DE19735216C2 - Method for transmitting multicarrier signals with a coefficient setting of the time domain equalizer - Google Patents
Method for transmitting multicarrier signals with a coefficient setting of the time domain equalizerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Mehr trägersignalen mit einer Koeffizienteneinstellung des Zeitbe reichsentzerrers zur Verkürzung der Kanalimpulsantwort gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for transmitting more carrier signals with a coefficient setting of the Zeitbe Reichsentzerrers to shorten the channel impulse response according the preamble of claim 1.
Auf dem Gebiet der digitalen Signalverarbeitung sind Systeme bekannt, die eine hochratige digitale Nachrichtenübertragung ermöglichen. Eine Technik, die in jüngster Zeit immer mehr an Bedeutung gewinnt, ist die Mehrträgerübertragung, die auch als "Discrete Multitone (DMT)" oder "Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM)" bekannt ist. Bei der Mehrträgerübertragung wird der zu übertragende Datenstrom in viele parallele Teil ströme zerlegt, welche im Frequenzmultiplex unabhängig vonein ander übertragen werden.There are systems in the field of digital signal processing known to have a high-rate digital message transmission enable. A technique that has been increasing in recent times Gaining importance is multicarrier transmission, which is also called "Discrete Multitone (DMT)" or "Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) "is known. In multi-carrier transmission the data stream to be transmitted is divided into many parallel parts streams which are independent of one another in frequency division multiplexing be transferred to others.
Praktisch geschieht die Signalerzeugung durch eine IFFT (Inver se Fast Fourier Transform), wobei die Komponenten des Vektors im DFT (Discrete Fourier Transform)-Bereich mit Signalpunkten einer QAM (Quadratur Amplituden-Modulation) belegt werden. Durch die IFFT entsteht ein Signal mit Blockstruktur im Zeitbe reich. Um eine Inter-Block-Interferenz zu vermeiden, wird bei DMT bzw. OFDM ein zyklischer Präfix, das sogenannte Guard- Intervall, eingesetzt. Hier wird zyklisch das Rahmenende dem Block zeitlich vorangestellt. Die Faltung mit der Kanalim pulsantwort erscheint dann als zyklische Faltung, welche dann im DFT-Bereich durch eine einfache Multiplikation mit komplexen Koeffizienten beschrieben werden kann. Es vereinfacht sich die Entzerrung, die nun im DFT-Bereich erfolgen kann und dann einer simplen AGC (Automatic Gain Control) für jeden Träger ent spricht. In practice, the signal is generated by an IFFT (Inver Fast Fourier Transform), taking the components of the vector in the DFT (Discrete Fourier Transform) area with signal points a QAM (Quadrature Amplitude Modulation). The IFFT creates a signal with a block structure in the time domain rich. To avoid inter-block interference, DMT or OFDM a cyclic prefix, the so-called guard Interval. Here the frame end is cyclical Block preceded by a block. Folding with the canal The pulse response then appears as a cyclic convolution, which then in the DFT area by simple multiplication with complex Coefficients can be described. It simplifies the Equalization, which can now be done in the DFT range and then one simple AGC (Automatic Gain Control) for every wearer speaks.
Voraussetzung ist allerdings, daß die Kanalimpulsantwort kürzer als das gewählte Guard-Intervall ist. Dies kann man einerseits durch die Wahl eines entsprechend langen Guard-Intervalls er reichen, wie dies im Funkbereich bei OFDM (z. B. DAB, Digital Audio Broadcasting) geschieht. Andererseits bietet sich jedoch auch die Möglichkeit, die Impulsantwort durch eine Zeitbe reichsvorentzerrung auf die Länge des Guard-Intervalls zu ver kürzen. Dies führt zu einer effektiveren Nutzung des Übertra gungskanals, setzt jedoch voraus, daß der Kanal so langsam ver änderlich ist, daß eine Adaption und Nachführung der Entzerrer koeffizienten möglich ist. Bei Kabelanwendungen ist die Zeitbe reichsvorentzerrung die übliche Vorgehensweise. Bei der Ein stellung der Entzerrerkoeffizienten ist nicht nur auf die Kürze der resultierenden Gesamtimpulsantwort aus Kanal und Entzerrer zu achten, sondern als weiteres Kriterium tritt das resultie rende Signal-Geräusch-Verhältnis hinzu. In "Optimum Finite- Length Equalization for Multicarrier Transceivers", erschienen in IEEE Transactions on Communications, Vol. 44, No. 1, Jan. 1996, beschreiben N. Al-Dhahir und J. M. Ciofft diesen Sachver halt genauer. Dort wird dargestellt, daß zur optimalen Einstel lung der Koeffizienten der folgende Ausdruck zu maximieren ist.However, the prerequisite is that the channel impulse response is shorter than the selected guard interval. You can do this on the one hand by choosing a correspondingly long guard interval range, as is the case with OFDM (e.g. DAB, digital Audio broadcasting) happens. On the other hand, it offers also the possibility of impulse response through a time realign pre-equalization to the length of the guard interval shorten. This leads to a more effective use of the transfer supply channel, but requires that the channel ver so slowly is changeable that an adaptation and tracking of the equalizer coefficient is possible. For cable applications, the time is empire pre-equalization is the usual procedure. At the one Positioning the equalizer coefficients is not just for brevity the resulting total impulse response from channel and equalizer to pay attention, but as a further criterion occurs the result signal-to-noise ratio. In "Optimum Finite- Length Equalization for Multicarrier Transceivers " in IEEE Transactions on Communications, Vol. 44, No. Jan 1 1996, N. Al-Dhahir and J.M. Ciofft describe this subject stop more precisely. There it is shown that for the optimal setting to maximize the coefficient of the following expression is.
wobei bDMT die Summe der Teilkapazitäten bi bezeichnet. Nähe rungsweise bedeutet dies, daß das geometrische Mittel aus den einzelnen Signal-Geräusch-Verhältnissen der Träger (SNRi ) zu maximieren ist.where b DMT denotes the sum of the partial capacities b i . Approximately, this means that the geometric mean of the individual signal-to-noise ratios of the carriers (SNR i ) is to be maximized.
Das einfachste Einstellverfahren, das jedoch nur die Länge der resultierenden Impulsantwort einbezieht, wäre die Approximation des Übertragungskanals durch einen gebrochen-rationalen Aus druck A(z)/B(z), wobei der Grad A(z) von maximal gleich der Guard-Intervall-Länge sein sollte. Ein Transversalfilter mit der Übertragungsfunktion B(z) kann dann als Zeitbereichsentzer rer dienen. Es verbleibt als Gesamtübertragungsfunktion idea lerweise nur A(z). Das Signal-Geräusch-Verhältnis SNRi ist hierbei in keiner Weise berücksichtigt, und die Entzerrung ist daher im Allgemeinen nicht optimal.The simplest setting method, which only includes the length of the resulting impulse response, would be the approximation of the transmission channel by a fractionally rational expression A (z) / B (z), the degree A (z) being equal to or less than the guard interval -Length should be. A transversal filter with the transfer function B (z) can then serve as a time domain equalizer. Ideally, the only remaining transfer function is A (z). The signal-to-noise ratio SNR i is not taken into account here in any way, and the equalization is therefore generally not optimal.
Andere Einstellalgorithmen adaptieren wechselseitig einen Zeit bereichsentzerrer W(z) und ein Ersatzsystem E(z). Auch hierbei wird nicht direkt das Signal-Geräusch-Verhältnis SNRi mit ein bezogen, auch wenn die Ergebnisse oft bereits recht günstig sind. Es werden wechselseitig zwei Kriterien beachtet: die Identität zwischen Ersatzsystem E(z) und Kettenschaltung aus Kanal und Entzerrer W(z) (Minimierung des mittleren quadrati schen Fehlers) und die Längenrestriktion der Gesamtimpulsant wort. Zusätzlich wird im Allgemeinen natürlich auch eine Län genrestriktion für den Entzerrer W(z) durch die Vorgabe einer Maximalanzahl von Koeffizienten zugrundegelegt.Other setting algorithms mutually adapt a time domain equalizer W (z) and a replacement system E (z). Here too, the signal-to-noise ratio SNR i is not directly taken into account, even if the results are often quite favorable. Two criteria are mutually observed: the identity between equivalent system E (z) and derailleur circuit consisting of channel and equalizer W (z) (minimization of the mean square error) and the length restriction of the total impulse response. In addition, a length restriction for the equalizer W (z) is of course generally also taken as a basis by specifying a maximum number of coefficients.
Zwei Publikationen seien hier stellvertretend für die beschrie bene Vorgehensweise genannt: von Bladel, M., Moeneclaey, M.: "Time-domain Equalization for Multicarrier Communication", er schienen in Proc. Communication Theory Mini-Conference (Globe com '95), Singapore, 13-17 Nov. 1995, S. 167-171. und Farhang- Boroujeny, B.: "Channel Memory Truncation for Maximum Likeli hood Sequence Estimation", ebenfalls erschienen in Proc. Commu nication Theory Mini-Conference (Globecom '95), Singapore, 13- 17 Nov. 1995, S. 172-176. Auch in der o. g. Veröffentlichung von N. Al-Dhahir und J. M. Ciofft wird dieser Ansatz unnötigerweise bei der praktischen Ausführung des Entzerrerabgleichs wieder verwendet. Bei diesen diesen Verfahren wird jedoch nicht die Gesamtstörleistung mit einbezogen.Two publications are representative of the described bene procedure called: von Bladel, M., Moeneclaey, M .: "Time-domain equalization for multicarrier communication", he appeared in proc. Communication Theory Mini-Conference (Globe com '95), Singapore, Nov. 13-17, 1995, pp. 167-171. and Farhang Boroujeny, B .: "Channel Memory Truncation for Maximum Likeli hood Sequence Estimation ", also published in Proc. Commu nication Theory Mini-Conference (Globecom '95), Singapore, 13- 17 Nov. 1995, pp. 172-176. Also in the above release of N. Al-Dhahir and J.M. Ciofft make this approach unnecessary in the practical execution of the equalizer adjustment again used. However, these procedures do not Total interference power included.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Übertra gung von Mehrträgersignalen verfügbar zu machen, das einen op timalen Entzerrerabgleich bei größtmöglicher Verarbeitungsge schwindigkeit ermöglicht.The object of the invention is therefore to provide a method for transmission to make available multicarrier signals that an op Maximum equalizer adjustment with the largest possible processing area allows speed.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An spruchs 1 gelöst.This task is characterized by the characteristics of the contractor spell 1 solved.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Entzerrerabgleich durchgeführt, der sich auf die Optimierung nur eines Kriteri ums, das in obiger Gleichung G1 bereits angegeben wurde, be schränkt. Dies bedeutet, es wird das geometrische Mittel des Signal-Geräusch-Verhältnisses maximiert. Dabei wird jedoch die Gesamtstörleistung einbezogen, die sowohl von Störungen stammen können, jedoch ebenso aus dem Überschreiten des Guard- Intervalls (Inter-Block-Interferenz) durch eine zu lange Gesam timpulsantwort resultieren kann.In the method according to the invention, an equalizer adjustment is carried out performed on the optimization of only one criterion um, which has already been given in equation G1 above, be limits. This means it becomes the geometric mean of the Signal-to-noise ratio maximized. However, the Total interference power included, both from interference can, but also from exceeding the Guard Intervals (inter-block interference) due to a too long total timpulse response can result.
Man faßt also die Störleistungsdichtespektren, die aus Rau scheinflüssen, wie beispielsweise Nebensprechstörungen stammen, sowie solche, die durch Überschreiten des Guard-Intervalls durch die Kanalimpulsantwort nach Zeitbereichsentzerrung ent stehen, zu einem gemeinsamen Störleistungsdichtespektrum zusam men.So one summarizes the interference power density spectra that from Rau apparent flows, such as crosstalk disorders, as well as those that exceed the guard interval by the channel impulse response after time domain equalization stand together to a common interference power density spectrum men.
Es wird damit ein gemeinsames Optimum gefunden, was bedeutet, daß nicht zwangsläufig die Gesamtimpulsantwort auf die Länge des Guard-Intervalls beschränkt wird. Wichtig ist bei dem er findungsgemäßen Verfahren ebenfalls, daß der sogenannte Lec keffekt der DFT mit einbezogen wird. Bei der Transformation in den DFT-Bereich, die Bestandteil des DMT-Empfängers ist, wird ein rechteckiges Signalfenster für die Entnahme des Zeitsignals verwendet. Dies hat keine Bedeutung für den Nutzsignalanteil, da dieser einen zyklischen Präfix besitzt. Für Rauschsignale und auch die Signalanteile, die das Guard-Intervall überschrei ten, gilt dies jedoch nicht. Dafür existiert kein zyklischer Präfix, und es muß der Einfluß der Rechteckfensterung für die Berechnung des Störabstands je Träger einbezogen werden.A common optimum is found, which means that not necessarily the total impulse response to length of the guard interval is limited. What is important with him inventive method also that the so-called Lec effect of the DFT is included. When transforming into the DFT area, which is part of the DMT receiver a rectangular signal window for the extraction of the time signal used. This has no meaning for the useful signal component, because it has a cyclic prefix. For noise signals and also the signal components that exceed the guard interval However, this does not apply. There is no cyclical for this Prefix, and it must be the influence of the rectangular window for the Calculation of the signal-to-noise ratio per carrier must be included.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet deshalb Vorteile durch Beschränkung auf nur ein Optimierungskriterium und durch kor rekte Berechnung des Störabstands mit Einbeziehen des Leck effekts.The method according to the invention therefore offers advantages through Restriction to only one optimization criterion and by cor correct calculation of the signal-to-noise ratio including the leak effect.
Ein weiterer Vorteil ist, daß die Reichweite der Übertragung erhöht wird. Vorteilhaft ist außerdem die gleichmäßige Konver genz, d. h. es treten weniger Schwankungen in den Resultaten für verschiedene Längen auf.Another advantage is that the transmission range is increased. The even conversion is also advantageous genz, d. H. there are fewer fluctuations in the results for different lengths.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiligenden Zeichnungen näher erläutert.The invention is described below using exemplary embodiments explained in connection with the accompanying drawings.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 das Blockschaltbild eines üblichen Übertragungssy stems, Fig. 1 is a block diagram of a conventional stems Übertragungssy,
Fig. 2 beispielhaft vier Kanalimpulsantworten, hervorgerufen durch die jeweils nächstliegenden Abtastwerte, Fig. 2 for example, four channel impulse responses elicited by the respective nearest samples,
Fig. 3 das Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 3 shows the flowchart of the method according to the invention,
Fig. 4 das Signal-Geräusch-Verhältnis bei den verschiedenen Trägerpositionen und Fig. 4 shows the signal-to-noise ratio in the different carrier positions and
Fig. 5 die normierte Impulsantwort in Abhängigkeit von den Abtastwerten. Fig. 5, the normalized impulse response function of the samples.
Eine übliche Vorgehensweise ist die Betrachtung eines Ersatzsy stems, das die gewünschte Impulsantwortlänge aufweist. In Fig. 1 ist das zugrunde liegende Blockschaltbild dargestellt. In dem Blockschaltbild kennzeichnen nk 2 die Abtastwerte einer Rauschstörung, ek 6 die Abtastwerte des Fehlers zwischen dem Ausgang des wahren Systems und des Ersatzsystems E(z) 5, und z-Δ 4 dient der Modellierung einer Totzeit. H(z) stellt die Ka nalübertragungsfunktion 1 dar und W(z) den Entzerrer 3.A common approach is to consider a replacement system that has the desired impulse response length. The basic block diagram is shown in FIG. 1. In the block diagram, n k 2 characterize the samples of a noise disturbance, e k 6 the samples of the error between the output of the true system and the replacement system E (z) 5, and z - Δ 4 is used to model a dead time. H (z) represents the channel transfer function 1 and W (z) the equalizer 3 .
Im Erfindungsgemäßen Verfahren kann auf das Ersatzsystem 5 ver zichtet werden, da die Optimierung des Systems über die Ein stellung nur eines Kriteriums des Entzerrers 3 geschieht.In the method according to the invention, the replacement system 5 can be dispensed with, since the optimization of the system takes place via the setting of only one criterion of the equalizer 3 .
Die iterativ zu wiederholenden Schritte entsprechend dem erfin dungsgemäßen Verfahren werden nachstehend dargestellt. In Fig. 3 sind die entsprechenden Schritte als Ablaufdiagramm darge stellt.The steps to be repeated iteratively in accordance with the method according to the invention are shown below. In Fig. 3, the corresponding steps are shown as a flow chart Darge.
NTr ist dabei die maximal mögliche Trägeranzahl. Unter der An
nahme eines Basisbandsignals, bei dem die beiden Hälften des
DFT-Rahmens zueinander konjugiert komplex zu belegen sind, ist
die DFT-Länge dann NDFT = 2 . NTr. Das erfindungsgemäße Verfahren
verwendet jedoch eine Überabtastung im Frequenzbereich, wodurch
die tatsächlich eingesetzte DFT-Länge NDFT2 zu NDFT2 = 4 . NTr
wird.
N Tr is the maximum possible number of carriers. Assuming a baseband signal in which the two halves of the DFT frame are conjugate complex to be occupied, the DFT length is then N DFT = 2. N Tr . However, the method according to the invention uses oversampling in the frequency domain, as a result of which the DFT length actually used N DFT2 to N DFT2 = 4. N Tr becomes.
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1. Normalisieren der Verhältnisse von Hi/Ni sodaß Σi|Hi|2/Σi|Ni|2
das tatsächliche Signal-Geräusch-Verhältnis SNRv vor dem
Entzerrer bei Belegung allermöglichen Träger mit konstanter
Leistung wiedergibt
1. Normalize the ratios of H i / N i so that Σ i | H i | 2 / Σ i | N i | 2 shows the actual signal-to-noise ratio SNR v before the equalizer when occupying all possible carriers with constant power
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2. Produkt Si der Kanalübertragungsfunktion Hi mal Entzer
rerübertragungsfunktion Wi im DFT-Bereich
Si = Hi . Wi G32. Product S i of the channel transfer function H i times equalizer transfer function W i in the DFT range
S i = H i . W i G3 -
3. IFFT zur Ermittlung der zugehörigen Impulsantwort
s = IFFT(S) G43. IFFT to determine the associated impulse response
s = IFFT (S) G4 - 4. Bestimmen des mittleren Signalleistungsdichteanteils |Ni s|2 des Teils der Impulsantwort s, der über das Guard-Intervall hinaus in den nächsten Rahmen hineinreicht.4. Determine the average signal power density component | N i s | 2 of the part of the impulse response s that extends beyond the guard interval into the next frame.
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5. Man bestimme die DFT-Transformierte Ni der Impulsantwort
der Störung, wobei alle spektralen Eigenschaften der Störung
mit einbezogen werden. Ni 2 ist dann die Rauschleistungs
dichtefunktion. Es wird das Produkt aus Ni und der Entzer
rerübertragungsfunktion Wi gebildet.
Ni n = Ni . Wi G55. Determine the DFT transform N i of the impulse response of the disturbance, taking into account all spectral properties of the disturbance. N i 2 is then the noise power density function. The product of N i and the equalizer transfer function W i is formed.
N i n = N i . W i G5 -
6. Addition der Störleistungsanteile aus den Schritten 4 und
5.
|Ni|2 = |Ni s|2 + |Ni n|2 G66. Add the interference power components from steps 4 and 5 .
| N i | 2 = | N i s | 2 + | N i n | 2 G6 -
7. Berechnung der zur Störleistungsdichte |Ni|2 zugehörigen Au
tokorrelierten ni
ni = IFFT(|Ni|2) G77. Calculation of the interference power density | N i | 2 associated autocorrelated n i
n i = IFFT (| N i | 2 ) G7 -
8. Einbeziehen des Leckeffekts der DFT durch Multiplikation von
ni mit einer Dreiecksfunktion ti
8. Include the leak effect of the DFT by multiplying n i by a triangular function t i
Die Multiplikation des Zeitbereichsäquivalents (Auto korrelationsfolge) der Rauschleistungsdichte mit einer Drei ecksfunktion beschreibt nach Kammeyer, K. D., Kroschel, K.: "Digitale Signalverarbeitung", Teubner, Stuttgart, 1996, S. 231, den Einfluß einer Rechteckfensterung, die bei der empfangsseitigen Bildung der DFT prinzipbedingt gegeben ist. Um diese Dreiecksfunktion näherungsweise im zeitdiskreten Zeitbereichsvektor darstellen zu können, wurde im Frequenz bereich eine Überabtastung, hier um den Faktor 2 gewählt. Diese bedeutet, wie bereits erwähnt, daß dem erfindungsge mäßen Verfahren ein Frequenzraster zugrundeliegt, das minde stens den halben Trägerabstand besitzt.The multiplication of the time domain equivalent (Auto correlation sequence) of the noise power density with a three corner function describes according to Kammeyer, K.D., Kroschel, K .: "Digital signal processing", Teubner, Stuttgart, 1996, P. 231, the influence of a rectangular window, which in the the formation of the DFT at the receiving end is given in principle. About this triangular function approximately in time-discrete To be able to represent time domain vector was in frequency range oversampling, chosen here by a factor of 2. As already mentioned, this means that the fiction method is based on a frequency grid that is at least has at least half the support spacing.
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1. Transformation von λ in den DFT-Bereich
Λ = FFT(λ) G91. Transformation of λ in the DFT area
Λ = FFT (λ) G9 -
2. Bestimmen des Signal-Geräusch-Verhältnisses SNRi für jeden
verwendeten Träger. Hier werden keine Frequenzen berück
sichtigt, die aus der Überabtastung hervorgegangen sind,
sondern nur die wirklich verwendeten im ursprünglichen Trä
gerabstand.
U bezeichnet die Menge der tatsächlich belegten Trägerpo sitionen.2. Determine the signal-to-noise ratio SNR i for each carrier used. Here, no frequencies are taken into account, which resulted from the oversampling, but only those actually used in the original carrier distance.
U denotes the amount of the actually occupied carrier positions. -
3. Summation aller Kanalkapazitätsanteile der einzelnen Trä
ger, was näherungsweise dem geometrischen Mittel aller
SNRi, i ∈ U entspricht.
R ist die Zielgröße und wird durch einen mehrdimensionalen Optimierungsalgorithmus, beispielsweise AMOEBA (Downhill Simplex Method)in Press, W. H., Flannery, B. P., Teukolsky, S. A., Vetterling, W. T.: " Numerical Recipes", Cambridge University Press, Cambridge, 1989, S. 289 ff., durch Modi fikation der Zeitbereichsentzerrerkoeffizienten maximiert. Als Abbruchkriterium des Algorithmus kann die Änderung von R zwischen zwei aufeinanderfolgenden Iterationen dienen. D. h. es wird der Wert von R für die nächst folgende Ite ration immer zwischengespeichert, um danach einen Vergleich durchführen zu können. Unterschreitet die Änderung eine ge wisse Schwelle, so kann die Iteration terminiert werden.3. Summation of all channel capacity components of the individual carriers, which corresponds approximately to the geometric mean of all SNR i , i ∈ U.
R is the target variable and is determined by a multidimensional optimization algorithm, for example AMOEBA (Downhill Simplex Method) in Press, WH, Flannery, BP, Teukolsky, SA, Vetterling, WT: "Numerical Recipes", Cambridge University Press, Cambridge, 1989, p. 289 ff., Maximized by modifying the time domain equalizer coefficients. The change in R between two successive iterations can serve as the termination criterion of the algorithm. That is, the value of R is always buffered for the next iteration, so that a comparison can then be carried out. If the change falls below a certain threshold, the iteration can be terminated.
Etwas detaillierter muß noch Schritt 4 anhand Fig. 2 beschrie ben werden.Step 4 must be described in somewhat more detail with reference to FIG. 2.
Ein DMT-Empfänger wird üblicherweise den Detektionsrahmen 7 zeitlich so legen, daß die Inter-Block-Interferenzen minimiert werden. Es wird dabei eine Kompromißlage gefunden, bei der so wohl Nachschwinger 11a und 11b von Komponenten des vorhergehen den Rahmens 9a als auch Vorschwinger 12a und 12b von Komponen ten des folgenden Rahmens 9b als Störung einbezogen werden müs sen. Fig. 2 zeigt beispielhaft vier Kanalimpulsantworten 10a bis 10d (der Anschaulichkeit halber kontinuierlich darge stellt), hervorgerufen von den jeweils nächstliegenden Ab tastwerten. Abhängig von der Länge der Kanalimpulsantwort nach der Zeitbereichsentzerrung denke man sich weitere Impulsantwor ten ausgehend von den jeweils folgenden Abtastwerten (in Fig. 2 durch Punkte angedeutet). Zu jeder möglichen Lage muß der Aus schnitt der Impulsantwort, der in den Auswerterahmen 14 fällt, durch rechteckige Fensterung entnommen werden und durch FFT und anschließende Betragsquadratbildung die resultierende Störlei stungsdichte berechnet werden. Alle diese Beiträge von Kompo nenten der Nachbarrahmen 9a und 9b sind aufzuaddieren, um eine mittlere Störleistungsdichte, hervorgerufen durch das Über schreiten des Guard-Intervalls 8, zu erhalten. Da für die Im pulsantwortabschnitte ebenfalls das gleiche Rechteckfenster, wie für signalunabhängiges Rauschen, verwendet wird, ist auch hier der Leckeffekt der DFT zu berücksichtigen. Daher werden beide Störanteile in Schritt 6 zusammengefaßt, bevor der Lec keffekt einbezogen wird.A DMT receiver will usually place the detection frame 7 so that the inter-block interference is minimized. A compromise situation is found in which post-oscillators 11 a and 11 b of components of the previous frame 9 a and pre-oscillators 12 a and 12 b of components of the following frame 9 b must be included as a disturbance. Fig. 2 shows an example of four channel impulse responses 10 a to 10 d (for the sake of clarity continuously represents Darge), caused by the nearest sample values. Depending on the length of the channel impulse response after the time domain equalization, one thinks of further impulse responses based on the respectively following samples (indicated by dots in FIG. 2). For every possible location, the cut-out of the impulse response, which falls into the evaluation frame 14 , must be removed through rectangular fenestration and the resulting Störlei density calculated by FFT and subsequent amount square formation. All of these contributions from components of the neighboring frames 9 a and 9 b are to be added together in order to obtain an average interference power density caused by the exceeding of the guard interval 8 . Since the same rectangular window as for signal-independent noise is also used for the pulse response sections, the leakage effect of the DFT must also be taken into account here. Therefore, both interference components are summarized in step 6 before the Lec effect is included.
Die Länge des Guard-Intervalls 8 sei nG. Es ist möglich, die Lage des Detektionsrahmens 7 zu schätzen, indem man für ver schiedene Lagen eines Unterrahmens 13 der Länge nG + 1 diejenige findet, bei der die maximale Energie im Unterrahmen 13 enthal ten ist. Nach diesem Unterrahmen 13 beginnt der Detektionsrah men 7.The length of the guard interval 8 is n G. It is possible to estimate the position of the detection frame 7 by finding the one in which the maximum energy is contained in the subframe 13 for different positions of a subframe 13 of length n G + 1. After this subframe 13 , the detection frame 7 begins.
Nachstehend ist die Vorgehensweise nochmals formal beschrieben. Wir nehmen zunächst der Einfachheit einmal an, der Zeitnull punkt der Gesamtimpulsantwort si werde so gelegt, daß die Ener gie von Vor (12a, 12b)- und Nachschwingern (11a, 11b) der Im pulsantwort gleich ist, d. h. der Zeitnullpunkt liege im "Ener gieschwerpunkt" der Impulsantwort. Eine solche Zeitachsenver schiebung hat keinen Einfluß auf die Ergebnisse. Die Impulsant wort sei damit für i = -nv, ..., 0, ... nn von Null verschieden (in der Praxis betragsmäßig kleiner als eine bestimmte Schwelle). nn sei die Anzahl der Nachschwinger- und nv die Anzahl der Vor schwingerabtastwerte. Der mittlere Signalleistungsdichteanteil |Ni s2| des Teils der Impulsantwort s, der über das Guard- Intervall hinaus in den nächsten Rahmen hineinreicht, kann nun wie folgt bereichnet werden: The procedure is formally described below. We first assume the simplicity that the zero point in time of the total impulse response s i is set so that the energy of the pre ( 12 a, 12 b) and post oscillators ( 11 a, 11 b) is the same as the impulse response, ie The zero point lies in the "energy focus" of the impulse response. Such a timeline shift has no effect on the results. The impulse response is therefore different from zero for i = -n v , ..., 0, ... n n (in practice smaller than a certain threshold). Let n n be the number of post-oscillation samples and n v the number of pre-oscillation samples. The average signal power density component | N i s2 | the part of the impulse response s that extends beyond the guard interval into the next frame can now be enriched as follows:
Für alle σv = 0, ... nn - a (mögliche Lagen der Impulsantwort, her
rührend von den verschiedenen Abtastwerten; a siehe Fig. 2)
For all σ v = 0, ... n n - a (possible positions of the impulse response, based on the different samples; a see Fig. 2)
Es wurde hier die Rahmenlänge des Auswerterahmens in Überein stimmung mit der Überabtastung im Frequenzbereich wieder zu 4NTr gewählt.The frame length of the evaluation frame was chosen to be 4N Tr in accordance with the oversampling in the frequency range.
Für alle σn = 0, ..., nn - nG + a - 2:
For all σ n = 0, ..., n n - n G + a - 2:
Si (σn) = SnG-a+1+i+σn, i = 0, ..., nn - nG + a - 2 - σn
S i (σn) = S n G -a + 1 + i + σn , i = 0, ..., n n - n G + a - 2 - σ n
Si (σn) = 0, i = nn - nG + a - 1 - σn, ..., 4NTr - 1
S i (σn) = 0, i = n n - n G + a - 1 - σ n , ..., 4N Tr - 1
S(σn) = FFT(S(σn))S (σn) = FFT (S (σn) )
Die Leistungsdichte der Inter-Blockinterferenz ergibt sich dann
zu
The power density of the inter-block interference then results in
Beispielhaft sind in den Fig. 4 und 5 vergleichende Ergeb nisse mit einem Entzerrer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (Kurven 10 in Fig. 4 und 30 in Fig. 5) und einem Entzerrer, der sich aus der oben beschriebenen gebrochen-rationalen Kanalap proximation ergibt (Kurven 20 in Fig. 4 und Kurve 40 in Fig. 5), gezeigt. Dargestellt sind in Fig. 4 die Kanalkapazitä ten log2 (1 + SNRi) entsprechend den Signal-Geräusch-Verhältnissen und in Fig. 5 ist die Gesamtimpulsantwort von Kanal und Entzer rer gezeigt, wobei das gewählte Guard-Intervall der Länge 32 mit senkrechten, gestrichelten Linien angedeutet ist. Der zugrunde gelegte Kanal war eine symmetrische Doppelader mit 0,4 mm Durchmesser und einer Länge von 3,5 km. Als Störquelle wurde ein sogenannter AslMx (Anschlußleitungsmultiplexer) innerhalb des gleichen Sternvierers als Nahnebensprechstörer angenommen. Bei Simulationen von ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) ergab sich hierbei durch Verwendung des erfindungsgemäßen Ver fahrens eine Reichweitenerhöhung um ca. 200 m gegenüber der Entzerrereinstellung durch gebrochen-rationale Kanalapproxima tion. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist die gleichmäßige Konvergenz, d. h. es treten weniger Schwankungen in den Resulta ten für verschiedene Längen auf. Dies ist bei der gebrochen- rationalen Approximation nicht gegeben. Wichtig ist auch, daß das erfindungsgemäße Verfahren nur diejenigen Trägerpositionen bei der Optimierung einbezieht, die für die spätere Nutzung vorgegeben werden. Frequenzbereiche können somit beliebig aus gespart werden.Examples in FIGS . 4 and 5 are comparative results with an equalizer according to the method according to the invention (curves 10 in FIGS. 4 and 30 in FIG. 5) and an equalizer that results from the fractional-rational channel approximation described above ( Curves 20 in FIG. 4 and curve 40 in FIG. 5). Are shown in Fig. 4 th the Kanalkapazitä log 2 (1 + SNR i) corresponding to the signal-to-noise ratios and in Fig. 5, the overall impulse response of the channel and Entzer shown rer, wherein the selected guard interval of length 32 with vertical , dashed lines is indicated. The underlying channel was a symmetrical twin wire with a diameter of 0.4 mm and a length of 3.5 km. A so-called AslMx (connecting line multiplexer) within the same star quad was assumed to be the source of the interference as a near crosstalk. In the case of simulations of ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), using the method according to the invention, the range was increased by approximately 200 m compared to the equalizer setting by fractionally rational channel approximation. Another advantage of the method is the uniform convergence, ie there are fewer fluctuations in the results for different lengths. This is not the case with fractional-rational approximation. It is also important that the method according to the invention only includes those carrier positions in the optimization that are specified for later use. Frequency ranges can thus be left out as desired.
Claims (4)
- a) additives Zusammenfassen des Störleistungsdichtespek trums von Rauscheinflüssen und des Störleistungsdichtespek trums, das durch Überschreiten des Guard-Intervalls durch die Kanalimpulsantwort nach Zeitbereichsentzerrung ent steht, zu einem gemeinsamen Störleistungsdichtespektrum,
- b) Berücksichtigung des Leckeffekts der DFT für das gemein same Störleistungsdichtespektrum, und
- c) Optimieren der Kanalkapazitätsgröße
- a) additive combining the interference power density spectrum of noise influences and the interference power density spectrum, which arises when the guard interval is exceeded by the channel impulse response after time domain equalization, to form a common interference power density spectrum,
- b) taking into account the leakage effect of the DFT for the common interference power density spectrum, and
- c) Optimizing the channel capacity size
- a) der Leckeffekt durch Multiplikation der Autokorrelierten (Rücktransformierte der Rauschleistungsdichtefunktion) mit einer Dreiecksfunktion im Zeitbereich berücksichtigt wird, und
- b) die Lage des empfangsseitigen Detektionsrahmens durch Bestimmen der maximalen Energie innerhalb eines Bereichs der um Eins vergrößerten Länge des Guard-Intervalls ge schätzt wird, wobei der Detektionsrahmen, dessen Lage durch den maximalen Energieinhalt gekennzeichnet ist, nach diesem Bereich beginnt.
- a) the leakage effect is taken into account by multiplying the autocorrelated (back-transformed of the noise power density function) by a triangular function in the time domain, and
- b) the position of the reception-side detection frame is estimated by determining the maximum energy within a range of the length of the guard interval increased by one, the detection frame, the position of which is characterized by the maximum energy content, starting after this range.
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FR9809861A FR2767433B1 (en) | 1997-08-14 | 1998-07-31 | METHOD FOR TRANSMITTING SIGNALS WITH MULTIPLE CARRIERS WITH ADJUSTMENT OF CORRECTIVE COEFFICIENTS IN THE TIME DOMAIN |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10018133A1 (en) * | 2000-04-12 | 2001-10-25 | Siemens Ag | Method for determining the filter coefficients of a digital time domain equalizer for a multi-carrier frequency signal |
DE10217879A1 (en) * | 2002-04-22 | 2003-11-13 | Ingbuero Ludwig Schaeffler | Dividing predefined frequency band for channel modulation involves determining sub-frequency bands so conditions are fulfilled for each sub-frequency band, e.g. signal component orthogonality |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7366088B2 (en) | 2000-09-12 | 2008-04-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) receiver for reducing the influence of harmonic interference on OFDM transmission systems |
EP1246422A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-02 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Equaliser for multicarrier system |
US7177378B2 (en) | 2001-03-30 | 2007-02-13 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Minimization of error contributions in a DMT system |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5285474A (en) * | 1992-06-12 | 1994-02-08 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford, Junior University | Method for equalizing a multicarrier signal in a multicarrier communication system |
FR2732178A1 (en) * | 1995-03-22 | 1996-09-27 | Philips Electronique Lab | DIGITAL TRANSMISSION SYSTEM WITH CASCADE EQUALIZER RECEIVER |
JP3859716B2 (en) * | 1995-08-16 | 2006-12-20 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Transmission system |
IT1288778B1 (it) * | 1996-10-25 | 1998-09-24 | Rai Radiotelevisione Italiana | Procedimento e apparato di ricezione di segnali numerici in multiplex codificato e divisione di frequenze. |
-
1997
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-
1998
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- 1998-07-31 FR FR9809861A patent/FR2767433B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-08-12 IT IT98UD000148A patent/ITUD980148A1/en unknown
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
AL-DHAHIR, Naofal, CIOFFI, John M.: Optionen Fimite-Length Equalization for Multicarrier Transceivers, In: IEEE Proceedings on Communications, 44. Jg. 1996, Nr. 1, S 56-64 * |
FARHANG-BOROUJENY, B.: Channel memory trunctation for maximum likelihood sequence estimation, in: Conference Record der Communication Theory Mini- Conference, Volume 1 of 1, IEEE Globecom C95, S. 172-176 * |
VAN BLADEL, Mark, MOENECLAEY, Marc: Time domain equalization for multicarrier communication, in: Conference Record der Communication Theory, Mini- Conference, Volume 1 of 1, IEEE Globecom C95, S. 167-171 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10018133A1 (en) * | 2000-04-12 | 2001-10-25 | Siemens Ag | Method for determining the filter coefficients of a digital time domain equalizer for a multi-carrier frequency signal |
DE10018133B4 (en) * | 2000-04-12 | 2006-12-07 | Siemens Ag | Method and device for transmitting information using a multi-carrier frequency signal |
US7173967B2 (en) | 2000-04-12 | 2007-02-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for determining the filter coefficients of a digital time domain equalizer for a multicarrier frequency signal |
DE10217879A1 (en) * | 2002-04-22 | 2003-11-13 | Ingbuero Ludwig Schaeffler | Dividing predefined frequency band for channel modulation involves determining sub-frequency bands so conditions are fulfilled for each sub-frequency band, e.g. signal component orthogonality |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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