WO2001022673A2 - Verfahren zum senden von funksignalen und sender zum versenden von funksignalen - Google Patents

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WO2001022673A2
WO2001022673A2 PCT/DE2000/003020 DE0003020W WO0122673A2 WO 2001022673 A2 WO2001022673 A2 WO 2001022673A2 DE 0003020 W DE0003020 W DE 0003020W WO 0122673 A2 WO0122673 A2 WO 0122673A2
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signal
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Marc Schrader
Nabil Hentati
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Robert Bosch Gmbh
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2626—Arrangements specific to the transmitter only
    • H04L27/2627—Modulators
    • H04L27/2644—Modulators with oversampling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2614—Peak power aspects

Definitions

  • the invention is based on a method for transmitting radio signals or a transmitter for transmitting radio signals according to the type of the independent claims.
  • a reduction the amplitude variance of the OFDM signal is carried out by subtracting an additive correction signal from the OFDM signal to be sent.
  • the correction signal is composed of the difference between a predefined threshold and the amplitude values of the OFDM signal, which lie above this threshold. If the amplitude of the OFDM signal is below the threshold at a specific point in time, then the amplitude of the correction signal is zero at this specific point in time.
  • the method according to the invention or the transmitter according to the invention with the features of the independent claims has the advantage that the phase of the OFDM signal to be corrected is also impressed on the correction signal, so that a bit error rate of the OFDM signal and thus the signal quality are decisively improved , This makes it possible to better control the expensive transmitter for OFDM signals and thus make better use of it.
  • the correction signal is determined repeatedly and subtracted repeatedly from the already corrected signal. This ensures that the influence of the correction signal on the OFDM signal is minimized. Such an iteration succeeds in reducing other signal components that are raised by the correction signal.
  • the correction signal is composed of Gaussian pulses.
  • Gaussian pulses have the same shape in the time domain and in the frequency domain and widening of a Gaussian pulse in the time domain to broaden a Gaussian pulse in the frequency domain. This considerably simplifies the handling and composition of the correction signal.
  • correction signal is iteratively determined again and subtracted from the OFDM signal until the OFDM signal no longer exceeds a predetermined threshold.
  • the OFDM signal is oversampled before the correction is carried out. As a result, it is precisely recognized which amplitudes occur in the OFDM signal, because oversampling provides a more precise resolution of the OFDM signal to be corrected.
  • FIG. 1 shows a transmitter for sending OFDM signals
  • FIG. 2 shows a method for reducing the amplitude variance in OFDM signals
  • FIG. 3 shows a method for correcting the OFDM signals in a processor.
  • Orthogonal frequency division multiplex is a known and successful method for mobile radio applications.
  • OFDM Orthogonal frequency division multiplex
  • the signals to be sent are distributed over many subcarriers, these subcarriers being at a certain frequency spacing from one another, so that the signals distributed over the subcarriers do not interfere with one another. This behavior is described as orthogonal.
  • OFDM is therefore used for digital radio transmission methods. These include DAB (Digital Audio Broadcasting), DVB (Digital Video Broadcasting) and DRM (Digital Radio Mondial). These broadcast transmission methods benefit from the property of OFDM that when frequency selective attenuation occurs, only a small part of the transmitted broadcast signal is disturbed because the broadcast signal has been distributed over a plurality of frequencies and only a portion of the signal which is transmitted on one frequency is disturbed , where a strong damping occurs.
  • the disturbed signal component is corrected by error-detecting and correcting measures.
  • error-correcting measures include error-correcting codes such as Block codes or convolutional codes.
  • a signal that is transmitted at a certain frequency is given a non-linear characteristic, e.g. that of an amplifier, frequency components arise at multiples of the specific frequency. If these multiples are outside the transmission frequency spectrum, one speaks of out-of-band radiation since signal energy is then transmitted outside the available spectrum and is therefore lost for signal transmission because a receiver filters out the out-of-band radiation. In addition, the out-of-band radiation interferes with other transmission systems that are used at the frequencies at which the out-of-band radiation occurs.
  • the OFDM signal After the distribution of the signals to be transmitted to the subcarriers, the OFDM signal is thus present as a noise signal, with individual amplitude peaks occurring driving the amplifier of the transmitter into the non-linear range.
  • the ratio of amplitude peaks during a signal to the average amplitude of this signal is defined as the crest factor. So it’s important to minimize this crest factor, in order to operate the transmitter's amplifier only in the linear range and thus to utilize it optimally.
  • the data to be sent are generated in a data source 1.
  • the data source 1 is a microphone here.
  • the microphone 1 converts voice signals into electrical signals, the signals are amplified, encoded and digitized.
  • the digital signals are then transferred to an OFDM modulator 2 as a bit stream.
  • Amplification, coding and digitization is carried out by means of signal processing connected to the microphone 1.
  • the OFDM modulator 2 initially performs a differential
  • Differential quadrature phase shift keying which is referred to as differential quadrature phase shift keying (DQPSK)
  • DQPSK is a digital modulation in which the phase change of the signal is modulated.
  • the phase change is used as a modulation signal at a certain time interval, i.e. per bit.
  • a phase change of +/- 90 ° is used here.
  • Differential modulation methods have the advantage that no absolute value has to be determined in the receiver in order to demodulate the signals, since the transmitted information is contained in the phase change of the transmitted signals.
  • a bit sequence of 110 therefore leads to a phase change of + 90 ° for the two ones and - 90 ° for the zero.
  • the DQPSK is a complex modulation method, since the bits of the bit stream that are fed into the OFDM modulator 2 are mapped to phase changes. If a phase of a signal is changed, a complex level is used for the graphic representation of the signals as a pointer, with a real part on the abscissa and an imaginary part on the ordinate. A signal with a phase greater than zero is rotated around this phase in the complex plane counterclockwise from the abscissa.
  • the OFDM modulator 2 distributes the signals to be demodulated to the subcarriers, so that an OFDM signal is produced. Since the DQPSK, which the OFDM modulator 2 performs, results in a complex signal, a first and a second data output from the OFDM modulator 2 are connected to a first and second data input of a processor 3 in order to generate two components of the signal, imaginary. and real part to be processed separately.
  • the processor 3 initially oversamples the complex signals coming from the OFDM modulator 2. Experience has shown that at least four times the sampling is required in order to recognize the amplitude peaks with a high probability. With a smaller sample it can happen that an amplitude peak lies exactly between two samples.
  • the processor 3 compares the sampled values with a threshold that is predetermined and stored in the transmitter.
  • the threshold determines which amplitudes are too high and would drive the amplifier into the non-linear range. If a sample is larger than the predetermined threshold, then a difference is formed between this sample and the threshold.
  • the correction signal receives this difference as the amplitude for the point in time for which the sample value was greater than the threshold. If the sample value is equal to or below the threshold, then the correction signal receives an amplitude of zero for this point in time.
  • FIG. 3 explains in a block diagram the sequence through which the processor 3 runs in order to determine the correction signal and subtract it from the OFDM signal to be corrected.
  • the sample values are present as complex values at input 30 of the block diagram.
  • a pair of polar coordinates is formed using a table of Cartesian coordinates that describe the complex number of the OFDM signal. This is necessary so that the amplitude of the OFDM signal can be determined. If the complex OFDM signal is present as an imaginary part and real part, that is as Cartesian coordinates, then only the coordinates of the complex number are present in a coordinate system, with the abscissa indicating the real part and the ordinate indicating the imaginary part.
  • this amount is the square root of the sum of the individual squares of the coordinate values, i.e. the real part and the imaginary part, and thus the length of a vector from the origin of the coordinate system to the coordinates of the complex number that the signal describes.
  • the phase of the OFDM signal is determined, since this phase is to be impressed on the correction signal for this time in order to determine the quality of the corrected OFDM signal increase.
  • the conversion of Cartesian coordinates into polar coordinates provides both the amount of the complex OFDM signal and the phase.
  • the phase of the complex OFDM signal is the angle from the abscissa to the vector of the OFDM signal, measuring counterclockwise.
  • the so-called CORDIC algorithm is used for this assignment of Cartesian coordinates to polar coordinates using a table.
  • the amplitude and thus the amount of the complex OFDM signal is compared in block 32 with a predetermined threshold. If the amount of the complex OFDM signal is below the threshold, the output signal is set to zero and thus the correction signal. If the amount of the complex OFDM signal is above the threshold, the difference between the threshold and the amount gives the amplitude of the correction signal.
  • the input signal 30 is multiplied by a multiplier 33 with the output signal of the block 32. If the amount of the complex OFDM signal was above the threshold, the product is greater than zero, otherwise it is zero.
  • 30 gaussian pulses for the real part and for the imaginary part are taken from a memory with the evaluated input signal.
  • a complex number and thus a complex correction signal is formed from the Gaussian pulses for the real and for the imaginary part.
  • the complex correction signal is delayed by a time T2, the time T2 being predetermined. The time delayed in this way is stored in block 36.
  • the original input signal 30 is delayed in block 37 by the predetermined time T1, in order then to be stored in the memory 38.
  • the times T1 and T2 are dimensioned such that the OFDM signal for which the correction signal is determined and the correction signal are stored in blocks 36 and 37 at the same time.
  • a complex subtraction is carried out by means of the subtraction 40, so that the OFDM signal is adjusted for its amplitude peaks, the phase of the signal being taken into account in the subtraction by maintaining the real and imaginary parts for the correction signal.
  • the corrected signal is present as output signal 39.
  • the processor 3 carries out the correction just described until the amplitude of the complex OFDM signal is no longer above the threshold value. This is because the correction signal can lead to amplitude values which were originally below the threshold being raised above the threshold by the evaluation with the correction signal. Alternatively, the
  • Correction algorithm can be carried out for a predetermined number of runs.
  • the corrected complex OFDM signal is pre-equalized according to the characteristic of an amplifier 8 of the transmitter by multiplying it by the reciprocal of the characteristic of the amplifier 8.
  • the real part and the imaginary part of the signal are each converted into an analog signal by means of digital-analog converters 5 and 6.
  • the complex OFDM signal is converted into a real signal and converted into an intermediate frequency range.
  • the transmitter amplifier 8 amplifies the signals coming from the quadrature modulator and the amplified signals are sent by means of an antenna 9.
  • FIG. 2 shows a method for reducing the amplitude variance in OFDM signals.
  • Amplitude variance denotes the behavior of OFDM signals that the
  • Amplitude has strongly changing amplitudes due to the superimposition of the signals distributed to the individual subcarriers.
  • the data is generated in method step 10. This happens e.g. as described above.
  • the generated data is modulated with a differential phase modulation, the DQPSK being used here.
  • the modulated signals are distributed to the subcarriers, so that an OFDM signal is produced.
  • the OFDM signal is subjected to oversampling, so that there is a set of sampled values which are compared in method step 14 with a threshold for the amplitude. This comparison is examined in method step 23. If an amplitude is above the threshold, the method is continued in step 15; if there is no amplitude above the threshold, the method is continued in step 18.
  • step 15 the phase of the OFDM signal is determined.
  • a correction signal is formed as the amplitude from the difference between amplitude values that lie above the threshold and the associated phase of the OFDM signal is impressed. At the times when the amplitude values of the OFDM signal are below the threshold, at these times, the amplitude of the correction signal is set to zero.
  • the correction signal is subtracted from the OFDM signal, so that the correction is carried out.
  • Characteristic curve of the amplifier 8 of the transmitter pre-equalized is generated from the digital pre-equalized signal, so that there are no signal components at frequencies that lie outside the transmission frequency spectrum.
  • the quadrature modulation is carried out in order to convert the analog signal into the transmission frequency range.
  • the converted signal is amplified and in method step 22 it is transmitted by means of the antenna 9.
  • the correction was made in the baseband.
  • This is the frequency range in which e.g. the speech signals are present immediately after the acoustic-electrical conversion.

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Senden von Funksignalen bzw. ein Sender zum Versenden von Funksignalen vorgeschlagen, die dazu dienen, einen Verstärker des senders (8) optimal in seinem linearen Bereich zu betreiben, wobei Signale im orthogonalen Frequenzmultiplex (OFDM) versendet werden. Die Amplituden der OFDM-Signale, die über einer vorgegebenen Schwelle liegen, werden mittels eines additiven Korrektursignals eliminiert, wobei dem additiven Korrektursignal die Phase der OFDM-Signale aufgeprägt wird. Weiterhin wird ein Korrektursignal gebildet und von den OFDM-Signalen abgezogen, bis keine Amplituden der OFDM-Signale mehr über der vorgegebenen Schwelle liegen. Als Korrektursignale werden Gaussimpulse aufgrund ihrer einfachen Handhabung verwendet. Eine Überabtastung der OFDM-Signale wird zur Bestimmung der Amplitudenwerte der OFDM-Signale verwendet.

Description

Verfahren zum Senden von Funksignalen und Sender zum Versenden von Funksignalen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Senden von Funksignalen bzw. einem Sender zum Versenden von Funksignalen nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche .
Es ist bereits aus M. Lampe und H. Rohling: „Aufwandsgünstige Verfahren zur Reduktion der Außerbandstrahlung in OFDM-Funkübertragungssystemen" ,
Vortrag gehalten bei den OFDM-Fachgesprächen in Braunschweig am 03.09.1989, abgedruckt im Konferenzband, bekannt, daß in einem Sender zum Versenden von OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex = orthogonaler Frequenzmultiplex) - Signalen zur Reduzierung der Außerbandstrahlung aufgrund der Nichtlinearität des Senders eine Verringerung der Amplitudenvarianz des OFDM-Signals vorgenommen wird, indem ein additives Korrektursignal von dem zu versendenden OFDM- Signal abgezogen wird. Dabei setzt sich das Korrektursignal aus der Differenz zwischen einer vorgegebenen Schwelle und den Amplitudenwerten des OFDM-Signals, die über dieser Schwelle liegen, zusammen. Ist die Amplitude des OFDM- Signals zu einem bestimmten Zeitpunkt unter der Schwelle, dann ist die Amplitude des Korrektursignals zu diesem bestimmten Zeitpunkt null. Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. der erfindungsgemäße Sender mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche hat demgegenüber den Vorteil, daß zu dem Korrektursignal auch die Phase des zu korrigierenden OFDM-Signals aufgeprägt wird, so daß sich eine Bitfehlerrate des OFDM-Signals und damit die Signalqualität entscheidend verbessert. Dadurch ist es möglich, den teueren Sender für OFDM-Signale besser auszusteuern und damit besser auszunutzen.
Weiterhin ist es von Vorteil, daß für eine vorgegebene Sendeleistung ein billigerer Sender durch den Einsatz der Erfindung eingesetzt wird, da der Verstärker des Senders besser ausgenutzt wird.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Verfahrens zum Senden von Funksignalen bzw. Senders zum Versenden von Funksignalen möglich.
Besonders vorteilhaft ist, daß das Korrektursignal wiederholt bestimmt wird und von dem bereits korrigierten Signal wiederholt abgezogen wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Einfluß des Korrektursignals auf das OFDM-Signal minimiert wird. Durch solch eine Iteration gelingt es, daß andere Signalanteile, die durch das Korrektursignal angehoben werden wieder reduziert werden.
Weiterhin ist von Vorteil, daß sich das Korrektursignal aus Gaußimpulsen zusammensetzt. Gaußimpulse weisen im Zeitbereich und im Frequenzbereich die gleiche Form auf und eine Verbreiterung eines Gaußimpulses im Zeitbereich führt zu einer Verbreiterung eines Gaußimpulses im Frequenzbereich. Dadurch wird die Handhabung und Zusammensetzung des Korrektursignals erheblich vereinfacht.
Darüber hinaus ist von Vorteil, daß das Korrektursignal iterativ solange erneut bestimmt wird und von dem OFDM- Signal abgezogen wird bis das OFDM-Signal eine vorgegebene Schwelle nicht mehr überschreitet. Durch diese Maßnahme gewinnt man ein iteratives Verfahren, daß das OFDM-Signal optimal für den vorgegebenen Verstärker des Senders vorbereitet, um die Dynamik des Verstärkers optimal auszunutzen, ohne daß Außerbandstrahlung auftritt.
Alternativ ist es von Vorteil, es vorzugeben, wie lange das Korrektursignal bestimmt wird und von dem OFDM-Signal abgezogen wird, wodurch dann Erfahrungswerte in dieses Verfahren eingehen. Diese Weiterbildung vereinfacht die Iteration der Korrektur des OFDM-Signals.
Weiterhin ist es von Vorteil, daß das OFDM-Signal eine Überabtastung erfährt, bevor die Korrektur durchgeführt wird. Dadurch wird genau erkannt, welche Amplituden in dem OFDM-Signal vorkommen, denn eine Überabtastung liefert eine genauere Auflösung des zu korrigierenden OFDM-Signals.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Sender zum Versenden von OFDM-Signalen, Figur 2 ein Verfahren zur Reduzierung der Amplitudenvarianz bei OFDM-Signalen und Figur 3 ein Verfahren zur Korrektur der OFDM-Signale in einem Prozessor.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Orthogonaler Frequenzmultiplex (engl. Orthogonal Frequency Division Multiplex = OFDM) ist ein bekanntes und erfolgreiches Verfahren für mobile Funkanwendungen. Bei OFDM werden die zu versendenden Signale auf viele Unterträger verteilt, wobei diese Unterträger zueinander einen bestimmten Frequenzabstand haben, so daß sich die auf die Unterträger verteilten Signale nicht gegenseitig stören. Dieses Verhalten wird mit orthogonal beschrieben.
OFDM wird daher für digitale Rundfunkübertragungsverfahren eingesetzt. Dazu gehören DAB (Digital Audio Broadcasting) , DVB (Digital Video Broadcasting) und DRM (Digital Radio Mondial) . Diese Rundfunkübertragungsverfahren profitieren von der Eigenschaft von OFDM, daß, wenn eine frequenzselektive Dämpfung auftritt, nur ein geringer Teil des übertragenen Rundfunksignals gestört wird, da das Rundfunksignal auf eine Vielzahl von Frequenzen verteilt wurde und nur ein Signalanteil gestört wird, der auf einer Frequenz übertragen wird, bei der eine starke Dämpfung auftritt. Der gestörte Signalanteil wird durch fehlerdetektierende und -korrigierende Maßnahmen korrigiert. Zu diesen fehlerkorrigierenden Maßnahmen gehören fehlerkorrigierende Codes wie z.B. Blockcodes oder Faltungscodes.
Bei OFDM tritt nach dem Verteilen der zu übertragenden Signale auf die Unterträger eine Summierung im Zeitbereich der verteilten Signale auf, wobei die Amplituden sich so addieren können, daß die Amplitude des überlagerten Signals zu bestimmten Zeitpunkten so einen großen Wert annimmt, daß der Verstärker des Senders in seinen nichtlinearen Bereich getrieben wird, so daß Frequenzkomponenten außerhalb des vorgegebenen Frequenzspektrums entstehen können. Solch ein Fall tritt ein, wenn die auf die einzelnen Unterträger verteilten Signale sich konstruktiv überlagern. Konstruktive Überlagerung tritt ein, wenn die Phasen der Signale gleich sind.
Wird ein Signal, das bei einer bestimmten Frequenz übertragen wird, auf eine nichtlineare Kennlinie gegeben, z.B. die eines Verstärkers, entstehen Frequenzkomponenten bei Vielfachen der bestimmten Frequenz. Sind diese Vielfachen außerhalb des Sendefrequenzspektrums spricht man von Außerbandstrahlung, da dann Signalenergie außerhalb des verfügbaren Spektrums übertragen wird und damit für die Signalübertragung verloren geht, weil ein Empfänger die Außerbandstrahlung herausfiltert. Darüber hinaus stört die Außerbandstrahlung andere Übertragungssysteme, die bei den Frequenzen eingesetzt wird, bei denen die Außerbandstrahlung auftritt .
Sind neue Frequenzkomponenten innerhalb des zur Verfügung stehenden Sendefrequenzspektrums vorhanden, werden unerwünschte Signalkomponenten im Empfänger demoduliert. Es kommt also zu einem Nebensprechen. Dadurch wird die Signalqualität und damit die Bitfehlerrate des empfangenen Signals entscheidend verschlechtert. Die Bitfehlerrate gibt an, wieviele Bits pro empfangenem Bit falsch detektiert werden. Um die Bitfehlerrate zu bestimmen, werden die fehlerdetektierenden Codes verwendet. Das OFDM-Signal liegt also nach dem Verteilen der zu übertragenden Signale auf die Unterträger wie ein Rauschsignal vor, wobei einzelne auftretende Amplitudenspitzen den Verstärker des Senders in den nichtlinearen Bereich treiben.
Das Verhältnis von Amplitudenspitzen während eines Signals zur mittleren Amplitude dieses Signals wird als Crestfaktor definiert. Es gilt also, diesen Crestfaktor zu minimieren, um den Verstärker des Senders nur im linearen Bereich zu betreiben und ihn damit optimal auszulasten.
In Figur 1 ist ein Sender zum Versenden von OFDM-Signalen dargestellt. In einer Datenquelle 1 werden die zu versendenden Daten generiert. Die Datenquelle 1 ist hier ein Mikrophon. Das Mikrophon 1 wandelt Sprachsignale in elektrische Signale um, die Signale werden verstärkt, codiert und digitalisiert. Die digitalen Signale werden dann als Bitstrom einem OFDM-Modulator 2 übergeben. Die
Verstärkung, die Codierung und die Digitalisierung wird durch eine SignalVerarbeitung, die an das Mikrophon 1 angeschlossen ist, vorgenommen.
Der OFDM-Modulator 2 führt zunächst eine differentielle
Phasenmodulation der zu übertragenden Signale durch. Dazu wird die differentielle Quadraturphasenumtastung, die englisch als Differential Quadratur Phase Shift Keying (DQPSK) bezeichnet wird, verwendet. Die DQPSK ist eine digitale Modulation, bei der die Phasenänderung des Signals moduliert wird. Dabei wird die Phasenänderung in einem bestimmten Zeitabstand, also pro Bit, als Modulationssignal eingesetzt. Hier wird eine Phasenänderung von +/- 90° verwendet. Differentielle Modulationsverfahren haben den Vorteil, daß kein Absolutwert im Empfänger ermittelt werden muß, um die Signale zu demodulieren, da die übertragene Information in der Phasenänderung der übertragenen Signale enthalten ist. Eine Bitfolge von 110 führt also zu einer Phasenänderung von jeweils +90° für die beiden Einsen und - 90° für die Null.
Neben der DQPSK können auch andere differentielle Phasenmodulationsverfahren und weitere digitale Modulationsverfahren angewendet werden. Von besonderer Wichtigkeit sind hier die Quadraturamplitudenmodulation (QAM) , bei der sowohl die Phase als auch die Amplitude moduliert werden, und alle Arten der Phasenumtastung (engl. Phase Shift Keying = PSK) .
Die DQPSK ist ein komplexes Modulationsverfahren, da die Bits des Bitstroms, der in den OFDM-Modulator 2 geführt wird, auf Phasenänderungen abgebildet werden. Wird eine Phase eines Signals verändert, benutzt man eine komplexe Ebene für die grafische Darstellung der Signale als Zeiger, wobei ein Realteil auf der Abszisse und ein Imaginärteil auf der Ordinate abgetragen wird. Ein Signal mit einer Phase von größer Null wird um diese Phase in der komplexen Ebene gegen den Uhrzeigersinn von der Abszisse aus gedreht.
Nach der differentiellen QPSK führt der OFDM-Modulator 2 die Verteilung der zu demodulierenden Signale auf die Unterträger durch, so daß ein OFDM-Signal entsteht. Da als Folge der DQPSK, die der OFDM-Modulator 2 durchführt, ein komplexes Signal entsteht, ist ein erster und ein zweiter Datenausgang vom OFDM-Modulator 2 an einen ersten und zweiten Dateneingang eines Prozessors 3 angeschlossen, um zwei Anteile des Signals, Imaginär- und Realteil, getrennt zu verarbeiten.
Der Prozessor 3 führt zunächst eine Überabtastung der vom OFDM-Modulator 2 kommenden komplexen Signale durch. Erfahrungswerte haben gezeigt, daß eine mindestens vierfache Abtastung erforderlich ist, um die Amplitudenspitzen mit hoher Wahrscheinlichkeit zu erkennen. Bei einer geringeren Abtastung kann es vorkommen, daß ein Amplitudenspitzenwert genau zwischen zwei Abtastwerten liegt.
Nach der Überabtastung vergleicht der Prozessor 3 die Abtastwerte mit einer Schwelle, die vorgegeben und im Sender abgespeichert ist. Die Schwelle legt fest, welche Amplituden zu hoch sind und damit den Verstärker in den nichtlinearen Bereich treiben würden. Ist ein Abtastwert größer als die vorgegebene Schwelle, dann wird eine Differenz zwischen diesem Abtastwert und der Schwelle gebildet. Das Korrektursignal erhält als Amplitude diese Differenz für den Zeitpunkt, für den der Abtastwert größer als die Schwelle war. Ist der Abtastwert gleich oder unterhalb der Schwelle, dann erhält das Korrektursignal eine Amplitude von null für diesen Zeitpunkt.
Figur 3 erläutert in einem Blockschaltbild den Ablauf, den der Prozessor 3 durchläuft, um das Korrektursignal zu ermitteln und von dem zu korrigierenden OFDM-Signal abzuziehen. Am Eingang 30 des Blockschaltbildes liegen die Abtastwerte als komplexe Werte an. Im Block 31 wird mittels einer Tabelle aus kartesischen Koordinaten, die die komplexe Zahl des OFDM-Signals beschreiben, ein Polarkoordinatenpaar gebildet. Dies ist notwendig, damit die Amplitude des OFDM- Signals bestimmt werden kann. Denn liegt das komplexe OFDM- Signal als Imaginärteil und Realteil, also als kartesische Koordinaten, vor, dann liegen nur die Koordinaten der komplexen Zahl in einem Koordinatensystem vor, wobei die Abszisse den Realteil und die Ordinate den Imaginärteil angeben. Um aber einen Vergleich zwischen der Schwelle und der Amplitude des OFDM-Signals zu erzielen, ist ein Betrag der komplexen Zahl erforderlich. Dieser Betrag aber ist die Quadratwurzel aus der Summe der einzelnen Quadrate der Koordinatenwerte, also des Realteils und des Imaginärteils, und damit die Länge eines Vektors vom Ursprung des Koordinatensystems zu den Koordinaten der komplexen Zahl, die das Signal beschreibt .
Darüber hinaus wird die Phase des OFDM-Signals ermittelt, da diese Phase dem Korrektursignal für diesen Zeitpunkt aufgeprägt werden soll, um die Qualität des korrigierten OFDM-Signals zu erhöhen. Die Umwandlung von kartesischen Koordinaten in polare Koordinaten liefert beides, den Betrag des komplexen OFDM-Signals und auch die Phase. Die Phase des komplexen OFDM-Signals ist der Winkel von der Abszisse zu dem Vektor des OFDM-Signals, wobei gegen den Uhrzeigersinn gemessen wird. Für diese Zuordnung von kartesischen Koordinaten zu polaren Koordinaten mittels einer Tabelle wird der sogenannte CORDIC-Algorithmus verwendet. Die Amplitude und damit der Betrag des komplexen OFDM-Signals wird in dem Block 32 mit einer vorgegebenen Schwelle verglichen. Liegt der Betrag des komplexen OFDM-Signals unterhalb der Schwelle, wird das Ausgangssignal zu null gesetzt und damit das Korrektursignal. Liegt der Betrag des komplexen OFDM-Signals über der Schwelle, ergibt die Differenz zwischen der Schwelle und dem Betrag die Amplitude des Korrektursignals.
Das Eingangssignal 30 wird mittels eines Multiplikators 33 mit dem Ausgangssignal des Blocks 32 multipliziert. Ist der Betrag des komplexen OFDM-Signals über der Schwelle gewesen, dann ist das Produkt größer null, ansonsten ist es null. Im Block 34 wird mit dem bewerteten Eingangssignal 30 Gaußimpulse für den Realteil und für den Imaginärteil aus einem Speicher entnommen. Im nachfolgenden Block 35 wird aus den Gaußimpulsen für den realen und für den imaginären Teil eine komplexe Zahl und damit ein komplexes Korrektursignal gebildet. Weiterhin wird das komplexe Korrektursignal um eine Zeit T2 verzögert, wobei die Zeit T2 vorgegeben ist. Die so verzögerte Zeit wird im Block 36 abgespeichert. Das ursprüngliche Eingangssignal 30 wird im Block 37 um die vorgegebene Zeit Tl verzögert, um dann in dem Speicher 38 abgelegt zu werden. Die Zeiten Tl und T2 sind so bemessen, daß das OFDM-Signal, für das das Korrektursignal bestimmt wird, und das Korrektursignal zu gleichen Zeit in den Blöcken 36 und 37 abgespeichert werden. Mittels der Subtraktion 40 wird eine komplexe Subtraktion vorgenommen, so daß das OFDM-Signal um seine Amplitudenspitzen bereinigt wird, wobei die Phase des Signals bei der Subtraktion durch Beibehaltung des Real- und Imaginärteils für das Korrektursignal berücksichtigt wird. Als Ausgangssignal 39 liegt das korrigierte Signal vor.
Der Prozessor 3 führt die eben beschriebene Korrektur solange durch, bis keine Amplitude des komplexen OFDM- Signals mehr über dem Schwellenwert liegt. Das Korrektursignal kann nämlich dazu führen, daß Amplitudenwerte, die ursprünglich unterhalb der Schwelle waren durch die Bewertung mit dem Korrektursignal über die Schwelle gehoben werden. Alternativ kann der
Korrekturalgorithmus für eine vorgegebene Anzahl von Durchläufen durchgeführt werden.
Im Vorentzerrer 4 wird das korrigierte komplexe OFDM-Signal gemäß der Kennlinie eines Verstärkers 8 des Senders vorentzerrt, indem es mit dem Kehrwert der Kennlinie des Verstärkers 8 multipliziert wird. Nach der Vorentzerrung werden mittels von Digital -Analogwandlern 5 und 6 der Realteil und der Imaginärteil des Signals jeweils in ein analoges Signal umgewandelt.
Mit einem Quadraturmodulator 7 wird das komplexe OFDM-Signal in ein reales Signal umgewandelt und in einen Zwischenfrequenzbereich umgesetzt. Dabei wird das komplexe Signal, das mathematisch mit x(t) = a(t) + jb(t) beschrieben wird, durch folgende Vorschrift in ein reelles Signal und in den Zwischenfrequenzbereich transformiert: y(t) = a(t)cos(ωt) - b(t)sin(ωt) . Dabei ist ω eine
Frequenzverschiebung in den Zwischenfrequenzbereich, wobei ω von einem mit dem Quadraturmodulator 7 verbundenen Oszillator erzeugt wird.
Der Verstärker 8 des Senders verstärkt die vom Quadraturmodulator kommenden Signale und die verstärkten Signale werden mittels einer Antenne 9 versendet.
Figur 2 zeigt ein Verfahren zur Reduzierung der Amplitudenvarianz bei OFDM-Signalen. Amplitudenvarianz bezeichnet das Verhalten von OFDM-Signalen, das die
Amplitude aufgrund der Überlagerung der auf die einzelnen Unterträger verteilten Signale stark wechselnde Amplituden aufweist .
In Verfahrensschritt 10 werden die Daten erzeugt. Dies geschieht z.B. wie oben beschrieben. In Verfahrensschritt 11 werden die erzeugten Daten mit einer differentiellen Phasenmodulation moduliert, wobei hier die DQPSK verwendet wird. In Verfahrensschritt 12 werden die modulierten Signale auf die Unterträger verteilt, so daß ein OFDM-Signal entsteht. In Verfahrensschritt 13 wird das OFDM-Signal einer Überabtastung unterzogen, so daß eine Menge von abgetasteten Werten vorliegt, die in Verfahrensschritt 14 mit einer Schwelle für die Amplitude verglichen werden. Dieser Vergleich wird in Verfahrensschritt 23 untersucht. Ist eine Amplitude über der Schwelle, wird in Verfahrensschritt 15 weiterverfahren, ist keine Amplitude mehr über der Schwelle wird in Verfahrensschritt 18 weitergemacht .
In Verfahrensschritt 15 wird die Phase des OFDM-Signals bestimmt . In Verfahrensschritt 16 wird aus der Differenz von Amplitudenwerten, die über der Schwelle liegen als Amplitude ein Korrektursignal gebildet und die dazugehörige Phase des OFDM-Signals aufgeprägt. Zu den Zeitpunkten, zu denen die Amplitudenwerte des OFDM-Signals unter der Schwelle liegen, zu diesen Zeitpunkten wird die Amplitude des Korrektursignals zu null gesetzt. In Verfahrensschritt 17 wird das Korrektursignal von dem OFDM-Signal abgezogen, so daß die Korrektur durchgeführt wird. In Verfahrensschritt 18 wird das korrigierte Signal entsprechend der inversen
Kennlinie des Verstärkers 8 des Senders vorentzerrt. In Verfahrensschritt 19 wird aus dem digitalen vorentzerrten Signal ein Analogsignal erzeugt, so daß keine Signalanteile bei Frequenzen vorliegen, die außerhalb des Sendefrequenzspektrums liegen. In Verfahrensschritt 19 wird die Quadraturmodulation durchgeführt, um das analoge Signal in den Sendefrequenzbereich umzusetzen. In Verfahrensschritt 21 wird das umgesetzte Signal verstärkt und in Verfahrensschritt 22 mittels der Antenne 9 versendet.
Hier wurde die Korrektur im Basisband durchgeführt. Das ist der Frequenzbereich, in dem z.B. die Sprachsignale direkt nach der akustisch elektrischen Wandlung vorliegen. Es ist jedoch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren auch in einem Zwischenfrequenzbereich durchzuführen. Dazu ist es notwendig, daß nach der Abtastung eine Hilberttransformation der Signale vorgenommen wird und nach dem Abziehen des Korrektursignals von dem ursprünglichen Signal eine Hilbertrücktransformation vorgenommen wird.
Dazu wird ein Signal, das bereits in einem Zwischenfrequenzbereich vorliegt und mit x(t) = α(t)cos(ft»t) beschrieben ist, in ein komplexes Signal umgewandelt, das dann mit y(t) = a(t) ■ e lωl beschrieben wird. Die Hilbertrücktransformation nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt einfach durch eine Realteilbildung des komplexen Signals.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Senden von Funksignalen, wobei die Funksignale auf verschiedene Unterträger verteilt werden, wobei die Funksignale mit einer differentiellen
Phasenmodulation moduliert werden, wobei die Funksignale nach der Modulation abgetastet werden, um Abtastwerte des modulierten Funksignals zu erzeugen, wobei mittels der Abtastwerte Amplitudenwerte der Funksignale bestimmt werden, wobei die Amplitudenwerte mit einer vorgegebenen Schwelle verglichen werden, um eine Differenz zu erhalten, wobei die Differenz vor dem Senden als Korrektursignal von den Funksignalen abgezogen wird, um die Amplitudenwerte der Funksignale, die über der vorgegebenen Schwelle liegen auf einen Wert der Schwelle zu senken, wobei die korrigierten Funksignale vorentzerrt werden, wobei die vorentzerrten Funksignale mittels Digital -Analogwandlern (5, 6) in analoge Funksignale umgewandelt werden, wobei die analogen Funksignale verstärkt und versendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Phase der Funksignale bestimmt wird und daß das Korrektursignal mit der Phase der Funksignale versehen wird, bevor das Korrektursignal von den Funksignalen abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Funksignalen wiederholt ein Korrektursignal abgezogen wird, wobei das Korrektursignal für jede Korrektur neu bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß als Korrektursignale Gaußimpulse verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal solange von den Funksignalen abgezogen wird, bis die Amplituden des korrigierten Funksignals höchstens gleich der vorgegebenen Schwelle sind.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es vorgegeben wird, wie oft das Korrektursignal von den
Funksignalen abgezogen wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funksignale überabgetastet werden.
7. Sender zum Versenden von Funksignalen, wobei ein Modulator (2) zu versendende digitale Signale auf verschiedene Unterträger verteilt und eine differentielle Phasenmodulation an den digitalen Signalen durchführt, wobei ein Prozessor (3) die auf verschiedene Unterträger verteilten digitalen Signale abtastet, wobei der Prozessor (3) Amplituden der abgetasteten Signale bestimmt, wobei der Prozessor (3) die Amplituden mit einer vorgegebenen Schwelle vergleicht und für die Amplituden, die über der Schwelle liegen eine Differenz zwischen den Amplituden und der
Schwelle bildet, wobei der Prozessor (3) ein Korrektursignal mit der Differenz als Amplitude des Korrektursignals bildet, wobei der Prozessor (3) das Korrektursignal von den auf verschiedene Unterträger verteilten digitalen Signalen abzieht, wobei ein Vorentzerrer (4) die korrigierten digitalen Signale vorentzerrt, wobei Digital/Analogwandler (5, 6) die auf verschiedene Unterträger verteilten digitalen Signale in analoge Signale umwandeln, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (3) eine Phase der abgetasteten Signale bestimmt und daß der Prozessor (3) das Korrektursignal mit der Phase versieht, bevor der Prozessor (3) das Korrektursignal von dem abgetasteten Signal abzieht.
8. Sender nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (3) von den Funksignalen wiederholt das
Korrektursignal abzieht, wobei der Prozessor (3) für jede Korrektur das Korrektursignal neu bestimmt.
9. Sender nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (3) solange das Korrektursignal abzieht, bis die
Amplitudenwerte der Funksignale höchstens gleich der vorgegebenen Schwelle sind.
10. Sender nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (3) solange das Korrektursignal von den
Funksignalen abzieht, wie es ein vorgegebener Wert bestimmt.
11. Sender nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (3) als Korrektursignal Gaußimpulse erzeugt.
12. Sender nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (3) an den auf Unterträger verteilten Signale eine Überabtastung vornimmt .
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