DE102014213815A1 - Method for limiting an amplitude spectrum of signal components - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung eines Amplituden- oder Leistungsdichtespektrums von Signalanteilen eines OFDM-Signals (x(t)), welches mittels des so genannten orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens bzw. OFDM-Verfahrens für eine Übertragung digitaler Daten generiert worden ist. Dabei sind die zu begrenzenden Signalanteile außerhalb eines für die Datenübertragung genutzten Frequenzbandes gelegen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird im Frequenzbereich auf eine Anzahl k von zu übertragende Symbolen ai mit einem Index i von 1 bis k eine Kodierung gemäß einem Kodierungsschema F(ai) = (β/2·a1, α·a1, β/2·a1 + β/2·a2, α·a2, β/2·a2 + β/2·a3, α·a3, β/2·a3 + β/2·a4, ..., β/2·ak + β/2·ak-1, α·ak, β/2·ak)angewendet (11, 22), wobei α und β systemspezifische Designparameter für die Kodierung sind. Dann werden die gemäß dem Kodierungsschema (F(ai)) kodierten Symbole auf eine Anzahl (n) orthogonaler Trägerfrequenzen (f1, f2, f3, ..., fn) aufmoduliert (12, 23) und daraus ein OFDM-Signal (x(t)) in einem Zeitbereich für die Datenübertragung gebildet (13, 14, 24, 25). Durch das erfindungsgemäße Verfahren können ohne komplexen Rechenaufwand und ohne kostenintensive, leistungsstarke Hardware auf einfache Weise z.B. durch Standards vorgegebenen Grenzwerte für so genannte Out-of-Band-Signalanteile von OFDM-Signalen (x(t)) eingehalten werden.The invention relates to a method for limiting an amplitude or power density spectrum of signal components of an OFDM signal (x (t)), which has been generated by means of the so-called orthogonal frequency division multiplexing or OFDM method for transmitting digital data. The signal components to be limited are located outside a frequency band used for the data transmission. In the method according to the invention, in the frequency domain, a coding according to a coding scheme F (ai) = (β / 2 · a1, α · a1, β / 2 · a1 +) is performed on a number k of symbols ai with an index i from 1 to k β / 2 * a2, α * a2, β / 2 * a2 + β / 2 * a3, α * a3, β / 2 * a3 + β / 2 * a4, ..., β / 2 * ak + β / 2 * ak-1, α * ak, β / 2 * ak) (11, 22), where α and β are system-specific design parameters for encoding. Then the symbols coded according to the coding scheme (F (ai)) are modulated onto a number (n) of orthogonal carrier frequencies (f1, f2, f3, ..., fn) (12, 23) and from this an OFDM signal (x (x) t)) in a time range for data transmission (13, 14, 24, 25). With the method according to the invention, in a simple manner, without complex computation and without cost-intensive, high-performance hardware, e.g. by standards specified limits for so-called out-of-band signal components of OFDM signals (x (t)) are met.
Description
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der digitalen Datenübertragung in einem vorgegebenen Frequenzband. Im Speziellen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Begrenzung eines Amplituden- oder Leistungsdichtespektrums von Signalanteilen eines OFDM-Signals, welche zur digitalen Datenübertragung eingesetzt wird, und durch eine orthogonales Frequenzmultiplexverfahren oder OFDM-Verfahren generiert wird. Die im Amplituden- bzw. Leistungsspektrum zu begrenzenden Signalanteile des OFDM-Signals sind dabei außerhalb eines für die Datenübertragung vorgegebenen und nutzbaren Frequenzbandes gelegen. The invention relates generally to the field of digital data transmission in a given frequency band. More particularly, the present invention relates to a method for limiting an amplitude or power density spectrum of signal components of an OFDM signal used for digital data transmission and generated by an orthogonal frequency division multiplexing method or OFDM method. The signal components of the OFDM signal to be limited in the amplitude or power spectrum are located outside a frequency band predetermined and usable for the data transmission.
Stand der Technik State of the art
Das so genannte orthogonale Frequenzmultiplexverfahren oder Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) wird heutzutage häufig in drahtgebundenen wie drahtlosen Kommunikationssystemen für eine breitbandige Datenübertragung eingesetzt. OFDM kann dabei als eine spezielle Implementierung einer so genannten Multicarrier-Modulation als Modulationsverfahren gesehen werden, bei welchem mehrere orthogonale Trägerfrequenzen für eine digitale Datenübertragung verwendet werden. Auf die orthogonalen Trägerfrequenzen werden mittels eines Modulationsverfahrens wie z.B. der Quadraturamplitudenmodulation (QAM) die so genannten Symbole aufmoduliert. Die Symbole können beispielsweise Nutz- oder Signalisierungsdaten enthalten. Nach der Modulation wird aus der Summe der modulierten Trägerfrequenzen ein OFDM-Signal (oft auch als OFDM-Symbol bezeichnet) im Zeitbereich zusammengesetzt bzw. gebildet, welches dann von einem Sender zu einem Empfänger übertragen werden kann. The so-called Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is nowadays commonly used in wired and wireless communication systems for broadband data transmission. OFDM can be seen as a special implementation of a so-called multicarrier modulation as a modulation method in which several orthogonal carrier frequencies are used for a digital data transmission. The orthogonal carrier frequencies are determined by means of a modulation method, e.g. Quadrature Amplitude Modulation (QAM) modulates the so-called symbols. The symbols may include, for example, payload or signaling data. After the modulation of the sum of the modulated carrier frequencies an OFDM signal (often referred to as OFDM symbol) composed in the time domain or formed, which can then be transmitted from a transmitter to a receiver.
Das Modulationsverfahren OFDM ermöglicht damit eine Aufteilung einer Datenübertragung auf eine Vielzahl in einem vorgegebenen Frequenzband orthogonaler schmalbandiger Übertragungskanäle oder Trägerfrequenzen. Als ein Basis-Prinzip von OFDM kann daher ein Aufteilen von zu übertragenden Datenstrom mit hoher Datenrate auf mehrere Teildatenströme mit niedriger Datenrate gesehen werden, welche auf die jeweiligen Trägerfrequenzen aufmoduliert und dann simultan mit Hilfe dieser Trägerfrequenzen übertragen werden. Dabei stehen die Trägerfrequenzen im Funktionsraum orthogonal zueinander, wodurch sich die Teildatenströme gar nicht bzw. erst aufgrund von Ungenauigkeiten fast nicht beeinflussen. Durch die Orthogonalität der Trägerfrequenzen wird insbesondere ein sogenanntes Symbolübersprechen bzw. eine sogenannte Symbolinterferenz (ISI) gering gehalten. Ein weiterer Vorteil von OFDM besteht auch darin, dass eine Datenübertragung beispielsweise an Besonderheiten eines Übertragungsmediums bzw. Übertragungskanals (z.B. Funkkanal, elektrischer Leiter bei Powerline Communication, etc.) durch eine feine Granulierung angepasst werden kann und damit z.B. Datenverluste, etc. gering gehalten werden. The modulation method OFDM thus makes it possible to divide a data transmission over a multiplicity of orthogonal narrow-band transmission channels or carrier frequencies in a predetermined frequency band. As a basic principle of OFDM, therefore, a high-data-rate data stream to be transferred can be seen to be a plurality of low-data-rate partial data streams which are modulated onto the respective carrier frequencies and then transmitted simultaneously using these carrier frequencies. In this case, the carrier frequencies in the functional space are orthogonal to one another, as a result of which the partial data streams do not influence at all or are almost not affected due to inaccuracies. The orthogonality of the carrier frequencies in particular a so-called symbol crosstalk or a so-called symbol interference (ISI) is kept low. Another advantage of OFDM is also that data transmission, for example, to peculiarities of a transmission medium (e.g., radio channel, electrical conductor in powerline communication, etc.) can be adjusted by fine granulation and thus e.g. Data losses, etc. are kept low.
Da OFDM-Signale üblicherweise aus einer Anzahl an ungefilterten, modulierten Trägerfrequenzen erzeugt werden, weisen OFDM-Signale nicht selten auch außerhalb des für die jeweilige Datenübertragung vorgegebenen Frequenzbandes hohe Signalanteile auf. Diese Signalanteile werden Out-of-Band-Signalanteile bezeichnet. Sie können teilweise relativ hohe Amplituden- bzw. Leistungsdichtespektren bzw. einen relativ hohen so genannten Out-of-Band-Pegel aufweisen. Für die Out-of-Band-Pegel bzw. Amplitudenspektren von Out-of-Band-Signalanteilen werden beispielsweise durch verschiedene Normen wie z.B. die
Aus der Fachliteratur wie z.B.
Alternativ zum Windowed OFDM können beispielsweise auch Filter und Filtertechniken eingesetzt werden, um Out-of-Band-Signalanteile und deren Amplitudenspektren zu reduzieren. Beim Einsatz von Filtern kann es allerdings z.B. zu einer so genannten Riffelung des OFDM-Signals kommen, durch welche das OFDM-Signal verfälscht oder verzerrt werden kann. Weiterhin sind insbesondere digitale Filtertechniken ebenfalls mit komplexen Rechenvorgängen und einer aufwendigen Implementierung verbunden, da digitale Filter beispielweise einige Multiplikationen pro Signalprobe bzw. OFDM-Signal benötigen. As an alternative to windowed OFDM, for example, filters and filter techniques can also be used to reduce out-of-band signal components and their amplitude spectra. However, when using filters, e.g. come to a so-called ripple of the OFDM signal through which the OFDM signal can be corrupted or distorted. Furthermore, digital filtering techniques in particular are also associated with complex computational processes and a complex implementation, since digital filters require, for example, some multiplications per signal sample or OFDM signal.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch welches auf einfache Weise und ohne großen Aufwand bei Rechenvorgängen und/oder Hardware vorgegebene Grenzwerte für Signalanteile von OFDM-Signalen außerhalb des für eine Datenübertragung vorgegebenen Frequenzbandes eingehalten werden. The invention is therefore based on the object of specifying a method by which prescribed limits for signal components of OFDM signals outside of the frequency band predetermined for a data transmission are adhered to in a simple manner and without great expense in computing operations and / or hardware.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs angeführten Art mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. This object is achieved by a method of the initially mentioned kind with the features according to the independent claim. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs erwähnten Art, bei welchem im Frequenzbereich auf eine Anzahl k von zu übertragenden Symbolen ai, in welche zu übertragende Daten in Form von einem oder mehreren Bits hinterlegt sind, einer Kodierung gemäß einem Kodierungsschema F(ai) angewendet wird. Von einem Index i können dabei Werte von 1 bis k angenommen werden. Das Kodierungsschema lautet dabei:
Die Koeffizienten α und β sind dabei systemspezifische Designparameter für die Kodierung. Dann werden die gemäß dem angegebenen Kodierungsschema kodierten Symbole auf eine Anzahl von orthogonalen Trägerfrequenzen aufmoduliert und dann daraus ein OFDM-Signal für die Datenübertragung im Zeitbereich gebildet. The coefficients α and β are system-specific design parameters for the coding. Then the symbols coded according to the given coding scheme are modulated onto a number of orthogonal carrier frequencies and then formed therefrom an OFDM signal for the data transmission in the time domain.
Der Hauptaspekt der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass die Anwendung des erfindungsgemäßen Kodierungsschemas auf die zu übertragenden Symbol ein Amplitudenspektrum des OFDM-Signals ergibt, bei welchem die Out-of-Band-Signalanteile eine wesentlich geringeren Pegelwert als ohne diese Kodierung aufweisen. Dadurch können – insbesondere bei geeigneter Wahl der systemspezifischen Designparameter – entsprechende Grenzwertvorgaben (z.B. durch Standards, Normen, etc.) für Out-of-Band-Pegel bzw. -Amplitudenspektren der Out-of-Band-Signalanteile auf sehr einfache Weise eingehalten werden. Die Kodierung wird erfindungsgemäß vor der Modulation auf die Trägerfrequenzen durchgeführt. Es bedarf daher weder komplexer Rechenvorgänge, noch einer kostenintensiven, aufwendigen Hardware. Das erfindungsgemäße Verfahren kann einfach beispielsweise mit einer einfachen Hardware implementiert oder bei bestehenden OFDM-Systemen umgesetzt werden. Durch die Einfachheit der Implementierung kann ein Einsatzbereich des OFDM-Verfahrens bei der Datenübertragung z.B. sehr leicht erweitert werden. Vom erfindungsgemäßen Verfahren wird durch eine entsprechende Kanalkodierung mittels des erfindungsgemäßen Kodierungsschemas im Frequenzbereich eine Kombination mit einer so genannten Pulsformung (des OFDM-Signals) im Zeitbereich erzielt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können OFDM-Verfahren auch in Bereichen mit sehr strengen Out-of-Band-Vorschriften bzw. -Vorgaben eingesetzt werden. The main aspect of the proposed solution according to the invention is that the application of the coding scheme according to the invention to the symbol to be transmitted results in an amplitude spectrum of the OFDM signal in which the out-of-band signal components have a substantially lower level than without this encoding. As a result, it is possible, in particular with a suitable choice of the system-specific design parameters, to comply with corresponding limit specifications (for example by standards, standards, etc.) for out-of-band levels or amplitude spectra of the out-of-band signal components in a very simple manner. The coding is carried out according to the invention before the modulation to the carrier frequencies. It therefore requires neither complex calculations, nor a costly, expensive hardware. The inventive method can be easily implemented, for example, with a simple hardware or implemented in existing OFDM systems. Due to the simplicity of the implementation, an application of the OFDM method in data transmission can be e.g. be extended very easily. From the method according to the invention a combination with a so-called pulse shaping (the OFDM signal) is achieved in the time domain by a corresponding channel coding by means of the coding scheme according to the invention in the frequency domain. By the method according to the invention OFDM methods can also be used in areas with very strict out-of-band regulations or specifications.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass vor der Kodierung nach dem angegebenen Kodierungsschema eine Vorkodierung der zu übertragenden Symbole durchgeführt wird. Bei dieser Vorkodierung wird das jeweilige Symbol der k zu übertragenden Symbole zumindest einmal wiederholt. Das bedeutet, dass in der Abfolge der zu kodierenden Symbole nach der Vorkodierung jedes Symbol zumindest zweimal in aufeinanderfolgender Reihenfolge angeführt ist. Bei einer Kodierung mit dem erfindungsgemäßen Kodierungsschema werden von den ungeraden Frequenzindizes z.B. durch die Kombination von zwei Symbolen (d.h. z.B. durch β/2·a1 + β/2·a2, etc.) Interkanalinterferenzen aufgewiesen. Die ungeraden Frequenzindizes müssen daher auf der Empfängerseite verworfen werden, um die übertragenen Daten zu erhalten. Durch die Vorkodierung, bei welcher jedes zu übertragende Symbol zumindest einmal wiederholt wird, kann dies behoben werden. Diese Vorkodierung entspricht einer Kanalkodierung mit einem Wiederholungscode. Wird beispielsweise jedes Symbol bei der Vorkodierung einmal wiederholt, so wird empfängerseitig z.B. auf drei benachbarten Trägerfrequenzen das jeweils gleiche Symbol erhalten, wobei das Symbol auf der mittleren Trägerfrequenz um 180° phasenverschoben gegenüber den beiden anderen ist – dies entspricht z.B. einer Kanalkodierung mit einem Wiederholungscode von einer Länge 3. Von den drei benachbarten Trägerfrequenzen bzw. Symbolen wird die gleiche Information übertragen, welche vom Empfänger für eine robuste Detektion der übertragenen Daten bzw. Information verwendet werden kann. Durch den Einsatz der Vorkodierung wird einerseits die Datenübertragung robuster bzw. weniger anfällig gegenüber Störungen. Andererseits werden auch jene Trägerfrequenzindizes bzw. kodierten Symbole, welche Interkanalinterferenzen aufgrund des erfindungsgemäßen Kodierungsschemas aufweisen erheblich reduziert. Das bedeutet auch, dass empfängerseitig weniger Frequenzindizes verworfen werden müssen. A preferred development of the method according to the invention provides that a precoding of the symbols to be transmitted is carried out prior to the coding according to the given coding scheme. In this precoding, the respective symbol of the k symbols to be transmitted is repeated at least once. This means that in the sequence of symbols to be coded after precoding, each symbol is listed at least twice in successive order. When coding with the coding scheme according to the invention, inter-channel interferences are exhibited by the odd frequency indices, for example by the combination of two symbols (ie for example by β / 2 * a 1 + β / 2 * a 2 , etc.). The odd frequency indices must therefore be discarded at the receiver side to obtain the transmitted data. By precoding, in which each symbol to be transmitted is repeated at least once, this can be remedied. This precoding corresponds to a channel coding with a repetition code. If, for example, each symbol is repeated once in the precoding, then the respective same symbol is obtained on the receiver side, for example on three adjacent carrier frequencies, wherein the symbol is on the central carrier frequency 180 ° out of phase with respect to the other two This corresponds, for example, to a channel coding with a repetition code of
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die systemspezifischen Designparameter α und β in Abhängigkeit von einem für die Datenübertragung vorgegebenen Frequenzband und/oder in Abhängigkeit von für das Amplitudenspektrum des OFDM-Signals vorgegebenen Grenzwerten außerhalb des für die Datenübertragung vorgegebenen und genutzten Frequenzbandes ermittelt werden. Durch eine entsprechende Optimierung der systemspezifischen Designparameter α und β kann das Kodierungsschema in idealer Weise an die durch das OFDM-System vorgegebenen Rahmenbedingungen angepasst werden. So können beispielsweise von Standards oder Normen vorgegebene Grenzwert für Out-of-Band-Pegel/-Amplitudenspektren für OFDM-Signal oder das für die Datenübertragung vorgegebenen und zu nutzende Frequenzband durch die Designparameter α und β berücksichtigt werden. Anhand dieser Rahmenbedingungen können dann entsprechende Werte für die Designparameter α und β z.B. iterativ bestimmt werden. Als gute Defaultwerte für die Designparameter α und β haben sich beispielsweise bei einem Frequenzband von 9kHz bis 95 kHz, welches dem so genannten CENELEC A Band für eine Signalübertragung auf elektrischen Niederspannungsnetzen z.B. mittels Powerline Communication eingesetzt wird, die Wert α = 1/2 und β = –1/2 erwiesen. It is furthermore advantageous if the system-specific design parameters α and β are determined as a function of a frequency band predetermined for the data transmission and / or as a function of limit values predetermined for the amplitude spectrum of the OFDM signal outside the frequency band predetermined and used for the data transmission. By optimizing the system-specific design parameters α and β, the coding scheme can be ideally adapted to the framework conditions specified by the OFDM system. Thus, for example, standards or standards prescribed limit value for out-of-band level / amplitude spectra for OFDM signal or the predetermined for the data transmission and frequency band to be used by the design parameters α and β are taken into account. On the basis of these framework conditions, corresponding values for the design parameters α and β, e.g. be determined iteratively. As good default values for the design parameters α and β, for example, at a frequency band of 9 kHz to 95 kHz, which is the so-called CENELEC A band for signal transmission on low-voltage electrical networks, e.g. Using Powerline Communication, the value α = 1/2 and β = -1/2 proven.
Es ist auch günstig, wenn für eine Bildung des jeweiligen OFDM-Signals im Zeitbereich eine inverse diskrete Fouriertransformation angewendet wird. Mit der inversen, diskreten Fouriertransformation – kurz IDFT – werden aus Frequenzanteilen – d.h. aus den Trägerfrequenzen mit den aufmodulierten kodierten Symbolen im Frequenzbereich – OFDM-Signale im Zeitbereich rekonstruiert. Diese OFDM-Signale können dann z.B. über das Kommunikationssystem bzw. über das Übertragungsmedium an den einen Empfänger übertragen werden, von welchem dann das OFDM-Signal z.B. mittels diskreter Fouriertransformation wieder in die einzelnen Trägerfrequenzen mit den aufmodulierten Symbolen zerlegt wird und daraus die übertragenen Daten bzw. die übertragene Information herausgelesen werden kann. Die IDFT kann beispielsweise sehr einfach in digitaler Technik mit einfacher Hardware wie z.B. digitalen Signalprozessoren, etc. realisiert werden, und ist daher einfach zu implementieren. It is also favorable if an inverse discrete Fourier transformation is used for the formation of the respective OFDM signal in the time domain. With the inverse, discrete Fourier transform - IDFT for short - frequency components - i. from the carrier frequencies with the modulated coded symbols in the frequency domain - reconstructed OFDM signals in the time domain. These OFDM signals can then be sent e.g. be transmitted via the communication system or via the transmission medium to the one receiver, from which then the OFDM signal e.g. is decomposed by means of discrete Fourier transform back into the individual carrier frequencies with the modulated symbols and from the transmitted data or the information transmitted can be read out. For example, the IDFT can be very easily implemented in digital technology with simple hardware such as e.g. digital signal processors, etc., and is therefore easy to implement.
Alternativ kann es auch vorteilhaft sein, wenn für die Bildung des jeweiligen OFDM-Signals im Zeitbereich eine inverse Fast-Fouriertransformation verwendet wird. Die inverse Fast-Fouriertransformation oder kurz IFFT stellt einen Algorithmus zur effizienteren Berechnung der Signale im Zeitbereich einer IDFT dar. Auch mit der IFFT können Signale vom Frequenzbereich zurück in den Zeitbereich gewandelt bzw. transformiert werden. Dabei werden von der IFFT beispielsweise bereits berechnete Zwischenergebnisse und/oder Regelmäßigkeiten von Rechenoperationen der IDFT ausgenutzt. Durch die IFFT wird daher die Anzahl an Rechenoperationen erheblich reduziert und das entsprechende OFDM-Signal rascher und mit geringerem Aufwand im Zeitbereich rekonstruiert bzw. synthetisiert – insbesondere bei Verwendung einer großen Anzahl an Trägerfrequenzen. Für genaue Transformationen von Signalen zwischen Frequenz- und Zeitbereich wird aber üblicherweise die IDFT eingesetzt. Alternatively, it may also be advantageous if an inverse fast Fourier transformation is used for the formation of the respective OFDM signal in the time domain. The inverse fast Fourier transformation or IFFT for short represents an algorithm for more efficient calculation of the signals in the time domain of an IDFT. Even with the IFFT signals can be converted or transformed from the frequency domain back into the time domain. In this case, for example, already calculated intermediate results and / or regularities of arithmetic operations of the IDFT are used by the IFFT. The IFFT therefore considerably reduces the number of arithmetic operations and reconstructs or synthesizes the corresponding OFDM signal more quickly and with less effort in the time domain - especially when using a large number of carrier frequencies. For exact transformations of signals between frequency and time domain, however, the IDFT is usually used.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen werden, dass als für die Datenübertragung vorgegebenes Frequenzband ein durch das Europäische Komitee für elektrotechnische Normung CENELEC standardisiertes Frequenzband für eine so genannte Powerline Communication in einem Energieversorgungsnetz verwendet wird. Bei der Powerline Communication (PLC) werden Leiter eines Energieversorgungsnetzes auch für eine Übertragung von Daten genutzt. PLC wird beispielweise beim sogenannten Smart Metering zum Übertragen von Messdaten bzw. Zählerständen an eine Zentraleinheit oder bei Energieautomatisierungsanwendungen in Energieversorgungsnetzen zum Übertragen von Signal-, Steuer- und/oder Messdaten eingesetzt, um keine zusätzlichen Kommunikationssysteme aufbauen zu müssen. Bei derartigen Anwendungen werden sehr häufig große Datenmengen übertragen, daher werden für die Datenübertragung in Energieversorgungsnetzen nicht selten OFDM-Verfahren eingesetzt, mit welchen viele relativ langsame Datenübertragungen auf vielen Trägerfrequenzen gleichzeitig betrieben werden können und damit eine relativ hohe Geschwindigkeit der Datenübertragung erzielt wird. In a preferred embodiment of the invention, it can be provided that a frequency band standardized by the European Committee for Electrotechnical Standardization CENELEC is used as the frequency band specified for the data transmission for a so-called power line communication in a power supply network. In Powerline Communication (PLC), conductors of a power supply network are also used for the transmission of data. The PLC is used, for example, in so-called smart metering for transmitting measured data or counter readings to a central unit or in energy automation applications in power supply networks for transmitting signal, control and / or measurement data in order to avoid having to set up additional communication systems. In such applications, very large amounts of data are very often transmitted, therefore OFDM methods are often used for data transmission in power supply networks, with which many relatively slow data transmissions can be operated simultaneously on many carrier frequencies and thus a relatively high speed of data transmission is achieved.
Für die Datenübertragung in Energieversorgungsnetzen wurden vom Europäischen Komitee für elektrotechnische Normung CENELEC Normen bzw. Standards wie z.B. die
Kurzbeschreibung der Zeichnung Brief description of the drawing
Die Erfindung wird nachfolgend schematisch in beispielhafter Weise anhand der beigefügten Figuren erläutert.
Ausführung der Erfindung Embodiment of the invention
In einem ersten Verfahrensschritt
Die im Kodierungsschema F(ai) verwendeten Designparameter α, β sind systemspezifisch – d.h. sie hängen beispielsweise vom jeweils verwendeten OFDM-System ab. So können die Designparameter α, β z.B. anhand des vorgegebenen Frequenzbandes und/oder anhand von Grenzwerten für das Amplitudenspektrum von Out-of-Band-Signalanteilen – d.h. von Signalanteilen außerhalb des vorgegebenen Frequenzbandes des OFDM-Signals x(t) – ermittelt werden. Gute Defaultwerte für die Designparameter α, β sind z.B. α = 1/2 und β = –1/2 bei einem vorgegebenen Frequenzband von 9kHz bis 95 kHz, welches dem so genannten CENELEC A Band für eine Signalübertragung auf elektrischen Niederspannungsnetzen z.B. mittels Powerline Communication eingesetzt wird. The design parameters α, β used in the coding scheme F (a i ) are system-specific - ie they depend, for example, on the particular OFDM system used. Thus, the design parameters α, β, for example, based on the predetermined frequency band and / or based on limits for the amplitude spectrum of out-of-band signal components - ie of signal components outside the predetermined frequency band of the OFDM signal x (t) - are determined. Good default values for the design parameters α, β are, for example, α = 1/2 and β = -1/2 for a given frequency band from 9 kHz to 95 kHz, which is used by the so-called CENELEC A band for signal transmission on electrical low-voltage networks, for example by means of powerline communication becomes.
Nach einem Aufmodulieren der kodierten Symbole auf die Trägerfrequenzen f1, f2, ..., fn wird in einem dritten Verfahrensschritt
Das OFDM-Signal x(t) wird dann in einem vierten Verfahrensschritt
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens, durch welche eine Anzahl der Trägerfrequenzen mit Interkanalinterferenzen aufgrund des Kodierungsschemas F(ai) reduziert wird, ist beispielhaft und schematisch in
In einem zweiten Verfahrensschritt
Nach der Vorkodierung VK und der Kodierung mittels des Kodierungsschemas F(ai) werden dann in einem dritten Verfahrensschritt
Dort kann dann das OFDM-Signal x(t) mittels einer Fouriertransformation – z.B. diskreten Fouriertransformation oder Fast-Fouriertransformation – wieder in den Frequenzbereich transformiert und dabei in die Trägerfrequenzen f1, f2, ..., fn zerlegt werden. Aufgrund der Vorkodierung VK mit z.B. einer einmaligen Wiederholung des jeweiligen Symbols ai muss nun nur noch jede fünfte Trägerfrequenz f5, f9, ... aufgrund von Interkanalinterferenzen verworfen werden. Weiterhin wird empfängerseitig – wie unter dem zweiten Verfahrensschritt
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Norm EN 50065 [0004] Standard EN 50065 [0004]
- Richard van Nee, Ramjee Prasad, OFDM for Wireless Multimedia Communications, Artech House Publishers, Boston, London, 2000 – Kapitel 2.4. [0005] Richard van Nee, Ramjee Prasad, OFDM for Wireless Multimedia Communications, Artech House Publishers, Boston, London, 2000 - Chapter 2.4. [0005]
- Norm EN 50065 [0017] Standard EN 50065 [0017]
- Norm EN 50065 [0019] Standard EN 50065 [0019]
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6088398A (en) * | 1996-06-18 | 2000-07-11 | Telia Research Ab | Orthogonal frequency division multiplex systems |
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Norm EN 50065 |
Richard van Nee, Ramjee Prasad, OFDM for Wireless Multimedia Communications, Artech House Publishers, Boston, London, 2000 - Kapitel 2.4. |
Richard van Nee; Ramjee Prasad: OFDM for Wireless Multimedia Communications, 2000, London, Kapitel 2.4. * |
Also Published As
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