: Mittel (402, 602, 603, 604, 605, 803, 1103) zum Definieren einer Energie des Signals mit Bezug auf eine geschätzte Schutzintervallposition des Signals, und Mittel (402, 602, 603, 604, 605, 803, 1103) zum Auswählen, auf Basis der Energie, einer Position für ein Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fenster des Signals, wobei das Mittel zum Definieren dadurch gekennzeichnet ist, dass es zum Definieren der Energie entsprechend der gestreuten Pilotträger im Signal dient.
Empfänger nach Anspruch 19, wobei das Mittel zum Definieren eine Feintiming-Einheit ist.
Empfänger nach Anspruch 19, wobei das Mittel zum Auswählen eine Fallback-Einheit zum Verfolgen der vorherbestimmten Versuchsposition für das Zeitbereich-zu-Frequenzbereich-Transformier-Fenster und eine Steuereinheit zum Auswählen der Position aus den Versuchspositionen umfasst.
System zum Empfangen eines Mehrträgersignals, umfassend den Empfänger nach Anspruch 19.
System nach Anspruch 22, ferner umfassend: Mittel zum Bestimmen einer vorherbestimmten Menge von Versuchspositionen für das FFT-Fenster entsprechend eines vorherbestimmten Schemas, Mittel zum Definieren der Energie für jede Versuchsposition mit Bezug auf die geschätzte Schutzintervallposition des Signals, und Mittel zum Auswählen einer Position aus den Versuchspositionen für das FFT-Fenster derart, dass die kleinste Menge an Interferenz für das gewünschte Signal gebildet wird.
Verfahren zum Empfangen eines OFDM Funksignals nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Definierens und Auswählens folgende Schritte umfassen: (a) Empfangen des Signals (501), (b) Auswählen einer anfänglichen Position für das FFT-Fenster des Signals entsprechend eines Grobtiming (503, 504, 505, 506), (c) Durchführen der FFT für die anfängliche Position zum Erhalt eines ersten Ausgangs (507), (d) Entnehmen der gestreuten Piloten aus dem ersten Ausgang zum Erhalt eines zweiten Ausgangs (509), (e) Durchführen einer linearen Zeitinterpolation für den zweiten Ausgang (511), (f) Durchführen von IFFT für die zeit-interpolierten gestreuten Piloten zum Erhalt einer Kanalimpulsantwort (CIR) (513), (g) Schätzen der Energie aufgrund der CIR (515), (h) Verfolgen der benutzten Versuchspositionen mit der Energie (517), (i) Ändern der FFT-Fensterposition entsprechend eines vordefinierten Schemas, bis die vordefinierte Menge Versuchspositionen für das FFT-Fenster eingesetzt wurde (520), (j) Auswählen eines FFT-Fensters aus den Versuchspositionen (520), (k) Durchführen einer Zeitinterpolation für die gestreuten Piloten auf Basis des ausgewählten FFT-Fensters, (l) Durchführen von IFFT für die zeit-interpolierten gestreuten Piloten, und (m) Feinabstimmen des ausgewählten FFT-Fensters entsprechend der IFFT (520).