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ERFINDER
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Mark A. Webster und Michael J. Seals
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
drahtlose Kommunikationen und genauer ein drahtloses Kommunikationssystem,
das konfiguriert ist, unter Verwendung einer Einzelträger-zu-Mehrfachträger-Mischwellenform zu
kommunizieren.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Der Standard 802.11 des Institute
of Electrical and Electronics Engineers, Inc. (IEEE) ist eine Familie von
Standards für
drahtlose lokale Netzwerke (WLAN) in den nicht lizenzierten Frequenzbändern von
2,4 und 5 Gegahertz (GHz). Der gegenwärtige Standard 802.11b definiert
verschiedene Datenraten im Frequenzband von 2,4 GHz einschließlich Datenraten
von 1, 2, 5,5 und 11 Megabit pro Sekunde (Mbit/s). Der Standard 802.11b
benutzt ein Direktsequenz-Spreizspektrum (DSSS) mit einer Chiprate
von T1 Megahertz (MHz), was eine serielle Modulationstechnik ist.
Der Standard 802.11a definiert unterschiedliche und höhere Datenraten von
6, 12, 18, 24, 36 und 54 Mbit/s im Frequenzband von 5 GHz. Es wird
angemerkt, daß Systeme,
die nach den Standards 802.11a und 802.11b ausgeführt sind,
inkompatibel sind und nicht miteinander arbeiten werden.
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Es wird ein als 802.11g bezeichneter
neuer Standard vorgeschlagen (der "Vorschlag 802.11g"), der eine hohe Datenratenerweiterung
des Standards 802.11b bei 2,4 GHz ist. Es wird angemerkt, daß der Vorschlag
802.118 gegenwärtig
nur ein Vorschlag und noch kein völlig definierter Standard ist.
Für den
neuen Vorschlag 802.118 werden mehrere bedeutende technische Herausforderungen
geboten. Es ist erwünscht,
daß die
Vorrichtungen nach 802.118 im Frequenzband von 2,4 GHz mit höheren Datenraten
als den Raten des Standards 802.11b kommunizieren können. Bei
manchen Gestaltungen ist erwünscht,
daß die
Vorrichtungen nach 802.11b und 802.118 unabhängig davon, ob die Vorrichtungen
nach 802.11b und 802.118 miteinander kommunizieren können, ohne
gegenseitige bedeutende Störung
oder Unterbrechung in der gleichen WLAN-Umgebung oder dem gleichen WLAN-Bereich
nebeneinander vorhanden sein können.
Es kann ferner erwünscht
sein, daß die
Vorrichtungen nach 802.118 und 802.11b miteinander kommunizieren
können,
wie etwa bei jeder beliebigen der Raten des Standards 802.11b.
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Eine Zweipaketgestaltung für drahtlose
Kommunikationen wurde früher
in der US-Patentanmeldung mit dem Titel "A Dual Packet Configuration for Wireless
Communications",
Seriennummer 09/586,571, eingereicht am 2. Juni 2000, offenbart,
die hiermit zur Gänze
als Verweis aufgenommen ist. Dieses frühere System gestattete, daß ein Einzelträgerabschnitt
und ein Orthogonalfrequenzmultiplex(OFDM)abschnitt locker gekoppelt
werden. "Locker
gekoppelt" bedeutete,
daß keine
strenge Steuerung des Übergangs
vorgenommen wurde, um Ausführungen
einfach zu gestalten, indem sowohl ein bestehendes Einzelträgermodem
als auch ein OFDM-Modem gemeinsam mit einer einfachen Umschaltung
zwischen ihnen mit einer geringfügigen
Informationsübermittlung
zwischen ihnen (z.B. Datenrate und Paketlänge) gestattet werden. Insbesondere
war es nicht nötig,
am Übergangspunkt
eine strenge Phase, eine strenge Frequenz, einen strengen Zeittakt,
ein strenges Spektrum (Frequenzgang) und eine strenge Leistungskontinuität aufrechtzuerhalten
(obwohl der Leistungsschritt vernünftigerweise begrenzt wäre). Folglich
mußte
das OFDM-System
eine von der Einzelträgererfassung
gesonderte eigene Erfassung einschließlich der Wiedererfassung der
Phase, der Frequenz, des Zeittakts, des Spektrums (einschließlich Mehrweg)
und der Leistung (automatische Verstärkungsregelung [AGC]) durchführen. In
einer Ausführungsform
wurde eine kurze OFDM-Präambel,
die dem Einzelträger
folgte, verwendet, um eine Wiedererfassung bereitzustellen.
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Eine Beeinträchtigung drahtloser Kommunikationen
einschließlich
WLANs ist eine Verzerrung durch Mehrwegverbreitung, wobei mehrere
Echos (Reflexionen) eines Signals beim Empfänger eintreffen. Sowohl die
Einzelträgersysteme
als auch die OFDM-Systeme müssen
Entzerrer beinhalten, die dazu bestimmt sind, diese Verzerrung zu
bekämpfen.
Das Einzelträgersystem
gestaltet den Entzerrer an seiner Präambel und seinem Header. Bei
der Zweipaketgestaltung wurden diese Entzerrerinformationen durch
den OFDM-Empfänger nicht
wiederverwendet. Somit setzte der OFDM-Abschnitt eine Präambel oder
einen Header ein, damit der OFDM-Empfänger das Signal wiedererfassen
konnte. Insbesondere mußte
der OFDM-Empfänger
Parameter der Leistung (AGC), der Trägerfrequenz, der Trägerphase,
des Entzerrers und des Zeittakts des Signals wiedererfassen.
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Interferenz ist bei WLANs ein ernstes
Problem. Viele unterschiedliche Signalarten beginnen zu "wuchern". Systeme, die nach
dem Bluetooth-Standard ausgeführt
sind, stellen eine Hauptquelle der Interferenz für Systeme auf Basis des Standards
802.11 dar. Der Bluetooth-Standard definiert ein billiges, nahwirkendes, frequenzspringendes
WLAN. Für
eine gute Empfängererfassung
sind Präambeln
wichtig. Daher ist ein Verlust aller Informationen beim Übergang
vom Einzelträger
zum Mehrfachträger
beim Vorhandensein einer Interferenz nicht wünschenswert.
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Es gibt mehrere mögliche Probleme beim Signalübergang,
insbesondere bei Vorläuferausrüstungen. Der
Sender kann Analogübergänge (z.B.
Leistung, Phase, Filterdelta), Lei stungsverstärkerrückgänge (z.B. Leistungsdelta) und
Leistungsverstärkerleistungsrückkopplungen
erleiden. Der Empfänger
kann AGC-Störungen
aufgrund von Leistungsveränderungen,
AGC-Störungen
aufgrund von Spektrumsveränderungen, RGC-Störungen aufgrund
von Mehrwegwirkungen, einen Verlust der (Mehrweg)schätzung der
Kanalimpulsantwort (CIA), einen Verlust der Trägerphase, einen Verlust der
Trägerfrequenz
und einen Verlust der Zeittaktausrichtung erleiden.
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KURZDARSTELLUNG
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Ein drahtloses Kommunikationssystem,
das konfiguriert ist, unter Verwendung einer Mischwellenformgestaltung
zu kommunizieren, wird offenbart und beinhaltet einen Sender, der
konfiguriert ist, nach einer Mischwellenformgestaltung zu senden,
und einen Empfänger,
der konfiguriert ist, Pakete mit einer Mischwellenformgestaltung
zu erfassen und zu empfangen. Die Mischwellenform beinhaltet einen
nach einem Einzelträgerschema
modulierten ersten Abschnitt mit einer Präambel und einem Header und
einen nach einem Mehrfachträgerschema
modulierten zweiten Abschnitt. Die Wellenform ist so bestimmt, daß eine Schätzung der
Kanalimpulsantwort (CIA), die aus dem ersten Abschnitt erhalten
werden kann, zur Erfassung des zweiten Abschnitts wiederverwendbar
ist.
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In einer Gestaltung hält der Sender
die Leistung, die Trägerphase,
die Trägerfrequenz,
den Zeittakt und das Mehrwegspektrum zwischen dem ersten und dem
zweiten Abschnitt der Wellenform aufrecht. Der Sender kann einen
ersten und einen zweiten Kern und eine Umschaltvorrichtung beinhalten.
Der erste Kern moduliert den ersten Abschnitt nach dem Einzelträgermodulationsschema
und der zweite Kern erzeugt den zweiten Abschnitt nach dem Mehrfachträgermodulationsschema.
Die Umschaltvorrichtung wählt
den ersten Kern für
den ersten Abschnitt und den zweiten Kern für den zweiten Abschnitt, um
eine Sendewellenform zu entwickeln. In einer Ausführungsform
ist der erste Kern mit einer ersten Abtastrate tätig und ist der zweite Kern mit
einer zweiten Abtastrate tätig.
Der erste Kern kann ein Einzelträgerspektrum
einsetzen, das einem Mehrfachträgerspektrum
des Mehrfachträgermodulationsschemas ähnlich ist.
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Der erste Kern kann einen zeitformenden
Impuls einsetzen, der zeitkontinuierlich bestimmt ist. Der zeitformende
Impuls kann durch Einsetzen einer unendlichen Impulsantwort einer
Ziegelsteinwandnäherung, die
unter Verwendung eines zeitkontinuierlichen Fensters beschnitten
wird, welches ausreichend lang ist, um die gewünschten spektralen Eigenschaften
zu erreichen, und ausreichend kurz ist, um die Komplexität auf ein Mindestmaß zu verringern,
erhalten werden. Der erste Kern kann den zeitformenden Impuls nach
einem Nyquist-Kriterium abtasten. Die durchschnittliche Ausgangssignalleistung
des ersten Kerns und die durchschnittliche Ausgangssignalleistung
des zweiten Kerns können
im Wesentlichen gleich beibehalten werden. Der erste Kern kann einen
ersten Abtastratentakt einsetzen, während der zweite Kern einen
zweiten Abtastratentakt einsetzt. In diesem letzteren Fall werden
der erste und der zweite Abtastratentakt in vorherbestimmten Zeittaktabständen ausgerichtet.
Zudem beginnt erste vollständige
Abtastung des Mehrfachträgermodulationsschemas
einen Zeittaktabstand nach dem Beginn einer letzten Abtastung des
Einzelträgermodulationsschemas.
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Das Einzelträgersignal vom ersten Kern kann
nach einer Fensterbildungsfunktion beendet werden, die für die im
Standard 802.11a definierte OFDM-Signalformung bestimmt ist. Die
Trägerfrequenz
kann zwischen dem ersten und dem zweiten Kern kohärent sein.
Die Trägerphase
kann zwischen dem ersten und dem zweiten Kern kohärent sein.
In einer Ausführungsform
zum Erreichen einer kohärenten
Phase wird die Trägerphase des
Mehrfachträgersignals
des zweiten Kerns durch die Trägerphase
eines letzten Abschnitts des Einzelträgersignals des zweiten Kerns
bestimmt. Die Trägerphase
des Mehrfachträgersignals
des zweiten Kerns kann ferner um ein entsprechendes von mehreren
Drehvielfachen gedreht werden, wobei jedes Drehvielfache einer von
mehreren vorherbestimmten Phasen des letzten Abschnitts des Einzelträgersignals
des zweiten Kerns entspricht. In einer besonderen Ausführungsform
ist das Einzelträgermodulationsschema
des ersten Kerns nach 802.11b Barkers, wobei jedes Barker-Wort eine
einer ersten, zweiten, dritten und vierten möglichen Phase ist, und das
Mehrfachträgermodulationsschema
des zweiten Kerns ist nach OFDM wie in Anhang G des Standards 802.11a
definiert. In diesem Fall werden die OFDM-Abtastungen durch den
zweiten Kern um "Null" gedreht, wenn das
letzte Barker-Wort die erste Phase aufweist, um 90 Grad gedreht,
wenn das letzte Barker-Wort die zweite Phase aufweist, um 180 Grad
gedreht, wenn das letzte Barker-Wort die dritte Phase aufweist,
und um –90
Grad gedreht, wenn das letzte Barker-Wort die vierte Phase aufweist.
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Die erforderliche Genauigkeit für die gesamte
Mischwellenformgestaltung kann durch eine für das Mehrfachträgermodulationsschema
bestimmte erforderliche Genauigkeit bestimmt sein. In einer Ausführungsform
ist die erforderliche Genauigkeit eine Funktion der Datenrate des
zweiten Abschnitts und wird wie im Standard 802.11a für OFDM bestimmt
durch einen durch die Signalleistung normalisierten mittleren quadratischen Fehler
bestimmt.
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Der Symbolratentakt und die Trägerfrequenz
der Wellenform können
aus dem gleichen Bezugstakt erlangt werden. Der Fehler von Teilen
pro Million Teile (PPM) eines Takts, der für die Symbolrate grundlegend ist,
und der PPM-Fehler eines Takts, der für die Trägerfrequenz grundlegend ist,
können
im Wesentlichen gleich sein.
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Der Empfänger kann einen Einzelträgerempfanger,
einen Mehrfachträgerempfänger und
eine Umschaltvorrichtung beinhalten, die einen ersten Abschnitt
eines empfangenen Signals dem Einfachträgerempfänger bereitstellt und einen
zweiten Abschnitt des empfangenen Signals dem Mehrfachträgerempfänger bereitstellt.
Der Einzelträgerempfänger erfaßt einen
ersten Abschnitt eines ankommenden Signals, welcher die Präambel und
den Header enthält,
und bestimmt eine CIR-Schätzung, und
der Mehrfachträgerempfänger verwendet
die CIR-Schätzung
für einen
zweiten Abschnitt des ankommenden Signals. In einer bestimmten Gestaltung
programmiert der Einzelträgerempfänger auf
Basis der CIR-Schätzung
Abgriffe des ersten Entzerrers, beinhaltet der Mehrfachträgerempfänger einen
zweiten Entzerrer, und wandelt der Mehrfachträgerempfänger auf Basis der durch den
ersten Entzerrer bestimmten CIR-Schätzung Abgriffe des zweiten
Entzerrers ab.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Ein besseres Verständnis der
vorliegenden Erfindung kann erhalten werden, wenn die nachfolgende ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit
den folgenden Zeichnungen betrachtet wird, wobei
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1 ein
Blockdiagramm eines WLAN-Systems ist, das vier Vorrichtungen beinhaltet,
die innerhalb des gleichen Raums oder Bereichs in Betrieb stehen,
wobei zwei der Vorrichtungen nach dem Standard 802.11b und die anderen
zwei nach dem Vorschlag 802.118 ausgeführt sind;
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2 ein
Blockdiagramm eines nach einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ausgeführten Mischsignalempfängers ist,
der in einer oder beiden hochratigen Vorrichtungen von 1 verwendet werden kann;
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3 ein
konzeptionelles Diagramm eines Mischsignalpakets ist, das nach einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ausgeführt
ist;
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4A und 4B Kurvendiagramme von Darstellungen
des Spektrums der Barker-Chips von 802.11b bzw. des OFDM von 802.11a
sind;
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5A und 5B Kurvendiagramme von Zeitdomänendarstellungen
der QPSK-Barker-Chips von 802.11b bzw. des OFDM von 802.11a sind,
die veranschaulichen, daß die
Wellenformen grundlegend unterschiedlich sind;
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6A ein
Kurvendiagramm einer Darstellung der Leistungsspektrumsdichte (PSD)
eines einzelnen Hilfsträgers
aus den im Standard 802.11a definierten möglichen vierundsechzig möglichen
Hilfsträgern
ist;
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6B ein
Kurvendiagramm einer Darstellung des zusammengesetzten PSD der zweiundfünfzig Nicht-Null-Hilfsträger ist,
die bei 802.11a verwendet werden;
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7A ein
Kurvendiagramm einer Darstellung eines beispielhaften doppelseitigen "Ziegelsteinwand"-Spektrums ist, das
bei 0 MHz zentriert ist;
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7B ein
Kurvendiagramm eines Abschnitts des zugehörigen Zeitverhaltens von unendlicher
Dauer ist, das dem Ziegelsteinwand-Spektrum von 7A entspricht;
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8 ein
Kurvendiagramm einer Darstellung eines beispielhaften zeitkontinuierlichen
Fensters ist, das eine zeitkontinuierliche Version eines Hanning-Fensters
ist;
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9 ein
Kurvendiagramm einer Darstellung des Hanning-Fensters von 8 ist, das mit dem Abschnitt des Zeitverhaltens
von unendlicher Dauer überlagert
ist, welches dem Ziegelsteinwand-Spektrum von 7A entspricht;
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10 ein
Kurvendiagramm einer Darstellung des beispielhaften Impulses p(t)
ist, der sich aus der in 9 ver anschaulichten Überlagerung
ergibt und auf etwa 0,8 μm
beschnitten ist;
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11 ein
Kurvendiagramm einer Darstellung der spektralen Eigenschaften des
Impulses p(t) ist, das veranschaulicht, daß er eine enge Entsprechung
zum OFDM-Spektrum ist;
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12 ein
Blockdiagramm eines beispielhaften Digitalfilters ist, der eingesetzt
wird, um unter Verwendung des zeitkontinuierlichen Impulses p(t)
eine digitale 22-MHz-Ausgangsabtastrate
aufzubauen;
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13 ein
Kurvendiagramm ist, das das Abtasten und die Polyphasen-Zerlegung
des zeitkontinuierlichen Impulses p(t) unter Verwendung des Abtastschemas
von 12 veranschaulicht;
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14 ein
Blockdiagramm eines anderen beispielhaften Digitalfilters ist, der
eingesetzt wird, um unter Verwendung des Impulses p(t) eine digitale
20-MHz-Ausgangsabtastrate aufzubauen;
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15 ein
Kurvendiagramm ist, das das Abtasten und die Polyphasen-Zerlegung
des zeitkontinuierlichen Impulses p(t) unter Verwendung des Abtastschemas
von 14 veranschaulicht;
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16 ein
Blockdiagramm eines Senders ist, der nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
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17 ein
Kurvendiagramm ist, das den 11-MHz-Barker-Chip-Takt mit dem 20-MHz-OFDM-Abtasttakt
vergleicht;
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18 ein
konzeptionelles Kurvendiagramm ist, das die Ausrichtung des OFDM-Signalabschnitts
mit dem letzen Barker-Wort
des Headers des Einzelträgerabschnitts
veranschaulicht;
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19 ein
Kurvendiagramm ist, das eine normale OFDM-Symbolüberlagerung veranschaulicht;
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20 ein
Kurvendiagramm ist, das einen beispielhaften OFDM-Symbolbeginn und
eine Beendigung nach 802.11a veranschaulicht;
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21 ein
Kurvendiagramm ist, das eine beispielhafte Einzelträgerbeendigung,
die im Einklang mit 802.11a geformt ist, und den OFDM-Beginn, der
mit 802.11a identisch geformt ist, veranschaulicht;
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22A ein
vereinfachtes Kurvendiagramm einer BPSK-Darstellung ist, das veranschaulicht,
daß BSPK
in zwei Quadranten (einer von zwei Phasen) sowohl reale als auch
imaginäre
Abschnitte umfaßt;
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22B ein
vereinfachtes Kurvendiagramm einer QPSK-Darstellung ist, das veranschaulicht,
daß QSPK
in allen vier Quadranten (einer von vier Phasen) sowohl reale als
auch imaginäre
Abschnitte umfaßt;
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23 ein
Kurvendiagramm einer Darstellung ist, das die Phase des letzten
Barker-Worts im Header nach 802.11g und die relative Phase des OFDM-Symbols
in Übereinstimmung
mit dem in Anhang G des Standards 802.11a Beschriebenen veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
DER ERFINDUNG
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Eine Gestaltung nach der vorliegenden
Erfindung verwendet die Entzerrerinformationen, die während der
Erfassung des Einzelträgerabschnitts
des Signals erhalten wurden, wieder. Auf diese Weise wird keine
OFDM-Präambel
benötigt,
obwohl sie sowohl aus Bequemlichkeit als auch zur Feinabstimmung
nach wie vor vorhanden sein kann. Die vorliegende Offenba rung beschreibt
eine Technik zur Bereitstellung einer völligen Stetigkeit zwischen
dem Einzelträger-
und dem OFDM(Mehrfachträger)-Segment.
Diese Stetigkeit wird durch vollständiges Bestimmen der Sendewellenform
sowohl für
das Einzelträger-
als auch das OFDM-Segment und Bestimmen des Übergangs bereitgestellt. Dies
ermöglicht
eine völlige
Stetigkeit zwischen den beiden Signalsegmenten einschließlich AGC
(Leistung), Trägerphase,
Trägerfrequenz,
Zeittakt und Spektrum (Mehrfachweg). Auf diese Weise muß das Signal
durch den Mehrfachwegabschnitt des Empfängers nicht wiedererfaßt werden,
da die während
des Einzelträgerabschnitts
(Präambel/Header)
entwickelten Informationen gültig
sind und verwendet werden, um das Einfangen des Mehrfachträgerabschnitts
zu beginnen. Das Beibehalten und Ansammeln von Informationen macht
das Signal in Bezug auf das Erleiden gemeinsamer Interferenzen in drahtlosen
Kommunikationen viel robuster.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines drahtlosen lokalen Netzwerksystems (WLAN) 100,
das in einem besonderen Raum oder Bereich 101 in Betrieb
steht und vier WLAN-Vorrichtungen 103, 105, 107 und 109 (103 bis 109)
beinhaltet, die innerhalb des Bereichs 101 gelegen sind.
Die Vorrichtungen 103 und 105 sind nach zumindest
einer von mehreren Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bedachtnahme auf den Vorschlag
802.11g ausgeführt,
während
die Vorrichtungen 107 und 109 nach dem Standard
802.11b ausgeführt
sind. Alle Vorrichtungen 103 bis 109 sind im Frequenzband
von 2,4 GHz tätig.
Die Vorrichtungen 103 bis 109 können jede
beliebige Art von drahtloser Kommunikationsvorrichtung wie etwa
jede beliebige Art von Computer (Desktop, tragbar, Laptop usw.),
jede beliebige Art von kompatibler Telekommunikationsvorrichtung, jede
beliebige Art von persönlichem
digitalem Assistenten (PDA) oder jede beliebige andere Art von Netzwerkvorrichtung
wie etwa Drucker, Faxgeräte,
Scanner, Hubstationen, Umschaltvorrichtungen, Router usw. sein. Es
wird angemerkt, daß die
vorliegende Erfindung nicht auf den Vorschlag 802.11g, den Standard
802.11b, den Standard 802.11a oder das Frequenzband von 2,4 GHz
beschränkt
ist, obwohl diese Standards und Frequenzen in bestimmten Ausführungsformen
benutzt werden können.
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Die Vorrichtungen 107 und 109 kommunizieren
mit jeder beliebigen der Raten des Standards 802.11b einschließlich 1,
2, 5,5 und 11 Mbit/s miteinander. Die Vorrichtungen 103 und 105 sind
Mischsignalmodusvorrichtungen, die miteinander unter Verwendung
einer Mischsignalgestaltung nach einer beliebigen der mehreren Ausführungsformen
mit anderen oder höheren
Datenraten wie etwa den Datenraten des Standards 802.11a von 6,
9, 12, 18, 24, 36, 48 oder 54 Mbit/s kommunizieren. Alternative
Datenratengruppen werden hierin in Betracht gezogen. Die zweite
Gruppe beinhaltet vorteilhafterweise zwei der Datenraten des Standards 802.11,
nämlich
5,5 und 11 Mbit/s.
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In einer oder mehreren ersten Ausführungsformen
können
die Mischsignalvorrichtungen 103 bis 109 ohne
bedeutende Interferenz durch einander im gleichen Bereich 101 tätig oder
nebeneinander vorhanden sein, wobei die Vorrichtungen 103, 105 miteinander
mit anderen oder höheren
Datenraten als die Vorrichtungen 107, 109 des
Standards 802.11b kommunizieren. In den ersten Ausführungsformen
können
die Vorrichtungen 103, 105 miteinander kommunizieren,
während
die Vorrichtungen 107, 109 miteinander kommunizieren können, doch
kommunizieren die Vorrichtungen 103 ,105 nicht
mit den Vorrichtungen 107, 109. In einer oder mehreren
zweiten Ausführungsformen
ist zumindest eine der Mischsignalvorrichtungen 103, 105 mit
einem Standardmodus konfiguriert, um fähig zu sein, mit einer der
Vorrichtungen 107, 109 mit jeder beliebigen oder mehreren
der Datenraten des Standards 802.11b zu kommunizieren. In zumindest
einer dritten Ausführungsform
kommunizieren die Mischsignalvorrichtungen 103, 105 mit
anderen oder höheren
Datenraten und sind mit den Vorrichtungen 107 und 109 nicht
kompatibel, so daß die
Vorrichtungen 103 bis 109 nicht fähig sind, innerhalb
des gleichen Bereichs 101 nebeneinander vorhanden zu sein.
Die Mischsignalvorrichtungen 103, 105 können so
ausgeführt
sein, daß sie
im Frequenzband von 2,4 GHz tätig
sind, obwohl andere Frequenzbänder
ins Auge gefaßt
sind.
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In den ersten und zweiten Ausführungsformen
ist erwünscht,
daß die
Vorrichtungen 103 und 105 fähig sind, ohne Unterbrechung
oder Interferenz durch eine der Vorrichtungen 107 und 109 miteinander
zu kommunizieren. Dies stellt eine bedeutende technische Herausforderung
dar, da die Vorrichtungen 103, 105 mit anderen
Datenraten tätig
sind, wenn sie miteinander kommunizieren. Die vorliegende Erfindung
löst dieses
Problem, indem sie ermöglicht,
daß die
Vorrichtungen 103 und 105 so ausgeführt werden,
daß sie
miteinander mit anderen oder höheren
Datenraten kommunizieren können,
während
sie sich in einem gleichen Bereich 101 wie die Vorrichtungen 107, 109 nach
802.11b befinden. In den zweiten Ausführungsformen können die
Vorrichtungen 103, 105 ferner mit den Datenraten
nach 802.11b auch mit einer der Vorrichtungen 107, 109 kommunizieren.
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2 ist
ein Blockdiagramm eines nach einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ausgeführten
Mischsignalempfängers 201,
der in einer der oder beiden Vorrichtungen 103, 105 verwendet
werden kann. Das ankommende Signal wird durch eine automatische
Verstärkungsregelung
(AGC) 203 empfangen, die die Empfangsleistung einstellt
und einer Umschaltvorrichtung 205 ein entsprechendes Signal
bereitstellt. Die Umschaltvorrichtung 205 stellt das empfangene
Signal erst einem Einzelträgerempfänger 207 bereit.
Der Einzelträgerempfänger 207 beinhaltet
einen Entzerrer und eine andere Schaltungsanordnung, die die vorherbestimmte
Präambel
des empfangenen Signals im Vergleich zu bekannten Daten analysiert
und die mit dem Mehrwegmedium, wodurch das Signal verbreitet wurde,
verbundenen Parameter "lernt". Der Einzelträgerempfänger 207 untersucht
auch den Header, um zu bestimmen, ob das Paket für den Mischsignalempfänger 201 bestimmt
ist, und ob das Paket ein Mischpaket ist, und veranlaßt, wenn
dies der Fall ist, daß die
Umschaltvorrichtung 205 den verbleibenden Abschnitt des
ankommenden Signals einem Mehrfachträgerempfänger 209 bereitstellt.
Es wird angemerkt, daß der
Header eine (nicht gezeigte) Mischmoduskennung wie etwa ein Modusbit
oder dergleichen beinhaltet, die das Paket als ein Mischmoduspaket
identifiziert. Somit bestimmt der Einzelträgerempfänger 207 in einer
Ausführungsform
aus einer Bestimmungsadresse oder dergleichen, daß das Paket
für den
Mischsignalempfänger 201 bestimmt
ist, und bestimmt er aus der Moduskennung, daß das Paket ein Mischmoduspaket
ist. Wenn das Paket für
den Mischsignalempfänger 201 bestimmt
ist, aber kein Mischmoduspaket ist (z.B. ein Paket nach dem Standard
802.11b ist), setzt der Einzelträgerempfänger 207 die Verarbeitung
des Pakets fort. Im Header ist auch ein Längenfeld bereitgestellt, das
einen Längenwert
enthält, der
die Gesamtlänge
des Mischmoduspakets identifiziert. Somit kann jede beliebige Vorrichtung
einschließlich Mischmodus-
oder Vorläufervorrichtungen
(z.B. Vorrichtungen nach 802.11b) bestimmen, daß das Paket nicht für sie bestimmt
ist, und tritt für
ein Zeitausmaß,
das dem Längenwert
entspricht, in den Hintergrund.
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Der Mehrfachträgerempfänger 209 ist so konfiguriert,
daß er
das Signal empfängt,
das nach OFDM oder dergleichen gesendet ist. Der Mehrfachträgerempfänger 209 ist
mit dem Einzelträgerempfänger 207 gekoppelt,
so daß die
Mehrweginformationen, die durch den Einzelträgerempfänger 207 bestimmt
wurden, wiederverwendet werden, um einen glatten Übergang
zwischen den Paketabschnitten des ankommenden Signals zu ermöglichen.
Im Besonderen werden die Parameter der AGC (Leistung), der Trägerfrequenz,
der Trägerphase,
des Entzerrers und des Zeittakts des Einzelträgerempfängers 207 durch den
Mehrfachträgerempfänger 209 verwendet,
um das ankommende Signal zu empfangen. Der OFDM-Mehrfachträgerempfänger 209 muß das Signal
nicht wiedererfassen, da die durch den Einzelträgerempfänger 207 verwendeten
Informationen erhalten und verwendet werden.
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3 ist
ein konzeptionelles Diagramm eines nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführten Mischsignalpakets 301.
Das Paket 301 beinhaltet eine Barker-Präambel 303,
die mit einem Megabit pro Sekunde (Mbit/s) gesendet wird, gefolgt
von einem Barker-Header 305, der mit einem oder zwei Mbit/s
gesendet wird, gefolgt von einem oder mehreren OFDM-Symbolen 307,
die Nutzlastdaten umfassen, welche mit jeder beliebigen gewählten Datenrate
aus typischen Datenraten von 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 oder 54 Mbit/s
mit einer gewählten
Abtastrate von 20 Megahertz (MHz) gesendet werden. Die Präambel 303 und der
Header 305 werden mit einem Einzelträger mit der 11-MHz-Quadratur-Phasenumtastung-(QPSK)-Symbolrate
gesendet (und die binäre
Phasenumtastung [BPSK] ist ebenfalls ins Auge gefaßt). Andere
OFDM-Abtastraten,
wie etwa 18,333 Megahertz (MHz), 22 MHz usw., sind ins Auge gefaßt, wobei
die gleichen Grundsätze gelten.
Das Sendesignal ist für
die Komplementärcodetastung-OFDM
oder CCK-OFDM (Präambel
und Header nach 802.11b unter Verwendung von Barkers [Einzelträger] gefolgt
von OFDM [Mehrfachträger])
bestimmt. Der OFDM-Abschnitt der Wellenform kann optional eine von
mehreren tatsächlichen
Abtastraten (z.B. 22, 20 oder 18,33 MHz) sein. Das Paket 301 ist
als die Abtastrate nach 802.11a von 20 MHz einsetzend gezeigt. Das Ziel
ist, das Signal zu bestimmen, so daß die an der Präambel und
am Header erhaltene Schätzung
der Kanalimpulsantwort (CIA) am OFDM wiederverwendbar ist. Somit
ist das Signal ohne freie Variable vollständig bestimmt, was gestattet,
daß beim
Umschalten wichtige Entzerrerinformationen zurückbehalten werden. Es ist auch
wünschenswert,
Empfängerleistungsveränderungen
aufgrund des Signalübergangs
zu beseitigen. Ein Leistungsschritt kann verursachen, daß Vorläuferausrüstungen
in einen undefinierten Zustand eintreten, da sie weder über Kenntnis
des OFDM noch über
die Fähigkeit,
dieses zu empfangen, verfügen.
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4A und 4B sind Kurvendiagramme von
Darstellungen des Spektrums der Barker-Chips von 802.11b bzw. des
OFDM von 802.11a in Dezibel (dB) in Bezug auf die normalisierte
Frequenz (freq.). Das Spektrum bezieht sich auf die Mittenfrequenz,
die Leistungsspektrumsdichte und den Frequenzgang. Das Spektrum
der Barker-Chips von 802.11b weist eine runde "Spitze" auf, während das Spektrum des OFDM
von 802.11a eine flache Spitze aufweist. Die Bandbreiten von 3 dB
sind ebenfalls unterschiedlich. 5A und 5B sind Kurvendiagramme von
Zeitdomänendarstellungen
der QPSK-Barker-Chips von 802.11b bzw. des OFDM von 802.11a, die
veranschaulichen, daß die
Wellenformen grundlegend unterschiedlich sind. Es ist wünschenswert,
einen glatten Übergang
zwischen dem Einzelträgerabschnitt 303, 305 der
Präambel
und des Headers und dem OFDM-Symbolabschnitt 307 zu schaffen,
obwohl die Wellenformen unterschiedlich sind. Eine Lösung ist,
die Barker-Präambel
und den Header nach 802.11b mit etwa dem gleichen Sendespektrum
und etwa der gleichen Leistung wie das OFDM aussehen zu lassen.
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6A ist
ein Kurvendiagramm einer Darstellung der Leistungsspektrumsdichte
(PSD) eines einzelnen Hilfsträgers
aus den im Standard 802.11a definierten möglichen vierundsechzig möglichen
Hilfsträgern
in dB in Bezug auf die Frequenz. 6B ist
ein Kurvendiagramm einer Darstellung des zusammengesetzten PSD der
zweiundfünfzig
Nicht-Null-Hilfsträger, die
bei 802.11a verwendet werden. Die Kurven sind in Bezug auf die normalisierte
Frequenz (nfreq.) bzw. die Frequenz in MHz dargestellt. Es ist erwünscht, einen
spektrum-/zeitformenden Impuls zu gestalten, der das Spektrum des
Einzelträgerabschnitts
des Signals OFDM ähnlich
macht. Dieser Impuls wird bekanntgemacht, so daß der Empfänger fähig ist, die CIR für den OFDM-Abschnitt
des Pakets auszugleichen. Der Impuls ist im Zeitverlauf bestimmt,
so daß er
ausführungsunabhängig ist.
Für digitale
Ausführungen
kann der Impuls bei jeder beliebigen gewünschten passenden Ausführungsrate abgetastet
werden. Das Signal sollte ein beinahe flaches Spektrum im Durchlaßband mit
einem ausreichend steilen Abfall an den Bandrändern bereitstellen. Es ist
erwünscht,
daß der
Sendeimpuls durch Vorläuferempfänger nach
802.11b leicht gehandhabt werden kann. Er sollte daher eine dominante
Spitze mit einem geringen Maß an
Streuung in der Impulsantwort aufweisen. Dies gestattet dem Empfänger nach
802.11b, sich an diese Impulsantwortkomponente anzukoppeln. Es ist
erwünscht,
daß das
Signal eine geringe Dauer aufweist, um die Komplexität auf ein
Mindestmaß zu
verringern.
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7A ist
ein Kurvendiagramm einer Darstellung eines beispielhaften doppelseitigen "Ziegelsteinwand"-Spektrums, das bei
0 MHz zentriert ist und bei einer gewählten Bandbreite von etwa 2
(8, 5) = 17 MHz eine Größe von "1" und andernfalls von "0" aufweist. Ein Ziegelsteinwand-Spektrum
ist im Wesentlichen ein idealisierter Tiefpaßfilter. In der gezeigten Ausführungsform
wird der beispielhafte Frequenzbereich als (2) (27) (20 MHz/64)
= 16,875 MHz gewählt. 7B ist ein Kurvendiagramm
eines Abschnitts des zugehörigen
Zeitverhaltens von unendlicher Dauer, das dem Ziegelsteinwand-Spektrum
entspricht. Im Allgemeinen wird für das Einzelträgersystem
ein Zielspektrum gewählt.
Dies erfolgt durch Bestimmen einer Ziegelsteinwandnäherung an
das gewünschte
Spektrum. Ein Ziegelsteinwand-Spektrum weist eine unendliche Impulsantwort
in der Zeitdomäne
(d.h., Spannweiten von +/unendlich) auf. Der Impuls wird dann unter
Verwendung eines zeitkontinuierlichen Fensters beschnitten. Ein
ausreichend langes Fenster wird gewählt, um die gewünschten
spektralen Eigenschaften zu ergeben, während ein ausreichend kurzes
Fenster gewählt
wird, um die Komplexität
auf ein Mindestmaß zu
verringern, wobei für
beides im Allgemeinen eine konstruktive Beurteilung eingesetzt wird.
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8 ist
ein Kurvendiagramm einer Darstellung eines beispielhaften zeitkontinuierlichen
Fensters, das eine zeit kontinuierliche Version eines Hanning-Fensters
ist. Es versteht sich, daß dies
nur eine von vielen unterschiedlichen Fenstergestaltungen ist, die
erfolgreich eingesetzt werden können,
um wünschenswerte
Ergebnisse zu erzielen. 9 ist
ein Kurvendiagramm einer Darstellung des Hanning-Fensters, das mit
dem Abschnitt des Zeitverhaltens von unendlicher Dauer überlagert
ist, welches dem Ziegelsteinwand-Spektrum
entspricht. 10 ist ein
Kurvendiagramm einer Darstellung des sich ergebenden beispielhaften
Impulses p(t), der auf etwa 0,8 μm
beschnitten ist, so daß er
außerhalb
von +/- 0,4 μs "Null" ist. Die kurze Dauer
des Impulses p(t) stellt eine niedrige Komplexität bereit. 11 ist ein Kurvendiagramm einer Darstellung
der spektralen Eigenschaften des Impulses p(t), das veranschaulicht,
daß er
eine enge Entsprechung zum OFDM-Spektrum ist. Die spektralen Eigenschaften
des Impulses p(t) beinhalten ein beinahe flaches Spektrum, wo das
OFDM flach ist, und einen raschen Abfall, wo das OFDM abfällt. Der
zeitkontinuierliche Impuls kann verwendet werden, um jeden beliebigen
Digitalfilter unzweideutig aufzubauen und ist von bestimmten Ausführungen
unabhängig.
Die Nyquist-Kriterien (Abtasten des zeitkontinuierlichen Impulses)
sollten an der Ebene der Zielgenauigkeit erfüllt werden. Der Impuls p(t)
wird nach dem Nyquist-Kriterium "digitalisiert" oder abgetastet.
In einigen Ausführungsformen
werden die Abtastungen dann wie weiter unten beschrieben zerlegt.
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12 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Digitalfilters 1201,
der eingesetzt wird, um unter Verwendung des zeitkontinuierlichen
Impulses p(t) eine digitale 22-MHz-Ausgangsabtastrate aufzubauen. In diesem
Fall stellt ein beispielhafter QPSK-Symbolgenerator 1203 jeweiligen
Eingängen
eines jeden eines Paares von Polyphasen-Digitalfiltern 1205 und 1207 ein
11-MZh-Signal bereit. Der QPSK-Symbolgenerator 1203, der
zur Veranschaulichung als ein beispielhafter Sender verwendet wird,
gibt jedes Symbol (eine komplexe Zahl) mit einer Rate von jeweils
11 MHz an die beiden Digitalfilter 1205 und 1207 weiter.
Jeder Digitalfilter 1205 und 1207 tastet die Eingangswellenform
ab und erzeugt einen Ausgang mit 11 MHz. Die Digitalfilterabgriffe 1205 bestehen
aus geradzahlig nummerierten Abtastungen und die Digitalfilterabgriffe 1207 bestehen
aus ungeradzahlig nummerierten Abtastungen des Impulses p(t). Eine
Auswahllogik 1209 wie etwa eine Multiplexer(MUX)-Schaltungsanordnung
oder dergleichen wählt
jeden Ausgang der Polyphasen-Digitalfilterabgriffe 1205 und 1207,
um ein Abtastratensignal von 2(11) = 22 MHz zu erzielen. 13 ist ein Kurvendiagramm,
das das Abtasten und die Polyphasen-Zerlegung des zeitkontinuierlichen Impulses
p(t) (in Bezug auf die Zeit in Mikrosekunden "μs" dargestellt) zeigt.
Da jeder Ausgang jedes Filters verwendet wird, ist die tatsächliche
Abtastrate 22 MHz.
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14 ist
ein Blockdiagramm eines anderen beispielhaften Digitalfilters 1401,
der eingesetzt wird, um unter Verwendung des Impulses p(t) eine
digitale 20-MHz-Ausgangsabtastrate aufzubauen. In diesem Fall stellt
ein beispielhafter QPSK-Generator 1403, der dem Generator 1203 ähnlich ist,
jeweiligen Eingängen
von zwanzig Polyphasen-Digitalfiltern 1405, 1407, 1409,..., 1411 ein
11-MHz-Signal bereit. Jeder Digitalfilter 1405 bis 1411 erzeugt
einen Ausgang mit 11 MHz, so daß die
Abtastrate von 11 MHZ auf 220 MHZ erhöht ist. Jeder Filter besteht
aus den Abtastungen, die zwanzig Abtastungen voneinander getrennt
sind. Eine Auswahllogik 1413 wie etwa eine Multiplexer(MUX)-Schaltungsanordnung
oder dergleichen wählt
einen aus jeden jeweils elf Ausgängen
der Polyphasen-Digitalfilter 1405 bis 1411, um
ein 20-MHz-Abtastsignal
zu erzielen. Beispielsweise werden für das erste QPSK-Symbol die
jeweiligen Ausgänge
der Filter 1 und 11 verwendet, und für das zweite
QPSK-Symbol die jeweiligen Ausgänge
der Filter 19 und 10 verwendet, usw. Ebenso wird
eines aus jeden jeweils elf Eingangssymbolen eine Ausgangsabtastung
erzeugen, während
die verbleibenden Eingangsabtastungen jeweils zwei Ausgangsabtastungen
erzeugen. 15 ist ein
Kurvendiagramm, das das Abtasten und die Polyphasen-Zerlegung des zeitkontinuierlichen
Impulses p(t) in Bezug auf die Zeit dargestellt veranschaulicht.
Da einer aus jeweils jeden elf Ausgängen des kombinierten Ausgangs
von 220 MHz der Filter 1405 bis 1411 verwendet
wird, ist die tatsächliche
Abtastrate 20 MHz.
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16 ist
ein Blockdiagramm eines Senders 1601, der nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Der Sender 1601 beinhaltet
einen OFDM-Kern-Block 1603, der den OFDM-Abschnitt des
Signals an einen weichen Umschaltblock 1607 liefert, welcher
den Abschnitt der Präambel
und des Headers nach 802.11b von einem 802.11b-Präambel/Header-Kern-Block 1605 empfängt. Der
weiche Umschaltblock 1607 stellt das Signal nach 802.11g
einem Digital-Analog-Wandler
(DAC) 1609 bereit, welcher ein sich ergebendes Analogsignal
einem Tiefpaßfilter
(LPF) 1611 bereitstellt. Das gefilterte Signal wird einem
SAW-Filter 1613 bereitgestellt, was veranschaulicht, daß an beiden
Signalsegmenten lineare Verzerrungen hervorgerufen werden. Der Ausgang
des SAW-Filters 1613 wird einem Eingang eines Mischers 1615 bereitgestellt,
welcher einen anderen Eingang aufweist, der ein Empfangsoszillatorsignal
(LO) von einem Empfangsoszillator 1617 empfängt. Der
Mischer 1615 macht an seinem Ausgang ein gemischtes oder
kombiniertes Signal geltend.
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Verzerrungen können im Sender, im Mehrwegkanal
und im Empfänger
hervorgerufen werden. Eine offensichtliche lineare Verzerrung im
Sender ist ein SAW-Filter wie etwa der SAW-Filter 1613. In Kommunikationssystemen
wird häufig
angenommen, daß lineare
Verzerrungen über
Wellenformsymbole hinweg gemeinsam und (im Wesentlichen) zeitinvariabel
sind. Beispielsweise werden lineare Verzerrungen sowohl für Kommunikationen
nach 802.11a als auch nach 802.11b als zwischen dem Abschnitt der
Präambel
und des Headers und dem Nutzlastabschnitt gemeinsam angenommen.
In einer ähnlichen
Weise werden lineare Verzerrungen des Sendefunks als sowohl dem
Einzelträgersegment
als auch dem Mehrfachträgersegment
gemeinsam angenommen. In dieser Weise wird eine spektral bindende
Anforderung auferlegt, um einen Übertrag
der Entzerrerinformationen und der AGC vom Einzel- zum Mehrfachträger zu gestatten.
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Der Sender 1601 veranschaulicht
ferner ein Abtast-Leistung-Anpassungsschema,
um einen Übertrag der
AGC-Informationen vom Einzelträger-
zum Mehrfachträgerabschnitt
des Signals zu ermöglichen.
Im Besonderen ist erwünscht,
daß der
wie mit 1620 gezeigte durchschnittliche Signalleistungsausgang
aus dem OFDM-Kernblock 1603 etwa der gleiche wie der wie
mit 1622 gezeigte durchschnittliche Signalleistungsausgang aus
dem Präambel/Header-Kernblock 1605 nach
802.11b ist.
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17 ist
ein Kurvendiagramm, das den mit 1701 gezeigten 11-MHz-Barker-Chip-Takt
mit dem mit 1703 gezeigten 20-MHz-OFDM-Abtasttakt jeweils in Bezug auf
die Zeit in μs
vergleicht. Das Kommunikationsschema nach 802.11b verwendet eine
Chiprate von 11 MHz. Die Präambel/der
Header nach 802.11b verwendet 11-Chip-Barker-Worte, so daß elf Chips
pro Mikrosekunde vorhanden sind. Das OFDM nach 802.11a verwendet
eine Abtastrate von 20 MHz. In der gezeigten Ausführungsform
werden die Signalsegmente nach 802.11b (11 MHz) und nach 802.11a
(20 MHz) zur Erzielung der Übergangszeitausrichtung
in jedem Zeitabstand von 1 μs-
an der 1-MHz-Grenze ausgerichtet, was durch Ausrichtungszeitepochen 1705 in
jedem Zeitabstand von 1 μs
veranschaulicht ist. 18 ist
ein konzeptionelles Kurvendiagramm, das die Ausrichtung des OFDM-Signalabschnitts
mit dem letzen Barker-Wort des Headers des Einzelträgerabschnitts
veranschaulicht. Der mit 1801 gezeigte erste Chip jedes
Barker-Worts ist auf der 1-μs-Ausrichtung zentriert.
Die mit 1803 gezeigte erste voll-ständige
20-MHz-Abtastung des OFDM-Signals findet eine Mikrosekunde nach
der Null-Phasen-Spitze des ersten Chips des letzten Barker-Worts
im Header statt. Tatsächlich
findet jede mit 1805 gezeigte halbumfassende OFDM-Abtastung
vor der umfassenden Abtastung statt (zur Glättung). Eine solche Übergangszeitausrichtung
gestattet einen Übertrag
der Entzerrerinformationen und der Zeittaktinformationen zwischen
dem Einzelphasen- und dem Mehrphasenabschnitt des Signals.
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19 ist
ein Kurvendiagramm, das eine normale OFDM-Symbolüberlagerung veranschaulicht. 20 ist ein Kurvendiagramm,
das einen beispielhaften OFDM-Symbolbeginn und eine Beendigung nach 802.11a
veranschaulicht. 21 ist
ein Kurvendiagramm, das eine mit 2101 gezeigte beispielhafte
Einzelträgerbeendigung,
die im Einklang mit 802.11a geformt ist, und einen mit 2103 gezeigten
OFDM-Beginn, der mit 802.11a identisch geformt ist, veranschaulicht.
Wie in diesen Kurvendiagrammen veranschaulicht wird der Einzelträger in einer
gesteuerten Weise beendet, wenn der Übergang vom Einzelträger zum
Mehrfachträger
erfolgt. Diese Einzelträgerbeendigung
behält
die AGC am Übergangspunkt
bei und verringert die Signalleistungslücke auf ein Mindestmaß, was wiederum
die Verfälschung
eines Signals durch das andere auf ein Mindestmaß verringert. Die Einzelträgerbeendigung
des Segments nach 802.11b ist jener ähnlich, die für die OFDM-Formung nach 802.11a
verwendet wird. 802.11a bestimmt eine Fensterbildungsfunktion für OFDM-Symbole,
die eingesetzt wird, um die Beendigung des Einzelträgersegments
zu definieren. Das Einzelträgersignal wird
in einem vorherbestimmten Zeitfenster wie etwa nominal 100 Nanosekunden
(ns) beendet. Es ist nicht nötig,
den einzelträgerimpulsformenden
Filter vollständig
zu spülen.
Die sich ergebende Verzerrung in Bezug auf das letzte Barker-Wort
ist verglichen mit dem 11-Chip-Verarbeitungsgewinn, dem thermischen
Rauschen und der Mehrwegverzerrung unbedeutend. Die Beendigung kann
entweder ausdrücklich
in der Digitalsignalverarbeitung oder durch analoges Filtern erreicht
werden.
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Es ist ferner erwünscht, daß die Trägerfrequenz für beide
Wellenformsegmente kohärent
ist, was durch Verwendung eines einzelnen LO-Signals über den
Empfangsoszillator 1617 erzielt wird. Dies gestattet einen Übertrag
der Entzerrerinformationen. Die Trägerfrequenzkopplung kann mit
einem Phasenregelkreis (PLL) oder dergleichen aufrechterhalten werden.
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Es ist ferner erwünscht, daß die Trägerphase ausgerichtet ist,
was einen Übertrag
der Entzerrerinformationen gestattet. 22A ist
ein vereinfachtes Kurvendiagramm einer BPSK-Darstellung, das veranschaulicht,
daß BSPK
in zwei Quadranten (einer von zwei Phasen) sowohl reale als auch
imaginäre
Abschnitte umfaßt. 22B ist ein vereinfachtes
Kurvendiagramm einer QPSK-Darstellung, das veranschaulicht, daß QSPK in
allen vier Quadranten (einer von vier Phasen) sowohl reale als auch
imaginäre
Abschnitte umfaßt.
Die Einzelträgersignale,
die ein Direktsequenz-Spreizspektrum (DSSS) einsetzen, sind vergleichen
mit dem OFDM-Signalformat und den Modulationsschemata grundlegend
unterschiedlich. Bei CCK-ODFM nach 802.11g wird eines dieser Formate
für den
Header wiederverwendet.
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23 ist
eine Serie von Kurvendiagrammen, die die Phasenbeziehung eher zwischen
dem letzten Barker-Wort als dem letzten Chip im Header nach 802.11g
und den anschließend
folgenden OFDM-Symbolabtastungen veranschaulicht. Anhang G des Standards
802.11a beschreibt, wie ein OFDM-Symbol, das reale und imaginäre Komponenten
beinhaltet, zu übertragen
ist. Die mit 2301, 2303, 2305 und 2307 gezeigten
Pfeile veranschaulichen die vier möglichen Phasen des letzten
Barker-Worts. Die Phase des OFDM-Symbols wird durch die Phase des
letzten Barker-Worts bestimmt, da jede OFDM-Abtastung entweder nicht
gedreht oder um das gleiche vorherbestimmte Ausmaß auf Basis
der Phase des letzten Barker-Worts gedreht wird. Die mit 2302, 2304, 2306 und 2308 gezeigten
Pfeile stellen die entsprechenden vier relativen Phasenverschiebungen dar,
die entsprechend der durch die Pfeile 2301, 2303, 2305 bzw. 2307 veranschaulichten
Barker-Phase auf das 0FDM-Symbol angewendet werden. Wenn sich die
Phase des letzten Barker-Worts beispielsweise im ersten Quadranten
befindet, wird die Phase der OFDM-Symbole in Bezug auf die wie in
Anhang G des Standards 802.11a beschriebene OFDM-Phase um null Grad gedreht (nicht gedreht
oder mit "1" multipliziert).
Wenn sich die Phase des letzten Barker-Worts im zweiten Quadranten
befindet (Phasendrehung von 135 Grad), wird die Phase der OFDM-Symbole
in Bezug auf die Phase der Abtastungen in 802.11a, Anhang G, um
90 Grad gedreht (d.h., mit "j" multipliziert);
wenn sich die Phase des letzten Barker-Worts im dritten Quadraten
befindet (Phasendrehung von –135
Grad), wird die Phase der OFDM-Symbole in Bezug auf die Phase der
Abtastungen in 802.11a, Anhang G, um 180 Grad gedreht (d.h., mit "–1" multipliziert); und wenn sich die Phase
des letzten Barker-Worts im vierten Quadranten befindet (Phasendrehung
von –45
Grad), wird die Phase der OFDM-Symbole in Bezug auf die Phase der
Abtastungen in 802.11a, Anhang G, um –90 Grad gedreht (d.h., mit "–j" multipliziert).
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In vielen Gestaltungsausführungen
ist es häufig
erwünscht,
die relativen Präzisions-
und Genauigkeitsanforderungen zu kennen, um die Signalintegrität und -kompatibilität unter
unterschiedlichen Sende-Empfangs-Vorrichtungen aufrechtzuerhalten.
Auf diese Weise sind Gestalter fähig,
die Kosten zu verringern und die Leistungsfähigkeit zu maximieren, während die
Parameter und die Eigenschaften innerhalb der Spezifikation behalten
werden. Die Präzisionseigenschaft
beschränkt
die Abkürzungen,
die Sendegestalter machen können,
und die andernfalls die Empfängerleistungsfähigkeit
deutlich beeinträchtigen
können.
In einer Ausführungsform
wird die erforderliche Genauigkeit des gesamten Wellenformverhaltens
unter Verwendung eines auf den Genauigkeitsanforderungen des OFDM-Signals
des Standards 802.11a beruhenden Maßes erstellt. Somit ist die
erforderliche Genauigkeit des Einzelträgerabschnitts die gleiche wie
jene des Mehrfachträgerabschnitts, selbst
wenn sich der Einzelträgerab schnitt
typischerweise bei einer verringerten Datenrate befindet. Wie in
der Spezifikation von 802.11a beschrieben wird die erforderliche
Genauigkeit für
OFDM durch die Fehlervektorgrößen(EVM)-Spezifikation
festgelegt, wie in der folgenden Tabelle 1 der Datenrate in Bezug
auf die EVM veranschaulicht ist, Tabelle
1
Datenrate in Bezug auf die EVM-Spezifikation
wobei die Datenrate in Mbit/s und die EVM in dB
bestimmt ist. Wie in Tabelle 1 veranschaulicht ist die OFDM-Präzision eine
Funktion der Datenrate. Je höher
die Datenrate ist, desto komplexer und komplizierter ist die Sendewellenform,
und desto größer ist
die notwendige Präzision.
Diese erforderliche Genauigkeit wird auf die gesamte Wellenform
angewendet. EVM ist das gleiche wie der durch die Signalleistung
normalisierte mittlere quadratische Fehler (MSE). Der MSE kann nach
der passendsten Zeitausrichtung, der passendsten Verstärkungsausrichtung
und der passendsten Phasenausrichtung gemessen werden. Auch die
lineare Verzerrung, die OFDM und den Einzelträger-Barker-Chips gemeinsam
ist, kann, falls gewünscht,
zum Rückgang
gebracht werden. Falls und wenn die Präzisionsspezifikation von 802.11b
strenger wird, kann sie für
den Einzelträgerabschnitt
verwendet werden.
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Abschnitte der Spezifikation von
802.11b und die gesamte Spezifikation von 802.11a setzen eine Mitlaufoszillatoranforderung
ein. Eine Mitlaufoszillatoreigenschaft gestattet, daß aus der
Trägerfrequenz
und der Phase Zeittaktverfolgungsinformationen erlangt werden. In
einer Sendewellenform sind zwei grundlegende Takte vorhanden, ein
Symbolratentakt und eine Trägerfrequenz.
In zumindest einer Ausführungsform
des Senders weisen alle Signale nach 802.11g einen Symbolratentakt
und eine Trägerfrequenz
auf, die aus dem gleichen Taktbezug erlangt werden. Es ist ferner
erwünscht,
daß der
Fehler von Teilen pro Million Teile (PPM) auf diesen beiden Taktsignalen
gleich ist. Dem Empfänger
wird gestattet, den Symbolratenzeittakt aus dem Trägerfrequenzfehler
zu verfolgen.
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Der Mehrfachträgerempfängerabschnitt 209 des
Mischsignalempfängers 201 erhält das Verhalten
des Übergangs
vom Einzelträgerempfänger 207 der
Wellenform wie hierin beschrieben, um den OFDM-Abschnitt des Signals
zu empfangen. Die Trägerfrequenz
und die Phase sind kohärent.
Ferner sind die Zeitausrichtung, der Signalpegel (AGC) und die Kanalimpulsantwort
(CIR) jeweils kohärent.
Der Einzelträgerempfänger 207 bestimmt
während
des Einzelträgerabschnitts
die CIR-Schätzung. Der
Mehrfachträgerempfänger 209 wandelt die
CIR-Schätzung unter
Verwendung der durch das Einzelträgersegment verwendeten bekannten
Impulsform für
das OFDM ab. Im Besonderen werden die Entzerrerabgriffe des Mehrfachträgerempfängers 209 unter
Verwendung der durch den Sender während der Einzelträgerpräambel und
des Headers verwendeten bekannten Impulsform abgewandelt. Auf diese
Weise muß der
Mehrfachträgerempfänger 209 den
OFDM-Abschnitt des Signals nicht wiedererfassen, sondern verwendet
er die Informationen, die durch den Einzelträgerempfänger 207 erhalten
wurden, neben vorherbestimmten oder bekannten Informationen für einen
glatten Signalübergang
vom Einzelträger
zum Mehrfachträger.
Auch eine gesonderte OFDM-Präambel
bzw. ein Header ist nicht nötig,
obwohl er, falls gewünscht,
sowohl aus Bequemlichkeit als auch zur Feinabstimmung eingesetzt
werden kann.
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Obwohl ein System und ein Verfahren
nach der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit der bevorzugten
Ausführungsform
beschrieben wurden, ist keine Beschränkung auf die besondere hierin
offenbarte Form beabsichtigt, sondern ist im Gegensatz dazu beabsichtigt,
diejenigen Alternativen, Abwandlungen und Äquivalente, die vernünftigerweise
innerhalb des Geists und des Umfangs der Erfindung beinhaltet sein
können,
abzudecken.
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(54) Bezeichnung
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Drahtloses Kommunikationssystem,
das konfiguriert ist, unter Verwendung einer Mischwellenformgestaltung
zu kommunizieren
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(57) Zusammenfassung
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Ein drahtloses Kommunikationssystem 103 ist
konfiguriert, unter Verwendung einer Mischwellenformgestaltung 301 zu
kommunizieren. Die Mischwellenform beinhaltet einen nach einem Einzelträgerschema
modulierten ersten Abschnitt 2101 mit einer Präambel 303 und
einem Header 305 und einen nach einem Mehrfachträgerschema
modulierten zweiten Abschnitt 2103. Die Wellenform ist
so bestimmt, daß eine
CIR-Schätzung,
die aus dem ersten Abschnitt erhalten werden kann, durch den Empfänger zur
Erfassung des zweiten Abschnitts wiederverwendbar ist. Der Sender 1601 kann
einen ersten 1605 und einen zweiten Kern 1603 und eine
Umschaltvorrichtung 1607 beinhalten, wobei die Umschaltvorrichtung
den ersten Kern für
den ersten Abschnitt und den zweiten Kern für den zweiten Abschnitt wählt, um
eine Sendewellenform zu entwickeln. Der Empfänger 201 kann einen
Einzelträgerempfänger 207,
einen Mehrfachträgerempfänger 209 und
eine Umschaltvorrichtung 205 beinhalten, die einen ersten
Abschnitt eines empfangenen Signals dem Einzelträgerempfänger und einen zweiten Abschnitt
des empfangenen Signals dem Mehrfachträgerempfänger bereitstellt.