-
Die vorliegende Erfindung betrifft
ein orthogonales Frequenzteilungs-Multiplexsystem (orthogonal frequency
division multiplexer OFDM) und insbesondere eine Vorrichtung zur
Rückgewinnung
einer FFT-Fenster-Feineinrastung (FFT = Fast Fourier Transform =
Schnelle Fouriertransformation) eines OFDM-Empfängers.
-
Bei der Rückgewinnung eines OFDM-Signals,
beispielsweise bei von einem Sender ausgestrahltem europäischem Digitalrundfunk,
sollte die Zeitsynchronisierung genauestens durchgeführt werden.
Die Zeitsynchronisierung umfasst eine Rückgewinnung der FFT-Fensterposition
für eine
parallele Verarbeitung eines richtigen Signals sowie eine Rückgewinnung
des Abtasttaktes zur Kontrolle des Abtasttaktsignals eines Analog-Digital-Wandlers
(analog-to-digital converter ADC) zum Abtasten eines Abschnittes,
in dem das Signal-Rausch-Verhältnis
(signal-to-noise ratio SNR) in einem empfangenen Signal am höchsten ist.
-
Die Druckschrift WO95/19671 offenbart
eine Anordnung zur Synchronisierung eines OFDM-Empfängers. Ein
Kontrollsignal wird aus den demodulierten Synchronisierungssymbolen
hergeleitet und zur Kontrolle des Abtasttaktes verwendet. Hierdurch
wird die lineare Verschiebung des mittels FFT transformierten Signals verringert.
-
1 ist
ein Blockdiagramm des Aufbaus einer herkömmlichen Empfangsvorrichtung
für ein
OFDM-System, die einen ADC 110 zur Umwandlung eines empfangenen
OFDM-Analogsignals
in ein Digitalsignal, einen Symbolanfangs-Bestimmer 120 zur
Bestimmung des Anfangs eines Symbols unter den von dem ADC 110 ausgegebenen
Abtastungen, einen FFT-Fenster-Regler 130 zur Erzeugung
eines FFT-Fenster-Kontrollsignals
aus einem von dem Symbolanfangs-Bestimmer 120 ausgegebenen
Symbolanfangs-Signal und einen FFT 140 zur schnellen Fouriertransformation
der in dem ADC 110 erzeugten Daten entsprechend dem von dem
FFT-Fenster-Regler 130 erzeugten FFT-Fenster-Kontrollsignal.
-
Ein Symbol eines OFDM-Signals umfasst
ein Sicherheitsintervall mit G zwischen Symbolen angeordneten Abtastlängen zur
Verhinderung einer Überlagerung
von N das Ergebnis einer umgekehrten schnellen Fouriertransformation
(inverse fast Fourier transform IFFT) darstellenden effektiven Datenabtastungen
und den Symbolen bei N FFTen. Dies bedeutet, dass ein Sicherheitsintervall
den hinteren Abschnitt eines effektiven Datenabschnittes kopiert.
Ein (nicht gezeigter) Sender sendet ein Symbol mit (G + N) Abtastungen,
die man erhält,
indem man N komplexe Werte zu G von einem (nicht gezeigten) IFFT
ausgegebenen komplexen Werten addiert.
-
-
Gleichung 1 stellt ein m-tes Symbol
dar, das von dem von dem FFT
140 ausgegebenen komplexen Wert
gebildet wird. Hierbei stellen m die Nummer eines Symbols, k die
Nummer eines Unterträgers
(Index), N die Anzahl der Abtastungen der effektiven Daten und n
eine Abtastzeit dar. In Gleichung 1 stellt der erste Term
ein Sicherheitsintervall
und der zweite Term
effektive Daten dar.
-
Wie in 1 gezeigt
ist, wird das empfangene OFDM-Signal von dem Analog-Digital-Wandler (ADC) 110 in
digitale Daten umgewandelt. In dem von dem ADC 110 ausgegebenen
abgetasteten OFDM-Signal wird der Anfang eines Symbols von dem Symbolanfangs-Bestimmer 120 zur
Bestimmung derjenigen Position bestimmt, bei der der Kreuzkorrelationswert
eines empfangenen Signals am größten ist.
Der zweite Term wird nachfolgend in den FFT 140 eingegeben,
nachdem das den ersten Term von Gleichung 1 darstellende Sicherheitsintervall
entfernt wurde. Ein FFT-Fenster-Regler 130 bestimmt unter
Verwendung der Symbolanfangsinformation des Symbolanfangs-Bestimmers 120 die
FFT-Fenster-Anfangsposition des FFT 140. Hierbei muss der
erste Wert eines (nicht gezeigten) sendenden IFFT in den ersten
des FFT 140 eingegeben werden. Der von dem N-ten des IFFT
ausgegebene Wert muss in den N-ten des FFT 140 eingegeben
werden. Der von dem IFFT des Senders ausgegebene erste Wert muss
in den FFT 140 eingegeben werden, nachdem der Anfang eines
Symbols bei dem Empfänger
gesucht wurde. Der Symbolanfangs-Bestimmer 120 bestimmt,
wie vorstehend beschrieben, den Anfang des Symbols in einem Anfangszustand.
Der Symbolanfangs-Bestimmer 120 schätzt jedoch gegebenenfalls auf
Grund eines Schwundphänomens
beim Empfänger
sowie auf Grund der Umgebung bei bewegtem Empfänger den Anfang eines Symbols
nicht genau ab. Als Folge hiervon wird der N-te Wert oder der zweite
Wert des vorhergehenden Symbols in den ersten des FFT 140 eingegeben.
Daher kann ein Wert verschoben (pushed beziehunsweise pulled) und
in den FFT-Port eingegeben werden. Wird der Anfang eines Symbols
nicht richtig abgeschätzt,
kann das Symbol nicht richtig rückgewonnen
werden. Entsprechend verschlechtert sich die Leistung des Systems.
-
Es ist Aufgabe zumindest der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Rückgewinnung
einer FFT-Fenster-Feineinrastung mit verbesserter Phasenfehlerrückgewinnung
bereitzustellen.
-
Entsprechend einem ersten Aspekt
der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Rückgewinnung
einer FFT-Fenster-Feineinrastung für einen OFDM-Empfänger zur
Rückgewinnung
einer FFT-Fenster-Einrastung unter Verwendung eines Symbols mit
N effektiven Datenabtastungen und G ein Sicherheitsintervall darstellenden
Abtastungen bereitgestellt, umfassend einen Analog-Digital-Wandler
(220) zur Umwandlung eines OFDM-Signals in komplexe Digitalabtastungen;
einen Symbolanfangs-Bestimmer (230) zur Bestimmung des
Anfangsabschnittes eines Symbols unter den von dem Analog-Digital-Wandler ausgegebenen
komplexen Digitalabtastungen; einen FFT-Fenster-Regler (240) zur Auslösung einer
FFT-Einheit entsprechend dem von dem Symbolanfangs-Bestimmer (230)
bestimmten Symbolanfangsabschnitt; und eine FFT-Einheit (250)
zur schnellen Fouriertransformation der von dem Analog-Digital-Wandler
erzeugten komplexen Digitalabtastungen entsprechend der Ausgabe
des FFT-Fenster-Reglers (240). Die Vorrichtung zeichnet
sich dadurch aus, dass sie einen Phasenberechner (260)
zur Berechnung von Phasenschwankungen zwischen dem von der FFT-Einheit (250)
ausgegebenen komplexen Wert und dem bekannten gesendeten komplexen
Wert für
den jeweiligen Unterträger
aufweist; dass sie einen Nulldurchgangs-Zähler (270) zur Zählung der
Anzahl der Nulldurchgänge
der von dem Phasenberechner berechneten Phasenschwankungen aufweist;
und dass der FFT-Fenster-Regler (240) für einen Ausgleich des Abtastfehlers
der FFT-Einheit durch eine Bestimmung des restlichen FFT-Einrastfehlers einer
Abtasteinheit aus der von dem Nulldurchgangs-Zähler gezählten Anzahl von Nulldurchgängen ausgelegt
ist.
-
Entsprechend einem zweiten Aspekt
der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Rückgewinnung
einer FFT-Fenster-Feineinrastung für einen OFDM-Empfänger zur
Rückgewinnung
einer FFT-Fenster-Einrastung unter Verwendung eines Symbols mit
N effektiven Datenabtastungen und G ein Sicherheitsintervall als
eine Einheit darstellenden Abtastungen bereitgestellt, umfassend
einen Analog-Digital-Wandler (330) zur Umwandlung eines
OFDM-Signals in komplexe Digitalabtastungen; einen Symbolanfangs-Bestimmer (340)
zur Bestimmung des Anfangsabschnittes des Symbols unter den von
dem Analog-Digital-Wandler (330) ausgegebenen komplexen
Digitalabtastungen; einen FFT-Fenster-Regler (350) zur
Auslösung
einer FFT-Einheit (360) entsprechend dem von dem Symbolanfangs-Bestimmer
bestimmten Symbolanfangsabschnitt; und eine FFT-Einheit (360) zur schnellen
Fouriertransformation der von dem Analog-Digital-Wandler (330)
erzeugten komplexen Digitalabtastungen entsprechend der Ausgabe
des FFT-Fenster-Reglers
(350). Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass
sie einen Nulldurchgangs-Zähler
(370) zur Zählung
der Anzahl der Nulldurchgänge
der Amplitude zumindest einer Funktion aus der den Realteil des
von der FFT-Einheit ausgegebenen komplexen Signals darstellenden
Funktion und der den Imaginärteil
des von der FFT-Einheit ausgegebenen
komplexen Signals darstellenden Funktion aufweist; und dass der
FFT-Fenster-Regler (350) für einen Ausgleich des Abtastfehlers
der FFT-Einheit (360) durch eine Bestimmung des restlichen
FFT-Einrastfehlers einer Abtasteinheit aus der von dem Nulldurchgangs-Zähler (370)
gezählten
Anzahl von Nulldurchgängen
ausgelegt ist.
-
Zum besseren Verständnis der
Erfindung und zur Demonstration, wie Ausführungsbeispiele der Erfindung
in der Praxis aussehen können,
wird nachstehend auf die beigefügten
diagrammartigen Figuren Bezug genommen.
-
1 ist
ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer herkömmlichen OFDM-Empfangsvorrichtung zeigt.
-
2 ist
ein Blockdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
zur Rückgewinnung
der FFT-Fenster-Feineinrastung eines OFDM-Empfängers entsprechend der vorliegenden
Erfindung zeigt.
-
3 ist
ein Blockdiagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
zur Rückgewinnung
der FFT-Fenster-Feineinrastung eines OFDM-Empfängers entsprechend der vorliegenden
Erfindung zeigt.
-
4a bis 4d zeigen Graphen, die Phasenschwankungen
zwischen gesendeten und empfangenen komplexen Signalwerten entsprechend
dem Fensterpositionsfehler bei der in 2 gezeigten
Vorrichtung darstellen.
-
5a bis 5d zeigen Graphen, die Schwankungen
des Realteils eines FFT-Ausgabewertes
entsprechend dem Fensterpositionsfehler bei der in 3 gezeigten Vorrichtung darstellen.
-
6a bis 6d zeigen Graphen, die Schwankungen
des Imaginärteils
eines FFT-Ausgabewertes
entsprechend dem Fensterpositionsfehler bei der in 3 gezeigten Vorrichtung darstellen.
-
Die in 2 gezeigte
Vorrichtung ist ein erstes Ausführungsbeispiel
einer bevorzugten Vorrichtung zur Rückgewinnung einer FFT-Fenster-Feineinrastung
für einen
OFDM-System-Empfänger. Die
Vorrichtung umfasst einen ADC 220 zur Umwandlung eines
empfangenen OFDM-Signals in komplexe Digitalabtastungen, einen Symbolanfangs-Bestimmer 230 zur
Bestimmung des Anfangs eines Symbols unter den von dem ADC 220 ausgegebenen
Abtastungen, einen FFT 250 zur schnellen Fouriertransformation
der von dem ADC 220 erzeugten Abtastungen, einen Phasenberechner 260 zur
Berechnung einer Phasenschwankung zwischen dem von dem FFT 250 ausgegebenen
Wert und dem dem Sender und dem Empfänger bekannten Wert, einen
Nulldurchgangs-Zähler 270 zur
Zählung
der Anzahl der Nulldurchgänge
durch die in dem Phasenberechner 260 berechnete Phase und
einen FFT-Fenster-Regler 240 zur Bestim mung der FFT-Anfangsposition
des FFT 250 aus dem von dem Symbolanfangs-Bestimmer 230 bestimmten
Symbolanfangs-Signal und der von dem Nulldurchgangs-Zähler 270 gezählten Anzahl
der Nulldurchgänge.
-
Die in 3 gezeigte
Vorrichtung ist ein zweites Ausführungsbeispiel
einer bevorzugten Vorrichtung zur Rückgewinnung einer FFT-Fenster-Feineinrastung
für einen
OFDM-System-Empfänger. Die
Vorrichtung umfasst einen ADC 330 zur Umwandlung des empfangenen
OFDM-Signals in komplexe Digitalabtastungen, einen Symbolanfangs-Bestimmer 340 zur
Bestimmung des Anfangs eines Symbols unter den von dem ADC 330 ausgegebenen
Abtastungen, einen FFT 360 zur schnellen Fouriertransformation
der von dem ADC 330 erzeugten Daten entsprechend dem von
dem Symbolanfangs-Bestimmer 340 bestimmten
Symbolanfangs-Signal, einen Nulldurchgangs-Zähler 370 zur Zählung der
Nulldurchgänge
einer von dem FFT 360 ausgegebenen Amplitude und einen
FFT-Fenster-Regler 350 zur Bestimmung eines FFT-Auslösepositionsbereiches
des FFT 360 aus dem von dem Symbolanfangs-Bestimmer 340 bestimmten
Symbolanfangs-Signal und der von dem Nulldurchgangs-Zähler 370 gezählten Anzahl
der Nulldurchgänge.
-
4a bis 4d sind Graphen, die Phasenschwankungen
zwischen den gesendeten und den empfangenen Signalwerten entsprechend
einem Fensterpositionsfehler (e = 0, –1, –2 und –3) in dem Phasenberechner 260 von 2 zeigen. Werden die Unterträgerindexnummern
0 bis 2047 nacheinander bestimmt, tritt, wie durch den Graph der 4a gezeigt, kein Abtastpositionsfehler
auf, da keine Phasendifferenz erzeugt wird. 4b bis 4d sind
Graphen, die Zustände
zeigen, in denen eine Phasendifferenz erzeugt wird, da ein Fehler (e
= –1, –2 und –3) in einer
Abtastung auftritt. In den Graphen der 4a bis 4d stellen
die x-Achse den Unterträgerindex
und die y-Achse die Größe der Phasenschwankung
dar.
-
5a bis 5d sind Graphen, die Schwankungen
des Realteils des FFT-Ausgabewertes
entsprechend dem Fensterpositionsfehler (e = 0, –1, –2 und –3) von Figur 3 zeigen. Werden
die Unterträgerindexnummern 0
bis 2047 nacheinander bestimmt, schwankt, wie in 5a gezeigt, die Amplitude nicht, da kein
Abtastpositionsfehler auftritt, wenn ein (1, 0)-Wert von dem Sender
gesendet wird. 5b bis 5d sind Graphen, die den Realteil
der Amplitude zeigen, der schwankt, da ein Fehler (e = –1, –2 und –3) in einer
Abtastung auftritt. In den Graphen der 5a bis 5d stellen
die x-Achse den Unterträgerindex
und die y-Achse die Größe des Realteils dar.
-
6a bis 6d sind Graphen, die Schwankungen
des Imaginärteils
des FFT-Ausgabewertes
entsprechend dem Fensterpositionsfehler von 3 zeigen. Werden die Unterträgerindexnummern
0 bis 2047 nacheinander bestimmt, schwankt, wie in 6a gezeigt, die Amplitude nicht, da kein
Abtastpositionsfehler auftritt, wenn ein (1, 0)-Wert von dem Sender
gesendet wird. 6b bis 6d sind Graphen, die den
Imaginärteil
der Amplitude zeigen, der schwankt, da ein Fehler in einer Abtastung
auftritt. In den Graphen der 6a bis 6d stellen die x-Achse den
Unterträgerindex
und die y-Achse die Größe des Imaginärteils dar.
-
Nachstehend werden der Betrieb und
die Wirkungsweise der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
-
Wie in 2 gezeigt,
wird das empfangene OFDM-Signal durch den ADC 220 in komplexe
Abtastungen umgewandelt und nacheinander in den FFT 250 eingegeben.
Der Symbolanfangs-Bestimmer 230 bestimmt den Anfang eines
Symbols unter Verwendung der von dem ADC 220 ausgegebenen
Abtastungen und gibt ein Symbolanfangs-Signal in den FFT-Fenster-Regler 240 ein.
Der FFT 250 demoduliert das Signal jedes von dem IFFT eines
FFT-Sendeports FFT-modulierten Unterträgers und unterwirft die Abtastungen
eines zweiten Terms, die nach einer Entfernung des ersten Terms
aus der rechten Seite von Gleichung 1 in Abhängigkeit von dem von dem Symbolanfangs-Bestimmer
230 eingegebenen Symbolanfangs-Signal nacheinander eingegeben werden,
einer schnellen Fouriertransformation. Der Phasenberechner 260 berechnet
die Phasenschwankungen zwischen den dem Sender und dem Empfänger bekannten
komplexen Signalwerten für
einen bestimmten Unterträger
und den von dem FFT 250 ausgegebenen komplexen Signalwert
nach dem Empfang durch den bestimmten Unterträger für jedem Unterträgerindex.
Hierbei wird der bekannte komplexe Signalwert in einem (nicht gezeigten)
bestimmten Speichermittel, beispielsweise einem ROM, gespeichert.
Für den
Fall, dass ein Fehler bei der Symbolanfangsbestimmung des Symbolanfangs-Bestimmers 230 auftritt,
wird eine Phasenschwankung in jedem Unterträger erzeugt, wodurch sich die
Leistung des Empfängers
verschlechtert. Zu diesem Zeitpunkt schwankt die Größe der Phasenschwankung
entsprechend dem Unterträgerindex.
-
φmax = e·2π [Gleichung 2]
φk =
(e·2π·k)/N für k = 0,
1, ..., N – 1 [Gleichung 3]
-
Gleichungen 2 und 3 stellen die Größe der maximalen
Phasenschwankung entsprechend dem Fehler einer Symbolanfangsbestimmung
sowie die Größe einer
in jedem Unterträger
erzeugten Phasenschwankung dar. Hierbei ist e die Größe des FFT-Symbolpositions-Rückgewinnungsfehlers
(eine Einheit entspricht einer Abtastung) und k der Unterträgerindex.
Aus Gleichungen 2 und 3 ist ersichtlich, dass die maximale Phasenschwankung
in dem komplexen Signalwert des Unterträgers mit der maximalen Frequenz
erzeugt wird, da das Ausmaß der
Phasenschwankung bei demselben Symbolpositions-Rückgewinnungsfehler wie der
Unterträgerindex
kleiner ist (eine Frequenz ist niedriger), und das Ausmaß der Phasenschwankung
steigt, wenn die Frequenz zunimmt.
-
4a bis 4d zeigen die Phasenschwankung
entsprechend dem FFT-Symbolpositions-Rückgewinnungsfehler
für den
Fall, dass ein Sender denselben komplexen Wert unter Verwendung
jedes Unterträgers sendet.
Die Phasenschwankung des jedem Unterträger entsprechenden komplexen
Wertes ist in Gleichung 4 gezeigt. φk[Bogenmaß] = tan–1{Im(Yk·Xk*)/Re(Yk·Xk*)} [Gleichung
4]
-
In Gleichung 4 bezeichnen k die Nummer
eines Unterträgers,
X einen gesendeten komplexen sowie dem Sender und dem Empfänger bekannten
Wert, Y einen empfangenen komplexen Wert, Re(...) den Realteil des
komplexen Wertes, Im(...) den Imaginärteil des komplexen Wertes
und * die Konjugierte des komplexen Wertes.
-
Das Aussehen einer abgeschätzten Phasenschwankung φk [Bogenmaß] entsprechend dem FFT-Fensterpositions-Rückgewinnungsfehler
kann aus der Anzahl der Nulldurchgänge von φk [Bogenmaß] berechnet
werden. Der Nulldurchgangs-Zähler 270 zählt die Anzahl
der Nulldurchgänge
der in dem Phasenberechner 260 berechneten Schwankungen
durch Bestimmung der Vorzeichenänderungen.
Die Anzahl der Nulldurchgänge
ist in Gleichung 5 dargestellt.
-
a = 2e – 1 [Gleichung 5]
-
Hierbei stellen a die Anzahl der
Nulldurchgänge
und e einen Abtastfehler dar. Wenn ein Sender beispielsweise ein
dem Sender und dem Empfänger
bekanntes komplexes Signal sendet, und ein Empfänger eine schnelle Fouriertransformation
in dem FFT 250 ohne einen Fensterrückgewinnungsfehler ausführt, tritt
in 4 keine Phasendifferenz
auf, da eine Phasenschwankung zwischen empfangenen Daten und bekannten Daten
nicht erzeugt wird. Es werden allerdings verschiedene Phasenschwankungen
von Index 0 bis Index 2047 (0, ..., N – 1) des Unterträgers zwischen
den empfangenen Daten und den bekannten Daten, wie in 4b gezeigt, erzeugt, wenn
ein Abtastfehler (e = –1)
auftritt. Das Ausmaß der
Phasenschwankung steigt mit dem Unterträgerindex. Die maximale Phasenschwankung,
deren Größe 360° (2π Radian)
beträgt,
wird bei dem maximalen Index 2047 (N – 1) erzeugt (360° werden als
0° dargestellt,
da die tan–1-Funktion
in Formel 4 in 4b verwendet
wird). Auch für
den Fall, dass zwei Abtastfehler (e = –2) auftreten, tritt, wie in 5 gezeigt, der Nulldurchgang
mit einer Häufigkeit
von (2e – 1)
mal Abtastfehler (e) auf, da die bei dem Index N erzeugte maximale
Phasenschwankung die Größe von 720° (das heißt das Doppelte
von 360°)
aufweist. Der FFT-Fensterpositions-Rückgewinnungsfehler
kann in einer Abtasteinheit durch eine nacheinander erfolgende Bestimmung
der Anzahl (a) der Nulldurchgänge
des komplexen Symbols des Unterträgers in dem Nulldurchgangs-Zähler 270 bestimmt
werden. Dies bedeutet, dass, wie Gleichung 5 zeigt, der Abtastfehler
(e) gleich (a + 1)/2 ist. Der FFT-Fenster-Regler 240 bestimmt eine Position,
bei der die FFT aus einem von dem Symbolanfangs-Bestimmer 230 bestimmten Anfang
eines Symbols ausgelöst
wird, berichtigt den Anfang eines Symbols durch Berechnung des Fehlers
(e) einer Abtasteinheit der restlichen FFT aus der Anzahl der von
dem Nulldurchgangs-Zähler 270 gezählten Nulldurchgänge und ändert die
Position, bei der der FFT ausgelöst
wird, entsprechend dem berichtigten Anfang eines Symbols. Zudem
bestimmt der FFT-Fenster-Regler 240 ein Fehlervorzeichen
nach der Abschätzung
der Größe des FFT-Fensterpositionsfehlers.
Dies bedeutet, dass zu bestimmen ist, ob die FFT-Fensterposition
eines Empfängers
dem richtigen Zeitpunkt eines FFT-Fensters vorangeht oder nachfolgt. 4 zeigt beispielsweise in
den jeweiligen Unterträgern
erzeugte Phasenschwankungen für den
Fall, dass der FFT-Fensterfehler
gleich –1
ist. Für
den Fall, dass der FFT-Fensterfehler gleich +1 ist, ist, wie 4b zeigt, die in den jeweiligen
Unterträgern
erzeugte Phasenschwankung symmetrisch bezüglich der x-Achse, deren Schwankung
gleich 0 ist. Daher kann das Vorzeichen durch Bestimmung der Änderung
des Vorzeichens von Positiv (+) nach Negativ (–) oder von Negativ (–) nach
Positiv (+) an derjenigen Position bestimmt werden, an der der Nulldurchgang
des Index 0 des Unterträgers
erfolgt. Für
den Fall, dass ein Phasenversatz, das heißt eine Phasendifferenz zwischen
den HF-Unterträgern
eines Senders und eines Empfängers, in
einem Anfangszustand eines Systems existiert, bewegt sich die Nulldurchgangsposition
allerdings horizontal, da der Phasenversatz zu der Phasenschwankung
hinsichtlich des FFT-Fensterpositionsfehlers addiert wird. Zu diesem
Zeitpunkt kann für
den Fall, dass die Bewegung groß ist,
das Verfahren zur Bestimmung des Vorzeichens des FFT-Fensterpositionsfehlers
nicht mehr angewandt werden. Anstelle dessen kann das folgende Verfahren
zum Einsatz kommen. Auch wenn der FFT-Fensterfehler, wie in 4b, 4c und 4d gezeigt, existiert, besteht
dennoch eine geringe Phasenschwankung bei den Unterträgerindizes
0 und N – 1.
Daher kann der FFT-Fenster-Regler 240 den
Einfluss des Phasenversatzes durch Subtrahieren der Phasenschwankungswerte
der Nummer 0 von den von dem Phasenberechner 260 der 2 gelieferten Phasenschwankungswerten
der Unterträgerindizes
von 0 bis N – 1
beseitigen, wodurch das Vorzeichen des FFT-Fensterpositionsfehlers
unter Verwendung der Vorzeichenänderung
an derjenigen Position, an der der Nulldurchgang erfolgt, richtig
bestimmt werden kann.
-
Es ist zudem möglich, die Transferwirksamkeit
zu verbessern und die Auslastung des Phasenberechners 260 von 2 zu verringern, indem zur
Abschätzung
der Fehler einige bestimmte Unterträger anstelle aller Unterträger herangezogen
werden. Das Ausmaß,
in dem Fehler abgeschätzt
werden können,
ist allerdings umgekehrt proportional zum Abstand zwischen den ausgewählten Unterträgern. Da
eine Vibration eines kleinen Bereiches an derjenigen Position erzeugt
wird, an der der Nulldurchgang auf Grund der Vibration des komplexen
Wertes, letzteres verursacht durch den Phasenfehler des Abtasttaktes
des Empfänger-ADC,
sowie auf Grund des Einflusses eines von dem zusätzlichen weißen Gauß'schen Umgebungsrauschens
bewirkten Rauschens, erfolgt, können unerwünschte Nulldurchgänge auftreten.
Es ist möglich,
die Anzahl der Nulldurchgänge
abzuschätzen,
indem die Anzahl der Vorzeichenwechsel unter Verwendung der Vorzeichenwechsel
der maximalen und des minimalen Werte einer Amplitude gezählt werden.
-
In 3 wird
der Wechsel der Amplitude des Realteils oder des Imaginärteils des
von dem FFT 360 ausgegebenen empfangenen komplexen Wertes
von dem Nulldurchgangs-Zähler 370 berechnet.
Der Nulldurchgangs-Zähler 370 zählt die
Anzahl der Nulldurchgänge
durch Auswahl der Amplituden des Realteils oder des Imaginärteils durch
den Wechsel in der Amplitude des Realteils oder des Imaginärteils des
von dem FFT 360 ausgegebenen komplexen Signalwertes. Die
in Gleichung 6 gezeigte Beziehung manifestiert die Anzahl der Nulldurchgänge der
geschätzten
Phasenschwankungswerte, die man durch Berechnung des von dem FFT 360 ausgegebenen
komplexen Wertes erhält.
Die Änderung
bei den Amplituden des Realteils und des Imaginärteils ist in 5b, 5c, 5d, 6b, 6c und 6d gezeigt.
-
γ =
2e = a + 1 [Gleichung 6]
i = 2e – 1 = a [Gleichung 7]
-
Hierbei stellen γ und i die Anzahl der Nulldurchgänge des
Realteils und des Imaginärteils
des von dem FFT 360 ausgegebenen komplexen Wertes in Gleichungen
6 und 7 dar. Es ist möglich,
den Komplexitätsgrad des
Systems durch Verwendung der Anzahl der Nulldurchgänge des
von dem FFT 360 ausgegebenen empfangenen Wertes zu senken,
ohne die Anzahl der Nulldurchgänge
aus dem durch Berechnung der Phasenschwankung zwischen den gesendeten
und den empfangenen komplexen Werten erhaltenen abgeschätzten Phasenschwankungswert
zu bestimmen. Der FFT-Fenster-Regler 350 bestimmt die Position,
bei der die FFT ausgelöst
wird, aus der von dem Symbolanfangs-Bestimmer 340 bestimmten
Symboianfangsposition, berechnet den restlichen FFT-Positionsfehler
(e) einer Abtasteinheit über
Gleichungen 6 und 7, wobei die Anzahl der Nulldurchgänge von
dem Nulldurchgangs-Zähler
370 gezählt
wird, kontrolliert die Abtastposition, bei der der Fehler erzeugt
wird, und führt
einen Feineinrastungs-Rückgewinnungsfehler
aus.
-
Es ist daher möglich, die Verlässlichkeit
des Systems sicherzustellen, indem der Phasenfehler des FFT-Fensters
unter Verwendung der Anzahl der Nulldurchgänge der Phasenschwankung, letzteres
berechnet zwischen den gesendeten und empfangenen komplexen Werten,
sowie der Anzahl der Nulldurchgänge
der Amplitude des Realteils oder des Imaginärteils des empfangenen komplexen
Wertes berichtigt wird, auch wenn der FFT-Fensterpositions-Rückgewinnungsfehler
auftritt.
effektive Daten dar.