EP2067260A1 - Method for deriving interference signals from modulated digital signals - Google Patents

Method for deriving interference signals from modulated digital signals

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Publication number
EP2067260A1
EP2067260A1 EP06806864A EP06806864A EP2067260A1 EP 2067260 A1 EP2067260 A1 EP 2067260A1 EP 06806864 A EP06806864 A EP 06806864A EP 06806864 A EP06806864 A EP 06806864A EP 2067260 A1 EP2067260 A1 EP 2067260A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signals
modulated digital
digital signals
transmitted
modulated
Prior art date
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Ceased
Application number
EP06806864A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Lukas Pauk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atos Convergence Creators GmbH
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG Oesterreich filed Critical Siemens AG Oesterreich
Publication of EP2067260A1 publication Critical patent/EP2067260A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
    • H04B1/1027—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference assessing signal quality or detecting noise/interference for the received signal

Definitions

  • the invention relates to a method for deriving interference signals from modulated digital signals, wherein each signal from digital data to be transmitted is determined on the basis of a modulation scheme and the modulated digital signals received at a receiver side comprise interfering signals in addition to the transmitted, modulated digital signals.
  • a signal in the sense of communications technology is a physical variable whose parameters are suitably changed so that the signal can become the carrier of information, it being possible to distinguish between so-called analog signals and so-called digital signals.
  • the information of the signal is stored in the amplitude.
  • this may be e.g. only two values such as "on and off", "0 and 1", etc., the signal is also referred to as a digital signal.
  • digitization for example, information such as text, image, sound, etc. in a digital, so countable, form - that is, in general, the information is converted by means of a binary code into digital data.
  • digitization is also the conversion of an analog physical quantity (eg electrical voltage, brightness, pressure, etc.) into discrete, digitally represented numerical values.
  • Digital signals digital data
  • transmission channel eg lines, air interface, etc.
  • square waves of which digital signal sequences of eg zeros and ones can be ideally represented, or be forwarded similar ideal pulse shape.
  • the digital signal is due to Storein bathe (eg, steaming, Storsignale, etc.) on the transmission channel, which is understood to be an established point-to-point connection, which is suitable for the transmission of signals or data over spatial or temporal distance is so distorted that the data may arrive at a receiver in a distorted manner and can no longer be correctly decoded.
  • Storein bathe eg, steaming, Storsignale, etc.
  • analog signals can be transmitted over long distances depending on the respective frequency. Therefore, digital signals are mapped by a so-called digital modulation on analog signals, which are also referred to as Tragerfrequenz or as a carrier. Usually, e.g. Sinus oscillations used as Tragerfrequenzen.
  • amplitude modulation In the case of amplitude modulation (ASK), the amplitude of a usually high-frequency carrier frequency is changed depending on the (low) frequency signals to be transmitted, which are to be modulated.
  • digital amplitude modulation for example, the carrier frequency is transmitted through the digital signals on the transmission channel on and off.
  • ASK was used at the beginning of broadcast technology because such modulated signals are very easy to generate and demodulate.
  • quadrature amplitude modulation can be used.
  • FSK frequency modulation
  • Phase modulation less prone to interference.
  • frequency modulation in the simplest case - the so-called binary FSK, the digital zero is encoded by an analog oscillation of a frequency and the digital one by an analog oscillation of a second frequency, the value of each frequency being a certain discrete value (eg zero or zero). One) corresponds.
  • the frequencies are arranged symmetrically about a carrier frequency. The distance between carrier frequency and signal frequency is called frequency sweep.
  • the FSK is technically usually e.g. realized by means of two oscillators, which are alternately turned on and off, but the changing phase position in the output signal is a disadvantage.
  • FSK is e.g. used in telecommunications in the transmission of data via lines, but also in the radio.
  • phase modulation digital signals - e.g. binary zeros and ones - coded by analogue oscillations of constant amplitudes and frequency, but different phase, so that the phase of the carrier frequencies for
  • QPSK Phase Shift Keying
  • QPSK can simultaneously transmit 2 bits per symbol, doubling the use of available bandwidth.
  • QPSK is used for signal transmission in digital satellite channels, in terrestrial broadcasting of digital signals and also in wired transmission methods.
  • Quadrature Amplitude Modulation combines Amplitude Modulation (ASK) and Phase Modulation (PSK), i. the carrier frequency is modulated in amplitude and phase.
  • QAM is particularly suitable for transmitting high data rates and is robust against so-called phase errors.
  • PSK Phase Modulation
  • QAM is also paid to the so-called linear digital modulation method.
  • amplitude modulation e.g., amplitude modulation (ASK)
  • Frequency Modulation (FSK), Phase Modulation (PSK), Quadrature Phase Modulation (QAM), etc.) it is then possible, over a certain transmission channel, which characterized by a transmission medium used (eg copper cable, coaxial cable, air, etc.) and a so-called bandwidth is going to transmit a certain data rate.
  • a transmission medium used eg copper cable, coaxial cable, air, etc.
  • the signals generated by means of the respective digital modulation which are derived from the digital signals or digital data, can also be referred to as modulated digital signals.
  • these modulated digital signals can be negatively influenced by so-called interference signals.
  • Such disturbing signals which affect the transmission of the (digital) information or data imaged in the modulated digital signals are, for example, noise or interference.
  • Noise is understood to mean several unwanted and long-lasting disturbances caused by different causes, which are superimposed on the (useful) signal to be transmitted.
  • radio transmissions such as atmospheric, galactic or cosmic noise, which is generated by ionization processes and inhomogeneities of the atmosphere and by radiation sources in or in space. This noise is frequency, weather and year-dependent.
  • interferences Under interferences usually a superposition of waves - in telecommunications, e.g. of electromagnetic waves as a function of a distribution of the frequencies or wavelengths in the signals understood.
  • waves In the case of interference, it is possible to distinguish between a so-called constructive interference, in which the superimposing waves reinforce each other, and a so-called destructive interference, in which the superimposed waves mutually evaporate or even extinguish.
  • interferences in the transmission of (useful) signals such as e.g. modulated digital signals and significantly affect the quality of the transmitted digital data.
  • Interference which may also include noise, is a common problem in radio technology in particular, if these interferences are also present within a so-called frequency band of the carrier frequency, for example.
  • Tragerfrequenzen occur, being referred to as the frequency band that area of the electromagnetic spectrum used for technical communication, which is associated with an electromagnetic wave (eg Tragerfrequenz) according to their frequency and wavelength.
  • bandwidth The difference between two frequencies, of which a certain, continuously related frequency range - ie a frequency band - is formed, is referred to as bandwidth.
  • satellite communications interference may occur, for example, from adjacent satellite transmissions, locally received terrestrial signals, or unauthorized transmission.
  • the carrier frequencies of these other transmissions eg, adjacent satellite transmissions, etc.
  • generate interference signals such as interference in a frequency band, which is associated with a different carrier frequency and thus interferes with the transmission of modulated digital signals in that frequency band.
  • Carrier frequencies used for the transmission of signals in a frequency band assigned to them are also referred to as regular carrier frequencies with respect to this frequency band.
  • Carrier frequencies, from which, for example, disturbance signals are triggered in non-assigned frequency bands, can also be referred to as unauthorized or unauthorized carrier frequencies with respect to these frequency bands. But even between carrier frequencies of a frequency band (such as the PSK), it can lead to interference signals such as interference.
  • EVM Error Vector Magnitude
  • Error Vector can be used to assess the quality of a modulation type or a so-called demodulator, but also to filter out interferences on the receiver side.
  • the error vector is usually calculated by means of a so-called demodulator by subtracting a so-called reference signal from an input signal measured on the receiver side.
  • the reference signal is thereby obtained on the receiver side from the demodulated, digital data, wherein these demodulated, digital data pass through a filter by which is usually simulated the transmission link. That is, the reference signal is thus an output of a filter which corresponds to, for example, a combination of a modulation filter used on a transmitter side in the modulation and a demodulation filter which corresponds to the filter used in the demodulation of the modulated digital signal on the receiver side.
  • the measured input signal, which is subtracted from the reference signal is also evaluated in the demodulator by a measurement filter. For example, this measuring filter also corresponds to the demodulation filter. This means that in the calculation of the error vector for both the determination of the reference signal and when measuring the input signal, a filtering of the respective signal is performed.
  • matched or signal matched filters are usually used, which has such a (adapted) transmission function that an additively disturbed (useful) signal can be detected as reliably as possible.
  • a matched filter is concentrated on the bandwidth of the regular carrier frequency or regular carrier frequencies and operates only in the range of the signal rate.
  • bandpass filters from which interference signals outside the frequency band of the modulated, digital signals are suppressed.
  • a filter in which, for example, the transfer function of the demodulation filter is included, is traversed, the error vector is influenced by this filtering.
  • interference signals whose bandwidths are not completely within the frequency band of the regular carrier frequency or carrier frequencies are also affected by the filtering and therefore can only be determined to a limited extent or not at all with the help of the Error Vector calculation.
  • significant portions of a spectrum of the interfering signal may be truncated by the filtering, thereby providing, for example, demodulation or identification of the signal
  • Interfering signal or e.g. an estimation of the central frequency, bandwidth and power of the interfering signal is made impossible.
  • a problem of the error-vector calculation is also that the Error-Vector only in so-called linear digital modulation methods such. PSK, Q-PSK, QAM, etc. can be used for deriving interference signals.
  • the document US 2003/0165205 A1 describes a method and a device for measuring and demodulating interferences that are contained in a digital carrier.
  • the interferences are determined with the aid of an error vector, which is generated by a so-called blind equalizer demodulator.
  • the received signals on the basis of which the error vector is calculated and thus the interferences are determined, likewise pass through a filter in the so-called receiver.
  • digital signals generated from the received signals are filtered again in order to limit them to the bandwidth of the signals in the baseband.
  • the method described in document US 2003/0165205 has similar disadvantages as an estimation of interference signals by means of error vector calculation. By filtering, e.g. cut off significant portions of the spectrum of an interfering signal, whereby only those interfering signals which are within the frequency band of the regular carrier frequency or the regular carrier frequencies can be identified.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a method which is a derivative of all a transmission of modulated interference signals influencing digital signals - even those which are not completely located in the frequency band of one or more regular carrier frequencies of the modulated digital signals, and which is not only applicable to linear digital modulation methods.
  • the main aspect of the proposed solution according to the invention is that the estimation of the interference signals - in particular those interference signals whose bandwidths are not completely within the frequency band of the regular carrier frequency or carrier frequencies, without influencing filtering - such. through a matched filter, e.g. the demodulation filter, since on the receiver side neither of the received, modulated digital signals nor of the reconstruction of the transmitted, modulated digital signals is a filter in which e.g. the transmission function of the demodulation filter is included, is passed through. Therefore, it is advantageously possible to identify sources of the disturbing signals on the receiver side on the basis of the estimated disturbing signals or to estimate the central frequency, bandwidth and power of a disturbing signal.
  • a matched filter e.g. the demodulation filter
  • inventive method advantageously not only in linear digital modulation such as PSK, Q-PSK, QAM, etc., but generally in digital Modulation can be used for a derivation of Storsignalen.
  • the transmitted, modulated digital signals are reconstructed on the receiver side on the basis of the values of the digital data to be transmitted on the receiver side, because in a simple manner a modulation of the digital data on a transmitter side - i. a transmitter-side conversion of the digital data into modulated digital signals - can be simulated on the receiver side and thus from the reconstruction of the transmitted, modulated digital signal, a good estimate of the modulated digital signals sent by the transmitter is delivered.
  • Time delay are taken into account by the transmission channel, because even the received modulated digital signals by parameters of the transmission channel such. Damping, time shift, etc. are influenced.
  • the received signals s r as s r As mi (c, t - t d ) + s ai (t), where A is the attenuation of the Transmission channel, c the digital data to be transmitted, t d the time delay of the transmission channel and s a i (t) denote the interfering signals, and on the receiver side the reconstruction of the transmitted, modulated digital signals 'iX as * " * "" ' , where A the estimate of
  • Attenuation c represent the values of the digital data to be transmitted at the receiver side and ' ⁇ ' the estimation of the time shift.
  • the corresponding digital data and influencing parameters of the transmission channel such as attenuation and time shift, are thus taken into account in an advantageous manner.
  • modulated digital signals s r and the interference signals are also taken into account.
  • the interference signals can be demodulated and / or identified.
  • FIG. 1 shows the sequence of the method for deriving interference signals from modulated digital signals in an exemplary manner.
  • a modulated digital signal s m is generated by a digital modulation (eg PSK, Q-PSK, QAM, etc.) on the basis of a modulation scheme of digital data to be transmitted.
  • Each of the modulated digital signals s mi corresponds to certain data c, wherein the modulated digital signals s mi can also be represented as functions s mi (c, t) with the parameters c and t for a time course and it is assumed that the Signals s mi (c, t) are, for example, interference-free or ideal.
  • the modulated digital signals s mi (c, t) are converted to a transmission frequency before transmission. That is, the signals s mi (c, t) are of a carrier frequency, which is usually in the so-called baseband - ie in the frequency range of their
  • Original position - is, to another carrier frequency (for example, in radio technology to the so-called radio frequency) implemented.
  • another carrier frequency for example, in radio technology to the so-called radio frequency
  • the modulated digital signals s mi (c, t) are then transmitted via a transmission channel (eg lines, air interface, etc.) to a receiver.
  • the signals s mi (c, t) are influenced depending on the transmission medium used (eg copper cable, coaxial cable, air, etc.). It can come through the transmission channel at a time delay t d and a damping A, under which an undesirable loss of energy of a signal in a transmission of a Sender is understood to a receiver.
  • disturbances such as noise, interference, etc. of the signals s m i (c, t) may occur.
  • a received, modulated digital signal s r is first downconverted from the transmission frequency, for example, to the baseband of the carrier frequency on a receiver side.
  • the received, modulated digital signal s r comprise, in addition to the transmitted, modulated digital signal s m i (c, t) with the index i, this signal s m ⁇ has been influenced by damping A and time shift t d of the transmission channel, also interference signals s' a i (t).
  • the received, modulated digital signal s r On the receiver side, the received, modulated digital
  • a sixth method step 6 the received, modulated, digital signal s r is demodulated.
  • the demodulator block in a seventh method step 7 from the i-th transmitted modulated digital signal s m ⁇ , which is contained in time-shifted and subdued form in the signal s r , estimates c for the digital data c, ⁇ for the damping A of
  • a reconstruction s m ⁇ of the transmitted, modulated digital signal s m ⁇ is derived from these estimates c, ⁇ and ⁇ d .
  • the reconstruction s m ⁇ can for example be given by the formula .v ,. ( ⁇ to be discribed.
  • Method step 9 then becomes the reconstruction s m ⁇ of the transmitted, modulated digital signal s m ⁇ from the in
  • Subtracts signal s r By this subtraction is in a tenth step 10 according to a formula an estimate s a ⁇ the interference signals with the index i determined.
  • no filter transfer function is included, since on the receiver side neither from the received, modulated digital signal s r nor from the reconstruction s m ⁇ of the transmitted, modulated digital signal s m ⁇ a filter in which, for example, the transfer function of a demodulation or is passed through a so-called matched filter.
  • the value of the difference So (t) is approximated to zero with increasing estimation accuracy.
  • This procedure of method steps 5 to 10 can be repeated for all modulated, digital signals s m ⁇ accordingly and the corresponding reconstruction s m i can be found.
  • the demodulator block must be set so that the respective modulated, digital signal s m ⁇ demodulated always, so that the associated estimates c, ⁇ and ' f ⁇ * are found.
  • the constants c, A and t d as well as their estimates for each signal s m ⁇ can differ with different index i. Therefore, the constants c, A and t d as well as their estimates should be distinguished by the index i.
  • an estimate s a of the Storsignale be determined, being approximated with increasing estimation quality So (t) zero.
  • this formula for estimating s a of the Storsignale no filter-transfer function of a demodulation filter is included, because neither the received, modulated digital signal s r nor the reconstruction s mi of the transmitted, modulated digital signal s mi a filter in which, for example, the Transmission function of a demodulation filter or, a so-called matched filter is included, are traversed.
  • the estimation s a of the interference signals is therefore also without interference from filtering and therefore suitable for identifying, for example, interference from unauthorized carrier frequencies.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for deriving interference signals from modulated, digital signals. The receiver end then reconstructs the modulated digital signals sent by a transmitter. These reconstructed modulated digital signals are then subtracted from the received modulated digital signals, and the result of the subtraction is used to estimate the interference signals without influence by prior filtering at the receiver end. By way of example, it is possible to demodulate the interference signals estimated at the receiver end in order to ascertain possible unauthorized carrier frequencies which disturb the regular carrier frequencies, even if the interference signals are not completely in the bandwidth of the regular carrier frequency or carrier frequencies.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zum Ableiten von Störsignalen aus modulierten digitalen SignalenMethod for deriving interference signals from modulated digital signals
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ableiten von Störsignalen aus modulierten, digitalen Signalen, wobei jedes Signal aus zu übertragenden digitalen Daten anhand eines Modulationsschemas bestimmt wird und die auf einer Empfängerseite empfangenen, modulierten digitalen Signale neben den abgesendeten, modulierten digitalen Signalen auch Störsignale umfassen.The invention relates to a method for deriving interference signals from modulated digital signals, wherein each signal from digital data to be transmitted is determined on the basis of a modulation scheme and the modulated digital signals received at a receiver side comprise interfering signals in addition to the transmitted, modulated digital signals.
Ein Signal im nachrichtentechnischen Sinn ist eine physikalische Größe, deren Parameter geeignet verändert werden, damit das Signal Träger von Information werden kann, wobei zwischen so genannten analogen Signalen und so genannten digitalen Signalen unterschieden werden kann.A signal in the sense of communications technology is a physical variable whose parameters are suitably changed so that the signal can become the carrier of information, it being possible to distinguish between so-called analog signals and so-called digital signals.
Bei einem analogen Signal ist die Information des Signals in der Amplitude hinterlegt. Werden von der physikalischen Größe allerdings im Wesentlichen nur endlich viele Werte angenommen - im Extremfall können das z.B. nur zwei Werte wie beispielsweise „an und aus", „0 und 1", etc. sein, so wird das Signal auch als digitales Signal bezeichnet. EineFor an analog signal, the information of the signal is stored in the amplitude. However, essentially only finitely many values are assumed by the physical quantity-in extreme cases, this may be e.g. only two values such as "on and off", "0 and 1", etc., the signal is also referred to as a digital signal. A
Ausgangsbasis für diese digitalen Signale stellen so genannte digitale Daten dar, welche durch eine so genannte Digitalisierung gewonnen werden.Starting point for these digital signals are so-called digital data, which are obtained by a so-called digitization.
Durch Digitalisierung werden beispielsweise Informationen wie z.B. Schrift, Bild, Ton, etc. in eine digitale, also abzählbare, Form gebracht - d.h. im allgemeinen wird die Information dabei mittels eines Binärcodes in digitale Daten umgewandelt. Als Digitalisierung wird allerdings z.B. auch die Umwandlung einer analogen physikalischen Größe (z.B. elektrische Spannung, Helligkeit, Druck, etc.) in diskrete, digital repräsentierte Zahlenwerte bezeichnet. Digitale Signale (digitale Daten) , welche über einen so genannten Ubertragungskanal (z.B. Leitungen, Luftschnittstelle, etc.) übertragen werden, können nur über geringe Entfernungen als so genannte Rechteckschwingungen, von welchen digitale Signalfolgen von z.B. Nullen und Einsen ideal repräsentiert werden können, oder ahnlich idealer Impulsform weitergeleitet werden. Bei größeren Entfernungen wird das digitale Signal durch Storeinflusse (z.B. Dampfungen, Storsignale, etc.) auf dem Ubertragungskanal, unter welchem eine eingerichtete Punkt-zu-Punkt-Verbindung verstanden wird, welche zur Übertragung von Signalen bzw. Daten über raumliche oder zeitliche Distanz geeignet ist, derart verzerrt, dass die Daten verfälscht bei einem Empfanger ankommen und nicht mehr korrekt decodiert werden können.By digitization, for example, information such as text, image, sound, etc. in a digital, so countable, form - that is, in general, the information is converted by means of a binary code into digital data. However, digitization is also the conversion of an analog physical quantity (eg electrical voltage, brightness, pressure, etc.) into discrete, digitally represented numerical values. Digital signals (digital data), which are transmitted via a so-called transmission channel (eg lines, air interface, etc.), can only over small distances as so-called square waves, of which digital signal sequences of eg zeros and ones can be ideally represented, or be forwarded similar ideal pulse shape. For larger distances, the digital signal is due to Storeinflusse (eg, steaming, Storsignale, etc.) on the transmission channel, which is understood to be an established point-to-point connection, which is suitable for the transmission of signals or data over spatial or temporal distance is so distorted that the data may arrive at a receiver in a distorted manner and can no longer be correctly decoded.
Im Gegensatz dazu können analoge Signale abhangig von der jeweiligen Frequenz auch über größere Entfernungen übertragen werden. Daher werden digitale Signal mittels einer so genannten digitalen Modulation auf analoge Signale abgebildet, welche auch als Tragerfrequenz oder als Trager bezeichnet werden. Meist werden z.B. Sinusschwingungen als Tragerfrequenzen eingesetzt.In contrast, analog signals can be transmitted over long distances depending on the respective frequency. Therefore, digital signals are mapped by a so-called digital modulation on analog signals, which are also referred to as Tragerfrequenz or as a carrier. Mostly, e.g. Sinus oscillations used as Tragerfrequenzen.
Von der digitalen Modulation wird dabei eine Vorschrift geliefert - ein so genanntes Modulationsschema, anhand dessen die digitalen Signale bzw. digitalen Daten auf die analogen Signale bzw. die Tragerfrequenzen moduliert werden. Dabei werden bei der digitalen Modulation verschiedene Verfahren wie beispielsweise Amplitudenmodulation (ASK) , Frequenzmodulation (FSK) , Phasenmodulation (PSK) , Quadraturphasenmodulation (QAM), etc. unterschieden.Of the digital modulation while a provision is provided - a so-called modulation scheme, based on which the digital signals or digital data to the analog signals or the carrier frequencies are modulated. In the digital modulation, different methods such as amplitude modulation (ASK), frequency modulation (FSK), phase modulation (PSK), quadrature phase modulation (QAM), etc. are differentiated.
Bei der Amplitudenmodulation (ASK) wird die Amplitude einer meist hochfrequenten Tragerfrequenz abhangig von den zu übertragenden, meist niederfrequenten und zu modulierenden (Nutz-) Signalen verändert. Bei digitaler Amplitudenmodulation wird z.B. die Tragerfrequenz durch die zu übertragenden digitalen Signale auf dem Ubertragungskanal an- und ausgeschaltet. Die ASK wurde zu Beginn der Rundfunktechnik eingesetzt, weil derartig modulierte Signale sehr einfach erzeugt und demoduliert werden können. Diesen Vorteilen stehen Nachteile wie Störanfälligkeit und schlechterIn the case of amplitude modulation (ASK), the amplitude of a usually high-frequency carrier frequency is changed depending on the (low) frequency signals to be transmitted, which are to be modulated. In digital amplitude modulation, for example, the carrier frequency is transmitted through the digital signals on the transmission channel on and off. The ASK was used at the beginning of broadcast technology because such modulated signals are very easy to generate and demodulate. These advantages are disadvantages such as susceptibility and worse
Wirkungsgrad gegenüber, so dass in vielen Anwendungen nun abgewandelte Modulationsverfahren wie z.B. die Quadraturamplitudenmodulation (QAM) genutzt werden.Efficiency, so that in many applications now modified modulation methods such. the quadrature amplitude modulation (QAM) can be used.
Im Gegensatz zur ASK sind Frequenzmodulation (FSK) undIn contrast to the ASK are frequency modulation (FSK) and
Phasenmodulation (PSK) weniger anfallig gegenüber Störungen. Bei der Frequenzmodulation wird im einfachsten Fall - der so genannten Binary FSK, die digitale Null durch eine analoge Schwingung einer Frequenz codiert und die digitale Eins durch eine analoge Schwingung einer zweiten Frequenz, wobei der Wert jeder Frequenz einem bestimmten diskreten Wert (z.B. Null bzw. Eins) entspricht. Die Frequenzen sind dabei symmetrisch um eine Tragerfrequenz angeordnet. Der Abstand zwischen Tragerfrequenz und Signalfrequenz wird als Frequenzhub bezeichnet. Die FSK wird technisch üblicherweise z.B. mittels zwei Oszillatoren realisiert, welche wechselnd an- und ausgeschaltet werden, wobei aber die wechselnde Phasenlage im Ausgangssignal einen Nachteil darstellt. FSK wird z.B. in der Telekommunikation bei der Übertragung von Daten über Leitungen, aber auch im Funk eingesetzt.Phase modulation (PSK) less prone to interference. In frequency modulation, in the simplest case - the so-called binary FSK, the digital zero is encoded by an analog oscillation of a frequency and the digital one by an analog oscillation of a second frequency, the value of each frequency being a certain discrete value (eg zero or zero). One) corresponds. The frequencies are arranged symmetrically about a carrier frequency. The distance between carrier frequency and signal frequency is called frequency sweep. The FSK is technically usually e.g. realized by means of two oscillators, which are alternately turned on and off, but the changing phase position in the output signal is a disadvantage. FSK is e.g. used in telecommunications in the transmission of data via lines, but also in the radio.
Bei der Phasenmodulation (PSK) werden digitale Signale - z.B. binare Nullen und Einsen - durch analoge Schwingungen konstanter Amplituden und Frequenz, aber unterschiedlicher Phase kodiert, sodass die Phase der Tragerfrequenzen zumIn phase modulation (PSK), digital signals - e.g. binary zeros and ones - coded by analogue oscillations of constant amplitudes and frequency, but different phase, so that the phase of the carrier frequencies for
Trager der Information wird. Problem der PSK ist eine genaue phasensynchrone Abstimmung des Empfangers, weswegen dieses Modulationsverfahren für Ubertragungsarten mit großen Phasenfehlern wie z.B. Mobilfunk nicht gut geeignet ist. Eine Weiterentwicklung des PSK stellt das so genannte QuadratureCarrier of the information becomes. Problem of the PSK is a precise phase-synchronous tuning of the receiver, which is why this modulation method for transmission types with large phase errors such. Mobile is not well suited. A further development of the PSK is the so-called Quadrature
Phase Shift Keying (QPSK) dar. Bei QPSK können gleichzeitig 2 Bits pro Symbol übertragen werden, wodurch sich die Ausnutzung der zur Verfugung stehenden Bandbreite verdoppelt. QPSK wird bei der Signalubertragung in digitalen Satelliten- kanalen, bei der terrestrischen Ausstrahlung digitaler Signale und auch bei drahtgebundenen Ubertragungsverfahren verwendet .Phase Shift Keying (QPSK). QPSK can simultaneously transmit 2 bits per symbol, doubling the use of available bandwidth. QPSK is used for signal transmission in digital satellite channels, in terrestrial broadcasting of digital signals and also in wired transmission methods.
Durch die Quadraturamplitudenmodulation (QAM) werden die Amplitudenmodulation (ASK) und die Phasenmodulation (PSK) miteinander kombiniert, d.h. die Tragerfrequenz wird in Amplitude und Phase moduliert. QAM ist insbesondere für die Übertragung hoher Datenraten geeignet und ist robust gegen so genannte Phasenfehler. Neben PSK wird QAM auch zu den so genanntes linearen, digitalen Modulationsverfahren gezahlt.Quadrature Amplitude Modulation (QAM) combines Amplitude Modulation (ASK) and Phase Modulation (PSK), i. the carrier frequency is modulated in amplitude and phase. QAM is particularly suitable for transmitting high data rates and is robust against so-called phase errors. In addition to PSK, QAM is also paid to the so-called linear digital modulation method.
In Abhängigkeit vom jeweils verwendeten Modulationsverfahren bzw. Modulationsschema (z.B. Amplitudenmodulation (ASK),Depending on the respective modulation method or modulation scheme used (e.g., amplitude modulation (ASK),
Frequenzmodulation (FSK) , Phasenmodulation (PSK) , Quadraturphasenmodulation (QAM), etc.) ist es dann möglich, über einen bestimmten Ubertragungskanal, welcher durch ein verwendetes Ubertragungsmedium (z.B. Kupferkabel, Koaxialkabel, Luft, etc.) und eine so genannte Bandbreite charakterisiert wird, eine bestimmte Datenrate zu übertragen. Die mittels der jeweiligen digitalen Modulation erzeugten Signale, welche aus den digitalen Signalen bzw. digitalen Daten abgeleitet werden, können auch als modulierte digitale Signale bezeichnet werden.Frequency Modulation (FSK), Phase Modulation (PSK), Quadrature Phase Modulation (QAM), etc.) it is then possible, over a certain transmission channel, which characterized by a transmission medium used (eg copper cable, coaxial cable, air, etc.) and a so-called bandwidth is going to transmit a certain data rate. The signals generated by means of the respective digital modulation, which are derived from the digital signals or digital data, can also be referred to as modulated digital signals.
Wahrend der Übertragung können diese modulierten digitalen Signale können durch so genannte Storsignale negativ beeinflusst werden. Solche Storsignale, durch welche die Übertragung der in den modulierten, digitalen Signalen abgebildeten (digitalen) Informationen bzw. Daten beeinträchtigt werden, sind beispielsweise Rauschen oder Interferenzen.During the transmission, these modulated digital signals can be negatively influenced by so-called interference signals. Such disturbing signals which affect the transmission of the (digital) information or data imaged in the modulated digital signals are, for example, noise or interference.
Als Rauschen werden dabei mehrere durch verschiedene Ursachen entstandene, unerwünschte und langer andauernde Störungen verstanden, welche dem zu übertragenden (Nutz-) Signal überlagert werden. Bei Funkubertragungen kann z.B. so genanntes atmosphärisches, galaktisches oder kosmisches Rauschen auftreten, welches durch Ionisierungsvorgange und Inhomogenitäten der Atmosphäre und durch Strahlungsquellen in ihr oder im Weltraum erzeugt wird. Dieses Rauschen ist frequenz-, wetter- und j ahreszeitenabhangig.Noise is understood to mean several unwanted and long-lasting disturbances caused by different causes, which are superimposed on the (useful) signal to be transmitted. For radio transmissions such as atmospheric, galactic or cosmic noise, which is generated by ionization processes and inhomogeneities of the atmosphere and by radiation sources in or in space. This noise is frequency, weather and year-dependent.
Unter Interferenzen wird üblicherweise eine Überlagerung von Wellen - in der Nachrichtentechnik z.B. von elektromagnetischen Wellen in Abhängigkeit von einer Verteilung der Frequenzen bzw. Wellenlangen in den Signalen verstanden. Bei Interferenzen kann zwischen einer so genannten konstruktiven Interferenz, bei der sich die überlagernden Wellen gegenseitig verstarken, und einer so genannten destruktiven Interferenz unterschieden werden, bei welcher sich die überlagernden Wellen gegenseitig dampfen oder sogar ausloschen. Damit können von Interferenzen Störungen bei der Übertragung von (Nutz-) Signalen wie z.B. modulierten, digitalen Signalen hervorgerufen und die Qualität der übertragenen, digitalen Daten erheblich beeinträchtigt werden.Under interferences usually a superposition of waves - in telecommunications, e.g. of electromagnetic waves as a function of a distribution of the frequencies or wavelengths in the signals understood. In the case of interference, it is possible to distinguish between a so-called constructive interference, in which the superimposing waves reinforce each other, and a so-called destructive interference, in which the superimposed waves mutually evaporate or even extinguish. Thus interferences in the transmission of (useful) signals such as e.g. modulated digital signals and significantly affect the quality of the transmitted digital data.
Insbesondere bei der Funktechnik sind Interferenzen, welche auch Rauschen umfassen können, ein verbreitetes Problem, wenn diese Interferenzen beispielsweise auch innerhalb eines so genannten Frequenzbandes der Tragerfrequenz bzw.Interference, which may also include noise, is a common problem in radio technology in particular, if these interferences are also present within a so-called frequency band of the carrier frequency, for example.
Tragerfrequenzen auftreten, wobei als Frequenzband jener Bereich des zur technischen Kommunikation verwendeten elektromagnetischen Spektrums bezeichnet wird, welcher einer elektromagnetischen Welle (z.B. Tragerfrequenz) gemäß ihrer Frequenz und Wellenlange zugeordnet ist. Die Differenz zweier Frequenzen, von welchen ein bestimmter, kontinuierlich zusammenhangender Frequenzbereich - also ein Frequenzband - gebildet wird, wird dabei als Bandbreite bezeichnet. In der Satellitenkommunikation können Interferenzen beispielsweise durch benachbarte Satelliten-Übertragungen, lokal empfangene terrestrische Signale oder eine nicht autorisierte Übertragung auftreten. In manchen Fallen werden von den Tragerfrequenzen dieser anderen Übertragungen (z.B. benachbarter Satelliten- Übertragungen, etc.) Storsignale wie z.B. Interferenzen in einem Frequenzband erzeugt, welches einer anderen Tragerfrequenz zugeordnet ist und damit die Übertragung von modulierten digitalen Signalen in diesem Frequenzband gestört. Tragerfrequenzen, welche für die Übertragung von Signalen in einem ihnen zugeordneten Frequenzband eingesetzt werden, werden auch als reguläre Tragerfrequenzen im Bezug auf dieses Frequenzband bezeichnet. Tragerfrequenzen, von welchen beispielsweise in ihnen nicht zugeordneten Frequenzbandern Storsignale ausgelost werden, können auch als nicht autorisierte oder unautorisierte Tragerfrequenzen in Bezug auf diese Frequenzbander bezeichnet werden. Aber auch zwischen Tragerfrequenzen eines Frequenzbandes (wie z.B. beim PSK) kann es zu Storsignalen wie z.B. Interferenzen kommen.Tragerfrequenzen occur, being referred to as the frequency band that area of the electromagnetic spectrum used for technical communication, which is associated with an electromagnetic wave (eg Tragerfrequenz) according to their frequency and wavelength. The difference between two frequencies, of which a certain, continuously related frequency range - ie a frequency band - is formed, is referred to as bandwidth. In satellite communications interference may occur, for example, from adjacent satellite transmissions, locally received terrestrial signals, or unauthorized transmission. In some cases, the carrier frequencies of these other transmissions (eg, adjacent satellite transmissions, etc.) generate interference signals, such as interference in a frequency band, which is associated with a different carrier frequency and thus interferes with the transmission of modulated digital signals in that frequency band. Carrier frequencies used for the transmission of signals in a frequency band assigned to them are also referred to as regular carrier frequencies with respect to this frequency band. Carrier frequencies, from which, for example, disturbance signals are triggered in non-assigned frequency bands, can also be referred to as unauthorized or unauthorized carrier frequencies with respect to these frequency bands. But even between carrier frequencies of a frequency band (such as the PSK), it can lead to interference signals such as interference.
Da insbesondere von Storsignalen wie z.B. Interferenzen die Qualität der Übertragung von modulierten digitalen Signalen stark beeinträchtigt werden kann, ist es wichtig, die Storsignale auf der Empfangerseite einerseits aus den empfangenen Signalen herauszufiltern, andererseits die Storsignale aber auch zu identifizieren, um sie in der Folge unterdrucken zu können.In particular, because of disturbing signals, e.g. Interferences, the quality of the transmission of modulated digital signals can be severely impaired, it is important to filter out the disturbance signals on the receiver side on the one hand from the received signals, on the other hand, the Storsignale but also to identify, in order to be able to underprint them.
Es ist bekannt, dass zur Beurteilung der Qualität einer Modulationsart bzw. eines so genannten Demodulators, aber auch zum Herausfiltern von Interferenzen auf der Empfangerseite die so genannte Error Vector Magnitude (EVM) oder der so genannte Error Vector herangezogen werden kann. Der Error Vector wird meist mittels eines so genannten Demodulators durch Subtraktion eines so genannten Referenzsignals von einem auf der Empfangerseite gemessenen Eingangssignal errechnet.It is known that the so-called Error Vector Magnitude (EVM) or the so-called Error Vector can be used to assess the quality of a modulation type or a so-called demodulator, but also to filter out interferences on the receiver side. The error vector is usually calculated by means of a so-called demodulator by subtracting a so-called reference signal from an input signal measured on the receiver side.
Das Referenzsignal wird dabei auf der Empfangerseite aus den demodulierten, digitalen Daten gewonnen, wobei diese demodulierten, digitalen Daten ein Filter durchlaufen, durch welches üblicherweise die Ubertragungsstrecke simuliert wird. D.h. das Referenzsignal ist somit Output eines Filters, welcher beispielsweise einer Kombination eines Modulationsfilters, das auf einer Senderseite bei der Modulation verwendet wird, und eines Demodulationsfilters, welches dem eingesetzten Filter bei der Demodulation des modulierten, digitalen Signals auf der Empfangerseite entspricht. Das gemessene Eingangssignal, welches vom Referenzsignal abgezogen wird, wird ebenfalls im Demodulator durch ein Messfilter bewertet. Dieses Messfilter entspricht beispielsweise ebenfalls dem Demodulationsfilter . Das bedeutet, dass bei der Berechnung des Error Vektors sowohl für das Ermitteln des Referenzsignals als auch beim Messen des Eingangssignals eine Filterung des jeweiligen Signals durchgeführt wird.The reference signal is thereby obtained on the receiver side from the demodulated, digital data, wherein these demodulated, digital data pass through a filter by which is usually simulated the transmission link. That is, the reference signal is thus an output of a filter which corresponds to, for example, a combination of a modulation filter used on a transmitter side in the modulation and a demodulation filter which corresponds to the filter used in the demodulation of the modulated digital signal on the receiver side. The measured input signal, which is subtracted from the reference signal, is also evaluated in the demodulator by a measurement filter. For example, this measuring filter also corresponds to the demodulation filter. This means that in the calculation of the error vector for both the determination of the reference signal and when measuring the input signal, a filtering of the respective signal is performed.
Als Demodulationsfilter auf der Empfangerseite werden üblicherweise so genannte matched oder signalangepasstes Filter eingesetzt, von welchen über eine derartige (angepasste) Ubertragungsfunktion verfugt wird, dass ein additiv gestörtes (Nutz-) Signal möglichst sicher detektiert werden kann. Meist ist ein signalangepasster Filter auf die Bandbreite der regulären Tragerfrequenz bzw. regulären Tragerfrequenzen konzentriert und nur im Bereich der Signalrate tatig. Als Demodulationsfilter werden z.B. häufig so genannte Bandpass-Filter eingesetzt, von denen Storsignale außerhalb des Frequenzbandes der modulierten, digitalen Signale unterdruckt werden.As a demodulation filter on the receiver side so-called matched or signal matched filters are usually used, which has such a (adapted) transmission function that an additively disturbed (useful) signal can be detected as reliably as possible. In most cases, a matched filter is concentrated on the bandwidth of the regular carrier frequency or regular carrier frequencies and operates only in the range of the signal rate. As a demodulation filter, e.g. Frequently used are so-called bandpass filters, from which interference signals outside the frequency band of the modulated, digital signals are suppressed.
Da sowohl vom Referenzsignal als auch vom gemessenenBecause of both the reference signal and the measured
Eingangssignal vor der Berechnung des Error Vektors ein Filter, in welchem beispielsweise die Ubertragungsfunktion des Demodulationsfilters enthalten ist, durchlaufen wird, wird auch der Error Vector von dieser Filterung beeinflusst. Dabei hat sich als nachteilig erwiesen, dass Storsignale, deren Bandbreiten nicht vollständig innerhalb des Frequenzbandes der regulären Tragerfrequenz bzw. Tragerfrequenzen gelegen sind, ebenfalls von der Filterung beeinflusst werden und daher nur begrenzt bis gar nicht mit Hilfe der Error- Vector-Berechnung ermittelt werden können. So können beispielsweise signifikante Teile eines Spektrums des Störsignals durch die Filterung abgeschnitten werden, wodurch z.B. eine Demodulation oder eine Identifikation desInput signal before the calculation of the error vector, a filter in which, for example, the transfer function of the demodulation filter is included, is traversed, the error vector is influenced by this filtering. It has proven to be disadvantageous that interference signals whose bandwidths are not completely within the frequency band of the regular carrier frequency or carrier frequencies are also affected by the filtering and therefore can only be determined to a limited extent or not at all with the help of the Error Vector calculation. For example, significant portions of a spectrum of the interfering signal may be truncated by the filtering, thereby providing, for example, demodulation or identification of the signal
Störsignals oder z.B. eine Abschätzung von Zentralfrequenz, Bandbreite und Leistung des Störsignals unmöglich gemacht wird.Interfering signal or e.g. an estimation of the central frequency, bandwidth and power of the interfering signal is made impossible.
Ein Problem der Error-Vector-Berechnung besteht außerdem darin, dass der Error-Vector nur bei so genannten linearen digitalen Modulationsverfahren wie z.B. PSK, Q-PSK, QAM, etc. für eine Herleitung von Störsignalen eingesetzt werden kann.A problem of the error-vector calculation is also that the Error-Vector only in so-called linear digital modulation methods such. PSK, Q-PSK, QAM, etc. can be used for deriving interference signals.
In der Schrift US 2003/0165205 Al wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Messen und Demodulieren von Interferenzen, welche in einem digitalen Träger enthalten sind, beschrieben. Beim beschriebenen Verfahren werden die Interferenzen mit Hilfe eines Error Vectors ermittelt, welcher durch einen so genannten Blind Equalizer Demodulator generiert wird. Bei dem in der Schrift US 2003/0165205 Al beschriebenen Verfahren wird von den empfangenen Signalen, auf deren Basis der Error Vector berechnet und dadurch die Interferenzen ermittelt werden, ebenfalls ein Filter im so genannten Receiver durchlaufen. Außerdem werden aus den empfangenen Signalen generierte, digitale Signale nochmals gefiltert, um diese auf die Bandbreite der Signale im Basisband zu begrenzen. Damit weist das in der Schrift US 2003/0165205 beschriebene Verfahren ähnliche Nachteile wie eine Abschätzung von Störsignalen mittels Error-Vector- Berechnung auf. Durch die Filterung werden z.B. signifikante Teile des Spektrums eines Störsignals abgeschnitten, wodurch nur mehr jene Störsignale identifiziert werden können, welche sich innerhalb des Frequenzbandes der regulären Träger- frequenz bzw. der regulären Trägerfrequenzen befinden.The document US 2003/0165205 A1 describes a method and a device for measuring and demodulating interferences that are contained in a digital carrier. In the described method, the interferences are determined with the aid of an error vector, which is generated by a so-called blind equalizer demodulator. In the method described in document US 2003/0165205 A1, the received signals, on the basis of which the error vector is calculated and thus the interferences are determined, likewise pass through a filter in the so-called receiver. In addition, digital signals generated from the received signals are filtered again in order to limit them to the bandwidth of the signals in the baseband. Thus, the method described in document US 2003/0165205 has similar disadvantages as an estimation of interference signals by means of error vector calculation. By filtering, e.g. cut off significant portions of the spectrum of an interfering signal, whereby only those interfering signals which are within the frequency band of the regular carrier frequency or the regular carrier frequencies can be identified.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verfahren anzugeben, welches eine Ableitung von allen eine Übertragung von modulierten, digitalen Signalen beeinflussenden Storsignalen - auch jener, welche nicht vollständig im Frequenzband einer oder mehrerer regulärer Tragerfrequenzen der modulierten, digitalen Signale gelegen sind, ermöglicht und welches nicht nur für lineare digitale Modulationsverfahren anwendbar ist.The present invention is therefore based on the object to provide a method which is a derivative of all a transmission of modulated interference signals influencing digital signals - even those which are not completely located in the frequency band of one or more regular carrier frequencies of the modulated digital signals, and which is not only applicable to linear digital modulation methods.
Die Losung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren der eingangs erwähnten Art, bei welchem auf einer Empfangerseite die abgesendeten, modulierte digitale Signale rekonstruiert werden, dann diese rekonstruierten, modulierten digitalen Signale von den empfangenen, modulierten digitalen Signalen subtrahiert werden und dann die Storsignale aus einem Ergebnis der Subtraktion ohne Beeinflussung durch vorherige Filterung auf der Empfangerseite abgeschätzt werden.The solution of this object is achieved by a method of the type mentioned, in which on a receiver side the transmitted, modulated digital signals are reconstructed, then these reconstructed, modulated digital signals are subtracted from the received, modulated digital signals and then the Storsignale from a result of the subtraction without being affected by prior filtering on the receiver side.
Der Hauptaspekt der erfindungsgemaß vorgeschlagenen Losung besteht darin, dass die Abschätzung der Storsignale - insbesondere jener Storsignale, deren Bandbreiten nicht vollständig innerhalb des Frequenzbandes der regulären Tragerfrequenz bzw. Tragerfrequenzen gelegen sind, ohne Beeinflussung von Filterung - wie z.B. durch ein signalangepasstes Filter wie z.B. dem Demodulationsfilter abgeschätzt werden kann, da auf der Empfangerseite weder von den empfangenen, modulierten digitalen Signalen noch von der Rekonstruktion der abgesendeten, modulierten digitalen Signale eine Filter, in welchem z.B. die Ubertragungsfunktion des Demodulationsfilters enthalten ist, durchlaufen wird. Daher ist es auf vorteilhafte Weise möglich, auf der Empfangerseite auf Basis der abgeschätzten Storsignale Quellen der Storsignale zu identifizieren bzw. Zentralfrequenz, Bandbreite und Leistung eines Storsignals abzuschätzen .The main aspect of the proposed solution according to the invention is that the estimation of the interference signals - in particular those interference signals whose bandwidths are not completely within the frequency band of the regular carrier frequency or carrier frequencies, without influencing filtering - such. through a matched filter, e.g. the demodulation filter, since on the receiver side neither of the received, modulated digital signals nor of the reconstruction of the transmitted, modulated digital signals is a filter in which e.g. the transmission function of the demodulation filter is included, is passed through. Therefore, it is advantageously possible to identify sources of the disturbing signals on the receiver side on the basis of the estimated disturbing signals or to estimate the central frequency, bandwidth and power of a disturbing signal.
Zusatzlich kann das erfindungsgemaße Verfahren vorteilhafterweise nicht nur bei linearer digitale Modulation wie z.B. PSK, Q-PSK, QAM, etc., sondern allgemein bei digitaler Modulation für eine Herleitung von Storsignalen eingesetzt werden .In addition, the inventive method advantageously not only in linear digital modulation such as PSK, Q-PSK, QAM, etc., but generally in digital Modulation can be used for a derivation of Storsignalen.
Zur Losung der Aufgabe ist vorgesehen, dass auf der Empfangerseite die abgesendeten, modulierten digitalen Signale auf Basis der auf der Empfangerseite ermittelten Werte der zu übertragenden digitalen Daten rekonstruiert werden, weil damit auf einfache Weise eine Modulation der digitalen Daten auf einer Senderseite - d.h. eine senderseitige Umwandlung der digitalen Daten in modulierte digitale Signale - auf der Empfangerseite nachgebildet werden kann und somit von der Rekonstruktion der abgesendeten, modulierten digitalen Signal eine gute Abschätzung der vom Sender abgesendeten, modulierten digitalen Signale geliefert wird.To solve the problem, it is provided that the transmitted, modulated digital signals are reconstructed on the receiver side on the basis of the values of the digital data to be transmitted on the receiver side, because in a simple manner a modulation of the digital data on a transmitter side - i. a transmitter-side conversion of the digital data into modulated digital signals - can be simulated on the receiver side and thus from the reconstruction of the transmitted, modulated digital signal, a good estimate of the modulated digital signals sent by the transmitter is delivered.
Es ist vorteilhaft, wenn auf der Empfangerseite bei einer Rekonstruktion der abgesendeten, modulierten digitalen Signale beeinflussende Parameter eines Ubertragungskanals wie eine Dampfung des Ubertragungskanal und/oder eineIt is advantageous if on the receiver side in a reconstruction of the transmitted, modulated digital signals influencing parameters of a transmission channel such as a damping of the transmission channel and / or a
Zeitverschiebung durch den Ubertragungskanal berücksichtigt werden, weil auch die empfangenen, modulierten digitalen Signale durch Parameter des Ubertragungskanal wie z.B. Dampfung, Zeitverschiebung, etc. beeinflusst werden.Time delay are taken into account by the transmission channel, because even the received modulated digital signals by parameters of the transmission channel such. Damping, time shift, etc. are influenced.
Bei einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung werden die abgesendeten, modulierten digitalen Signale sm als zeitabhängige Funktion und/oder als lineare Kombination von N modulierten, digitalen Signalen smi mit einem Index i = 1, 2, ..., N mit den zu übertragenden digitalen Daten als Parameter dargestellt, da durch diesen Ansatz berücksichtigt wird, dass das modulierten digitalen Signale sm bzw. jedes der modulierten, digitalen Signale smi mit den entsprechenden digitalen Daten und dem verwendeten Modulationsschema korrespondiert.In a preferred embodiment of the invention, the transmitted, modulated digital signals s m as a time-dependent function and / or as a linear combination of N modulated digital signals s mi with an index i = 1, 2, ..., N with the transmitted represented digital data as a parameter, since it is taken into account by this approach that the modulated digital signal s m or each of the modulated digital signals s mi corresponds to the corresponding digital data and the modulation scheme used.
Insbesondere können die empfangenen Signale sr als sr = Asmi(c, t - td) + sai(t), wobei A die Dampfung des Übertragungskanals, c die zu übertragenden digitalen Daten, td die Zeitverzögerung des Übertragungskanals und sai(t) die Störsignale bezeichnen, und auf der Empfängerseite die Rekonstruktion der abgesendeten, modulierten digitalen Signale ' iX als *" *" "' , wobei A die Schätzung derIn particular, the received signals s r as s r = As mi (c, t - t d ) + s ai (t), where A is the attenuation of the Transmission channel, c the digital data to be transmitted, t d the time delay of the transmission channel and s a i (t) denote the interfering signals, and on the receiver side the reconstruction of the transmitted, modulated digital signals 'iX as * " * ""' , where A the estimate of
Dämpfung, c die auf Empfängerseite ermittelten Werte der zu übertragenden digitalen Daten und '■' die Schätzung der Zeitverschiebung bezeichnen, dargestellt werden. In beiden Darstellungen werden damit auf vorteilhafte Weise die entsprechenden digitalen Daten sowie beeinflussende Parameter des Übertragungskanals wie z.B. Dämpfung und Zeitverschiebung berücksichtigt. Außerdem werden bei der Darstellung der empfangenen, modulierten digitalen Signale sr auch die Störsignale mitberücksichtigt.Attenuation, c represent the values of the digital data to be transmitted at the receiver side and ' ■ ' the estimation of the time shift. In both representations, the corresponding digital data and influencing parameters of the transmission channel, such as attenuation and time shift, are thus taken into account in an advantageous manner. In addition, in the representation of the received, modulated digital signals s r and the interference signals are also taken into account.
Zu diesem Zweck es kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn eineFor this purpose it can be further advantageous if a
Schätzung der Störsignale k" gemäß der FormelEstimation of the interference signals k "according to the formula
ermittelt wird, wobei sa die Störsignale, der Minuend der Subtraktion einen Anteil der empfangenen, modulierten digitalen Signale sr, der Subtrahend der Subtraktion die rekonstruierten, modulierten digitalen Signale ' ;tκ bezeichnet und wobei So (t) mit steigender Schätzungsqualität Null angenähert wird. Diese Darstellung der Abschätzung der Störsignale liefert eine Gleichung, aus der auf einfache where s a denotes the spurious signals, the minuend of the subtraction denotes a portion of the received modulated digital signals s r , the subtraction subtracts the reconstructed modulated digital signals ' t k , and So (t) approximates zero with increasing estimation quality , This representation of the estimation of the interfering signals provides an equation from which to simple
Weise - eventuell iterativ - die Störsignale, aber zu mindest eine sehr gute Abschätzung der Störsignale abgeleitet werden kann, auf deren Basis dann die Störsignale demoduliert und / oder identifiziert werden können.Way - possibly iteratively - the interference signals, but at least a very good estimate of the interference signals can be derived on the basis of which then the interference signals can be demodulated and / or identified.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigt Figur 1 den Ablauf des Verfahrens zum Ableiten von Storsignalen aus modulierten digitalen Signalen in beispielhafter Weise.The method according to the invention is explained in more detail below by way of example with reference to the attached figures. FIG. 1 shows the sequence of the method for deriving interference signals from modulated digital signals in an exemplary manner.
Das Verfahren beginnt mit einem Startschritt 1. In einem zweiten Verfahrenschritt 2 wird durch eine digitale Modulation (z.B. PSK, Q-PSK, QAM, etc.) anhand eines Modulationsschemas aus zu übertragenden digitalen Daten ein moduliertes digitales Signal sm erzeugt. Dabei kann beispielsweise das modulierte digitale Signal sm als lineare Kombination von N Signalen smi, sm2, ..., smN dargestellt werden, wobei durch ein Index i = 1, 2, ..., N ein bestimmtes modulierte digitale Signal smi bestimmt wird. Jedes der modulierten digitalen Signale smi entspricht dabei bestimmten Daten c, wobei die modulierten digitalen Signale smi z.B. auch als Funktionen smi(c, t) mit den Parametern c und t für einen zeitlichen Verlauf dargestellt werden können und angenommen wird, dass die Signale smi(c, t) beispielsweise störungsfrei bzw. ideal sind.The method begins with a starting step 1. In a second method step 2, a modulated digital signal s m is generated by a digital modulation (eg PSK, Q-PSK, QAM, etc.) on the basis of a modulation scheme of digital data to be transmitted. In this case, for example, the modulated digital signal s m can be represented as a linear combination of N signals s m i, s m 2,..., S mN , an index being modulated by an index i = 1, 2,..., N digital signal s mi is determined. Each of the modulated digital signals s mi corresponds to certain data c, wherein the modulated digital signals s mi can also be represented as functions s mi (c, t) with the parameters c and t for a time course and it is assumed that the Signals s mi (c, t) are, for example, interference-free or ideal.
In einem dritten Verfahrenschritt 3 werden vor der Übertragung die modulierten digitalen Signale smi(c, t) auf ein Ubertragungsfrequenz konvertiert. D.h. die Signale smi(c, t) werden von einer Tragerfrequenz, welche üblicherweise im so genannten Basisband - also im Frequenzbereich ihrerIn a third method step 3, the modulated digital signals s mi (c, t) are converted to a transmission frequency before transmission. That is, the signals s mi (c, t) are of a carrier frequency, which is usually in the so-called baseband - ie in the frequency range of their
Ursprungslage - liegt, auf eine andere Tragerfrequenz (z.B. bei der Funktechnik auf die so genannte Funkfrequenz) umgesetzt .Original position - is, to another carrier frequency (for example, in radio technology to the so-called radio frequency) implemented.
In einem vierten Verfahrenschritt 4 werden dann die modulierten digitalen Signale smi(c, t) über eine Ubertragungskanal (z.B. Leitungen, Luftschnittstelle, etc.) zu einem Empfanger übertragen. Dabei werden die Signale smi(c, t) je nach verwendetem Ubertragungsmedium (z.B. Kupferkabel, Koaxialkabel, Luft, etc.) beeinflusst. Es kann durch den Ubertragungskanal zu einer Zeitverzogerung td und zu einer Dampfung A kommen, unter welcher ein unerwünschter Energieverlust eines Signals bei einer Übertragung von einem Sender zu einem Empfänger verstanden wird. Weiters kann es bei der Übertragung der modulierten digitalen Signale smi(c, t) zu Störungen wie z.B. Rauschen, Interferenzen, etc. der Signale smi(c, t) kommen.In a fourth method step 4, the modulated digital signals s mi (c, t) are then transmitted via a transmission channel (eg lines, air interface, etc.) to a receiver. The signals s mi (c, t) are influenced depending on the transmission medium used (eg copper cable, coaxial cable, air, etc.). It can come through the transmission channel at a time delay t d and a damping A, under which an undesirable loss of energy of a signal in a transmission of a Sender is understood to a receiver. Furthermore, during the transmission of the modulated digital signals s m i (c, t), disturbances such as noise, interference, etc. of the signals s m i (c, t) may occur.
In einem fünften Verfahrenschritt 5 wird auf einer Empfängerseite zuerst ein empfangenes, moduliertes digitales Signal sr von der Übertragungsfrequenz beispielsweise in das Basisband der Trägerfrequenz hinunterkonvertiert. Das empfangene, modulierte digitale Signal sr umfassen dabei neben dem abgesendeten, modulierten digitalen Signal smi(c, t) mit dem Index i, wobei dieses Signal sm± z.B. durch Dämpfung A und Zeitverschiebung td des Übertragungskanals beeinflusst worden ist, auch Störsignale s'ai(t). Auf der Empfängerseite kann das empfangene, modulierte digitaleIn a fifth method step 5, a received, modulated digital signal s r is first downconverted from the transmission frequency, for example, to the baseband of the carrier frequency on a receiver side. The received, modulated digital signal s r comprise, in addition to the transmitted, modulated digital signal s m i (c, t) with the index i, this signal s m ± has been influenced by damping A and time shift t d of the transmission channel, also interference signals s' a i (t). On the receiver side, the received, modulated digital
Signal sr k beispielsweise mit der Formel sr = Asmi(c, t - td) + s'ai(t) dargestellt werden.For example, signal s r k can be represented by the formula s r = As m i (c, t -t d ) + s' a i (t).
In einem sechsten Verfahrensschritt 6 wird das empfangene, modulierte, digitale Signal sr demoduliert. Dabei werden durch einen so genannten Demodulator-Block in einem siebenten Verfahrensschritt 7 aus dem i-ten abgesendeten modulierten, digitalen Signal sm±, welches in zeitverschobener und gedämpfter Form im Signal sr enthalten ist, Abschätzungen c für die digitalen Daten c, Ä für die Dämpfung A desIn a sixth method step 6, the received, modulated, digital signal s r is demodulated. In this case, by a so-called demodulator block in a seventh method step 7 from the i-th transmitted modulated digital signal s m ± , which is contained in time-shifted and subdued form in the signal s r , estimates c for the digital data c, Ä for the damping A of
Übertragungskanals und *'' für die Zeitverschiebung td durch den Übertragungskanal bestimmt.Transmission channel and * '' for the time shift t d determined by the transmission channel.
In einem achten Verfahrenschritt 8 wird aus diesen Abschätzungen c, Ä und <d eine Rekonstruktion sm± des abgesendeten, modulierten digitalen Signals sm± abgeleitet.In an eighth method step 8, a reconstruction s m ± of the transmitted, modulated digital signal s m ± is derived from these estimates c, Ä and <d .
Die Rekonstruktion sm± kann beispielsweise durch die Formel .v,.( ~ beschrieben werden. In einem neuntenThe reconstruction s m ± can for example be given by the formula .v ,. ( ~ to be discribed. In a ninth
Verfahrenschritt 9 wird dann die Rekonstruktion sm± des abgesendeten, modulierten digitalen Signals sm± von den inMethod step 9 then becomes the reconstruction s m ± of the transmitted, modulated digital signal s m ± from the in
Basisband konvertierten, empfangenen, modulierten digitalenBaseband converted, received, modulated digital
Signal sr subtrahiert. Durch diese Subtraktion wird in einem zehnten Verfahrensschritt 10 gemäß einer Formel eine Abschätzung sa± der Störsignale mit dem Index i ermittelt. In dieser Formel ist keine Filter-Übertragungsfunktion enthalten, da auf der Empfängerseite weder vom empfangenen, modulierten digitalen Signal sr noch von der Rekonstruktion sm± des abgesendeten, modulierten digitalen Signals sm± eine Filter, in welchem z.B. die Übertragungsfunktion eines Demodulationsfilters bzw. eines so genannten angepassten Filters enthalten ist, durchlaufen wird. Der Wert der Differenz So (t) wird dabei mit steigender Schätzgenauigkeit Null angenähert.Subtracts signal s r . By this subtraction is in a tenth step 10 according to a formula an estimate s a ± the interference signals with the index i determined. In this formula, no filter transfer function is included, since on the receiver side neither from the received, modulated digital signal s r nor from the reconstruction s m ± of the transmitted, modulated digital signal s m ± a filter in which, for example, the transfer function of a demodulation or is passed through a so-called matched filter. The value of the difference So (t) is approximated to zero with increasing estimation accuracy.
Diese Vorgehensweise der Verfahrensschritte 5 bis 10 kann für alle modulierten, digitalen Signale sm± entsprechend wiederholt werden und dabei die entsprechende Rekonstruktion smi gefunden werden. Der Demodulator-Block muss dabei so eingestellt sein, dass immer das jeweilige modulierte, digitale Signal sm± demoduliert wird, damit die zugehörigen Abschätzungen c, Ä und 'f<* gefunden werden. Es ist dabei festzustellen, dass z.B. die Konstanten c, A und td sowie ihre Abschätzungen für jedes Signal sm± mit unterschiedlichem Index i differieren können. Daher sollten auch die Konstanten c, A und td sowie ihre Abschätzungen anhand des Index i unterschieden werden.This procedure of method steps 5 to 10 can be repeated for all modulated, digital signals s m ± accordingly and the corresponding reconstruction s m i can be found. The demodulator block must be set so that the respective modulated, digital signal s m ± demodulated always, so that the associated estimates c, Ä and ' f <* are found. It should be noted that, for example, the constants c, A and t d as well as their estimates for each signal s m ± can differ with different index i. Therefore, the constants c, A and t d as well as their estimates should be distinguished by the index i.
Nach der Rekonstruktion aller N Signale sm± können diese dann ebenfalls von den empfangenen, modulierten digitalen Signalen sr abgezogen werden. Aus dieser Differenz kann dann z.B. gemäß einer generellen FormelAfter the reconstruction of all N signals s m ± these can then also be subtracted from the received, modulated digital signals s r . From this difference can then, for example, according to a general formula
eine Abschätzung sa der Storsignale ermittelt werden, wobei mit steigender Schatzungsqualitat So (t) Null angenähert wird. Auch in dieser Formel zur Abschätzung sa der Storsignale ist keine Filter-Ubertragungsfunktion eines Demodulationsfilters enthalten, weil weder vom empfangenen, modulierten digitalen Signal sr noch von der Rekonstruktion smi des abgesendeten, modulierten digitalen Signals smi eine Filter, in welchem z.B. die Ubertragungsfunktion eines Demodulationsfilters bzw, eines so genannten angepassten Filters enthalten ist, durchlaufen werden. Die Abschätzung sa der Storsignale ist daher ebenfalls ohne Beeinflussung durch Filterung und daher geeignet, beispielsweise Interferenzen von unautorisierten Tragerfrequenzen zu identifizieren. an estimate s a of the Storsignale be determined, being approximated with increasing estimation quality So (t) zero. Also in this formula for estimating s a of the Storsignale no filter-transfer function of a demodulation filter is included, because neither the received, modulated digital signal s r nor the reconstruction s mi of the transmitted, modulated digital signal s mi a filter in which, for example, the Transmission function of a demodulation filter or, a so-called matched filter is included, are traversed. The estimation s a of the interference signals is therefore also without interference from filtering and therefore suitable for identifying, for example, interference from unauthorized carrier frequencies.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Ableiten von Storsignalen aus modulierten digitalen Signalen, wobei jedes Signal aus zu übertragenden digitalen Daten anhand einesA method for deriving interference signals from modulated digital signals, wherein each signal is to be transmitted from a digital data to be transmitted
Modulationsschemas bestimmt wird (2) und die auf einer Empfangerseite empfangenen, modulierten digitalen Signale neben abgesendeten, modulierten digitalen Signalen auch Storsignale umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass - auf einer Empfangerseite die abgesendeten, modulierte digitale Signale rekonstruiert werden (7, 8), - dass dann diese rekonstruierten, modulierten digitalen Signale von den empfangenen, modulierten digitalen Signalen subtrahiert werden (9) und - dass dann die Storsignale aus einem Ergebnis derModulation schemes is determined (2) and the received on a receiver side, modulated digital signals in addition to transmitted, modulated digital signals and Storsignale include, characterized in that - on a receiver side, the transmitted, modulated digital signals are reconstructed (7, 8), - that then these reconstructed modulated digital signals are subtracted from the received modulated digital signals (9) and then that the interfering signals are obtained from a result of
Subtraktion ohne Beeinflussung durch vorherige Filterung auf der Empfangerseite abgeschätzt werden (10).Subtraction can be estimated without interference from previous filtering on the receiver side (10).
2 . Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s auf der Empfangerseite die abge sendeten , modulierten digitalen Signale auf Basis der auf Empfangerseite ermittelten Werte der zu übertragenden digitalen Daten rekonstruiert werden (7) .2. Method according to claim 1, wherein on the receiver side the transmitted, modulated digital signals are reconstructed on the basis of the values of the digital data to be transmitted (7) determined on the receiver side.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Empfangerseite bei einer Rekonstruktion der abgesendeten, modulierten digitalen Signale beeinflussende Parameter eines Ubertragungskanals berücksichtigt werden (7).3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that on the receiver side in a reconstruction of the transmitted, modulated digital signals influencing parameters of a transmission channel are taken into account (7).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als beeinflussende Parameter eine Dampfung des Ubertragungskanal und / oder eine Zeitverschiebung durch den Ubertragungskanal berücksichtigt werden (7).4. The method according to claim 3, characterized in that as influencing parameters attenuation of the transmission channel and / or a time shift through the transmission channel are taken into account (7).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die abgesendeten, modulierten digitalen Signale sm als zeitabhängige Funktion und/oder als lineare Kombination von N modulierten, digitalen Signalen sm± mit einem Index i = 1, 2, ..., N mit den zu übertragenden digitalen Daten als Parameter dargestellt werden .5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the transmitted, modulated digital signals s m as time-dependent function and / or are represented as a linear combination of N modulated digital signals s m ± with an index i = 1, 2, ..., N with the digital data to be transmitted as parameters.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangenen Signale sr als sr = Asmi(c, t - td) + s'ai(t) dargestellt werden, wobei A die Dämpfung des Übertragungskanals, c die zu übertragenden digitalen Daten, td die Zeitverzögerung des Übertragungskanals und sai(t) die Störsignale bezeichnen.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the received signals s r as s r = As m i (c, t - t d ) + s' a i (t) are shown, where A is the attenuation the transmission channel, c the digital data to be transmitted, t d the time delay of the transmission channel and s a i (t) denote the interference signals.
7. Verfahren nach eine der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass auf der Empfängerseite die Rekonstruktion der abgesendeten, modulierten digitalen7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that on the receiver side, the reconstruction of the transmitted, modulated digital
Signale dargestellt wird (8), wobei Ä die Schätzung der Dämpfung, c die auf Empfängerseite ermittelten Werte der zu übertragenden digitalen Daten und f<i die Schätzung der Zeitverschiebung bezeichnen.signals (8), where A denotes the estimation of the attenuation, c the values of the digital data to be transmitted at the receiver side and f <i the estimation of the time shift.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schätzung der Störsignale8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that an estimate of the interference signals
" gemäß der Formel ermittelt wird (9, 10), wobei sa die Störsignale, der Minuend der Subtraktion einen Anteil der empfangenen, modulierten digitalen Signale sr, der Subtrahend der Subtraktion die rekonstruierten, modulierten digitalen Signale " "κ bezeichnet und wobei so (t) mit steigender Schätzungs-qualität Null angenähert wird. "according to the formula is determined (9, 10), where s a the interference signals, the Minuend of subtraction a portion of the received modulated digital signals s r , the subtrahend of subtraction the reconstructed modulated digital signals " " κ and where so (t) with increasing estimation quality zero approximates.
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