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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf Systeme und Verfahren für das Verteilen
von Daten über
eine Datenverbindung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Das
Rundsenden hat eine nahezu hundertjährige Tradition beim Radio.
Sogar beim Fernsehen geht die Geschichte zurück in die 1930-er Jahre. Das Rundsenden
war auf der ganzen Welt erfolgreich, um einer breiten Hörerschaft
sowohl Unterhaltung als auch Information zu liefern.
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Der
letzte Schritt beim Rundsenden ist die Digitalisierung von Radio
und Fernsehen. Digitaler Rundfunk hat keine große Akzeptanz auf dem Markt gefunden.
Es hoffen jedoch viele, dass das digitale Fernsehen neue Vorteile
und Dienste für
den Konsumenten bringt und als ein Ergebnis neue Einkünfte für die Sendeindustrie
hervorbringt. Das Basiskonzept des Fernsehdienstes selber hat sich
jedoch nicht sehr stark geändert.
Vielmehr findet das Fernsehen wie bisher statt, obwohl es digital
geworden ist.
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In
der zweiten Hälfte
der 1990-er Jahre erlebten wir den Boom das Internets. Ein ganzer
Satz neuer Dienste und Inhalte wurde für die Konsumenten während einer
kurzen, revolutionären
und sehr intensiven Periode verfügbar.
Diese Periode führte E-Commerce,
Internetdienstanbieter (Internet Service Providers, ISPs), Portale,
Eyeballs-Game, Dotcom-Firmen
und sogar eine neue Konjunktur ein. Die Entwicklungen sowohl bei
den Zugangstechniken (beispielsweise ADSL) als auch den Kodiertechniken (beispielsweise
MPEG-2-Streaming) haben es möglich
gemacht, vielfältigen
Medieninhalt, wie Videoinhalt, über
das Internet in die Haushalte zu bringen. Trotz dieser Durchbrüche in der
Technik und im Markt wollten Medienhäuser ihren Inhalt wegen der
kostenlosen Natur und der direkten Bedrohung durch Piraterie nicht über das
Internet verteilen. Auch hat das Internet die Rolle traditioneller
Medien als primäre Ankündigungsplattform
trotz seiner großen
Popularität
nicht anfechten können.
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Es
wurde beobachtet, dass impulsförmige Interferenz
beim Empfang von Sendungen Schwierigkeiten verursacht. Diese Interferenz
kann von Zündfunken
von Fahrzeugen oder verschiedenen Haushaltsgeräten, wie Haartrocknern, Staubsaugern,
Bohrmaschinen etc., hervorgerufen werden. Die billigsten Modelle
dieser Werkzeuge weisen oft eine ungenügende Interferenzunterdrückung auf. Auch
treten aus demselben Grund einzelne Pulse oder sogar Impulsfolgen
auf, wenn ein Gerät,
das mit dem Netz verbunden ist, an- oder ausgeschaltet wird. Bei
diesen kann es sich um elektrische Heizvorrichtungen, Thyristordimmer,
Leuchtstofflampen, Kühlschränke etc.
handeln. Dies muss insbesondere beim Empfang in Gebäuden mit
einer einfachen ungerichteten Antenne berücksichtigt werden. Die Feldstärke eines
Sendesignals, insbesondere für
eine tragbare Vorrichtung, die sich im Gebäude befindet, kann ziemlich
niedrig sein und durch einen Mehrwegeempfang weiter geschwächt werden.
Bei einem festen Empfang reduziert oft eine ungenügende Kabelabschirmung
bei der Signalverteilung im Gebäude den
Vorteil einer Dachantenne, was den Signalempfang gegenüber impulsförmiger Interferenz
empfindlich macht.
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Ein
Ansatz, um das Problem des impulsförmigen Rauschens zu lösen, wurde
auf das Kappen der Impulsfolgen gegründet. Nach dem Kappen wird den
Abtastwerten der Wert gegeben, der der Kappungspegelamplitude entspricht
(und die Phase wird beibehalten). Oder es wird den gekappten Werten
ein Wert von null gegeben, da es bekannt ist, dass diese Abtastwerte
auf jedem Fall unzuverlässig
sind. Ein Beispiel solcher Lösungen
ist die Patentveröffentlichung
EP 1 043 874 A2 ,
die hier als Referenz eingefügt
wird. In dieser Veröffentlichung
werden Signalpegel, die gewisse Kappungspegel übersteigen, im Zeitbereich
erfasst, und solche Abtastwerte werden dann durch Nullen ersetzt.
Diese Lösung
läst jedoch die
beeinträchtigten
aber nicht gekappten Abtastwerte unberührt, was zu einem schlechten
Signal-zu-Interferenz-Verhältnis führt, insbesondere
wenn die Leistung der Impulsfolge hoch ist. Darüber hinaus lassen die Kappungsverfahren
Impulspegel, die nicht erfasst werden, unberührt, was bedeutet, dass ihre Fähigkeiten
beschränkt
sind. Weiterhin ergibt das bloße
Ausblenden des Signals ein schlechtes Signal-zu-Rausch-Verhältnis.
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Eine
andere bekannte Lösung
beim Versuch das Problem des impulsförmigen Rauschens zu lösen, besteht
darin, alle Abtastwerte, von denen bekannt ist, dass sie beeinträchtigt sind,
sie beispielsweise zu einer Interferenzimpulsfolgenperiode gehören, auszublenden.
Die Kenntnis der Impulsposition und der Dauer kann beispielsweise
auf dem Überwachen
des Überschreitens
gewisser Kappungspegel basieren. Eine solche Lösung ist angegeben in der Veröffentlichung
von Sliskovic, M.: Signal processing algorithm for OFDM channel
with impulse noise. Electronics, Circuits and Systems, 2000. ICECS 2000.
The 7th IEEE International Conference an Volume: 1, 2000, Seiten:
222–225,
Band 1, die hiermit als Referenz eingeschlossen wird. Dieses Verfahren ist
jedoch zu direkt, da alle Impulsfolgen, die der Interferenz verdächtig sind,
vollständig
ausgeblendet werden. Das modifizierte Signal unterscheidet sich sehr
vom Original, da alle Datenwerte innerhalb der Interferenz ausgeblendet
sind und keine Korrespondenz zwischen den ursprünglichen Werten aufweisen.
Somit ergibt das bloße
Ausblenden eines Signals ein schlechtes Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Um die
Leistung einer Ausblendungslösung
zu verbessern, kann man versuchen, eine Gleichung zu lösen, die
die Abtastwerte des ursprünglichen
Signals, die entfernt wurden, ergibt. Wenn die Rauschimpulsfolge erfasst
wird, und die entsprechenden zeitlichen Abtastwerte ausgeblendet
werden, kann es theoretisch möglich
sein, die Information zu verwenden, dass kein Signal auf den leeren
Trägern
(im Schutzband) vorhanden sein sollte, um die ursprünglichen Nach-FFT-Werte
wieder herzustellen. Eine solche Lösung wurde in der angegebenen
IEEE-Veröffentlichung
beschrieben. Unglücklicherweise
erfordert das Verfahren, das in der angegebenen Veröffentlichung beschrieben
ist, eine Lösung
eines im allgemeinen komplexen Systems von Gleichungen, was mühsam und
schwerfällig
ist (eine verallgemeinerte Matrixinversion, wobei die Dimension
der Matrix mehrere Hundert oder sogar über 1000 beträgt). Dies
ist komplex und schwierig zu lösen.
Auch erweist sich das Stützen
auf den Spektrumsteil im Schutzband in Systemen mit Tausenden von
Trägern,
die durch einen rauschbehafteten Kanal empfangen werden, wie bei einem
OFDM-System, als ineffizient. Die fehlenden Abtastwerte können nicht
zuverlässig
gelöst
werden. Darüber
hinaus ist der Empfänger
nicht fähig,
die erforderliche theoretische komplexe Berechnung auszuführen. Zusätzlich ist
die Information über
das Schutzband gegenüber
dem Rauschen zu empfindlich, und die Lösungen sind ungenau. Somit
wird eine Näherungslösung für eine Abschätzung benötigt.
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Somit
besteht ein Bedürfnis
nach einem Empfang, der einem höheren
Interferenzpegel, wie der Impulsinterferenz, widerstehen kann, und
der die Qualität
des Datenempfangs verbessern kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
sind nun ein Verfahren und eine Anordnung erfunden worden, um einer
Impulsinterferenz in einem empfangenen Vielfachträgersignal,
das über eine
Datenverbindung übertragen
wird, zu widerstehen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren für das Empfangen eines Vielfachträgersignals
bereitgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Erfassen
des Vorhandenseins von Impulsinterferenz im Signal, und
Ersetzen
von digitalen Werten, die von der Impulsinterferenz wesentlich betroffen
sind, durch abgeschätzte
digitale Werte, die erhalten werden, indem eine Abschätzung in
einem Frequenzbereich bestimmt wird, basierend auf modifizierten
digitalen Werten, die von der Impulsinterferenz wesentlich betroffen
sind, und vorher bekannter Information, wobei die abgeschätzten digitalen
Werte ein gewünschtes Signal
repräsentieren,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung gemäß einer Fouriertransformation
auf einer Differenz zwischen den modifizierten digitalen Werten
und der vorher bekannten Information bestimmt wird.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Empfänger für das Empfangen eines ausgestrahlten
Vielfachträgersignals
geliefert, wobei der Empfänger
umfasst:
Mittel zum Erfassen des Vorhandenseins einer Impulsinterferenz
im Signal, und
Mittel für
das Ersetzen von digitalen Werten, die von der Impulsinterferenz
wesentlich betroffen sind, durch abgeschätzte digitale Werte, die erhalten
werden, indem eine Abschätzung
in einem Frequenzbereich bestimmt wird, basierend auf modifizierten
digitalen Werten, die von der Impulsinterferenz wesentlich betroffen
sind, und vorher bekannter Information, wobei die abgeschätzten digitalen
Werte ein gewünschtes
Signal repräsentieren,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung eingerichtet ist, gemäß einer
Fouriertransformation auf einer Differenz zwischen den modifizierten
digitalen Werten und der vorher bekannten Information bestimmt zu
werden.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung wird ein System für das Empfangen eines Vielfachträgersignals
geliefert, wobei das System umfasst:
Mittel für das Erfassen
des Vorhandenseins einer Impulsinterferenz in dem Signal, und Mittel
für das
Ersetzen von digitalen Werten, die von der Impulsinterferenz wesentlich
betroffen sind, durch abgeschätzte digitale
Werte, die erhalten werden, indem eine Abschätzung in einem Frequenzbereich
bestimmt wird, basierend auf modifizierten digitalen Werten, die
von der Impulsinterferenz wesentlich betroffen sind, und vorher
bekannter Information, wobei die abgeschätzten digitalen Werte ein gewünschtes
Signal repräsentieren,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung eingerichtet ist, gemäß einer
Fouriertransformation auf einer Differenz zwischen den modifizierten
digitalen Werten und der vorher bekannten Information bestimmt zu
werden.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt geliefert,
das ein Programm von Anweisungen umfasst, die von einem Computersystem
ausführbar
sind, um einen Empfang eines ausgestrahlten Vielfachträgersignals zu
verarbeiten, wobei das Computerprogrammprodukt umfasst:
einen
Computerprogrammkode zum Erfassen des Vorhandenseins einer Impulsinterferenz
im Signal, und
einen Computerprogrammkode zum Ersetzen von
digitalen Werten, die von der Impulsinterferenz wesentlich betroffen
sind, durch abgeschätzte
digitale Werte, die erhalten werden, indem eine Abschätzung in einem
Frequenzbereich bestimmt wird, basierend auf modifizierten digitalen
Werten, die von der Impulsinterferenz wesentlich betroffen sind,
und vorher bekannter Information, wobei die abgeschätzten digitalen
Werte ein gewünschtes
Signal repräsentieren, dadurch
gekennzeichnet, dass die Abschätzung
eingerichtet ist, gemäß einer
Fouriertransformation auf einer Differenz zwischen den modifizierten
digitalen Werten und der vorher bekannten Information bestimmt zu
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird nun nur beispielhaft unter Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben:
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1 zeigt
ein Beispiel der Erzeugung des übertragenen
Signals in DVB-T;
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2 zeigt
ein Beispiel der Rahmenstruktur und wie Piloten in DVB-T angeordnet
sind, gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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3 zeigt
eine allgemeine Architektur des Systems, bei dem Prinzipien der
Erfindung angewandt werden können;
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4 zeigt
in Form eines Flussdiagramms ein Verfahren für das Empfangen eines Vielfachträgersignals,
bei dem die Impulsinterferenz beim Datenempfang reduziert wird,
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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5 zeigt
ein funktionelles Blockdiagramm für das Empfangen eines Vielfachträgersignals,
bei dem die Impulsinterferenz beim Datenempfang reduziert wird,
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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6 zeigt
einen Empfänger
für das
Empfangen eines Vielfachträgersignals,
bei dem die Impulsinterferenz beim Datenempfang reduziert wird, gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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7 zeigt
ein Beispiel eines Ergebnisses für
ein vereinfachtes OFDM-Signal mit 128 Trägern, wo eine Reduktion der
Impulsinterferenz gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung demonstriert wird;
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8 zeigt
ein Detail der 7 vergrößert und in absolutem Maßstab.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung liefern ein Verfahren für das Tolerieren von Rauschen
in Form von Impulsfolgen in pilotbasierten OFDM-Systemen, die insbesondere
die DVB-T-Norm verwenden, wie digitaler Fernsehrundfunk (Digital
Video Broadcasting, DVB): Rahmungsstruktur, Kanalkodierung und Modulation
für digitales
terrestrisches Fernsehen, ETSI EN 300 744. Das Verfahren enthält die folgenden
Schritte: 1) Erkennung der Impulsposition und der möglichen
Länge im
Zeitbereichssymbol, 2) Ausblenden solcher Abtastwerte des Symbols,
wo eine signifikante Größe des Impulsrauschens
vorhanden ist, 3) Berechnen der ersten Abschätzung des empfangenen Signals
aus dem ausgeblendeten Symbol, 4) Unter Verwendung von früherer Information
(Schutzbandträger,
Pilotträger) wird
eine Abschätzung
des ausgeblendeten Symbols unter Verwendung der inversen FFT der
Differenzen der beobachteten Trägerwerte
und der bekannten Werte im Frequenzbereich berechnet, 5) Korrekturwerte
für den
Träger
im Frequenzbereich werden unter Verwendung der FFT der wiederhergestellten
Abtastwerte im Zeitbereich abgeleitet, 6) die korrigierte Abschätzung des
empfangenen Symbols wird durch das Summieren der Korrekturwerte
des Schritts 5 zur ersten Abschätzung
der Träger,
die im Schritt 3 abgeleitet wurde, abgeleitet. Das Verfahren erlaubt
die Korrektur relativ langer Impulsfolgen von Impulsrauschen mit
nur einer kleinen Verschlechterung. Die Komplexität des Schemas
und der zusätzliche
Energieverbrauch sind ziemlich niedrig. Das Verfahren verbessert
die bisher bekannten Lösungen
durch das Liefern einer beträchtlich
besseren Effizienz beim Empfang von gesendeten Daten.
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Vorteilhafterweise
können
im Vergleich zu anderen Verfahren relative lange Impulsfolgen impulsförmigen Rauschens
toleriert werden. Die Eliminierung der Impulsfolgen ist gegenüber der
Stärke der
Impulsfolgen unempfindlich, und die Länge der korrigierten Impulsfolgen
kann mehrere hundert Abtastwerte umfassen. Die Leistung der Impulsfolge kann
die augenblickliche Signalleistung um mehrere zehn Dezibel übersteigen.
Während
die Impulsfolge(n) korrigiert werden, ist die Verschlechterung der Gesamtleistung
im Vergleich zum ursprünglich
gesendeten Signal ohne die Interferenz(en) ziemlich gering. Wenn
kein Impulsrauschen vorhanden ist, so gibt es nur eine sehr kleine
bis gar keine Verschlechterung.
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Das
Verfahren ist ziemlich robust, das Kanalrauschen verschlechtert
die Leistung nicht sehr stark. Das Verfahren ist leicht anwendbar.
Der Empfänger erfasst
den Impuls. Der Empfänger
kann bestimmen, wo sich der Impuls befindet. In einer einfachen
Lösung
wird nicht einmal die Impulslänge
benötigt.
Der verwendete Algorithmus hat praktisch keine Varianzen, die durch
verschiedene Szenarien des Impulsrauschens verursacht werden. Die
erforderlichen Änderungen
beim existierenden Chipdesign sind geringfügig und können ziemlich leicht implementiert werden,
was eine flexible Implementierung der Erfindung ergibt. Die zusätzliche
Energie, die für
die Berechnungen benötigt
wird, ist ziemlich praktikabel und bildet für die Empfängervorrichtung kein großes Hindernis.
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Der
digitale Fernsehrundfunk (DVB) bietet einen Übertragungskanal mit hoher
Bandbreite, bei dem die Lieferung typischerweise als Punkt-zu-Mehrpunkt
(Multicast) oder Punkt-zu-Punkt
(Unicast) erfolgt. Der Übertragungskanal
hoher Bandbreite kann einem Benutzer eines solchen Systems verschiedene
Dienste anbieten. Das korrekte Empfangen der übertragenen Sendedaten ist
notwendig, um sich auf die Dienste zu konzentrieren. Ein terrestrischer
digitaler Fernsehrundfunk (Terrestrial Digital Video Broadcasting,
DVB-T) verwendet
einen orthogonalen Frequenzmultiplex (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,
OFDM) bei der Signalübertragung,
und DVB-T wird bei der Erfindung vorzugsweise angewandt. Alternativ
ist die Erfindung auch in anderen OFDM-Systemen anwendbar, beispielsweise
bei Übertragungen
gemäß dem terrestrischen
digitalen Senden integrierter Dienste (Terrestrial Integrated Services
Digital Broadcasting, ISDB-T, die japanische Norm für terrestrisches
digitales Fernsehen), da diese Arten von Systemen vorher bekannte
Information, wie Pilotwerte, liefern und verwenden, und sie auch
leere Träger
innerhalb der Signalbandbreite aufweisen können.
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Die
digitale Rundsendeübertragung
liefert einem Empfänger
eine riesige Menge von Dateninformation. Die Empfängervorrichtung
sollte fähig
sein, im wesentlichen Daten des Dienstes zu empfangen. Eine Natur
der digitalen Rundsendeübertragung
ist die, dass die Übertragung
eine strömende
Verteilung typischerweise an mehrere Empfänger oder alternativ eine Unicast-Punkt-zu-Punkt-Verteilung
an einen einzelnen Empfänger
darstellt. Eine Datenverteilungsverbindung der Rundsendelieferung
kann eine drahtlose Verbindung, eine feste Verbindung oder eine
drahtgebundene Verbindung sein. Beispielsweise liefert eine DVB-MHP
(Multimediaheimplattform) dem Empfänger mehrere Datenverteilungsverbindungen.
Das oder die digitalen Rundsendeübertragungssysteme
können
eine Interaktion mit dem Empfänger
aufweisen, wobei die Interaktion aber kein notwendiges Erfordernis
ist. Das System (die Systeme) mit der Interaktion können fordern,
dass Daten, die Fehler aufweisen, erneut übertragen werden, aber der
Rundsendeempfang (der die Stromlieferungsnatur aufweist) sollte
fähig sein,
Fehler in der Datenverteilung zu tolerieren. Somit sollte der Empfang
der digitalen Übertragung
zuverlässig
sein und beispielsweise die Impulsinterferenz tolerieren.
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Einige
Ausführungsformen
des angewandten Signals in der Erfindung basieren auf den Verfahren
und dem System, das in einer Spezifikation EN 301 701 V1.1. (2008-08)
Digital Video Braodcasting (DVB), OFDM modulation for microwave
digital terrestrial television, die hier als eine Referenz eingeschlossen
wird, präsentiert
wird.
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Einige
Ausführungsformen
der Erfindung wenden eine Erzeugung des Übertragungssignal in DVB-T
an. Diese Arten von Lösungen
sind in einer Veröffentlichung
EN 300 744 V1.4.1 (2001-01) Digital Video Broadcasting (DVB); Framing
structure, channel coding and modulation for digital terrestrial
television, die hier als eine Referenz eingeschlossen wird, präsentiert. 1 zeigt
ein Beispiel einer Erzeugung des Sendesignals in DVB-T, was im Kapitel
4.1 der EN 300 744 beschrieben wird. Zwei Betriebsarten sind definiert:
ein "2K Modus" und ein "8K Modus". Der "2K Modus" ist für eine einzelne
Senderoperation und für
kleine Einfrequenznetze (Single Frequency Networks, SFN) mit begrenzter Übertragungsdistanz geeignet.
Der "8K Modus" kann für eine einzelne Senderoperation
und für
kleine und große
SFN-Netze verwendet werden.
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Einige
Ausführungsformen
der Erfindung wenden vorher bekannte Information, die mit dem Übertragungssignal
verteilt wird, an. Diese Arten von Losungen werden in der Veröffentlichung
EN 300 744 im Kapitel 4.5.3 präsentiert. 2 zeigt
ein Beispiel der Rahmenstruktur und wie Piloten in DVB-T angeordnet
sind, gemäß einer
weiteren Ausführungsform der
Erfindung. Referenzinformation, die von der Referenzsequenz genommen
wird, wird in Streupilotzellen (scatter Pilot cells) in jedem Symbol übertragen. Gestreute
Pilotzellen werden immer auf dem "verstärkten" Leistungspegel übertragen. Das Piloteinschubmuster
ist in 2 gezeigt. In 2 stellen schwarze
Punkte verstärkte
Piloten dar, und Kreise ohne schwarzes Innere stellen Dateninformation
dar. Vorteilhafterweise können
die verstärkten
Piloten als die vorbekannte Referenzinformation bei der Bestimmung
einer Abschätzung
für die
Datenwerte, die durch die Impulsinterferenz beschädigt sind,
angewandt werden.
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3 wurde
im Vorangehenden beschrieben. Nachfolgend wurden entsprechende Bezugszeichen
auf die entsprechenden Teile angewandt. Einige Ausführungsformen
der Erfindung wenden das System der 3 an. Ein
Empfänger 306 arbeitet vorzugsweise
unter der Abdeckung eines digitalen Rundsendenetzes (digital broadcast
network, DBN) 300. Der Empfänger 306 kann IP-basierte
Dienste, die das DBN 300 liefert, empfangen. Die Übertragung des
DBN 300 umfasst einen Transportstrom (Transport Stream,
TS). Das DBN 300 umfasst Mittel für das Modifizieren des Transportstroms,
den es überträgt. Das
DBN 300 liefert Mittel für das Erzeugen und Übertragen
des Signals, das die vorbekannte Referenzinformation und die Dateninformation
aufweist, wie das im Beispiel der 2 beschrieben
wurde. Die verstärkten
Pilotwerte sind im TS eingeschlossen. Darüber hinaus können Schutzbandwerte
aus dem empfangenen TS angewandt werden. Der Empfänger 306 empfängt den
TS, der vom DEN 300 übertragen
wird. Der Empfänger 306 kann
natürlich
Daten und die vorbekannte Referenzinformation identifizieren. Der
Empfänger 306 erfasst
auch die Impulsinterferenz. Somit kann der Empfänger 306 eine Abschätzung für die Datenwerte
schaffen, die das ursprüngliche
Signal repräsentieren,
unter Verwendung des empfangenen Signals und der vorbekannten Referenzinformation.
Vorteilhafterweise muss ein Benutzer des Empfängers 306 nicht im
Vorhinein Modifikationen solcher Aktivitäten angeben, und der Empfänger 306 kann
die Korrektur kontinuierlich ausführen, während er den Dienst empfängt. Vorzugsweise
benötigt
der Empfänger 306 keine
Interaktion für
das Korrigieren der Datenwerte, die das ursprüngliche Signal repräsentieren.
Somit ist die ausgebildete Erfindung kosteneffizient.
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Wenn
man weiter die 3 betrachtet, so transferiert
das digitale Sendenetz (DBN) 300 die Daten an den Benutzer über eine
Datenverbindung. Beispiele des DBN 300 sind digitaler Fernsehrundfunk (DVB)
oder alternativ ein ISDB-T-Netz, das konfiguriert ist, um Dateninformation
zu übertragen.
Vorteilhafterweise wird ein terrestrisches Digitalfernsehrundfunknetz
(DVB-T) in der Erfindung angewandt. Das DEN 300 umfasst
eine Möglichkeit,
Daten über
die Datenverbindung zu übertragen.
Vor der Übertragung
werden die Daten im DBN 300 verarbeitet. Wie aus dem Stand
der Technik wohl bekannt ist, führen
IP-Einkapselungsvorrichtungen 304 eine Mehrprotokolleinkapselung
(MPE) aus und platzieren die IP-Daten in Datenbehälter auf
der Basis des Moving Picture Experts Group Transport Stream (MPEG-TS).
Die Einkapselungsvorrichtungen 304 führen die Erzeugung der Tabellen,
das Verbinden der Tabellen und die Modifikation der Tabellen aus. Alternativ
kann ein Multiplexer des DEN 300 dies ausführen. Gemäß einiger Ausführungsformen
kann der Betrieb der IP-Einkapselungsvorrichtungen 304 das
Platzieren der empfangenen Daten in UDP-Paketen, die in IP-Pakete
eingekapselt sind, die wiederum in DVB-Pakete eingekapselt sind,
umfassen. Details dieser Mehrprotokolleinkapselungstechnik können beispielsweise
im Standarddokument EN 301 192, das hier als eine Referenz eingeschlossen
ist, gefunden werden. Auf der Anwendungsschicht umfassen verwendbare
Protokolle UHTTP (einseitig gerichtetes http), RTSP (Real-Time Streaming
Protocol = Echtzeitströmungsprotokoll),
RTP (Real-Time Transport Protocol = Echtzeittransportprotokoll), SAD/SDP
(Service Announcement Protocol/Service Description Protocol, Dienstankündigungsprotokoll/Dienstbeschreibungsprotokoll)
und FTP.
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In
gewissen weiteren Ausführungsformen verwendet
die IP-Einkapselung IPSEC (Internet Protocol Security), um zu gewährleisten,
dass der Inhalt nur von Empfängern
mit den passenden Referenzen verwendbar ist. Während des Einkapselungsverfahrens
kann eine eindeutige Kennung zumindest zu einem der Kopfteile hinzugefügt werden.
Beispielsweise kann, wenn UHTTP verwendet wird, die eindeutige Kennung
im UHTTP-Kopfteil unter dem UUID-Feld kodiert werden. Somit können in
gewissen Ausführungsformen,
um auf die Lieferung von Daten an ein spezielles Endgerät oder eine
Gruppe von Endgeräten
vorbereitet zu sein, die Behälter auch
Adresseninformation beinhalten, die von einer konditionalen Zugangskomponente
im Empfänger 306 identifiziert
und gelesen werden kann, um zu bestimmen, ob die Daten für dieses
Endgerät
bestimmt sind. Alternativ kann, um auf die Lieferung von Daten an
eine Vielzahl von Endgeräten
vorbereitet zu sein, ein Multicast-Verfharen angewandt werden, und
vorteilhafterweise kann ein einzelner Sender mehrere Empfänger erreichen.
Ein virtuelles privates Netz (VPN) kann auch im Systems des DBN 306 und
des Empfängers 306 ausgebildet
werden. Eine gewisse Bandbreite des sendenden DBN 300 wird
einer Punkt-zu-Punkt oder Punkt-zu-Mehrfachpunktverbindung
vom DBN 300 zum Empfänger 306 zugeordnet. Das
DBN 300 kann auch verschiedene Übertragungskanäle für andere
laufende Ströme
aufweisen. Der Empfänger 306 führt eine
Mehrprotokollentkapselung aus, um die IP-Datenpakete auszubilden.
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Die
so erzeugten DVB-Pakete werden über die
DVB-Datenverbindung übertragen,
wie das aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Empfänger 306 empfängt die
vorbekannte Referenzinformation und kann Datenwerte des Signals,
die durch die Impulsinterferenz infiziert sind, korrigieren. Somit
kann der Empfänger 306 im
wesentlichen den Datendienst empfangen, und der Benutzer kann den
gelieferten Dienst unter Verwendung des Empfängers 306 konsumieren.
Wenn eine Übertragungsrate
vom Anbieter spezifiziert wird, so wird man sich an diese Rate halten.
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4 wurde
im Vorangehenden beschrieben. Nachfolgend wurden entsprechende Bezugszeichen
auf die entsprechenden Teile angewandt. Ein Beispiel der 4 reduziert
und toleriert Rauschen in Form von Impulsfolgen in pilotbasierten
OFDM-Systemen, insbesondere unter Verwendung von DVB-T-Normen. Ein
empfangenes Signal wird analog-digital-gewandelt (A/D-gewandelt) und Abtastwerte
des empfangenen Signals werden verarbeitet. Es kann eine IQ-Aufteilung
in jeder passenden Phase entweder vor der A/D-Wandlung oder danach
geben. Das Beispiel der 4 nimmt überall eine komplexe Signalnotation
an und ist in diesem Sinn allgemein.
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Im
Schritt 400 wird das Vorhandensein von Impulsrauschen erfasst.
Dies kann eine Erfassung eines Pegels oder einer Leistung des Impulses
umfassen. Die Erfassung des Impulsfolgenrauschens kann auf einem
Berechnungsverfahren mit einem gleitenden Fenster basieren, bei
dem die Leistung einer Anzahl von Abtastwerten berechnet wird. Die
Anzahl sollte relativ klein sein, sie liege beispielsweise zwischen
5 und 15 (8 Abtastwerte ergeben grob 1 μs im DVB-T). Wenn die Differenz
zu einem Referenzwert größer als
ein Schwellwert ist, wird auf das Vorhandensein des Impulsrauschens geschlossen.
Andere Verfahren können
ebenfalls verwendet werden. Im Schritt 402 werden die Abtastwerte,
die vom Impuls beeinflusst sind, ausgeblendet. Vorzugsweise sollte
die Länge
dieses Ausblendintervalls gleich der Impulsfolgenlänge sein,
vorausgesetzt dass die maximale Länge für die Wiederherstellung nicht überschritten
wird. Man könnte
auch eine Auswahl vorbestimmter Ausblendlängen verwenden oder in weiteren
Ausführungsformen
nur eine Länge.
Im allgemeinen kann es mehrere unverbundene Ausblendintervalle innerhalb
einer Symbolperiode geben. Das Ausblendintervall kann im Bereich
von 1 bis 100 Abtastwerten (oder 1 bis 500 Abtastwerten) liegen,
und es kann im 8K-System sogar bis zu 1000 Abtastwerte umfassen.
Im Schritt 404 wird eine erste Abschätzung des empfangenen Signals
berechnet. Eine schnelle Fouriertransformation (FFT) wird mit der Ausblendung
oder den Ausblendungen berechnet, und das Ergebnis der Berechnung
wird gespeichert. In dieser Phase wird die erste Abschätzung des übertragenen
Signals erhalten. Durch das Ausblenden wird eine gewisse Störung vorhanden
sein. Die Werte der Pilotträger
sind nicht solche, die übertragen wurden,
sondern verzerrt. Die korrekten Pilotwerte sind jedoch bekannt,
vorausgesetzt dass jedes vorherige Symbol korrekt empfangen wurde
(im Sinne der Kanalschätzung),
und dass der Kanal sich von Symbol zu Symbol nicht zu stark geändert hat,
so dass eine erste Abschätzung
des Kanalszustands ziemlich zuverlässig auf der Basis der Historie
vorgenommen werden kann. Dies ist eine sehr gültige Annahme für einen
festen und ortsveränderlichen
Empfang, und es kann auch für
mobile Szenarien gültig sein.
Auch wird das Schutzband (im Frequenzbereich) Abtastwerte aufweisen,
die nicht null sind (zusätzlich
zum Rauschen). Ohne ein Ausblenden und Rauschen würden diese
null sein. Im Schritt 406 wird eine Differenz zwischen
den beobachteten und bekannten tatsächlichen Werten berechnet.
Die bekannten tatsächlichen
Werte umfassen vorbekannte Referenzinformation, wie die Werte der
Pilot- oder Schutzbänder.
Für Piloten
sind diese bekannten Werten übertragene
Pilotwerte, multipliziert mit der Kanalabschätzung auf den Pilotfrequenzen.
Für das Schutzband
sind diese Referenzwerte null.
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Einige
weitere Ausführungsformen
der Schritte 408 und 410 sind in den Schritten 412, 414, 416 und 418 dargestellt.
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Wenn
man weiter 4 betrachtet, so werden Korrekturwerte
für die
Träger
im Frequenzbereich im Schritt 408 abgeleitet. Korrekturwerte
für die Träger im Frequenzbereich
werden unter Verwendung der FFT der wiederhergestellten Abtastwerte
im Zeitbereich abgeleitet. Im Schritt 410 wird eine korrigierte
Abschätzung
des empfangenen/übertragenen Symbols
abgeleitet. Die korrigierte Abschätzung des empfangenen Symbols
wird durch das Summieren der Korrekturwerte vom Schritt 408 zur
ersten Abschätzung
der Träger,
die im Schritt 404 abgeleitet wurde, abgeleitet.
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Wenn
man weiter die 4 betrachtet, so wird eine inverse
FFT-Transformation (IFFT) im Schritt 412 berechnet. Die
inverse FFT-Transformation wird aus den Differenzwerten, die vorher
im Schritt 406 bestimmt wurden, berechnet. Bevorzugte Ausführungsformen
verwenden regelmäßig und
gleichförmig
genommene Trägerabtastwerte,
die Piloten und möglicherweise
einige Schutzbandträger
einschließen.
Bei DVB-T ist es
vorteilhaft, jeden dritten Träger
zu verwenden (zwei Nullabtastwerte zwischen Pilotwerten). Abschätzungen
für die
Abtastwerte werden aus der inversen Transformation im Schritt 414 abgeleitet.
Aus der inversen Transformation (Schritt 412) werden die
Abschätzungen
für die
Abtastwerte extrahiert, die im Schritt 402 ausgeblendet
wurden. Vorzugsweise sollte die Anzahl der ausgeblendeten Symbole
die Anzahl der Piloten innerhalb des brauchbaren Signalbandes nicht übersteigen
(ihr gleich sein). Die Anwendung der Schutzbandinformation ändert die
Situation nicht wesentlich. Eine Vorwärts-FFT wird für die rekonstruierten
Abtastwerte im Schritt 416 berechnet. Die Vorwärts-FFT
(unter Verwendung der vollen FFT der ursprünglichen Erfassung) wird für die rekonstruierten
Abtastwerte im wesentlichen innerhalb des Ausblendintervalls berechnet.
Der Schritt 412 wird ein Ergebnis ergeben, dass keine Abtastwerte
mit anderen Werten als Null außerhalb
des Ausblendintervalls vorhanden sein sollten. In dieser Phase wird
das Vornehmen der FFT im wesentlichen innerhalb des Ausblendintervalls eine
Abschätzung
ergeben, wie diese Abtastwerte auf allen Trägerfrequenzen eine Beeinflussung
ergeben. Das Ergebnis ist eine gute Abschätzung.
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Die
FFT der geschätzten
Abtastwerte wird von der ersten Abschätzung im Schritt 418 subtrahiert.
Die korrigierte Abschätzung
des empfangenen/übertragenen
Symbols wird nun durch das Subtrahieren der (möglicherweise passend skalierten) FFT
der geschätzten
Abtastwerte von den Abschätzungen,
die im Schritt 402 erzeugt wurden, berechnet. Die korrigierten
Trägerwerte
werden dann in gewöhnlicher
Weise weitergegeben. Somit kann der Datendienst im wesentlichen
unter Tolerierung der Interferenzen empfangen werden.
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Das
Verfahren der 4 ist nicht theoretisch exakt,
aber führt
zu einer sehr guten Annäherung, insbesondere
in dem Fall, bei dem das minimale quadratische Mittelwertkriterium
für die
ausgeblendeten Abtastwerte unter der Bedingung gesucht wird, dass der
Fehler in den bekannten Werten (hauptsächlich Piloten) minimiert wird.
Alternativ kann das Verwenden einer zweiten Runde der Iteration
unter Verwendung desselben Prinzips (wie im Verfahren der 4)
die Interferenztoleranz verbessern, aber dies ist keine obligatorische
Ausführungsform.
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5 wurde
vorangehend beschrieben. Nachfolgend wurden entsprechende Bezugszeichen auf
die entsprechenden Teile angewandt. Ein Beispiel der 5 stellt
ein funktionales Blockdiagramm eines Empfängers dar. Ein A/D-Wandler 500 empfängt das
Signal und führt
die Umwandlung durch. Die IQ-Aufteilung kann hier entweder vor oder
nach dem Wandler 500 erfolgen. Eine Impulsfolgendetektionsschaltung 510 detektiert
die Impulsinterferenzimpulsfolge(n). Ein Seriell-Parallel-Wandler 502 führt ein
Demultiplexen des empfangenen Datensignals aus. Das Ausblenden,
beispielsweise von Schritt 402, kann vor der Seriell-Parallel-Wandlung
stattfinden, aber es wird vorzugsweise in einem Eingangspuffer (IB) 504 ausgeführt. Eine
Steuervorrichtung 512 steuert den IB 504, wobei
diese Steuervorrichtung 512 eine Aufzeichnung über die
Indizes der beschädigten
Abtastwerte vornimmt. Unter Verwendung der Indexinformation in der
Steuervorrichtung 512 und durch das Füllen der entsprechenden Speicherschlitze
im IB 504 werden die Abschätzungen für die Abtastwerte, die im Schritt 402 der 4 ausgeblendet
wurden, aus der inversen Transformierten extrahiert (Schritt 412).
Eine FFT-Schaltung 506 führt die FFT-Transformation
aus. Dieselbe FFT-Schaltung 506 kann in den Schritten 402 und 416 der 4 verwendet
werden. So kann diese Verarbeitung mit ziemlich niedrigen Kosten
und geringer Komplexität vorgenommen
werden. Auch wird die FFT für
das Ausblendintervall (andere Eingaben sind null, das heißt die anderen
Speicherschlitze sollte im IB 504 auf null gesetzt werden)
berechnet, so dass dies viel weniger Energie benötigen sollte als die volle
FFT bei einer normalen Erfassung. Tatsächlich sollte die Summe der
Energien in den Schritten 402 und 416 nur leicht über dem
Energieerfordernis bei der normalen Erfassung ohne Ausblendung liegen.
Eine Subtraktionsschaltung 522 führt die Subtraktion des Schrittes 418 der 4 aus.
In einem Ausgangspuffer (OB) 508 wird das Ergebnis der
Berechnung der FFT mit der Ausblendung oder den Ausblendungen gespeichert.
Die berechneten Abschätzungen
werden aus dem OB 508 abgerufen, wenn die korrigierte Abschätzung des übertragenen
Symbols durch das Subtrahieren der (passend skalierten) FFT von
den geschätzten
Abtastwerten von den Schätzungen
berechnet wird (im Schritt 418). Eine Summierungsschaltung 524 führt die
Berechnung der Differenz zwischen dem beobachteten Wert und dem
bekannten tatsächlichen
Wert des Schritts 406 aus. Eine IFFT-Schaltung 516 führt die
inverse FFT des Schritts 412 aus.
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Es
kann sein, dass einige Implementierungen der Ausführungsform
der 5 durch eine scheinbare Komplexität (zusätzlich zur
relativ einfachen Steuerung und Summierung etc.) einige Kosten zu
erhöhen
und die Kosteneffizienz der Erfindung zu erniedrigen scheinen. Dies
kann die inverse FFT-Schaltung 516 sein.
Dies ist jedoch ein relativ unbedeutender Faktor, da die wirksame
Größe von der
Anzahl der verwendeten Piloten (und möglichen Schutzintervallwerten)
bestimmt wird. Da die Anzahl der Piloten in einem Symbol ungefähr N/12
(für DVB-T)
ist, wobei N die Anzahl der Träger
im OFDM-Symbol ist, kann die tatsächliche effektive Größe für diese
inverse FFT nur ungefähr
8,5 % der Haupt-FFT betragen. Es scheint, dass diese Komplexität wohl gerechtfertigt
ist, um die signifikante Leistungsverbesserung zu erhalten.
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Tatsächlich ist
bei einigen aktuellen Chip-Implementierungen
schon eine inverse FFT einer passenden Größe aus anderen Gründen verfügbar, und somit
ist die Rückwärts-FFT,
die von der Ausführungsform
der 5 benötigt
wird, schon existent und könnte
für diesen
Zweck in solchen Fällen "geborgt" werden, bei denen
das OFDM-Symbol durch das Impulsfolgenrauschen beschädigt ist.
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Einige
Ausführungsformen
der Blöcke
der 5 können
im wesentlichen in vier Teile aufgeteilt werden: Erfassung einer
Impulsfolge (Position und vorzugsweise auch die Länge), Ausblenden
und FFT der ausgeblendeten Abtastwerte, Abschätzen der ausgeblendeten Symbole
und Korrektur der ersten Abschätzung
des empfangenen Symbols.
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Einige
Ausführungsformen
der Erfindung wenden die Erfassung einer Impulsfolge an. Die Beispiele
der 4 und 5 wenden die Erfassung einer
Impulsfolge an. Für
die Erfassung der Impulsfolge gibt es mehrere Möglichkeiten (einige sind schon aus
der Literatur bekannt). Ein bevorzugtes Verfahren besteht in der
Verwendung der Lösung
mit einem gleitenden Fenster, bei dem die augenblicklich empfangene
Leistung überwacht
und mit einem Referenzwert verglichen wird. Diese Referenz könnte beispielsweise
die mittlere Leistung des vorherigen Symbols sein (der Signalpegel
bleibt im wesentlichen auf demselben Pegel, so dass diese Messung
vernünftig
zuverlässig
sein kann – mindestens
für einen festen
oder ortsveränderlichen
Empfang). Der Referenzwert könnte
auch ein früherer,
verzögerter
Wert der Leistungsberechnung mit gleitendem Fenster sein. Andere
mögliche
Mittel für
die Erfassung der Impulsfolge sind das Überwachen des Überschreitens
eines Schwellwertpegels in der Amplitude. Auch beim Anwenden dieses
Verfahrens kann die Fensterlösung
nützlich
sein. Das Entscheidungskriterium kann aus einer gewissen Anzahl
von Pegelkreuzungen während
des Fensters bestehen, und alle Abtastwerte, die zum Fenster gehören, können als "unter Impulsfolge" markiert werden.
Eine nochmals andere Lösung
kann aus der Überwachung
von Amplitudenvariationen bestehen. Man könnte die Differenz zweier aufeinander
folgender Abtastwerte berechnen, den absoluten Wert nehmen und mit
einem Schwellwert vergleichen. Wiederum ist auch bei diesem Verfahren
die Fensterlösung
nützlich,
und man kann auf das Vorhandensein einer Impulsfolge schließen, wenn
die Anzahl der Variationen, die den Schwellwert übersteigen, eine Grenzzahl übersteigt.
Es gibt auch andere mögliche
Lösungen,
beispielsweise Kombinationen der obigen Lösungen.
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Einige
Ausführungsformen
der Erfindung wenden ein Ausblenden an. Die Beispiele der 4 und 5 wenden
das Ausblenden an. Für
die Anwendung des Ausblendens gibt es auch mehrere Möglichkeiten.
Eine leichte Implementierung besteht darin, nur die Impulsfolgenpositionsinformation
und eine konstante Ausblenddauer zu verwenden. Eine etwas kompliziertere
Lösung
besteht darin, ein Paar verschiedener Längen des Ausblendintervalls
zu verwenden. Die Auswahl kann auf allgemeinen Kanalzuständen oder
auf der Verwendung der Ergebnisse der Erfassung der Impulsfolge
basieren. Eine anspruchsvollere und wirksamere Art der Handhabung der
Ausblendung basiert auf der Verwendung sowohl der Positionsinformation
als auch der Information über
die Dauer. Solche Abtastwerte, die zum Fenster gehören, die
das Impulsfolgenkriterium erfüllen,
würden
ausgeblendet. Dies kann zu mehreren nicht verbundenen Ausblendintervallen variierender
Länge in einem
Symbol führen.
Eine ausgeführte
Erfindung kann dies sehr effektiv handhaben, vorausgesetzt, dass
die Gesamtzahl der ausgeblendeten Abtastwerte die Korrekturfähigkeit
nicht signifikant übersteigt. Der
Empfänger
könnte
die Anzahl der ausgeblendeten Symbole auf einen Wert begrenzen,
der in der Größenordnung
der Korrekturfähigkeit
liegt. Die bevorzugte Anwendung besteht darin, alle Abtastwerte auszublenden,
bei denen eine signifikante Leistung der Impulsfolge erfasst wird,
sogar wenn die Korrekturfähigkeit überschritten
wird. Dieses Verfahren kann unter einer solchen schwierigen Situation
ablaufen. Eine noch anspruchsvollere und ausgeklügeltere Version des obigen
Schemas besteht aus der Suche nach den Abtastwerten, wo die Leistung
der Impulsfolge am höchsten
ist, und aus dem Ausblenden solcher Abtastwerte bis ungefähr zur Korrekturgrenze.
Die anderen beschädigten
Abtastwerte, sofern solche vorhanden sind, würden intakt gelassen werden.
Vorzugsweise wird eine zu große
Komplexität
vermieden, da die Leistungsdifferenz zwischen dem einfachen und
komplizierten Weg nicht substantiell ist.
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Einige
Ausführungsformen
der Erfindung verwenden eine Abschätzung der ausgeblendeten Symbole.
Die Beispiele der 4 und 5 verwenden
die Abschätzung
der ausgeblendeten Symbole. Für
die Abschätzung
der ausgeblendeten Symbole gibt es auch mehrere mögliche Lösungen.
Die allgemeine Lösung
verwendet die vorbekannte Information, beispielsweise sowohl die
Pilotwerte als auch die Schutzbandwerte. Dann sollte die inverse
FFT von voller Größe sein
(beispielsweise sollte sie für
ein 8k System 8k betragen), wobei aber die unbekannten Trägerwerte
bei der Vornahme der IFFT null sein sollten. Dies kann einige Einsparung
bei der Komplexität und
dem Leistungsverbrauch im Vergleich zur konventionellen Detektions-FFT
bedeuten. Weiterhin kann man insbesondere für diese Lösung die schon existierende
volle FFT verwenden, da die IFFT und die FFT in einfacher Beziehung
stehen (Zeitinversion oder Konjugationen und Multiplikationsfaktor
N). Eine andere Lösung
besteht darin, eine dezidierte FFT für das Berechnen der inversen
Transformierten der Piloten (und möglicherweise der Schutzintervallwerte) zu
verwenden. Hier würde
man regelmäßig beabstandete
Abtastwerte dekodierter Träger
verwenden. Das Intervall ist ein Pilotabstand p, so dass jede p-ter Trägerwert
(p ist für
DVB-T 12) für
die IFFT genommen wird. Bei DVB-T ist jedoch die Anzahl der Gesamtzahl
der FFT-Punkte (8k oder 2k) nicht durch 12 teilbar. Stattdessen
könnte
man jeden dritten Trägerabtastwert
ergreifen, was zu IFFT-Größen von
ungefähr
4k und 1k führen
würde.
Die Abtastwerte, die nicht auf Pilotfrequenzen fallen, können zu
null gesetzt werden. Natürlich
könnte
man die 4k IFFT auch für
2k Signale verwenden, indem man einfach die ungefähr 3,3 k
nicht verwendeten Abtastwerte mit Nullen füllt. Die Verwendung einer dedizierten
(oder geliehenen) kleinen Größe (für DVB-T
2k) IFFT kann gerechtfertigt sein, da die Verzögerung, die dadurch verursacht
wird, kleiner als das Berechnen der FFT voller Größe sein
würde.
Die obige Lösung,
die regelmäßig abgetastete
Trägerwerte
verwendet, könnte auch
die schon existierende FFT-Schaltung verwenden. Das Ergebnis der
ersten Berechnung (die erste Abschätzung des empfangenen Signals)
sollte im Pufferspeicher gespeichert werden, so dass das Ergebnis
der Schätzungen
der Abtastwerte nach dem Verwenden der FFT für das Berechnen der IFFT gelesen
und für
die weitere Verarbeitung verwendet werden kann. Tatsächlich kann
dies bei einiger Architektur wünschenswert
sein, da normalerweise die Vorwärts-FFT
nichts zu tun hat, während
sie auf die Ergebnisse der inversen FFT wartet. Es gibt eine Variation
der Wiederverwendung der Vorwärts-FFT
in einer speziellen Weise. In der weiteren Ausführungsform, bei der nur ein
kontinuierliches Ausblendintervall erlaubt ist, und bei der dessen
Länge begrenzt ist,
dass sie kleiner als die Anzahl der Träger im Schutzband ist. Dann
kann man das Eingangssignal nach dem Ausblenden im Eingangspuffer 504 (die Ausführungsform
der 5) zur Position drehen, wo sich die ausgeblendeten
Abtastwerte in Positionen befinden, die den leeren Trägern entsprechen.
Dann berechnet der Empfänger
die erste FFT und speichert die Werte im Ausgangspuffer 508 (ausgebildet in 5).
Die Pilotwerte werden gelesen, Differenzen berechnet und zum nun
leeren Eingangspuffer 504 überführt. Die IFFT wird berechnet,
und nur die Ergebnisse an den Orten, die ursprünglich dem Schutzband entsprechen,
werden gelesen. Die früher
berechneten Werte im anderen Teil des Ausgangspuffers 508 werden
intakt gehalten. Die Abschätzungen
der Abtastwerte von den Orten des Schutzbandes werden in den Eingangspuffer 504 an den
Ort überführt, wo
die ausgeblendeten Abtastwerten gewesen sind. Wenn man nun die FFT
dieser Abtastwerte verwendet, erhält man Korrekturwerte, die von
den Werten abzuziehen sind, die im Ausgangspuffer 508 warten.
Es kann dann sein, dass man eine Phasenkorrektur auf die korrigierten
Träger
anwenden muss, um die Wirkung der Rotation im Eingangspuffer 504 zu
eliminieren. Diese Prinzip kann in verschiedenen anderen Ausführungsformen
angewandt werden. Einige Fälle,
bei denen es mehrere Ausblendintervalle gibt, die nicht dicht beieinander
liegen, können
die Effizienz erniedrigen.
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Einige
Ausführungsformen
der Erfindung wenden eine Korrektur der ersten Abschätzung des empfangenen
Symbols an. Die Beispiele der 4 und 5 wenden
die Korrektur der ersten Abschätzung
des empfangenen Symbols an. Für
die Korrektur der ersten Abschätzung
gibt es auch mehrere Lösungen.
Diejenigen, die weniger Energie verwenden, basieren auf dem Berechnen
der FFT nur für
die wieder hergestellten Abtastwerte und dem Subtrahieren (oder
Summieren, abhängig
von den Definitionen) der Ergebnisse von den ersten Abschätzungen
der Trägerwerte.
Eine andere Lösung
besteht darin, die wieder hergestellten Abtastwerte zu berechnen,
den leeren Schlitz der ausgeblendeten Abtastwerte im Eingangspuffer 504 mit
diesen zu ersetzen, und die volle Vorwärts-FFT erneut mit dem so wiedergewonnenen
vollen Eingangssignal zu berechnen. Das Ergebnis wird das gewünschte korrigierte
Signal ohne irgend eine weitere Verarbeitung sein. Diese Lösung reduziert
zumindest die Schaltung oder verwendet die geringste Schaltung,
aber sie verwendet etwas mehr Leistung als die Teilberechnungen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden auf einem Chip an der Empfängervorrichtung implementiert.
Beispielsweise wird die Erfindung im DVB-T Chip an der Empfängervorrichtung eingefügt. Alternativ
ist die Erfindung an einem Intermediator anwendbar, der Datenverkehr
in einem Rundsendesystem vermittelt, beispielweise einem Gateway,
das eine Kommunikation zwischen mindestens zwei verschiedenen Netzschnittstellen überbrückt. Einige
Ausführungsformen
der Erfindung unterstützen
einen ortveränderlichen
Empfang in IP-Datacast-Empfängern und
können
möglicherweise
unter erschwerten Bedingungen arbeiten. Somit verstärkt die
Leistung der Ausführungsformen
die Vorteile der Erfindung, wie die Wirtschaftlichkeit. Beispielsweise
bietet DVB-T einen wirksamen und billigen Weg, um Daten zu verteilen,
und die Ausführungsformen
fördern
den Empfang sogar unter schwierigen oder rauschbehafteten Bedingungen.
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6 wurde
im Vorangehenden beschrieben. Nachfolgend sind entsprechende Bezugszeichen
auf die entsprechenden Teile angewandt worden. Ein Beispiel der 6 zeigt
ein funktionelles Blockdiagramm eines Empfängers. Der Empfänger 306 der 6 kann
in irgendeinem Beispiel/allen Beispielen der 3 und 4 verwendet
werden. Der Empfänger 306 umfasst
eine Verarbeitungseinheit CPU 603, einen Vielfachträgersignal-Empfängerteil 605 und
eine Benutzerschnittstelle UI (601, 602). Der
Vielfachträgersignal-Empfängerteil 605 und
die Benutzerschnittstelle UI (601, 602) sind mit der
Verarbeitungseinheit CPU 603 gekoppelt. Die Benutzerschnittstelle
UI (601, 602) umfasst eine Anzeige und eine Tastatur,
um es einem Benutzer zu ermöglichen,
den Empfänger 306 zu
verwenden. Zusätzlich
umfasst die Benutzerschnittstelle UI (601, 602)
ein Mikrofon und einen Lautsprecher für das Empfangen und Erzeugen
von Audiosignalen. Die Benutzerschnittstelle UI (601, 602)
kann auch eine (nicht gezeigte) Spracherkennung umfassen. Die Verarbeitungseinheit
CPU 603 umfasst einen (nicht gezeigten) Mikroprozessor,
einen Speicher 604 und möglicherweise Software SW (nicht
gezeigt). Die Software SW kann im Speicher 604 gespeichert
sein. Der Mikroprozessor steuert auf der Basis der Software SW den
Betrieb des Empfängers 306,
wie das Empfangen des Datenstroms, die Toleranz des Impulsfolgenrauschens
beim Datenempfang, das Anzeigen der Ausgabe in der Benutzerschnittstelle
UI und das Lesen von Eingaben, die von der Benutzerschnittstelle
UI empfangen werden. Die Operationen sind im Beispiel der 4 beschrieben.
Beispielsweise umfasst die (nicht gezeigte) Hardware Mittel für das Erfassen
des Signals, Mittel für
die Demodulation, Mittel für
das Erfassen des Impulses, Mittel für das Ausblenden solcher Abtastwerte
des Symbols, wo eine signifikante Größe eines Impulsrauschens vorhanden
ist, und Mittel für
das Berechnen von Abschätzungen,
und Mittel für
Ausführen
der Korrekturen der beschädigten
Daten.
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Wenn
man weiter die 6 betrachtet, so kann alternativ
eine Middleware- oder Softwareimplementierung angewandt werden (nicht
gezeigt). Der Empfänger 306 kann
eine in der Hand haltbare Vorrichtung, die der Benutzer komfortabel
tragen kann, sein. Vorteilhafterweise kann der Empfänger 306 ein zellulares
Mobiltelefon sein, das den Vielfachträgersignal-Empfängerteil 605 für das Empfangen
des Rundsendeübertragungsstroms
umfasst. Somit kann der Empfänger 306 möglicherweise
mit den Dienstanbietern interagieren.
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7 zeigt
ein Beispiel eines Ergebnisses für
ein vereinfachtes OFDM-Signal mit 128 Trägern, wo eine Impulsinterferenzreduktion
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung demonstriert wird. Somit wird das Potential der ausgeführten Erfindung
durch das Beispiel mit dem 128 OFDM Signal, das Piloten an den Intervallen
10 und aktive Träger von
0 bis 105 aufweist, demonstriert. Das Testsignal wurden unter Verwendung
von Trägern
mit einer zufälligen
Phase und Amplitude erzeugt. Die Amplitude der "Datenträger" ist begrenzt worden, so dass die Pilotenleistung
das 16/9-fache der maximalen Leistung der Datenträger beträgt. Die
erzeugten Signalabtastwerte werden im Zeitbereich ausgeblendet (9
Abtastwerte mit Indizes von 10 bis 18). Eine Kurve 700 stellt
das ursprüngliche
Signal ohne das Ausblenden dar. Eine gestrichelte Kurve 702 stellt
das empfangene Spektrum mit dem Ausblenden dar (wobei die Leistung
auf den Nennpegel korrigiert wurde). Der entsprechende absolute
Wert des Fehlers wird in einer Strichpunktkurve 704 dargestellt.
Die korrigierten Ergebnisse gemäß der Erfindung
sind durch die Kurven mit den Kreisen (706) angegeben.
Das ausgeblendete Signal wurde auf den Nennpegel korrigiert unter
Verwendung der Pilotleistungen. Zusätzlich zeigt dieselbe Figur
auch das dekodierte Signal gemäß der Erfindung
an. Es kann beobachtet werden, dass mindestens die Trägeramplituden
besser zur ausgeführten
Erfindung passen. Eine mehr beschreibende Art, die Ergebnisse zu
vergleichen, besteht darin, auf die Fehlersignalamplituden bei jedem Träger zu schauen
(beispielsweise der absolute Wert der Differenz des komplexen Werts
des empfangenen Trägers
und des ursprünglichen
Trägers).
Die zwei untersten Kurven (704, 706) in 5 geben
diese an. Man kann schließen,
dass es mindestens eine ungefähr
10-fache Differenz in den Fehleramplituden oder 20 dB in der Fehlerleistung
gibt. Tatsächlich kann
die berechnete Leistungsdifferenz für dieses Beispiel, genommen über das
gesamte Symbol, 26,5 dB betragen.
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8 zeigt
ein Detail der 7, erweitert und in einem absoluten
Maßstab. 8 gibt
eine detaillierte Ansicht der Signale (700–706)
für die
Träger von
0 bis 30.
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Vorzugsweise
ist die kombinierte Länge
der Impulsfolge kleiner oder liegt in derselben Größenordnung
wie die Anzahl der Pilotträger
im OFDM-Signal. Beispielsweise liegen die Längen der Impulsfolgen in der
Größenordnung
von 100 μs
für 8k
Systeme und bei ungefähr
25 μs für 2k Systeme.
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Spezielle
Implementierungen und Ausführungsformen
der Erfindung sind beschrieben worden. Es ist für einen Fachmann klar, dass
die Erfindung nicht auf die Details der oben präsentierten Ausführungsformen
beschränkt
ist, sondern dass sie in anderen Ausführungsformen unter Verwendung äquivalenter
Mittel implementiert werden kann, ohne von den Eigenschaften der
Erfindung abzuweichen. Der Umfang der Erfindung ist nur durch die
angefügten Patentansprüche beschränkt.