用于同步地传输消息的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于同步地传输消息的方法。消息由信息位序列组成并且借助于所谓的同步多载波传输方法以子码元形式被传输。这些子码元由经单独调制的载波信号组成，其中载波信号被分配给传输信道的不同子信道。
【背景技术】
[0002]通信系统或通信网络在通信技术中通常是用于传送信息的设备或基础设施，所述信息例如可以以由信息单元或信息位的序列组成的消息的形式存在。在此，由通信系统建立多个终端之间或者一个或多个发送机与一个或多个接收机之前的消息连接。在此，如果由发送机和接收机使用相同时钟、或者如果分别包括足够精确的时钟源的发送机和接收机在传输开始时或传输期间被同步、或如果发送机和接收机彼此同步或准同步地(即以同步性中的容许偏差)处理要传输或要接收的信息单元和/或信号，则这称为同步传输。这意味着，消息或者消息的信息位或各个单元在发送机与接收机之间的传输借助于时钟信号在时间上被同步或准同步一也就是说，在发送机与接收机之间传输消息或消息的各个信号单元时同步性以容许的偏差存在。
[0003]在传输消息时，常常出于经济原因重要的是，最优地利用现有通信系统、比如消息传输网络、电话网、无线电网络或者电网。在通信系统中尤其是在频率选择性衰落的情况下实现较高传输速率的方案例如是使用所谓的多载波传输方法或者所谓的多载波调制。在此，将传输信道划分成多个窄带子信道，然后给所述子信道分配所谓的载波信号。如果应该传输作为信息位序列存在的消息，则要传输的位流被划分到多个不同的载波信号上，并且同时通过窄带子信道被传输。在此，为了同步地传输消息，作为信息载体使用所谓的子码元，所述子码元由经单独调制的载波信号组成。这些经调制的载波信号被分配给传输信道的不同子信道。在此，经调制的载波信号在子信道中通过调制或键控相应载波信号由信息序列或消息的相应元素(例如位等等)形成。
[0004]但是由于子信道的窄带性，在多载波传输方法的情况下可能出现消息传输时的多个相关联的问题或干扰。这些问题必须在设计通信系统时加以考虑。这样的干扰例如可以是所谓的信道间干扰或Interchannel Interference (ICI),其中在传输消息时可能出现载波之间的干扰。
[0005]此外，可能在尤其是具有提高的时间分散的传输信道中发生所谓的码间干扰(ISI)0亦称码间串扰的所谓的码间干扰是时间上彼此相继传输或要接收的子码元之间的干扰，并且例如可能是在频率选择性衰落的情况下由于传输信道的带宽的限制、或者由于多径信号传输引起的。
[0006]附加地，在多载波传输方法的情况下还可能发生在所有子信道的和信号情况下峰值与平均值比、所谓的峰均比(PAR)的过于强烈的提高。亦称峰值因数或波峰因数的所谓峰均比(PAR)是要传输的信号的峰值与有效值之比的度量。
[0007]尤其是在多载波传输方法的情况下通过多个子信道进行非协调的信号传输时，信道间干扰问题或ICI问题一比如在所谓的频率复用方法或载波频率方法或者频分复用(FDM)的情况下一是通过以距相邻子信道足够的保护间隔来合适地放置子信道而解决。在频率复用方法的情况下，消息的多个元素或位可以以被划分到多个载波信号上的方式同时传输。对此，全部可供用于传输的带宽(例如频带、传输信道)被细分成不同的各个窄带频带一即子信道一，所述窄带频带被小的未被使用的保护频带彼此隔开。由此，可以例如通过滤波实现所使用的频带之外的频率处的信号和/或干扰的足够良好的衰减。
[0008]频率复用方法的最近越来越频繁使用的专用实施是所谓的正交频率复用方法或者正交频分复用(0FDM)。在正交频率复用方法的情况下，将多个正交载波用于传输数字数据或消息。每个载波首先被单独调制，并且可以承载一个或多个位的信息。然后，由所有经调制的载波或载波信号之和在一时间窗内形成所谓子码元的信号变化曲线，由此在正交频率复用方法的情况下可以并行地传输大量的位。此外，通过载波的正交性，减少要传输的被调制到相邻载波上的信号之间的所谓的串扰。也就是说，通过正交频率复用方法，尽管实现了对频谱的更好利用以及因此消息的有效的同步传输，但是码间干扰和峰均比强烈提高的问题此外仍然存在。
[0009]为了改善码间干扰，例如可以使用昂贵的校正算法，所述算法例如基于信道状态的估计。这在具有强烈干扰或具有提高的时间分散的传输信道的情况下、例如在所谓的电力线通信(PLC)或配电线载波(DLC) —即在通过电网的数据传输的情况下、在确定的无线电信道的情况下、或者在点对多点传输的情况下仅能以提高的花费实现。
[0010]减少或防止码间干扰的另一方案例如在于，在频率信道中在传输中彼此相继的子码元之间引入保护间隙，如这例如在基于正交频率复用方法的传输中被应用。但是在具有提高的时间分散的传输信道中、比如在PLC、DLC等等情况下，必须选择一与要传输的子码元的时长相比一相对大的保护间隙。由此尤其是减小了在时域中信道利用的效率。
[0011]此外，所有子信道的和信号的所谓的峰均比(PAR)的强烈提高尤其在FDM和OFDM的情况下是巨大挑战。由于该提高，仅能以低效率利用发送放大器的动态范围或性能。也就是说，为了提高效率，必须提高这样的放大器的动态范围，以便例如在各个子信道中比如在具有低PAR的信号情况下能够在相同的水平上传输发送电平并且由此在接收侧实现相同信噪比。但是放大器的动态范围的提高与附加的硬件成本相联系。
[0012]为了例如在FDM或OFDM的情况下获得低的峰均比，从文献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.)中公知了多种方法，比如在子信道中引入特别的编码、限制信号峰值并接着滤波以及在接收侧进行位纠错等等。但是这些在前述文献中列举的方法所具有的缺点是，峰均比仅能借助针对例如编码、滤波等等的附加花费或者通过附加地传输各个传输的子码元的伴随信息来减小。此外，由此尤其是在OFDM的情况下要考虑到信道利用效率中的损失和/或抗干扰性的降低。附加地，例如通过非线性操作对信号峰值的限制尤其是又可能促进或放大子信道串扰或信道间干扰。
【发明内容】
[0013]因此，本发明所基于的任务是说明一种用于借助于同步多载波传输方法同步地传输消息的方法，在该方法中以良好的频谱效率以及以较低的峰均比传输消息，并且该方法对码间干扰以及信道间干扰具有高的鲁棒性。
[0014]该任务通过开头列举类型的具有根据独立权利要求所述的特征的方法来解决。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中予以描述。
[0015]根据本发明，该任务利用开头提到类型的方法来解决，在该方法中用于形成第一子码元的第一载波信号在频率-时间域中被布置成，使得在信号传输周期内形成保护间隙。该保护间隙然后被用于传输至少一个第二子码元。在此，该第二子码元由第二载波信号形成，所述第二载波信号不同于第一子码元的第一载波信号。
[0016]根据本发明所提出的解决方案的主要方面在于，通过根据本发明的方法把通过多个子信道同步地传输消息的良好频谱效率与所谓的跳频展频技术或所谓的跳频扩频(FHSS)的优点相组合。HlSS的优点尤其是在于低的峰均比(PAR)和对诸如码间干扰和信道间干扰之类干扰的鲁棒性。所谓的跳频展频技术或跳频扩频(FHSS)是一种扩频技术方法，其中用于传输消息的载波频率在传输的时长内多次跳跃式/离散地根据所谓的跳频序列针对所使用的子信道被变换。
[0017]通过根据本发明所提出的方法，在足够大的保护间隙的情况下尤其是与诸如FDM或OFDM等之类的常规的同步和异步多载波传输方法相比实现峰均比的减小。此外，传输的抗干扰性的提高尤其是通过更好地充分利用现有动态范围或通过提高发送电平来实现。这可以以有利的方式被利用，以便为了传输全部子码元一其中子码元在确定的信号传输周期内形成一将功率均匀地分布在该信号传输周期上。由此，该传输尤其是相对于传输信道中的非高斯形式组合的窄带干扰和脉冲干扰变得更加鲁棒。
[0018]此外，通过均匀地分布功率，有利地减小了时间上彼此移位的各个子码元内的峰均比，其中根据本发明的方法与具有跳频展频(例如FHSS等等)的常规方法相比具有改善或更高的传输速率。因此，根据本发明的方法使得能够在具有消息或数据包的同时以及必要时(准)同步的转发的系统、比如电力线通信(PLC)、配电线载波(DLC)等等中基于同步多载波传输方法(例如OFDM等等)鲁棒地传输消息，所述系统具有提高的时间信号分散。
[0019]在此有利的是，第一子码元的第一载波信号在时