WO2003026241A2 - Verfahren und vorrichtung zur datenübertragung in einem mehr-träger-system - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur datenübertragung in einem mehr-träger-system Download PDF

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WO2003026241A2
WO2003026241A2 PCT/DE2002/003040 DE0203040W WO03026241A2 WO 2003026241 A2 WO2003026241 A2 WO 2003026241A2 DE 0203040 W DE0203040 W DE 0203040W WO 03026241 A2 WO03026241 A2 WO 03026241A2
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Edgar Bolinth
Ralf Kern
Jürgen KOCKMANN
Kalyan Koora
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04W52/42—TPC being performed in particular situations in systems with time, space, frequency or polarisation diversity
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
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    • H04L1/0026—Transmission of channel quality indication
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    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/30—TPC using constraints in the total amount of available transmission power
    • H04W52/34—TPC management, i.e. sharing limited amount of power among users or channels or data types, e.g. cell loading

Definitions

  • the invention relates to a method for data transmission in a multi-carrier system according to the preamble of claim 1 and a corresponding device according to the preamble of claim 11.
  • Orthogonal Frequency Division Multiplexing (hereinafter referred to briefly as OFDM) is a multiplex or multiple access method on a transmission channel in which a digital data stream to be transmitted is divided into several parallel digital data streams that are modulated on orthogonal carriers (frequencies) ,
  • the frequency spectrum of the transmission channel available for transmission is divided into several sub-frequency ranges, which are assigned to the carriers (also referred to as subcarriers).
  • each carrier is modulated independently of other carriers with the digital data stream assigned to it.
  • digital modulation methods such as PSK (Phase Shift Keying) or modifications thereof can be used.
  • a major advantage of OFDM over other broadband modulation methods such as the spread band method, frequency hopping and direct sequence spread spectrum (FHSS or DSSS) is that there is no need for complex channel equalization. Since data is transmitted in parallel using a large number of carrier frequencies and each carrier frequency only covers a small part of the range available for transmission. channel spectrum can be much easier than with a system in which one or only a few carriers are spread over a large frequency range.
  • FHSS frequency hopping and direct sequence spread spectrum
  • OFDM is used, for example, in wireless LANs (Local Area Networks) that are based on the HiperLAN / 2 standard of the ETSI (European Telecommunications Standard Institute). HiperLAN stands for High Performance Radio LAN. A total of 52 carrier frequencies are provided, 48 of which are used as useful carrier frequencies and 4 as pilot carrier frequencies. A frequency range of 5.15-5.3 GHz is available for transmission. Depending on the modulation method of the individual carriers, data transmission rates of 6, 12, 27 to 54 Mbit / s can be achieved.
  • wireless LANs Local Area Networks
  • ETSI European Telecommunications Standard Institute
  • HiperLAN stands for High Performance Radio LAN.
  • a total of 52 carrier frequencies are provided, 48 of which are used as useful carrier frequencies and 4 as pilot carrier frequencies.
  • a frequency range of 5.15-5.3 GHz is available for transmission.
  • data transmission rates of 6, 12, 27 to 54 Mbit / s can be achieved.
  • OFDM is also suitable for Powerline Communication (PLC).
  • the transmission is affected by multipath fading.
  • the multipath shrinkage occurs due to the different propagation paths of a signal to be transmitted. It is particularly noticeable in the case of radio transmission, since radio channels have many propagation paths, some of which are very different in terms of their transmission properties, compared to cable transmission. Multipath shrinkage is usually also frequency selective. For OFDM transmission systems, this means that the carrier frequencies are influenced to different degrees.
  • the signals transmitted by the individual carrier frequencies can be attenuated and delayed to different extents, that is to say distorted, when they are received.
  • the transmission rate can drop due to transmission errors or detection difficulties in the receiver.
  • FIG. 1 shows the frequency spectrum of an OFDM signal.
  • the performance is evenly distributed across the institutions.
  • the frequency spectrum shown in FIG. 2 results.
  • the carrier at "-7" is damped relative to the other neighboring carriers, i.e. has less spectral power than the other carriers.
  • the spectral lines between the individual carriers are in part strongly damped.
  • the reception spectrum is thus significantly distorted compared to the transmission spectrum. This makes it difficult to detect the data contained in the spectrum.
  • Another way of overcoming highly disturbed transmission channels is to switch from the complex modulation methods available with OFDM such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) or 16/64-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) to simpler methods such as Binary Phase Shift Keying (BPSK). to go back.
  • QPSK Quadrature Phase Shift Keying
  • 16/64-QAM Quadrature Amplitude Modulation
  • BPSK Binary Phase Shift Keying
  • FEC forward error correction
  • ARQ automatic repeat request
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for data transmission in a multi-carrier
  • An important point of the invention is to maintain the data transmission rate in the event of a disturbed transmission channel when distributing the transmission power available in the multi-carrier system to the individual carriers or carrier frequencies. It has been found that when using such an approach, the complex and thus expensive methods and devices mentioned at the outset can be dispensed with. For this purpose, the distribution of the available power is adapted to the conditions of the transmission channel.
  • the invention thus relates to a method for data transmission in a multi-carrier system, in which a power available for data transmission is distributed to the carriers or carrier frequencies, taking into account at least one transmission property of a transmission channel.
  • a power available for data transmission is distributed to the carriers or carrier frequencies, taking into account at least one transmission property of a transmission channel.
  • power influences on a signal to be transmitted can be taken into account and compensated for when the signal is transmitted in a transmission channel that is particularly susceptible to fading.
  • the available transmission power can be distributed among the individual carriers in such a way that carriers particularly affected by shrinkage have more transmission powers available than the carriers that are less affected by shrinkage.
  • the multi-carrier system preferably uses OFDM as a multiple access method on the transmission channel. OFDM, as a broadband access method, in particular on radio channels, is frequently affected by interference, so that the method according to the invention can be used particularly advantageously here.
  • the multipath fading generally represents a particularly important influencing factor for the signal to be transmitted. It therefore essentially determines the transmission properties of the transmission channel.
  • the power can be distributed to the carriers in such a way that power is assigned to a carrier depending on the attenuation in the transmission channel.
  • Knowledge of the transmission channel is required in order to be able to take into account the at least one transmission property. These are preferably obtained by a receiver sending information about transmission properties of the transmission channel to a transmitter, which the transmitter takes into account for distributing the power available to it for transmitting signals to the carriers.
  • this information can be sent continuously by the recipient.
  • the information can be sent after a predefined change to at least one transmission property, for example when the
  • the receiver preferably determines the information about transmission properties of the transmission channel on the basis of training symbols for channel estimation, which are usually transmitted, for example, at the beginning of a transmission from the transmitter and to the receiver and are essentially used to set equalizers in the receiver.
  • information about the transmission properties of the transmission channel can also be used essentially without the transmission of information if the transmission channel is stationary or at least quasi-stationary and has approximately symmetrical transmission properties.
  • a receiver and / or transmitter determines the transmission properties of the transmission channel using channel estimation.
  • the outlay is less.
  • the multi-carrier system is used in a wireless LAN based on the HyperLAN / 2 standard. Since the transmission channel in wireless LANs is generally stationary or at least quasi-stationary and has, for example, symmetrical transmission properties, here - as just mentioned - a receiver and / or transmitter can determine the transmission properties of the transmission channel by means of channel estimation.
  • the invention further relates to a device for data transmission in a multi-carrier system, which is designed in this way is that a power available for data transmission is distributed to the carriers or carrier frequencies taking into account at least one transmission property of a transmission channel.
  • the multi-carrier system is preferably an OFDM system.
  • the device can be designed such that the distribution of the power to the carriers is carried out in such a way that power is allocated to a carrier depending on the attenuation in the transmission channel.
  • At least one receiver and at least one transmitter are preferably provided.
  • the at least one receiver sends information about transmission properties of the transmission channel to the at least one transmitter, which the at least one transmitter takes into account for distributing the power available to it for transmitting signals to the carriers.
  • the at least one receiver can be designed such that it either sends the information continuously or after a predetermined change in at least one transmission property, for example after a transmission channel fault.
  • the receiver is designed such that it determines the information on the basis of received training symbols for channel estimation.
  • the multi-carrier system is preferably used in a wireless LAN based on the HiperLAN / 2 standard.
  • the effect of the invention is explained below on the basis of a typical transmission and reception spectrum in an OFDM system in conjunction with the drawings.
  • the drawings show in
  • Fig. 5 shows the block diagram of an OFDM transmission system according to the invention.
  • the power is distributed unevenly across the individual carriers, i.e. the individual carriers have been adapted to the properties of the transmission channel.
  • the bearer at "-7" has more power than the bearers at "-21", “+7” and "+21".
  • the intermediate spectra also have different amounts of power available.
  • the power was distributed to the individual carriers taking into account the properties of a transmission channel, which is a frequency-selective radio channel. In particular, multipath shrinkage was considered as an essential property.
  • the transmission signal is transmitted via the frequency-selective radio channel, as a result of which the (E p- catching) frequency spectrum results. Now is the received one
  • each spectral line has approximately the same spectral power.
  • the transmission channel has acted as a filter, which distorts or even equalizes the transmission spectrum in such a way that a "clean" reception spectrum "arrives" in the receiver. This considerably facilitates detection of the data contained in the spectrum.
  • the OFDM transmission system shown in FIG. 5 has a transmitter 10 and a receiver 12.
  • the transmitter 10 transmits (OFDM) signals via a transmission path or a transmission channel 14, on which interference 16 acts and which disturb signals to be transmitted, in particular cause attenuation in certain frequency ranges.
  • the signals therefore reach the receiver 12 in a distorted manner, in particular individual carriers of the OFDM signals are attenuated to different extents.
  • the digital signals to be transmitted are fed to a multiplexer 18, which divides the supplied signal stream into a plurality of parallel signal streams 20 with a correspondingly lower clock frequency.
  • These parallel signal streams 20 are fed to a modulator 22, which modulates them each to a carrier frequency of OFDM.
  • the modulator 22 Since a predetermined power is available for the transmission, which is essentially determined by the transmitter 10 and the transmission amplifier contained therein, the modulator 22 is designed such that it takes into account the transmission property of the transmission channel 14 when distributing the power to the individual carrier frequencies. For this purpose, the modulator 22 allocates power to a carrier depending on the attenuation in the transmission channel. The bearers who are tion channel 14 are damped more than other carriers, it allocates more power accordingly. This additional power particularly affects the spectral power distribution of the signals to be transmitted, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • received signals are divided by a multiplexer 24 into the parallel signal streams 26 assigned to the individual carriers of the OFDM system and fed to a demodulator 28, which uses them to generate the digital signals originally supplied to the transmitter 10.
  • the receiver 12 continuously sends information about transmission properties of the transmission channel 14 to the transmitter 10, which the transmitter 10 takes into account for distributing the power available to it for transmitting signals to the carriers.

Abstract

Verfahren zur Datenübertragung in einem Mehr-Träger-System, bei dem eine zur Datenübertragung zur Verfügung stehende Leistung unter Berücksichtigung mindestens einer Übertragungseigenschaft eines Übertragungskanals auf die Träger bzw. Trägerfrequenzen verteilt wird. Hierdurch ist es in der Regel nicht erforderlich, durch aufwendige Fehlerkorrekturverfahren oder Schaltungstechniken die Datenübertragungsrate trotz eines stark gestörten Übertragungskanals zu verringern.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Datenübertragung in einem Mehr- Träger-System
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Mehr-Träger-System nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine entsprechende Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 11.
Orthogonal Frequency Division Multiplexing (im folgenden kurz als OFDM bezeichnet) ist ein Multiplex- oder Mehrfach- zugriffsverfahren auf einen Übertragungskanal, bei dem ein zu übertragender digitaler Datenstrom in mehrere parallele digi- tale Datenströme aufgeteilt wird, die auf orthogonale Träger (frequenzen) moduliert werden.
Das zur Übertragung zur Verfügung stehende Frequenzspektrum des Übertragungskanals wird bei OFDM in mehrere Teilfrequenz- bereiche aufgeteilt, die den Trägern (auch als Subcarrier bezeichnet) zugeordnet sind. Jeder Träger wird bei OFDM unabhängig von anderen Trägern mit dem ihm zugewiesenen digitalen Datenstrom moduliert. Hierzu können beispielsweise digitale Modulationsverfahren wie PSK (Phase Shift Keying) oder Ab- Wandlungen davon eingesetzt werden.
Ein wesentlicher Vorteil von OFDM gegenüber anderen breitban- digen Modulationsverfahren wie die Spreizband-Verfahren, Fre- quence Hopping und Direct Sequence Spread Spectrum (FHSS bzw. DSSS) besteht darin, dass eine aufwendige Kanalentzerrung entfallen kann. Da mittels einer Vielzahl von Trägerfrequenzen Daten parallel übertragen werden und jede Trägerfrequenz nur einen kleine Teilbereich des zur Übertragung zur Verfü- gung stehenden Frequenzspektrums beansprucht, kann eine Ka- nalmodellierung wesentlich einfacher als bei einem System ausfallen, bei dem einer oder nur wenige Träger über einen großen Frequenzbereich gespreizt werden.
OFDM wird beispielsweise in Wireless LANs (Local Area Networks) eingesetzt, die auf dem HiperLAN/2-Standard der ETSI (European Telecommunications Standard Institute) basieren. HiperLAN steht für High Performance Radio LAN. Hierbei sind insgesamt 52 Trägerfrequenzen vorgesehen, wovon 48 als Nutzträgerfrequenzen und 4 als Pilotträgerfrequenzen genutzt werden. Es steht ein Frequenzbereich von 5,15-5,3 GHz für die Übertragung zur Verfügung. Abhängig vom Modulationsverfahren der einzelnen Träger können Datenübertragungsraten von 6, 12, 27 bis 54 Mbit/s erzielt werden.
Aufgrund der Unempfindlichkeit gegenüber Impulsstörern, ■ die ein breitbandiges Störspektrum erzeugen, eignet sich OFDM auch für die Powerline Communication (PLC) .
Bei der Modulation der einzelnen Trägerfrequenzen mittels OFDM ist darauf zu achten, dass die gesamte, in einem Übertragungssystem zur Verfügung stehende Übertragungsleistung nicht überschritten wird. Daher wird in der Regel jeder Trä- gerfrequenz etwa der gleiche Betrag an Übertragungsleistung zugewiesen. Mit anderen Worten wird die durchschnittliche Ü- bertragungsleistung über alle Träger annähernd konstant gehalten.
Insbesondere in schnurlosen Kommunikationssystemen wie beispielsweise dem oben erwähnten HiperLAN/2-Standard. wird jedoch die Übertragung durch Mehrwegeschwund (Multipath Fading) beeinflusst. Der Mehrwegeschwund kommt aufgrund der unter- schiedlichen Ausbreitungswege eines zu übertragenden Signals zustande. Er macht sich insbesondere bei einer Funkübertragung bemerkbar, da Funkkanäle im Vergleich zu einer Kabelübertragung viele, hinsichtlich ihrer Übertragungseigenschaf- ten zum Teil sehr unterschiedliche Ausbreitungswege besitzen. Der MehrwegeSchwund ist in der Regel auch frequenzselektiv. Dies bedeutet für OFDM-ÜbertragungsSysteme, dass die Trägerfrequenzen unterschiedlich stark beeinflusst werden.
Dem zufolge können die durch die einzelnen Trägerfrequenzen übertragenen Signale zum Teil unterschiedliche stark gedämpft und verzögert, also verzerrt sein, wenn sie empfangen werden. Besonders bei stark gestörten Übertragungskanälen kann daher- die Übertragungsrate aufgrund von Übertragungsfehlern oder Detektions-Schwierigkeiten im Empfänger sinken.
In Fig. 1 ist das Frequenzspektrum eines OFDM-Signals dargestellt. Die Leistung ist über die Träger gleichverteilt. Nach Übertragung des Signals über einen frequenzselektiven Kanal ergibt sich das in Fig. 2 abgebildete Frequenzspektrum. Der Träger bei "-7" ist gegenüber den anderen benachbarten Trägern gedämpft, d.h. weist weniger spektrale Leistung als die anderen Träger auf. Ebenso sind die Spektrallinien zwischen den einzelnen Trägern zum Teil stark gedämpft. Insgesamt ist somit das Empfangsspektrum gegenüber dem Sendespektrum wesentlich verzerrt. Eine Detektion der im Spektrum enthaltenen Daten wird dadurch erschwert.
Um dem zu begegnen, sind bisher verschiedene Methoden be- kannt .
Einerseits werden im Basisbandbereich eines Empfängers für OFDM-Signale verschiedene, zum Teil sehr komplexe Algorithmen zur Signalentzerrung eingesetzt. Zur Durchführung derartiger
Algorithmen sind jedoch aufwendige digitale Signalverarbeitungstechniken erforderlich.
Eine andere Möglichkeit zur Überwindung stark gestörter Übertragungskanäle besteht darin, von den komplexen, bei OFDM verfügbaren Modulationsverfahren wie QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) oder 16/64-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) auf einfachere Verfahren wie beispielsweise Binary Phase Shift Keying (BPSK) zurück zu gehen. In einem auf dem Hiper- LAN/2-Standard basierendem schnurlosen LAN sinkt dadurch allerdings die Datenübertragungsrate von 12 bis 54 Mbit/s auf etwa 6 bis 9 Mbit/s.
Schließlich können auch komplexe Fehlerkorrektur-Verfahren wie Forward Error Correction (FEC) oder Quittierungsverfahren wie Automatic Repeat Request (ARQ) eingesetzt werden. Diese Verfahren erfordern jedoch erheblichen Zusatzaufwand sowohl auf Sender- als auch Empfängerseite/ außerdem vermindert sich auch hier die Datenübertragungsrate, da beispielsweise die zu Fehlerkorrekturzwecken zu übertragenden zusätzlichen Daten die Nutzdatenrate verringern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenübertragung in einem Mehr-Träger
(frequenz) -System vorzuschlagen, die einerseits einen im Vergleich zum Stand der Technik, insbesondere zu den eingangs erwähnten aufwendigen Vorrichtungen und Verfahren geringen Aufwand erfordern und bei denen die Übertragungsrate auch bei einem gestörten Übertragungskanal nur unwesentlich verringert. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Datenkommunikation in einem Mehr-Träger-System mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 11 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung besteht darin, zur Beibehaltung der Datenübertragungsrate bei einem gestörten Übertragungskanal bei der Verteilung der im Mehr-Träger-System zur Verfügung stehenden Übertragungsleistung auf die einzelnen Träger bzw. Trägerfrequenzen anzusetzen. Es hat sich herausgestellt, dass bei Anwendung eines derartigen Ansatzes auf die eingangs erwähnten aufwendigen und damit teuren Verfahren und Vorrichtungen verzichtet werden kann. Hierzu wird die Verteilung der zur Verfügung stehenden Leistung an die Gegebenheiten des Übertragungskanals angepasst.
Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Datenübertra-- gung in einem Mehr-Träger-System, bei dem eine zur Datenüber- tragung zur Verfügung stehende Leistung unter Berücksichtigung mindestens einer Übertragungseigenschaft eines Übertragungskanals auf die Träger bzw. Trägerfrequenzen verteilt wird. Dadurch können Leistungsbeeinflussungen eines zu übertragenden Signals in einem insbesondere frequenzselektiven schwundbehafteten Übertragungskanal bereits beim Senden des Signals berücksichtigt und kompensiert werden. Beispielsweise kann die zur Verfügung stehende Übertragungsleistung auf die einzelnen Träger derart verteilt werden, dass von Schwund besonders betroffene Träger mehr Übertragungsleistungen zur Verfügung steht als den weniger von Schwund beeinflussten Träger. Vorzugsweise nutzt das Mehr-Träger-System OFDM als Mehrfachzugriffsverfahren auf den Übertragungskanal. OFDM ist als breitbandiges Zugriffsverfahren insbesondere auf Funkkanäle häufig von Störungen betroffen, so dass das erfindungsgemäße Verfahren hier besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann.
Als Übertragungseigenschaft kann ein insbesondere frequenzselektiver Mehrwegeschwund des Übertragungskanals berücksichtigt werden. Der Mehrwegeschwund stellt in der Regel für das zu übertragende Signal einen besonders bedeutenden Einflussfaktor dar. Er bestimmt daher die Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals wesentlich.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann die Verteilung der Leistung auf die Träger derart vorgenommen werden, dass einem Träger Leistung abhängig von der Dämpfung im Übertragungskanal zugeteilt wird.
Um die mindestens eine Übertragungseigenschaft berücksichti- gen zu können sind Kenntnisse über den Übertragungskanal erforderlich. Diese werden vorzugsweise dadurch erhalten, dass ein Empfänger Informationen über Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals an einen Sender senden, die der Sender zur Verteilung der ihm zum Senden von Signalen zur Verfügung stehenden Leistung auf die Träger berücksichtigt.
Hierzu können diese Informationen vom Empfänger fortlaufend gesendet werden. Alternativ können die Informationen nach einer vorgegeben Änderung mindestens einer Übertragungseigen- schaft gesendet werden, also beispielsweise dann, wenn der
Übertragungskanal besonders stark gestört wurde und eine Neuverteilung der Leistung auf die einzelnen Träger im Sender als erforderlich erachtet wird. Vorzugsweise ermittelt der Empfänger die Informationen über Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals anhand von Trainingssymbolen zur KanalSchätzung, die beispielsweise zu Beginn einer Übertragung in der Regel vom Sender und zum Empfänger übertragen werden und im wesentlichen zur Einstellung von Entzerrern im Empfänger dienen.
Alternativ kann auch im wesentlichen ohne Übertragung von In- formationen über Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals verfahren werden, wenn der Übertragungskanal stationär oder zumindest quasi-stationär ist und etwa symmetrische Ü- bertragungseigenschaften aufweist. In einem derartigen Fall ermittelt ein Empfänger und/oder Sender die Übertragungsei- genschaften des Übertragungskanals mittels Kanalschätzung. Im Gegensatz zu einem Verfahren, bei dem Informationen über Ü- bertragungseigenschaften des Übertragungskanals übermittelt werden, ist hier der Aufwand geringer. Vor allem wirkt sich dieser verfahrensgemäße Aspekt bei dem folgenden bevorzugten Einsatzgebiet für das Verfahren besonders vorteilhaft aus.
Das Mehr-Träger-System wird gemäß einem besonders bevorzugten Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahren in einem auf dem Hi- perLAN/2-Standard basierendem Wireless LAN eingesetzt. Da bei Wireless LANs der Übertragungskanal in der Regel stationär oder zumindest quasi-stationär ist und etwa symmetrische Ü- bertragungseigenschaften aufweist, kann hier - wie gerade erwähnt - ein Empfänger und/oder Sender die Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals mittels Kanalschätzung er it- teln.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Datenübertragung in einem Mehr-Träger-System, die derart ausgebildet ist, dass eine zur Datenübertragung zur Verfügung stehende Leistung unter Berücksichtigung mindestens einer Übertragungseigenschaft eines Übertragungskanals auf die Träger bzw. Trägerfrequenzen verteilt wird.
Vorzugsweise ist das Mehr-Träger-System ein OFDM-System.
Die Vorrichtung kann derart ausgebildet, sein, dass die Verteilung der Leistung auf die Träger derart vorgenommen wird, dass einem Träger Leistung abhängig von der Dämpfung im Übertragungskanal zugeteilt wird.
Schließlich sind vorzugsweise mindestens ein Empfänger und mindestens ein Sender vorgesehen. Der mindestens eine Empfän- ger sendet Informationen über Übertragungseigenschaften des Ubertragungskanals an den mindestens einen Sender, die der mindestens eine Sender zur Verteilung der ihm zum Senden von Signalen zur Verfügung stehenden Leistung auf die Träger berücksichtigt.
Der mindestens eine Empfänger kann derart ausgebildet ist, dass er entweder die Informationen fortlaufend oder nach einer vorgegeben Änderung mindestens einer Übertragungseigenschaft, beispielsweise nach einer Übertragungskanalstörung, sendet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Empfänger derart ausgebildet, dass er anhand empfangener Trainingssymbole zur Kanalschätzung die Information ermittelt.
Schließlich ist das Mehr-Träger-System vorzugsweise in einem auf dem HiperLAN/2-Standard basierendem Wireless LAN eingesetzt. Nachfolgend wird die Wirkung der Erfindung anhand eines typischen Sende- und Empfangsspektrums in einem OFDM-System in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 und 2 das Sende- bzw. EmpfangsSpektrum in einem herkömmlichen OFDM-System, in
Fig. 3 und 4 das Sende- bzw. EmpfangsSpektrum in einem
OFDM-System, in dem das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird; und in
Fig. 5 das Blockschalbild eines OFDM-Übertragungs- Systems gemäß der Erfindung.
Zur Beschreibung der Fig. 1 und 2 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
Fig. 3 zeigt das Frequenzspektrum eines OFDM-SendeSignals .
Die Leistung ist ungleichmäßig über die einzelnen Träger verteilt, d.h. die einzelnen Träger sind an die Eigenschaften des Übertragungskanals angepasst worden. Dem Träger bei "-7" steht beispielsweise mehr Leistung als den Trägern bei "-21", "+7" und "+21" zur Verfügung. Den Zwischenspektren steht e- benfalls unterschiedlich viel Leistung zur Verfügung. Die Leistung wurde unter Berücksichtigung der Eigenschaften eines Übertragungskanals, der ein frequenzselektiven Funkkanal ist, an die einzelnen Träger verteilt. Insbesondere wurde Mehrwe- geschwund als wesentliche Eigenschaft berücksichtigt.
Das Sendesignal wird über den frequenzselektiven Funkkanal übertragen, wodurch sich das in Fig. 4 abgebildete (E p- fangs-) FrequenzSpektrum ergibt. Nunmehr ist die empfangene
Leistung über alle Träger und die Zwischenfrequenzspektren etwa gleichverteilt, d.h. jede Spektrallinie weist etwa die gleiche spektrale Leistung auf. Im Prinzip hat der Übertra- gungskanal als Filter gewirkt, welches das Sendespektrum derart ver- oder auch entzerrt, dass im Empfänger ein "sauberes" Empfangsspektrum "ankommt". Dies erleichtert eine Detektion der im Spektrum enthaltenen Daten ganz erheblich.
Das in Fig. 5 dargestellte OFDM-Übertragungssystem weist einen Sender 10 und einen Empfänger 12 auf. Der Sender 10 überträgt (OFDM-) Signale über eine Übertragungsstrecke bzw. einen Übertragungskanal 14, auf den Störungen 16 einwirken und die zu übertragenden Signale stören, insbesondere Dämpfungen in bestimmten Frequenzbereichen bewirken. Die Signale erreichen daher den Empfänger 12 verzerrt, insbesondere sind einzelne Träger der OFDM-Signale unterschiedlich stark gedämpft.
Im Sender 10 werden die zu übertragenden digitalen Signale einem Multiplexer 18 zugeführt, der den zugeführten Signalstrom auf mehrere parallel Signalströme 20 mit entsprechend kleinerer Taktfrequenz aufteilt. Diese parallelen Signalströme 20 werden einem Modulator 22 zugeführt, der sie jeweils auf eine Trägerfrequenz von OFDM moduliert.
Da zur Übertragung eine vorgegebene Leistung, die im wesentlichen durch den Sender 10 und darin enthaltenen Sendeverstärker bestimmt wird, zur Verfügung steht, ist der Modulator 22 derart ausgebildet, dass er die Übertragungseigenschaft des Übertragungskanals 14 bei der Verteilung der Leistung auf die einzelnen Trägerfrequenzen beachtet. Hierzu teilt der Modulator 22 einem Träger Leistung abhängig von der Dämpfung im Übertragungskanal zu. Den Trägern, die durch den Übertra- gungskanal 14 stärker als andere Träger gedämpft werden, teilt er entsprechend mehr Leistung zu. Dieses Mehr an Leistung wirkt sich insbesondere auf die spektrale Leistungsverteilung der zur übertragenden Signale aus, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist.
Im Empfänger 12 werden empfangene Signale durch einen Multi- plexer 24 in die den einzelnen Trägern des OFDM-Systems zugeordneten parallelen Signalströme 26 aufgeteilt und einem De- modulator 28 zugeführt, der daraus die ursprünglich dem Sender 10 zugeführten digitalen Signale erzeugt.
Es sei noch erwähnt, dass der Empfänger 12 fortlaufend Informationen über Übertragungseigenschaften des Übertragungska- nals 14 an den Sender 10 sendet, die der Sender 10 zur Verteilung der ihm zum Senden von Signalen zur Verfügung stehenden Leistung auf die Träger berücksichtigt.
Abkürzungen
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
PSK Phase Shift Keying
FHSS Frequence Hopping Spread Spectrum
DSSS Direct Sequence Spread Spectrum LAN Local Area Network
PLC Powerline Communication
QPSK Quadrature Phase Shift Keying
16/64-QAM 16/64-quadrature Amplitude Modulation
BPSK Binary Phase Shift Keying HiperLAN High Performance Radio LAN
FEC Forward Error Correction
ARQ Automatic Repeat Request

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Datenübertragung in einem Mehr-Träger- System, bei dem eine zur Datenübertragung zur Verfügung ste- hende Leistung unter Berücksichtigung mindestens einer Übertragungseigenschaft eines Übertragungskanals auf die Träger bzw. Trägerfrequenzen verteilt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet , dass das Mehr-Träger-System OFDM als Mehr- fachzugriffsverfahren auf den Übertragungskanal nutzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz eichnet, dass als Übertragungseigenschaft ein insbesondere frequenzselektiver Mehrwegeschwund des Übertragungskanals berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Verteilung der Leistung auf die Träger derart vorgenommen wird, dass einem Träger Leistung abhängig von der Dämpfung im Übertragungskanal zugeteilt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a - durch gekennzeichnet, dass ein Empfänger Informationen über Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals an einen Sender sendet, die der Sender zur Verteilung der ihm zum Senden von Signalen zur Verfügung stehenden Leistung auf die Träger berücksichtigt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Informationen- vom Empfänger fortlaufend gesendet werden .
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadur ch ge kennz e i chn e t , dass die Informationen nach einer vorgegeben Änderung mindestens einer Übertragungseigenschaft gesendet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet , dass der Empfänger die Informationen über Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals an- hand von Trainingssymbolen zur Kanalschätzung ermittelt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet , dass der Übertragungskanal stationär oder zumindest quasi-stationär ist und etwa symmetrische Übertragungseigenschaften aufweist und ein Empfänger und/oder Sender die Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals mittels Kanalschätzung ermittelt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a - durch geke nzeichnet , dass das Mehr-Träger- System in einem auf dem HiperLAN/2-Standard basierendem Wireless LAN eingesetzt wird.
11. Vorrichtung zur Datenübertragung in einem Mehr-Träger- System (10, 12, 14), die derart ausgebildet ist, dass eine zur Datenübertragung zur Verfügung stehende Leistung unter Berücksichtigung mindestens einer Übertragungseigenschaft eines Übertragungskanals auf die Träger bzw. Trägerfrequenzen verteilt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, da du r ch ge k enn z ei chn e t , dass das Mehr-Träger-System (10, 12, 14) ein ÖFDM-System ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , dass sie derart ausgebildet ist, dass die Verteilung der Leistung auf die Träger derart vorge- nommen wird, dass einem Träger Leistung abhängig von der Dämpfung im Übertragungskanal zugeteilt wird.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet , dass mindestens ein Empfänger (12) und mindestens ein Sender (10) vorgesehen sind, wobei der mindestens eine Empfänger (12) Informationen über Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals (14) an den mindestens einen Sender (10) sendet, die der mindestens eine Sender (10) zur Verteilung der ihm zum Senden von Signalen zur Ver- fügung stehenden Leistung auf die Träger berücksichtigt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , dass der mindestens eine Empfänger (12) derart ausgebildet ist, dass er die Informationen fortlaufend sendet.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , dass der mindestens eine Empfänger (12) derart ausgebildet ist, dass er die Informationen nach einer vorgegeben Änderung mindestens einer Übertragungseigenschaft sendet .
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14-16, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (10) derart aus- gebildet ist, dass er anhand empfangener Trainingssymbole zur Kanalschätzung die Information ermittelt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-17, dadur ch ge kenn z e i chne t , dass das Mehr-Träger-System in einem auf dem HiperLAN/2-Standard basierendem Wireless LAN eingesetzt ist.
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