Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Demodulieren
eines digital modulierten Signals, auf einen adaptiven Demodulator zum Demodulieren
eines digitalen Signals, welches entsprechend einem auswählbaren Modulationssystem
aus einer Vielzahl von bestimmten Arten von Modulationssystemen moduliert ist, sowie
auf eine drahtlose Telekommunikationsvorrichtung, wie eine Basisstation, mit einem
derartigen adaptiven Demodulator.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf das technische
Gebiet der drahtlosen Übertragungssysteme und insbesondere auf solche drahtlosen
Übertragungssysteme, die zu einer sogenannten Verbindungsanpassung imstande
sind. Eine Anpassung des Modulationssystems an die aktuellen Kanalbedingungen ist
als ein eleganter Weg dafür bekannt, die Übertragungsleistung in einem
drahtlosen Übertragungssystem zu optimieren. Diese Anpassung des Modulationssystems,
die auch als „Verbindungsanpassung" bekannt ist, nutzt unterschiedliche Modulationssysteme,
wie beispielsweise das BPSK-System oder das QPSK-System in Abhängigkeit vom
Kanal-Störabstand, um die geforderte Bitfehlerratenleistung zu erzielen.
Um das Modulationssystem zu ändern, hat der Sender die Empfangsseite
vorab über das verwendete System zu informieren (zusammen mit einer Bestätigung).
Entsprechend dem Stand der Technik wird dies durch einen gewissen Overhead erreicht,
wenn das Modulationssystem geändert wird, oder durch Bereitstellen eines gesonderten
Signalisierungskanals. Daher ist es bekannt, dass die Änderung des Modulationssystems
mit der Signalisierung des Modulationssystems verbunden ist, was vorab mit oder
ohne Bestätigung oder durch eine „In-Band"-Signalisierung erfolgt, bei
der zweckbestimmte Symbole im übertragenen Symbolstrom das in den anderen Daten
übertragenden Symbolen benutzte System beschreiben. Es ist offensichtlich,
dass die Notwendigkeit zur spezifischen Signalisierung des benutzten Modulationssystems
die effektive Bitrate der Übertragung berührt.
Entsprechend dem Stand der Technik tritt ferner der Nachteil auf,
dass im Falle einer Vorabsignalisierung der Informationssymbole das Modulationssystem
in Abhängigkeit von der Übertragungsqualität und ohne Overhead für
eine Signalisierung nicht „im Fluge" geändert werden kann.
Im Dokument „On the Error Rate Evaluation and Modulation Classification
for coherent and non-coherent PSK signals using the Transformation of Random Variable
– zur Fehlerratenbewertung und Modulationsklassifikation für kohärente
und nichtkohärente PSK-Signale unter Heranziehung der Transformation einer
Zufallsvariablen", von Han et al., veröffentlicht am 23. Mai 1993, ist eine
Modulationsart-Klassifizierungseinrichtung auf der Grundlage von statistischen Momenten
vorgeschlagen worden. Das angewandte Verfahren umfasst die Schritte des Ableiten
eines optimalen Schwellwerts und des Berechnen der mittleren Bitfehlerwahrscheinlichkeit
für ein kohärentes und nichtkohärentes BPSK-System unter Heranziehung
der neuen Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion, die aus der Transformation einer Zufallsvariablen
erhalten wird. Eine Bayes-Klassifizierungseinrichtung wird zum Klassifizieren der
BPSK- und QPSK-Signale unter Heranziehung einer neuen Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion
von kohärent und nicht-kohärent demodulierten Signalen verwendet. Die
betreffende Klassifizierungseinrichtung nutzt das statistische Moment der Abtastproben
der empfangenen Signalsphase sowie die abgetasteten Momente von demodulierten Signalen
aus, die als ausreichende statistische Größen dafür herangezogen
werden können, die Modulationsart der BPSK- und QPSK-Signale zu erkennen.
In dem Dokument „Signal Classification using statistical Moments
– Signalklassifizierung unter Heranziehung von statistischen Momenten" von
Soliman und Sue, Mai 1992, ist ein automatischer Modulationsklassifizierungsalgorithmus
vorgeschlagen worden, bei dem die statistischen Momente der Signalphase verwendet
werden, um die Modulationsart von generellen M-artigen PSK-Signalen zu klassifizieren.
Für derartige Signale ist das N-te Moment (N ist geradzahlig) der Phase des
Signals eine monoton ansteigende Funktion von M, und es kann daher als Unterscheidungs-
bzw. Diskriminierungsmerkmal dafür herangezogen werden, „MPSK-Signale"
zu klassifizieren. Durch einen Schwellwertvergleich wird eine Entscheidung zur Klassifizierung
der Signale erhalten.
In dem Papier „Computer simulation of an automatic classification
procedure for digitally modulated communication signals with unknown parameters
– Computersimulation einer automatischen Klassifizierungsprozedur für
digital modulierte Kommunikationssignale mit unbekannten Parametern" von Liedke,
1984, ist eine Prozedur beschrieben, die eine automatische Echtzeit-Klassifizierung
der folgenden Modulationsarten ermöglicht: Amplitudenumtastung (ASK), Frequenzumtastung
(FSK) mit geringer Frequenzabweichung und Phasenumtastung (PSK). Ein unbekanntes
Signal wird zunächst mit einer Antenne empfangen und durch einen
Analog/Digital-Wandler digitalisiert. In einem nächsten Schritt wird das Signal
unter Heranziehung von verschiedenen Filterbandbreiten zur ungefähren Anpassung
an die Bandbreiten des unbekannten Signals gefiltert. Zu diesem Zweck wird eine
sogenannte konzentrische endliche Impulsantwort (FIR) empfohlen. Das gefilterte
Signal wird mittels eines Universal-Demodulators demoduliert, der sämtliche
interessierenden Modulationsarten ohne spezielle Einstellung der Modulatorparameter
demodulieren kann. Eine Vielzahl der Demodulatoren wird verwendet, wobei jeder Modulator
auf gerade ein Filter (Bandbreite) der konzentrischen Filterbank angepasst ist.
In einem nächsten Merkmalsextraktionsschritt werden folgende Signalparameter
extrahiert: Amplitude, momentane Frequenz und Phase. Ein Mikrocomputer nutzt die
betreffenden Parameter für eine Merkmalsanalyse und -klassifizierung.
In dem Dokument FR 2.713.799
ist ein Verfahren zum automatischen Erkennen der Modulation eines empfangenen Signals
vorgeschlagen. Das empfangene Signal wird zunächst aus den komplexen digitalen
Abtastproben gefiltert und digitalisiert, und statistische Momente der Ordnung 1
bis 4 über die Amplitude, Phase und Frequenz werden extrahiert. Die betreffenden
statistischen Momente werden durch einen Vektor aus 2048 digitalen Abtastproben
berechnet, die in einem Speicherblock zur Berechnung des Moduls, des Arguments und
der Phasenverschiebung der jeweiligen digitalen Abtastprobe gespeichert sind, welche
einen reellen Amplitudenanteil und einen imaginären Amplitudenanteil aufweist.
Das statistische Moment der Ordnung 1 bis 4 bezüglich der Amplitude, der Phase
und der momentanen Signalfrequenz kann dann auf der Grundlage jener drei Vektoren
des Moduls, des Arguments und der momentanen Frequenz berechnet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Ermitteln eines Modulationssystems, welches auf der Sendeseite angewandt wird,
und zum Ermitteln einer Änderung des Modulationssystems auf der Sendeseite
ohne einen ausgeprägten Signalisierungskanal oder ausgeprägte Signalisierungssymbole
bereitzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche. In den abhängigen Ansprüchen sind Weiterentwicklungen
des Erfindungsgedankens erfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher ein Verfahren
zum Demodulieren eines digital modulierten Signals bereitgestellt. Ein moduliertes
digitales Signal wird empfangen, wobei das empfangene Signal entsprechend einem
Modulationssystem aus einer Vielzahl von bestimmten Arten von Modulationssystemen
moduliert ist. Informationssymbole des modulierten Signals selbst werden statistisch
verarbeitet, um zumindest ein Anzeigesignal zu erhalten. Das empfangene modulierte
digitale Signal wird dann entsprechend einem ausgewählten Demodulationssystem
demoduliert, wobei das Demodulationssystem auf der Grundlage des Wertes des zumindest
einen Anzeigesignals ausgewählt wird.
Das modulierte digitale Signal kann aus Einheiten bestehen, die jeweils
eine Vielzahl von Symbolen umfassen. Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden sämtliche Symbole einer Einheit für die statistische Verarbeitung
herangezogen, um das zumindest eine Anzeigesignal zu erhalten.
Bezüglich des zumindest einen Anzeigesignals wird eine Entscheidung
vorgenommen, um das entsprechend dem Ergebnis der Entscheidung anzuwendende Demodulationssystem
auszuwählen, wobei die Entscheidung auf einem Vergleich einer Vielzahl von
Anzeigesignalen miteinander und/oder auf einem Vergleich eines Anzeigesignals mit
einem bestimmten Schwellwert basiert.
Das empfangene modulierte digitale Signal kann entsprechend unterschiedlichen
PSK-Modulationssystemen, wie entsprechend dem BPSK- und QPSK-Modulationssystem moduliert
sein.
Zumindest ein Anzeigesignal kann dadurch erhalten werden, dass der
nächstmögliche Konstellationspunkt eines angenommenen PSK-Modulationssystems
bestimmt wird, dass eine komplexe Multiplikation des konjugierten komplexen Wertes
des bestimmten nächstmöglichen Konstellationspunkts mit dem empfangenen
Symbol erfolgt und dass eine statistische Verarbeitung lediglich der In-Phase befindlichen
Komponente des Ergebnisses der komplexen Multiplikation vorgenommen wird.
Die statistische Verarbeitung kann eine statistische Verarbeitung
zweiter Ordnung sein.
Ein bei dem Vergleichsschritt mit dem Schwellwert zu vergleichendes
Anzeigesignal kann dadurch erhalten werden, dass die In-Phase-Komponente und die
Quadratur-Phase-Komponente des empfangenen Signals getrennt werden, dass eine gesonderte
statistische Verarbeitung der In-Phase-Komponente und der Quadratur-Phase-Komponente
des empfangenen Signals vorgenommen wird und dass die statistisch verarbeitete
In-Phase-Komponente und die Quadratur-Phase-Komponente verglichen werden. Das Anzeigesignal
wird in diesem Fall entsprechend dem Ergebnis dieses Vergleichs erzeugt.
Das empfangene Signal kann vor der Trennung der In-Phase-Komponente
und der Quadratur-Phase-Komponente mit sich selbst multipliziert werden, um eine
statistische Verarbeitung zweiter Ordnung zu erzielen.
Das empfangene Signal kann um eine Phase von &pgr;/4 zur Trennung
der In-Phase-Komponente und der Quadratur-Phase-Komponente gedreht werden, was insbesondere
im Falle eines OFDM-modulierten Signals von Vorteil ist.
Das empfangene modulierte digitale Signal kann durch eine Zeitsteuerungs-Detektierung
und eine Zeitsteuerungs-Korrektur vor Abgabe an die statistischen Verarbeitungsschritte
verarbeitet werden.
Wie bereits ausgeführt, kann das empfangene modulierte digitale
Signal ein OFDM-moduliertes Signal sein.
Das empfangene modulierte digitale Signal kann ein BPSK- oder ein
QPSK-moduliertes Signal sein, wobei die BPSK-Konstellationspunkte mit QPSK-Konstellationspunkten
koinzidieren. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass die BPSK-Konstellationspunkte
eine Untermenge der QPSK-Konstellationspunkte darstellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein adaptiver
Demodulator zum Demodulieren eines entsprechend einem auswählbaren Modulationssystem
aus einer Vielzahl von bestimmten Arten von Modulationssystemen modulierten digitalen
Signals bereitgestellt. Der adaptive Demodulator umfasst einen Empfangsabschnitt
für das modulierte digitale Signal. Ferner ist ein Prozessor zur statistischen
Verarbeitung von Informationssignalen des modulierten Signals selbst und zur Abgabe
zumindest eines Anzeigesignals vorgesehen, welches das Ergebnis der statistischen
Verarbeitung repräsentiert. Eine Steuereinrichtung erzeugt ein Steuersignal
auf der Grundlage des zumindest einen Anzeigesignals. Ein Demodulator demoduliert
das empfangene modulierte digitale Signal entsprechend einem ausgewählten Demodulationssystem,
wobei das Demodulationssystem auf der Grundlage des Steuersignals ausgewählt
wird.
Das modulierte digitale Signal kann aus Einheiten bestehen, die jeweils
eine Vielzahl von Symbolen umfassen. In diesem Fall berücksichtigt der Prozessor
gemäß der vorliegenden Erfindung sämtliche Symbole einer Einheit
für die statistische Verarbeitung, um das zumindest eine Anzeigesignal zu erhalten.
Die Steuereinrichtung kann eine Entscheidungsschaltung umfassen, welche
eine Entscheidung bezüglich des zumindest einen Anzeigesignals vornimmt, um
das durch den Demodulator entsprechend dem Ergebnis der Entscheidung anzuwendende
Demodulationssystem auszuwählen, wobei die Entscheidung auf einem Vergleich
einer Vielzahl von Anzeigesignalen miteinander basiert. Alternativ kann die Entscheidung
auf einem Vergleich eines Anzeigesignals mit einem bestimmten Schwellwert basieren,
der der Entscheidungsschaltung jeweils zugeführt wird.
Das empfangene modulierte Signal kann ein PSK-moduliertes Signal sein.
Der Prozessor kann zur Bestimmung des nächstmöglichen Konstellationspunkts
eines angenommenen PSK-Modulationssystems aufgebaut sein. Ferner kann eine Einrichtung
zur komplexen Multiplikation des konjugiert komplexen Wertes eines bestimmten nächstmöglichen
Konstellationspunkts mit dem empfangenen Symbol vorgesehen sein. Ferner kann eine
Einrichtung zur statistischen Verarbeitung lediglich der In-Phase-Komponente des
Ergebnisses der komplexen Multiplikation angeordnet sein.
Der Prozessor kann eine statistische Verarbeitung zweiter Ordnung
ausführen.
Der Prozessor kann eine Einrichtung zum Trennen der In-Phase-Komponente
und der Quadratur-Phase-Komponente eines Symbols des empfangenen Signals umfassen.
Ferner sind Einrichtungen zum Trennen der statistischen Verarbeitung der In-Phase-Komponente
und der Quadratur-Phase-Komponente des empfangenen Signals sowie Einrichtungen zum
Vergleichen der statistisch verarbeiteten In-Phase-Komponente und der Quadratur-Phase-Komponente
vorgesehen.
Eine Multipliziereinrichtung zum Multiplizieren des empfangenen Signals
mit sich selbst vor Abgabe des betreffenden Signals an die Einrichtung
zum Trennen der In-Phase-Komponente und der Quadratur-Phase-Komponente eines Symbols
des empfangenen Signals kann vorgesehen sein.
Eine Phasen-Dreheinrichtung zum Drehen der Phase des empfangenen Signals
um &pgr;/4 vor Abgabe des betreffenden Signals an die Trenneinrichtung für
die In-Phase-Komponente und die Quadratur-Phase-Komponente kann vorgesehen sein,
was insbesondere im Falle eines OFDM-modulierten Signals von Vorteil ist.
Eine Zeitsteuerungs-Detektierungs- und Zeitsteuerungs-Korrektureinrichtungsverarbeitung
des empfangenen modulierten digitalen Signals vor Abgabe an den Modulator kann vorgesehen
sein.
Das empfangene modulierte digitale Signal kann ein BPSK- oder ein
QPSK-moduliertes Signal sein, wobei die BPSK-Konstellationspunkte mit QPSK-Konstellationspunkten
koinzidieren.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine drahtlose
Telekommunikationsvorrichtung bereitgestellt, die einen adaptiven Demodulator gemäß
der Erfindung bzw. gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Die drahtlose Telekommunikationsvorrichtung kann insbesondere eine Basisstation
eines Telekommunikationssystems sein.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren der Zeichnungen
anhand einer detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung deutlicher werden. In den Zeichnungen sind dieselben Bezugszeichen
im Zusammenhang mit denselben oder äquivalenten Elementen der verschiedenen
Ausführungsformen der Erfindung verwendet.
1 zeigt schematisch einen Empfängerblock gemäß
der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein bekanntes QPSK-Konstellationssystem.
3 zeigt ein bekanntes BPSK-Konstellationssystem.
4 zeigt schematisch einen konventionellen Differenz-Modulator.
5 zeigt im Einzelnen den in 4
dargestellten konventionellen Differenz-Modulator.
6 zeigt einen Differenz-Detektor, wie er aus dem Stand
der Technik bekannt ist.
7 zeigt eine kohärente Modulationseinheit, wie
sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
8 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform
eines adaptiven Demodulators gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 veranschaulicht die Leistung des in 8
dargestellten adaptiven Demodulators anhand von Simulationsergebnissen.
10 zeigt eine zweite Ausführungsform eines adaptiven
Demodulators gemäß der vorliegenden Erfindung.
11 veranschaulicht die Leistung des in 10
dargestellten adaptiven Demodulators anhand von Simulationsergebnissen.
12 zeigt eine dritte Ausführungsform eines adaptiven
Demodulators gemäß der vorliegenden Erfindung.
13 veranschaulicht die Leistung des in 12
dargestellten adaptiven Demodulators anhand von Simulationsergebnissen.
14 zeigt eine vierte Ausführungsform eines adaptiven
Demodulators gemäß der vorliegenden Erfindung.
15 veranschaulicht die Leistung des in 14
dargestellten Demodulators anhand von Simulationsergebnissen.
16 zeigt eine fünfte Ausführungsform eines
adaptiven Demodulators gemäß der vorliegenden Erfindung.
17 veranschaulicht die Leistung des in 16
dargestellten adaptiven Demodulators anhand von Simulationsergebnissen.
18 veranschaulicht die Frequenzbereichs-Differenzmodulation
gemäß einer OFDM-Übertragung.
19 zeigt die Informationsblöcke gemäß
einer OFDM-Übertragung.
20 zeigt ein modifiziertes BPSK-Konstellationssystem
(BPSK-Konstellationspunkte als Untermenge der QPSK-Konstellationspunkte).
21 zeigt eine sechste Ausführungsform eines adaptiven
Demodulators gemäß der vorliegenden Erfindung.
22 zeigt eine Kombination eines adaptiven Demodulators
gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Zeitsteuerungs-Detektierungs-
und einem Zeitsteuerungs-Korrekturblock.
23 zeigt einen bekannten SPS-(Verwürfelungs-Phasen-Sequenz)-Modulator.
24 zeigt einen adaptiven Demodulator gemäß
einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
25 veranschaulicht die Leistung des in 24
dargestellten adaptiven Demodulators anhand von Simulationsergebnissen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf das Gebiet der
adaptiven Modulation. Bei der adaptiven Modulation, welche die Grundlage für
die sogenannte „Verbindungsanpassung" bildet, entscheidet eine Übertragungssteuereinheit
über das zu benutzende Modulationssystem, wobei diese Entscheidung beispielsweise
auf einer Signalqualitätsmessung (Störabstand) eines empfangenen Signals
oder auf der Datenrate für zu übertragende Daten basieren kann. Mit anderen
Worten ausgedrückt heißt dies, dass das angewandte Modulationssystem momentan
entsprechend Verkehrs- oder Kanalbedingungen bzw. -zustanden geändert werden
kann.
In 1 ist der Grundaufbau eines Empfängers
gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der betreffende Empfänger
umfasst einen Blindmodulationssystem-Detektor 3. Der Empfänger empfangt
ein moduliertes HF-Signal von einer Antenne 5, wobei das modulierte HF-Signal
entsprechend einer Art aus einer Vielzahl von Arten von bestimmten Systemen moduliert
sein kann. Ein Puffer 1 speichert die eintreffenden Abtastproben des empfangenen
demodulierten Basisbandsignals (nach Abwärtsumsetzung aus dem HF-Signal) des
modulierten HF-Signals. Ein Modulationssystem-Detektor 3 leitet die Information
bezüglich der benutzten Modulationssysteme ab, und der adaptive Demodulator
2 wird zum Demodulieren der ankommenden Signale durch ein Steuersignal
von einer Empfängersteuerungs-Modulationssystem-Entscheidungsschaltung
4 umgeschaltet, welches mit Anzeigesignalen von dem Modulationssystem-Detektor
3 abgegeben wird. Die Empfängersteuerungs-Modulationssystem-Entscheidungsschaltung
4 trifft eine Entscheidung darüber, welches Steuersignal an den adaptiven
Demodulator 2 abzugeben ist, und zwar in Abhängigkeit von den Werten
eines oder einer Vielzahl der Anzeigesignale, die von dem Modulationssystem-Detektor
3 abgegeben werden.
In 1 ist der Demodulator als ein adaptiver
Demodulatorblock 2 dargestellt. Der adaptive Demodulator kann durch eine
Reihe von unterschiedlichen festliegenden Demodulatoren ersetzt sein, wobei in einem
solchen Fall ein Schalter zur Weiterleitung der Puffersymbole an den richtigen Demodulator
vorgesehen ist. Dabei wird der Schalter durch das von der Empfängersteuerungs-Modulationssystem-Entscheidungsschaltung
4 abgegebene Steuersignal gesteuert.
In der vorliegenden Beschreibung wird die Erfindung auf der Grundlage
des Falles beschrieben, dass das empfangene digital modulierte Signal entweder BPSK-moduliert
(binäre Phasenumtastung) oder QPSK-moduliert (quarternäre Phasenumtastung)
ist.
In 2 und 3
ist das BPSK- bzw. QPSK-Konstellationssystem dargestellt.
Da die vorliegende Erfindung in Kombination mit einer Differenz-Modulation/-Demodulation
angewandt werden kann, ist in 4 und 5
ein konventioneller Differenz-Modulator dargestellt. Binärdaten 6
werden einer Symbol-Abbildungseinrichtung 7 zugeführt. Einer Differenz-Modulationsschaltung
8 werden ein Referenzsymbol und das Ausgangssignal der Symbol-Abbildungseinrichtung
7 zugeführt. Die Eingangssymbole werden bei 9 mit Abgabe-
bzw. Ausgangssymbolen gemischt, die durch eine Verzögerungsleitung
10 verzögert sind. Als Referenzsymbol kann irgendein Symbol verwendet
werden, welches dieselbe Stärke aufweist wie die Datensymbole, z.B. 1·eiϑ,
wobei ϑ die Phase des Referenzsymbols angibt. Dies trifft sowohl für
die Differenz-BPSK-Modulation als auch für die Differenz-QPSK-Modulation zu.
In 6 ist ein Differenz-Detektor veranschaulicht,
in welchem Eingangs-Symbole bei 11 mit konjugiert komplexen sowie in einer
Verzögerungseinrichtung 12 verzögerten abgezweigten Eingangssymbolen
gemischt werden.
Da die vorliegende Erfindung überdies bei einer kohärenten
Modulation/Demodulation anwendbar ist, ist in 7 eine
kohärente Modulationseinheit veranschaulicht, gemäß der Binärdaten
6 durch eine Symbol-Abbildungseinrichtung 7 geleitet und dann
an einen kohärenten Modulator 13 abgegeben werden. Bei einer kohärenten
Modulation sind die Modulation und Demodulation ohne ein Phasen-Referenzsymbol möglich.
In 8 ist eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen adaptiven Demodulators veranschaulicht, bei dem
angenommen ist, dass traditionelle QPSK-/BPSK-Konstellationsdiagramme für die
Modulation des empfangenen Signals herangezogen werden.
Im Falle eines different- bzw. differentialmäßig modulierten
Signals gelangt das empfangene Signal zunächst durch einen Differenz-Detektor
29, der eine Verzögerungsleitung 12 und eine Multipliziereinrichtung
11 aufweist. Im Falle eines nicht-differenzmäßig modulierten
Signals kann der Differenz-Detektor 29 weggelassen werden. Das Eingangssignal
wird dann in zwei Zweige aufgeteilt. Im ersten Zweig entscheidet eine eine harte
Entscheidung vornehmende BPSK-Entscheidungseinheit 14 bezüglich des
nächstmöglichen übertragenen BPSK-Konstellationspunktes, wobei in
Abhängigkeit von der Eingangssignalkonstellation das Ausgangssignal daher gegeben
ist mit (+1+0j) oder (–1+0j). Im zweiten Zweig entscheidet eine eine harte
Entscheidung vornehmende QPSK-Entscheidungseinheit 15 bezüglich des
nächstmöglichen übertragenen QPSK-Konstellationspunktes, wobei das
Ausgangssignal daher gegeben ist mit
0,5·√2·(+1+j)
oder mit
0,5·√2·(–1 +j)
oder mit
0,5·√2·(–1–j)
oder mit
0,5·√2·(+1–j)
. Das Ausgangssignal der Entscheidungseinheit 14 bzw. der Entscheidungseinheit
15 wird sodann einer Komplex-Multipliziereinheit 16 zugeführt,
die eine Komplex-Multiplikation der konjugierten komplexen Zahl des Ausgangssignals
der Entscheidungseinheit 14 bzw. 15 mit dem ursprünglich
empfangenen Symbol vornimmt. Das Ausgangssignal der Multipliziereinheit
16 des jeweiligen Zweiges wird dann an eine Aufteilungseinheit
19, 20 abgegeben, welche die In-Phase- und Quadratur-Phase-Daten
des jeweiligen Pfades trennt. Gemäß der in 8
gezeigten Ausführungsform werden lediglich die In-Phase-Daten für die
nachfolgende statistische Verarbeitung herangezogen, um ein Anzeigesignal Test_BPSK
oder Test_QPSK zu erhalten. In jedem Zweig werden daher die entsprechenden In-Phase-Komponentendaten
einer Absolutwert-Quadrierungseinheit 21 zugeführt, welche das Quadrat
des Absolutwerts der reellen Zahl am Eingang berechnet.
Das Ausgangssignal der Quadrierungseinheit 21 wird einer
Summiereinheit bzw. &Sgr;-Einheit 22 zugeführt, die eine Summierung
sämtlicher für eine Abweichung der Statistik herangezogenen Daten vornimmt,
wobei üblicherweise sämtliche Symbole einer Dateneinheit der empfangenen
Signale aufsummiert werden. Das Ausgangssignal der &Sgr;-Einheit 22 des
jeweiligen Zweiges, d.h. das Anzeigesignal Test_BPSK oder Test_QPSK wird einer Entscheidungsschaltung
23 zugeführt. Die Entscheidungsschaltung gibt ein Steuersignal auf
der Grundlage der Werte der eingangsseitigen Anzeigesignale Test_BPSK oder Test_QPSK
an einen BPSK-Demodulator 24 bzw. an einen QPSK-Demodulator 25
ab. Entsprechend dem Steuersignal werden entweder in einem BPSK-Puffer
17 gepufferte Daten durch den BPSK-Demodulator 24 demoduliert,
oder es werden in einem QPSK-Puffer 18 gepufferte Daten durch den QPSK-Demodulator
25 demoduliert. Die Puffereinheiten 17, 18 puffern sämtliche
empfangenen Symbole, die zu einer Einheit der empfangenen Signale gehören.
Die Entscheidung, welche durch die Entscheidungsschaltung
23 bezüglich der eingangsseitigen Anzeigesignale Test_BPSK und Test_QPSK
ausgeführt wird, läuft wie folgt ab:
Falls Test_BPSK > Test_QPSK ist, ist das ermittelte
Modulationssystem = BPSK,
ansonsten ist das ermittelte Modulationssystem = QPSK.
Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass dann, wenn
der Wert des Anzeigesignals Test_BPSK größer ist als der Wert des Anzeigesignals
Test_QPSK, der von dem BPSK-Puffer 17 abgegebene empfangene Datenstrom
durch den BPSK-Demodulator 24 entsprechend dem Steuersignal der Entscheidungsschaltung
23 demoduliert wird. In Abhängigkeit von dem ermittelten Modulationssystem
werden daher die gepufferten Daten zu dem in Frage kommenden Detektor übertragen.
Die Schaltungsanordnung gemäß 8 kann vereinfacht
werden, indem die Absolutwerte herangezogen werden, anstatt das Quadrat des Absolutwerts
der reellen Zahl am Eingang (Quadrierungseinheit 21) zu berechnen.
Wie bereits ausgeführt, kann für einen kohärenten Empfänger
die Differenz-Detektiereinheit 29 weggelassen werden, und die Daten können
dem Eingang A direkt zugeführt werden.
9 veranschaulicht die Leistungsfahigkeit bzw. Leistung
des in 8 dargestellten adaptiven Demodulators. Die
Leistung des Modulationssystem-Detektors hängt von der Anzahl der pro Einheit
empfangenen Symbole ab, wobei eine größere Anzahl von Symbolen die Statistik
verbessert. In 9 ist die Leistung für eine unterschiedliche
Anzahl von Symbolen als Grundlage für die statistische Verarbeitung veranschaulicht.
Der Störabstand ist in einem AWGN-Kanal (additives weißes Gaußsches
Rauschen) angegeben. Wie aus 9 ersehen werden kann,
ist die Leistung des adaptiven Modulators gemäß 8
akzeptabel für einen Störabstand > 6 dB.
10 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung; diese zweite Ausführungsform basiert im Wesentlichen auf der ersten,
in 8 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied
zur 8 werden bei der in 10
dargestellten zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung sowohl
der BPSK-Zweig als auch der QPSK-Zweig hinsichtlich der durch die Aufteilungseinheit
19 bzw. 20 aufgeteilten In-Phase-Daten und Quadratur-Phase-Daten
für eine statistische Verarbeitung herangezogen. In dem BPSK-Zweig und in dem
QPSK-Zweig werden die statistisch verarbeiteten In-Phase- und Quadratur-Phase-Daten
jeweils bei 28 verglichen, um Anzeigesignale Test_BPSK bzw. Test_QPSK zu
erzeugen. Wie in 10 veranschaulicht, werden sowohl
im BPSK-Zweig als auch im QPSK-Zweig die In-Phase-Daten und die Quadratur-Phase-Daten
wieder in zwei Zweige aufgeteilt, wobei der erste Zweig bei 22 aufsummiert
und sodann das Quadrat des Absolutwerts der reellen Zahl im Eingangssignal bei
21 berechnet wird, während in dem anderen Zweig zunächst das
Quadrat des Absolutwerts des Eingangssignals berechnet und sodann eine Summierung
einer Gesamtdatennutzung zur Ableitung der Statistik erfolgt. In dem zweiten Zweig
der obigen Zweige wird das Ausgangssignal der Summiereinheit 22 mit der
Anzahl N von Abtastproben in einer Dateneinheit mittels eines Verstärkers
26 multipliziert, und sodann wird das Ausgangssignal des ersten Zweiges
der oben angegebenen Zweige in einer Subtrahiereinrichtung 27 subtrahiert.
Die Entscheidungsschaltung 23 gemäß 10
bewirkt dieselbe Entscheidung, wie sie oben bezüglich der in 8
gezeigten ersten Ausführungsform angegeben worden ist.
Die Leistung des in 10 dargestellten
adaptiven Demodulators gemäß der zweiten Ausführungsform ist in
11 veranschaulicht. In Abhängigkeit von der Anzahl
der für die Ableitung einer statistischen Verteilungsinformation benutzten
Symbole variiert die Leistung. Für einen angemessenen Störabstand (>
5 dB) liefert eine größere Anzahl von Symbolen stets eine bessere Detektierleistung.
12 zeigt eine dritte Ausführungsform eines adaptiven
Demodulators gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei lediglich der BPSK-Zweig
veranschaulicht ist. Der QPSK-Zweig sieht ähnlich aus, allerdings mit der Ausnahme
des eine harte Entscheidung vornehmenden Blockes (QPSK-Entscheidungsblock). Gemäß
der in 12 dargestellten dritten Ausführungsform
werden beide, durch die Aufteilungseinheit 19 erzeugten In-Phase-Daten
und Quadratur-Phase-Daten zunächst dadurch verarbeitet, dass in der Einrichtung
21 das Quadrat des Absolutwerts der Eingangsdaten verarbeitet wird, dass
sodann eine Summierung sämtlicher benutzter Daten zur Ableitung der Statistik
in der Einrichtung 22 ausgeführt wird, und dass dann wieder das Quadrat
des Absolutwerts des Ausgangssignals der Summiereinheit bzw. &Sgr;-Einheit
22 ausgeführt wird. Die statistisch verarbeiteten In-Phase-Daten und
Quadratur-Phase-Daten werden dann durch die Summiereinheit 31 zusammensummiert,
um das Anzeigesignal Test_BPSK zu erzeugen.
13 veranschaulicht die Leistung des in 12
veranschaulichten adaptiven Demodulators gemäß der dritten Ausführungsform.
Nunmehr wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf 14 erläutert. Im Gegensatz
zu den ersten bis dritten Ausführungsformen gibt es bei der vierten Ausführungsform
keine Aufteilung der QPSK- und BPSK-Zweige. Daher wird lediglich ein Anzeigesignal
Test-Signal einer Entscheidungsschaltung 23 eingangsseitig
für einen Vergleich mit einem bestimmten Schwellwert zugeführt. Der in
14 dargestellte adaptive Demodulator basiert auf bekannten
QPSK-BPSK-Konstellationsdiagrammen und leitet Statistiken zweiter Ordnung ab.
Daher werden die Symbole des empfangenen Signals zuerst in der Multipliziereinrichtung
32 mit sich selbst multipliziert und dann an eine Aufteilungseinheit
33 abgegeben. Die Aufteilungseinheit 33 nimmt wieder eine Aufteilung
der In-Phase-Daten und der Quadratur-Daten des Eingangssignals vor, und sodann werden
die getrennten In-Phase-Daten und die Quadratur-Phase-Daten statistisch mittels
einer Schaltung 34, die das Quadrat des Absolutwerts des Eingangssignals
bildet, und mittels einer Summier- bzw. &Sgr;-Einheit 35 verarbeitet,
die eine Summierung sämtlicher Daten vornimmt, die zur Ableitung der Statistik
herangezogen werden, bevor die statistisch verarbeiteten In-Phase-Daten und Quadratur-Daten
durch eine Teilungseinrichtung 36 geteilt werden, um das Test_Signal zu
erzeugen.
Für QPSK wird der Erwartungswert des zweiten Moments z·z
berechnet zu:
E{z·z} = E{(1/2√2((±1) + (±j)))}·{1/2√2((±1)
+ (±j)))} = E{1/2(1 ± 2j – 1)} = E{0±j)}
Die Entscheidung ist folgende:
Falls Test_Signal > 1,0) ist, ist das ermittelte
Modulationssystem = BPSK,
ansonsten ist das ermittelte Modulationssystem = QPSK.
In Abhängigkeit von dem ermittelten Modulationssystem gibt die
Entscheidungsschaltung 23 ein solches Steuersignal ab, dass die gepufferten
Daten zu dem in Frage kommenden Detektor übertragen werden.
Der in 14 gezeigte Aufbau kann dadurch
vereinfacht werden, dass die Teilung durch einen einfachen Vergleich (ab) ersetzt
wird. Ferner können die Absolutwerte (einfacher Vorzeichen-Schalter) anstelle
der Berechnung des Quadrats der Absolutwerte durch die Quadriereinheit
34 herangezogen werden. Auch hier kann für einen kohärenten Empfänger
die Differenz-Detektiereinheit 29 weggelassen sein, und die Daten können
dem Eingang A direkt zugeführt werden.
15 veranschaulicht die Leistung eines adaptiven Demodulators
gemäß der in 14 dargestellten Ausführungsform.
Auch hier hängt die Leistung des adaptiven Demodulators, d.h. die Ermittlung
des Modulationssystems von der Anzahl der pro Einheit empfangenen Symbole ab, wobei
eine größere Anzahl von Symbolen die Statistik verbessert. 15
veranschaulicht die Leistung bei unterschiedlichen Zahlen von Symbolen als Grundlage
für die statistische Verarbeitung. Der Störabstand ist in einem AWGN-Kanal
(das ist ein Kanal mit additivem weißen Gaußschen Rauschen) angegeben.
Wie aus 15 ersehen werden kann, ist die Leistung für
einen Störabstand > 6 dB akzeptabel bei einer größeren Anzahl
von Symbolen pro Einheit.
16 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zur Vornahme eines Konstellationspositionsstatistik-Vergleichs. Im Gegensatz
zu der Ausführungsform gemäß 14 gibt
es bei der Ausführungsform gemäß 16
keine Multiplizierschaltung 32.
Nach der Verzögerung erfolgt eine Detektierung der möglichen
Konstellationszustände wie folgt:
Nach der Aufteilungseinheit und der Absolutwertberechnung (|...|2)
erhält man für QPSK die folgenden möglichen Konstellationspunkte:
(x+j·y) = 0,5·√2·(+1+j).
Nach der Aufteilungseinheit und der Absolutwertberechnung (|...|2)
erhält man für BPSK die folgenden möglichen Konstellationspunkte:
(x+j·y) = (1+j·0).
Die Entscheidung wird wie folgt getroffen:
Falls (Test_Signal < Schwellwert), dann ist das ermittelte Modulationssystem
= BPSK,
ansonsten ist das ermittelte Modulationssystem = QPSK.
Für den Schwellwert sind verschiedene Werte getestet worden,
um einen geeigneten Kompromiss zwischen der Detektierleistung, der Anzahl der Symbole
und dem Störabstand zu ermitteln. Die Tabelleneinträge geben die falsche
Detektierwahrscheinlichkeit in % an.
Ein Schwellwert von 0,55 ist gut, und ein Wert von 0,5 kann gewählt
werden, um den Detektor zu vereinfachen.
Der in 16 dargestellte Aufbau kann dadurch
weiter vereinfacht werden, dass die Teilungseinheit 36 durch eine einfache
Vergleichseinheit ersetzt wird (b < Schwellwert·a) und dass die Absolutwerte
(einfacher Vorzeichen-Schalter) anstelle der Berechnung des Quadrats die Absolutwerte
in der Quadriereinheit 34 herangezogen werden.
17 veranschaulicht die Leistung des adaptiven Demodulators
gemäß der in 16 dargestellten Ausführungsform.
Bei dem Beispiel gemäß 17 wurde der Schwellwert
mit T ≈ 0,55 gewählt. Im Vergleich zu den Leistungen der vorherigen
Ausführungsformen war die Leistung entsprechend dem in 16
dargestellten adaptiven Demodulator überlegen.
Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist insbesondere bei OFDM-modulierten
Übertragungssignalen anwendbar. 18 veranschaulicht
eine Frequenzbereichs-Differenzmodulation, und 19 veranschaulicht
Informationsblöcke entsprechend einer OFDM-Übertragung. Es wird der Fall
einer OFDM-Übertragung angenommen, bei dem lediglich ein Hilfsträger ein
Informationssignal überträgt. Die Daten werden zwischen benachbarten
Hilfsträgern differenzmäßig moduliert. Falls eine Mehrzahl von OFDM-Symbolen
zur selben Informationseinheit gehört, werden die Symbole in benachbarten Zeitschlitzen
übertragen. Die Differenz-Modulation zwischen benachbarten Hilfsträgern
sowie die Übertragung von Symbolen in den benachbarten Zeitschlitzen nutzen
die Vorteile der hohen Kanalkorrelation (kohärente Bandbreite und Kohärenzzeit).
19 veranschaulicht insbesondere die Nutzung von mehreren
benachbarten OFDM-Symbolen als Informationsübertragungsblock.
20 zeigt ein modifiziertes BPSK-Übertragungs-Konstellationsdiagramm,
welches insbesondere in Kombination mit einer OFDM-Übertragung von Vorteil
ist. Die in 20 dargestellte Struktur vereinfacht den
adaptiven Modulator, da nunmehr die BPSK-Konstellationen eine Untermenge der QPSK-Konstellationspunkte
sind. Die QPSK-Konstellationspunkte bleiben unverändert.
Das betreffende modifizierte Konstellationsdiagramm kann ohne Weiteres
mit einer Zeitsteuerungs-Versatz-Detektier-/-Kompensationseinheit kombiniert werden,
wie sie in 22 veranschaulicht ist. Ein von einer Antenne
5 empfangener Datenstrom wird in einem Puffer 38 gepuffert und
dann einer Zeitsteuerungs-Korrektureinheit 39 eingangsseitig zugeführt,
die durch eine Zeitsteuerungs-Detektiereinheit 40 gesteuert wird. Weitere
Einzelheiten bezüglich der Zeitsteuerungs-Detektiereinheit 40 und
der Zeitsteuerungs-Korrektureinheit 39 sind in der Anmeldung desselben
Anmelders wie jenes der vorliegenden Anmeldung angegeben, wobei die betreffende
Anmeldung mit demselben Datum wie die vorliegende Anmeldung getätigt worden
ist, und zwar mit dem Titel „Zeitsteuerung der Detektierung und Korrektur".
Bezüglich der Zeitsteuerungs-Detektiereinheit 40 und der Zeitsteuerungs-Detektiereinheit
39 wird ausdrücklich auf diese Anmeldung Bezug genommen.
21 veranschaulicht einen adaptiven Demodulator, der
auf dem Empfang von modulierten Signalen basiert, die entsprechend den modifizierten
QPSK-BPSK-Konstellationsdiagrammen moduliert sind, wie dies in 20
veranschaulicht ist. Dabei leitet der in 21 dargestellte
adaptive Demodulator direkt Konstellationspunkt-Positionsstatistiken ab.
Auch hier führt ein Differenz-Detektor 29 eine Differenz-Detektierung
durch. Sodann wird ein durch Differenz-Detektierung ermittelter Datenstrom mittels
einer Phasen-Dreheinheit 37 in der Phase um –&pgr;/4 gedreht.
Die statistischen Verarbeitungselemente, welche der Phasen-Dreheinheit
37 folgen, entsprechen den in 16 dargestellten
Elementen, die unter Bezugnahme auf diese Figur erläutert sind.
Nach Drehen um (+&pgr;/4) sind die möglichen Konstellationszustände
gegeben mit:
QPSK +1+j·0 0+j·1 –1+j·0 0–j·1
BPSK +1+j·0 –1+j·0
Nach der Aufteilungseinheit und der Bildung des Absolutwerts (|·|2)
erhält man für QPSK die folgenden möglichen Konstellationspunkte:
(x+jy) = (1+j·0) oder (0+j·1).
Nach der Aufteilungseinheit und der Bildung des Absolutwerts (|·|2)
erhält man für BPSK die folgenden möglichen Konstellationspunkte:
(x+jy) = (1+j·0).
Die Entscheidung lautet wie folgt:
Falls (Test_Signal < Schwellwert) vorliegt, ist das
ermittelte Modulationssystem = BPSK,
ansonsten ist das ermittelte Modulationssystem = QPSK.
Für den Schwellwert sind verschiedene Werte untersucht worden,
um einen geeigneten Kompromiss zwischen der Detektierleistung, der Anzahl der Symbole
und dem Störabstand zu ermitteln. Die Tabelleneinträge stellen die falsche
Detektierwahrscheinlichkeit in % dar.
Auch der in 21 dargestellte Aufbau kann
dadurch vereinfacht werden, dass die Teilungseinheit 36 durch eine einfache
Vergleichseinheit (b < Schwellwert x a) ersetzt wird und dass die eine Quadrierung
eines Absolutwerts vornehmende Absolutwert-Einheit 34 durch eine Einheit
ersetzt wird, welche die Absolutwerte mittels eines einfachen Vorzeichen-Schalters
heranzieht.
Für den Schwellwert sind verschiedene Werte untersucht worden,
um einen geeigneten Kompromiss zwischen der Detektierleistung, der Anzahl der Symbole
und dem Störabstand zu ermitteln. Dabei haben sich 0,55 und 0,5 als besonders
vorteilhafte Werte erwiesen.
Die Leistung des in 21 dargestellten
adaptiven Demodulators ist ausgezeichnet und nahezu so gut wie die Leistung des
Detektors gemäß 16, wie dies in
17 veranschaulicht ist.
In 23 ist ein Modulator veranschaulicht,
bei dem Phasensequenzen verwürfelt werden. Dadurch werden verschiedene Phasen-Verwürfelungssequenzen
für die modulierten Konstellationssymbole nach einer Differenzmodulation abgebildet.
Die beiden eindeutigen Sequenzen sind der Empfängereinheit bekannt. Wie in
23 veranschaulicht, besteht der adaptive Modulator
gemäß dieser Ausführungsform aus einer Bit-Quelle 41 und
der Betriebsart-Auswahleinheit 42. Die Betriebsart-Auswahleinheit
42 wählt entweder eine BPSK-Abbildungseinrichtung 43 oder
eine QPSK-Abbildungseinrichtung 44 aus. Das Ausgangssignal der BPSK-Abbildungseinrichtung
43 oder der QPSK-Abbildungseinrichtung 44, die durch die Betriebsart-Auswahleinheit
42 ausgewählt ist, wird einem Differenz-Modulator 45 und
sodann selektiv einer BPSK/SPS-Einheit 46 oder einer QPSK/SPS-Einheit
47 zugeführt und dann mittels einer Antenne 48 gesendet.
Die beiden SPS-Sequenzen verwürfeln (randomisieren) die Abgabesequenzen
und machen sie unterscheidbar.
24 zeigt eine weitere Ausführungsform eines adaptiven
Demodulators gemäß der Erfindung mit einem SPS-basierten Blindmodulationssystem-Detektor.
Der in 24 dargestellte Detektor umfasst eine QPSK/SPS-Umschalteinheit
49 und eine BPSK/SPS-Umschalteinheit 50. Das Ausgangssignal der
QPSK/SPS-Umschalteinheit 49 und das Ausgangssignal der BPSK/SPS-Umschalteinheit
50 werden jeweils einem Differenz-Decoder zugeführt, der eine Multipliziereinrichtung
11 und eine Verzögerungsleitung 12 aufweist. Das Ausgangssignal
des Differenz-Decoders, umfassend die Multipliziereinrichtung 11 und die
Verzögerungsleitung 12, wird dann einer eine harte QPSK-Entscheidung
vornehmenden Entscheidungseinheit 15 bzw. einer eine harte BPSK-Entscheidung
vornehmenden Entscheidungseinheit 14 zugeführt. Das Ausgangssignal
der eine harte QPSK-Entscheidung vornehmenden Entscheidungseinheit 15 und
das Ausgangssignal der eine harte BPSK-Entscheidung vornehmenden Entscheidungseinheit
14 werden dann jeweils mit einem Ausgangssignal der Verzögerungsleitung
12 multipliziert. Das Ausgangssignal der Multipliziereinrichtung
16 wird dann in einer Subtrahierschaltung 51 von dem ursprünglichen
unverzögerten Signal subtrahiert. Eine eine Quadrierung eines Absolutwerts
vornehmende Quadrier-Absolutwerteinheit 52 verarbeitet die Subtraktions-Ausgangssignale
der Subtrahiereinheit 51, um ein Test_Signal_QPSK bzw. Test_Signal_BPSK
zu erzeugen. Diese Signale werden dann an eine nicht dargestellte Entscheidungseinheit
23 abgegeben.
Die Leistung des auf einem SPS-System gemäß 24
basierenden adaptiven Demodulators ist in 25 veranschaulicht.
Die vorliegende Erfindung bringt gegenüber dem Stand der Technik
die folgenden Vorteile mit sich:
– Die adaptive Modulation erzielt eine Verbindungsanpassung (das beste
Modulationssystem wird für den momentanen Kanal-Störabstand genutzt);
– es wird eine Blindmodulationssystem-Detektierung ohne die Forderung
nach Signalisierung des benutzten Modulationssystems (BPSK oder QPSK) angewandt;
– sie ist für OFDM-basierte drahtlose Übertragungssysteme geeignet;
– der Detektor kann mit Zeitsteuerungs-Korrektureinheiten im OFDM-Fall
kombiniert werden;
– Systeme könnten als zusätzliche Bestätigung bzw. Rückmeldung
genutzt werden, wenn eine adaptive Modulation und eine Signalisierung des Modulationssystems
benutzt wird;
– Empfänger-/Detektorstrukturen sind relativ einfach;
– im Sender ist keine Modifikation erforderlich;
– Aufbauten (insbesondere bezüglich des Detektors gemäß
16 oder 21) zeigen eine
ausgezeichnete Leistung bei minimalem Realisierungsaufwand;
– Aufbauten (insbesondere des Detektors T3 und M3) nutzen weiche Entscheidungen
der Statistik (keine einfache Quadranten-Entscheidung) und weisen daher eine ausgezeichnete
Leistung auf.
Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Weg, um eine Blindmodulationssystem-Detektierung
auf der Empfängerseite vorzunehmen, bei der der Empfänger bezüglich
des übertragenen Signals selbst entscheidet, welches Modulationssystem vom
Sender gesendet wurde.
Daher ist eine Verbindungsanpassung möglich, ohne dass das benutzte
Modulationssystem signalisiert wird. Nachdem diese Systeme als auf Statistiken des
empfangenen Konstellationsdiagramms hin zu betreiben sind, um eine Entscheidung
darüber zu treffen, welche funktionalen Blöcke für Modulationssysteme
das zugehörige Modulationssystem zutraf, ist eine Detektierung gemäß
den verschiedenen Ausführungsformen eines adaptiven Demodulators gemäß
der vorliegenden Erfindung beschrieben worden.
Die dargestellten Schaltungen können bei beiden Verbindungen
eines Kommunikationssystems genutzt werden (Vorwärtsverbindung: Zentralstation
zum Endgerät und Rückwärtsverbindung: Endgerät zur Zentralstation).
Eine bevorzugte Anwendung ist die Nutzung bei der Rückwärtsverbindung,
bei der eine gewisse zusätzliche Komplexität in der Zentralstation erlaubt
wäre. Das Endgerät entscheidet dann selbst bezüglich des bei der
Rückwärtsverbindung benutzten Modulationssystems auf der Grundlage einer
Kanalzustandsabschätzung (Störabstand), und es ist keine zusätzliche
Signalisierung erforderlich.
Anspruch[de]
Verfahren zum Demodulieren eines digital modulierten Signals, umfassend
die folgenden Schritte:
– Empfangen (5) eines modulierten digitalen Signals, wobei das empfangene
Signal entsprechend einer Art aus einer Vielzahl von bestimmten Arten von Modulationssystemen
moduliert ist, – Bestimmen (14, 15) des dichtest möglichen
Konstellationspunktes eines angenommenen PSK-Modulationssystems,
– Durchführen einer Komplex-Multiplikation (16) des komplexen
konjugierten Wertes des bestimmten dichtest möglichen Konstellationspunktes
mit dem empfangenen Symbol,
– statistisches Verarbeiten (21, 22) lediglich der in Phase
befindlichen Komponente des Ergebnisses der Komplex-Multiplikation (16),
– Erzeugen zumindest eines Anzeigesignals (Test_BPSK, Test_QPSK), welches
das Ergebnis der statistischen Verarbeitung (21, 22) wiedergibt,
und
– Demodulieren (2) des empfangenen modulierten digitalen Signals
entsprechend einem ausgewählten Demodulationssystem, wobei das Demodulationssystem
auf der Grundlage des Wertes des zumindest einen Anzeigesignals (Test_BPSK, Test_QPSK)
ausgewählt wird.Verfahren zum Demodulieren eines digital modulierten Signals, umfassend
die folgenden Schritte:
– Empfangen (5) eines modulierten digitalen Signals, wobei das empfangene
Signal entsprechend einer Art aus einer Vielzahl von bestimmten Arten von Modulationssystemen
moduliert ist,
– Trennen (19, 33) der in Phase befindlichen Komponente
und der um 90° phasenverschobenen Komponente des empfangenen Symbols,
– gesondertes statistisches Verarbeiten (21, 22,
30, 34, 35) der in Phase befindlichen Komponente und
der um 90° phasenverschobenen Komponente des empfangenen Symbols,
– Vergleichen (28, 31, 36) der statistisch verarbeiteten,
in Phase befindlichen Komponente und der in der Phase um 90° phasenverschobenen
Komponente,
– Erzeugen zumindest eines Anzeigesignals (Test_BPSK, Test_QPSK, Test_Signal),
welches das Ergebnis des Vergleichs wiedergibt, und
– Demodulieren (2) des empfangenen modulierten digitalen Signals
entsprechend einem ausgewählten Demodulationssystem, wobei das Demodulationssystem
auf der Grundlage des Wertes des zumindest einen Anzeigesignals (Test_BPSK, Test_QPSK,
Test_Signal) ausgewählt wird.Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das modulierte
digitale Signal aus Einheiten besteht, die jeweils eine Vielzahl von Symbolen umfassen,
wobei sämtliche Symbole einer Einheit für die statistische Verarbeitung
(3, 4) verwendet werden, um das zumindest eine Anzeigesignal (Test_BPSK,
Test_QPSK, Test_Signal) zu erhalten.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Entscheidung (4) bezüglich des zumindest einen Anzeigesignals
(Test_BPSK, Test_QPSK, Test_Signal) für die Auswahl des entsprechend dem Ergebnis
der Entscheidung (4, 23) heranzuziehenden Demodulationssystems
vorgenommen wird, wobei die Entscheidung (4, 23) auf einem Vergleich
(23) einer Vielzahl von Anzeigesignalen (Test_BPSK, Test_QPSK) miteinander
oder auf einem Vergleich (23) eines Anzeigesignals mit einem bestimmten
Schwellwert (Test_Signal) gestützt wird.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das empfangene modulierte digitale Signal entsprechend einem PSK-Modulationssystem
moduliert ist.Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die statistische Verarbeitung eine statistische Verarbeitung (32)
zweiter Ordnung ist.Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das empfangene
Signal vor dem Trennen (33) der in Phase befindlichen Komponente und der
um 90° phasenverschobenen Komponente mit sich selbst multipliziert (32)
wird.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das empfangene modulierte digitale Signal vor den statistischen Verarbeitungsschritten
(33–36) durch eine Zeit-Detektierung (40) und
eine Zeit-Korrektur (39) verarbeitet wird.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das empfangene modulierte digitale Signal ein OFDM-moduliertes Signal ist.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das empfangene modulierte digitale Signal ein BPSK- oder QPSK-moduliertes Signal
ist, wobei die BPSK-Konstellationspunkte mit QPSK-Konstellationspunkten koinzidieren.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der empfangene
Konstellationspunkt vor dem Trennen (33) der in Phase befindlichen Komponente
und um 90° phasenverschobenen Komponente um – &pgr;/4 gedreht (37)
wird.Adaptiver Demodulator zum Demodulieren eines modulierten digitalen Signals
entsprechend einer auswählbaren Art aus einer Vielzahl von bestimmten Arten
von Modulationssystemen, umfassend:
– einen Empfangsabschnitt (5) für das modulierte digitale Signal,
– einen Prozessor (3) zum statistischen Verarbeiten von Informationssymbolen
des modulierten Signals selbst und zur Abgabe zumindest eines Anzeigesignals (Test_BPSK,
Test_QPSK), welches das Ergebnis der statistischen Verarbeitung repräsentiert,
– eine Steuereinrichtung (4) zum Erzeugen eines Steuersignals auf
der Grundlage des zumindest einen Anzeigesignals (Test_BPSK, Test_QPSK) und
– einen Demodulator (2) zum Demodulieren des empfangenen modulierten
digitalen Signals entsprechend einem ausgewählten Demodulationssystem, wobei
das Demodulationssystem auf der Grundlage des Steuersignals ausgewählt wird,
wobei der Prozessor (4) umfasst:
– eine Einrichtung (14, 15) zum Bestimmen des dichtest
möglichen Konstellationspunktes eines angenommenen PSK-Modulationssystems,
– eine Einrichtung (16) zur Komplex-Multiplikation des komplexen
konjugierten Wertes des bestimmten dichtest möglichen Konstellationspunktes
mit dem empfangenen Symbol und
– eine Einrichtung (21, 22) zum statistischen Verarbeiten
lediglich der in Phase befindlichen Komponente des Ergebnisses der Komplex-Multiplikation.Adaptiver Demodulator zum Demodulieren eines modulierten digitalen Signals
entsprechend einer auswählbaren Art aus einer Vielzahl von bestimmten Arten
von Modulationssystemen, umfassend:
– einen Empfangsabschnitt (5) für das modulierte digitale Signal,
– einen Prozessor (3) zum statistischen Verarbeiten von Informationssymbolen
des modulierten Signals selbst und zur Abgabe zumindest eines Anzeigesignals (Test_BPSK,
Test_QPSK, Test_Signal), welches das Ergebnis der statistischen Verarbeitung repräsentiert,
– eine Steuereinrichtung (4) zum Erzeugen eines Steuersignals auf
der Grundlage des zumindest einen Anzeigesignals (Test_BPSK, Test_QPSK, Test_Signal)
und
– einen Demodulator (2) zum Demodulieren des empfangenen modulierten
digitalen Signals entsprechend einem ausgewählten Demodulationssystem, wobei
das Demodulationssystem auf der Grundlage des Steuersignals ausgewählt wird,
wobei der Prozessor (4) umfasst:
– eine Einrichtung (19, 33) zum Trennen der in Phase befindlichen
Komponente und der um 90° phasenverschobenen Komponente eines Symbols des empfangenen
Signals,
– eine Einrichtung (21, 22, 30, 34,
35) zum gesonderten statistischen Verarbeiten der in Phase befindlichen
Komponente und der um 90° phasenverschobenen Komponente des empfangenen Symbols
und
– eine Einrichtung (31, 36) zum Vergleichen der statistisch
verarbeiteten, in Phase befindlichen Komponente und der um 90° phasenverschobenen
Komponente.Adaptiver Demodulator nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
dass das modulierte digitale Signal aus Einheiten besteht, die jeweils eine Vielzahl
von Symbolen umfassen, wobei der Prozessor (3) sämtliche Symbole einer
Einheit für die statistische Verarbeitung (3, 4) berücksichtigt,
um das zumindest eine Anzeigesignal (Test_BPSK, Test_QPSK, Test_Signal) zu erhalten.Adaptiver Demodulator nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) eine Entscheidungsschaltung
(23) enthält, die eine Entscheidung bezüglich des zumindest einen
Anzeigesignals (Test_BPSK, Test_QPSK, Test_Signal) für die Auswahl des von
dem Demodulator (2) zu benutzenden Demodulationssystems entsprechend dem
Ergebnis der Entscheidung vornimmt, wobei die Entscheidung auf einem Vergleich einer
Vielzahl von Anzeigesignalen (Test_BPSK, Test_QPSK) miteinander oder auf einem Vergleich
eines Anzeigesignals (Test_Signal) mit einem bestimmten Schwellwert basiert, der
der Entscheidungsschaltung (23) zugeführt ist.Adaptiver Demodulator nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, dass das empfangene modulierte digitale Signal ein PSK-moduliertes
Signal ist.Adaptiver Demodulator nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, dass der Prozessor (4) eine statistische Verarbeitung zweiter
Ordnung ausführt.Adaptiver Demodulator nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Multiplizierer
(32) zum Multiplizieren des empfangenen Signals mit sich selbst vor dessen
Abgabe an die Einrichtung (33) zum Trennen der in Phase befindlichen Komponente
und der um 90° phasenverschobenen Komponente eines Symbols des empfangenen
Signals.Adaptiver Demodulator nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, dass Zeit-Detektierungs- und eine Zeit-Korrektur-Einrichtung (40,
39) das empfangene modulierte digitale Signal vor dessen Abgabe an den
Demodulator (2) verarbeitet.Adaptiver Demodulator nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, dass das empfangene modulierte digitale Signal ein OFDM-moduliertes
Signal ist.Adaptiver Demodulator nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, dass das empfangene modulierte digitale Signal ein BPSK- oder QPSK-moduliertes
Signal ist, wobei die BPSK-Konstellationspunkte mit QPSK-Konstellationspunkten koinzidieren.Adaptiver Demodulator nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Phasendreheinrichtung
(37) zum Drehen der Phase des empfangenen Konstellationspunktes um –&pgr;/4
vor dessen Abgabe an die Trenneinrichtung (33) für die in Phase befindliche
Komponente und die um 90° phasenverschobene Komponente.Drahtlose Telekommunikationsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass
sie einen adaptiven Demodulator (2) nach einem der Ansprüche 12 bis
22 enthält.Drahtlose Telekommunikationsvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
dass sie eine Basisstation eines Telekommunikationssystems ist.