DE69434306T2

DE69434306T2 - Verfahren zur Abtrennung einer Blockfrequenz aus einem blockformattierten Signal

Info

Publication number: DE69434306T2
Application number: DE69434306T
Authority: DE
Inventors: Pascal Hayet
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-01-20
Filing date: 1994-01-14
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2014-01-15
Also published as: FI940268A; FI940268A0; KR100334185B1; US5559833A; EP0608024B1; DE69427099T2; JPH06244818A; KR100356975B1; DE69427099D1; EP0608024A1; EP1035699B1; EP1035699A2; JP3423934B2; CA2113766A1; EP1035699A3; DE69434306D1; JP2001251277A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Isolieren einer Frequenz mit der Bezeichnung Blockfrequenz ausgehend von einem erhaltenen blockformatierten Signal. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Isolieren einer Frequenz mit der Bezeichnung Blockfrequenz ausgehend von einem erhaltenen blockformatierten Signal. Der Artikel mit dem Titel „Applications of the digital correlator" von John Eldon, veröffentlicht in der Zeitschrift Microprocessor and microsystems, Band 12, Nr. 4, 1. Mai 1988, Seiten 214–224, beschreibt die Verwendung von Korrelationsmitteln zum Erkennen der speziellen Synchronisationswörter und der Periodizitäten in einem erhaltenen Signal.
Der Artikel mit dem Titel „Principles of modulation and channel coding for digital broadcasting for mobil receivers" von Lassalle und Alard, veröffentlicht in der EBU Review-Technical Nr. 224, 1.8.1987, Seiten 168–190, beschreibt die Verwendung eines Überprüfungsintervalls in einem OFDM-System zum Eliminieren der Intersymbol-Interferenz.
Die Erfindung besteht insbesondere aus der Anwendung einer solchen Unterweisung zum Isolieren einer Frequenz, der so genannten Blockfrequenz, ausgehend von einem erhaltenen blockformatierten Signal, wobei die besagten Blöcke von Symbolen einer Konstellation ausgehen und jeweils Informationen, die so genannten identischen Informationen, enthalten, die aus einem Teil der im Block übertragenen Nutztinformation und einer Kopie dieses vor der Übertragung versetzt in den besagten Block gebrachten Teils gebildet werden.
Es kann sich dabei beispielsweise um Signale handeln, die erhalten worden sind durch orthogonales N-Frequenzmultiplexing (OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing), was aus Spaltung eines übertragenen Informationssignals durch Verteilung des Signals über eine Vielzahl elementarer Kanäle mit niedriger Bitrate besteht. Auf diese Weise transformiert man einen hochselektiven Breitbandkanal zu einer Vielzahl nicht selektiver Elementarkanäle. Da die Einrichtung einen Breitbandkanal bildet ist es nicht wahrscheinlich, dass Schwund während der Übertragung gleichzeitig den ganzen Kanal beeinflusst. Diese Technik macht es möglich, die Intersymbolinterferenz zu verringern.
Jedem elementaren Kanal ist also eine Frequenz zugeordnet, wobei alle Frequenzen zusammen um eine zentrale Trägerfrequenz herum symmetrisch verteilt liegen. Da die Verwendung selektiver Filter am Empfänger-Ende schwer zu akzeptieren ist wird bevorzugt, dass eine Überlappung der Spektren gestattet wird, aber dann werden Anforderungen gestellt in Bezug auf die Orthogonalität zwischen den Frequenzen zum Eliminieren der Intersymbolinterferenz zu den Abtastzeitpunkten. Das ganze Spektrum eines OFDM-Signals neigt auf diese Weise zu einem Rechteck-Spektrum.
Das OFDM-Signal wird in durch Blöcke gebildete Frames aufgeteilt, wobei bestimmte Blöcke Dienstblöcke und andere Blöcke Datenblöcke sind. Zur Vermeidung von Intersymbolinterferenz enthält jeder Block redundante Informationssignale. Ein beliebiger Block wird durch alle OFDM-Frequenzen gebildet, welche die Anordnung benutzt, wobei diese Frequenzen durch die zu übertragenden Symbole, die von einer codierten Modulation herrühren, beispielsweise von einer digitalen PSK- oder QAM-Modulation, moduliert werden. Beim Senden werden diese Symbole mit einem bestimmten Takt codiert, der beim Empfang zurückgefunden werden soll, damit sie einwandfrei decodiert werden können.
Ziel der Erfindung ist es, ein Signal zu isolieren, was es insbesondere ermöglicht, beim Empfang den bei der Übertragung verwendeten Takt wiederzufinden.
Dieses Ziel wird mit einem Verfahren und einer Anordnung wie in den Ansprüchen 1 und 3 dieser Patentanmeldung geltend gemacht erreicht.
Somit verwendet die Erfindung vorteilhaft die Redundanz der in jedem Block enthaltenen Daten zum Isolieren eines Signals mit Blockfrequenz.
Vorzugsweise enthält der besagte Korrelationsschritt einen Verzögerungsschritt zur Verzögerung des erhaltenen Signals um einen Zeitraum zur Trennung der besagten identischen Informationen und einen Subtraktionsschritt zum Erzeugen des besagten Abstandssignals durch Subtraktion des erhalten Signals und des verzögerten Signals.
Diese Aspekte der Erfindung und auch andere Aspekte dürften auf Basis der nachstehend zu beschreibenden Ausführungsformen einleuchten.
Die Erfindung wird besser mit Hilfe der folgenden Figuren verstanden, die nicht erschöpfende Beispiel sind und folgendes darstellen:
1: Ein Zeitdiagramm von der Erzeugung eines Differenzsignals mit der Blockrate.
2: Ein Schema einer Anordnung zum Isolieren eines Abstandssignals e(t).
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf den speziellen Fall eines OFDM-Signals, gilt aber ebenfalls für andere Signale, die in Blöcken formatiert sind, wobei jeder Block redundante Informationssignale enthält.
Die OFDM-Technik besteht aus einem Frequenzmultiplexverfahren an mehreren orthogonalen Trägern, die durch die Symbole moduliert werden. Ein OFDM-Symbol kann wie folgt geschrieben werden:
fürj·Ts' < t < (j + 1)T'smitΦk(t) = e2iπkt/Ts für jT's < k < (j + 1)T'swobei:
T's: Gesamtdauer eines OFDM-Symbols, T's = Ts + Δ.
Re: reeller Teil einer komplexen Zahl.
k: Index der orthogonalen Träger.
Ts: Nutzperiode eines OFDM-Symbols.
Δ: Überprüfungsintervall
N: maximale Anzahl Träger.
f₀: beliebige Frequenz.
j: Index des OFDM-Symbols.
Auf diese Weise wird zwischen den Zeitpunkten j·T's und (j + 1)T's ein OFDM-Signal durch einen Block komplexer Symbole xk gebildet, wobei jedes Symbol xk einen orthogonalen Träger 0 ≤ k ≤ N – 1 moduliert.
Zur Vermeidung des Problems der Spektralüberlappung und zum Ermöglichen der Filterung im Empfänger wird die Summe entsprechend der Gleichung (1) aus Nu Trägern gemacht, wobei Nu die Anzahl Nutzträger (Nu < N) ist.
Zum Verwirklichen der OFDM-Modulation, d. h. zum Bilden des Signals s(t) aus der Gleichung (1), wird ein Modulator benutzt, der eine Berechnung einer invertierten "Fast Fourier Transform" (FFT-1) durchführt. Dazu wird eine Zahl der Form 2x, wobei x eine ganze Zahl ist, für N selektiert. Andere Überprüfungsblöcke für die Übertragung werden ebenfalls eingefügt.
Die selektierten Parameter sind beispielsweise die nachfolgenden:
T's = 160 μs, Ts = 128 s und Δ = 32 μs.
N = 1024 Träger, Nu = 900 Träger.
Die Hauptrolle des Überprüfungsintervalls Δ ist die Echos, herrührend von dem Mehrstreckenkanal und mit Verzögerungen, die niedriger sind als Δ, zu absorbieren. Während des Überprüfungsintervalls (das vorzugsweise einem Viertel der Nutzperiode entspricht) wird ein Signal übertragen, das einem Teil der Nutzperiode entspricht.
Die Selektion von Nu = 900 rührt her von der Tatsache, dass wenn das Band um jeden Träger herum 1/Ts = 7,81 kHz beträgt, 900 Träger notwendig sind für eine effektive Bandbreite des übertragenen Signals von etwa 7 MHz (wobei die genaue Bandbreite 7,031 MHz beträgt).
Die Blöcke an dem Ausgang eines Kanalcodierers werden in Frames übertragen. Auf diese Weise gruppiert ein Frame eine Anzahl zeitgemultiplexte OFDM-Blöcke neu. Ein OFDM-Block kann Daten enthalten oder kann ein Block sein, der insbesondere zur Synchronisation (Frame-, Takt-, Trägersynchronisation) oder als Bezugsblock für die Differenzmodulation benutzt wird.
Ein Beispiel der Framestruktur wird gegeben durch:
TAFEL 1
Das Frame enthält 125 OFDM-Blöcke und hat eine Dauer Tf von 20 ms;

– Der erste Block ist der Null-Block, in dem nicht übertragen wird (xk = 0, k = 0, N – 1). Er wird benutzt zum Synchronisieren des Anfangs des Frames.
– Der zweite Block ist der AFR-Block (automatische Frequenzregelung), benutzt zum Synchronisieren der Frequenz des Ortsoszillators des Empfängers zu der des Ortsoszillators des Senders.
– Der dritte Block ist der Wobbelblock, definiert durch:

Der Wobbelblock wird benutzt als Bezugsblock zur differenziellen Codierung und ebenfalls zum Schätzen der Impulsstoßantwort des Kanals zur genauen Synchronisation des Anfangs des Frames.

– Der vierte und der fünfte Block sind zusätzliche Blöcke, die benutzt werden können zum Übertragen von Hilfsdaten.
– Zum Schluss gibt es die 120 OFDM-Datenblöcke.

Ein Frame enthält 100 Codewörter, die erzeugt werden von dem Kanalcodierer.
Die Erfindung benutzt auf vorteilhafte Weise das Vorhandensein eines Überprüfungsintervalls in jedem Block eines OFDM-Frames. 1 stellt zwei aufeinanderfolgende Blöcke B1 und B2 dar. Die nachfolgende Erläuterung gilt für alle Blöcke. Die Blöcke B1/B2 werden gebildet durch ein Überprüfungsintervall mit einer Dauer Δ, dem ein Nutzintervall mit einer Dauer Ts folgt, das Nutzdaten enthält. In einem übertragenen Block werden die Daten, die am Ende des Nutzintervalls Ts auftreten, an den Anfang des Blocks kopiert, bevor er über den Kanal übertragen wird. Es sei also bemerkt, dass in jedem Block am Anfang und am Ende des Blocks ein identisches Informationssignal erscheinen. In 1 ist das empfangene Signal das Signal r(t). Dieses Signal r(t) wird von den Verzögerungsmitteln um eine Zeitperiode derart verzögert, dass die Information am Anfang des verzögerten Signals rd(t) gleichphasig ist zu der Information am Ende des nicht verzögerten Signals r(t). Für denselben Block B1 sind diese zwei Informationssignale identisch. Dadurch, dass diese zwei Signale subtrahiert werden, wird ein Signal e(t) erhalten, das durch ein Intervall mit einer Dauer von Δ gebildet wird, in der e(t) Null ist, welchem Wert ein Intervall mit einer Dauer Ts vorhergeht, in der e(t) nicht Null ist. In 1 wird das Signal e(t) in Form eines Rechtecksignals dargestellt, aber in Wirklichkeit stellt dieses Signal eine komplexere und mehr sinusförmige Gestalt dar mit einer Basisfrequenz entsprechend der Blockfrequenz. Dadurch ist es möglich, diese Blockfrequenz durch Filterung zu isolieren.
2 stellt ein Schema einer Anordnung 11 nach der Erfindung dar, die das Isolieren der Blockfrequenz ermöglicht. Die Anordnung 11 enthält abgestimmte Filtermittel 14. Das Signal r(t) wird in den Verzögerungsmitteln 12 verzögert, um das Signal r(t) zu liefern. Die Signale r(t) und rd(t) werden voneinander in den Subtraktionsmitteln 13 und voneinander subtrahiert und ergeben das Abstandssignal e(t). Dieses Abstandssignal e(t) wird zuvor in einem Frequenzbereichsfilter 14 gefiltert, der auf die Frequenz der bei der Übertragung verwendeten Blöcke abgestimmt ist.

Claims

Verfahren zum Isolieren einer Frequenz, der so genannten Blockfrequenz, ausgehend von einem erhaltenen blockformatierten Signal, wobei die besagten Blöcke von Symbolen einer Konstellation ausgehen und jeweils Informationen, die so genannten identischen Informationen, enthalten, die aus einem Teil der im Block übertragenen Nutzinformation und einer Kopie dieses vor der Übertragung versetzt in den besagten Block gebrachten Teils gebildet werden, wobei das besagte Verfahren einen Korrelationsschritt zwischen den besagten identischen Informationen enthält, um ein Signal, das so genannte Abstandssignal, zu erzeugen, dessen Frequenz für die Blockfrequenz kennzeichnend ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Korrelationsschritt einen Verzögerungsschritt zum Verzögern des erhalten Signals um einen Zeitraum zur Trennung der besagten identischen Informationen enthält, und einen Subtraktionsschritt zum Erzeugen des besagten Abstandssignals durch Subtraktion des erhalten Signal und des verzögerten Signals.
Anordnung (11) zum Isolieren einer Frequenz, der so genannten Blockfrequenz, ausgehend von einem erhalten blockformatierten Signal (r(t), wobei die besagten Blöcke aus Symbolen einer Konstellation ausgehen und jeweils Informationen, die so genannten identischen Informationen (d), enthalten, die aus einem Teil der in dem Block übertragenen Nutzinformation und einer vor der Übertragung versetzt in den besagten Block gebrachten Kopie dieses Teils gebildet werden, die besagte Anordnung Verzögerungsmittel (12) enthält, um ausgehend von dem erhaltenen Signal ein verzögertes Signal (rd(t)) zu liefern, Subtraktionsmittel des erhaltenen Signals und des verzögerten Signals (13) und Filtermittel (14) des von den besagten Subtraktionsmitteln erzeugten Signals, um ein Signal (e(t)), das so genannte Abstandssignal, zu erzeugen, dessen Frequenz für die besagte Blockfrequenz kennzeichnend ist.