WO2003013050A1 - Verfahren zur datenkommunikation zwischen einem einzel- und einem mehr-träger-system - Google Patents

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WO2003013050A1
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frequency
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carrier system
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Edgar Bolinth
Ralf Kern
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    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for data communication between a single and a multi-carrier system and a transmitter and a receiver for single and multi-carrier signals.
  • the signals to be transmitted are converted from their normal low-pass frequency position by modulation into higher frequency ranges.
  • the higher frequency used for transmission is called the carrier frequency or the carrier. If this carrier frequency is sufficiently high, the advantage of transmission by radio can be used to advantage.
  • Carrier (frequency) systems that is to say devices for transmitting signals by means of carrier frequency technology, can use a single carrier or also a plurality of carriers (frequencies) for transmission.
  • a system that uses only one carrier frequency or one carrier is usually referred to as a single carrier (frequency) system (single carrier system).
  • Systems that use multiple carrier frequencies for transmission are also known as multi-carrier (frequency) systems.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • This system is particularly suitable for a strongly disturbed terrestrial transmission of digital signals. le.
  • OFDM systems are used in digital broadcasting.
  • OFDM also enables the use of the Frequency Division Multiple Access access method (FDMA), which can be used particularly advantageously in mobile radio technology.
  • FDMA Frequency Division Multiple Access access method
  • the available bandwidth of a transmission channel is divided into several neighboring disjoint sub-frequency channels.
  • the individual sub-frequency channels are then used as individual communication channels for different connections.
  • a disadvantage of the previously known multi-carrier systems is that communication with a single-carrier system is neither provided nor possible without additional, not inconsiderable additional expenditure.
  • a single carrier system in which the data to be transmitted is modulated onto a single carrier by means of frequency shift keeing (FSK) cannot communicate with an OFDM system.
  • the object of the present invention is therefore to propose a method and a device for data communication between a single and a multi-carrier system. Furthermore, an inexpensive transmitter and a receiver structure for both single and multi-carrier signals are to be specified.
  • this transmitter and receiver structure is not only restricted to the FSK modulation, but can be applied overall to the class of the digital nonlinear modulation types and the analog nonlinear and linear modulation types.
  • the classic analog non-linear modulation types include FM (frequency modulation) and WM (angle modulation), whose digital derivatives each include FSK (Frequency Shift Keying) modulation and CPFSK (Continuous Phase Frequency Shift Keying), which also includes CPM (Continuous Phase Modu - lation) is called.
  • GMSK Gausian Minimum
  • Shift Keying represents a linear modulation, it can be interpreted as a special case of the FSK, so that the above-mentioned transmitter and receiver structure are also systems modulated on GMSK, e.g. GSM and DECT can be applied.
  • GMSK e.g. GSM and DECT
  • a classic analog form of modulation is AM (amplitude modulation) which is still widely used in medium and long wave broadcasting.
  • the transmitter and receiver structure mentioned above can also be used for AM according to the invention.
  • An essential point of the invention is that data communication between a single and a multi-carrier system can be accomplished in that the multi-carrier system simulates the spectral signal components of the single-carrier system.
  • the multitude of carriers of the multi-carrier system is essentially used for this.
  • the invention thus relates to a method for data communication between a single and a multi-carrier system.
  • the multi-carrier system On the receiving side, the multi-carrier system spectrally samples a received single-carrier signal and, depending on it, decides on received data.
  • a single-carrier signal to be transmitted is simulated by the multi-carrier system with its carriers.
  • the multi-carrier system For bidirectional operation, the multi-carrier system spectrally scans a received single-carrier signal and, depending on it, decides on received data; the multicarrier system also simulates a single carrier signal to be transmitted with its carriers.
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transformation
  • FFT Fast Fourier Transformation
  • the center frequency, frequency deviation and other relevant system parameters of the single carrier system are preferably matched to the spacing of the carrier frequencies, center frequency and other relevant system parameters of the multi-carrier system.
  • These system parameters of the single-carrier system are also referred to as system-inherent parameters of the system.
  • the data received is preferably decided on the basis of the amplitude and phase of the spectrally sampled single carrier signal.
  • the amplitude and phase can be evaluated relatively easily. Furthermore, they represent reliable criteria for a safe decision about the received data.
  • signals are transmitted and / or received by multi-carrier systems by means of orthogonal frequency division multiplexing.
  • OFDM is used particularly advantageously for the transmission of signals via frequency-selective multipath propagation channels. It can advantageously be used both for digital broadcasting, transmission methods using power line communication and the like OFDM, and also in mobile radio technology.
  • the single carrier system modulates signals using frequency shift keying (FSK).
  • FSK frequency shift keying
  • FSK is preferably used in mobile radio technology and in the cordless telephone area. It proper is especially useful for the transmission of signals
  • the invention relates to a device for data communication between a single and a multi-carrier system.
  • a transmission path an amount / phase allocator, which allocates a single carrier signal to be transmitted according to amount and phase carriers of a multi-carrier signal, and / or in an reception path an amount / phase evaluator, which identifies the carriers evaluates a received multi-carrier signal according to magnitude and phase, and a decision-maker connected downstream of this, who decides on received data, is provided.
  • the transmission path preferably comprises a multi-carrier and a single-carrier data source.
  • the signals from the single carrier data source are fed to an IFFT (Inverse Fast Fourier Transformation) unit via a multiplexer. While in a multi-carrier system the IFFT and / or FFT algorithm is used for multi-carrier modulation and / or multi-carrier demodulation, in a single-carrier system the IFFT and / or the FFT is used to emulate the spectral signal components of the single carrier useful signal used. According to the invention, an IDFT (Inverse Discrete Fourier Transformation and / or DFT (Discrete Fourier Transformation) can also be used instead of an IFFT and / or FFT.
  • an IDFT Inverse Discrete Fourier Transformation and / or DFT (Discrete Fourier Transformation) can also be used instead of an IFFT and / or FFT.
  • the receive path preferably comprises an FFT unit (Fast Fourier Transformation) which transforms received signals from the time domain into the frequency domain, a demultiplexer which ultiplexes the received signal transformed by the FFT unit on carriers, and a single and a multi-carrier - data sink.
  • FFT unit Fast Fourier Transformation
  • demultiplexer which ultiplexes the received signal transformed by the FFT unit on carriers
  • a single and a multi-carrier - data sink a device for in particular bidirectional data communication between a single and a multi-carrier system can advantageously be created.
  • the invention also includes a transmitter for single and multi-carrier signals.
  • This has a multi-carrier and a single-carrier data source.
  • a single carrier signal generated by the single carrier data source is assigned by an amount / phase allocator according to the amount and phase carriers of a signal generated by the multiple carrier data source.
  • a multiplexer multiplexes the signals assigned by the amount / phase allocator and the signals from the multi-carrier data source onto carriers of the multi-carrier signal to be transmitted.
  • the signals multiplexed by the multiplexer are fed to an IFFT unit, which transforms them from the frequency to the time domain.
  • the invention relates to a receiver for single and multi-carrier signals, which has an FFT unit, among other things. This transforms the received signals from the time domain to the frequency domain.
  • the receiver has a de ultiplexer, which multiplexes the received signals transformed by the FFT unit onto carriers of a multi-carrier signal.
  • the demultiplexer is followed by an absolute value / phase evaluator, which evaluates the signals supplied according to the absolute value and phase.
  • the amount / phase evaluator is followed by a decision maker who decides on received data. The decided data is then fed to a single carrier data sink.
  • the output signals of the demultiplexer can also be fed to a multi-carrier data sink.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device for data communication using multi-carrier signals, with which both single and multi-carrier signals can be transmitted;
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a device for data communication between a single and a multi-carrier system, in which the single-carrier system is the transmitter and the multi-carrier system is the receiver;
  • Fig. 3 shows an embodiment of an apparatus for data communication between a single and a multi-carrier system, in which the single-carrier system is the receiver and the multi-carrier system is the transmitter.
  • the device shown in FIG. 1 has an OFDM and a single carrier signal source in the transmission path and an FSK data source 10 and 12 in the transmission path.
  • signals are essentially digitally generated and processed in the frequency range. Before transmission, they are transformed into the time domain.
  • Signals generated by the OFDM data source 10 are converted into a parallel signal by means of a downstream QAM modulator 13 and a serial / parallel converter 14. More precisely, the data packets, for example bits or bytes, contained in the serial input signal of the converter 14 are distributed on parallel lines in order to be able to be transmitted in parallel over a plurality of carrier frequencies.
  • the parallel output signals of the converter 14 are fed to a multiplexer 18, which multiplexes them on carriers of a multi-carrier signal to be transmitted.
  • the multiplexer 18 is followed by an IFFT unit 22, which transforms the supplied signals from the frequency to the time domain. These transformed signals are then transmitted via a transmitter 24.
  • the single carrier signals generated by the FSK data source 12 are modulated by a frequency domain modulator 17, more precisely an FSK modulator, to a single carrier frequency.
  • the signal generated by the FSK modulator 17 is then fed to an amount / phase allocator 20, which assigns the supplied signal according to amount and phase to the individual carriers of the multicarrier signal.
  • the signals assigned in this way are fed to the multiplexer 18, which multiplexes them onto the individual carriers.
  • Signals generated in this way by the reception path are transmitted via a transmission channel 26 and received by a receiver 28 in the transmission path.
  • the signals received by the receiver 28 are fed to an FFT unit 30, which transforms them from the time domain to the frequency domain.
  • the subsequent processing of the signals is then carried out essentially digitally in the frequency domain.
  • a demultiplexer 32 Downstream of the FFT unit 30 is a demultiplexer 32, which de-duplexes the output signals generated by the FFT unit 30 onto the individual carriers of the received multi-carrier signal.
  • the output signal of the demultiplexer 32 is fed to a serial / parallel converter 38, which converts it into a serial data stream and sends it to an OFDM data sink 42 via a QAM demodulator and decision maker 39.
  • the output signals of the demultiplexer 32 are fed to an absolute value / phase evaluator 34, which evaluates the signals of the individual carriers according to absolute value and phase and transmits the signals evaluated in this way to a frequency domain demodulator and decision maker 37.
  • the frequency domain demodulator and decision maker 37 makes the decision about the received data sequence and sends the data obtained in this way to an FSK data sink 40.
  • the device shown in FIG. 2 is a system for unidirectional data communication between a single and a multi-carrier system.
  • the single-carrier system is the transmitter and the multi-carrier system is the receiver. Since the device is otherwise the same as that shown in FIG. 1, except for the difference that a time-domain modulator 16 is used, reference is made to the description of the function of the individual components there.
  • FIG. 3 shows a device which is also designed for unidirectional data communication between a single and a multi-carrier system.
  • the single-carrier system is a receiver, and the multi-carrier system is therefore a transmitter.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr-Träger-System. Erfindungsgemäss tastet das Mehr-Thäger-System ein empfangenes Einzel-Träger-Signal spektral ab und entscheidet davon abhängig über empfangene Daten und/oder bildet ein zu sendendes Einzel-Träger-Signal mit seinen Trägern nach.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr-Träger-System
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr- Träger-System sowie einen Sender und einen Empfänger für Einzel- und Mehr-Träger-Signale .
Zur Übertragung von Nachrichtensignalen über frequenzselektive Mehrwegeausbreitungskanäle werden die zu übertragende Signale aus ihrer normalen Tiefpaß-Frequenzlage durch Modulation in höhere Frequenzbereiche umgesetzt. Die höhere Frequenz, die zur Übertragung genutzt wird, wird als Trägerfrequenz o- der Träger bezeichnet. Ist diese Trägerfrequenz ausreichend hoch, so kann der Vorteil einer Übertragung per Funk vorteilhaft ausgenutzt werden.
Träger (frequenz) -Systeme, also Vorrichtungen zum Übertragen von Signalen mittels der Trägerfrequenztechnik, können eine einzelne oder auch mehrere Träger (frequenzen) zur Übertragung nutzen. Ein System das nur eine Trägerfrequenz bzw. einen Träger nutzt, wird üblicherweise als Einzelträger (frequenz) - System (Single Carrier System) bezeichnet. Systeme, die mehrere Trägerfrequenzen zur Übertragung nutzen, sind auch als Mehr-Träger (frequenz) -Systeme (Multi Carrier Systems) bekannt .
Ein typischer Vertreter eines Mehr-Träger-Systems ist ein OFDM-System. OFDM steht für Orthogonal Frequency Division Multiplexing. Dieses System eignet besonders gut sich für eine stark gestörte terrestrische Übertragung digitaler Signa- le. Beispielsweise werden OFDM-Systeme im digitalen Rundfunk eingesetzt.
Weiterhin ermöglicht OFDM die Nutzung des Frequency Division Multiple Access Zugriffsverfahren (FDMA) , das vor allem in der Mobilfunktechnik vorteilhaft eingesetzt werden kann. Bei FDMA wird die verfügbare Bandbreite eines Übertragungskanals in mehrere benachbarte disjunkte Teilfrequenzkanäle unterteilt. Die einzelnen Teilfrequenzkanäle werden dann als einzelne Kommunikationskanäle für verschiedene Verbindungen genutzt.
Bei OFDM werden dagegen Datensymbole einer Kommunikationsverbindung über mehrere solche Teilfrequenzbänder sozusagen parallel übertragen. Die Übertragung in einem einzelnen Teilfrequenzband erfolgt schmalbandig. Daher benötigt ein einzelnes Teilfrequenzband relativ wenig Bandbreite zur Übertragung. Durch die geringe Bandbreite eines Teilfrequenzbandes wird der insgesamt frequenzselektive Übertragungskanal in mehrere nicht-frequenzselektive AWGN-Teil-Übertragungskanäle (Additive White Gaussian Noise) aufgeteilt. Dies ermöglicht empfängerseitig die Implementierung eines effizienten Frequenzbereichentzerrers, welcher üblicherweise aus einer FFT- Einheit (Fast Fourier Transformation) und einer Kanalschätz- und Korrektureinheit besteht. Somit ist im wesentlichen aufgrund der parallelen Übertragung von Datensymbolen über mehrere Teilfrequenzbänder auch bei stark gestörten Mehrwegeaus- breitungskanälen trotzdem eine sehr hohe Übertragungsqualität möglich. Weiterhin können mittels Hinzufügen eines zeitlichen Präfixes zu dem OFDM-Nutzsymbolanteil Intersymbolinterferen- zen, die durch Echobildung auf dem Übertragungskanal entstehen, wirksam verringert werden. Nachteilig ist jedoch bei den bisher bekannten Mehr-Träger- Systemen, dass eine Kommunikation mit einem Einzel-Träger- System ohne weiteren, nicht unerheblichen Zusatzaufwand weder vorgesehen noch möglich ist. Beispielsweise kann ein Einzel- Träger-System, bei dem die zu übertragenden Daten mittels Frequency-Shift-Keeing (FSK) auf einen einzelnen Träger moduliert werden, nicht mit einem OFDM-System kommunizieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr-Träger-System vorzuschlagen. Ferner sollen eine aufwandsgünstige Sender- und ein Empfängerstruktur für sowohl Einzel- als auch Mehr-Träger-Signale angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr-Träger-System mit den Merkmalen nach Anspruch 1, eine entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 10 sowie einen Sender und einen Empfänger für Einzel- und einem Mehr-Träger-Signale mit den Merkmalen nach Anspruch 14 bzw. 15 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es sei insbesondere darauf hingewiesen, das diese Sende- und Empfängerstruktur nicht lediglich auf die FSK-Modulation eingeschränkt ist, sondern insgesamt auf die Klasse der digitalen nichtlinearen Modulationsarten und der analogen nichtlinearen und linearen Modulationsarten angewendet werden kann. Zu den klassischen analogen nicht-linearen Modulationsarten gehören die FM (Frequenzmodulation) und WM (Winkelmodulation) , deren digitalen Derivate jeweils die FSK (Frequency Shift Keying) Modulation und das CPFSK (Continuous Phase Frequency Shift Keying) , welches auch CPM (Continuous Phase Modu- lation) genannt wird, sind. Obwohl GMSK (Gaussian Minimum
Shift Keying) eine lineare Modulation darstellt, kann sie als Sonderfall der FSK interpretiert werden, so dass oben genannte Sender- und Empfängerstruktur ebenfalls auf GMSK modulierte Systeme wie z.B. GSM und DECT angewendet werden können. Eine klassische analoge Modulationsform ist AM (Amplitudenmodulation) welche immer noch im Mittelwellen und Langwellen Rundfunkbereich weit verbreitet ist. Oben genannte Senderund Empfängerstruktur kann erfindungsgemäß ebenfalls auch für AM angewendet werden.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung besteht darin, dass eine Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr- Träger-System dadurch bewerkstelligt werden kann, dass das Mehr-Träger-System die spektralen Signalanteile des Einzel- Träger-Systems nachbildet. Hierzu wird im wesentlichen die Vielzahl von Trägern des Mehr-Träger-Systems genutzt.
Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr-Träger-System. Auf der Empfangsseite tastet das Mehr-Träger-System ein empfangenes Einzel-Träger-Signal spektral ab und entscheidet davon abhängig über empfangene Daten. Auf der Sendeseite wird ein zu sendendes Einzel-Träger-Signal von dem Mehr-Träger-System mit seinen Trägern nachgebildet. Für einen bidirektionalen Betrieb tastet das Mehr-Träger-System ein empfangenes Einzel- Träger-Signal spektral ab und entscheidet davon abhängig über empfangene Daten; ferner bildet das Mehr-Träger-System ein zu sendendes Einzel-Träger-Signal mit seinen Trägern nach. Während in einem Mehr-Träger-System der IFFT (Inverse Fast Fou- rier Transformation) und/oder FFT (Fast Fourier Transformation) Algorithmus der Mehr-Träger-Modulation und/oder Mehr- Träger-Demodulation dient, wird in einem Einzel-Träger-System die IFFT und/oder die FFT zu Nachbildung der spektralen Signalanteile des Einzel-Träger-Nutzsignals verwendet. Im Prinzip ist damit eine bidirektionale Datenkommunikation zwischen den beiden Systemen möglich.
Vorzugsweise sind Mittenfrequenz, Frequenzhub und weitere relevante Systemparameter des Einzel-Träger-Systems auf Abstände der Trägerfrequenzen, Mittenfrequenz und weitere relevante Systemparameter des Mehr-Träger-Systems abgestimmt. Diese Systemparameter des Einzel-Träger-Systems werde auch als systemimmanente Parameter des Systems bezeichnet.
Über empfangene Daten wird vorzugsweise anhand von Amplitude und Phase des spektral abgetasteten Einzel-Träger-Signals entschieden. Amplitude als auch Phase können verhältnismäßig einfach ausgewertet werden. Ferner stellen sie zuverlässige Kriterien für eine sichere Entscheidung über die empfangenen Daten dar.
In einem bevorzugten Einsatzgebiet der Erfindung werden Signale mittels Orthogonal Frequency Division Multiplexing von Mehr-Träger-Systemen gesendet und/oder empfangen. OFDM wird - wie bereits Eingangs erwähnt - vor allem bei der Übertragung von Signalen über frequenzselektive Mehrwegeausbreitungskanä- le vorteilhaft angewandt. Vorteilhaft kann es sowohl für digitalen Rundfunk, die Power-Line-Communication und dergleichen OFDM nutzende Übertragungsverfahren als auch in der Mobilfunktechnik eingesetzt werden.
Schließlich moduliert in einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens das Einzel-Träger-System Signale mittels Frequency Shift Keying (FSK) . FSK wir vorzugsweise in der Mobilfunktechnik und im Schnurlos-Telefon-Bereich eingesetzt. Es eig- net sich vor allem für die Übertragung von Signalen über
Funkkanäle.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr-Träger- System. Hierbei sind in einem Sendepfad ein Betrags/Phasen- Zuordner, der ein zu sendendes Einzel-Träger-Signal nach Betrag und Phase Trägern eines Mehr-Träger-Signals zuordnet, und/oder in einem Empfangspfad ein Betrags/Phasen-Auswerter, der die Träger eines empfangenen Mehr-Träger-Signals nach Betrag und Phase auswertet, und ein diesem nachgeschalter Entscheider, der über empfangene Daten entscheidet, vorgesehen.
Vorzugsweise umfasst der Sendepfad einen Mehr- und eine Einzel-Träger-Datenquelle. Die Signale der Einzel-Träger- Datenquelle werden über einen Multiplexer einer IFFT (Inverse Fast Fourier Transformation) -Einheit zugeführt. Während in einem Mehr-Träger-System der IFFT und/oder FFT Algorithmus der Mehr-Träger-Modulation und/oder Mehr-Träger-Demodulation dient, wird in einem Einzel-Träger-System die IFFT und/oder die FFT zu Nachbildung der die spektralen Signalanteile des Einzel-Träger-Nutzsignals verwendet. Erfindungsgemäß können anstelle einer IFFT und/oder FFT auch eine IDFT (Inverse Discrete Fourier Transformation und/oder DFT (Discrete Fourier Transformation eingesetzt werden.
Der Empfangspfad umfasst vorzugsweise eine FFT-Einheit (Fast Fourier Transformation) , die empfangenen Signale vom Zeit- in den Frequenzbereich transformiert, einen Demultiplexer, der das von der FFT-Einheit transformierte Empfangssignal auf Trägern ultiplext, und eine Einzel- und eine Mehr-Träger- Datensenke. Mit den oben erläuterten Ausgestaltungen kann eine Vorrichtung zur insbesondere bidirektionalen Datenko munikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr-Träger-System vorteilhaft geschaffen werden.
Die Erfindung umfasst ferner einen Sender für Einzel- und Mehr-Träger-Signale. Dieser weist eine Mehr- und eine Einzel- Träger-Datenquelle auf. Ein von der Einzel-Träger-Datenquelle erzeugtes Einzel-Träger-Signal wird von einem Betrags/Phasen- Zuordner nach Betrag und Phase Trägern eines Signals zugeordnet, das von der Mehr-Träger-Datenquelle erzeugt wurde. Ein Multiplexer multiplext die vom Betrags/Phasen-Zuordner zugeordneten Signale und die Signale von der Mehr-Träger- Datenquelle auf Träger des zu sendenden Mehr-Träger-Signals. Schließlich werden die vom Multiplexer gemultiplexten Signale einer IFFT-Einheit zugeführt, die sie vom Frequenz- in den Zeitbereich transformiert.
Ferner betrifft die Erfindung noch einen Empfänger für Einzel- und Mehr-Träger-Signale, der unter anderem eine FFT- Einheit aufweist. Diese transformiert die empfangenen Signale vom Zeit- in den Frequenzbereich. Zusätzlich weist der Empfänger einen De ultiplexer auf, der die von der FFT-Einheit transformierten EmpfangsSignale auf Träger eines Mehr-Träger- Signals multiplext. Dem Demultiplexer ist ein Betrags/Phasen- Auswerter nachgeschaltet, der zugeführte Signale nach Betrag und Phase auswertet. Schließlich ist dem Betrags/Phasen- Auswerter ein Entscheider nachgeschaltet, der über empfangene Daten entscheidet. Die entschiedenen Daten werden dann einer Einzel-Träger-Datensenke zugeführt. Die Ausgangssignale des Demultiplexers können auch einer Mehr-Träger-Datensenke zugeführt werden. Nachfolgend wird nun die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Datenkommunikation mittels Mehr-Träger-Signalen, mit der sowohl Einzel- als auch Mehr-Träger-Signale übertragen werden können;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr- Träger-System, bei dem das Einzel-Träger-System Sender und das Mehr-Träger-System Empfänger ist; und
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr- Träger-System, bei dem das Einzel-Träger-System Empfänger und das Mehr-Träger-System Sender ist.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist im Sendepfad als Mehr-Träger-Signal-Quelle eine OFDM- und als Einzel-Träger- Signal-Quelle eine FSK-Datenquelle 10 bzw. 12 auf. Im Sendepfad werden Signale im wesentlichen im Frequenzbereich digital erzeugt und verarbeitet. Vor der Übertragung werden sie in den Zeitbereich transformiert.
Von der OFDM-Datenquelle 10 erzeugte Signale werden mittels einem nachgeschaltetem QAM-Modulators 13 und einem Se- riell/Parallel-Wandler 14 in ein paralleles Signal umgesetzt. Genauer gesagt werden die in dem seriellen Eingangssignal des Wandlers 14 enthaltenen Datenpakete, beispielsweise Bits oder Bytes, auf parallele Leitungen verteilt, um über mehrere Trägerfrequenzen parallel übertragen werden zu können. Die parallelen Ausgangssignale des Wandlers 14 werden einem Multiplexer 18 zugeführt, der diese auf Trägern eines auszusendenden Mehr-Träger-Signals multiplext. Dem Multiplexer 18 ist eine IFFT-Einheit 22 nachgeschaltet, die die zugeführten Signale vom Frequenz- in den Zeitbereich transformiert. Diese transformierten Signale werden dann über einen Transmitter 24 ausgesendet.
Die von der FSK-Datenquelle 12 erzeugten Einzel-Träger- Signale werden von einem Frequenzbereichs-Modulator 17, genauer gesagt einem FSK-Modulator, auf eine einzelne Trägerfrequenz moduliert. Das vom FSK-Modulator 17 erzeugte Signal wird dann einem Betrags/Phasen-Zuordner 20 zugeführt, der das zugeführte Signal nach Betrag und Phase den einzelnen Trägern des Mehr-Träger-Signals zuordnet. Die derart zugeordneten Signale werden dem Multiplexer 18 zugeführt, der sie auf die einzelnen Trägern multiplext.
Derart vom Empfangspfad erzeugte Signale werden über einen Übertragungskanal 26 übertragen und von einem Receiver 28 im Sendepfad empfangen. Die vom Receiver 28 empfangenen Signale werden einer FFT-Einheit 30 zugeführt, die sie vom Zeit- in den Frequenzbereich transformiert. Die nachfolgende Verarbeitung der Signale erfolgt dann im wesentlichen digital im Frequenzbereich.
Der FFT-Einheit 30 ist ein Demultiplexer 32 nachgeschaltet, der die von der FFT-Einheit 30 erzeugten Ausgangssignale auf die einzelnen Träger des empfangenen Mehr-Träger-Signals de- ultiplext . Dem Ausgangssignal des Demultiplexer 32 werden einerseits einem Seriell/Parallel-Wandler 38 zugeführt, der sie in einem seriellen Datenstrom umsetzt und über einen QAM-Demodulator und Entscheider 39 an eine OFDM-Datensenke 42 sendet. Andererseits werden die Ausgangssignale des Demultiplexers 32 einem Betrags/Phasen-Auswerter 34 zugeführt, der die Signale der einzelnen Träger nach Betrag und Phase auswertet und die so ausgewerteten Signale an einen Frequenzbereichs-Demodula- tor und Entscheider 37 überträgt.
Der Frequenzbereichs-Demodulator und Entscheider 37 trifft die Entscheidung über die empfangene Datenfolge und sendet die derart erhaltenen Daten an eine FSK-Datensenke 40.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist es somit möglich, dass mit FSK modulierte Einzel-Träger-Signale über ein Mehr-Träger-System übertragen, insbesondere gesendet und empfangen werden. Damit stehen die Vorteile einer Mehr-Träger- Übertragung, wie beispielsweise eine sehr geringe Störanfälligkeit, auch Einzel-Träger-Signalen zur Verfügung. Obwohl die Übertragung in der Vorrichtung in Fig. 1 nur in einer Richtung angedeutet ist, ist eine bidirektionale Datenkommunikation im Prinzip genauso möglich.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung handelt es sich um ein System zur unidirektionalen Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr-Träger-System. Das Einzel- Träger-System ist bei dieser Vorrichtung Sender, das Mehr- Träger-System Empfänger. Da die Vorrichtung ansonsten der in Fig.l dargestellten gleicht, bis auf den Unterschied, dass ein Zeitbereichs-Modulator 16 verwendet wird, sei auf die dortige Beschreibung der Funktion der einzelnen Komponenten verwiesen. Schließlich zeigt Fig. 3 eine Vorrichtung, die ebenfalls zur unidirektionalen Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr-Träger-System ausgebildet ist. Hier ist das Einzel-Träger-System ein Empfänger, das Mehr-Träger-System demnach Sender. Zur Beschreibung der Funktion der einzelnen Komponenten sei wiederum auf die Erläuterungen zu Fig. 1 verwiesen.
Bezugszeichenliste
10 OFDM-Datenquelle
12 FSK-Datenquelle
13 QAM-Modulator
14 Seriell/Parallel-Wandler
16 Zeitbereichs-Modulator
17 Frequenzbereichs-Modulator
18 Multiplexer
20 Betrags/Phasen-Zuordner
22 IFFT-Einheit
24 Transmitter
26 Übertragungskanal 28 Receiver
30 FFT-Einheit 32 Demultiplexer
34 Betrags/Phasen-Auswerter
36 Zeitbereichs-Demodulator und Entscheider
37 Frequenzbereichs-Demodulator und Entscheider
38 Parallel/Seriell-Wandler
39 QAM-Demodulator und Entscheider
40 FSK-Datensenke 42 OFDM-Datensenke

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr-Träger-System, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehr-Träger-System ein empfangenes Einzel-Träger-Signal spektral abtastet und davon abhängig ü- ber empfangene Daten entscheidet, oder das Mehr-Träger-System ein zu sendendes Einzel-Träger-Signal mit seinen Trägern nachbildet oder das Mehr-Träger-System ein empfangenes Einzel-Träger-Signal spektral abtastet und davon abhängig über empfangene Daten entscheidet und das Mehr-Träger-System ein zu sendendes Einzel-Träger-Signal mit seinen Trägern nachbildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die systemimmanenten Parameter des Einzel-Träger-Systems auf Abstände der Trägerfrequenzen, Mittenfrequenz und weiteren systemimmanenten Parametern des Mehr- Träger-Systems abgestimmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die systemimmanenten Parameter des Einzel-Träger- Systems eine nichtlineare Modulationsart nach FSK und/oder CPFSK/CPM und/oder MSK und/oder GMSK und/der Frequenzmodulation und/oder Winkelmodulation beschreiben.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die systemimmanenten Parameter des Einzel-Träger- Systems eine lineare Modulationsart wie Amplitudenmodulation und/oder ASK/PAM (Amplitude Shift Keying/Pulse Amplitude Modulation) beschreiben.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über empfangene Daten anhand von Amplitude und Phase des spektral abgetasteten Einzel-Träger-Signals entschieden wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehr-Träger-System Signale mittels Orthogonal Frequency Division Multiplexing sendet und/oder empfängt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einzel-Träger- System Signale mittels Frequency Shift Keying moduliert.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einzel-Träger- System Signale mittels Continuous Phase Frequency Shift Keying moduliert.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einzel-Träger- System Signale mittels Amplitudenmodulation moduliert.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einzel-Träger- System Signale mittels (analoger) Frequenzmodulation oder Winkelmodulation moduliert.
11. Vorrichtung zur Datenkommunikation zwischen einem Einzel- und einem Mehr-Träger-System, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Sendepfad (10, 12, 13, 14, 17, 18, 22, 24) ein Betrags/Phasen-Zuordner (20), der ein zu sendendes Einzel-Träger-Signal nach Betrag und Phase Trägern ei- nes Mehr-Träger-Signals zuordnet, und/oder in einem Empfangspfad (28, 30, 32, 38, 39, 40, 42) ein Betrags/Phasen- Auswerter (34), der die Träger eines empfangenen Mehr-Träger- Signals nach Betrag und Phase auswertet, und ein diesem nachgeschalteter Frequenzbereichs-Demodulator und Entscheider (37), der über empfangene Daten entscheidet, vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendepfad eine Mehr- und eine Einzel- Träger-Datenquelle (10, 12) umfasst, deren Signale über einen Multiplexers (18) einer IFFT-Einheit (22) zugeführt werden, die zugeführte Signale vom Frequenz- in den Zeitbereich transformiert .
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , dass der Empfangspfad eine FFT-Einheit (30), die empfangene Signale vom Zeit- in den Frequenzbereich transformiert, einen Demultiplexer (32), der das von der FFT- Einheit (30) transformierte Empfangssignal auf Träger multiplext, und eine Einzel- und Mehr-Träger-Datensenke (40, 42) umfasst.
14. Sender für Einzel- und Mehr-Träger-Signale, der
- eine Mehr- und eine Einzel-Träger-Datenquelle (10, 12),
- einen Betrags/Phasen-Zuordner (20) , der ein Einzel-Träger- Signal von der Einzel-Träger-Datenquelle (12) nach Betrag und Phase Trägern eines Mehr-Träger-Signals zuordnet,
- einen Multiplexer (18), der die vom Betrags/Phasen-Zuordner (20) zugeordneten Signale und die Signale von der Mehr- Träger-Datenquelle (10) auf Träger des zu sendenden Mehr- Träger-Signals multiplext, und
- eine IFFT-Einheit (22) aufweist, die vom Multiplexer (18) zugeführte Signale vom Frequenz- in den Zeitbereich transformiert.
15. Empfänger für Einzel- und Mehr-Träger-Signale, der
- eine FFT-Einheit (30), die empfangene Signale vom Zeit- in den Frequenzbereich transformiert,
- einen Demultiplexer (32), der das von der FFT-Einheit (30) transformierte Empfangssignal auf Träger eines Mehr-Träger- Signals multiplext,
- einen Betrags/Phasen-Auswerter (34), der die vom Demultiplexer (32) zugeführten Signale nach Betrag und Phase auswertet,
- einen dem Betrags/Phasen-Auswerter (34) nachgeschalteten Frequenzbereichs-Demodulator und Entscheider (37), der über empfangene Daten entscheidet, und
- eine Einzel- und Mehr-Träger-Datensenke (40, 42) aufweist.
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