DE69925791T2

DE69925791T2 - Mehrträgerübertragung zweier Datenmengen

Info

Publication number: DE69925791T2
Application number: DE69925791T
Authority: DE
Inventors: Tadahiko Kawasaki Sakamoto
Original assignee: D&M Holdings Inc
Current assignee: D&M Holdings Inc
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: JP2000115116A; DE69925791D1; US20050002463A1; US7406128B2; EP0993161A2; EP1396972A2; EP1396972B1; DE69930431D1; US6816453B1; EP0993161B1; EP0993161A3; DE69930431T2; EP1396972A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung orthogonalfrequenzgemultiplexter Signale, einen Demodulator und eine Kommunikationsvorrichtung.
Die Verbreitung des OFDM-(Orthogonalfrequenzmultiplex)-Systems als Modulationsverfahren für digitale Kommunikation wird gefördert.
Ein Beispiel eines Systems in welchem OFDM angewandt wird ist das EUREKA-147 System. Im Allgemeinen wird dieses als DAB-(Digital Audio Broadcasting)- oder das EUREKA-147 DAB-System bezeichnet. Dieses EUREKA-147-DAB-System wurde durch ITU-R (International Telecommunications Union – Radio Communication Sector) im November 1994 als System A genehmigt und wurde ein internationaler Standard. Dieser Standard wurde als "ETS 300401" herausgegeben.
In dem EUREKA-147 DAB System wird jeder Unterträger in dem OFDM einer Phasenmodulation unterworfen. Als Phasenmodulationssystem wird das differentielle QPSK-(Quadrature Phase Shift Keying)-System verwendet, in welchem Hauptdaten über Phasendifferenzen jeweiliger Unterträger zwischen einer OFDM-Symboldauer und der gerade vorhergehenden OFDM-Symboldauer übertragen werden.
In dem EUREKA-147 DAB-System benötigt, da Daten über Phasendifferenzen jeweiliger Unterträger zwischen OFDM-Symbolen übertragen werden, ein Demodulationsmittel in einem Empfänger Phaseninformation, die zu einer Referenz wird. Zu diesem Zweck werden Phasenreferenzsymbole periodisch in ein übertragenes OFDM-Signal eingefügt. Jedes Phasenreferenzsymbol wird durch Unterträger gebildet, welche vorbestimmte Referenzphasen besitzen.
Ferner sollte, beim Demodulationsbetrieb während des Empfangs, jede OFDM-Symboldauer spezifiziert werden, damit jede OFDM-Symboldauer auf eine Frequenzachse abgebildet wird, um Unterträger-Komponenten auf der Frequenzachse zu extrahieren. Zu diesem Zweck wird in dem EUREKA-147 DAB-System ein Symbol zur groben Synchronisierung, Nullsymbol genannt, unmittelbar vor einem Phasenreferenzsymbol eingefügt.
Das Nullsymbol ist ein "Null"-Signal ohne Unterträger zur Übertragung von Hauptdaten. Üblicherweise wird auf der empfangenden Seite eine Nullsymboldauer anhand der Änderung einer Hülle des empfangenen Signals definiert, um grob jede OFDM-Symboldauer zu entscheiden.
In dem EUREKA-147 DAB-System ist es möglich, optional ein TII-(Transmitter Identification Information)-Signal auf eine Nullsymboldauer zu überlagern, um eine übertragende Station zu identifizieren. Das TII-Signal wird durch Übertragung lediglich einiger vorbestimmter Unterträger aus den Unterträgern eines OFDM-Symbols übertragen. In diesem Fall ist eine Nullsymboldauer kein Nullsignal, sondern besitzt eine Wellenform von geringer Amplitude. Jedoch wird es auf eine relativ geringe Amplitude unterdrückt, verglichen mit der Amplitude anderer OFDM-Symboldauern, welche das Phasenreferenzsymbol oder Hauptdaten übertragen.
Den Modus 2 des EUREKA-147 DAB-Systems als Beispiel nehmend, wird die Anordnung der Unterträger auf der Frequenzachse in einer Nullsymboldauer in dem Fall beschrieben werden, in welchem ein TII-Signal hinzugefügt wird. In dem Modus 2 des EUREKA-147 DAB-Systems wird Information durch 384 Unterträger übertragen.
1 zeigt eine Anordnung der Unterträger auf der Frequenzachse in einer Nullsymboldauer in dem Fall, in welchem ein TII-Signal hinzugefügt wird. Wie in 1 gezeigt, wird ein TII-Signal durch einige Paare von benachbarten Unterträgern mit vorbestimmten Frequenzen gebildet, in Übereinstimmung mit einem Identifikationscode, der für jede Übertragungsstation definiert ist. Verglichen mit anderen OFDM-Symbolen ist die Anzahl von Unterträgern sehr gering. Dementsprechend besitzt es, wenn beobachtet, eine Wellenform, dass ein Signal von relativ geringer Amplitude auf eine Nullsymboldauer überlagert wird.
Wie oben beschrieben ist, wenn ein TII-Signal auf eine Nullsymboldauer überlagert wird, die Nullsymboldauer tatsächlich kein Nullsignal sondern besitzt eine Wellenform von geringer Amplitude. Daher ist es möglich, dass die Überlagerung eines TII-Signals auf eine Nullsymboldauer die Detektion eines Nullsymbols für einen Empfänger schwierig macht. Zum Beispiel ist es schwer, an einem Ort mit schlechten Empfangsbedingungen, zwischen einem Nullsymbol und den anderen OFDM-Symbolen zu unterscheiden. Ferner kann, abhängig von Empfangsbedingungen, eine Übertragungsstation, die durch ein TII-Signal ausgedrückt wird, schwer unterscheidbar werden.
Eine derartige Situation ist nicht auf die Übertragung eines TII-Signals beschränkt, und es ist möglich, dass ähnliche Schwierigkeiten verursacht werden, wenn eine Nullsymboldauer zur Übertragung anderer Daten verwendet wird, zusätzlich zu Daten, die mittels Phasenmodulation übertragen werden.
GB 2 261 142 A beschreibt ein Kodierverfahren für Rundfunkübertragungen, welches eine Frequenzmultiplextechnik verwendet.
Vorzugsweise ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für und ein Verfahren zur Erzeugung eines Orthogonalfrequenzgemultiplexten Signals bereit zu stellen, wie auch einen Demodulator und eine Kommunikationsvorrichtung, in welcher, zusätzlich zu ersten Daten, welche durch Phasenmodulation von Unterträgern übertragen werden, zweite Daten übertragen werden können, ohne eine Nullsymboldauer zu verwenden.
Ein Signalgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Anspruch 1 beschrieben.
Ein Verfahren zur Erzeugung eines orthogonalfrequenzgemultiplexten Signals gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Anspruch 4 beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Spektrographie zur Erklärung eines Beispiels einer Trägeranordnung eines TII-Signals auf der Frequenzachse.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine erste Beispielkonfiguration eines Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerators zeigt.
3 ist eine Spektrographie, die schematisch eine Leistungsverteilung von Metriken eines OFDM-Signals zeigt, auf welches ein TII-Signal überlagert ist;
4 ist ein Blockdiagramm, das einen Demodulator zeigt;
5 ist eine erklärende Ansicht, die schematisch eine Leistungsverteilung von Metriken eines OFDM-Signals zeigt, auf welches zweite Übertragungsdaten überlagert sind;
6 ist ein Diagramm, das eine Phasenanordnung eines Datenpaars zeigt;
7 ist eine erklärende Ansicht, die schematisch eine Leistungsverteilung von Metriken eines OFDM-Signals zeigt, auf welches zweite Übertragungsdaten überlagert sind.
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltungsstruktur eines Niveaubeurteilungsmittels zeigt;
9 ist eine erklärende Ansicht, die schematisch eine Leistungsverteilung von Metriken eines OFDM-Signals zeigt, auf welches zweite Übertragungsdaten überlagert werden;
10 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Orthogonalfrequenzmultiplex-Generators der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist eine Spektrographie, die schematisch eine Leistungsverteilung von Metriken eines OFDM-Signals zeigt, auf welches Verzögerungsdaten überlagert werden;
12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltungsstruktur eines Niveaubeurteilungsmittels zeigt; und
13 ist eine erklärende Ansicht zur Erklärung eines Schutzintervalls.
Das Folgende, obwohl keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist ein erstes, für das Verständnis nützliches Beispiel.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerators zeigt, in welchem die Erfindung verwendet wird.
Wie in 2 gezeigt umfasst der Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerator 1000 gemäß dem ersten Beispiel ein Datensequenzumwandlungsmittel 1100, ein Leistungsumwandlungsmittel 1200, ein Mittel zur Inversen Diskreten Fouriertransformation 1300 und ein Orthogonalmodulationsmittel 1400.
Das Datensequenzumwandlungsmittel 1100 wandelt seriell eingegebene Übertragungsdaten in parallele Datensequenzen der gleichen Anzahl von Unterträgern des OFDM um.
Zum Beispiel wird es, in dem Modus 2 des EUREKA-147 DAB-System in 384 Datensequenzen umgewandelt. Ein Unterträger umfasst In-Phasen-Achsdaten und Quadratur-Achsdaten und, dementsprechend, können 2 Bits Daten jedem Unterträger zugewiesen werden. Daher kann ein OFDM-Symbol mit 384 Unterträgern 768 Bits Daten übertragen.
In vorbestimmten OFDM-Symbolen verschieden von dem Nullsymbol verändert das Leistungsänderungsmittel 1200 die Leistung von komplexen Daten umfassend die obigen 384 Paare von In-Phasen-Achsdaten und Quadratur-Achsdaten in Übereinstimmung mit einem zugewiesenen TII-Signal. Mit anderen Worten verändert das Leistungsveränderungsmittel 1200, in den vorbestimmten OFDM-Symbolen verschieden von dem Nullsymbol, die Leistung von Unterträgern, welche mit dem TII-Signal korrespondieren, so dass diese Leistung verschieden von der Leistung der anderen Unterträger ist.
Wie oben beschrieben ist ein TII-Signal ein Code zur Identifikation einer Übertragungsstation. Ein TII-Signal wird im Hinblick auf eine Kombination einer Kamm-Nummer und einer Muster-Nummer in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Regel erzeugt. Zum Beispiel wird ein TII-Signal im Modus 2 des EUREKA-174 DAB-Systems durch eine Kamm-Nummer im Bereich von 0–23 und eine Muster-Nummer im Bereich von 0–69 bestimmt. Wenn eine Kamm- Nummer 4 und eine Muster-Nummer 16 ist, dann werden, wie in 1 gezeigt, vier Paare von benachbarten Unterträgern bestimmt.
In diesem Fall erhöht das Leistungsänderungsmittel 1200 die Leistung komplexer Daten in Entsprechung zu Frequenzen, bei welchen die Unterträger von 1 existieren, um eine vorbestimmte Rate (zum Beispiel 10%). Konkret wird ein Leistungsspektrum wie in 3 gezeigt erhalten.
Das Mittel zur Inversen Diskreten Fouriertransformation 1300 synthetisiert eine Vielzahl von Unterträgern in eine zeitbasierte Wellenform. Das Mittel zur Inversen Diskreten Fouriertransformation 1300 umfasst eine IDFT-(Inverse Diskrete Fouriertransformation)-Schaltung 1320 zur Ausführung einer inversen diskreten Fouriertransformation auf komplexen Daten und D/A-(Digital-zu-Analog)-Wandler 1340, 1360 zur Umwandlung von In-Phasen-Achsdaten und Quadratur-Achsdaten komplexer Daten, die der Inversen Diskreten Fouriertransformation unterworfen wurden, in analoge Wellenformen jeweils, um ein Realachsensignal und ein Imaginärachsensignal zu erzeugen, die orthogonal zueinander sind.
Die Orthogonalmodulationsmittel 1400 verwenden das Realachsensignal und das Imaginärachsensignal, um eine Orthogonalmodulation des Trägers durchzuführen. Die Orthogonalmodulationsmittel 1400 umfassen einen Oszillator 1470, Multiplizierer 1430, 1440 und einen Addierer 1450. Der Oszillator 1470 erzeugt zwei Signale, die untereinander eine Phasendifferenz von 90 Grad besitzen. Der Multiplizierer 1430 multipliziert eines dieser beiden Signale mit dem Realachsensignal. Der Multiplizierer 1440 multipliziert das andere dieser beiden Signale mit dem Imaginärachsensignal. Der Addierer 1450 addiert die beiden durch diese Multiplikationen erhaltenen Signale zusammen.
Der Oszillator 1470 umfasst einen lokalen Oszillator 1410, einen Verteiler 1460 und einen Phasenverschieber 1420. Der lokale Oszillator 1410 erzeugt ein Frequenzsignal, das mit dem Träger korrespondiert. Der Verteiler 1460 verteilt das erzeugte Frequenzsignal auf zwei Signale. Der Phasenverschieber 1420 gibt einem der verteilten Signale eine Phasenverzögerung von 90 Grad. Der Oszillator 1470 kann durch zwei Oszillatoren gebildet werden, die mit einer Phasenverzögerung von 90 Grad voneinander oszillieren.
Als Nächstes wird ein Demodulator zum Demodulieren des OFDM-Signals beschrieben werden, das in der Leistung von Unterträgern wie oben beschrieben geändert wurde. 4 zeigt eine Konfiguration eines Demodulators zum Demodulieren des OFDM-Signals, in welchem die Leistung von Unterträgern wie oben beschrieben geändert wurde.
Wie in 4 gezeigt, umfasst der Demodulator 2000 ein Quadraturdetektionsmittel 2100, ein Mittel zur Diskreten Fouriertransformation 2200, ein erstes Demodulationsmittel 2300 und ein zweites Demodulationsmittel 2400.
Das Quadraturdetektionsmittel 2100 empfängt das OFDM-Signal und erhält zwei Detektionsachsensignale, die quadratisch zueinander sind, unter Verwendung eines Wiedergabeträgers. Die zwei Detektionsachsen können als In-Phasen-Achse (I-Phasen-Achse) ausgewählt werden, d.h. gleichphasig mit dem empfangenen Signal und einer Quadraturachse (Q-Phasen-Achse), die quadratisch zu dem empfangenen Signal ist. Hier sind die zwei Detektionsachsen nicht auf diese Phasen beschränkt und es ist angemessen, dass die beiden Achsen quadratisch zueinander sind. Zum Beispiel können Detektionsachsen, die jeweils Phasen von +45 und –45 Grad im Verhältnis zu dem empfangenen Signal besitzen, ausgewählt werden.
Wie in 4 gezeigt, umfasst das Quadraturdetektionsmittel 2100 einen Verteiler 2150, einen Wiedergabeträgergenerator 2190 und Multiplizierer 2130, 2140. Der Verteiler 2150 verteilt ein empfangenes Signal auf zwei Signale. Der Wiedergabeträgergenerator 2190 erzeugt zwei Wiedergabeträger X, Y, die eine Phasendifferenz von 90 Grad zueinander besitzen. Die Multiplizierer 2130, 2140 multipliziert die verteilten zwei Signale jeweils mit den Wiedergabeträgern X, Y.
Der Wiedergabeträgergenerator 2190 umfasst einen Variable-Frequenz-Oszillator 2110, einen Abzweigkreis 2115 und einen Phasenverschieber 2120. Der Variable-Frequenz-Oszillator 2110 ist ein Oszillator, der seine Oszillationsfrequenz ändern kann. Der Abzweigkreis 2115 teilt das erzeugte Oszillationssignal in zwei Signale. Der Phasenverschieber 2120 gibt einem der geteilten Signale eine Phasenverzögerung von 90 Grad.
Das Mittel zur Diskreten Fouriertransformation 2200 tastet sowohl das I-Phasen-Signal als auch das Q-Phasen-Signal an Abtastpunkten ab, deren Anzahl größer als die Anzahl der Unterträger ist, die in dem OFDM-Signal enthalten sind, und führt die Diskrete Fouriertransformation auf diesen Abtastwerten aus.
Wie in 4 gezeigt umfasst das Mittel zur diskreten Fouriertransformation 2200 zwei A/D-(Analog zu Digital)-Wandler 2220, 2240 und eine DFT-(Diskrete Fouriertransformation)-Schaltung 2260 zur Durchführung der Diskreten Fouriertransformationsoperation. Im Hinblick auf den Berechnungsalgorithmus zur Ausführung der Diskreten Fouriertransformation in der DFT-Schaltung 2260, kann die DFT-Schaltung 2260 die Berechnung in Übereinstimmung mit der Gleichung durchführen, welche DFT definiert, oder FFT (schnelle Fouriertransformation) verwenden. Die Berechnung durch FFT kann eine DFT-Berechnung mit höherer Geschwindigkeit durchführen. Die DFT-Schaltung 2260 kann zum Beispiel durch eine eigene harte Logik implementiert werden. Oder sie kann unter Verwendung einer Mehrzweck-Verarbeitungseinheit konstruiert werden, die mit einem Programm zur Durchführung eines DFT-Prozesses versehen ist.
Das Mittel zur Diskreten Fouriertransformation 2200 gibt die gleichen Daten sowohl an das erste Demodulationsmittel 2300 und an das zweite Demodulationsmittel 2400 aus.
Die auf die Unterträger verteilten Daten werden durch das erste Demodulationsmittel 2300 in die ursprüngliche sequentielle Ordnung demoduliert. Zum Beispiel wird das erste Demodulationsmittel 2300 mit einem Datensequenzumwandlungsmittel versehen, welches Metriken (komplexe Daten) der Unterträger auf der Frequenzachse umwandelt, welche in dem Mittel zur Diskreten Fouriertransformation 2200 erhalten wurden, in eine serielle Datensequenz in der gleichen Ordnung wie die Ordnung zum Zeitpunkt der Modulation. Das erste Demodulationsmittel 2300 führt eine Demodulation in der gleichen Weise aus wie im herkömmlichen Fall.
Das zweite Demodulationsmittel 2400 demoduliert zweite Daten (in diesem Fall, ein TII-Signal), welche als Änderungen jeweiliger Leistungen der Unterträger übertragen werden, in die ursprüngliche sequentielle Ordnung. Wie in 4 gezeigt, umfasst das zweite Demodulationsmittel 2400 ein Leistungsberechnungsmittel 2420, ein Niveaubeurteilungs-(-bestimmungs)-mittel 2440 und ein Datensequenzumwandlungsmittel 2480. Das Leistungsberechnungsmittel 2420 berechnet jeweilige Leistungen von Metriken der Unterträger auf der Frequenzachse, die in dem Mittel zur Diskreten Fouriertransformation 2200 erhalten wurden. Das Niveaubeurteilungsmittel 2440 entscheidet, zu welchem Niveau der berechnete Leistungswert eines Unterträgers gehört, unter vorbestimmten Niveauwerten. Das Datensequenzumwandlungsmittel 2480 wandelt Niveaus, die für jeweilige Übertragungseinheiten entschieden wurden, in die ursprüngliche Datensequenz um.
Durch Verwendung des TII-Signals, das durch das zweite Demodulationsmittel 2440 demoduliert wird, ist es möglich, die Übertragungsstation zu spezifizieren, welche das OFDM-Signal übertragen hat.
In dem ersten Beispiel kann ein TII-Signal auf eine Vielzahl von OFDM-Symbolen überlagert werden, die verschieden von dem Nullsymbol sind. Zum Beispiel wird, zwischen einem Nullsymbol und dem nächsten Nullsymbol, ein TII-Signal auf alle OFDM-Symbole überlagert, die verschieden vom Nullsymbol sind, durch Leistungsvariation. In diesem Fall ist es möglich, auf der empfangenden Seite, durch die Berechnung einer Leistung für jedes OFDM-Symbol in diesem Zeitabschnitt und durch Durchschnittsbildung über alle von ihnen, eine Beurteilung unabhängig von Störungen, wie etwa Rauschen, Fading oder ähnlichem durchzuführen. Daher ist es möglich, eine genauere TII-Detektion durchzuführen.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß dem ersten Beispiel möglich, ein TII-Signal auf ein OFDM-Symbol zu überlagern, das verschieden von dem Nullsymbol ist. Da ein TII-Signal nicht auf das Null-Symbol überlagert wird, wird die Detektion des Nullsymbols erleichtert.
Ferner kann, im Hinblick auf die Daten, welche über die Phasenmodulation übertragen werden, der herkömmliche Demodulator sie auch demodulieren.
Das Folgende, obwohl es keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, ist ein zweites, für das Verständnis nützliches Beispiel.
Eine Konfiguration eines Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerators des zweiten Beispiels ist ähnlich zu der Konfiguration des Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerators des ersten Beispiels, der in 2 gezeigt ist.
Bis die Hauptdaten (erste Daten) in das Leistungsänderungsmittel 1200 eingegeben werden, ist der Ablauf der gleiche wie in dem in 2 gezeigten Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerator.
Zweite Daten werden in das Leistungsänderungsmittel 1200 eingegeben. Beispiele der zweiten Daten umfassen Daten, die sich auf Progamminhalte als Hauptdaten beziehen, andere Nachrichten, verschiedene zusätzliche Information und ähnliches.
In Übereinstimmung mit den eingegebenen zweiten Daten ändert das Leistungsänderungsmittel 1200 die Leistung der entsprechenden Unterträger (Leistung komplexer Daten). Wie in 5 gezeigt, wird ein Bit der zweiten Daten vier Unterträgern eines OFDM-Signals zugewiesen. Der Modus 2 des EUREKA-147 DAB-Systems hat 384 Unterträger und kann, entsprechend, 96 Bits der zweiten Daten in einer OFDM-Symboldauer übertragen. 5 zeigt einen Zustand der Unterträger nach der Leistungsumwandlung, wenn die zweite Datensequenz "01010101 ..." ist. In diesem Beispiel wird die Leistung eines Unterträgers, welcher mit dem Datum "1" korrespondiert, um 10% erhöht, verglichen mit der Leistung eines Unterträgers, welcher dem Datum "0" korrespondiert.
Als Nächstes werden Details der Verarbeitung in den Datensequenzumwandlungsmitteln 1100 und den Leistungsänderungsmitteln 1200 in dem zweiten Beispiel beschrieben werden.
Das Datensequenzumwandlungsmittel 1100 wandelt seriell eingegebene erste Daten in Datenpaare mit einem Realteil und einem Imaginärteil um, welche in der Anzahl gleich der Zahl N der übertragenden Träger ist. Im Detail wird die erste Datensequenz
Di = {Di(0), Di(1), Di(2), Di(3), ..., Di(2N – 2), Di(2N – 1)},
die für jedes OFDM-Datensymbol eingegeben wird, in N Datenpaare umgeformt:
Di = {(Di(0), Di(1)), (Di(2), Di(3)), ..., (Di(2N – 2), Di(2N – 1))},
wobei die geraden Daten als Realteil und die ungeraden Daten als Imaginärteil angesehen werden.
Ferner wandelt das Datensequenzumwandlungsmittel 1100 jedes Datenpaar so um, dass die Amplitude (Leistung) der Daten 1 wird. Im Detail wird, wenn alle Daten Di entweder den Wert 1 oder den Wert 0 annehmen, jedes Paar umgewandelt in: Dp(n) = [(1 – 2Di(2n)) + j(1 – 2Di(2n + 1))]/√2wobei n = 0, 1, 2, ..., N – 1 ist.
Dann nimmt, wie in 6 gezeigt, jedes Datenpaar einen Phasenort auf dem Umkreis mit dem Radius 1 ein.
Das Leistungsänderungsmittel 1200 wandelt diese Datenpaar so dass ihre Leistung in Übereinstimmung mit den zweiten Daten variiert. im Detail, wenn die zweite Datensequenz, die pro OFDM-Symbol eingegeben wird, ist:
Ds = {Ds(0), Ds(1), Ds(2), Ds(3), ..., Ds(2N – 2), Ds(N/4 – 1)},
dann wird, da Ds entweder den Wert 0 oder den Wert 1 annimmt, eine Variationsrate der Amplitude wie folgt definiert:
wenn Ds(m) = 0, dann × 1
wenn Ds(m) = 1, dann × √1.1
wobei m = 0, 1, ..., N/4 – 1.
Die Amplituden der ersten Datenpaare Dp werden nämlich durch Ds wie folgt geändert:
wenn Ds(n) = 0, dann
Dp(4n), Dp(4n + 1), Dp(4n + 2), Dp(4n + 3)
→ DP(4n), Dp(4n + 1), Dp(4n + 2), Dp(4n + 3)
wenn Ds(1) = 1, dann
Dp(4n), Dp(4n + 1), Dp(4n + 2), Dp(4n + 3)
→ dp(4n) × √(1.1), Dp(4n + 1) × √(1.1), Dp(4n + 2) × √(1.1), Dp(4n + 3) × √(1.1)
wobei n = 0, 1, ..., N/4 – 1
Jedes der obigen Leistungsumwandlung unterworfene Datenpaar nimmt einen Phasenort auf dem Umkreis mit dem Radius √(1.1) ein. Was die Phase angeht, wird diese nicht geändert.
Das OFDM-Signal, das in den jeweiligen Amplituden (Leistung) der Unterträger in Übereinstimmung mit den zweiten Daten wie oben beschrieben geändert wurde, kann durch den in 4 gezeigten Demodulator demoduliert werden.
Die Verarbeitung, bis das empfangene Signal, das in das Quadraturdetektionsmittel 2100 eingegeben wurde, in Metriken der Unterträger auf der Frequenzachse in den Mitteln zur Diskreten Fouriertransformation 2200 umgewandelt wurde, ist das gleiche wie in dem oben beschriebenen ersten Beispiel.
Das zweite Demodulationsmittel 2400 demoduliert die zweiten Daten, die als die Änderung der Leistung der Unterträger übertragen wurden, in die ursprüngliche sequentielle Ordnung.
Das Leistungsberechnungsmittel 2420 des zweiten Demodulationsmittels 2400 berechnet den Leistungswert P aus Metriken der Unterträger (komplexe Daten), welche in dem Mittel zur Diskreten Fouriertransformation 2200 erhalten wurden. In der Verteilung der Metriken, welche als Ergebnis der Diskreten Fouriertransformation erhalten wurde, werden 384 effektive Metriken aufgereiht im Modus 2 des EUREKA-147 DAB-Systems, zum Beispiel.
Jede Metrik Zi wird ausgedrückt als (a_i + jb_i), wobei j die imaginäre Einheit und i ein Suffix ist, der einen Frequenzslot angibt, in welchem die Metrik erhalten wurde.
Die Leistung P kann definiert werden als: P = Z2 = Z·Z* = Z*·Z (101)wobei Z* die komplex Konjugierte von Z ist.
Die Leistung der Metrik Z = (a + jb) ist nämlich gegeben durch: P = (a + jb) (a – jb) = (a·a + b·b) (102)
Das Niveaubeurteilungsmittel 2440 zum Beispiel mittelt die Leistungswerte P_i der Unterträger für alle 4 Träger und vergleicht den Durchschnitt mit einem vorbestimmten Schwellwert, um zu beurteilen, mit welchem Datenwert „1" oder „0" er korrespondiert.
Das Verfahren der Durchschnittsbildung ist zum Beispiel gegeben durch: MPi = (Pi + Pi+1 + Pi+2 + Pi+3)/4 (103)wobei P_i, P_i+1, P_i+2, P_i+3, Leistungen von Unterträgern sind.
Das Datensequenzumwandlungsmittel 2480 wandelt die zweiten Datenwerte, die in dem Niveaubeurteilungsmittel 2440 erhalten wurden, in die ursprünglich übertragene Reihenfolge und gibt sie aus.
Auch können in der zweiten Ausführungsform die gleichen zweiten Daten auf eine Vielzahl von OFDM-Symbolen überlagert werden, ähnlich zu dem ersten Beispiel. Auch in diesem Fall ist es möglich, eine Beurteilung ohne Beinflussung durch Störungen zu treffen, wie etwa Rauschen, Fading oder ähnlichem, durch Ausführen einer Durchschnittsbildung für jeden Zeitabschnitt der Überlagerung der zweiten Daten, ähnlichem zu dem Obigen, und daher ist es möglich, eine genauere Demodulation der zweiten Daten durchzuführen.
Wie oben beschrieben ist es möglich, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, eine Vielzahl von Daten unabhängig zu modulieren, um sie zu übertragen. Mit anderen Worten ist es möglich, zusätzlich zu den ersten Daten, welche in einem OFDM-Signal über Phasenmodulation übertragen werden, zweite Daten unabhängig von den ersten Daten zu übertragen.
Das Folgende, obwohl keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist ein drittes, zum Verständnis nützliches Beispiel. Hier wird, im Wege eines Beispiels, ein Fall beschrieben werden, in welchem die minimale Einheit der zweiten Übertragungsdaten vier Bits ist.
Ein Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerator gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ähnliche, wie in dem in 2 gezeigten Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerator gezeigte Komponenten.
Wie in 7 gezeigt, weist das Leistungsänderungsmittel 1200 vier Bits der zweiten Daten vier Unterträgern eines OFDM-Signals zu, und ändert, in Übereinstimmung mit den zweiten Daten, die Leistungen der entsprechenden Unterträger auf eines von 16 Niveaus (2⁴ = 16). Der Modus 2 des EUREKA-174 DAB-Systems besitzt 384 Unterträger und kann entsprechend, im vorliegenden Fall, 384 Bits der zweiten Daten in einer OFDM-Symboldauer übertragen. 7 zeigt einen Zustand nach den jeweiligen Leistungsumwandlungen der Unterträger, wenn die zweite Datensequenz „0123456789ABCDEF012345 ... 0F" ist.
Die Leistung eines Trägers für jeden Datenwert von 0–F wird entschieden durch Änderung der Leistung um 5% auf jedem Niveau, wobei die Leistung des Datums „0" als 100% genommen wird. Zum Beispiel wird die Leistung des Datums „1" um 5% erhöht, verglichen mit der Leistung des Datums „0", und die Leistung des Datums „2" wird um 10% erhöht, verglichen mit der Leistung des Datums „0".
Ferner verwendet das Leistungsberechnungsmittel 2420 einen Teil der Träger als Niveaureferenzträger. Wie in 7 gezeigt, wandelt nämlich, im Hinblick auf die letzten acht Träger, der Leistungsumwandlungsabschnitt 2420 die Leistung der vorigen vier Träger in die Leistung um, die „0" der zweiten Daten entspricht (das Minimalniveau) und der letzten vier Träger in die Leistung, die „F" (dem Maximalniveau) der zweiten Daten entspricht. Diese Niveaureferenzträger können zur Niveaubestimmung im Zeitpunkt der Demodulation der zweiten Daten verwendet werden.
Das OFDM-Signal, das in der Leistung von Unterträgern in Übereinstimmung mit zweiten Daten wie oben beschrieben geändert wurde, wird durch den in 4 gezeigten Demodulator demoduliert.
Unter Verwendung der letzten acht Träger eines OFDM-Symbols, bestätigt das Niveaubeurteilungsmittel 2440 des zweiten Demodulationsmittels 2400 die Trägerleistungen des niedrigsten Niveaus „0" und des höchsten Niveaus „F" der zweiten Daten und teilt das Intervall gleich in 15 Teile auf, um die minimale Niveaudifferenz zu erhalten.
Die minimale Niveaudifferenz Pd wird nämlich erhalten durch: Pd = [(Trägerleistung des höchsten Niveaus „F") – (Trägerleistung des niedrigsten Niveaus „0")]/15.
Dann setzt das Niveaubeurteilungsmittel 2440 einen Schwellwert zur Beurteilung jedes Niveaus, um ein Niveau für jeden Träger zu entscheiden.
Jeder Schwellwert wird erhalten durch aufeinander folgendes Addieren von Pd zu der Trägerleistung des niedrigsten Niveaus „0". Unterer Schwellwert für das Niveau „1" = (Trägerleistung des niedrigsten Niveaus) + Pd Unterer Schwellwert für das Niveau „2" = (Unterer Schwellwert für das Niveau „1") + Pd Unterer Schwellwert für das Niveau „3" = (Unterer Schwellwert für das Niveau „2") + Pd Unterer Schwellwert für das Niveau „F" = (Unterer Schwellwert für das Niveau „E") + Pd
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Schaltungsstruktur des Niveaubeurteilungsmittels 2440 zeigt. Wie in 8 gezeigt, umfasst das Niveaubeurteilungsmittel 2440 sechzehn Komparatoren 2441–2456 und eine Decodierlogik 2460. Dieses Niveaubeurteilungsmittel 2440 vergleicht jeweilige Leistungen der Träger mit den Schwellwerten, die wie oben beschrieben erhalten wurden, um einen Wert „0"–„F" der zweiten Daten zu entscheiden, welcher jeder Leistung entspricht.
Es ist möglich, beim Demodulieren der zweiten Daten, die als Amplitudenniveaus jeweiliger Unterträger überlagert sind, die Demodulation unter Verwendung der empfangenen Referenzniveaus durchzuführen. Dementsprechend ist es möglich, die Genauigkeit beim Demodulieren der zweiten Daten zu erhöhen.
Die Niveaureferenzträger werden für jedes OFDM-Symbol eingefügt. Jedoch ist der Modus des Einfügens der Niveaureferenzträger nicht hierauf beschränkt und die Niveaureferenzträger können einmal in eine Vielzahl von OFDM-Symboldauern (zum Beispiel eine Rahmenperiode) eingefügt werden. Ferner ist der Ort der Einfügung nicht besonders beschränkt und die Einfügung an einer vorbestimmten Position ist hinreichend. Ferner werden in der dritten Ausführungsform die Trägerleistungen des niedrigsten Niveaus und des höchsten Niveaus jeweils allen vier Trägern der letzten acht Träger zugewiesen. Jedoch kann jeder der vier Träger getrennt positioniert werden, ohne an einer Stelle versammelt zu sein.
Das Folgende, obwohl keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist ein viertes, zum Verständnis nützliches Beispiel. In der vorliegenden Ausführungsform werden die zweiten Daten eine Vielzahl von Malen auf ein OFDM-Symbol überlagert.
Ein Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerator umfasst in der vorliegenden Ausführungsform Komponenten ähnlich zu dem in 2 gezeigten ersten Beispiel.
Das Leistungsänderungsmittel des vorliegenden Beispiels weist auch vier Bits der zweiten Daten vier Unterträgern eines OFDM-Signals zu, und ändert, in Übereinstimmung mit den zweiten Daten, die Leistungen der entsprechenden Unterträger zu einem von 16 Niveaus. Ferner werden, wie in 9 gezeigt, die Unterträger in eine Seite mit höherer Frequenz und eine Seite mit niedrigerer Frequenz geteilt, symmetrisch im Hinblick auf eine mittlere Frequenz eines OFDM-Symbols, welche eine Grenze zwischen beiden Seiten bildet und die gleichen zweiten Daten werden auf jede Seite überlagert.
Ferner werden die Polaritäten der Unterträger, welche die zweiten Übertragungsdaten übertragen, zwischen beiden Seiten der mittleren Frequenz umgekehrt. Nämlich werden auf der Seite niedrigerer Frequenz die Leistungen der Unterträger im Verhältnis zu jeweiligen Werten der zweiten Daten geändert, und auf der Seite höherer Frequenz werden die Leistungen in umgekehrtem Verhältnis zu den jeweiligen Werten der zweiten Daten geändert. Durch diese Operation ist es möglich, die durchschnittliche Leistung des geänderten OFDM-Symbols konstant zu halten.
Wenn zum Beispiel die Leistung des Datums „8" auf der Seite niedrigerer Frequenz als 100% genommen wird, wird die Leistung des Datums „7" um 5% vermindert verglichen mit der Leistung des Datums „8". Umgekehrt wird auf der Seite höherer Frequenz die Leistung des Datums „7" um 5% erhöht verglichen mit der Leistung des Datums „8", und die Leistung des Datums „9" wird um 5% vermindert verglichen mit der Leistung des Datums „8".
Ferner werden Niveaureferenzträger in ein OFDM-Symbol eingefügt. Nämlich werden, wie in 9 gezeigt, die Leistungen der vier Träger vor und nach der mittleren Frequenz in die Leistung umgewandelt, welche dem niedrigsten Niveau entspricht und ferner werden Leistungen von vier Trägern vor und nach diesen Trägern zur der Leistung umgewandelt, welche dem höchsten Niveau entspricht. Diese Niveaureferenzträger können für die Niveaubeurteilung bei der Demodulation der zweiten Daten verwendet werden.
Da der Modus 2 des EUREKA-147 DAB-Systems 384 Unterträger besitzt, in dem vorliegenden Beispiel, können 188 Bits der zweiten Daten in einer OFDM-Symboldauer übertragen werden. 9 zeigt einen Zustand nach den jeweiligen Leistungsumwandlungen der Unterträger, wenn die zweite Datensequenz "0123456789ABCDEF012345 ... CDE" ist. Nämlich werden die zweiten Daten auf die Unterträger überlagert, die von der niedrigsten Frequenz bis zur höchsten Frequenz reichen, ausgenommen die vier Träger, die vor der mittleren Frequenz liegen. Ferner werden, um symmetrisch im Hinblick auf die mittlere Frequenz zu bleiben, die zweiten Daten auf der höheren Frequenzseite ähnlich überlagert, so dass die Träger Leistungen im umgekehrten Verhältnis zu den zweiten Daten besitzen.
Das OFDM-Signal, bei welchem die Leistung der Unterträger in Übereinstimmung mit den zweiten Daten wie oben beschrieben geändert wurde, kann durch den in 4 gezeigten Demodulator demoduliert werden.
Das Niveaubeurteilungsmittel 2440 des zweiten Demodulationsmittels 2400 verwendet die acht Niveaureferenzträger, die vor und nach der Mitte jedes OFDM-Symbols wie oben beschrieben eingefügt wurden, um jeweilige Schwellwerte zu berechnen, zur Beurteilung der Niveaus, ähnlich zu dem dritten Beispiel. Dann vergleicht das Niveaubeurteilungsmittel 2440 die Leistung jedes Trägers mit diesen Schwellwerten, unter Verwendung der Schaltungsstruktur, die in 8 gezeigt ist, um ein Niveau "0"–"F" der zweiten Daten zu entscheiden, welches dieser Leistung entspricht. In dem vorliegenden Beispiel führt das Niveaubeurteilungsmittel 2440 die Niveaubeurteilung durch, wobei es berücksichtigt, dass die Entsprechung zwischen der Leistung eines Trägers und einem Datenwert zwischen der niedrigeren Frequenzseite und der höheren Frequenzseite umgekehrt ist.
Ferner ist es möglich, die Wirkung von Rauschen und Störungen zu reduzieren, indem über je vier Träger gemittelt wird, welche die überlagerten zweiten Daten übertragen, sowohl auf der niedrigeren Frequenzseite und der höheren Frequenzseite, bevor die Niveaubeurteilung durchgeführt wird, und, nach der Niveaubeurteilung, durch Mitteln der Ergebnisse der Beurteilungen auf der niedrigen Frequenzseite und der höheren Frequenzseite.
In dem vierten Beispiel werden die zweiten Daten zweimal für jedes OFDM-Symbol überlagert. Jedoch kann die Überlagerung mehr als zweimal wiederholt werden. Zum Beispiel können die gesamten Träger in vier Teile zerlegt werden und die zweiten Daten können vierfach überlagert werden, unter Verwendung einer vorbestimmten Polarität für jeden Teil. In diesem Fall kann, auf der empfangenden Seite, nach Durchführung von Niveaubeurteilungen für jeden Teil von Trägern, welcher die gleichen Daten ausdrückt, das fragliche Niveau durch Mehrheit entschieden werden.
Wie oben beschrieben, ist es, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, möglich, die Gesamtleistung eines OFDM-Signals konstant zu halten, durch Umkehren der Polaritäten der Amplitudenmodulation zwischen Paaren von Unterträgern.
Die in der ersten bis vierten Ausführungsform beschriebenen zweiten Daten können verschieden oder die gleichen für jedes OFDM-Symbol sein. Wenn die gleichen Daten übertragen werden, ist es, durch Mitteln über die übertragenen Daten, eine Hochpräzisions-Datenübertragung durchzuführen. Ferner kann das Verfahren der Überlagerung der zweiten Daten auf ein OFDM-Symbol das gleiche für jedes OFDM-Symbol sein oder kann für jedes OFDM-Symbol geändert werden.
Als Nächstes wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.
Zuerst wird ein Schutzintervall eines OFDM-Symbols beschrieben werden. Jedes OFDM-Symbol besitzt eine Zeitdauer, die Schutzintervall genannt wird. Das Schutzintervall ist eine Zeitdauer, in welcher das gleiche Signal wie der Endabschnitt einer OFDM-Symboldauer wiederholt zu dem Kopf des fraglichen OFDM hinzugefügt wird.
Durch Hinzufügen dieses Schutzintervalls ist es möglich, eine Demodulation durchzuführen, die nicht durch ein benachbartes OFDM-Symbol gestört wird, selbst wenn ein Multi-Pfad-Signal existiert, welches in das Schutzintervall fällt.
Selbst die Multi-Pfad-Bedingungen, bei welchen eine reflektierte Welle in das so beschriebene Schutzintervall fällt, erzeugen Fading, bei welchem eine gewünschte Welle, die von einem Sender übertragen wurde und direkt durch einen Empfänger empfangen wurde und eine reflektierte Welle, die von dem Sender übertragen wurde und durch den Empfänger empfangen wurde, nachdem sie durch einen Berg oder ein Gebäude reflektiert wurde, sich gegenseitig beeinflussen, wobei die Unterträger verringert werden. Jedoch werden Unterträger jedes OFDM-Symbols einem Frequenz-Interleaving gemäß einer vorbestimmten Ordnung unterworfen. Dementsprechend kann, selbst wenn einer oder mehrere Unterträger wegen Fading verringert werden und nicht korrekt demoduliert werden, diese Wirkung beseitigt werden durch nachfolgende Fehlererkennung.
Als Nächstes wird die Wirkung des Schutzintervalls unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erklärt werden. 13 ist eine Ansicht zur Erklärung der Wirkung des Schutzintervalls.
Wenn, unter den Multi-Pfad-Bedingungen, bei welchen sowohl eine gewünschte Welle und eine reflektierte Welle existieren, eine Verzögerung der reflektierten Welle gegenüber der gewünschten Welle kürzer als das Schutzintervall ist, können DFT-Fenster in geeigneten Intervallen in einem Demodulator erzeugt werden, der in einem Empfänger bereit gestellt wird, so dass das Fenster nur eine reflektierte Wellenkomponente des gleichen ODFM-Symbols als die gewünschte Welle beinhaltet.
Das EUREKA-147 DAB-System überträgt Information unter Verwendung des differentiellen QPSK. Daher werden, wenn eine Phasendifferenz zwischen einer gewünschten Welle und einer reflektierten Welle nicht 180 Grad wird, Unterträger nicht sehr vermindert und Phasendifferenzen zwischen OFDM-Symbolen werden aufrecht erhalten, so dass eine korrekte Demodulation möglich ist. Ferner ist, selbst wenn die Phasendifferenz zwischen einer gewünschten Welle und einer reflektierten Welle 180 Grad wird und die Unterträger breit vermindert werden, um als fehlerhafte Werte demoduliert zu werden, ihre Wiederherstellung zu einem gewissen Grad möglich durch nachfolgendes Interleaving und Fehlerkorrektur.
Jedoch kann, auch in einem Zustand, in welchem Demodulation nicht korrekt ausgeführt werden kann, wie etwa Multi-Pfad-Bedingungen, unter welchen reflektierte Wellen existieren, die ein Schutzintervall überschreiten, oder eine Umgebung, in welcher hinreichende Feldstärke nicht erhalten werden kann, bei mobilem Empfang und ähnlichem, die Ausgabe der Demodulation inkorrekt werden. Zum Beispiel kann ein Zustand wie etwa eine Unterbrechung der Stimmeingabe vorkommen. Daher führt dieser zu einem Verlust eines Teils oder aller Empfangsdaten, und ein Nutzer verpasst Information wie etwa ein Musikprogramm, das er oder sie hören möchte.
Ferner kann üblicherweise, wenn ein Nutzer, der geplant hat, eine Rundfunksendung zu hören, aus irgend einem Grund diese Rundfunksendung nicht empfangen kann, zum Beispiel wenn kein Empfänger verfügbar ist, oder wenn er oder sie das Programm erst bemerkt, nachdem seine Sendezeit vorbei ist, dieses Programm nicht angehört werden, bis es erneut gesendet wird.
Aufgrund dieser Umstände wird eine Dienstleistung der gestaffelten Aussendung eines Programms erhofft. Nämlich wird eine Dienstleistung des wiederholten Sendens einer Rundfunksendung des gleichen Inhalts nach einer vorbestimmten Zeitdauer betrachtet, um eine derartige Anforderung zu erfüllen.
Jedoch werden, um eine gestaffelte Aussendung auszuführen, im Allgemeinen eine Vielzahl von Frequenzblöcken besetzt. Daher ist ihre Verwirklichung in sol chen Ländern und Bezirken schwierig, wo die Frequenzsituation nicht gut ist. Ferner ist es, wenn es realisiert werden könnte, notwendig, einen Hörer zu informieren, welche Frequenz einen gestaffelten Außendedienst bereitstellt, korrespondierend mit der derzeit ausgewählten Rundfunksendung. Es ist möglich, zu diesem Zweck Information neu hinzuzufügen, so dass die Auswahl auf Seiten des Empfängers möglich wird. Jedoch erfordert dies eine Veränderung des bestehenden Sendeformats und daher müssen die Standards geändert werden.
Ferner muss, um den gestaffelten Rundfunkdienst auf einer anderen Frequenz bereit zu stellen, ein Rundfunkunternehmen neue Rundfunkausrüstung installieren, was hohe Unkosten verursacht.
Die vorliegende Ausführungsform verwendet die vorliegende Erfindung, um ein gestaffeltes Aussenden zu verwirklichen, ohne die oben beschriebenen Probleme zu verursachen.
In der vorliegenden Ausführungsform werden, zusätzlich zu den ersten Daten, die über Phasenmodulation von Unterträgern übertragen werden, Daten, welche die gleichen Inhalte wie die ersten Daten besitzen und um eine bestimmte Zeit verzögert sind, als die zweiten Daten übertragen.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerators gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 10 gezeigt, umfasst der Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerator 5000 ein Datensequenzumwandlungsmittel 1100, ein Leistungsänderungsmittel 1200, ein Mittel zur Inversen Diskreten Fouriertransformation 1300, ein Orthogonalmodulationsmittel 1400 und eine Verzögerungsschaltung 1500.
Der Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerator 5000 wird erhalten durch Hinzufügen der Verzögerungsschaltung 1500 zu dem in 2 gezeigten Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerator 1000.
Das Datensequenzumwandlungsmittel 1100 wandelt Daten, die als serielle Daten eingegeben werden, in parallele Datensequenzen der gleichen Anzahl wie die Anzahl der Unterträger des OFDM um, um diese als erste Daten zu übertragen.
In vorbestimmten OFDM-Symbolen, die verschieden von dem Nullsymbol sind, ändert das Leistungsänderungsmittel 1200 die Leistung der komplexen Daten, welche In-Phasen-Achsdaten und Quadratur-Achsdaten umfassen, in Übereinstimmung mit zweiten Daten.
Die seriellen Daten (erste Daten), die in den Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerator 5000 eingegeben werden, werden für eine vorbestimmte Zeit verzögert (zum Beispiel 5–10 Minuten), um als zweite Daten verwendet zu werden.
Die Verzögerungsschaltung 1500 verzögert die ersten Daten nach Rahmen (Frame). Dementsprechend wird zum Beispiel jedes Symbol in der gleichen Position innerhalb ihrer jeweiligen Rahmen angeordnet, wobei ein Nullsymbol einem Nullsymbol und ein Phasenreferenzsymbol einem Phasenreferenzsymbol entspricht.
Der Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerator 5000 führt eine Übertragung der zweiten Daten durch, welche die gleichen Inhalte besitzen wie die ersten Daten, durch Modulieren jeweiliger Amplituden (Leistungen) der Unterträger eines OFDM-Symbols. Damit ein OFDM-Symbol die zweiten Daten übertragen kann, welche den äquivalenten Informationsgehalt zu den ersten Daten besitzen, wird die Bit-Anzahl der zweiten Daten, die durch einen Unterträger übertragen werden, gleich oder größer als die Bit-Anzahl der ersten Daten, die durch einen Unterträger übertragen werden, bestimmt.
Die ersten Daten werden durch das OFDM-System übertragen. Wie oben beschrieben, besteht in dem OFDM-System ein Unterträger aus In-Phasen Achsdaten und Quadratur-Achsdaten und dementsprechend werden zwei Bits Daten jedem Unterträger zugewiesen. In der vorliegenden Ausführungsform weist das Leistungsumwandlungsmittel 1200 zwei Bits der zweiten Daten jedem Unterträger zu und wandelt die Leistung jedes Unterträgers auf eines von vier (= 2²) Niveaus in Übereinstimmung mit dem Datenwert um.
11 ist eine Spektrographie, die schematisch eine Leistungsverteilung von Metriken eines OFDM-Signals in der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Damit ein Verhältnis der Leistung zu jedem Wert einheitlich werden kann, wobei die Leistung in der Mitte der Leistungen der Daten "1" und der Daten "2" als Referenz genommen wird, wird ein Leistungsunterschied zwischen benachbarten Daten hergestellt, zum Beispiel 10% der Referenzleistung. 11 zeigt einen Zustand nach der jeweiligen Leistungsumwandlung der Unterträger, wenn die zweiten Daten "0, 1, 2, 3, 0, ..." sind.
Das Mittel zur Inversen Diskreten Fouriertransformation 1300 synthetisiert eine Vielzahl von Unterträgern in zeitbasierte Wellenformen. Wie in 10 gezeigt, umfasst das Mittel zur Diskreten Fouriertransformation 1300 eine IDFT-Schaltung 1320, zur Durchführung Inverser Diskreter Fouriertransformationen auf komplexen Daten, und D/A-Wandler 1340, 1360 zur Wandlung von In-Phasen-Achsdaten und Quadratur-Achsdaten komplexer Daten, welche der Inversen Diskreten Fouriertransformation unterworfen wurden, jeweils in analoge Wel lenformen, um ein Realachsensignal und ein Imaginärachsensignal zu erzeugen, die orthogonal zueinander sind.
Das Orthogonalmodulationsmittel 1400 verwendet das Realachsensignal und das Imaginärachsensignal, um eine Orthogonalmodulation des Trägers auszuführen. Das Orthogonalmodulationsmittel 1400 umfasst einen Oszillator 1470, Multiplizierer 1430, 1440 und einen Addierer 1450. Der Oszillator 1470 erzeugt zwei Signale mit einer Phasendifferenz von 90 Grad voneinander. Der Multiplizierer 1430 multipliziert eines dieser beiden Signale mit dem Realachsensignal. Der Multiplizierer 1440 multipliziert das andere dieser beiden Signale mit dem Imaginärachsensignal. Der Addierer 1450 addiert die durch diese beiden Multiplikationen erhaltenen Signale zusammen.
Der Oszillator 1470 umfasst einen lokalen Oszillator 1410, einen Verteiler 1460 und einen Phasenverschieber 1420. Der lokale Oszillator 1410 erzeugt ein Signal mit einer Frequenz, welche dem Träger entspricht. Der Verteiler 1460 verteilt das erzeugt Frequenzsignal auf zwei Signale. Der Phasenverschieber 1420 gibt einem der verteilten Signale eine Phasenverzögerung von 90 Grad. Der Oszillator 1470 kann durch zwei Oszillatoren gebildet werden, die mit einer Phasenverzögerung von 90 Grad voneinander oszillieren.
Das OFDM-Signal, das in der jeweiligen Leistung der Unterträger wie oben beschrieben geändert wurde, wird empfangen und demoduliert durch den in 4 gezeigten Demodulator.
Im Folgenden werden unterschiedliche Punkte der obigen Beispiele beschrieben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die zweiten Daten durch rahmenweises Verzögern der ersten Daten erhalten.
Dementsprechend haben Phasenreferenzsymbole von sowohl der ersten Daten als auch der zweiten Daten die gleiche Position innerhalb eines Rahmens. Ferner sind Daten einzelner Unterträger, welche das Phasenreferenzsymbol bilden, bekannt. Daher kann das Niveaubeurteilungsmittel 2440 des zweiten Demodulationsmittels 2400 die Trägerleistungen des niedrigsten Niveaus "0" und des höchsten Niveaus "3" der zweiten Daten bestätigen, unter Verwendung der Datenwerte der Phasenreferenzsymbole und der korrespondierenden Amplituden der Phasenreferenzsymbole. Das Intervall zwischen beiden wird in 3 gleiche Teile geteilt, um minimale Niveauunterschiede zu erhalten.
Der minimale Niveauunterschied wird nämlich erhalten durch: Pd = [(Trägerleistung des höchsten Niveaus "3") – (Trägerleistung des niedrigsten Niveaus "0")]/3.
Dann bestimmt das Niveaubeurteilungsmittel 2440 einen Schwellwert zur Beurteilung jedes Niveaus, um ein Niveau für jeden Träger zu entscheiden. Jeder Schwellwert wird erhalten durch nachfolgendes Addieren von Pd zu der Trägerleistung des niedrigsten Niveaus "0". Unterer Schwellwert für das Niveau "1" = (Trägerleistung für das niedrigste Niveau) + Pd Unterer Schwellwert für das Niveau "2" = (Unterer Schwellwert für das Niveau "1") + Pd Unterer Schwellwert für das Niveau "3" = (Unterer Schwellwert für das Niveau "2") + Pd
12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltungsstruktur des Niveaubeurteilungsmittels 2440 zeigt.
Wie in 12 gezeigt, umfasst das Niveaubeurteilungsmittel 2440 drei Komparatoren 2441–2443 und eine Decodierlogik 2470. Das Niveaubeurteilungsmittel 2440 vergleicht jeweilige Leistungen der Träger mit den Schwellwerten, die wie oben beschrieben erhalten wurden, um einen Wert der zweiten Daten "0"–"3" zu entscheiden, welche jeder Leistung entsprechen.
Wie oben beschrieben ist es, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, möglich, zusätzlich zu den in einem OFDM-Signal durch Phasenmodulation übertragenen Daten, die zweiten Daten zu übertragen, welche die gleichen Inhalte wie die ersten Daten besitzen und für eine vorbestimmte Zeit verzögert sind.
Das Datensequenzumwandlungsmittel, das Leistungsänderungsmittel und das Mittel zur Inversen Fouriertransformation in den oben beschriebenen Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgeneratoren können durch Hardware und/oder durch Software verwirklicht werden.
Wenn sie unter Verwendung von Software realisiert werden, kann eine Mehrzweck-CPU oder ein DSP (Digital Signal Processor) ein Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalerzeugungsprogramm ausführen, welches in einem Speicher wie etwa einem RAM oder einem ROM gespeichert ist.
Ein derartiges Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalerzeugungsprogramm beinhaltet Prozeduren, in welchen, zum Beispiel, die ersten Daten in einer vorbestimmten Ordnung angeordnet sind, in Übereinstimmung mit zwei oder mehr Unterträgern, die orthogonal zueinander auf der Frequenzachse sind, ein Leistungsspektrum dieser Unterträger mit einer vorbestimmten Leistungsrate in Überstimmung mit zweiten Daten geändert wird und die zwei oder mehr Unterträger, deren Leistung geändert wurde, der Inversen Diskreten Fouriertransformation unterworfen werden, um eine zeitbasierte Wellenform zu erzeugen.
Ferner können, ähnlich, die Mittel zur Diskreten Fouriertransformation und die ersten und zweiten Demodulationsmittel in dem oben beschriebenen Demodulator durch einen Rechner und ein durch diesen Rechner ausführbares Demodulationsprogramm verwirklicht werden. Dieses Demodulationsprogramm umfasst Prozeduren zur Anweisung des Rechners die Schritte auszuführen, zum Beispiel, des Empfangs von zwei Detektionsachsensignalen, welche durch Quadraturdetektion detektiert wurden, des Abtastens jeweiliger zeitbasierter Wellenformen dieser beiden Detektionsachsensignale bei einer vorbestimmten Abtastfrequenz, des Ausführens der Diskreten Fouriertransformation auf jeweiligen abgetasteten Daten, um jeweilige Phasenänderungen der Unterträger für jedes Symbol und zwei oder mehr Metriken zu erhalten, die in dem Frequenzbereich verteilt sind, des Extrahierens der ersten Daten aus den jeweiligen Phasenänderungen der Unterträger für jedes Symbol und des Extrahierens der zweiten Daten basierend auf den Leistungen der zwei der mehr Metriken.
Die obigen Programme können im Voraus in Speichervorrichtungen gespeichert werden, die fest in dem Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerator und dem Demodulator bereit gestellt sind, oder können gespeichert auf einem tragbaren Speichermedium geliefert werden, das in den Orthogonalfrequenzmultiplex-Signalgenerator und den Demodulator aufgenommen und aus diesem entfernt werden kann. Oder sie können über eine Leitung oder eine drahtlose Kommunikationsverbindung geliefert werden.

Claims

Generator für orthogonal-Frequenz-gemultiplexte Signale (1000) zum Erzeugen eines Signals, das auf zwei oder mehrere Unterträger orthogonal-Frequenz-gemultiplext ist, umfassend: ein Datensequenzumwandlungsmittel (1100) zum Umwandeln seriell eingegebener zu übertragender Daten in parallele Datensequenzen einer gleichen Anzahl wie diejenige der Unterträger; ein Mittel zur Veränderung von Exponenten (1200) zum Verändern der Exponenten der Unterträger in Übereinstimmung mit zweiten Daten, welche die gleichen Inhalte wie die ersten Daten haben; ein Mittel (1300) für die inverse diskrete Fourier-Transformation zur Ausführung einer inversen diskreten Fourier-Transformation; und ein Orthogonal-Modulationsmittel (1400) zum Ausführen einer orthogonalen Modulation auf einem Real-Achsen-Signal und einem Imaginär-Achsen-Signal, die orthogonal zueinander sind und durch das Mittel für die inverse diskrete Fourier-Transformation erzeugt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator für das orthogonal-Frequenz-gemultiplexte Signal (1000) ferner ein Verzögerungsmittel (1500) zum Verzögern der ersten Daten für eine vorherbestimmte Zeit umfasst, um die zweiten Daten zu produzieren.
Generator für ein orthogonal-Frequenz-gemultiplextes Signal (1000) nach Anspruch 1, worin: das Mittel zur Veränderung der Energie (1200) jedem Unterträger s Bits der zweiten Daten zuweist und die Energie jedes Unterträgers auf eines der 2^S Niveaus ändert.
Generator für ein orthogonal-Frequenz-gemultiplextes Signal nach Anspruch 2, worin: die zweiten Daten in einer Anzahl von Bits übermittelt werden, die gleich oder größer als diejenige der ersten Daten ist.
Verfahren zum Erzeugen eines orthogonal-Frequenz-gemultiplexten Signals zum Erzeugen eines Signals, das auf zwei oder mehrere Unterträger orthogonal-Frequenz-gemultiplext ist, umfassend die Schritte: Umwandeln seriell eingegebener, zu übertragender erster Daten in parallele Datensequenzen einer gleichen Anzahl wie diejenige der Unterträger; Verändern der Exponenten der Unterträger in Übereinstimmung mit zweiten Daten, welche die gleichen Inhalte wie die ersten Daten besitzen; Ausführen einer inversen diskreten Fourier-Transformation; und Ausführen einer Orthogonalmodulation auf einem Real-Achsen-Signal und einem Imaginär-Achsen-Signal, die orthogonal zueinander sind und durch die inverse diskrete Fourier-Transformation erzeugt wurden, gekennzeichnet durch den Schritt: Verzögern der ersten Daten für eine vorherbestimmte Zeit, um die zweiten Daten zu produzieren.