WO2006029817A1 - Method and device for blanking adjustable narrow frequency bands in a broadband signal - Google Patents

Method and device for blanking adjustable narrow frequency bands in a broadband signal Download PDF

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WO2006029817A1
WO2006029817A1 PCT/EP2005/009831 EP2005009831W WO2006029817A1 WO 2006029817 A1 WO2006029817 A1 WO 2006029817A1 EP 2005009831 W EP2005009831 W EP 2005009831W WO 2006029817 A1 WO2006029817 A1 WO 2006029817A1
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receiver
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nyquist
inverse
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PCT/EP2005/009831
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Gerd Bumiller
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Iad Gesellschaft Für Informatik, Automatisierung Und Datenverarbeitung
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    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
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    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0044—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path allocation of payload

Definitions

  • the invention relates primarily to a method for multicarrier modulation and demodulation (Multi Can ⁇ er Modulation) of data or digital signals in adjustable frequency ranges with a wireless or cable-guided transmission in multipath channels with temporal dispersivity. Furthermore, the invention relates to a device according to claim 6.
  • Multi Can ⁇ er Modulation Multi Can ⁇ er Modulation
  • New services require higher data rates and thus more bandwidth for a transmission process.
  • frequency bands such as in the office radio
  • these frequency ranges are only used very sparingly. A complete abolition of these services is not desired.
  • the radio channel has a multipath propagation due to reflections and the transmission characteristics of the channel are thus distorting and time-dispersive.
  • Orthogonal Frequency Division Multiplexing or Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing (COFDM) has proven to be a reliable and inexpensive method which can be used as a transmission method for use in the digital audio broadcasting standard DAB (Digital Audio Broadcasting) digital terrestrial television broadcasting standard DTTB (Digital Terrestrial Television Broadcasting) is used.
  • DAB Digital Audio Broadcasting
  • DTTB Digital Terrestrial Television Broadcasting
  • serially input symbol streams are divided into a predetermined unit block.
  • the divided symbol streams of each unit block are converted into parallel symbols.
  • the parallel symbols are combined by multiplexing and addition by using a plurality of subcarriers in accordance with an inverse fast Fourier transform algorithm IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) at the respective different frequencies, and the signals thus added are defined as a unit block and over transmit the channel. It is thereby achieved that each of the N symbols lies on a subcarrier of the unit block and an orthogonality (for both temporally consecutive and spectrally adjacent symbols) with respect to ISI (Intersymbol interference) and ACI (adjacent channel interference).
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • the OFDM method can alleviate inter-symbol interference (ISI) caused by multi-path fading in a reception signal by maintaining the same symbol transmission rate and the symbol period increases the number of subchannels (N).
  • ISI inter-symbol interference
  • N subchannels
  • the particular advantage of the OFDM method lies in the extremely simple realization; Due to the rectangular transmit and receive filter impulse responses, the filter banks are reduced to simple IDFT and DFT operations that can be realized with the FFT algorithm. Further, no channel correction measures are required in the use of differential modulation, as long as the duration of the channel impulse response is below the length of the guard interval ⁇ .
  • the transmission power density spectrum is relatively constant in OFDM in the frequency band of the transmission, which allows the optimal utilization of allowable transmission power densities in the transmission band. Due to the high relative bandwidth of OFDM and a good selective resolution in the frequency range, an influence by narrow-band co-channel interference can be prevented.
  • the OFDM method is usually combined with modulation types such as pulse amplitude modulation PAJNi, phase shift keying PSK (phase shift keying) and / or quadrature amplitude modulation (QAM).
  • EP 0 441 732 / DE 691 09 323 T2 discloses a receiver for time-frequency interleaved digital data with Nyquist time windows.
  • the receiver includes a transposition module with a local resonant circuit for baseband filtering and for analog-to-digital conversion, a window module for the selection of useful samples and a mathematical Transform module, wherein the window module is the application of a time window of the Nyquist type whose In the case of application to a digital signal, which in each case includes a guard interval between the symbols, the width of the end edge of the Nyquist time window should be less than half the width of the guard interval Each edge of the Nyquist time window is a half-period sinusoid, and the window module, after application of the Nyquist time window, convolves the first selected samples with the last selected samples and the summation of the first samples and the last samples Detecting channel distortions and means
  • DE 199 54 088 C2 discloses a method for filtering a digital signal sequence in which an output signal sequence is formed from a digital input signal sequence and a reference sequence by means of adaptive filters, with the aid of the adaptive filters each consisting of one filter input signal and one filter reference signal each a filter output signal is formed, which is optimally adapted to the respective filter reference signal.
  • the components of the discrete parameter wavelet transformation are determined according to the Mallat algorithm for the multi-resolution analysis and the output signal sequence is reconstructed by means of the inverse operation, the Mallat algorithm for the multi-stage synthesis.
  • the least mean square algorithm can be provided, which provides the optimum coefficient set for an FIR filter.
  • US 2002/0181388 A1 discloses an orthogonal wavelet method (OWDM) in which, in a synthesis filter bank, the OWDM signal is generated from a combination of weighted OWDM pulses which correspond to a symbol of a super symbol.
  • OWDM orthogonal wavelet method
  • a method for channel estimation is known from EP 1 416 689 A1, in which the addition of a constant prefix to the transmitter is used (only one symbol per constant factor for scaling the prefix can be varied from symbol to symbol), and then on Receiver to carry out a channel estimation and an equalization based thereon.
  • a "true" guard interval i.e., use of the periodic continuation of the transmission signal
  • the orthogonality at the receiver is dispensed with.
  • US 2004/0125740 A1 discloses a method and a device in which a controlled transmission spectrum is generated on the transmitting side, in which sidelobes are attenuated as much as possible, and, on the receiving side, unwanted signal components are suppressed as far as possible by filtering.
  • the time samples are repeated several times after an inverse discrete carrier transformation IFFT by a replicator (preferably integer) and stored in a filter register, the contents of which are then - sample by sample - multiplied by weighting factors representing the transfer function of the digital filter (eg root-raised-cosine).
  • weighted replicates are then summed with the output register and preferably forwarded (shifted out) to a digital-to-analog converter DAC, with zeros being added to the output register (overlap-add structure).
  • the number of samples corresponding to the symbol duration are shifted out per step.
  • the number of sample values corresponding to the symbol duration are shifted into a filter window shift register, the entire register is then multiplied identically to the transmitter by weighting factors and then decomposed by a subsequent fragmentation unit into an (integer) number of fragments corresponding to the number of replicators at the transmitter. which are summed up and then subjected to further processing by a discrete Fourier transform FFT, etc.
  • the use of the same weighting factors for transmitter and receiver results in a matched-filter design. Since root-raised-cosine filters are preferably used, the two filters together form a raised cosine filter at the transmitter and the receiver, which fulfills the Nyquist criterion, so that no intersymbol interference arises at integer multiples of the symbol time.
  • the disadvantage is that the use of a relatively long window shift register at the transmitter and receiver as well as the respectively equally long registers for the weighted signal and the output signal requires a large amount of memory and that with respective calculation of the filter function a corresponding additional computational effort is required.
  • the method for the transmission of streams is designed, ie by the dependencies of the transmitted transmit symbols with each other (caused by the Aufsumrrii für in the output register), this is only for unidirectional Transmission suitable or does not allow independent use of individual time slots (eg according to an OFDM symbol).
  • this signal is now transmitted via the channel and only the actual transmission signal without guard interval is cut out at the receiver, then this signal is identical to a signal which results from a cyclic convolution of the actual transmission signal without guard interval and the channel impulse response.
  • a limited spectral shaping of the transmission signal is possible by setting some subcarriers to zero before calculating the inverse Fourier transformation in the transmitter.
  • the level difference in the resulting transmit signal is typically only 15 to 20 dB between the used and recessed frequency ranges (see FIG. 5). Therefore, in practice, despite urgent need, a cost-effective method and a device for this purpose, with which / which higher attenuation values can be achieved, are lacking.
  • the invention has for its object to design a method and apparatus for recessing adjustable narrow frequency bands in a broadband transmission signal such that the receiver can efficiently evaluate this signal after transmission in a multipath channel with resulting distortions and temporal dispersity.
  • This object is achieved in a method for multi-carrier modulation and demodulation of data or digital signals in adjustable frequency ranges with a felt via radio or cable transmission in multi-path channels with time dispersivity according to claim 1, by
  • the signal is periodically continued on both sides by a subperiod after the inverse Fourier transformation and multiplied by weighting factors, and
  • the signal before the Fourier transformation is added on both sides with the periodic continuation, whereby in the transmitter an Nyquist window and in the receiver an equivalent signal to the result of a cyclic convolution of the output of the inverse Fourier transformation in the transmitter and a channel impulse response arises
  • the method according to the invention has the advantage that significantly greater damping is achieved in the recessed frequency ranges.
  • a Nyquist window is used in the transmitter, whereby the requirements for the transmission spectrum can be implemented very easily and efficiently.
  • the transmission signal no longer needs a guard interval which the previous methods require in order to obtain the orthogonality of the individual channels in the corresponding channels and thus to enable equalization.
  • this error is corrected by the missing guard interval in the transmission signal.
  • the inventive method allows for independent data packets from arbitrary transmitters and, compared to the method or device known from US 2004/0125740 A1, only a weighting of the IFFT output (and its periodic continuation) takes place, but no summation and necessary for this Caching, and that on both sides the signal periodically continues for one sub-period (and not just on one side for a plurality of sub-periods as in US 2004/0125740 A1).
  • this object is achieved in a device for multi-carrier modulation and demodulation of data or digital signals in adjustable frequency ranges with a guided over radio or cable transmission in multi-path channels with time dispersivity according to claim 6, wherein
  • an inverse discrete Fourier transform, a mapping or modulation module, a channel coder or an error coding and / or an interleaving module is connected upstream of a transmitter to a Nyquist window generator, and a parallel / serial converter and a digital / analog converter downstream of it;
  • the Nyquist window generator comprises, in accordance with the inverse discrete Fourier transform, multipliers for combining the signal with weighting factors continued on both sides by a subperiod, and
  • the received transmission signal to an analog / digital converter with subsequent serial / parallel converter, which is a cyclic convolution emulator is supplied, and the cyclic convolution emulator, a discrete Fourier transform, a demodulator or inverse mapping module for inverse signal space allocation, a channel decoder or Wegdecod ists- and / or a deinterleaving module is connected downstream, wherein the output signals of the serial / parallel converter on both sides in cyclic convolutional emulator are each combined in an adder with the corresponding output signal of the periodic continuation, whereby in the transmitter an Nyquist window and in the receiver an equivalent signal to the result of a cyclic convolution of the output of the inverse Fourier transform in the transmitter and a channel impulse response arises.
  • the inventive device has the advantage that the cost of implementation is relatively low, since only adder and multiplier are needed. Furthermore, it is advantageous that a frequency change requires no change in the hardware, but this can be done by software.
  • FIG. 1 the block diagram of an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a known embodiment of a melir carrier method with a periodic continuation of the signal as a guard interval
  • FIG. 3 shows an embodiment for a multi-carrier method with a receiver-side periodic continuation of the signal
  • FIG. 4 in comparison with the time course of the amplitude
  • FIG. 5 in comparison the attenuation curve of the resulting
  • FIG. 1 embodiment of the device according to the invention is preferably used for multi-carrier modulation and demodulation of data or digital signals in adjustable frequency ranges with a via radio or cable-guided transmission in multipath channels with temporal dispersivity.
  • FIGS. 1 to FIG. 3 is the mathematical derivation of the theoretical or "description of the functions in the form of matrices and formulas indicated, followed in the description herein incorporated by reference.
  • a Nyquist window generator NFG an inverse discrete Fourier transformation, IFFT, a Mapping or modulation module, a channel coder or an error coding and / or an interleaving module upstream and a parallel / serial converter PS and downstream of this a digital / analog converter.
  • the Nyquist window generator NFG comprises multipliers M 0 , Mi, .. M D - i, M 2 D, •• with weight factors ⁇ 0, ⁇ i, .. i D- ⁇ , ⁇ -D 2, .., wherein the output signals S 0, Si, S .. 0-1, ' S D _ 2 , •• of the member IFFT are each associated with one.
  • the received transmission signal y [k] is fed to an analog / digital converter with a following serial / parallel converter SP, which is connected upstream of a cyclic convolution emulator ZF.
  • the cyclic convolution emulator ZF is followed by a discrete Fourier transform FFT 4 , a demodulator D or inverse mapping module for inverse signal space allocation, a channel decoder and an error decoding and / or a deinterleaving module.
  • the output signals y 0 , yi, .. yo-i, Y D - 25 •• of the serial / parallel converter SP are in the cyclic convolution emulator ZF in each case in an adder A 0 , Ai, .. A D- i, A D- 2 , •• linked on both sides with the corresponding output signal of the periodic continuation, whereby a signal equivalent to a cyclic convolution is produced at the input of the FFT.
  • the invention is based on the finding that the cyclic convolution of the signal must be present at the input of the Fourier transform FFT, but this is not necessarily identical to the input at the receiver.
  • the output signal So, Si, .. S D - I , S D - 2> •• the inverse Fourier transform IFFT is periodically continued in both directions and multiplied by weighting factors ⁇ 0 , ⁇ i, .. ⁇ D _i, ⁇ D-2 , .. before the parallel-to-serial conversion PS, the following properties according to the equation
  • the weighting factors ⁇ o, et i, ⁇ D - I , ⁇ ⁇ - 2 , ⁇ are selected in the form of a coswr roll off or a trapezoid, which has a favorable influence on the transmission spectrum.
  • a trapezoidal window of length 2 is used n n "!
  • the weight ⁇ 0, ⁇ i, .. i D- ⁇ , ⁇ D-2 .. are then integral multiples n of l / 2, the multiplication is easier to perform, it is only shifted by integer stages of 2 n and advantageously results in a slope of constant slope.
  • the transmission signal is now transmitted without guard interval (see FIG. 3, left) and transmitted in the same channel.
  • the subsequent reception values become periodic Continuously added to the first (see FIG. 3, right), then, at the input of the Fourier transform FFT, a signal is produced which is identical to that with the cyclic convolution.
  • the advantages of the previous multi-carrier method have been preserved. It is only a precedent to account for the delay of the channel (delay, channel smearing over time) and overall, the required data throughput is lower compared to the prior art.
  • a preferred extension of the method results from the combination of a window on the transmitter and a window on the receiver.
  • the multiplication of these two windows must again meet the Nyquist criterion, which is why the individual windows are called root Nyquist windows.
  • the level difference in the resulting transmit signal is now between 40 and 60 dB between the frequency ranges used and the zeroes set by the subcarriers for a coswitch (see FIG. 5). Also level differences of 40 - 50 dB are realized with the clearly easier to realize trapezoidal window. Due to these significantly larger attenuations in the recessed frequency ranges, the requirements of specifically setting narrow frequency bands for other services in a broadband transmission signal and in a receiver efficiently evaluating this signal after transmission in a multipath channel with resulting distortion and temporal dispersion, met in most cases.
  • the method / device according to the invention finds application wherever high demands are made by higher data rates and a maximum level difference in the resulting transmission signal between the used and recessed frequency ranges must be ensured.

Abstract

The aim of the invention is to configure a method for blanking adjustable narrow frequency bands in a broadband transmission signal in such a way that the receiver can efficiently evaluate said signal after transmission in a multi-path channel with resultant distortions and temporal dispersion. To achieve this, in the transmitter the signal is cyclically sequenced on both sides after a sub-period according to the inverse Fourier transformation (IFFT) and is multiplied (M0, M1, ...) by weighting factors (α0, α1, ...) and in the receiver the signal is added (A0, A1, ...) on both sides to the cyclic sequence prior to the Fourier transformation (FFT). As a result a Nyquist window occurs in the transmitter and a signal that is equivalent to the result of a cyclic convolution of the output of the inverse Fourier transformation in the transmitter and a channel pulse response are formed in the receiver. The invention is used in the field of message transmission systems, in particular multi-carrier systems.

Description

"Verfahren und Vorrichtung zur Aussparung einstellbarer schmaler Frequenzbänder in einem breitbandigen Sendesignal""Method and device for recessing adjustable narrow frequency bands in a broadband transmission signal"
Die Erfindung betrifft in erster Linie ein Verfahren zur Mehrträger-Modulation und -Demodulation (Multi Canϊer Modulation) von Daten oder digitalen Signalen in einstellbaren Frequenzbereichen mit einer über Funk oder Kabel geführten Übertragung in Mehrwege-Kanäle mit zeitlicher Dispersivität. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 6.The invention relates primarily to a method for multicarrier modulation and demodulation (Multi Canϊer Modulation) of data or digital signals in adjustable frequency ranges with a wireless or cable-guided transmission in multipath channels with temporal dispersivity. Furthermore, the invention relates to a device according to claim 6.
Neue Dienste verlangen höhere Datenraten und somit mehr Bandbreite für ein Übertragungsverfahren. Durch bisherige Anwendungen wurden Frequenzbereich (wie z.B. im Betriebsfunk) mit einem Kanalraster in viele kleine Frequenzbereiche zerteilt. Durch die vielfache Nutzung von neuen Technologien (z.B. GSM und DECT) werden diese Frequenzbereiche nur noch sehr spärlich benutzt. Eine komplette Abschaffung dieser Dienste ist nicht erwünscht.New services require higher data rates and thus more bandwidth for a transmission process. Through previous applications, frequency bands (such as in the office radio) have been split into many small frequency bands using a channel grid. Due to the multiple use of new technologies (for example GSM and DECT), these frequency ranges are only used very sparingly. A complete abolition of these services is not desired.
Gesucht wird nun eine Technologie, die in einem breitbandigen Signal einzelne oder mehrere benutzte Frequenzbänder dynamisch ausspart und in den verbleibenden Frequenzbändern eine höherratige Datenübertragung ermöglicht. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Funkkanal durch Reflektionen eine Mehrwegeausbreitung besitzt und die Übertragungseigenschaften des Kanals somit verzerrend und zeitdispersiv sind.We are now looking for a technology that dynamically eliminates one or more frequency bands used in a broadband signal and enables higher-rate data transmission in the remaining frequency bands. It should be noted that the radio channel has a multipath propagation due to reflections and the transmission characteristics of the channel are thus distorting and time-dispersive.
Eine weitere Anwendung ergibt sich in der breitbandigen Powerline Kommunikation, welche den Frequenzbereich zwischen 1,5 und 30 MHz benutzt. Dieser Frequenzbereich entspricht in der Funktechnik der Kurzwelle, so dass Abstrahlungen des PLC Systems Störungen verursachen. Da eine Abstrahlung bei PLC Systemen nicht verhindert werden kann . und zu niedrige Abstrahlungswerte Systeme unwirtschaftlich machen, werden einzelne kritische Frequenzbereiche definiert, in denen niedrige Abstrahlungswerte vorgeschrieben werden. In anderen Frequenzbereichen darf mehr abgestrahlt werden.Another application results in the broadband Powerline communication, which uses the frequency range between 1.5 and 30 MHz. This frequency range corresponds to the radio technology of shortwave, so that emissions of the PLC system cause interference. As a radiation at PLC systems can not be prevented. and too low radiation levels make systems uneconomical, individual critical frequency ranges are defined in which low radiation levels are prescribed. In other frequency ranges more may be emitted.
National und regional können diese Frequenzbereiche unterschiedlich liegen, weshalb es für ein Gerät günstig ist diese Bereiche über Software einstellbar zu haben und nicht mit festen Filtern realisieren zu müssen. Auch die Stromleitung als Übertragungsmedium hat Reflektionen und ist somit verzerrend und zeitdispersiv.National and regional, these frequency ranges may be different, which is why it is convenient for a device to have these areas adjustable via software and not having to implement with fixed filters. The power line as a transmission medium has reflections and is thus distorting and time-dispersive.
Die Konzeption von Multiträgersystemen zur digitalen Übertragung von Daten, hat in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Insbesondere das OFDM-Verfahren (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) bzw. das COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) hat sich als zuverlässiges und kostengünstiges Verfahren erwiesen, welches als Übertragungsverfahren zur Anwendung in dem digitalen Audio-Ründfunkstandard DAB (Digital Audio Broadcasting) und dem digitalen terrestrischen Fernsehrundfunkstandard DTTB (Digital Terrestrial Television Broadcasting) benutzt wird. Bei dem OFDM-Verfahren werden seriell eingegebene Symbolströme in einen vorgegebenen Einheitsblock aufgeteilt. Die aufgeteilten Symbolströme jedes Einlieitsblocks werden in parallele Symbole umgewandelt. Die parallelen Symbole werden durch Multiplexbildung und Addition zusammengefasst, indem mehrere Unterträger nach Maßgabe eines inversen schnellen Fourier-Transformationsalgorithmus IFFT (Inverse Fast Fourier Trans¬ formation) bei der jeweils unterschiedlichen Frequenzen verwendet werden, und die so addierten Signale werden als ein Einheitsblock definiert und über den Kanal übertragen. Dadurch wird erreicht, dass jedes der N Symbole auf einem Unterträger des Einheitsblocks liegt und eine Orthogonalität (sowohl für zeitlich aufeinander folgende als auch spektral benachbarte Symbole) bezüglich ISI (Intersymbol-Interferenz) und ACI (Nachbarkanalinterferenz) aufweist. Verglichen mit einem herkömmlichen Einzelträger-Übertragungsverfahren kann das OFDM- Verfahren eine durch Melirwege-Schwund (multi-path fading) in einem Empfangssignal verursachte Zwischensymbolstörung bzw. -Interferenz ISI (Inter-Symbol Interference) vermindern, indem es dieselbe Symbolübertragungsrate aufrechterhält und die Symbolperiode um die Anzahl an Unterkanälen (N) erhöht. Insbesondere wird beim OFDM- Verfahren ein Schutzintervall (Guard-Interval) zwischen die übertragenen Symbole eingefügt.The conception of multi-carrier systems for the digital transmission of data has become increasingly important in recent years. In particular, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) or Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing (COFDM) has proven to be a reliable and inexpensive method which can be used as a transmission method for use in the digital audio broadcasting standard DAB (Digital Audio Broadcasting) digital terrestrial television broadcasting standard DTTB (Digital Terrestrial Television Broadcasting) is used. In the OFDM method, serially input symbol streams are divided into a predetermined unit block. The divided symbol streams of each unit block are converted into parallel symbols. The parallel symbols are combined by multiplexing and addition by using a plurality of subcarriers in accordance with an inverse fast Fourier transform algorithm IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) at the respective different frequencies, and the signals thus added are defined as a unit block and over transmit the channel. It is thereby achieved that each of the N symbols lies on a subcarrier of the unit block and an orthogonality (for both temporally consecutive and spectrally adjacent symbols) with respect to ISI (Intersymbol interference) and ACI (adjacent channel interference). Compared with a conventional single-carrier transmission method, the OFDM method can alleviate inter-symbol interference (ISI) caused by multi-path fading in a reception signal by maintaining the same symbol transmission rate and the symbol period increases the number of subchannels (N). In particular, in the OFDM method, a guard interval (guard interval) is inserted between the transmitted symbols.
Der besondere Vorteil, des OFDM- Verfahrens liegt in der äußerst einfachen Realisierung; aufgrund der rechteckförmigen Sende- und Empfangsfilter- Impulsantworten reduzieren sich die Filterbänke auf einfache IDFT- und DFT- Operationen, die mit dem FFT-Algorithmus realisiert werden können. Weiterhin sind bei der Nutzung einer differenziellen Modulation keinerlei Kanalkorrekturmaßnahmen erforderlich, solange die Dauer der Kanalimpulsantwort unterhalb der Länge des ■ Guard-Intervalls liegt. Das Sendeleistungsdichtespektrum ist bei OFDM relativ konstant im Frequenzband der Übertragung, was die optimale Ausnutzung von erlaubten Sendeleistungsdichten im Übertragungsband ermöglicht. Durch die hohe relative Bandbreite von OFDM und einer im Frequenzbereich guten selektiven Auflösung kann ein Einfluss durch durch schmalbandige Gleichkanalstörung verhindert werden. Das OFDM- Verfahren wird meist mit Modulationsarten wie Pulsamplitudenmodulation PAJNi, Phasenumtastung PSK (Phase Shift Keying) und/oder Quadraturamplitudenmodulalion (QAM) kombiniert.The particular advantage of the OFDM method lies in the extremely simple realization; Due to the rectangular transmit and receive filter impulse responses, the filter banks are reduced to simple IDFT and DFT operations that can be realized with the FFT algorithm. Further, no channel correction measures are required in the use of differential modulation, as long as the duration of the channel impulse response is below the length of the guard interval ■. The transmission power density spectrum is relatively constant in OFDM in the frequency band of the transmission, which allows the optimal utilization of allowable transmission power densities in the transmission band. Due to the high relative bandwidth of OFDM and a good selective resolution in the frequency range, an influence by narrow-band co-channel interference can be prevented. The OFDM method is usually combined with modulation types such as pulse amplitude modulation PAJNi, phase shift keying PSK (phase shift keying) and / or quadrature amplitude modulation (QAM).
Grundlagen der Übertragungstechnik für schnelle Datenübertragung in Mehrwege-Kanäle mit zeitlicher Dispersivität und ein Verfahren hierfür sind dem Fachbuch "Digital- Communications" von Proakis, John G, McGraw-Hill Book Co., Singapur, 3. Auflage, insbesondere- Seiten 689 bis 692 zu entnehmen. Ergänzend hierzu kann auf die Dissertation Fischer, Robert : Mehrkanal- und Mehrträgerverfahren für die schnelle digitale Übertragung im Ortsanschlussleitungsnetz, Shaker Verlag 1997, insbesondere Seiten 30 bis 32 hingewiesen werden, welche die theoretischen Grundlagen für optimale Sende- und Empfangsfilter auf der Basis des Einfügens von Nullen (das so genannte zero stuffmg) beschreibt. In der Dissertation von Fischer, Robert wird gezeigt, dass bei einem durch zyklische Faltung hervorgegangen Signal in der Berechnung der Fourier-Transfomiation im Empfänger es zu keinen Interferenzen zwischen Subträgern kommt, sondern nur zur Multiplikation der einzelnen Subträger mit einem Gewichtsfaktor. Eine Entzerrung kann nun einfach durch die Korrektur der Gewichtsfaktoren erfolgen. Die Entzerrung über die Gewichtsfaktoren ist optimal (siehe FIG. 2). Durch das Einfügen von Nullen erreicht man, dass sich aufeinanderfolgende Blöcke (= Vektoren) nicht beeinflussen, wodurch die Nutzübertragung robust gegenüber Störungen gemacht werden kann.Bases of the transmission technique for fast data transmission in multi-path channels with temporal dispersivity and a method for this are in the textbook "Digital Communications" by Proakis, John G, McGraw-Hill Book Co., Singapore, 3rd edition, especially pages 689-692 refer to. In addition to this, reference may be made to the dissertation Fischer, Robert: Multichannel and multicarrier methods for fast digital transmission in the local loop network, Shaker Verlag 1997, in particular pages 30 to 32, which provide the theoretical basis for optimum transmit and receive filters on the basis of the insertion of Zeros (the so-called zero stuffmg) describes. In the dissertation by Fischer, Robert it is shown that in a cyclic convoluted signal in the calculation of the Fourier transfomiation in the receiver there is no interference between subcarriers, but only for the multiplication of the individual subcarriers with a weighting factor. Equalization can now be done simply by correcting the weighting factors. The equalization via the weighting factors is optimal (see FIG.2). Inserting zeros ensures that successive blocks (= vectors) are not affected, making the transmission robust against interference.
Weiterhin ist auf den Seiten 542 bis 547 des Fachbuchs "Digital Communications" von Proakis, John G das Nyquist-Kriterium, welches die notwendigen Eigenschaften für ein Filter im Frequenzbereich zur Intersymbol/Interferenz-freien Abtastung von Signalen vorgibt und somit eine der wichtigsten Grundlagen der digitalen Signal Verarbeitung ist, ausführlich beschrieben.Furthermore, on pages 542 to 547 of the textbook "Digital Communications" by Proakis, John G the Nyquist criterion, which specifies the necessary properties for a filter in the frequency domain for intersymbol / interference-free sampling of signals and thus one of the most important principles of digital signal processing is described in detail.
Aus der EP 0 441 732 / DE 691 09 323 T2 ist ein Empfänger für Zeit- Frequenzverschachtelte digitale Daten mit Nyquist-Zeitfenster bekannt. Um die Interferenz zwischen den Symbolen im Frequenzbereich im Falle eines ungenauen Frequenzabgleichs zu minimieren, enthält der Empfänger ein Transpositionsmodul mit einem örtlichen Schwingkreis für die Basisbandfilterung und für die Analog-Digital-Umwandlung, ein Fenster-Modul für die Auswahl der nützlichen Abtastproben sowie ein mathematisches Transformationsmodul, wobei das Fenster-Modul die Anwendung eines Zeitfensters vom Nyquist-Typ, dessen "roll-off ' nicht null ist, realisiert. Im Falle der Anwendung auf ein digitales Signal, welches zwischen den Symbolen jeweils ein Schutzintervall umfasst, ist die Breite der Endflanke des Nyquist-Zeitfensters geringer als die halbe Breite des Schutzintervalls zu wählen. Vorzugsweise ist jede Flanke des Nyquist-Zeitfensters ein Sinusbogen von einer halben Periode und das Fenstermodul bewirkt nach Anwendung des Nyquist-Zeitfensters ein Falten der ersten ausgewählten Abtastproben mit den letzten ausgewählten Abtastproben sowie die Summierung der ersten Abtastproben und der letzten Abtastproben. Schließlich umfasst der Empfänger Mittel zum Erfassen der Kanalverzerrungen sowie Mittel zur Unterordnung des "roll-off als Funktion dieser Verzerrungen, wobei es sich bei den Unterordnungsmitteln des "roll-off, um Mittel zur Wahl zwischen einem Fenster mit "roll-off null und mindestens einem Fenster mit "roll-off, dessen Wert nicht null ist, handelt. Die Anwendung eines Nyquist-Zeitfensters anstelle eines Rechteckfensters erfordert eine Zeiterweiterung dieses FenstersEP 0 441 732 / DE 691 09 323 T2 discloses a receiver for time-frequency interleaved digital data with Nyquist time windows. In order to minimize the interference between the symbols in the frequency domain in the case of an inaccurate frequency adjustment, the receiver includes a transposition module with a local resonant circuit for baseband filtering and for analog-to-digital conversion, a window module for the selection of useful samples and a mathematical Transform module, wherein the window module is the application of a time window of the Nyquist type whose In the case of application to a digital signal, which in each case includes a guard interval between the symbols, the width of the end edge of the Nyquist time window should be less than half the width of the guard interval Each edge of the Nyquist time window is a half-period sinusoid, and the window module, after application of the Nyquist time window, convolves the first selected samples with the last selected samples and the summation of the first samples and the last samples Detecting channel distortions and means for subordinating the roll-off as a function of these distortions, the subordinate means of the roll-off being means for selecting between a window with roll-off zero and at least one window with roll-off. off, whose value is not null, is the application of a Nyquist time window instead of a rectangle window requires a time extension of this window
Ein ähnlicher Weg wird beim aus der Dissertation von Müller- Weinfurtner, Stefan: OFDM for Wireless Communications: Nyquist Windowing, Peak-Power reduction and Synchronization, Shaker Verlag 2000 bekannten Verfahren eingesetzt bei, dem ein Nyquist-Zeitfenster am Empfänger genutzt wird. Bei dem als MMSE-Optimum Nyquist Receiver bezeichneten Empfänger wird kein Filter im Frequenzbereich eingesetzt, sondern ein Fenster im Zeitbereich entsprechend der Nyquist Kriterien, um Effekte im Frequenzbereich nach der FFT zu erzielen.A similar approach is employed in the method known from the dissertation by Muller-Weinfurtner, Stefan: OFDM for Wireless Communications: Nyquist Windowing, Peak Power Reduction and Synchronization, Shaker Verlag 2000, which uses a Nyquist time window at the receiver. The receiver, called the MMSE-Optimum Nyquist Receiver, does not use a frequency domain filter but a window in the time domain according to the Nyquist criteria to achieve effects in the frequency range after the FFT.
Weiterhin ist aus der DE 199 54 088 C2 ein Verfahren zur Filterung einer digitalen Signalfolge bekannt, bei dem aus einer digitalen Eingangssignalfolge und einer Referenzfolge mittels adaptiver Filter eine Ausgangsignalfolge gebildet wird, wobei mit Hilfe der adaptiven Filter aus je einem Filtereingangssignal und je einem Filterreferenzsignal je ein Filterausgangssignal gebildet wird, welches möglichst optimal an des jeweilige Filterreferenzsignal angepasst wird. Im einzelnen werden aus der digitalen Eingangssignalfolge und der digitalen Referenzfolge mittels einer Skalierungsfunktion Zeitfunktionen gebildet, dann werden daraus mittels Wavelets die Anteile der diskreten Parameter Wavelet Transformation ermittelt, welche paarweise jeweils als ein Filtereingangs- und als ein Filterreferenzsignal an L+l adaptive Filter angelegt werden und schließlich werden die Filterausgangssignale der adaptiven Filter mittels der zur ursprünglich angewandten diskreten Parameter Wavelet Transformation inversen Operation zu einer einzigen Ausgangssignalfolge zusammengesetzt. Bei einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens werden die Komponenten der diskreten Parameter Wavelet Transformation nach dem Mallat Algorithmus für die Multi Resolution Analysis ermittelt und die Ausgangssignalfolge wird mittels der dazu inversen Operation, dem Mallat Algorithmus für die Multi Stage Synthesis, rekonstruiert. Der Mallat Algorithmus für die Multi Resolution Analysis, der in "Mallat, S. G ; A theory for Multiresolution Signal Decomp.: The Wavelet Representation; IEEE Trans. Pattern Analysis, Machine Intelligence, Vol. 11, No7, pp. 674-693, JuIy 1989" beschrieben wird, bietet eine Methode, die diskrete Parameter Wavelet Transformation, kurz DPWT, der praktischen Anwendung mittels digitaler Signalprozessoren mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand zugänglich zu machen. Hierfür sind Module nötig, die aus einer Finite Impulse Response Tiefpassfilterung (FIR-Tiefpassfiltemng) und direkt darauf folgte Unterabtastung um den Faktor zwei bestehen und Module, die aus einer Finite Impulse Response Hochpassfilterung (FIR-Hochpassfilterung) und direkt darauf folgender Unterabtastung um den Faktor zwei bestehen. Für den Mallat Algorithmus für die Multi Stage Synthesis, der in "Chan, Y. T.; Wavelet Basics; Kluwer Academic Publ. Group 1995" beschrieben ist, sind Module nötig, die aus einer Überabtastung um den Faktor zwei und direkt darauf folgender FIR-Tiefpassfilterung bestehen Weiterhin ist es günstig, wenn die Koeffizienten der im Rahmen des Mallat Algorithmus für die Multi Resolution Analysis und die Multi Stage Synthesis eingesetzten FIR-Filter mit den von L. Daubechies definierten Werten übereinstimmen, wobei p -1 die Filterordnυng angibt. Diese Klasse von Wavelets, die aus "Daubechies, L; Orthonormal Basis of Compactly Supported Wavelets; Comm. in Pure and Applied Math., Vol. 41, No. 7, pp. 909-996, 1988" bekannt ist, bietet gute Auflösung sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich. Die Wavelets sind überdies zeitlich exakt und im Frequenzbereich durch ein rasch abfallendes Spektrum bei tiefen und hohen Frequenzen beschränkt. Für die Arbeitsweise der adaptiven Filter kann der Least Mean Square Algorithmus vorgesehen werden, welcher den optimalen Koeffizientensatz für ein FIR-Filter liefert.Furthermore, DE 199 54 088 C2 discloses a method for filtering a digital signal sequence in which an output signal sequence is formed from a digital input signal sequence and a reference sequence by means of adaptive filters, with the aid of the adaptive filters each consisting of one filter input signal and one filter reference signal each a filter output signal is formed, which is optimally adapted to the respective filter reference signal. in the individual time functions are formed from the digital input signal sequence and the digital reference sequence by means of a scaling function, then the shares of the discrete parameters wavelet transformation are determined by means of wavelets, which are applied in pairs as a filter input and as a filter reference signal to L + l adaptive filters and Finally, the filter output signals of the adaptive filters are assembled into a single output signal sequence by means of the operation inverse to the originally applied discrete parameter wavelet transformation. In an alternative embodiment of the method, the components of the discrete parameter wavelet transformation are determined according to the Mallat algorithm for the multi-resolution analysis and the output signal sequence is reconstructed by means of the inverse operation, the Mallat algorithm for the multi-stage synthesis. The Mallat Algorithm for Multi Resolution Analysis described in "Mallat, S.G., A Theory for Multiresolution Signal Decomp .: The Wavelet Representation; IEEE Trans. Pattern Analysis, Machine Intelligence, Vol. 11, No7, pp. 674-693 , Juicy 1989 ", offers a method of making the discrete parameter Wavelet Transformation, DPWT for short, the practical application by means of digital signal processors with relatively little technical effort. This requires modules consisting of finite impulse response (FIR) low pass filtering followed immediately by sub-sampling by a factor of two, and modules consisting of finite impulse response high-pass filtering (FIR) followed immediately by a factor of one sub-sampling two exist. The Mallat Algorithm for Multi Stage Synthesis described in "Chan, YT; Wavelet Basics; Kluwer Academic Publ. Group 1995" requires modules consisting of oversampling by a factor of two and directly followed by FIR low pass filtering Furthermore, it is favorable if the coefficients of the FIR filters used in the Mallat algorithm for the multi-resolution analysis and the multi-stage synthesis with the values defined by L. Daubechies match, where p -1 indicates the Filterordnυng. This class of wavelets, known from "Daubechies, L; Orthonormal Basis of Compactly Supported Wavelets; Comm., Pure and Applied Math., Vol. 41, No. 7, pp. 909-996, 1988", provides good resolution both in the time and frequency domain. The wavelets are also temporally exact and limited in the frequency domain by a rapidly decreasing spectrum at low and high frequencies. For the operation of the adaptive filters, the least mean square algorithm can be provided, which provides the optimum coefficient set for an FIR filter.
Weiterhin ist aus der US 2002/0181388 Al ein orthogonales Wavelet Verfahren (OWDM) bekannt, bei dem in einer Synthese-Filterbank das OWDM-Signal aus einer Kombination von gewichteten OWDM-Impulsen, welche einem Symbol eines Supersymbols entsprechen, erzeugt wird.Furthermore, US 2002/0181388 A1 discloses an orthogonal wavelet method (OWDM) in which, in a synthesis filter bank, the OWDM signal is generated from a combination of weighted OWDM pulses which correspond to a symbol of a super symbol.
Weiterhin ist aus der EP 1 416 689 Al ein Verfahren zur Kanalschätzung bekannt, bei dem mit dem Hinzufügen eines konstanten Prefix am Sender gearbeitet wird (nur ein pro Symbol konstanter Faktor zur Skalierung des Prefix kann von Symbol zu Symbol variiert werden), um dann am Empfänger eine Kanalschätzung und eine darauf basierende Entzerrung durchfuhren zu können. Dabei wird auf das Hinzufügen eines „echten" Guard-Intervalls (d.h. Verwendung der periodischen Fortsetzung des Sendesignals) und damit auch auf die Orthogonalität am Empfänger verzichtet.Furthermore, a method for channel estimation is known from EP 1 416 689 A1, in which the addition of a constant prefix to the transmitter is used (only one symbol per constant factor for scaling the prefix can be varied from symbol to symbol), and then on Receiver to carry out a channel estimation and an equalization based thereon. In this case, the addition of a "true" guard interval (i.e., use of the periodic continuation of the transmission signal) and thus also the orthogonality at the receiver is dispensed with.
Schließlich sind aus der US 2004/0125740 Al ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei dem sendeseitig ein kontrolliertes Sendespektrum generiert wird, in dem Nebenkeulen möglichst abgeschwächt werden, und empfangsseitig durch Filterung unerwünschte Signalkomponenten möglichst ausgeblendet werden. Hierzu werden in einer Ausführungsfomi am Sender die Zeitabtastwerte nach einer inversen diskreten Fouiϊertransformation IFFT durch einen Replikator mehrfach (vorzugsweise ganzzahlig) wiederholt und in einem Filterregister abgelegt, dessen Inhalt dann - Abtastwert für Abtastwert - mit Gewichtsfaktoren multipliziert wird, die die Übertragungsfunktion des digitalen Filters (z.B. root-raised-cosine) repräsentieren. Diese gewichteten Replikate werden dann mit dem Output-Register aufsummiert und vorzugsweise an einen digital-to-analog Converter DAC weitergegeben (herausgeshiftet), wobei Nullen in das Output-Register nachgeschoben werden (overlap-add Struktur). Dabei werden pro Schritt jeweils die der Symboldauer entsprechende Anzahl Abtastwerte herausgeshiftet. Am Empfanger werden die der Symboldauer entsprechende Anzahl Abtastwerte in ein Filterfenster-Shift-Register hereingeshiftet, das ganze Register anschließend identisch zum Sender mit Gewichtsfaktoren multipliziert und durch eine nachfolgende Fragmentiereinheit in eine der Replikator-Anzahl am Sender entsprechende (ganzzahlige) Anzahl von Fragmenten zerlegt, die aufsummiert werden und danach der weiteren Bearbeitung durch eine diskrete Fouriertransformation FFT, etc. unterzogen. Die Verwendung gleicher Gewichtsfaktoren an Sender und Empfänger resultiert dabei in einem Matched- Filter-Design. Da vorzugsweise Root-raised-cosine Filter verwendet werden, bilden die beiden Filter an Sender und Empfänger zusammen einen Raised- Cosinus Filter, der das Nyquist-Kriterium erfüllt, so dass bei ganzzahligen Vielfachen der Symbolzeit keine Intersymbolinterferenz entsteht. Nachteilig ist, dass durch die Verwendung eines relativ langen Fenstershiftregister am Sender und Empfänger sowie den jeweils ebenso langen Registern für das gewichtete Signal und das Ausgangssignal ein hoher Speicheraufwand benötigt wird und dass bei jeweiliger Berechnung der Filterfunktion ein entsprechender zusätzlicher Rechenaufwand erforderlich ist. Weiterhin ist das Verfahren für die Übertragung von Streams (kontinuierliche digitale Datenströme) ausgelegt, d.h. durch die Abhängigkeiten der übertragenen Sendesymbole untereinander (verursacht durch die Aufsumrriierung im Output-Register) ist dieses nur für unidirektionale Übertragung geeignet bzw. lässt keine unabhängige Nutzung einzelner Zeitslots (z.B. entsprechend einem OFDM-Symbol) zu.Finally, US 2004/0125740 A1 discloses a method and a device in which a controlled transmission spectrum is generated on the transmitting side, in which sidelobes are attenuated as much as possible, and, on the receiving side, unwanted signal components are suppressed as far as possible by filtering. For this purpose, in one embodiment at the transmitter, the time samples are repeated several times after an inverse discrete carrier transformation IFFT by a replicator (preferably integer) and stored in a filter register, the contents of which are then - sample by sample - multiplied by weighting factors representing the transfer function of the digital filter (eg root-raised-cosine). These weighted replicates are then summed with the output register and preferably forwarded (shifted out) to a digital-to-analog converter DAC, with zeros being added to the output register (overlap-add structure). In each case, the number of samples corresponding to the symbol duration are shifted out per step. At the receiver, the number of sample values corresponding to the symbol duration are shifted into a filter window shift register, the entire register is then multiplied identically to the transmitter by weighting factors and then decomposed by a subsequent fragmentation unit into an (integer) number of fragments corresponding to the number of replicators at the transmitter. which are summed up and then subjected to further processing by a discrete Fourier transform FFT, etc. The use of the same weighting factors for transmitter and receiver results in a matched-filter design. Since root-raised-cosine filters are preferably used, the two filters together form a raised cosine filter at the transmitter and the receiver, which fulfills the Nyquist criterion, so that no intersymbol interference arises at integer multiples of the symbol time. The disadvantage is that the use of a relatively long window shift register at the transmitter and receiver as well as the respectively equally long registers for the weighted signal and the output signal requires a large amount of memory and that with respective calculation of the filter function a corresponding additional computational effort is required. Furthermore, the method for the transmission of streams (continuous digital data streams) is designed, ie by the dependencies of the transmitted transmit symbols with each other (caused by the Aufsumrriierung in the output register), this is only for unidirectional Transmission suitable or does not allow independent use of individual time slots (eg according to an OFDM symbol).
Wie die vorstehende Würdigung des Standes der Technik aufzeigt, sind unterschiedlich ausgestaltete Verfahren zur Filterung einer digitalen Signalfolge bekannt. Die für die Datenübertragung betrachteten Kanäle unterliegen der Mehrwege-Ausbreitung mit zeitlicher Dispersivität. Die einfachsten Simulationsmodelle für ein derartiges Verhalten nutzen ein Gedächtnis-behaftetes lineares Filter mit einer Impulsantwort, die der des Übertragungskanals entspricht, und die Addition einer Störquelle. Durch das Gedächtnis im linearen Filter entsteht die zeitliche Dispersivität. Bei den bisherigen Mehlträger- Verfahren wurde nun eine periodische Fortsetzung des Signals als Guardintervall vorangestellt. Die Länge des Guardintervalls wurde größer als die relevante Länge der Kanalimpulsantwort gewählt (siehe FIG. 2). Wird nun dieses Signal über den Kanal übertragen und am Empfänger nur das eigentliche Übertragungssignal ohne Guardintervall herausgeschnitten, so ist dieses Signal identisch zu einem Signal das durch eine zyklische Faltung des eigentliche Sendesignals ohne Guardintervall und der Kanalimpulsantwort entsteht. In der bisherigen Mehrträger Übertragung ist eine beschränkte spektrale Formung des Sendesignals durch das zu Null setzen einiger Subträger vor der Berechnung der inversen Fourier Transformation im Sender möglich. Der Pegelunterschied in dem daraus resultierenden Sendesignal beträgt zwischen den verwendeten und ausgesparten Frequenzbereichen in der Regel nur 15 bis 20 dB (siehe FIG. 5). Deshalb fehlen in der Praxis trotz dringendem Bedürfnis ein kostengünstiges Verfahren sowie eine Vorrichtung hierzu, mit welchem/welcher höhere Dämpfungswerte erreichbar sind. Besonders bedeutsam ist dies, weil die Telekommunikationsindustrie als äußerst fortschrittliche, entwicklungsfreudige Industrie anzusehen ist, die schnell Verbesserungen und Vereinfachungen aufgreift und in die Tat umsetzt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aussparung einstellbarer schmaler Frequenzbänder in einem breitbandigen Sendesignal derart auszugestalten, dass der Empfänger dieses Signal nach der Übertragung in einem Mehrwege Kanal mit daraus resultierenden Verzerrungen und zeitlicher Dispersitivität effizient auswerten kann.As the above appreciation of the prior art shows, differently configured methods for filtering a digital signal sequence are known. The channels considered for data transmission are subject to multipath propagation with time dispersivity. The simplest simulation models for such behavior use a memory-rich linear filter with an impulse response equal to that of the transmission channel and the addition of a noise source. The memory in the linear filter gives rise to the temporal dispersivity. In previous flour carrier methods, a periodic continuation of the signal has now been prefixed as a guard interval. The length of the guard interval has been chosen to be greater than the relevant length of the channel impulse response (see FIG. 2). If this signal is now transmitted via the channel and only the actual transmission signal without guard interval is cut out at the receiver, then this signal is identical to a signal which results from a cyclic convolution of the actual transmission signal without guard interval and the channel impulse response. In the previous multicarrier transmission, a limited spectral shaping of the transmission signal is possible by setting some subcarriers to zero before calculating the inverse Fourier transformation in the transmitter. The level difference in the resulting transmit signal is typically only 15 to 20 dB between the used and recessed frequency ranges (see FIG. 5). Therefore, in practice, despite urgent need, a cost-effective method and a device for this purpose, with which / which higher attenuation values can be achieved, are lacking. This is particularly significant because the telecommunications industry is considered to be a highly advanced, development-friendly industry that is quick to pick up on and make improvements and simplifications. The invention has for its object to design a method and apparatus for recessing adjustable narrow frequency bands in a broadband transmission signal such that the receiver can efficiently evaluate this signal after transmission in a multipath channel with resulting distortions and temporal dispersity.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Mehrträger- Modulation und -Demodulation von Daten oder digitalen Signalen in einstellbaren Frequenzbereichen mit einer über Funk oder Kabel gefühlten Übertragung in Mehrwege-Kanäle mit zeitlicher Dispersivität nach Patentanspruch 1 gelöst, indemThis object is achieved in a method for multi-carrier modulation and demodulation of data or digital signals in adjustable frequency ranges with a felt via radio or cable transmission in multi-path channels with time dispersivity according to claim 1, by
• im Sender das Signal nach der inversen Fourier Transformation an beiden Seiten um eine Teilperiode periodisch fortgesetzt und mit Gewichtsfaktoren multipliziert wird und• In the transmitter, the signal is periodically continued on both sides by a subperiod after the inverse Fourier transformation and multiplied by weighting factors, and
• im Empfänger das Signal vor der Fourier Transformation beidseitig mit der periodischen Fortsetzung addiert wird, wodurch im Sender ein Nyquist Fenster und im Empfanger ein äquivalentes Signal zu dem Ergebnis einer zyklischen Faltung des Ausgangs der inversen Fourier Transformation im Sender und einer Kanalimpulsantwort entstehtIn the receiver, the signal before the Fourier transformation is added on both sides with the periodic continuation, whereby in the transmitter an Nyquist window and in the receiver an equivalent signal to the result of a cyclic convolution of the output of the inverse Fourier transformation in the transmitter and a channel impulse response arises
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass deutlich größere Dämpfungen in den ausgesparten Frequenzbereichen erreicht werden. Dabei wird ein Nyquist Fenster im Sender eingesetzt, wodurch die Anforderungen an das Sendespektrum sehr einfach und effizient implementiert werden können. Durch dieses Nyquist Fenster braucht in vorteilhafter Weise das Sendesignal kein Guardintervall mehr enthalten, das die bisherigen Verfahren benötigen, um in den entsprechenden Kanälen die Orthogonalität der einzelnen Kanäle zu erhalten und somit eine Entzerrung zu ermöglichen. Empfängerseitig wird genau dieser Fehler durch das fehlende Guardintervall im Sendesignal korrigiert. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt unabhängige Datenpakete von beliebigen Sendern zu und es findet, im Vergleich zum aus der US 2004/0125740 Al bekannten Verfahren bzw. Vorrichtung, nur eine Gewichtung des IFFT-Outputs (und seiner periodischen Fortsetzung) statt, jedoch keine Aufsummierung und hierfür nötige Zwischenspeicherung, und dass an beiden Seiten das Signal um eine Teilperiode (und nicht nur an einer Seite um eine Vielzahl von Teilperioden wie bei der US 2004/0125740 Al) periodisch fortgesetzt .The method according to the invention has the advantage that significantly greater damping is achieved in the recessed frequency ranges. A Nyquist window is used in the transmitter, whereby the requirements for the transmission spectrum can be implemented very easily and efficiently. By means of this Nyquist window, advantageously the transmission signal no longer needs a guard interval which the previous methods require in order to obtain the orthogonality of the individual channels in the corresponding channels and thus to enable equalization. On the receiver side, exactly this error is corrected by the missing guard interval in the transmission signal. The The inventive method allows for independent data packets from arbitrary transmitters and, compared to the method or device known from US 2004/0125740 A1, only a weighting of the IFFT output (and its periodic continuation) takes place, but no summation and necessary for this Caching, and that on both sides the signal periodically continues for one sub-period (and not just on one side for a plurality of sub-periods as in US 2004/0125740 A1).
Weiterhin wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung zur Mehrträger-Modulation und -Demodulation von Daten oder digitalen Signalen in einstellbaren Frequenzbereichen mit einer über Funk oder Kabel geführten Übertragung in Mehrwege-Kanäle mit zeitlicher Dispersivität nach Patentanspruch 6 gelöst, bei derFurthermore, this object is achieved in a device for multi-carrier modulation and demodulation of data or digital signals in adjustable frequency ranges with a guided over radio or cable transmission in multi-path channels with time dispersivity according to claim 6, wherein
• im Sender einem Nyquist Fenster Generator eine inverse diskrete Fouriertransformation, ein Mapping- oder Modulationsmodul, ein Kanalcodierer oder ein Fehlercodierungs- und/oder ein Verschachtelungs- modul vorgeschaltet und ein Parallel/Seriell- Wandler und diesem ein Digital/Analog-Umsetzer nachgeschaltet ist und der Nyquist Fenster Generator nach der inversen diskreten Fouriertransformation Multiplizierer zur Verknüpfung des an beiden Seiten um eine Teilperiode fortgesetzten Signals mit Gewichtsfaktoren umfasst, und• an inverse discrete Fourier transform, a mapping or modulation module, a channel coder or an error coding and / or an interleaving module is connected upstream of a transmitter to a Nyquist window generator, and a parallel / serial converter and a digital / analog converter downstream of it; the Nyquist window generator comprises, in accordance with the inverse discrete Fourier transform, multipliers for combining the signal with weighting factors continued on both sides by a subperiod, and
• im Empfänger das empfangene Sendesignal einem Analog/Digitalumsetzer mit nachfolgendem Seriell/Parallel-Wandler, welcher einem zyklischen Faltungsemulator vorgeschaltet ist, zugeführt wird und dem zyklischen Faltungsemulator eine diskrete Fouriertransformation, ein Demodulator oder inverses Mappingmodul zur inversen Signalraumzuordnung, ein Kanaldecodierer oder Fehlerdecodierungs- und/oder ein Entschachtelungsmodul nachgeschaltet ist, wobei die Ausgangssignale des Seriell/Parallel-Wandlers beidseitig im zyklischen Faltungsemulator jeweils in einem Addierer mit dem entsprechenden Ausgangssignal der periodischen Fortsetzung verknüpft werden, wodurch im Sender ein Nyquist Fenster und im Empfänger ein äquivalentes Signal zu dem Ergebnis einer zyklischen Faltung des Ausgangs der inversen Fourier Transformation im Sender und einer Kanalimpulsantwort entsteht.• in the receiver, the received transmission signal to an analog / digital converter with subsequent serial / parallel converter, which is a cyclic convolution emulator is supplied, and the cyclic convolution emulator, a discrete Fourier transform, a demodulator or inverse mapping module for inverse signal space allocation, a channel decoder or Fehlerdecodierungs- and / or a deinterleaving module is connected downstream, wherein the output signals of the serial / parallel converter on both sides in cyclic convolutional emulator are each combined in an adder with the corresponding output signal of the periodic continuation, whereby in the transmitter an Nyquist window and in the receiver an equivalent signal to the result of a cyclic convolution of the output of the inverse Fourier transform in the transmitter and a channel impulse response arises.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass der Kostenaufwand zur Realisierung relativ gering ist, da nur Addierer und Multiplizierer benötigt werden. Weiterhin ist von Vorteil, dass eine Frequenzänderung keine Änderung in der Hardware erfordert, sondern dies softwaremäßig erfolgen kann.The inventive device has the advantage that the cost of implementation is relatively low, since only adder and multiplier are needed. Furthermore, it is advantageous that a frequency change requires no change in the hardware, but this can be done by software.
Weitere Vorteile und Einzelheiten lassen sich der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausfiihrungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmen. In der Zeichnung zeigt:Further advantages and details can be taken from the following description of a preferred embodiment of the invention with reference to the drawing. In the drawing shows:
FIG. 1 das Blockschaltbild einer Ausfiihrungsform der erfmdungsgemäßenFIG. 1 the block diagram of an embodiment of the invention
Vorrichtung mit einem senderseitigen Nyquist Fenster, FIG. 2 eine bekannte Ausfuhrungsform für ein Melirträger- Verfahren mit einer periodischen Fortsetzung des Signals als Guardintervall, FIG. 3 eine Ausführungsform für ein Mehrträger- Verfahren mit einer empfängerseitigen periodischen Fortsetzung des Signals, FIG. 4 in Gegenüberstellung den zeitlichen Verlauf der Amplitude und FIG. 5 in Gegenüberstellung den Dämpfungsverlauf des resultierendenDevice with a transmitter-side Nyquist window, FIG. 2 shows a known embodiment of a melir carrier method with a periodic continuation of the signal as a guard interval, FIG. 3 shows an embodiment for a multi-carrier method with a receiver-side periodic continuation of the signal, FIG. 4 in comparison with the time course of the amplitude and FIG. 5 in comparison the attenuation curve of the resulting
Sendesignals im Frequenzbereich.Transmission signal in the frequency domain.
Die in FIG. 1 dargestellte Ausfiihrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient vorzugsweise zur Mehrträger-Modulation und -Demodulation von Daten oder digitalen Signalen in einstellbaren Frequenzbereichen mit einer über Funk oder Kabel geführten Übertragung in Mehrwege-Kanäle mit zeitlicher Dispersivität. In den FIG. 1 bis FIG. 3 ist die mathematische Herleitung bzw. die theoretische "Beschreibung der Funktionen in Form von Matrizen bzw. Formeln angegeben, worauf hier in der Beschreibung ausdrücklich Bezug genommen wird. Im einzelnen ist im Sender einem Nyquist Fenster Generator NFG, eine inverse diskrete Fouriertransformation IFFT, ein Mapping- oder Modulationsmodul, ein Kanalcodierer oder ein Fehlercodierungs- und/oder ein Verschachtelungsmodul vorgeschaltet und ein Parallel/Seriell-Umsetzer PS und diesem ein Digital/Analog- Umsetzer nachgeschaltet. Der Nyquist Fenster Generator NFG umfasst Multiplizierer M0, Mi, .. MD- i, MD-2, •• mit Gewichtsfaktoren α0, α i, .. α D-i, α D-2, .., wobei die Ausgangssignale S0, Si, .. S0-1, 'SD_2, •• des Glieds IFFT jeweils mit einem verknüpft werden.The in FIG. 1 embodiment of the device according to the invention is preferably used for multi-carrier modulation and demodulation of data or digital signals in adjustable frequency ranges with a via radio or cable-guided transmission in multipath channels with temporal dispersivity. In FIGS. 1 to FIG. 3 is the mathematical derivation of the theoretical or "description of the functions in the form of matrices and formulas indicated, followed in the description herein incorporated by reference. More specifically, in the transmitter, a Nyquist window generator NFG, an inverse discrete Fourier transformation, IFFT, a Mapping or modulation module, a channel coder or an error coding and / or an interleaving module upstream and a parallel / serial converter PS and downstream of this a digital / analog converter.The Nyquist window generator NFG comprises multipliers M 0 , Mi, .. M D - i, M 2 D, •• with weight factors α 0, α i, .. i D- α, α-D 2, .., wherein the output signals S 0, Si, S .. 0-1, ' S D _ 2 , •• of the member IFFT are each associated with one.
Im Empfänger ist das empfangene Sendesignal y[k] einem Analog/Digital¬ umsetzer mit nachfolgendem Seriell/Parallel-Wandler SP, welcher einem zyklischen Faltungsemulator ZF vorgeschaltet ist, zugeführt. Dem zyklischen Faltungsemulator ZF sind eine diskrete Fouriertransformation FFT4, ein Demodulator D oder inverses Mappingmodul zur inversen Signalraumzuordnung, ein Kanaldecodierer und ein Fehlerdecodierungs- und/oder ein Entschachtelungsmodul nachgeschaltet. Die Ausgangssignale y0, yi, .. yo-i, YD-25 •• des Seriell/Parallel- Wandlers SP werden im zyklischen Faltungsemulator ZF jeweils in einem Addierer A0, Ai, .. AD-i, AD-2, •• mit dem entsprechenden Ausgangssignal der periodischen Fortsetzung beidseitig verknüpft, wodurch am Eingang der FFT ein einer zyklischen Faltung äquivalentes Signal entsteht.In the receiver, the received transmission signal y [k] is fed to an analog / digital converter with a following serial / parallel converter SP, which is connected upstream of a cyclic convolution emulator ZF. The cyclic convolution emulator ZF is followed by a discrete Fourier transform FFT 4 , a demodulator D or inverse mapping module for inverse signal space allocation, a channel decoder and an error decoding and / or a deinterleaving module. The output signals y 0 , yi, .. yo-i, Y D - 25 •• of the serial / parallel converter SP are in the cyclic convolution emulator ZF in each case in an adder A 0 , Ai, .. A D- i, A D- 2 , •• linked on both sides with the corresponding output signal of the periodic continuation, whereby a signal equivalent to a cyclic convolution is produced at the input of the FFT.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die zyklische Faltung des Signals am Eingang der Fourier-Transformation FFT vorliegen muss, dies aber nicht notwendigerweise identisch mit dem Eingang am Empfänger ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also das Ausgangssignal So, Si, .. SD-I, SD-2> •• der inversen Fourier Transformation IFFT in beiden Richtungen periodisch fortgesetzt und vor der Parallel-zu-Seriell- Wandlung PS mit Gewichtsfaktoren α 0, α i, .. α D_i, α D-2, .. multipliziert, die folgende Eigenschaften gemäß der GleichungThe invention is based on the finding that the cyclic convolution of the signal must be present at the input of the Fourier transform FFT, but this is not necessarily identical to the input at the receiver. In the method according to the invention, therefore, the output signal So, Si, .. S D - I , S D - 2> •• the inverse Fourier transform IFFT is periodically continued in both directions and multiplied by weighting factors α 0 , α i, .. α D _i, α D-2 , .. before the parallel-to-serial conversion PS, the following properties according to the equation
Figure imgf000016_0001
{0,l,2, ...,Z) -l }
Figure imgf000016_0001
{0, l, 2, ..., Z ) -l}
mit i €/N und mit D istgleich der FFT-Länge erfüllen, insbesondere bei einer Fortsetzung des Signals an beiden Seiten um eine Teilperiode, dass: die Summe der drei Gewichtsfaktoren α-D, αo, O,Q, mit denen ein Ausgangssignal S0, S1, .. SD-i, SD-2, •• der inversen Fourier Transformation IFFT und dessen periodischen Fortsetzungen multipliziert wird, 1 ist.with i € / N and with D equal to the FFT length satisfy, in particular in a continuation of the signal on both sides by a partial period, that: the sum of the three weight factors α -D , αo, O, Q, with which an output signal S 0 , S 1 , ... S D- i, S D- 2, •• multiplied by the inverse Fourier transform IFFT and its periodic continuations, is 1.
Somit entsteht ein Signal, in dem durch diese Operation keine Interferenzen zwischen den einzelnen Subträgem entstanden sind. Dies entspricht den Nyquist Kriterium nach dem Austausch von Zeit und Frequenz.This creates a signal in which no interference between the individual sub-carriers has been created by this operation. This corresponds to the Nyquist criterion after the exchange of time and frequency.
Vorzugsweise werden beim erfindungsgemäßen Verfahren nun die Gewichtsfaktoren α o, et i, .. α D-I, α Ό-2, ■■ in Form eines Cos-Roll-Off oder eines Trapezes gewählt, was einen günstigen Einfluss auf das Sendespektrum hat. Insbesondere wird ein trapezförmiges Fenster der Länge 2 n"! oder 2 n benutzt. Die Gewichts faktoren α 0, α i, .. α D-i, α D-2 .. sind dann ganzzahlige Vielfache von l/2n, die Multiplikation ist einfacher durchzufuhren, es wird nur um ganzzahlige Stufen von 2n verschoben und in vorteilhafterweise resultiert eine Steigung konstanter Steilheit.Preferably, in the method according to the invention, the weighting factors α o, et i, α D - I , α Ό - 2 , ■ are selected in the form of a coswr roll off or a trapezoid, which has a favorable influence on the transmission spectrum. In particular, a trapezoidal window of length 2 is used n n "! Or second factors, the weight α 0, α i, .. i D- α, α D-2 .. are then integral multiples n of l / 2, the multiplication is easier to perform, it is only shifted by integer stages of 2 n and advantageously results in a slope of constant slope.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird nun das Sendesignal ohne Guardintervall gesendet (siehe FIG. 3 links) und in dem gleichen Kanal übertragen. Dabei entsteht am Eingang des Empfängers ein Signal, das nicht identisch ist zu einem Signal mit zyklischer Faltung. Werden nun aber die nachfolgenden Empfangswerte periodisch fortgesetzt zu den Ersten addiert (siehe FIG. 3 rechts), dann entsteht am Eingang der Fourier-Transformation FFT ein Signal, das identisch zu dem mit der zyklischen Faltung ist. Somit sind auch ohne Guardintervall die Vorteile des bisherigen Mehrträger- Verfahrens erhalten geblieben. Es ist lediglich ein Vorhalt um die Verzögerung des Kanals (delay, Kanalverschmierung über die Zeit) zu berücksichtigen und insgesamt ist im Vergleich zum Stand der Technik der erforderliche Datendurchsatz geringer.In the method according to the invention, the transmission signal is now transmitted without guard interval (see FIG. 3, left) and transmitted in the same channel. This produces a signal at the input of the receiver which is not identical to a signal with cyclic convolution. But now the subsequent reception values become periodic Continuously added to the first (see FIG. 3, right), then, at the input of the Fourier transform FFT, a signal is produced which is identical to that with the cyclic convolution. Thus, even without guard interval, the advantages of the previous multi-carrier method have been preserved. It is only a precedent to account for the delay of the channel (delay, channel smearing over time) and overall, the required data throughput is lower compared to the prior art.
Führt man nun erfindungsgemäß diese beiden Verarbeitungen zusammen (siehe FIG. 1), ist nun ein Verfahren / ein System entstanden, wo das Spektrum des Sendesignals x [k] die Anforderungen erfüllt und durch die Addition mittels A0, Ai, .. AD-I, AD-2, •• der periodisch fortgesetzten Werte am Eingang der Fourier-Transformation FFT ein Signal entsteht, das identisch ist zu einem Signal, das durch zyklische Faltung mit der Kanalimpulsantwort entstanden ist. Hierdurch bleiben alle Vorteile der Mehrträgerübertragung in Mehrwege-Kanäle mit zeitlicher Dispersivität vollständig erhalten. Im Beispiel der FIG. 1 ist eine (einseitige) Länge der periodischen Fortsetzung von vier und ein Guard-Intervall der Länge zwei angenommen. Die Anzahl Ausgänge am Seriell/Parallel- Wandler SP des Empfangers entspricht der Anzahl Eingänge des Parallel/Seriell- Wandlers PS am Sender plus Länge des Guard-Intervalls.If one now performs according to the invention these two processing together (see FIG. 1), a method / system has now emerged, where the spectrum of the transmit signal x [k] complies with the requirements and the addition means of A 0, Ai, .. A DI , A D-2 , •• the periodically continued values at the input of the Fourier transform FFT produces a signal which is identical to a signal which has arisen by cyclic convolution with the channel impulse response. As a result, all the advantages of multicarrier transmission in multipath channels with temporal dispersivity are completely retained. In the example of FIG. 1 is assumed to be a one-sided length of the periodic continuation of four and a guard interval of length two. The number of outputs on the serial / parallel converter SP of the receiver corresponds to the number of inputs of the parallel / serial converter PS at the transmitter plus the length of the guard interval.
Eine bevorzugte Erweiterung des Verfahrens ergibt sich aus der Kombination eines Fensters am Sender und einem Fenster am Empfänger. Die Multiplikation dieser beiden Fenster muss wieder das Nyquist-Kriterium erfüllen, weshalb die einzelnen Fenster dann Wurzel Nyquist-Fenster genannt werden.A preferred extension of the method results from the combination of a window on the transmitter and a window on the receiver. The multiplication of these two windows must again meet the Nyquist criterion, which is why the individual windows are called root Nyquist windows.
Der Pegelunterschied in dem daraus resultierenden Sendesignal beträgt zwischen den verwendeten und den durch Null setzen der Subträger ausgesparten Frequenzbereichen für einen Cos-Roll-Off nun 40 bis 60 dB (siehe FIG. 5). Auch mit dem deutlich einfacher zu realisierenden Trapez-Fenster werden noch Pegelunterschiede von 40 - 50 dB realisiert. Durch diese deutlich größeren Dämpfungen in den ausgesparten Frequenzbereichen werden die Anforderungen, nämlich in einem breitbandigen Sendesignal einstellbar schmale Frequenzbänder für andere Dienste auszusparen und in einem Empfänger, der dieses Signal nach der Übertragung in einem Mehrwege Kanal mit daraus resultierenden Verzerrung und zeitlichen Dispersion effizient auswertet, in den meisten Fällen erfüllt.The level difference in the resulting transmit signal is now between 40 and 60 dB between the frequency ranges used and the zeroes set by the subcarriers for a coswitch (see FIG. 5). Also level differences of 40 - 50 dB are realized with the clearly easier to realize trapezoidal window. Due to these significantly larger attenuations in the recessed frequency ranges, the requirements of specifically setting narrow frequency bands for other services in a broadband transmission signal and in a receiver efficiently evaluating this signal after transmission in a multipath channel with resulting distortion and temporal dispersion, met in most cases.
Das erfindungsgemäße Verfahren/Vorrichtung findet überall dort Anwendung, wo hohe Ansprüche durch höhere Datenraten gestellt werden und ein Höchstmaß an Pegelunterschied in dem daraus resultierenden Sendesignal zwischen den verwendeten und ausgesparten Frequenzbereichen sichergestellt werden muss. The method / device according to the invention finds application wherever high demands are made by higher data rates and a maximum level difference in the resulting transmission signal between the used and recessed frequency ranges must be ensured.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Mehrträger-Modulation und -Demodulation von Daten oder digitalen Signalen in einstellbaren Frequenzbereichen mit einer über Funk oder Kabel geführten Übertragung in Mehrwege-Kanäle mit zeitlicher Dispersivität, bei dem1. A method for multi-carrier modulation and demodulation of data or digital signals in adjustable frequency ranges with a wireless or cable transmission in multi-path channels with time dispersivity, in which
• im Sender das Signal nach der inversen Fourier Transformation (IFFT) an beiden Seiten um eine Teilperiode periodisch fortgesetzt und mit Gewichtsfaktoren (α 0, α i, ...) multipliziert (Mo, Mi, ...) wird und '• . im Empfanger das Signal vor der Fourier Transformation (FFT) beidseitig mit der periodischen Fortsetzung addiert (A0, Ai, ...) wird, wodurch im Sender ein Nyquist Fenster und im Empfänger ein äquivalentes Signal zu dem Ergebnis einer zyklischen Faltung des Ausgangs der inversen Fourier Transformation im Sender und einer Kanalimpulsantwort entsteht.• in the transmitter, the signal is periodically continued on both sides by a subperiod after the inverse Fourier transformation (IFFT) and multiplied by weighting factors (α 0 , α i, ...) and ' •. in the receiver the signal before the Fourier transformation (FFT) is added on both sides with the periodic continuation (A 0 , Ai, ...), whereby in the transmitter a Nyquist window and in the receiver an equivalent signal to the result of a cyclic convolution of the output of Inverse Fourier transform in the transmitter and a channel impulse response arises.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der drei Gewichtsfaktoren (α _D, α o, α D), mit denen das Signal nach der inversen Fourier Transformation (IFFT) und dessen periodischen Fortsetzungen multipliziert werden, 1 ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the sum of the three weight factors (α _ D , α o, α D ), with which the signal is multiplied by the inverse Fourier transformation (IFFT) and its periodic continuations, is 1.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nyquist-Fenster die Form eines Cos-Roll-Off oder eines Trapez aufweisen.3. The method according to claim 1, characterized in that the Nyquist windows have the shape of a cos-roll-off or a trapezoid.
4. , Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die4., Method according to claim 1, characterized in that the
Nyquist-Fenster auf Sender und Empfänger derart verteilt sind, dass die Überlagerung der Fenster das Nyquist-Kriterium erfüllt.Nyquist windows are distributed on sender and receiver in such a way that the superposition of the windows fulfills the Nyquist criterion.
5. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung durch Multiplikation erfolgt. 5. The method according to claim 5, characterized in that the superimposition takes place by multiplication.
6. Vorrichtung zur Mehrträger-Modulation und -Demodulation von Daten oder digitalen Signalen in einstellbaren Frequenzbereichen mit einer über Funk oder Kabel geführten Übertragung in Mehrwege-Kanäle mit zeitlicher Dispersivität, bei der6. Device for multicarrier modulation and demodulation of data or digital signals in adjustable frequency ranges with a guided over wireless or cable transmission in multi-path channels with temporal dispersivity, in the
• im Sender einem Nyquist Fenster Generator (NFG) eine inverse diskrete Fouriertransformation (IFFT), ein Mapping- oder Modulationsmodul, ein Kanalcodierer oder ein Fehlercodierungs- und/oder ein Verschachtelungs- modul vorgeschaltet und ein Parallel/Seriell- Wandler (PS) und diesem ein Digital/Analog-Umsetzer nachgeschaltet ist und der Nyquist Fenster Generator (NFG) nach der inversen diskreten Fouriertransformation (IFFT) Multiplizierer (M0, Mi, .. M0. i, M0-2, ..) zur Verknüpfung des an beiden Seiten um eine Teilperiode fortgesetzten Signals mit Gewichtsfaktoren (α0, α \, .. α D-i, α D-25 ••) umfasst, im Empfänger das empfangene Sendesignal (y[k]) einem Analog/Digitalumsetzer mit nachfolgendem Seriell/Parallel- Wandler (SP), welcher einem zyklischen Faltungsemulator (ZFE) vorgeschaltet ist, zugeführt wird und dem zyklischen Faltungsemulator (ZF) eine diskrete Fouriertransformation (FFT), ein Demodulator oder inverses Mappingmodul zur inversen Signalraumzuordnung, ein Kanaldecodierer oder Fehlerdecodierungs- und/oder ein Entschachtelungsmodul nachgeschaltet ist, wobei die Ausgangssignale (y0, yi, .. yo-i, YΌ-2, ••) des Seriell/Parallel- Wandlers (SP) beidseitig im zyklischen Faltungsemulator (ZF) jeweils in einem Addierer (A0, Ai, .. A0-1, A0-2, ..) mit dem entsprechenden Ausgangssignal der periodischen Fortsetzung verknüpft werden, wodurch im Sender ein Nyquist Fenster und im Empfänger ein äquivalentes Signal zu dem Ergebnis einer zyklischen Faltung des Ausgangs der inversen Fourier Transformation im Sender und einer Kanalimpulsantwort entsteht. • an inverse discrete Fourier transform (IFFT), a mapping or modulation module, a channel coder or an error coding and / or an interleaving module upstream of a Nyquist window generator (NFG) and a parallel / serial converter (PS) and this a digital-to-analog converter is connected downstream and the Nyquist window generator (NFG) according to the inverse discrete Fourier transform (IFFT) multiplier (M 0 , Mi, .. M 0. i, M 0-2 , ..) for linking the both sides by a sub-period continued signal with weighting factors (α 0 , α \, .. α D -i, α D -2 5 ••), in the receiver, the received transmission signal (y [k]) an analog / digital converter followed by Serial / parallel converter (SP), which is a cyclic convolutional emulator (ZFE) is connected upstream, and the cyclic convolution (ZF) a discrete Fourier transform (FFT), a demodulator or inverse mapping module for inverse Signalraumzuordn downstream, a channel decoder or error decoding and / or a deinterleaving module, wherein the output signals (y 0 , yi, .. yo-i, Y Ό - 2 , ••) of the serial / parallel converter (SP) on both sides in the cyclic Folding emulator (ZF) in each case in an adder (A 0 , Ai, .. A 0-1 , A 0-2 , ..) are linked to the corresponding output signal of the periodic continuation, whereby in the transmitter a Nyquist window and in the receiver an equivalent Signal for the result of a cyclic convolution of the output of the inverse Fourier transform in the transmitter and a channel impulse response arises.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein trapezförmiges Fenster der Länge 2 n"' oder 2 n benutzt wird. 7. Apparatus according to claim 6, characterized in that a trapezoidal window of length 2 n " 'or 2 n is used.
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