用于同步地傳輸消息的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于同步地傳輸消息的方法。消息由信息位序列組成并且借助于所謂的同步多載波傳輸方法以子碼元形式被傳輸。這些子碼元由經(jīng)單獨調制的載波信號組成，其中載波信號被分配給傳輸信道的不同子信道。
【背景技術】
[0002]通信系統(tǒng)或通信網(wǎng)絡在通信技術中通常是用于傳送信息的設備或基礎設施，所述信息例如可以以由信息單元或信息位的序列組成的消息的形式存在。在此，由通信系統(tǒng)建立多個終端之間或者一個或多個發(fā)送機與一個或多個接收機之前的消息連接。在此，如果由發(fā)送機和接收機使用相同時鐘、或者如果分別包括足夠精確的時鐘源的發(fā)送機和接收機在傳輸開始時或傳輸期間被同步、或如果發(fā)送機和接收機彼此同步或準同步地(即以同步性中的容許偏差)處理要傳輸或要接收的信息單元和/或信號，則這稱為同步傳輸。這意味著，消息或者消息的信息位或各個單元在發(fā)送機與接收機之間的傳輸借助于時鐘信號在時間上被同步或準同步一也就是說，在發(fā)送機與接收機之間傳輸消息或消息的各個信號單元時同步性以容許的偏差存在。
[0003]在傳輸消息時，常常出于經(jīng)濟原因重要的是，最優(yōu)地利用現(xiàn)有通信系統(tǒng)、比如消息傳輸網(wǎng)絡、電話網(wǎng)、無線電網(wǎng)絡或者電網(wǎng)。在通信系統(tǒng)中尤其是在頻率選擇性衰落的情況下實現(xiàn)較高傳輸速率的方案例如是使用所謂的多載波傳輸方法或者所謂的多載波調制。在此，將傳輸信道劃分成多個窄帶子信道，然后給所述子信道分配所謂的載波信號。如果應該傳輸作為信息位序列存在的消息，則要傳輸?shù)奈涣鞅粍澐值蕉鄠€不同的載波信號上，并且同時通過窄帶子信道被傳輸。在此，為了同步地傳輸消息，作為信息載體使用所謂的子碼元，所述子碼元由經(jīng)單獨調制的載波信號組成。這些經(jīng)調制的載波信號被分配給傳輸信道的不同子信道。在此，經(jīng)調制的載波信號在子信道中通過調制或鍵控相應載波信號由信息序列或消息的相應元素(例如位等等)形成。
[0004]但是由于子信道的窄帶性，在多載波傳輸方法的情況下可能出現(xiàn)消息傳輸時的多個相關聯(lián)的問題或干擾。這些問題必須在設計通信系統(tǒng)時加以考慮。這樣的干擾例如可以是所謂的信道間干擾或Interchannel Interference (ICI),其中在傳輸消息時可能出現(xiàn)載波之間的干擾。
[0005]此外，可能在尤其是具有提高的時間分散的傳輸信道中發(fā)生所謂的碼間干擾(ISI)0亦稱碼間串擾的所謂的碼間干擾是時間上彼此相繼傳輸或要接收的子碼元之間的干擾，并且例如可能是在頻率選擇性衰落的情況下由于傳輸信道的帶寬的限制、或者由于多徑信號傳輸引起的。
[0006]附加地，在多載波傳輸方法的情況下還可能發(fā)生在所有子信道的和信號情況下峰值與平均值比、所謂的峰均比(PAR)的過于強烈的提高。亦稱峰值因數(shù)或波峰因數(shù)的所謂峰均比(PAR)是要傳輸?shù)男盘柕姆逯蹬c有效值之比的度量。
[0007]尤其是在多載波傳輸方法的情況下通過多個子信道進行非協(xié)調的信號傳輸時，信道間干擾問題或ICI問題一比如在所謂的頻率復用方法或載波頻率方法或者頻分復用(FDM)的情況下一是通過以距相鄰子信道足夠的保護間隔來合適地放置子信道而解決。在頻率復用方法的情況下，消息的多個元素或位可以以被劃分到多個載波信號上的方式同時傳輸。對此，全部可供用于傳輸?shù)膸?例如頻帶、傳輸信道)被細分成不同的各個窄帶頻帶一即子信道一，所述窄帶頻帶被小的未被使用的保護頻帶彼此隔開。由此，可以例如通過濾波實現(xiàn)所使用的頻帶之外的頻率處的信號和/或干擾的足夠良好的衰減。
[0008]頻率復用方法的最近越來越頻繁使用的專用實施是所謂的正交頻率復用方法或者正交頻分復用(0FDM)。在正交頻率復用方法的情況下，將多個正交載波用于傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)或消息。每個載波首先被單獨調制，并且可以承載一個或多個位的信息。然后，由所有經(jīng)調制的載波或載波信號之和在一時間窗內形成所謂子碼元的信號變化曲線，由此在正交頻率復用方法的情況下可以并行地傳輸大量的位。此外，通過載波的正交性，減少要傳輸?shù)谋徽{制到相鄰載波上的信號之間的所謂的串擾。也就是說，通過正交頻率復用方法，盡管實現(xiàn)了對頻譜的更好利用以及因此消息的有效的同步傳輸，但是碼間干擾和峰均比強烈提高的問題此外仍然存在。
[0009]為了改善碼間干擾，例如可以使用昂貴的校正算法，所述算法例如基于信道狀態(tài)的估計。這在具有強烈干擾或具有提高的時間分散的傳輸信道的情況下、例如在所謂的電力線通信(PLC)或配電線載波(DLC) —即在通過電網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下、在確定的無線電信道的情況下、或者在點對多點傳輸?shù)那闆r下僅能以提高的花費實現(xiàn)。
[0010]減少或防止碼間干擾的另一方案例如在于，在頻率信道中在傳輸中彼此相繼的子碼元之間引入保護間隙，如這例如在基于正交頻率復用方法的傳輸中被應用。但是在具有提高的時間分散的傳輸信道中、比如在PLC、DLC等等情況下，必須選擇一與要傳輸?shù)淖哟a元的時長相比一相對大的保護間隙。由此尤其是減小了在時域中信道利用的效率。
[0011]此外，所有子信道的和信號的所謂的峰均比(PAR)的強烈提高尤其在FDM和OFDM的情況下是巨大挑戰(zhàn)。由于該提高，僅能以低效率利用發(fā)送放大器的動態(tài)范圍或性能。也就是說，為了提高效率，必須提高這樣的放大器的動態(tài)范圍，以便例如在各個子信道中比如在具有低PAR的信號情況下能夠在相同的水平上傳輸發(fā)送電平并且由此在接收側實現(xiàn)相同信噪比。但是放大器的動態(tài)范圍的提高與附加的硬件成本相聯(lián)系。
[0012]為了例如在FDM或OFDM的情況下獲得低的峰均比，從文獻Han, Seung Hee ；Lee,Jae Hong的“An Overview of Peak-to-Average Power Rat1 Reduct1n Techniques forMulticarrier Transmiss1n，，(IEEE Wireless Communicat1ns, Vol.12, Iss.2, pp.56-65，April 2005.)中公知了多種方法，比如在子信道中引入特別的編碼、限制信號峰值并接著濾波以及在接收側進行位糾錯等等。但是這些在前述文獻中列舉的方法所具有的缺點是，峰均比僅能借助針對例如編碼、濾波等等的附加花費或者通過附加地傳輸各個傳輸?shù)淖哟a元的伴隨信息來減小。此外，由此尤其是在OFDM的情況下要考慮到信道利用效率中的損失和/或抗干擾性的降低。附加地，例如通過非線性操作對信號峰值的限制尤其是又可能促進或放大子信道串擾或信道間干擾。

【發(fā)明內容】

[0013]因此，本發(fā)明所基于的任務是說明一種用于借助于同步多載波傳輸方法同步地傳輸消息的方法，在該方法中以良好的頻譜效率以及以較低的峰均比傳輸消息，并且該方法對碼間干擾以及信道間干擾具有高的魯棒性。
[0014]該任務通過開頭列舉類型的具有根據(jù)獨立權利要求所述的特征的方法來解決。本發(fā)明的有利的實施方式在從屬權利要求中予以描述。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，該任務利用開頭提到類型的方法來解決，在該方法中用于形成第一子碼元的第一載波信號在頻率-時間域中被布置成，使得在信號傳輸周期內形成保護間隙。該保護間隙然后被用于傳輸至少一個第二子碼元。在此，該第二子碼元由第二載波信號形成，所述第二載波信號不同于第一子碼元的第一載波信號。
[0016]根據(jù)本發(fā)明所提出的解決方案的主要方面在于，通過根據(jù)本發(fā)明的方法把通過多個子信道同步地傳輸消息的良好頻譜效率與所謂的跳頻展頻技術或所謂的跳頻擴頻(FHSS)的優(yōu)點相組合。HlSS的優(yōu)點尤其是在于低的峰均比(PAR)和對諸如碼間干擾和信道間干擾之類干擾的魯棒性。所謂的跳頻展頻技術或跳頻擴頻(FHSS)是一種擴頻技術方法，其中用于傳輸消息的載波頻率在傳輸?shù)臅r長內多次跳躍式/離散地根據(jù)所謂的跳頻序列針對所使用的子信道被變換。
[0017]通過根據(jù)本發(fā)明所提出的方法，在足夠大的保護間隙的情況下尤其是與諸如FDM或OFDM等之類的常規(guī)的同步和異步多載波傳輸方法相比實現(xiàn)峰均比的減小。此外，傳輸?shù)目垢蓴_性的提高尤其是通過更好地充分利用現(xiàn)有動態(tài)范圍或通過提高發(fā)送電平來實現(xiàn)。這可以以有利的方式被利用，以便為了傳輸全部子碼元一其中子碼元在確定的信號傳輸周期內形成一將功率均勻地分布在該信號傳輸周期上。由此，該傳輸尤其是相對于傳輸信道中的非高斯形式組合的窄帶干擾和脈沖干擾變得更加魯棒。
[0018]此外，通過均勻地分布功率，有利地減小了時間上彼此移位的各個子碼元內的峰均比，其中根據(jù)本發(fā)明的方法與具有跳頻展頻(例如FHSS等等)的常規(guī)方法相比具有改善或更高的傳輸速率。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法使得能夠在具有消息或數(shù)據(jù)包的同時以及必要時(準)同步的轉發(fā)的系統(tǒng)、比如電力線通信(PLC)、配電線載波(DLC)等等中基于同步多載波傳輸方法(例如OFDM等等)魯棒地傳輸消息，所述系統(tǒng)具有提高的時間信號分散。
[0019]在此有利的是，第一子碼元的第一載波信號在時