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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Senden
und Empfangen von Signalen.
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Zur Übertragung
von digitalen Signalen werden einzelne Datenwerte üblicherweise
Signalraumpunkten in einem I/Q-Signalraum zugeordnet. Wird eine
Störung des Übertragungskanals durch weißes
Rauschen zu Grunde gelegt, d. h. der Übertragungskanal
ist ein AWGN(Additive White Gaussian Noise)-Kanal, so ist zur Vermeidung
von Störungen ein größtmöglicher
Abstand zwischen den Signalraumpunkten vorteilhaft. Ein übliches Übertragungsverfahren
ist das 8-PSK-Verfahren (Phase-Shift-Keying). Dabei sind, wie in 1 dargestellt,
acht Signalraumpunkte auf einem Einheitskreis um den Ursprung des
Signalraums angeordnet. Es ergibt sich ein einheitlicher Abstand
zwischen benachbarten Signalraumpunkten. Es können jedoch
lediglich wenige Signalraumpunkte untergebracht werden.
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Zur
effizienteren Nutzung des Signalraums werden bei ebenfalls verbreiteten
QAM-Verfahren (Quadratur-Amplituden-Modulation) weitere Signalraumpunkte
zwischen dem Ursprung des Signalraums und den weiter außen
liegenden Signalraumpunkten eingefügt. So sind beispielsweise
bei einem 16-QAM-Verfahren 16 Signalraumpunkte auf einem gleichmäßigen
quadratischen Raster im Signalraum untergebracht. So zeigt die 2 ein
16-QAM-Konstellationsdiagramm.
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Handelt
es sich bei dem Übertragungskanal jedoch nicht um einen
AWGN-Kanal, sondern weist das Rauschen eine abweichende Leistungsdichteverteilung
auf, so erweisen sich diese Konstellationen als nachteilhaft. Häufig
weisen Übertragungskanäle eine hohe Rauschleistungsdichte
bei geringen Amplituden und eine geringe Rauschleistungsdichte bei
hohen Amplituden des Rauschsignals auf.
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Zum
Stand der Technik sei beispielsweise auf die
US 5,852,389 verwiesen. Dort wird
jedoch keine Modulationskompression, sondern eine Vorverzerrung
durchgeführt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Übertragungsverfahren
und eine Übertragungsvorrichtung zu schaffen, welche bei
hoher Rauschleistungsdichte bei geringen Amplituden hohe Signal-Rausch-Verhältnisse
erzielen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß für die
Vorrichtung durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs
1 und für das Verfahren durch die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand
der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.
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Eine
erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung verfügt über
einen Sender, eine Sende-Verarbeitungseinrichtung, einen Empfänger,
und eine Empfangs-Verarbeitungseinrichtung. Die Sende-Verarbeitungseinrichtung
ordnet digitalen Signalen, welche aus Datenwerten bestehen, Signalraumpunkte
in einem I/Q-Signalraum zu. Die Empfangs-Verarbeitungseinrichtung
ordnet Signalraumpunkten Datenwerte zu. Der Sender erzeugt aus zu
sendenden Signalraumpunkten ein Sendesignal. Der Empfänger
bestimmt aus einem Empfangssignal empfangene Signalraumpunkte. Die
einzelnen gesendeten und empfangenen Signalraumpunkte weisen jeweils
einen geringeren Abstand zu benachbarten Signalraumpunkten auf als
zu dem Ursprung des Signalraums. So können auch bei nicht-weißem
Rauschen hohe Signal-Rausch-Verhältnisse erzielt werden.
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Die
einzelnen gesendeten und empfangenen Signalraumpunkte weisen bevorzugt
unterschiedliche Abstände zu dem Ursprung des Signalraums
auf. So kann eine hohe Anzahl von Signalraumpunkten im Signalraum
angeordnet werden.
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Die
Kommunikationsvorrichtung beinhaltet bevorzugt eine Kompressions-Vorrichtung
und eine Dekompressions-Vorrichtung. Die Kompressions-Vorrichtung
und die Dekompressions-Vorrichtung verschieben bevorzugt Signalraumpunkte
im Signalraum. So können herkömmliche Konstellationsdiagramme
mit geringem Aufwand in komprimierte Konstellationsdiagramme umgeformt
werden.
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Die
Kompressions-Vorrichtung erhöht vorteilhafterweise den
Abstand von Signalraumpunkten vom Ursprung des Signalraums. Die
Dekompressions-Vorrichtung verringert vorteilhafterweise den Abstand
von Signalraumpunkten vom Ursprung des Signalraums. So wird die
Empfindlichkeit gegen Rauschsignale geringer Amplitude verringert.
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Die
empfangenen und gesendeten Signalraumpunkte weisen bevorzugt einen
einheitlichen Abstand zu unmittelbar benachbarten Signalraumpunkten
auf. So sind eine optimale Verteilung der Signalraumpunkte im Signalraum
und damit eine effiziente Ausnutzung des Signalraums gewährleistet.
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Bevorzugt
stellt die Kompressions-Vorrichtung das Verhältnis des
Abstands zu sendender Signalraumpunkte von dem Ursprung des Signalraums
und des Abstands der Signalraumpunkte zu benachbarten Signalraumpunkten
in Abhängigkeit der Verteilung der Rauschleistung ein.
So ist bei verschiedenen Verteilungen der Rauschleistungsdichte
eine optimale Übertragung gewährleistet.
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Bevorzugt
entsprechen die gesendeten Signalraumpunkte den von der Sende-Verarbeitungseinrichtung
zugeordneten Signalraumpunkten. Bevorzugt entsprechen die empfangenen
Signalraumpunkte den von der Empfangs-Verarbeitungseinrichtung zugeordneten
Signalraumpunkten. So kann auf aufwendige zusätzliche Kompressions-
und Dekompression-Einrichtungen verzichtet werden.
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Die
Sende-Verarbeitungseinrichtung stellt vorteilhafterweise das Verhältnis
des Abstands zu sendender Signalraumpunkte von dem Ursprung des
Signalraums und des Abstands der Signalraumpunkte zu unmittelbar
benachbarten Signalraumpunkten in Abhängigkeit der Verteilung
der Rauschleistung ein. So ist bei verschiedenen Verteilungen der
Rauschleistungsdichte eine optimale Übertragung gewährleistet.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Zeichnungen, in welchen vorteilhafte
Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, beispielhaft
beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
erstes beispielhaftes Konstellationsdiagramm;
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2 ein
zweites beispielhaftes Konstellationsdiagramm;
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3 ein
Konstellationsdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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4 ein
Konstellationsdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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5 ein
drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
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6 ein
viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
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7 eine
Detailansicht eines fünften Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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8 eine
erste Detailansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Verfahrens;
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9 eine
zweite Detailansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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10 eine
erste Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
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11 eine
zweite Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Zunächst
wird anhand der 1–2 das
der Erfindung zu Grunde liegende Problem dargestellt. Anschließend
wird anhand der 3–4 an
zwei Konstellationsdiagrammen die Funktionsweise der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens
veranschaulicht. Daraufhin wird anhand der 5–7 die
Funktionsweise und der Aufbau der erfindungsgemäßen
Vorrichtung weiter gezeigt. Abschließend wird mittels der 8–11 die
Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens
in größerem Detail verdeutlicht.
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1 zeigt
das Konstellationsdiagramm bei einer 8-PSK-Übertragung.
Die Signalraumpunkte R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 und R8 liegen auf
einem Einheitskreis um den Ursprung des Signalraums. Direkt benachbarte
Signalraumpunkte weisen dabei den Abstand dRn auf.
Sämtliche Signalraumpunkte weisen den Abstand dR0 zum Ursprung des Signalraums auf. Nachteilhaft
bei einer 8-PSK-Übertragung ist, dass lediglich 8 mögliche
Zustände, d. h. 3 Bit pro Symbol übertragen werden
können. Vorteilhaft ist gleichzeitig jedoch der hohe Abstand
dR0 der Signalraumpunkte zum Ursprung des
Signalraums.
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Zur
Erhöhung der Anzahl an Bits pro Symbol, die bei technisch
sinnvollem minimalem Intersymbolabstand übertragen werden
können, werden zusätzliche Signalraumpunkte innerhalb
eines Einheitskreises um den Signalraumursprung eingefügt.
Ein Übertragungsverfahren mit einer höheren Anzahl
an Signalraumpunkten ist in 2 dargestellt.
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2 zeigt
das Konstellationsdiagramm einer 16-QAM-Übertragung. Mittels
der Signalraumpunkte S1–S16 können 16 unterschiedliche
Zustände, d. h. 4 Bit pro Symbol übertragen werden.
Dabei weisen die Signalraumpunkte S1, S6, S11 und S16 den Abstand
dS0 zum Ursprung des Signalraums auf. Die
Signalraumpunkte S2, S4, S7, S5, S12, S10, S13 und S15 weisen den
Abstand dS1 zum Ursprung des Signalraums
auf. Die Signalraumpunkte S3, S8, S9 und S14 weisen den Abstand
dS2 zum Ursprung des Signalraums auf.
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Der
horizontale bzw. vertikale Abstand zwischen direkt benachbarten
Signalraumpunkten beträgt hier dSn0 Der
diagonale Abstand zwischen direkt benachbarten Signalraumpunkten
beträgt hier dSn1.
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Für
die klassische 16-QAM-Modulation gelten die folgenden Koordinaten
bzw. Radien für die Signalraumpunkte im ersten Quadranten:
| | r | I | Q |
| S16 | 0,333 | 0,236 | 0,236 |
| S13 | 0,745 | 0,707 | 0,236 |
| S14 | 1,000 | 0,707 | 0,707 |
| S15 | 0,745 | 0,236 | 0,707 |
- Dabei ist r = SQRT(I·I + Q·Q)
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Bei
der 16-QAM-Übertragung kann eine deutlich höhere
Anzahl an Zuständen pro Symbol gegenüber der 8-PSK-Übertragung übertragen
werden. Nachteilhaft ist hier jedoch, dass insbesondere die Signalraumpunkte
S1, S6, S11 und S16 lediglich einen sehr geringen Abstand dS0 zum Ursprung des Signalraums aufweisen.
Insbesondere bei Übertragungskanälen, welche eine
hohe Rauschleistungsdichte bei geringen Amplituden aufweisen, ergeben
sich häufig Störungen bei diesen Signalraumpunkten.
Die Signalraumpunkte S2, S4, S7, S5, S12, S10, S13 und S15 weisen
bereits einen größeren Abstand dS1 auf,
und sind damit gegen solche Störungen weniger empfindlich.
Die Signalraumpunkte S3, S8, S9 und S14 weisen den größten
Abstand dS2 zum Ursprung des Signalraums
auf, und sind damit am unempfindlichsten gegen die genannte Art
von Störungen.
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3 zeigt
ein Konstellationsdiagramm bei einer ersten erfindungsgemäßen Übertragung.
Auf einem inneren Kreis um den Ursprung des Signalraums sind die
Signalraumpunkte T1, T6, T11 und T16 angeordnet. Sie weisen einen
Abstand dT0 zum Ursprung des Signalraums
auf. Auf einem äußeren Kreis um den Ursprung des
Signalraums sind die Signalraumpunkte T14, T3, T8, T9 angeordnet.
Sie weisen den Abstand dT2 zum Ursprung
des Signalraums auf. Die Signalraumpunkte T13, T15, T2, T4, T7,
T5, T12, T10 sind auf einem mittleren Kreis um den Ursprung angeordnet.
Sie weisen den Abstand dT1 zum Ursprung
des Signalraums auf. Der Abstand der Signalraumpunkte auf dem inneren
Kreis und dem mittleren Kreis beträgt dTn2.
Der Abstand der Signalraumpunkte auf dem inneren Kreis und dem äußeren
Kreis beträgt dTn0. Der Abstand
zwischen Signalraumpunkten auf dem äußeren Kreis
und dem mittleren Kreis beträgt dTn1.
Die Abstände dTn0, dTn1 und
dTn2 sind dabei annähernd gleich.
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Es
ergeben sich die folgenden beispielhaften Koordinaten bzw. Radien
für die Signalraumpunkte im ersten Quadranten:
| | r | I | Q |
| T16 | 0,533 | 0,377 | 0,377 |
| T13 | 0,859 | 0,794 | 0,329 |
| T14 | 1,000 | 0,707 | 0,707 |
| T15 | 0,859 | 0,323 | 0,794 |
- Dabei ist r = SQRT(I·I + Q·Q)
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Vorteilhaft
ist hier der große Abstand zwischen dem Ursprung des Signalraums
und dem inneren Kreis. Selbst die dem Ursprung am nächsten
liegenden Signalraumpunkte T1, T6, T11, T16 sind gegen Rauschen geringer
Amplitude wenig empfindlich.
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Das
hier gezeigte Konstellationsdiagramm wird durch Kompression eines
herkömmlichen 16-QAM-Konstellationsdiagramms erreicht.
D. h. die Amplitude von Signalraumpunkten geringer Amplitude wird
erhöht. Je höher die Amplitude der ursprünglichen
Signalraumpunkte ist, desto geringer ist die Erhöhung der
Amplitude. Die Amplitude von Signalraumpunkten, welche bereits die
maximale Amplitude aufweisen, wird nicht weiter erhöht.
Die Winkel der Signalraumpunkte werden dabei nicht verändert.
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Die
vorgenommene Amplitudenkompression wurde so gewählt, dass
der gleiche minimale Intersymbolabstand wie bei der klassischen
16-QAM-Modulation eingehalten wird.
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Alternativ
ist auch eine Konstellation möglich, bei welcher der Abstand
dTn0 deutlich kleiner ist als der Abstand
dTn1.
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Die
Größe des inneren Kreises wird dabei in Abhängigkeit
von der Leistungsdichteverteilung der Rauschleistung bestimmt. Liegt
der Schwerpunkt der Rauschleistungsdichte bei geringen Amplituden,
so wird ein großer innerer Kreis gewählt. Bei
gleichmäßiger verteilter Rauschleistungsdichte
wird ein kleinerer innerer Kreis gewählt. Ein solches Konstellationsdiagramm
wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie
in 6 dargestellt genutzt. Alternativ kann dieses
Konstellationsdiagramm auch durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
wie in 6 dargestellt genutzt werden.
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4 zeigt
ein zweites Konstellationsdiagramm einer erfindungsgemäßen Übertragung.
Auch hier findet eine Kompression in der I/Q-Signalebene statt.
Die inneren Signalraumpunkte U1, U4, U6, U5, U11, U10, U16 und U15
weisen hier den Abstand dU0 zum Ursprung
des Signalraums auf. Der Abstand dU0 bestimmt
die Empfindlichkeit gegenüber Rauschen mit geringer Amplitude.
Auf einem äußeren Kreis sind sie Signalraumpunkte
U2, U3, U7, U8, U12, U9, U13, U14 angeordnet. Sie weisen den Abstand
dU1 zum Ursprung des Signalraums auf. Der
Abstand dU1 entspricht einer Modulation
von 100%. Signalraumpunkte auf dem inneren Kreis weisen einen Abstand
dUn0 zu Signalraumpunkten auf dem äußeren
Kreis auf. Der Abstand zwischen Signalraumpunkten auf dem inneren
Kreis beträgt dUn1.
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Dieses
Konstellationsdiagramm wird bestimmt, indem die Signalraumpunkte
innerhalb einer ringförmigen Fläche einschließlich
der Ränder, die durch den Einheitskreis außen
und einen innenliegenden konzentrischen Kreis, welcher einen minimalen
Abstand zu dem Ursprung des Signalraums angibt, derart verteilt
werden, dass die Abstände benachbarter Signalraumpunkte
maximiert werden. Dabei entspricht der Durchmesser des Einheitskreises
der maximalen Sendeleistung.
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Hierzu
können nummerische Verfahren eingesetzt werden. Bei geringen
Anzahlen von Signalraumpunkten ist auch eine analytische Lösung
möglich. Die Größe des inneren Kreises
wird dabei in Abhängigkeit von der Leistungsdichteverteilung
der Rauschleistung bestimmt. Liegt der Schwerpunkt der Rauschleistungsdichte
bei geringen Amplituden, so wird ein großer innerer Kreis
gewählt. Bei gleichmäßiger verteilter Rauschleistungsdichte
wird ein kleinerer innerer Kreis gewählt.
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Diese
Konstellation wurde beispielsweise unter der Vorgabe, den gleichen
Intersymbolabstand dUn0 wie bei der klassischen
16-QAM-Modulation (dSn0) einzuhalten. Es
ergeben sich folgende beispielhafte Koordinaten bzw. Radien für
die Signalraumpunkte im ersten Quadranten:
Vorteilhaft ist
auch hier, dass bereits der innere Kreis einen großen Abstand
dU0 zum Ursprung des Signalraums aufweist.
Die Signalraumpunkte U1, U4, U6, U5, U11, U10, U16, U15 und insbesondere
die Signalraumpunkte U2, U3, U7, U8, U12, U9, U13 und U14 sind damit
besonders wenig anfällig gegenüber Rauschsignalen geringer
Amplituden. Im Vergleich zur reinen Amplitudenkompression nach 3 erzielt
man hier einen deutlich größeren Abstand der inneren
Signalraumpunkte zum Ursprung des Konstellationsdiagramms.
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Es
ergeben sich für das hier dargestellte Konstellationsdiagramm
die folgenden Koordinaten:
| | r | I | Q |
| U16 | 0,649 | 0,600 | 0,248 |
| U15 | 0,649 | 0,248 | 0,600 |
| U13 | 1,000 | 1,000 | 0,000 |
| U14 | 1,000 | 0,707 | 0,707 |
- Dabei ist r = SQRT(I·I + Q·Q)
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Ein
solches Konstellationsdiagramm wird von einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung, wie in 5 dargestellt, genutzt. Alternativ
kann es auch von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wie in 6 dargestellt, genutzt werden. In 5 wird
ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt. Eine Sende-Verarbeitungseinrichtung 14 ist
mit einem Sender 10 verbunden. Ein Empfänger 11 ist
mit einer Empfangs-Verarbeitungseinrichtung 15 verbunden.
Die Sende-Verarbeitungseinrichtung 14 erzeugt aus einem
digitalen Signal digitale I/Q-Werte, d. h. Signalraumpunkte in einem
zweidimensionalen Signalraum. Die Signalraumpunkte werden als digitale
Daten an den Sender 10 übertragen. Der Sender 10 erzeugt
aus den Signalraumpunkten ein moduliertes Sendesignal und sendet
dieses aus. Es wird über den Übertragungskanal 16 übertragen.
Bei dem Übertragungskanal 16 handelt es sich um
einen nicht idealen Übertragungskanal. D. h. das modulierte
Sendesignal wird durch Störungen überlagert.
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Der
Empfänger 11 empfängt das gestörte
modulierte Sendesignal und wandelt es in Signalraumpunkte um. Die
Signalraumpunkte werden als digitale Daten an die Empfangs-Verarbeitungs-Einrichtung 15 übertragen.
Die Empfangs-Verarbeitungs-Einrichtung 15 ermittelt ausgehend
von den Signalraumpunkten ein digitales Signal.
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Damit
das digitale Signal, welches die Sende-Verarbeitungs-Einrichtung 14 erhält,
möglichst identisch von der Empfangs-Verarbeitungs-Einrichtung 15 ausgegeben
wird, müssen Störungen während der Übertragung
möglichst vermieden werden. Reale Übertragungskanäle
sind häufig keine AWGN-Kanäle, d. h. bei den Kanalstörungen
handelt es sich nicht um weißes Rauschen. Oftmals liegt
bei geringen Amplituden des Rauschsignals eine hohe Rausch-Leistungs-Dichte
vor, während bei hohen Amplituden des Rauschsignals eine
geringe Rausch-Leistungs-Dichte vorliegt. Bei einem solchen Übertragungskanal
können mit herkömmlichen Übertragungsverfahren
wie z. B. 16-QAM nicht optimale Ergebnisse erzielt werden, da nahe
am Ursprung des Signalraums liegende Signalraumpunkte mit einer
hohen Wahrscheinlichkeit derart gestört werden, dass sie
nicht korrekt übertragen werden. Um dieses Problem zu beseitigen,
nutzt die Sende-Verarbeitungs-Einrichtung 14 Übertragungsverfahren,
bei welchen die Signalraumpunkte einen deutlich größeren
Abstand vom Ursprung des Signalraums haben, als der Abstand zwischen
den Signalraumpunkten beträgt. So werden Konstellationsdiagramme
der Signalraumpunkte wie in 3 und 4 gezeigt
eingesetzt.
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In 6 wird
ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt. Das Ausführungsbeispiel entspricht
teilweise dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Eine Sende-Verarbeitungs-Einrichtung 17 ist mit einer Kompressions-Einrichtung 12 verbunden.
Die Kompressions-Einrichtung 12 ist mit einem Sender 10 verbunden.
Ein Empfänger 11 ist mit einer Dekompressions-Einrichtung 13 verbunden.
Die Dekompressions-Einrichtung 13 ist mit einer Empfangs-Verarbeitungs-Einrichtung 18 verbunden.
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Ein
digitales Signal wird von der Sende-Verarbeitungs-Einrichtung 17 in
I/Q-Werte, d. h. Signalraumpunkte in einem zweidimensionalen Signalraum
umgewandelt. Dabei werden herkömmliche Konstellationen von
Signalraumpunkten, wie z. B. in 1 oder 2 dargestellt,
eingesetzt. Die Signalraumpunkte werden anschließend als
digitale Daten an die Kompressions-Einrichtung 12 übertragen.
Die Kompressions-Einrichtung 12 komprimiert die Signalraumpunkte
hin zu höheren Amplituden. D. h. der Abstand der Signalraumpunkte
zum Ursprung des Signalraums wird erhöht. Dabei wird die
maximale Amplitude der Signalraumpunkte jedoch nicht verändert.
So werden Signalraumpunkte, welche bereits die maximale Amplitude
inne haben nicht verändert. Die minimale Amplitude der
Signalraumpunkte wird so erhöht.
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Die
Umwandlung der Daten in komprimierte Signalraumpunkte kann auch
in einem Schritt, ohne herkömmliche Konstellationen zu
erzeugen, erfolgen.
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Die
komprimierten Signalraumpunkte werden anschließend weiterhin
als digitale Daten an den Sender 10 übertragen.
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Wie
bereits anhand von 5 beschrieben, erzeugt der Sender 10 daraus
ein analoges Signal und überträgt dieses über
den Übertragungskanal 16 an den Empfänger 11.
Der Empfänger 11 erzeugt daraus erneut die komprimierten
Signalraumpunkte und leitet sie als digitale Daten an die Dekompressions-Einrichtung 13 weiter.
Die Dekompressions-Einrichtung 13 macht die Kompression
durch die Kompressions-Einrichtung 12 rückgängig.
D. h. sie verringert die minimale Amplitude der Signalraumpunkte.
Es wird somit erneut das herkömmliche Konstellationsdiagramm,
welches von der Sende-Verarbeitungseinrichtung 17 ausgesendet wurde
erzeugt und an die Empfangs-Verarbeitungs-Einrichtung 18 weitergeleitet.
Die Empfangs-Verarbeitungs-Einrichtung 18 erzeugt aus den
nicht länger komprimierten Signalraumpunkten erneut ein
digitales Signal.
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Die
Umwandlung der komprimierten Signalraumpunkte in Daten kann auch
in einem Schritt, ohne herkömmliche Konstellationen zu
erzeugen, erfolgen.
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Vorteilhaft
an diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist, dass durch Hinzufügung lediglich der Kompressions-Einrichtung 12 und
der Dekompressions-Einrichtung 13 herkömmliche Übertragungsvorrichtungen
erfindungsgemäß eingesetzt werden können.
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7 zeigt
eine detaillierte Darstellung eines Teils eines Senders wie er auch
in den Ausführungsbeispielen aus 5 und 6 eingesetzt
wird. Eine Basisband-Verarbeitungseinrichtung 40 ist mit
zwei Digital-Analog-Wandlern 41, 42 verbunden.
Die Digital-Analog-Wandler 41, 42 sind jeweils
mit einem Mischer 43, 44 verbunden. Der erste
Mischer 43 ist weiterhin direkt mit einem Lokaloszillator 45 verbunden.
Der zweite Mischer 44 ist über einen Phasenschieber 46 mit
dem Lokaloszillator 45 verbunden. Die Ausgänge
der Mischer 43, 44 sind mit den Eingängen
eines Addierers 47 verbunden.
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Ein
digitales Signal d(k) wird der Basisband-Verarbeitungseinrichtung 40 zugeführt.
Die Basisband-Verarbeitungseinrichtung 40 erzeugt aus dem
digitalen Signal d(k) zwei digitale Signale I'(k) und Q'(k). Die
erzeugten Signale I'(k) und Q'(k) enthalten sämtliche Informationen,
welche in dem digitalen Signal d(k) enthalten sind. Das digitale
Signal d(k) wird so in zweidimensionale Signalraumpunkte umgewandelt.
Die Signale I'(k) und Q'(k) werden jeweils einem Digital-Analog-Wandler 41, 42 zugeführt.
Die Digital-Analog-Wandler 41, 42 wandeln die
Signale I'(k) und Q'(k) in analoge Signale I'(t) und Q'(t). Um die
analogen Signale I'(t) und Q'(t) auf eine Sendefrequenz zu transformieren
und zusammenzuführen, werden sie jeweils einem Mischer 43, 44 zugeführt.
Der erste Mischer 43 mischt das Signal I'(t) direkt mit
dem von dem Lokaloszillator 45 erzeugten Lokaloszillatorsignal.
Der zweite Mischer 44 mischt das Signal Q'(t) mit einem
von dem Phasenschieber 46 um 90° in seiner Phase
verzögerten Lokaloszillatorsignal. Die von den Mischern
erzeugten Signale werden von dem Addierer 47 zusammengeführt
und als Sendesignal x'(t) ausgegeben.
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In 8 und 9 wird
ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt. In einem ersten Schritt 20 werden
digitale Datenwerte direkt in digitale komprimierte I/Q-Werte umgewandelt.
In einem zweiten Schritt 21 wird aus den digitalen komprimierten
I/Q-Werten ein analoges Hochfrequenzsignal erzeugt. In einem dritten
Schritt 22 wird das analoge Hochfrequenzsignal übertragen.
In einem vierten Schritt 24 wird das übertragene
Hochfrequenzsignal empfangen. In einem fünften Schritt 25 werden aus
dem empfangenen analogen Hochfrequenzsignal die digitalen komprimierten
I/Q-Werte ermittelt. In einem abschließenden sechsten Schritt 26 werden
aus den digitalen komprimierten I/Q-Werten die Daten zürückgewonnen,
d. h. dass digitale Signal wird erneut erstellt.
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Das
hier dargestellte Verfahren wird z. B. von dem Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 5 durchgeführt.
Es werden Konstellationsdiagramme wie in 3 und 4 gezeigt
eingesetzt.
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Anhand
der 10 und 11 wird
ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel kommt zur
Anwendung, wenn zunächst ein klassisches QAM-Mapping stattfindet.
In einem ersten Schritt 30 werden ausgehend von einem digitalen
Signal digitale I/Q-Werte erzeugt. In einem zweiten Schritt 31 werden
die digitalen I/Q-Werte komprimiert. Die Signalraumpunkte werden hierzu
im Signalraum derart angeordnet, dass sich eine Kompression ergibt.
D. h. I/Q-Werte geringer Amplitude werden in ihrer Amplitude erhöht.
Das genaue Vorgehen bei der Kompression ist anhand der 3 näher beschrieben.
In einem dritten Schritt 32 wird aus den komprimierten
I/Q-Werten ein analoges Hochfrequenzsignal erzeugt. In einem vierten
Schritt 33 wird das analoge Hochfrequenzsignal gesendet.
In einem fünften Schritt 34 wird das analoge Hochfrequenzsignal
empfangen. In einem sechsten Schritt 35 werden aus dem empfangenen
analogen Hochfrequenzsignal die digitalen komprimierten I/Q-Werte
zurückgewonnen. In einem siebten Schritt 36 wird
die Kompression der digitalen I/Q-Werte rückgängig
gemacht. D. h. die minimale Amplitude der I/Q-Werte wird erneut
verringert. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die Ausführungen
zu 3 und 4 verwiesen. In einem abschließenden
achten Schritt 37 wird ausgehend von den nicht länger
komprimierten digitalen I/Q-Werten das digitale Signal zurückgewonnen.
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Das
hier dargestellte Verfahren wird z. B. von dem Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 6 durchgeführt.
Es werden Konstellationsdiagramme wie in 3 und 4 gezeigt
eingesetzt.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. So kann die Kompression der Konstellationsdiagramme
bei verschiedenen herkömmlichen Übertragungsverfahren
eingesetzt werden. Auch ein Einsatz bei kabelgebundenen Übertragungsverfahren
ist möglich. Alle vorstehend beschriebenen Merkmale oder
in den Figuren gezeigten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig
vorteilhaft miteinander kombinierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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