-
Die
Erfindung betrifft einen OFDM-Equalizer (orthogonal frequency division
multiplexing OFDM, Mehrfachzugriff durch Orthogonalfrequenzteilung) und
insbesondere einen OFDM-Equalizer, der einen Fehler korrigieren
kann, der in einem Sendekanal während
der Sendung eines OFDM-Signals erzeugt worden ist, das mittels eines
OFDM-Verfahrens in einem das OFDM-Signal empfangenden OFDM-Empfänger moduliert
wird.
-
Allgemein
setzt sich ein Rundfunksystem für hochauflösendes Fernsehen
(high definition television HDTV) aus einer Bildkodiereinheit und
einer Modulationseinheit zusammen. Die Bildkodiereinheit komprimiert
ungefähr
1 Gbps digitaler Daten aus einer Hochauflösungsbildquelle zu 15 bis 18
Mbps Daten. Die Modulationseinheit sendet einige 10 Mbps digitaler
Daten über
Bandkanäle
mit 6 bis 8 MHz an die Empfangsseite.
-
Der
digitale HDTV-Rundfunk bedient sich eines terrestrischen simultanen
Rundfunkverfahrens unter Verwendung eines VHF-Kanals (very high
frequency VHF) oder eines UHF-Kanals (ultra high frequency), die
dem allgemeinen Fernsehrundfunk zugeteilt sind.
-
In
Europa wird bislang ein OFDM-Verfahren vom Typ der digitalen Modulation
als terrestrisches HDTV-Rundfunkverfahren der nächsten Generation verwendet,
um die Datenrate mittels Bandbreiten zu verbessern und Unterbrechungen
zu verhindern. Bei diesem OFDM-Verfahren werden seriell eingegebene
Symbolreihen in Blockeinheiten zugedachte parallele Daten transformiert
und die parallelen Symbole auf verschiedene Unterträgerfrequenzen
multiplexiert.
-
Das
OFDM-Verfahren weist jedoch Nachteile dahingehend auf, dass ein
OFDM-Signal in einem Sendekanal entsprechend einem Kanalzustand
beziehungsweise Kanalstatus verzerrt wird und die Verzerrung aufgrund
eines Mehrfachweges einen nachteiligen Einfluss auf das OFDM-Signal
hat. Daher wird ein Equalizer beziehungsweise Entzerrer zum Korrigieren
eines Fehlers in dem Sendekanal während der Wiedergewinnung des
Signals auf der Empfangsseite eingebaut, um diese Verzerrung zu
ausgleichen.
-
Allgemein
berechnet der OFDM-Equalizer einen Fehler in dem Sendekanal dadurch,
dass er benachbart zu dem fouriertransformierten OFDM-Signal befindliche
Symbole einsetzt und den Fehler in dem Sendekanal des OFDM-Signals
korrigiert. Hierbei korrigiert der OFDM-Equalizer den Fehler entsprechend
einem Pilotsignal, das einen synchronen Wert zwischen dem Sender
und dem Empfänger
darstellt.
-
1 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das einen allgemeinen OFDM-Empfänger darstellt. Der
OFDM-Empfänger
umfasst einen Analog-/Digital-Wandler (ADC) 10, eine Oftsetkompensiereinheit 20,
eine FFT-Einheit 30 (fast Fourier transform FFT, schnelle
Fouriertransformation), eine Fehlererfassungseinheit 40,
eine Entzerrungseinheit 50 und eine FEC-Einheit 60 (forward
error correction FEC, Vorwärtsfehlerkorrektur).
-
Der
ADC 10 wandelt ein eingegebenes OFDM-Signal in ein digitales
Signal um. Die Offsetkompensiereinheit 20 kompensiert einen
Offset bei Frequenz, Phase und Zeit, der beim Empfang und der digitalen
Transformation des OFDM-Signals entstanden ist. Die FEC-Einheit 30 nimmt
eine schnelle Fouriertransformation an dem offsetkompensierten OFDM-Signal
vor. Die Fehlererfassungseinheit 40 erfasst Offsetwerte
bei Frequenz, Phase und Zeit für das
OFDM-Signal aus der FEC-Einheit 30. Hierbei stellt die
Fehlererfassungseinheit 40 die erfassten Offsetwerte für die Oftsetkompensiereinheit 20 bereit.
Entsprechend nimmt die Offsetkompensiereinheit 20 eine
Kompensierung des Offsets bei Frequenz, Phase und Zeit für das OFDM-Signal
von dem ADC 10 auf Basis der Offsetwerte vor, die in der
Fehlererfassungseinheit 40 erfasst worden sind.
-
Die
Entzerrungseinheit 50 nimmt eine Kompensierung der Verzerrung
des OFDM-Signals aus der FEC-Einheit 30 in dem Sendekanal
vor. Hierbei nimmt die Entzerrungseinheit 50 eine Kompensierung
der Verzerrung bezüglich
des Zeittaktes und der Frequenz der Symbole des OFDM-Signals durch
ein Pilotsignal vor. Die FEC-Einheit 60 erfasst einen Fehler
mittels eines Fehlererfassungsverfahrens, das für die Daten des OFDM-Signals
bestimmt ist. Demgegenüber
stellt das OFDM-Signal aus der FEC-Einheit 30 ein OFDM-Signal
dar, das in ein I-Signal und ein Q-Signal geteilt ist. Damit nimmt
die Entzerrungseinheit 50 jeweils eine Entzerrung der I-
und Q-Signale aus der FFT-Einheit 50 vor.
-
2 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, das die Entzerrungseinheit 50 von 1 darstellt. Die
Entzerrungseinheit 50 umfasst eine Teileinheit 51,
eine Ratenberechnungseinheit 52, eine Zeitinterpolationseinrichtung
beziehungsweise Zeitinterpoliereinrichtung 53, eine Frequenzinterpolationseinrichtung
beziehungsweise Frequenzinterpo liereinrichtung 54, einen
Puffer 55 und eine Kompensationseinheit beziehungsweise
Kompensiereinheit 56.
-
Die
Teileinheit 51 teilt das I-Signal und das Q-Signal in ein
Pilotelement P beziehungsweise ein Datenelement D. Die Ratenberechnungseinheit 52 berechnet
eine Rate des Pilotelementes P aus der Teileinheit 51 entsprechend
einem eingegebenen PRBS-Signal (pseudo random binary sequence PRBS,
pseudozufällige
Binärsequenz).
Die Zeitinterpoliereinrichtung 53 nimmt eine Zeitachseninterpolation
an dem Pilotelement (P) entsprechend der Rate aus der Ratenberechnungseinheit 52 vor.
Die Frequenzinterpoliereinrichtung 54 nimmt eine Frequenzachseninterpolation
an dem zeitachseninterpolierten Pilotelement P aus der Zeitinterpoliereinrichtung 53 vor.
Der Puffer 55 speichert die Daten der I- und der Q-Signale
aus der Teileinheit 51 für eine vorbestimmte Zeit und
gibt die Daten aus. Die Kompensiereinheit 56 nimmt eine
Kompensation der Verzerrung der Daten D aus dem Puffer 55 in
dem Sendekanal auf Basis des in der Frequenzinterpoliereinrichtung 54 interpolierten
Pilotelementes vor.
-
Die
Entzerrungseinheit 50 nimmt demgegenüber eine Interpolation des
Pilotelementes unter Verwendung des vorher eingestellten PRBS-Signals
sowie eine Kompensierung der Kanalverzerrung der Daten vor, ohne
den Zustand beziehungsweise Status des Kanals zu berücksichtigen, über den
das OFDM-Signal gesendet wird. Daher kompensiert der betroffene
OFDM-Equalizer die Kanalverzerrung des OFDM-Signals, ohne den Status
des Kanals zu berücksichtigen,
weshalb das entzerrte OFDM-Signal einen Fehler gegenüber einem
ursprünglichen
Signal aufweist. Im Ergebnis verringert der betroffene OFDM-Equalizer
die Entzerrungsleistung. Darüber
hinaus kann der betroffene OFDM-Equalizer,
wenn die Werte der OFDM-Symbole in einen statischen Status geändert werden,
in dem sich der Status des Sendekanals zeitlich nicht ändert, das
OFDM-Signal nicht präzise
entzerren.
-
Die
Druckschrift
US 5,963,592 beschreibt
einen adaptiven Kanalequalizer zur Verwenduqg in einem digitalen
Kommunikationssystem, bei dem OFDM-Techniken zum Einsatz kommen.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen OFDM-Equalizer
bereitzustellen, der ein OFDM-Signal entsprechend einem Status eines
Sendekanals, über
den das OFDM-Signal gesendet wird, adaptiv entzerren kann.
-
Die
Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Definition in dem unabhängigen Anspruch
gelöst.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
sind in den abhängigen
Ansprüchen
niedergelegt.
-
Entsprechend
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein OFDM-Equalizer
bereitgestellt, der ein OFDM-Signal entsprechend einem Status eines
Sendekanals, über
den das OFDM-Signal gesendet wird, stabil und präzise entzerren kann.
-
Zur
Lösung
der vorbeschriebenen Aufgabe der Erfindung wird ein OFDM-Equalizer
bereitgestellt, der umfasst: eine Teileinheit zum Teilen des OFDM-Signals
in ein Datenelement und ein Pilotelement; eine Ratenberechnungseinheit
zum Berechnen einer Rate des Pilotelementes für ein Eingangsbezugssignal
durch Multiplizieren des Pilotelementes mit dem Bezugssignal; eine
Vielzahl von Zeitinterpoliereinrichtungen, die jeweils eine Interpolation
in einer vorgegebenen Anzahl von Piloteinheiten entsprechend einer
Zeitachse für
die Rate aus der Ratenberechnungseinrichtung durchführen; eine
Kanalstatusfeststelleinheit, die entsprechend Größenänderungen des entsprechend
der Zeitachse interpolierten Pilotelementes feststellt, ob ein Kanalstatus
entweder statisch oder dynamisch ist; eine Mittelwertberechnungseinheit
zum selektiven Berechnen eines Mittelwertes jedes entsprechend der
Zeitachse interpolierten Pilotelementes entsprechend dem Kanalstatus;
eine Frequenzinterpoliereinrichtung zum Durchführen einer Interpolation des
Pilotelementes, dessen Mittelwert in der Mittelwertberechnungseinheit
berechnet wird, und des Pilotelementes, dessen Mittelwert nicht
berechnet wird, entsprechend einer Frequenzachse; einen Puffer zum
Speichern der in der Teileinheit geteilten Daten über eine
vorgegebene Zeit und zum Ausgeben der Daten; und eine Kompensiereinheit
zum Kompensieren der Verzerrung der Daten aus dem Puffer auf einem
Sendekanal auf Basis des entsprechend der Frequenzachse interpolierten
Pilotelementes.
-
Die
Zeitinterpoliereinrichtung umfasst eine erste Zeitinterpoliereinrichtung
zum Durchführen
einer nichtlinearen Interpolation von vier Pilotelementen mit der
gleichen Zeitperiode auf der Zeitachse; und eine zweite Zeitinterpoliereinrichtung
zum Durchführen
einer linearen Interpolation von zwei Pilotelementen mit der gleichen
Zeitperiode auf der Zeitachse.
-
Wenn
der durch die Kanalstatusfeststelleinheit festgestellte Kanalstatus
dynamisch ist, führt
die erste Zeitinterpoliereinrichtung vorzugsweise eine Interpolation
durch, und die Mittelwertberechnungseinheit gibt den Wert von der
ersten Zeitinterpoliereinrichtung an die Frequenzinterpoliereinrichtung
aus. Wenn demgegenüber
der Kanalstatus statisch ist, führt
die zweite Zeitinterpoliereinrichtung eine Interpolation durch,
und die Mittelwertberechnungseinheit berechnet einen Mittelwert
der Werte aus der zweiten Zeitinterpoliereinrichtung und gibt den
Mittelwert an die Frequenzinterpoliereinrichtung aus.
-
Entsprechend
dem durch die Kanalstatusfeststelleinheit festgestellten Kanalstatus
gibt die erste Zeitinterpoliereinrichtung den aufgrund der Interpolation
in dem dynamischen Kanalstatus ermittelten Wert an die Frequenzinterpoliereinrichtung
aus, gibt die zweite Zeitinterpoliereinrichtung den aufgrund der Interpolation
in dem statischen Kanalstatus ermittelten Wert an die Mittelwertberechnungseinheit
aus, und berechnet die Mittelwertberechnungseinheit den Mittelwert
der Werte aus der zweiten Zeitinterpoliereinrichtung.
-
Die
Zeitinterpoliereinrichtung umfasst des Weiteren eine Schalteinheit,
die den in der ersten Zeitinterpoliereinrichtung in dem dynamischen
Kanalstatus interpolierten Wert an die Frequenzinterpoliereinrichtung
ausgibt und den in der zweiten Zeitinterpoliereinrichtung in dem
statischen Kanalstatus interpolierten Wert an die Mittelwertberechnungseinheit
ausgibt.
-
Vorzugsweise
umfasst die Mittelwertberechnungseinrichtung eine Verzögerungseinheit
zum Verzögern
des Ausgangswertes, der dem Mittelwert entspricht, um eine vorgegebene
Zeit; eine Operationseinheit zum Berechnen des Mittelwertes des
Ausgangswertes von der Verzögerungseinheit
und des Wertes von der Zeitinterpoliereinrichtung; und eine Ausgangswertberechnungseinheit
zum Regulieren des Wertes von der Zeitinterpoliereinrichtung auf
Basis des in der Operationseinheit berechneten Mittelwertes und
zum Ausgeben des resultierenden Wertes an die Frequenzinterpoliereinrichtung.
-
Vorzugsweise
umfasst die Operationseinheit eine Subtrahiereinheit zum Subtrahieren
des Ausgangswertes aus der Verzögerungseinheit
von dem Ausgangswert aus der Zeitinterpoliereinrichtung; eine Absolutwertberechnungseinheit
zum Berechnen eines Absolutwertes des durch Subtraktion ermittelten
Wertes; und eine Multipliziereinheit zum Berechnen eines Quadratwertes
des Absolutwertes.
-
Die
Kanalstatusfeststelleinheit umfasst eine Transformiereinheit für nummerische
Werte zum Klassifizieren und Berechnen des in der Zeitinterpoliereinrichtung
interpolierten Pilotelementes in einen Betragswert und einen Phasenwert;
und eine Kanalstatusbestim mungseinheit zum Bestimmen des Kanalstatus
durch Vergleichen des Betragswertes mit einem zuvor eingestellten
Schwellenwert und zum Bereitstellen des bestimmten Kanalstatus für die Zeitinterpoliereinrichtung
und die Mittelwertberechnungseinrichtung zur selektiven Verarbeitung
entsprechend dem Kanalstatus.
-
Zudem
umfasst die Kanalstatusbestimmungseinheit eine Differenzwertberechnungseinheit zum
Berechnen der Differenz eines ersten Betragswertes und eines zeitlich
benachbarten zweiten Betragswertes aus den in der Transformiereinheit
für nummerische
Werte berechneten Betragswerten; eine Akkumuliereinheit zum Akkumulieren
des in der Differenzwertberechnungseinheit berechneten Differenzwertes
in OFDM-Symboleinheiten; und eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen
des Kanalstatus durch Vergleichen des akkumulierten Wertes der Akkumuliereinheit
mit dem Schwellenwert und zum Bereitstellen des Ergebnisses für die Zeitinterpoliereinrichtung
und die Mittelwertberechnungseinrichtung. Entsprechend der vorliegenden
Erfindung wird das Bezugssignal aus einem Bereich zwischen +0,75
und –0,75
ausgewählt.
-
Ein
weitergehendes Verständnis
der Erfindung und der vielen mit ihr einhergehenden Vorteile erschließt sich
durch Studium der nachfolgenden Detailbeschreibung in Zusammenschau
mit der begleitenden Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen die gleichen
oder ähnliche
Komponenten bezeichnen, wobei sich die Zeichnung wie folgt zusammensetzt.
-
1 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das einen betroffenen OFDM-Empfänger zeigt.
-
2 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, das eine Entzerrungseinheit gemäß 1 zeigt.
-
3 ist
ein Blockdiagramm, das einen OFDM-Equalizer entsprechend einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
4 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, das eine Zeitinterpoliereinrichtung
gemäß 3 zeigt.
-
5 ist
ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel für eine Zeitinterpoliereinrichtung
gemäß 3 zeigt.
-
6 ist
ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel für eine Mittelwertberechnungseinheit gemäß 3 zeigt.
-
7 ist
ein Blockdiagramm, das ein drittes Beispiel für die Zeitinterpoliereinrichtung
gemäß 3 zeigt.
-
8 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, das die Mittelwertberechnungseinheit
gemäß 3 zeigt.
-
9 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, das eine Operationseinheit gemäß 8 zeigt.
-
10 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, das eine Kanalstatusfeststelleinheit
gemäß 3 zeigt.
-
11 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, das eine Kanalstatusfeststelleinheit
gemäß 10 zeigt.
-
Es
wird ein OFDM-Equalizer entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung nachstehend detailliert unter Bezugnahme
auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
-
3 ist
ein Blockdiagramm, das einen OFDM-Equalizer entsprechend einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt. Der OFDM-Equalizer umfasst eine Teileinheit 100,
eine Ratenberechnungseinheit 200, eine Zeitinterpolationseinrichtung
beziehungsweise Zeitinterpoliereinrichtung 300, eine Mittelwertberechnungseinheit 400, eine
Kanalstatusfeststelleinheit 500, eine Frequenzinterpolationseinrichtung
beziehungsweise Frequenzinterpoliereinrichtung 600, eine
Kompensationseinheit beziehungsweise Kompensiereinheit 700 und
einen Puffer 800.
-
Die
Teileinheit 100 teilt das I-Signal und das Q-Signal in
ein Pilotelement P beziehungsweise ein Datenelement D. Die Ratenberechnungseinheit 200 berechnet
eine Rate des Pilotelementes P für
ein PRBS-Signal (pseudo random binary signal PRBS, pseudozufälliges Binärsignal),
das ein eingegebenes Bezugssignal darstellt, durch Multiplizieren
des Pilotelementes P aus der Teileinheit 100 mit dem PRBS-Signal.
Hierbei wird das PRBS-Signal aus einem Bereich zwischen +0,75 und –0,75 ausgewählt.
-
Die
Zeitinterpoliereinrichtung 300 nimmt eine Interpolation
in einer vorab gegebenen Anzahl von Piloteinheiten entsprechend
einer Zeitachse für
das Pilotelement entsprechend der Rate aus der Ratenberechnungseinheit 200 vor.
-
Die
Mittelwertberechnungseinheit 400 berechnet selektiv einen
Mittelwert des Pilotelementes gemäß Zeitachseninterpolation in
der Zeitinterpoliereinrichtung 300 entsprechend einem Kanalstatus. Die
Kanalstatusfeststelleinheit 500 stellt den Kanalstatus
entsprechend der Größenänderungen
des Pilotelementes dar, das in der Zeitinterpoliereinrichtung 300 zeitachseninterpoliert
worden ist. Die Kanalstatusfeststelleinheit 500 stellt
die Kanalstatusinformation für
die Zeitinterpoliereinrichtung 300 und die Mittelwertberechnungseinheit 400 bereit.
Entsprechend nehmen die Zeitinterpoliereinrichtung 300 und
die Mittelwertberechnungseinheit 400 entsprechende Operationen
entsprechend der Kanalstatusinformation vor.
-
Die
Frequenzinterpoliereinrichtung 600 nimmt eine Frequenzachseninterpolation
an dem Pilotelement vor, dessen Mittelwert in der Mittelwertberechnungseinheit 400 berechnet
worden ist, sowie an dem Pilotelement, dessen Mittelwert unter den
Pilotelementen aus der Zeitinterpoliereinrichtung 300 nicht
berechnet worden ist.
-
Der
Puffer 800 speichert die Daten der I- und Q-Signale, die
von der Teileinheit 100 geteilt worden sind, für eine vorgegebene
Zeit und gibt Daten D aus. Die Kompensiereinheit 700 nimmt
eine Kompensation der Verzerrung der Daten aus dem Puffer 800 in dem
Sendekanal auf Basis des in der Frequenzinterpoliereinrichtung 600 entsprechend
der Frequenzachse interpolierten Pilotelementes vor.
-
4 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, das die Zeitinterpoliereinrichtung 300 von 3 darstellt.
Die Zeitinterpoliereinrichtung 300 umfasst eine erste Zeitinterpoliereinrichtung 320 und
eine zweite Zeitinterpoliereinrichtung 340. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
nimmt die erste Zeitinterpoliereinrichtung 320 eine nichtlineare
Interpolation an vier Pilotelementen mit derselben Zeitperiode auf
der Zeitachse vor, während
die zweite Zeitinterpoliereinrichtung 340 eine lineare
Interpolation an den beiden Pilotelementen mit derselben Zeitperiode
auf der Zeitachse vornimmt. Daher gibt, wenn die Kanalstatusinformation
aus der Kanalstatusfeststelleinheit 500 einen sich mit
der Zeit ändernden
dynamischen Status aufweist, die Mittelwertberechnungseinheit 400 den
Interpolationswert, der in der ersten Zeitinterpoliereinrichtung 320 interpoliert
worden ist, an die Frequenzinterpoliereinrichtung 600 aus,
ohne dass das Signal verändert
wurde. Darüber
hinaus berechnet, wenn die Kanalstatusinformation aus der Kanalstatusfeststelleinheit 500 einen
sich nicht mit der Zeit ändernden
statischen Status aufweist, die Mittelwertberechnungseinheit 400 einen
Mittelwert der Werte, die in der zweiten Zeitinterpoliereinrichtung 340 interpoliert
worden sind, und gibt den sich ergebenden Wert an die Frequenzinterpoliereinrichtung 600 aus.
-
5 ist
ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel für die Zeitinterpoliereinrichtung 300 von 3 zeigt.
Weist die Kanalstatusinformation aus der Kanalstatusfeststelleinheit 500 den
dynamischen Status auf, so interpoliert die erste Zeitinterpoliereinrichtung 320 das
eingegebene Pilotelement. In demjenigen Fall, in dem die Kanalstatusinformation
aus der Kanalstatusfeststelleinheit 500 den statischen Status
aufweist, interpoliert die zweite Zeitinterpoliereinrichtung 340 das
eingegebene Pilotelement. Entsprechend interpoliert, wenn die Kanalstatusinformation
aus der Kanalstatusfeststelleinheit 500 den dynamischen
Status aufweist, die erste Zeitinterpoliereinrichtung 320 das
eingegebene Pilotelement, woraufhin die Mittelwertberechnungseinheit 400 den
Interpolationswert aus der ersten Zeitinterpoliereinrichtung 320 an
die Frequenzinterpoliereinrichtung 600 ausgibt, ohne dass
das Signal transformiert würde. Darüber hinaus
interpoliert, wenn die Kanalstatusinformation aus der Kanalstatusfeststelleinheit 500 den statischen
Status aufweist, die zweite Zeitinterpoliereinrichtung 340 das
eingegebene Pilotelement, woraufhin die Mittelwertberechnungseinheit 400 den
Mittelwert der Interpolationswerte aus der zweiten Zeitinterpoliereinrichtung 340 berechnet
und den Mittelwert an die Frequenzinterpoliereinrichtung 600 ausgibt.
-
6 ist
ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel der Mittelwertberechnungseinheit 400 von 3 darstellt.
Wie in 6 gezeigt ist, nimmt entsprechend der von der
Kanalstatusfeststelleinheit 500 bereitgestellten Kanalstatusinformation
die erste Zeitinterpoliereinrichtung 320 eine Interpolation
in dem dynamischen Kanalstatus vor, während die zweite Zeitinterpoliereinrichtung 340 eine
Interpolation in dem statischen Kanalstatus vornimmt.
-
Daher
gibt die erste Zeitinterpoliereinrichtung 320 den Interpolationswert
an die Frequenzinterpoliereinrichtung 600 aus. Die Mittelwertberechnungseinheit 400 ist
zwischen der zweiten Zeitinterpoliereinrichtung 340 und
der Frequenzinterpoliereinrichtung 600 zum Zwecke der Berechnung
eines Mittelwertes der Interpolationswerte angeordnet, die in der
zweiten Zeitinterpoliereinrichtung 350 interpoliert werden,
sowie zum Zwecke der Ausgabe des Mittelwertes an die Frequenzinterpoliereinrichtung 600.
-
7 ist
ein Blockdiagramm, das ein drittes Beispiel für die Zeitinterpoliereinrichtung 300 von 3 darstellt.
Wie in 7 gezeigt ist, umfasst die Zeitinterpoliereinrichtung 300 eine
erste Zeitinterpoliereinrichtung 320, eine zweite Zeitinterpoliereinrichtung 340 und
einen Schalter 360.
-
Die
erste Zeitinterpoliereinrichtung 320 und die zweite Zeitinterpoliereinrichtung 340 werden
gemäß vorstehender
unter Bezugnahme auf 4 erfolgender Beschreibung betrieben.
Weist die Kanalstatusinformation aus der Kanalstatusfeststelleinheit 500 den
dynamischen Status auf, so gibt der Schalter 360 den in
der ersten Zeitinterpoliereinrichtung 320 interpolierten
Interpolationswert an die Frequenzinterpoliereinrichtung 600 aus.
Darüber
hinaus gibt, wenn die Kanalstatusinformation aus der Kanalstatusfeststelleinheit 500 den
statischen Status aufweist, der Schalter 360 den in der
zweiten Zeitinterpoliereinrichtung 340 interpolierten Interpolationswert
an die Mittelwertberechnungseinheit 400 aus.
-
Entsprechend
wird die Interpolation dadurch selektiv vorgenommen, dass die erste
Zeitinterpoliereinrichtung 320 mit hoher Leistung in dem
dynamischen Kanalstatus und die zweite Zeitinterpoliereinrichtung 340 mit
hoher Leistung in dem statischen Kanalstatus verwendet werden. In
dem statischen Status wird der Mittelwert der in der zweiten Zeitinterpoliereinrichtung 340 interpolierten
Interpolationswerte berechnet und entsprechend der Frequenzachse
interpoliert, wodurch das OFDM-Signal entsprechend dem Kanalstatus
adaptiv und präzise
entzerrt wird.
-
8 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, das die Mittelwertberechnungseinheit 400 von 3 darstellt.
Die Mittelwertberechnungseinheit 400 umfasst eine Verzögerungseinheit 420,
eine Operationseinheit 440 und eine Ausgangswertberechnungseinheit 460.
-
Die
Verzögerungseinheit 420 empfängt einen
von der Frequenzinterpoliereinrichtung 600 ausgegebenen
n-ten Mittelwert, speichert den Mittelwert für eine vorbestimmte Zeit ab
und gibt diesen aus. Die Operationseinheit 440 nimmt eine
Berechnung des Mittelwertes des n-ten in der Verzögerungseinheit 420 um
N verzögerten
Mittelwertes Y(n – N)
und des n-ten in der zweiten Zeitinterpoliereinrichtung 340 der
Zeitinterpoliereinrichtung 400 interpolierten Interpolationswertes
X(n) vor. Die Ausgangswertberechnungseinheit 460 reguliert
den in der zweiten Zeitinterpoliereinrichtung 340 interpolierten
Interpolationswert auf Basis des in der Operationseinheit 440 berechneten
Mittelwertes und des von der Verzögerungseinheit 420 ausgegebenen
Mittelwertes Y(n – N)
und gibt den sich ergebenden Wert an die Frequenzinterpoliereinrichtung 600 aus.
-
Geht
man davon aus, dass der in der zweiten Zeitinterpoliereinrichtung 340 interpolierte
n-te Interpolationswert gleich X(n) und das von der Ausgangswertberechnungseinheit 460 für X(n) ausgegebene Signal
gleich Y(n) ist, so speichert die Verzögerungseinheit 420 das
Signal Y(n) aus der Ausgangswertberechnungseinheit 460,
verzögert
die Ausgabe um N und gibt den um N verzögerten Mittelwert Y(n – N) an die
Operationseinheit 440 aus.
-
9 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, das die Operationseinheit 440 von 8 darstellt. Die
Operationseinheit 440 umfasst eine Subtrahiereinheit 442,
eine Absolutwertberechnungseinheit 444 und eine Multipliziereinheit 446.
Die Subtrahiereinheit 442 subtrahiert den von der Verzögerungseinheit 420 ausgegebenen
Mittelwert Y(n – N)
von dem in der zweiten Zeitinterpoliereinrichtung 340 interpolierten
Interpolationswert X(n), wie in der nachfolgenden Formel 1 angegeben
ist. d(n) = X(n) – Y (n – N) Formel 1
-
Die
Absolutwertberechnungseinheit 444 berechnet einen Absolutwert
des in Formel 1 berechneten Wertes d(n), wie in der nachfolgenden
Formel 2 gezeigt ist. D(n)
= |d(n)| Formel 2
-
Die
Multipliziereinheit 446 berechnet einen Quadratwert des
gemäß Formel
2 berechneten Absolutwertes D(n), wie in der nachfolgenden Formel
3 gezeigt ist. Hierbei stellt die Multipliziereinheit 446 den
Quadratwert H(n) der Ausgangswertberechnungseinheit 460 zur
Verfügung. H(n) = D(n)2 Formel 3
-
Entsprechend
vergleicht, wenn die Ausgangswertberechnungseinheit 460 den
Quadratwert H(n) aus der Multipliziereinheit 446 empfängt, die Ausgangswertberechnungseinheit 460 den
Quadratwert H(n) mit einem vorher eingestellten Koeffizienten A,
wie in der nachfolgenden Formel 4 gezeigt ist, und legt einen Ausgangswert
fest.
-
Γ(n) = 1 (H(n) > A) Formel 4
Γ(n)
= C × H(n)
(H(n) ≤ A)
-
Ist
der Quadratwert H(n) größer als
der Koefffizient A, so setzt die Ausgangswertberechnungseinheit 460 die
Gewichtung Γ(n)
auf „1". Daher gibt die
Ausgangswertberechnungseinheit 460 den Interpolationswert
X(n) aus der zweiten Zeitinterpoliereinrichtung 340 an
die Frequenzinterpoliereinrichtung 600 ohne Transformation
aus.
-
Ist
demgegenüber
der Quadratwert H(n) gleich oder kleiner als der Koeffizient A,
so setzt die Ausgangswertberechnungseinheit 460 die Gewichtung Γ(n) auf „C × H(n)". Hierbei ist der
Koeffizient A eine Konstante, die als Amplitudenbegrenzer dient. Entsprechend
transformiert die Ausgangswertberechnungseinheit 460 den
in der zweiten Zeitinterpoliereinrichtung 340 interpolierten
Interpolationswert X(n), wie in der nachfolgenden Formel 5 gezeigt
ist, und gibt den transformierten Wert an die Frequenzinterpofiereinrichtung 600 aus. Y(n) = Γ(n) X(n) + (1 – Γ(n)) Y(n – N) Formel 5mit Γ(n) = C × H(n)
-
Damit
stellt die Ausgangswertberechnungseinheit 460 die Gewichtung Γ(n) für das aktuell
eingegebene Signal X(n) und die Gewichtung 1 – Γ(n) für das in der Verzögerungseinheit 420 verzögerte Signal
Y(n – N)
bereit, wodurch verschiedene Ausgangswerte für jedes Symbol des OFDM-Signals
berechnet werden. Im Ergebnis addiert die Ausgangswertberechnungseinheit 460 den
durch Multiplikation von 1 – Γ(n) mit Y(n – N) ermittelten
Wert (1 – Γ(n)) Y(n – N) zu
dem durch Multiplikation von Γ(n)
mit X(n) ermittelten Wert Γ(n)
X(n) und gibt den sich ergebenden Wert Y(n) an die Frequenzinterpoliereinrichtung 600 aus.
-
Entsprechend
wird die Gewichtung des eingegebenen Signals durch Berechnung des
Mittelwertes des vorher eingegebenen Signals und des aktuell eingegebenen
Signals sowie durch Vergleichen des berechneten Mittelwertes mit
dem voreingestellten Wert variabel eingesetzt. Es wird auf diese
Weise möglich,
ein in sämtlichen
Frequenzbändern
aufgrund von Änderungen
der Umgebung des Sendekanals existierendes Rauschen zu entfernen
und zudem das OFDM-Signal präzise
zu entzerren.
-
10 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, das die Kanalstatusfeststelleinheit 500 von 3 darstellt.
Die Kanalstatusfeststelleinheit 500 umfasst eine Transformiereinheit 520 für nummerische
Werte und eine Kanalstatusbestimmungseinheit 540. Die Berechnungseinheit 520 für nummerische
Werte klassifiziert das Pilotelement der in der Zeitinterpoliereinrichtung 300 interpolierten
I- und Q-Signale in einen Betragswert und einen Phasenwert.
-
Die
Kanalstatusbestimmungseinheit 520 vergleicht den in der
Transformiereinheit 520 für nummerische Werte berechneten
Betragswert mit einem vorher eingestellten Schwellenwert T und bestimmt den
Kanalstatus entsprechend den Änderungen
des Betragswertes. Hierbei stellt die Kanalstatusbestimmungseinheit 540 die
Kanalstatusinformation für
die Zeitinterpoliereinrichtung 300 und die Mittelwertberechnungseinheit 400 bereit,
damit eine selektive Verarbeitung entsprechend der Kanalstatusinformation
erfolgen kann.
-
11 ist
ein detailliertes Blockdiagramm, das die Kanalstatusbestimmungseinheit 540 von 10 zeigt.
Die Kanalstatusbestimmungseinheit 540 umfasst einen Puffer 542,
eine Differenzwertberechnungseinheit 544, eine Akkumuliereinheit 546 und
eine Bestimmungseinheit 548.
-
Mit
Blick auf die ersten und zweiten Betragswerte, die von der Transformiereinheit 520 für nummerische
Werte ausgegeben werden und zeitlich benachbart sind, speichert
der Puffer 542 den vorher eingegebenen ersten Betragswert,
bis der zweite Betragswert eingegeben wird. Die Differenzwertberechnungseinheit 544 berechnet
die Differenz aus dem ersten Betragswert und dem zweiten Betragswert. Die
Akkumuliereinheit 546 akkumuliert den von der Differenzwertberechnungseinheit 544 berechneten Differenzwert
in OFDM-Symboleinheiten. Die Bestimmungseinheit 548 bestimmt
den Kanalstatus durch Vergleichen des akkumulierten Wertes der Akkumuliereinheit 546 mit
dem Schwellenwert T. Hierbei stellt die Bestimmungseinheit 548 die
Kanalstatusinformation für
die Zeitinterpoliereinrichtung 300 und die Mittelwertberechnungseinheit 400 bereit.
-
Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird die Interpolation dadurch selektiv
vorgenommen, dass die erste Zeitinterpoliereinrichtung mit hoher
Leistung in dem dynamischen Kanalstatus und die zweite Zeitinterpoliereinrichtung
mit hoher Leistung in dem statischen Kanalstatus verwendet werden.
In dern statischen Status wird der Mittelwert der in der zweiten
Zeitinterpoliereinrichtung interpolierten Interpolationswerte berechnet und
entsprechend der Frequenzachse interpoliert, wodurch die Entzerrung des
OFDM-Signals entsprechend
dem Kanalstatus adaptiv und präzise
erfolgen kann.
-
Darüber hinaus
wird die Gewichtung des eingegebenen Signals dadurch variabel eingesetzt, dass
der Mittelwert des vorher eingegebenen Signals und des aktuell eingegebenen
Signals berechnet und der berechnete Mittelwert mit dem vorher eingestellten
Wert verglichen wird. Hierdurch wird es möglich, das in den gesamten
Frequenzbändern
aufgrund von Änderungen
der Umgebung des Sendekanals auftretende Rauschen zu entfernen und
zudem das OFDM-Signal präzise
zu entzerren.