WO2010078876A2 - Verfahren zur detektion sowie zur generierung eines nutzsignals und zugehörige vorrichtungen sowie kommunikationssystem - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for detection and to a method for generating a useful signal and associated devices and to a communication system.
- a receiver for example a measuring device
- a receiver often does not have a priori information as to whether and to what extent a useful signal is contained in a received signal or in an input signal.
- the received signal may be distorted by a disturbance or generally altered
- Noise often occurs as white noise (or Gaussian noise) in which a spectral noise power density in a certain more or less large frequency band is practically constant. Particularly problematic are disturbances which are different from such white noise and have strong time- and / or frequency-selective properties.
- a plurality of frequency channels may for a short time be disturbed in such a way that detection of a useful signal is no longer possible in a frequency channel.
- the object of the invention is to avoid the abovementioned disadvantages and in particular to present an approach by means of which, even in the case of strong temporal and / or frequency-selective interference, a robust detection of a synchronization signal or a useful signal with high reliability is made possible,
- the useful signal is a multi-dimensional useful signal
- the useful signal comprises several elements
- elements of the useful signal in several dimensions e.g. in a time-frequency domain, considered.
- the plurality of elements of the desired signal are functionally dependent on each other.
- the multiple elements of the useful signal are advantageously designed to be redundant, so that a part of the plurality of elements can be used for a reconstruction or detection of the useful signal.
- the plurality of elements of the payload signal are split among the multiple dimensions of the payload signal so that disturbance of the payload signal upon transmission from a transmitter to a receiver is tolerable.
- a development is that different elements of the useful signal are processed with different carrier signals and / or on different subchannels,
- the useful signal can be divided into different subchannels, which are modulated in particular with different carrier signals.
- Another development is that the functional dependency is determined using a predetermined n-dimensional matrix or can be determined.
- this n-dimensional matrix can be given to specify the functional dependencies.
- the n-dimensional array predetermines the functional dependencies such that, depending on the nature of the disturbance, it is possible to detect the useful signal.
- the functional dependency is determined on the basis of a frequency modulation, a differential modulation and / or a coding.
- the dependencies of the elements of the NutEsignals each other can be determined by a differential modulation.
- information about state changes is preferably transmitted, not by absolute reference values.
- differential modulations are: D-PSK (differential phase shift keying), delta modulation.
- the functional dependence is determined in a time range and / or in a frequency range.
- the elements of the useful signal can be distributed in the time domain and / or in the frequency domain may be arranged, wherein the functional dependencies may be in one or both of these areas.
- the useful signal is an n-dimensional useful signal.
- Useful signal to be a two-dimensional useful signal, in particular in a time-frequency range.
- a further development is that the functional dependence of an element of the useful signal of at least one further element of the useful signal is taken into account by determining individual elements of a synchronization matrix based on a hard and / or soft decision.
- threshold comparisons or stochastic decisions are possible, for example, a given context, e.g. consider a time duration of given length.
- Dependence of an element of the useful signal is taken into account by at least one further element of the same subchannel and / or from at least one further subchannel of the multidimensional useful signal.
- An alternative embodiment is that for at least one element a corresponding Sound signal estimate or an estimate of the signal strength of the respective element is taken into account.
- Correlation in particular an autocorrelation of the signal with itself, with at least partially disjoint parts of the signal or a cross-correlation of the signal with another signal, is performed.
- the coefficients of the correlator can be adapted to the synchronization matrix.
- a filtering is carried out by means of a filter.
- the coefficients of the filter can be adapted to the synchronization matrix.
- a refinement is that a correlation coefficient is determined on the basis of the filter between the filter's coefficients adapted to the synchronization matrix and a time-limited section of the received signal.
- An additional embodiment is that the useful signal is detected if the correlation coefficient at the output of the correlator or filter reaches and / or exceeds a predetermined threshold value
- Another embodiment is that it is checked in a subsequent iteration whether a next correlation coefficient is better than a previous correlation coefficient and in this case the useful signal is detected on the basis of the better correlation coefficient. It is also a possibility that, before taking into account the functional dependence, a reduction of a noise signal component is carried out comprising the steps:
- Interference signal component can be any interference signal of any degree or intensity, in particular can be reduced more or less as part of the reduction of the Störsignalanteils this. By way of example, it is also possible to (almost) completely reduce the interference signal component.
- the approach presented here makes it possible to reduce the interference signal component in an output signal in that one recognized as severely disturbed
- this method is suitable for detecting useful signals, wherein the useful signals are preferably transmitted redundantly at different locations of the multi-dimensional signal. Signals at strongly disturbed places can be faded out while eg signals at hardly (or not) disturbed places are allowed to pass through for further processing.
- Another advantage of the presented approach is that it does not need to know where which useful signals are present in the multi-dimensional signal. Rather, the reduction of the Störsignalanteils advantageously without closer knowledge of the nature or the location of the useful signals, in other words, the reduction of the Störsignalanteils takes place regardless of whether straight payload signals are transmitted or not.
- a development is that the transformation comprises a serial-parallel conversion of the input signal.
- a serial signal can be transformed into a multi-dimensional signal.
- a time-frequency transformation or a wavelet transformation can be used.
- these and other transformations can be used to obtain the multidimensional signal, in particular an n-dimensional signal.
- the input signal comprises a multi-dimensional signal and / or a complex signal.
- the transformation comprises a transformation into a time-frequency domain.
- the multi-dimensional signal is stored in a memory.
- the memory may be embodied as a plurality of parallel shift registers coupled line by line.
- the memory may be implemented as a conventional memory.
- the memory allows further processing units access to a multi-dimensional temporally limited section of the multidimensional signal
- the memory comprises a field of coupled shift registers, which is synchronized with the transformation of the input signal.
- the estimation of the interference component of the multidimensional signal is carried out by providing at least one value of a predetermined function and / or a statistic and / or a statistical variable and / or a quantity or function derived therefrom for the at least one subset of the multidimensional Input signal is determined.
- the statistic may include an n-dimensional cumulative distribution function or an n-dimensional probability (density) function.
- the statistical quantity includes, for example, an average, a variance, an amount, or a statistical moment.
- the derived quantity includes, for example, an excess, a skewness, a median, and / or a characteristic function. Also, combinations among the above are possible.
- the estimate for at least one feature and / or for at least one parameter of the Störsignalanteils and / or the Nutzsignalanteils be determined.
- Examples of such features or parameters are: signal amplitude, signal power, signal magnitude, signal level, phase, frequency, and combinations thereof.
- the subset may include one or more patterns or sections of the multi-dimensional signal.
- these sections may be provided at different locations of the multi-dimensional signal.
- the subset itself can have different form (s). It is also possible that the subset has a shape that covers a multi-dimensional area and thereby has a multi-dimensional recess within this area. In the example of a two-dimensional time-frequency surface, this corresponds to a shape with a hole or an opening in the mold.
- the at least one subset has a periodicity.
- multiple subsets or patterns may be considered at particular times, with the subsets having a particular time interval from one another.
- a next development is that the comparison of the noise component with the multi-dimensional signal is performed by using the noise component at least one signal barrier is set.
- the comparison allows the setting of at least one signal barrier based on the estimated noise component.
- a threshold for a useful signal can be dynamically adjusted, ie a signal above the threshold can be further processed, a signal below the threshold is suppressed and not further processed.
- An embodiment is that the multi-dimensional signal is at least partially suppressed, provided that this has no predetermined distance to the interference component.
- the type of suppression of the multi-dimensional signal may advantageously depend on the signal strength and does not have to be designed as a hard decision.
- An alternative embodiment is that an estimate of a groove signal strength of the multi-dimensional signal is performed, in particular by at least one value of a predetermined function and / or a statistic and / or a statistical variable and / or a derived quantity or function for the at least one subset determined
- An embodiment is that the estimate for at least one feature and / or for at least one
- Parameter of the useful signal component is determined or carried out.
- a next embodiment is that the comparison of the interference component with the multi-dimensional signal is carried out taking into account the useful signal level. It is also an embodiment that a useful signal is detected in the multi-dimensional signal, provided that this has a predetermined distance to the interference component.
- Both the estimation of the interference component and the estimation of the useful signal component can be multidimensional and / or complex like the receiver signal itself.
- the method for reducing the noise signal component can be used to detect a useful signal.
- a development consists in that at least one further channel is taken into account in the reduction of the interference signal component.
- the approach may be implemented as a multiple-input-multiple-output (MIMO) system, where each channel may have an impact on the other channels of the system and account for all or part of these effects.
- MIMO multiple-input-multiple-output
- step (d) in a step (e) an inverse transformation to step (a) is performed.
- Another embodiment is that a parallel serial conversion of the output signal is performed in an output signal sequence.
- the output signal in a serial form in the original time domain and the estimated noise signal in serial form in a timely manner can be provided.
- the useful signal is a synchronization signal.
- a useful signal is composed of a plurality of carrier signals, each carrier signal in a subchannel being modulated by a separate element, the elements being generated according to a predetermined synchronization matrix
- the generated groove signal is a multidimensional useful signal as described above.
- the synchronization matrix is preferably a multi-dimensional synchronization matrix.
- An embodiment consists in that the useful signal is transmitted substantially at the beginning and / or several times during an information transmission.
- the generated useful signal is a synchronization signal.
- the useful signal is determined based on a plurality of carrier signals, wherein each carrier signal is modulated in a subchannel by a separate element.
- a solution for detecting a useful signal comprising a processor unit, which is set up in such a way that the method can be carried out on the processor unit as described herein, is provided for achieving the above-mentioned object.
- a device for generating a Useful signal comprising a processor unit and / or an at least partially hardwired circuit arrangement, which is set up such that the method can be carried out as described herein,
- Said processor unit may be or include any type of processor or computer or computer with correspondingly necessary peripherals (memory, input / output interfaces, input devices, etc.). Such a processor unit can in particular in one
- Communication device may be provided, which in particular has a transmitter, receiver (receiver) or a transceiver.
- a hardwired circuit unit e.g. an FPGA or ASIC or other integrated circuit may be provided.
- electronic, electromagnetic, acoustic or other elements may be provided to detect and / or process different signals.
- the device may thus comprise a unit for parallel processing of signals and / or a unit for serial processing of signals.
- the device may comprise or be embodied as: a measuring device, a diagnostic device, a counter, an information acquisition device, a control device, a meter and / or a corresponding system.
- the device can be used in power engineering.
- the signal comprises different physical quantities:
- the device is a communication device, wherein the communication device exchanges signals with another communication device via a communication link which at least partially comprises a power network.
- Fig.l a block diagram comprising units for signal processing, which allow generation of a synchronization signal at a transmitter as well as an element-wise reception or a detection of the element-by-element received synchronization signal at a receiver;
- FIG. 2 shows a block diagram comprising units for
- Subareas of a two-dimensional signal are used to determine a noise component
- an element of the synchronization matrix an element of the coefficient matrix a correlation coefficient or a correlation matrix
- Useful signal s (t, f) is included in the input signal r (t, f);
- the signals mentioned here include or are real or complex, in particular multi-dimensional signals.
- 1 shows a block diagram comprising units for signal processing which enable a modulation or coding of a synchronization signal at a transmitter 120 as well as a demodulation or a detection of the coded synchronization signal at a receiver 130.
- Synchronization signal assumed, with any other type of useful signal is coded or decoded.
- the transmitter 120 has a unit for bit and / or symbol modulation 101 or coding, which is connected to a unit 102 on the basis of which an inverse time-frequency transformation or a signal synthesis by means of different carrier signals he follows.
- the output signal of the unit 102 is subjected to parallel-to-serial conversion in a unit 103 and sent to a receiver 130 via a transmission channel 104.
- the transmission channel has a fault which may in particular be a non-Gaussian disturbance.
- At the transmitter 120 becomes a synchronization signal from several different carrier signals composed, each by the
- Subsynchronization signals or, elements of the synchronization signals be modulated in subchannels j.
- the synchronization signals are based on a given two-dimensional synchronization matrix generated. This can be done for example by a frequency modulation and / or by a differential modulation.
- an element the synchronization signal is a functional dependency comprising at least one other element from the same subchannel j and / or with at least one other element from a subchannel
- a synchronization signal generated in this way can be sent at the beginning of an information transmission and optionally several times during the information transmission.
- the receiver 130 comprises the following components:
- the input signal r (t) is supplied to an optionally provided interference suppression 105 and then subjected to a serial-to-parallel conversion 106.
- a serial-to-parallel conversion 106 In a subsequent unit 107, a time-frequency transformation and a frequency channel separation by means of several different reference signals
- the input signal generated at the output of the unit 107 is fed either to a unit 108 for reducing a noise signal in the time-frequency domain or directly to a unit 109 sur demodulation bsw, bit / symbol decision.
- the unit 108 is optional. Should it be present, it supplies an input signal reduced by a noise signal component and optionally additionally an estimated noise signal component or, optionally, additionally an estimated useful signal strength to the unit 109.
- the operation of the unit 108 and possibly the unit 105 will be explained in more detail below in particular.
- the unit 109 provides at its output individual elements of a synchronization matrix prepared based on a hard and / or soft decision (hard decision / soft decision).
- a time-frequency transformation of the input signal ⁇ in individual time-frequency signal components performed based on the reference signals
- Such a transformation can be, for example, a short-time Fourier transformation, a wavelet transformation or carried out by means of a filter bank.
- the signal obtained from the unit 107 is supplied either directly or via the unit 108 of the unit 109.
- time-frequency input signal components may be partially or completely canceled depending on the actual disturbance and the remaining input signal components with corresponding noise signal estimates and / or provided with corresponding estimates of a strength of a useful signal.
- Interference suppression may alternatively also be provided before the time-frequeriz transformation 107.
- At the output of the unit 109 are preferably at each discrete processing time from the received time-frequency elements of the suspected synchronization signal individual element the synchronization matrix based on a hard and / or a soft one
- the individual elements the synchronization matrix with each other made comparable on the basis of said hard and / or soft decisions.
- a hard decision includes, for example, an assignment of a fixed quantities to a predetermined value. This can be done for example by a comparison with the predetermined value.
- a soft decision is made, in particular, if the final decision is deferred.
- an input if it has a value that does not allow a clear decision, may be stored in a context, e.g. their timing, in order to obtain greater certainty in the final decision.
- the processing of the signals in the unit 109 in particular in the context of pemodulation, in particular a functional dependence of a single element (in particular, each such element) of the synchronization signal from at least one other element from the same channel j and / or with at least one other element from a subchannel considered.
- the aforementioned estimate of the noise component and / or the estimation of the strength of the useful signal be taken into account.
- a correlation coefficient is determined in particular for each time point U. This correlation coefficient is determined by the two-dimensional coefficient matrix and the Section of the data stream of the elements Reaches and / or exceeds the value of
- the synchronization signal can be regarded as detected (detection in the unit 111).
- synchronization phase be checked if the value of the correlation coefficient has still improved.
- the better value of the correlation coefficient used to the timing of the synchronization signal even more accurate to capture.
- a predetermined period of time is waited in the unit 112 and the best time position of the synchronization signal during this Duration determined.
- the unit 108 will be explained in more detail below.
- interference signal component and the strength of the useful signal component can be at least partially dependent on one another.
- Fig.2 is an input signal a serial-to-parallel conversion 201 and then subjected to a time-frequency transformation 202.
- a time-frequency transformation 202 can take place.
- the result of the time-frequency transformation 202 is a multi-dimensional signal which is stored in a memory 203.
- the memory 203 is implemented as a field (or array) of line-by-line parallel shift registers.
- a column of the coupled parallel shift registers comprises elements of a current spectrum after a time-frequency transformation, a line comprises a time course in a spectral channel.
- a memory size allows storage of a time period T c .
- the current calculation may be beneficial at a time take place, so that for the calculation, a context before the current time t, ie from a time to to the time t and a context from the time t to the time T c are available.
- the following units can access all entries of the shift register at a time access.
- the memory 203 performs the function of a multi-channel delay or a sliding window for a plurality of parallel data series, which can be analyzed and / or further processed by the subsequent units accordingly.
- Parallel shift register can also be provided a conventional memory.
- the function of the sliding window can be implemented by special address pointers, or a corresponding incrementation of the same.
- the input signal is first subjected to a decomposition by means of a short-time Fourier transformation or a wavelet transformation or another transformation. Then it becomes the time-frequency distribution of the multidimensional signal preferably continuously
- This particular non-linear estimation of the interference signal component takes place in a unit 204, which is downstream of the memory 203.
- For determining the estimation of the interference signal component can for an i-th or j-th component of the input signal by means of the function depending on the type or multi-dimensional pattern (for example, according to a given time-frequency pattern) of the suspected or assumed disorder of the subset of individual components of the multi-dimensional signal be used.
- this subset is an arbitrary pattern of or a choice from the multi-dimensional signal can correspond. Is it, for example, the multi-dimensional signal by a two-dimensional time-frequency consideration, this subset may comprise at least one section in this plane, in particular a plurality of sections, possibly also periodically recurring sections.
- the function as well as the function may each include a determination of an energy density, power, or average signal amplitude.
- the subset represent an environment of the signal to be recognized, without the signal to be recognized itself should be included.
- the useful signal component provides in the input signal even no or only a negligible contribution to the estimated noise component
- a disturbance in the time-frequency domain has a recurring pattern with a period T N, or if this disturbance is stationary with the same period T N , then the estimate of the noise component based on subsets of individual components of the time-frequency distribution of the multi-dimensional signal be formed, these subsets from each other around the period are removed.
- subset 3 shows examples of such subsets 301, 302, 303 (also called “ranges” or “patterns") used to determine or estimate the noise component serve.
- the respective subset can have the most varied forms.
- an elliptical shape is shown in FIG. 3 for each subset.
- the shown input signal is exemplary within subset 302, but not within subsets
- those signal components dme appear interesting for further processing or detection, subjected to a comparison in a unit 205.
- One in such a comparison may be the signal components
- Signal barriers especially non-linear signal barriers
- signal passing properties of the signal barriers based on the estimated star signal components or optionally based on the estimated useful signal strength controlled and / or adjusted.
- the signal components i ⁇ i ratio to the threshold the sooner or the stronger these are suppressed.
- the signal components should be as trouble-free as an output signal be further processed.
- the output signal additionally based on the estimated useful signal strength be determined.
- a difference between the estimated amplitude or the strength of the useful signal and the estimated noise is determined and fed to a threshold comparison: the greater the difference, the less the reception signal suppressed. The smaller the difference, the stronger the received signal becomes suppressed.
- the received signal be completely suppressed.
- the respective output signal remains the corresponding estimated interference signal and / or the estimated magnitude of the wanted signal assigned as an indicator of the quality of the useful signal.
- the output signal and the estimated noise can either be further processed directly or respectively transformed back into the time domain (eg by means of an inverse short-time Fourier transformation or an inverse wavelet transformation), see units 207 and 208 in FIG.
- the units 207 and 2OS can each be followed by a unit for parallel-to-serial conversion 209 or 210, at whose outputs in each case an output signal sequence or an estimated interference signal sequence provided.
- the estimated useful signal or its strength or level Ai (U, fj) via a unit 212 for inverse time-frequency transformation into a signal ⁇ ⁇ (u) and on by means of a unit 213 for parallel-to-serial conversion into a serial signal be implemented.
- FIG. 2 Further shown in FIG. 2 is a block 211 which illustrates that optionally for at least one further channel K with an input signal the arrangement described above can be provided.
- the operation of the optional block 211 is analogous to the above statements concerning the first channel with the input signal ,
- the channel 1 it is possible for the channel 1 to be an output as discussed above x and an estimated noise component and an estimated useful signal strength of the channel K influenced by the signals and be taken into account in the corresponding units of the channel K (this case is not shown in Figure 2 for the sake of clarity).
- disturbances in the input signal can generally be suppressed. Only the useful signal components, which are distinguished in the time-frequency distribution of the input signal from the currently estimated interference signal components, are not suppressed or further processed and / or evaluated.
- the interference suppression remains effective even if the useful signal is not contained in the input signal or the interference situation or the type of interference has changed.
- This approach can be used in particular independently of any further processing or independently of the type of further processing of the signals, in particular because the time-frequency distribution of the interference-suppressed signal can be transformed back into the time domain as required.
- the individual elements From the sender are the individual elements transmit the synchronization signals distributed over multiple frequency channels (or frequency sub-channels), with the individual elements the Synehronisationssignale have a functional dependence on each other. Such a functional dependency can in particular be given for a time U either in a time range and / or in a frequency range.
- the individual elements the synchronization signals from at least one other element from the same subchannel j and / or from at least one other element from a subchannel.
- Such Redundancy allows error-free reception of individual elements of the synchronization signal or useful signal even if some of the elements of the synchronization signal or useful signal are disturbed.
- a noise suppression can be performed in the receiver prior to the actual signal reception (see unit 105 in Fig.1). This also works if it is not known whether the synchronization signal or the useful signal is contained in the input signal.
- the interference suppression 105 can in particular as a
- a further advantage of the approach proposed here is that when digitally receiving each individual element of the synchronization matrix Gkj, a decision is made about the assignment of this element (hard and / or soft decision). This can be advantageous a recognition of the synchronization signal or useful signal also take place if the transmission channel has disturbances other than white noise,
- the synehronisationsmatrix G kj a two-dimensional signal matched filter, in particular a FIR filter, or a correlator are supplied, where these are preferably processed together or together and in particular with each other. Accordingly, a large number of individual elements can with high probability in different time-frequency domains of the synchronization matrix G kj .
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Abstract
Es werden ein Verfahren zur Generierung eines Nutzsignals sowie ein Verfahren zur Detektion des Nutzsignals angegeben, wobei ein Element des Nutzsignals von mindestens einem weiteren Element des Nutzsignals eine funktionale Abhängigkeit aufweist. Weiterhin werden zugehörige Vorrichtungen sowie ein Kommunikationssystem umfassend eine derartige Vorrichtung angegeben.
Description
Beschreibung
Verfahren zur Detektion sowie zur Generierung eines Nutzsignals und zugehörige Vorrichtungen sowie Kommunikationssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion sowie ein Verfahren zur Generierung eines Nutzsignals und zugehörige Vorrichtungen sowie ein Kommunikationssystem.
In Breitbandsystemen zur Informationsübertragung bzw. zur Informationsgewinnung ist zumeist eine Synchronisation mit einem Nutzsignal erforderlich.
Dabei besitzt ein Empfänger (z.B. ein Messgerät) oft a priori keine Information darüber, ob und in welchem Ausmaß ein Nutzsignal in einem empfangenen Signal bzw. in einem Eingangssignal enthalten ist. Erschwerend kommt hinzu, dass das empfangene Signal durch eine Störung verzerrt oder allgemein verändert sein kann,
Störungen treten oftmals als weißes Rauschen (oder gaußsches Rauschen) auf, bei dem eine spektrale Rauschleistungsdichte in einem bestimmten mehr oder weniger großen Frequenzband praktisch konstant ist. Problematisch sind insbesondere Störungen, die von einem derartigen weißen Rauschen verschieden sind und starke zeit- und/oder frequenzselektive Eigenschaften aufweisen.
So können in einem Empfänger bzw. in einem Messgerät mehrere Frequenzkanäle kurzzeitig derart gestört sein, dass in einem Frequenzkanal für sich eine Erkennung eines Nutzsignals nicht mehr möglich ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere einen Ansatz vorzustellen, anhand dessen auch bei starken zeit-
und/oder frequenzselektiven Störungen eine robuste Detektion eines Synchronisationssignals bzw. eines Nutzsignals mit hoher Zuverlässigkeit ermöglicht wird,
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Detektion eines Nutzsignals angegeben,
- bei dem das Nutzsignal ein mehrdimensionales Nutzsignal ist;
- bei dem das Nutzsignal mehrere Elemente umfasst,
- bei dem eine funktionale Abhängigkeit eines Elements des Nutϊsignals von mindestens einem weiteren Element des Nutzsignals berücksichtigt wird.
Somit werden vorteilhaft bei der Detektion des Nutzsignals Elemente des Nutzsignals in mehreren Dimensionen, z.B. in einem Zeit-Frequenz-Bereich, berücksichtigt.
Vorzugsweise sind die mehreren Elemente des Nutzsignals voneinander funktional abhängig.
Weiterhin sind vorteilhaft die mehreren Elemente des Nutzsignals redundant ausgeführt, so dass für eine Rekonstruktion bzw. Detektion des Nutzεignals ein Teil der mehreren Elemente herangezogen werden kann.
Vorzugsweise sind die mehreren Elemente des Nutzsignals auf die mehreren Dimensionen des Nutzsignals aufgeteilt, so dass eine Störung des Nutzsignals bei der Übertragung von einem Sender zu einem Empfänger tolerierbar ist.
Eine Weiterbildung ist es, dass verschiedene Elemente des Nutzsignals mit unterschiedlichen Trägersignalen und/oder auf unterschiedlichen Subkanälen verarbeitet werden,
Das Nutzsignal kann auf unterschiedliche Subkanäle aufgeteilt werden, die insbesondere mit unterschiedlichen Trägersignalen moduliert werden.
Eine andere Weiterbildung ist es, dass die funktionale Abhängigkeit anhand einer vorgegebenen n-dimensionalen Matrix ermittelt wird oder ermittelbar ist.
Insbesondere kann diese n-dimensionale Matrix gegeben sein, um die funktionalen Abhängigkeiten vorzugeben. So ist es möglich, dass die n-dimen≤ionale Matrix derartig die funktionalen Abhängigkeiten vorgibt, dass je nach Art der Störung eine Detektion des Nutzsignals möglich ist.
Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass die funktionale Abhängigkeit anhand einer Frequenzmodulation, einer differentiellen Modulation und/oder einer Kodierung bestimmt wird.
Die Abhängigkeiten der Elemente des NutEsignals voneinander kann anhand einer differentiellen Modulation bestimmt sein. Hierbei werden bevorzugt Informationen über Zustandsanderungen übertragen, nicht durch absolute Zqstandsωerte, Beispiele für differentielle Modulationen sind: D-PSK (differentielles Phase-Shift-Keying), Deltamodulation.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass die funktionale Abhängigkeit in einem Zeitbereich und/oder in einem Frequenzbereich bestimmt ist.
Insbesondere können die Elemente des Nutzsignals in dem Zeitbereich und/oder in dem Frequenzbereich verteilt
angeordnet sein, wobei die funktionalen Abhängigkeiten in einem oder in beiden dieser Bereiche gegeben sein kann.
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass das Nutzsignal ein n-dimensionales Nutzsignal ist. Insbesondere kann das
Nutzsignal ein zweidimensionales Nutzsignal insbesondere in einem Zeit-Frequenz-Bereich sein.
Als eine zusätzlichen Weiterbildung wird die funktionale Abhängigkeit eines Elements des Nutzsignals von mindestens einem weiteren Element des Nutzsignals bei einem Empfänger, insbesondere in Rahmen einer Dekodierung und/oder einer Demodulation, berücksichtigt.
Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass die funktionale Abhängigkeit eines Elements des Nutzsignals von mindestens einem weiteren Element des Nutzsignals berücksichtigt wird, indem einzelne Elemente einer Synchronisationsmatrix basierend auf einer harten und/oder basierend auf einer weichen Entscheidung ermittelt werden.
Hierbei können eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren zur Ermitteln einer harten Entscheidung oder einer weichen Entscheidung eingesetzt werden. Insbesondere sind Schwellwertvergleiche oder stochastische Entscheidungen möglich, die beispielsweise einen vorgegebenen Kontext, z.B. eine zeitliche Dauer vorgegebener Länge, berücksichtigen.
Eine Ausgestaltung ist es, dass die funktionale
Abhängigkeit eines Elements des Nutzsignals von mindestens einem weiteren Element des selben Subkanals und/oder aus mindestens einem weiteren Subkanal des mehrdimensionalen Nutzsignals berücksichtigt wird/werden.
Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass für mindestens ein Element eine entsprechende
Störsignalschätzung bzw. eine Schätzung der Signalstärke des jeweiligen Elements berücksichtigt wird.
Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass nach Berücksichtigung der funktionalen Abhängigkeit eine
Korrelation, insbesondere eine Autokorrelation des Signals mit sich selbst, mit zumindest teilweise disjunkten Teilen des Signals oder eine Kreuzkorrelation des Signals mit einem anderen Signal, durchgeführt wird.
Insbesondere können die Koeffizienten des Korrelators an die Synchronlsationsmatrix angepasst sein.
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass nach Berücksichtigung der funktionalen Abhängigkeit eine Filterung durchgeführt wird mittels eines Filters. Dabei können die Koeffizienten des Filters an die Synchronisationsmatrix angepasst sein.
Eine Weiterbildung besteht darin, dass anhand des Filters ein Korrelationskoeffizient ermittelt wird zwischen dem an die Synchronisationsmatrix angepassten Koeffizienten des Filters und einem zeitlich begrenzten Abschnitt des empfangenen Signals.
Eine zusätzliche Ausgestaltung ist es, dass das Nutzsignal erkannt wird, falls der Korrelationskoeffizient am Ausgang des Korrelators oder Filters einen vorgegebenen Schwellwert erreicht und/oder überschreitet,
Eine andere Ausgestaltung ist es, dass in einer sich anschließenden Iteration geprüft wird, ob ein nächster Korrelationskoeffizient besser als ein vorhergehender Korrelationskoeffizient ist und in diesem Fall das Nutzsignal anhand des besseren Korrelationskoeffizienten erkannt wird.
Auch ist es eine Möglichkeit, dass vor der Berücksichtigung der funktionalen Abhängigkeit eine Reduzierung eines Störsignalanteils durchgeführt wird umfassend die Schritte:
(a) Transformation eines Eingangssignal in ein mehrdimensionales Signal;
(b) Schätzung eines Störanteils des mehrdimensionalen Signals, wobei die Schätzung des Störanteils anhand mindestens einer Teilmenge des mehrdimensionalen Signals erfolgt; (c) Vergleich des Störanteils mit dem mehrdimensionalen Signal; (d) Zumindest teilweise Unterdrückung des mehrdimensionalen Signals anhand des Vergleichs,
Hierbei sei angemerkt, dass es sich bei dem
Störsignalanteil um ein beliebiges Störsignal beliebiger Ausprägung oder Intensität handeln kann, insbesondere kann im Rahmen der Reduzierung des Störsignalanteils dieser mehr oder weniger stark vermindert werden. Beispielhaft ist es auch möglich, den Störsignalanteil (nahezu) vollständig zu reduzieren.
Vorteilhaft ermöglicht es der hier vorgestellte Ansatz, den Störsignalanteil in einem Ausgangssignal dadurch zu reduzieren, dass ein als stark gestört erkanntes
Eingangssignal stark bis vollständig unterdrückt und somit nicht weiterverarbeitet wird.
Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass Fehlalarme aufgrund fehlerhaft erkannter Daten unterbunden werden können.
Insbesondere ist dieses Verfahren zur Erkennung von Nutzsignalen geeignet, wobei die Nutzsignale vorzugsweise an verschiedenen Orten des mehrdimensionalen Signals redundant übertragen werden. Signale an stark gestörten Orten können ausgeblendet werden während z.B. Signale an
kaum (oder nicht) gestörten Orten zur Weiterverarbeitung durchgelassen werden.
Ein weiterer Vorteil des vorgestellten Ansatzes besteht darin, dass nicht bekannt sein muss, wo welche Nutzsignale in dem mehrdimensionalen Signal vorhanden sind. Vielmehr erfolgt die Reduzierung des Störsignalanteils vorteilhaft ohne näheres Wissen um die Art bzw. den Ort der Nutzsignale, Mit anderen Worten, die Reduzierung des Störsignalanteils erfolgt unabhängig davon, ob gerade Nutzsignale übertragen werden oder nicht.
Auch ist es ein Vorteil, dass eine dynamische Adaption der Reduzierung des Störsignalanteils erfolgt abhängig von tatsächlichen Kanalstörungen. Dies wirkt sich besonders aus bei zeitlich begrenzten (starken) Störungen, wie sie beispielsweise bei Stromnetzen auftreten, wenn diese als Kommunikationsnetze genutzt werden.
Eine Weiterbildung ist es, dass die Transformation eine seriell-parallel Wandlung des Eingangssignals umfasst.
Hierbei kann vorteilhaft ein serielles Signal in ein mehrdimensionales Signal transformiert werden, Beispielsweise können eine Zeit-Frequenz-Transformation oder eine Wavelet-Transformation eingesetzt werden. Weiterhin sind diese und andere Transformationen einsetzbar um das mehrdimensionale Signal, insbesondere ein n- dimensionales Signal, zu erhalten.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass das Eingangssignal ein mehrdimensionales Signal und/oder ein komplexes Signal umfasst .
Eine andere Weiterbildung ist es, dass die Transformation eine Transformation in einen Zeit-Frequenzbereich umfasst.
Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass das mehrdimensionale Signal in einem Speicher gespeichert wird.
Vorzugsweise kann der Speicher als mehrere zeilenweise gekoppelte Parallelschieberegister ausgeführt sein. Auch kann der Speicher als ein herkömmlicher Speicher ausgeführt sein.
Beispielsweise erlaubt der Speicher weiterverarbeitenden Einheiten einen Zugriff auf einen mehrdimensionalen zeitlich begrenzten Ausschnitt des mehrdimensionalen Signals,
Auch ist es eine Weiterbildung, dass der Speicher ein Feld aus gekoppelten Schieberegistern umfasst, das mit der Transformation des Eingangssignals synchronisiert ist.
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass die Schätzung des Störanteils des mehrdimensionalen Signals erfolgt, indem mindestens ein Wert einer vorgegebenen Funktion und/oder einer Statistik und/oder einer statistischen Größe und/oder einer daraus abgeleiteten Größe oder Funktion für die mindestens eine Teilmenge des mehrdimensionalen Eingangssignals ermittelt wird.
Hierbei kann die Statistik eine n-dimensionale kumulative Verteilungsfunktion oder eine n-dimensionale Wahrscheinlichkeits (dichte) funktion umfassen. Die statistische Größe umfasst beispielsweise ein Mittelwert, eine Varianz, ein Betrag oder ein statistisches Moment, Die abgeleitete Größe umfasst beispielsweise eine Wölbung (Excess), eine Schiefe (Skewness) , einen Medianwert und/oder eine charakteristische Funktion- Auch Kombinationen unter den Vorgenannten sind möglich.
Insbesondere kann die Schätzung für mindestens ein Merkmal und/oder für mindestens einen Parameter des
Störsignalanteils und/oder des Nutzsignalanteils ermittelt werden.
Beispiele für derartige Merkmale oder Parameter sind: Signalamplitude, Signalleistung, Signalbetrag, Signalpegel, Phase, Frequenz, und Kombinationen davon.
Die Teilmenge kann dabei ein oder mehrere Muster oder Ausschnitte des mehrdimensionalen Signals umfassen.
Insbesondere können diese Ausschnitte an verschiedenen Orten des mehrdimensionalen Signals vorgesehen sein. Die Teilmenge selbst kann unterschiedliche Form(en) haben. Auch ist es möglich, dass die Teilmenge eine Form aufweist, die einen mehrdimensionalen Bereich abdeckt und dabei eine mehrdimensionale Aussparung innerhalb dieses Bereichs aufweist. In dem Beispiel einer zweidimensionalen Zeit- Frequenz-Fläche entspricht dies einer Form mit einem Loch oder, einer Öffnung innerhalb der Form.
im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung weist die mindestens eine Teilmenge eine Periodizität auf.
Somit können mehrere Teilmengen oder Muster zu bestimmten Zeitpunkten berücksichtigt werden, wobei die Teilmengen einen bestimmten zeitlichen Abstand voneinander haben.
Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass der Vergleich des Störanteils mit dem mehrdimensionalen Signal erfolgt, indem anhand des Störanteils mindestens eine Signalbarriere eingestellt wird.
Somit erlaubt der Vergleich die Einstellung mindestens einer Signalbarriere anhand des geschätzten Störanteils. Damit kann dynamisch eine Schwelle für ein Nutzsignal angepasst werden, d.h. ein Signal oberhalb der Schwelle
kann weiterverarbeitet werden, ein Signal unterhalb der Schwelle wird unterdrückt und nicht weiterverarbeitet.
Eine Ausgestaltung Ist es, dass das mehrdimensionale Signal zumindest teilweise unterdrückt wird, sofern dieses keinen vorgegebener Abstand zu dem Störanteil aufweist.
Die Art der Unterdrückung des mehrdimensionalen Signals kann vorteilhaft von der Signalstärke abhängen und muss nicht als eine harte Entscheidung ausgestaltet sein.
Beispielsweise kann das mehrdimensionale Signal umso besser (stärker) durchgelassen werden, je deutlicher es sich von der Störung abhebt (je größer bspw. ein Abstand von der Störung ist) .
Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass eine Schätzung einer Nutssignalstärke des mehrdimensionalen Signals durchgeführt wird, indem insbesondere mindestens ein Wert einer vorgegebenen Funktion und/oder einer Statistik und/oder einer statistischen Größe und/oder einer daraus abgeleiteten Größe oder Funktion für die mindestens eine Teilmenge ermittelt wird-
Eine Ausgestaltung ist es, dass die Schätzung für mindestens ein Merkmal und/oder für mindestens einen
Parameter des Nutzsignalanteils ermittelt bzw. durchgeführt wird.
Insbesondere ist es optional möglich, zusätzlich die Nutzsignalstärke zu schätzen und dies bei der Reduzierung des störsignalanteils zu berücksichtigen.
Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass der Vergleich des Störanteils mit dem mehrdimensionalen Signal unter Berücksichtigung des Nutzsignalspegels durchgeführt wird.
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass ein Nutzsignal in dem mehrdimensionalen Signal erkannt wird, sofern dieses einen vorgegebener Abstand zu dem Störanteil aufweist.
Sowohl die Schätzung des Störanteils als auch die Schätzung des Nutzsignalanteils können wie das Empfangs- bzw. Nutzsignal selbst mehrdimensional und/oder komplex sein.
Entsprechend kann das Verfahren zur Reduzierung des Störsignalanteils eingesetzt werden, um ein Nutzsignal zu erkennen.
Eine Weiterbildung besteht darin, dass mindestens ein weiterer Kanal bei der Reduzierung des Störsignalanteils berücksichtigt wird.
Dementsprechend kann der Ansatz als ein Multiple-Input- Multiple-Output (MIMO) System realisiert sein, bei dem jeder Kanal eine Auswirkung auf die anderen Kanäle des Systems haben kann und jede oder ein Teil dieser Auswirkungen berücksichtigt wird.
Sine zusätzliche Ausgestaltung ist es, dass im Anschluss an Schritt (d) in einem Schritt (e) eine zu dem Schritt (a) inverse Transformation durchgeführt wird.
Eine andere Ausgestaltung ist es, dass eine parallelseriell-Wandlung des Ausgangasignals in eine Ausgangssignalsequenz durchgeführt wird.
Entsprechend können das Ausgangssignal in einer seriellen Form in dem ursprünglichen Zeitbereich sowie das geschätzte Störsignal in serieller Form in einem zeitliehen Verlauf bereitgestellt werden.
Auch ist es eine weitere Ausgestaltung, dass das Nutzsignal ein Synchronisationssignal ist.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Generierung eines Nutzsignals,
- bei dem ein Nutzsignal aus mehreren Trägersignalen zusammengesetzt wird, wobei jedes Trägersignal in einem Subkanal durch ein eigenes Element moduliert wird, wobei die Elemente zufolge einer vorgegebenen Synchronisationsmatrix erzeugt werden,
- bei dem ein Element des Nutssignals von mindestens einem weiteren Element des Nutzsignals eine funktionale Abhängigkeit aufweist.
Insbesondere ist das generierte Nutssignal ein mehrdimensionales Nutzsignal wie vorstehend beschrieben. Auch ist die Synchronisationsmatrix vorzugsweise eine mehrdimensionale Synchronisationsmatrix.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass das Nutzsignal im wesentlichen am Anfang und/oder mehrmals während einer Informationsübertragung gesendet wird.
Auch ist es eine weitere Ausgestaltung, dass das generierte Nutzsignal ein Synchronisationssignal ist.
Eine andere Ausgestaltung ist es, dass das Nutzsignal anhand mehrerer Trägersignale bestimmt wird, wobei jedes Trägersignal in einem Subkanal durch ein eigenes Element moduliert wird.
Weiterhin wird sur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe eine Vorrichtung angegeben zur Detektion eines Nutzsignals umfassend eine Prozessoreinheit, die derart eingerichtet ist, dass das Verfahren wie hierin beschrieben auf der Prozessoreinheit durchführbar ist.
Zusätzlich wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe eine Vorrichtung angegeben zur Generierung eines
Nutzsignals umfassend eine Prozessoreinheit und/oder eine zumindest teilweise festverdrahtete Schaltungsanordnung, die derart eingerichtet ist, dass das Verfahren wie hierin beschrieben durchführbar ist,
Besagte Prozessoreinheit kann jede Art von Prozessor oder Rechner oder Computer mit entsprechend notwendiger Peripherie (Speicher, Input/Output-Schnittstellen, EinAusgabe-Geräte, etc.) sein oder umfassen. Eine solche Prozessoreinheit kann insbesondere in einem
Kommunikationsgerät vorgesehen sein, das insbesondere einen Sender, Empfänger (Receiver) oder einen Transceiver aufweist.
Weiterhin kann eine festverdrahtete Schaltungseinheit, z.B. ein FPGA oder ein ASIC oder eine sonstige integrierte Schaltung vorgesehen sein. Insbesondere können elektronische, elektromagnetische, akustische oder sonstige Elemente vorgesehen sein, um unterschiedliche Signale zu erkennen und/oder zu verarbeiten.
Insbesondere kann die Vorrichtung somit eine Einheit zur parallelen Verarbeitung von Signalen und/oder eine Einheit zur seriellen Verarbeitung von Signalen umfassen.
Die Vorrichtung kann umfassen oder ausgeführt sein als: Ein Messgerat, ein Diagnosegerät, ein Zähler, ein Informationsgewinnungsgerät , ein Regelungsgerät, ein Peilggrät und/oder ein entsprechendes System.
Die Vorrichtung kann in der Energietechnik eingesetzt werden.
Es ist möglich, dass das Signal unterschiedliche physikalische Größen umfasst:
- eine elektrische Größe,
- eine elektromechanische Größe,
- eine elektromagnetische Größe,
- eine akustische Größe,
- eine thermische Größe,
- eine mechanische (insbesondere eine hydraulische oder pneumatische) Größe,
- eine chemische Größe,
- eine optische Größe.
Auch Kombinationen aus den vorgenannten Größen sind als Signal (e) möglich.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Vorrichtung ein Kommunikationsgerät ist, wobei das Kommunikationsgerät mit einem weiteren Kommunikationsgerät Signale über eine Kommunikationsverbindung, die zumindest teilweise ein Stromnetz umfasst, austauscht.
Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe ein System angegeben umfassend eine Vorrichtung wie hierin beschrieben,
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
Fig.l eine Blockdarstellung umfassend Einheiten zur Signalverarbeitung, die eine Erzeugung eines Synchronisationssignals bei einem Sender sowie einen elementweisen Empfang bzw. eine Erkennung des elementweise empfangenen Synchronisationssignals bei einem Empfänger ermöglichen;
Fig.2 eine Blockdarstellung umfassend Einheiten zur
Signalverarbeitung, die eine Reduzierung eines Störsignalanteils ermöglichen;
Fig.3 eine Skizze, die veranschaulicht, dass mehrere
Teilbereiche eines zweidimensionalen Signals zur Ermittlung eines Störanteils herangezogen werden,
Nachfolgend wird insbesondere die folgende Notation verwendet :
ein NutzSignal;
ein Nutesignal bzw. Synchronisationssignal
(auf Senderseite) bzw. ein Element des Nutzsignals bzw. Synchronisationssignals;
Trägersignal pro Kanal j;
ein Referenzsignal (empfangsseitig) pro Kanal j;
ein detektlertes Element des Synchronisationssignals;
eine n-dimensionale Synchronisationsmatrix;
eine Koeffizientenmatrix des n- dimensionalen Filters bzw. des Korrelators;
ein Element der Synchronisationsmatrix
ein Element der Koeffizientenmatrix
ein Korrelationskoeffizient bzw. eine Korrelationsmatrix;
eine Störung;
eine Schätzung der Störung n(t,f);
ein Eingangssignal;
ein Eingangssignal nach einer
Störunterdrückung;
ein Ausmaß, das angibt, inwieweit das
Nutzsignal s(t,f) in dem Eingangssignal r(t,f) enthalten ist;
eine Schätzung oder eine Messung des
Nutzsignalanteils;
ein mehrdimensionales (Eingangs-) Signal eines ersten Kanals;
ein mehrdimensionales (Eingangs-) Signal eines ersten Kanals nach Störunterdrückung oder Durchlaufen einer Signalbarriere;
eine Teilmenge des mehrdimensionalen
Eingangssignals, die für die Störung herangezogen wird;
eine Teilmenge des mehrdimensionalen Eingangssignals, die für das Nutzsignal herangezogen wird;
eine Funktion zur Ermittlung des
Störsignalanteils basierend auf
eine Funktion zur Ermittlung des
Nutssignalanteils basierend auf
Die hier genannten Signale umfassen bzw. sind reelle oder komplexe, insbesondere mehrdimensionale Signale.
Fig.1 zeigt eine Blockdarstellung umfassend Einheiten zur Signalverarbeitung, die eine Modulation bzw. Kodierung eines Synchronisationssignals bei einem Sender 120 sowie eine Demodulation bzw. Dekodierung bzw. eine Erkennung des kodierten Synchronisationssignals bei einem Empfänger 130 ermöglichen.
Nachfolgend wird beispielhaft von einem
Synchronisationssignal ausgegangen, wobei auch jede andere Art eines Nutzsignals kodier- bzw, dekodierbar ist.
Der Sender 120 weist eine Einheit zur Bit- und/oder Symbol- Modulation 101 bzw. Kodierung auf, die mit einer Einheit 102 verbunden ist anhand derer eine inverse Zeit-Frequenz- Transformation bzw. eine Signalsynthese mittels verschiedener Trägersignale
erfolgt. Das Ausgangssignal der Einheit 102 wird einer Parallel-Seriell- Wandlung in einer Einheit 103 unterzogen und über einen Übertragungskanal 104 an einen Empfänger 130 geschickt. Der Übertragungskanal weist eine Störung
die insbesondere eine nicht-gaußsche Störung sein kann, auf.
Bei dem Sender 120 wird ein Synchronisationssignal
aus mehreren verschiedenen Trägersignalen
zusammengesetzt, welche jeweils durch die
Subsynchronisationssignale bzw, Elemente der Synchronisationssignale
in Subkanälen j moduliert werden.
Die Synchronisationssignale
werden basierend auf einer vorgegebenen zweidimensionalen Synchronisationsmatrix
generiert. Dies kann beispielsweise durch eine Frequenzmodulation und/oder durch eine differentielle Modulation erfolgen.
Hierbei kann vorzugsweise ein Element
des Synchronisationssignals eine funktionale Abhängigkeit
aufweisen mit mindestens einem anderen Element
aus demselben Subkanal j und/oder mit mindestens einem anderen Element
aus einem Subkanal
Ein auf diese Art erzeugtes Synchronisationssignal kann am Anfang einer Informationsübertragung und ggf. zusätzlich mehrmals während der Informationsübertragung gesendet werden.
Der Empfänger 130 umfasst die folgenden Komponenten: Das Eingangssignal r(t) wird einer optional vorgesehenen Störunterdrückung 105 zugeführt und anschließend einer Seriell-Parallel-Wandlung 106 unterzogen. In einer nachfolgenden Einheit 107 erfolgt eine Zeit-Frequenz- Transformation sowie eine Frequenzkanaltrennung mittels mehrerer verschiedener Referenzsignale
Das am Ausgang der Einheit 107 generierte Eingangssignal
wird entweder einer Einheit 108 zur Reduzierung eines störsignalanteils in dem Zeit-Frequenz-Bereich oder direkt einer Einheit 109 sur Demodulation bsw, Bit-/Symbol- Entscheidung zugeführt.
Insofern ist die Einheit 108 optional. Sollte sie vorhanden sein, liefert sie ein um einen Störsignalanteil reduziertes Eingangssignal
und optional zusätzlich einen geschätzten Störsignalanteil
bzw, optional zusätzlich eine geschätzte Nutzsignalstärke
an die Einheit 109. Die Funktionsweise der Einheit 108 und ggf. der Einheit 105 wird insbesondere weiter unten näher erläutert.
Die Einheit 109 stellt an ihrem Ausgang einzelne Elemente einer Synchronisationsmatrix
bereit, die basierend auf einer harten und/oder auf einer weichen Entscheidung gebildet wurden (Hard-Decision / Soft-Decision) .
Aus diesen Elementen wird in einem angepassten Filter bzw, in einem Korrelator 110 ein Korrelationskoeffizient
ermittelt und einer Einheit 111 zur Signaldetektion mit einem Schwellwert zugeführt. Anschließend erfolgt in einer Einheit 112 eine Signalsynchronisation, an dessen Ausgang wird das beste Synchronisationssignal, das während eines vorgegebenen Zeitraums ermittelt werden konnte, bereitgestellt. Dieses Synchronisationssignal wird vorteilhaft zur Erkennung weiterer Nutzdaten herangezogen,
Bei dem Empfänger 130 wird in der Einheit 107 zunächst eine Zeit-Frequenz-Transformation des Eingangssignal≤
in einzelne Zeit-Frequenz-Signalkomponenten
durchgeführt basierend auf den Referenzsignalen
Eine derartige Transformation kann beispielsweise eine Kurzzeit-Fourier- Transformation, eine Wavelet-Transformation sein oder mittels einer Filterbank durchgeführt werden.
Das anhand der Einheit 107 gewonnene Signal
wird entweder direkt oder über die Einheit 108 der Einheit 109 zugeführt .
Bei der Einheit 108 können einige Zeit-Frequenz- Eingangssignalkomponenten je nach tatsächlicher Störung teilweise oder vollständig unterdrückt und die verbleibenden Eingangssignalkomponenten
mit entsprechenden Störsignalschätzungen
und/oder mit entsprechenden Schätzungen einer Starke eines Nutzsignals versehen werden- Eine Störunterdrückung kann alternativ auch vor der Zeit-Frequeriz-Transformation 107 vorgesehen sein.
An dem Ausgang der Einheit 109 werden vorzugsweise zu jedem diskreten Verarbeitungszeitpunkt aus den empfangenen Zeit- Frequenz-Elementen des vermuteten Synchronisationssignais einzelne Element
der Synchronisationsmatrix basierend auf einer harten und/oder einer weichen
Entscheidung gebildet. Insbesondere werden die einzelnen Elemente
der Synchronisationsmatrix miteinander
vergleichbar gemacht anhand besagter harter und/oder weicher Entscheidungen.
Eine harte Entscheidung umfasst beispielsweise eine Zuordnung einer festen Größen zu einem vorgegebenen Wert. Dies kann beispielsweise durch einen Vergleich mit dem vorgegebenen Wert erfolgen. Hingegen wird eine weiche Entscheidung insbesondere dann getroffen, wenn die endgültige Entscheidung aufgeschoben wird. Insofern kann eine Eingangsgröße, wenn diese einen Wert aufweist, der keine klare Entscheidung ermöglicht, in einem Kontext, z.B. in ihrem zeitlichen Verlauf, betrachtet werden, um somit eine größere Sicherheit bei der finalen Entscheidung zu erhalten. Bei der weichen Entscheidung werden insbesondere zeitliche Verläufe einer Eingangsgröße bzw.
Wahrscheinlichkeitsverteilungen berücksichtigt .
Bei der Verarbeitung der Signale in der Einheit 109, insbesondere im Rahmen der Pemodulation, wird insbesondere eine funktionale Abhängigkeit eines einzelnen Elements
(insbesondere jedes solchen Elements) des Synchronisationssignals von mindestens einem anderen Element
aus demselben Sυbkanal j und/oder mit mindestens einem anderen Element
aus einem Subkanal
berücksichtigt. Gegebenenfalls kann zusätzlich die vorgenannte Schätzung des Störsignalanteils
und/oder die Schätzung der Stärke des Nutzsignals
berücksichtigt werden.
Die empfangenen Einzelelemente
der
Synchronisationsmatrix
werden der Einheit 110 zugeführt, wobei die Einzelkoeffizienten des 2- dimensionalen Filters bzw. des KorrelatOrS
an die empfangenen Elemente der Synchronisationsmatrix
angepasst sind. Am Ausgang des Filters bzw. Korrelators 109 wird insbesondere für jeden Zeitpunkt U ein Korrelationskoeffizient ermittelt. Dieser
Korrelationskoeffizient
wird bestimmt anhand der zweidimensionalen Koeffizientenmatrix
und dem
Abschnitt des Datenstroms der Elemente
Erreicht und/oder überschreitet der Wert des
Korrelationskoeffizients
eine vorgegebene Schwelle, so kann das Synchronisationssignal als detektiert betrachtet werden (Detektion in der Einheit 111) .
Zusätzlich kann in der Einheit 112 in der nächsten
Synchronisationsphase
geprüft werden, ob sich der Wert des Korrelationskoeffizients
noch verbessert hat. In diesem Fall wird der bessere Wert des Korrelationskoeffizients
verwendet um die zeitliche Position des Synchronisationssignals noch genauer zu
erfassen. Vorzugsweise wird in der Einheit 112 eine vorgegebene Zeltdauer abgewartet und die beste zeitliche Position des Synchronisationssignals wahrend dieser
Zeitdauer bestimmt.
Nachfolgend wird die Einheit 108 näher erläutert.
Hierbei sei angemerkt, dass der störsignalanteil und die Stärke des Nutzsignalanteils zumindest teilweise voneinander abhängig sein können.
Nachfolgend wird insbesondere der hier vorgestellte Ansatz zur Störunterdrückung erläutert.
in Fig.2 wird ein Eingangssignal
einer seriell- parallel-Wandlung 201 zugeführt und anschließend einer Zeit-Frequenz-Transformation 202 unterzogen. Alternativ können auch andere (mehrdimensionale) Transformationen erfolgen. Das Resultat der Zeit-Frequenz-Transformation 202 ist ein mehrdimensionales Signal
das in einem Speicher 203 abgespeichert wird.
Vorzugsweise ist der Speicher 203 als ein Feld (oder Array) aus zeilenweise gekoppelten Parallelschieberegistern ausgeführt. Eine Spalte der gekoppelten Parallelschieberegister umfasst Elemente eines Momentanspektrums nach einer Zeit-Frequenz-Transformation, eine Zeile umfasst einen zeitlichen Verlauf in einem Spektralkanal.
Eine Speichergröße ermöglicht eine Speicherung einer Zeitdauer Tc. Die aktuelle Berechnung kann vorteilhaft zu einem Zeitpunkt
erfolgen, so dass für die Berechnung ein Kontext vor dem aktuellen Zeitpunkt t, d.h. von einer Zeit to bis zur Zeit t sowie ein Kontext von dem Zeitpunkt t bis zum Zeitpunkt Tc zur Verfügung stehen.
Die nachfolgenden Einheiten können auf alle Einträge der Schieberegister zu einem Zeitpunkt
zugreifen.
Somit erfüllt der Speicher 203 die Funktion einer mehrkanaligen Verzögerung bzw. eines gleitenden Fenster für mehrere parallelen Datenserien, die von den nachfolgenden Einheiten entsprechend analysiert und/oder weiterverarbeitet werden können.
Alternativ zu der Ausführungsform des
Parallelschieberegisters kann auch ein konventioneller Speicher vorgesehen sein. Die Funktion des gleitenden Fensters kann dabei durch spezielle Adresszeiger, bzw, eine entsprechende Inkrementierung derselben, umgesetzt sein.
Somit wird zunächst das Eingangssignal einer Zerlegung mittels einer Kurzzeit-Fourier-Transformation oder einer Wavelet-Transformation oder einer sonstigen Transformation unterzogen. Dann wird aus der Zeit-Frequenz-Verteilung des mehrdimensionalen Signals
vorzugsweise fortlaufend
(z.B. zu vorgegebenen diskreten Zeitpunkten) eine Schätzung
eines storsignalanteils
ermittelt und zwar insbesondere für jede derjenigen Komponenten
des Eingangssignals
die für eine Weiterverarbeitung herangezogen werden. Diese insbesondere nichtlineare Schätzung des Störsignalanteils erfolgt in einer Einheit 204, die dem Speicher 203 nachgelagert ist.
Für die Ermittlung der Schatzung des Störsignalanteils
kann für eine i-te bzw. j-te Komponente des Eingangssignals mittels der Funktion
je nach Art oder mehrdimensionalem Muster (beispieleweise gemäß einem vorgegebenem Zeit-Frequenz-Muster) der vermuteten oder angenommenen Störung der Teilmenge
von Einzelkomponenten des mehrdimensionalen Signals
verwendet werden.
Hierbei sei angemerkt, dass diese Teilmenge einem beliebigem Muster des oder einer Auswahl aus dem mehrdimensionalen Signal
entsprechen kann. Handelt es sich beispielsweise bei dem mehrdimensionalen Signal
um eine zweidimensionale Zeit-Frequenz-Betrachtung, so kann diese Teilmenge mindestens einen Ausschnitt in dieser Ebene, insbesondere mehrere Ausschnitte, ggf. auch periodisch wiederkehrende Ausschnitte, umfassen.
Die Funktion
sowie die Funktion
kann jeweils eine Bestimmung einer Energiedichte, einer Leistung oder einer mittleren Signalamplitude umfassen.
Insbesondere kann die Teilmenge
auch eine Umgebung des zu erkennenden Signals darstellen, ohne dass das zu erkennende Signal selbst darin enthalten sein müsste.
Vorzugsweise liefert die Nutzsignalkomponente
in dem Eingangssignal
selbst keinen oder nur einen vernachlässigbaren Beitrag auf den geschätzten Störsignalanteil
Weist beispielsweise eine Störung in dem Zeit-Frequenz- Bereich ein mit einer Periode TN wiederkehrendes Muster auf oder ist diese Störung mit derselben Periode TN stationär, so kann die Schätzung des Störsignalanteils
basierend auf Teilmengen
von Einzelkomponenten der Zeit-Frequenz-Verteilung des mehrdimensionalen Signals
gebildet werden, wobei diese Teilmengen
voneinander um die Periode
entfernt sind.
Fig.3 zeigt beispielhaft solche Teilmengen
301, 302, 303 (auch "Bereiche" oder "Muster"), die zur Ermittlung oder Schätzung des Störsignalanteils
dienen. Die jeweilige Teilmenge kann dabei die verschiedensten Formen aufweisen. Beispielhaft ist in Fig.3 für jede Teilmenge eine elliptische Form gezeigt. Das gezeigte Eingangssignal
liegt beispielhaft innerhalb der Teilmenge 302, nicht jedoch innerhalb der Teilmengen
301 und 303. Durch Berücksichtigung mehrerer Teilmengen 301 bis 303 für die Schätzung des Störsignalanteils ist es möglich, den Störsignalanteil in der Teilmenge 302 zu bestimmen und somit festzustellen, ob das zu erkennende Signal stark oder schwach gestört ist. Ist das Signal stark gestört (z.B. bei einem Empfangssignal unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts) , so wird das Signal nicht
weiterverarbeitet, sondern unterdrückt. Dies hat den Vorteil, dass nur weitgehend ungestörte Signale weiterverarbeitet werden und auf einem stark gestörter Kanal diejenigen Signale, die zur Weiterverarbeitung durchgelassen werden, mit einer hohen Wahrscheinlichkeit korrekt dekodiert, erkannt, demoduliert oder gemessen werden können.
Vorzugsweise werden diejenigen Signalkomponenten
, dme für eine Weiterverarbeitung bzw. Erkennung interessant erscheinen, einem Vergleich in einer Einheit 205 unterzogen. Ein in einem solchen Vergleich können die Signalkomponenten
Signalbarrieren (insbesondere nichtlinearen Signalbarrieren) zugeführt werden, wobei Signaldurchlasseigenschaften der Signalbarrieren anhand der geschätzten Starsignalanteile
oder optional anhand der geschätzten Nutzsignalstarke
gesteuert und/oder eingestellt werden.
Sind beispielsweise die Signalkomponenten
größer (oder gleich) einem Schwellwert, der aus den geschätzten Störsignalanteilen
resultiert, so werden die Signalkomponenten
zur weiteren Verarbeitung als ein Auegangssignal
durchgelassen.
Je geringer die Signalkomponenten
iαi Verhältnis zu dem Schwellwert sind, desto eher bzw. desto stärker werden diese unterdrückt. Mit anderen Worten, die Signalkomponenten
sollen möglichst störungsfrei als Ausgangssignal
weiterverarbeitet werden.
Optional wird anhand einer Einheit zur (optional nichtlinearen) Nutzsignalstärkeschätzung 206 aus Komponenten
des Eingangssignals
ein Anteil eines Nutzsignals
geschätzt. Entsprechend kann in der Einheit 205 das Ausgangssignal
zusätzlich basierend auf der geschätzten Nutzsignalstärke
ermittelt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine Differenz zwischen der geschätzten Amplitude oder der Stärke des Nutzeignals
und dem geschätzten Störsignal
ermittelt und einem Schwellwertvergleich zugeführt wird: Je größer die Differenz ist, umso weniger wird das EmpfangsSignal
unterdrückt. Je geringer die Differenz ist desto stärker wird das Empfangssignal
unterdrückt. Optional kann bei entsprechend kleiner oder negativer Differenz das Empfangssignal
auch vollständig unterdrückt werden.
Dem jeweiligen AusgangsSignal
bleibt das entsprechend geschätzte Störsignal
und/oder die geschätzte Stärke des Nutzsignals
als ein Indikator für die Qualität des Nutzsignals zugeordnet .
Das Ausgangssignal
sowie das geschätzte Störsignal
können entweder direkt weiterverarbeitet werden oder jeweils zurück in den Zeitbereich transformiert werden (z.B. mittels einer inversen Kurzzeit-Fourier- Transformation oder einer inversen Wavelet-Transformation) , siehe Einheiten 207 und 208 in Fig.2.
Entsprechend kann den Einheiten 207 und 2OS jeweils eine Einheit zur parallel-seriell-Wandlung 209 bzw. 210 nachgeschaltet sein, an deren Ausgängen jeweils eine Ausgangssignalfolge
bzw. eine geschätzte Störsignalfolge
bereitgestellt wird.
Optional kann das geschätzte Nutzsignal bzw. dessen Stärke oder Pegel Ai(U,fj) über eine Einheit 212 zur inversen Zeit- Frequenz-Transformation in ein Signal Ä\(u) und weiter
anhand einer Einheit 213 zur parallel-seriell Wandlung in ein serielles Signal
umgesetzt werden.
Weiterhin gezeigt ist in Fig,2 ein Block 211, der veranschaulicht, dass optional für mindestens einen weiteren Kanal K mit einem Eingangssignal
die vorstehend beschriebene Anordnung vorgesehen sein kann. Die Funktionsweise des optionalen Blocks 211 ist analog zu den vorstehenden Ausführungen betreffend den ersten Kanal mit dem Eingangssignal
.
Zusätzlich können die Auswirkungen jedes Kanals auf alle anderen Kanäle berücksichtigt werden, Dies ist beispielhaft in Fig.2 gezeigt, indem die Auswirkungen des Kanals K auf den Kanal 1 (siehe punktierte Linie) dargestellt sind.
So kann ein gespeichertes mehrdimensionales Signal
in der Einheit 205 berücksichtigt werden. Weiterhin werden bestimmte Komponenten
(oder Muster) des weiteren Kanals K in der Einheit 204 zur Ermittlung des geschätzten Störsignalanteils
( j) berücksichtigt. Optional können auch Komponenten
des weiteren Kanals K in der Nutzsignalstärkeschätzung
206 berücksichtigt werden.
Entsprechend ist es möglich, dass der Kanal 1 wie oben besprochen ein Ausgangssignal
x sowie einen geschätzten Störsignalanteil
und eine geschätzte Nutzsignalstärke des Kanals K beeinflusst, indem die Signale
und
in den entsprechenden Einheiten des Kanals K berücksichtigt werden (dieser Fall ist der Übersicht halber in Fig.2 nicht dargestellt) .
Weiterhin ist es möglich, dass mehrere Kanäle 1..K vorgesehen sind, wobei jeder Kanal die Einheiten zur Nutzsignalstärkeschätzung, zur Bestimmung des
Ausgangssignals und zur Schätzung des Störsignalanteils des jeweils anderen Kanals beeinflusst.
Im zusammenhang mit der Einheit 108 ergeben sich insbesondere die folgenden Vorteile:
a. Es kann ein einzelnes Störsignal oder eine Gruppe von Störsignalen unterdrückt werden.
b. Insbesondere können mit diesem Ansatz Störungen im Eingangssignal generell unterdrückt werden. Nur die Nutzsignalkomponenten, die sich in der Zeit-Frequenz- Verteilung des Eingangssignals von den laufend geschätzten Störsignalkomponenten abheben, werden nicht unterdrückt bzw. weiterverarbeitet und/oder ausgewertet.
c. Somit bleibt die Störunterdrückung auch dann wirksam, wenn im EingangsSignal das Nutzsignal nicht enthalten ist oder sich die Störsituation bzw. die Art der Störung geändert hat.
d. Dieser Ansatz ist insbesondere unabhängig von einer weiteren Verarbeitung bzw. unabhängig von der Art der weiteren Verarbeitung der Signale einsetzbar, insbesondere weil die Zeit-Frequenz-Verteilung des entstörten Signals bei Bedarf zurück in den Zeitbereich transformiert werden kann.
e. Mögliche Einsatzgebiete oder Anwendungen für die hier vorgestellte Lösung sind alle Arten der Signalverarbeitung bei denen eine Störunterdrückung von Vorteil sein kann.
Weitere Vorteile:
Von dem Sender werden die einzelnen Elemente
der Synchronisationssignale über mehrere Frequenzkanale (oder Frequenzsubkanäle) verteilt übertragen, wobei die einzelnen Elemente
der Synehronisationssignale zueinander eine funktionale Abhängigkeit aufweisen. Eine solche funktionale Abhängigkeit kann insbesondere für einen Zeitpunkt U entweder in einem Zeitbereich und/oder in einem Frequenzbereich gegeben sein.
Vorteilhaft sind in dem hier vorgestellten Ansatz die einzelnen Elemente
der Synchronisationssignale von mindestens einem anderen Element
aus demselben Subkanal j und/oder von mindestens einem anderen Element aus einem Subkanal abhängig. Eine derartige
Redundanz ermöglicht einen fehlerfreien Empfang einzelner Elemente des Synchronisationssignals bzw. Nutzsignals auch dann, wenn einige der Elemente des Synchronisationssignals bzw. Nutzsignals gestört sind.
Zur weiteren Verbesserung der Robustheit des vorgeschlagenen Ansatzes kann in dem Empfänger vor dem eigentlichen Signalempfang eine Störunterdrückung vorgenommen werden (siehe Einheit 105 in Fig.1). Dies funktioniert auch, wenn nicht bekannt ist, ob in dem Eingangssignal das Synchronisationssignal bzw. Nutzsignal enthalten ist .
Die Störunterdrückung 105 kann insbesondere als ein
Sperrfilter oder ein Amplitudenbegrenzer ausgeführt sein.
Ein weiterer vorteil des hier vorgeschlagenen Ansatzes besteht darin, dass beim digitalen Empfang jedes einzelnen Elements der Synchronisationsmatrix Gkj eine Entscheidung über die Zuordnung dieses Elements getroffen wird (harte und/oder weiche Entscheidung) . Hierbei kann vorteilhaft
eine Erkennung des Synchronisationssignals oder Nutzsignals auch dann erfolgen, wenn der übβrtragungskanal andere Störungen als weißes Rauschen aufweist,
Somit können die in mehreren Subkanälen bereits einzeln demodulierten Elemente
der synehronisationsmatrix Gkj einem zweidimensionalen signalangepassten Filter, insbesondere einem FIR-Filter, oder einem Korrelator zugeführt werden, wo diese vorzugsweise insgesamt bzw. zusammen und insbesondere miteinander verarbeitet werden. Dementsprechend kann mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Vielzahl von Einzelelementen
in unterschiedlichen Zeit-Frequenz-Bereichen der Synchronisationsmatrix Gkj empfangen werden.
Ebenfalls kann der hier vorgestellte Ansatz erfolgreich angewandt werden bei Kanälen mit frequenzselektivem und/oder zeitselektivem Schwund.
Claims
1. Verfahren zur Detektion eines Nutzsignals,
- bei dem das Nutssignal ein mehrdimensionales Nutssignal ist;
- bei dem das Nutzsignal mehrere Elemente umfasst,
- bei dem eine funktionale Abhängigkeit eines Elements des Nut2signals von mindestens einem weiteren Element des Nutzsignals berücksichtigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem verschiedene Elemente des Nutzsignals mit unterschiedlichen Trägersignalen und/oder auf unterschiedlichen Subkanälen verarbeitet werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die funktionale Abhängigkeit anhand einer vorgegebenen n-dimensionalen Matrix ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die funktionale Abhängigkeit anhand einer Frequenzmodulation, einer differentlellen Modulation und/oder einer Kodierung bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die funktionale Abhängigkeit in einem Zeitbereich und/oder in einem Frequenzbereich bestimmt ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Nutzsignal ein n-dimensionales Nutzsignal ist,
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Nutzsignal ein zweidimensionales Nutzsignal insbesondere in einem Zeit-Frequenz-Bereich ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die funktionale Abhängigkeit eines Elements des Nutzsignals von mindestens einem weiteren Element des Nutzsignals bei einem Empfänger, insbesondere in Rahmen einer Dekodierung und/oder einer Demodulation, berücksichtigt wird,
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die funktionale Abhängigkeit eines Elements des Nutzsignals von mindestens einem weiteren Element des Nutasignals berücksichtigt wird, indem einzelne Elemente einer Synchronisationsmatrix basierend auf einer harten und/oder einer weichen Entscheidung ermittelt werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die funktionale Abhängigkeit eines Elements des Nutssignals von mindestens einem weiteren Element des selben Subkanals und/oder aus mindestens einem weiteren Subkanal des mehrdimensionalen Nutzsignals berücksichtigt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für mindestens ein Element eine entsprechende Störsignalschat2ung und insbesondere eine entsprechende Schätzung des Nutzsignalanteils des jeweiligen Elements berücksichtigt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach Berücksichtigung der funktionalen
Abhängigkeit eine Korrelation durchgeführt wird.
13. Verfa.hren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach Berücksichtigung der funktionalen Abhängigkeit eine Filterung durchgeführt wird mittels eines Filters.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Koeffizienten des Filters an eine Synchronisationsmatrix angepasst sind.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem anhand des Filters ein Korrelationskoeffizient ermittelt wird zwischen dem an die
Synchronisationsmatrix angepassten Koeffizienten des Filters und einem zeitlich begrenzten Abschnitt des empfangenen Signals.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Nutzsignal erkannt wird, falls der Korrelationskoeffizient einen vorgegebenen Schwellwert erreicht und/oder überschreitet.
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem in einer sich anschließenden Iteration geprüft wird, ob ein nächster Korrelationskoeffizient besser als ein vorhergehender Korrelationskoeffizient ist und in diesem Fall das Nutzsignal anhand des besseren Korrelationskoeffizienten erkannt wird.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor der Berücksichtigung der funktionalen
Abhängigkeit eine Reduzierung eines Störsignalanteils durchgeführt wird umfassend die Schritte:
(a) Transformation eines Eingangssignal in ein mehrdimensionales Signal; (b) Schätzung eines Störanteils des mehrdimensionalen Signals, wobei die Schätzung des Störanteils anhand mindestens einer Teilmenge des mehrdimensionalen Signals erfolgt;
(c) Vergleich des Störanteils mit dem mehrdimensionalen Signal;
(d) Zumindest teilweise Unterdrückung des mehrdimensionalen Signals anhand des Vergleichs.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Transformation eine seriell-parallel Wandlung des Eingangssignals umfasst.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, bei dem das Eingangssignal ein mehrdimensionales Signal und/oder ein komplexes Signal umfasst.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, bei dem die Transformation eine Transformation in einen Zeit- Frequenzbereich umfasst,
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei dem das mehrdimensionale Signal in einem Speicher gespeichert wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem der Speicher ein Feld aus gekoppelten Schieberegistern umfasst, das mit der Transformation des Eingangssignals synchronisiert ist,
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, bei dem die Schätzung des Störanteils des mehrdimensionalen Signals erfolgt, indem mindestens ein Wert einer vorgegebenen Funktion und/oder einer Statistik und/oder einer statistischen Größe und/oder einer daraus abgeleiteten Größe oder Funktion für die mindestens eine Teilmenge ermittelt wird,
25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem die Schätzung für mindestens ein Merkmal und/oder für mindestens einen Parameter des Störsignalanteils ermittelt wird,
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, bei dem die mindestens eine Teilmenge eine Periodizität aufweist.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26, bei dem der Vergleich des Störanteils mit dem mehrdimensionalen Signal erfolgt, indem anhand des Störanteils mindestens eine Signalbarriere eingestellt wird.
28. Verfahren nach einem Anspruch 27, bei dem das mehrdimensionale Signal zumindest teilweise unterdrückt wird, sofern dieses keinen vorgegebener Abstand zu dem Störanteil aufweist.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 28, bei dem eine Schätzung eines Nutssignalanteils des mehrdimensionalen Signals durchgeführt wird, indem insbesondere mindestens ein Wert einer vorgegebenen Funktion und/oder einer Statistik und/oder einer statistischen Größe und/oder einer daraus abgeleiteten Größe oder Funktion für die mindestens eine Teilmenge ermittelt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, bei dem die Schätzung für mindestens ein Merkmal und/oder für mindestens einen Parameter des Nutzsignalanteils ermittelt wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 oder 30, bei dem der Vergleich des Störanteils mit dem mehrdimensionalen Signal unter Berücksichtigung des Nutssignalanteils durchgeführt wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 31, bei dem ein Nutzsignal in dem mehrdimensionalen Signal erkannt wird, sofern dieses einen vorgegebener Abstand zu dem Störanteil aufweist.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 32, bei dem mindestens ein weiterer Kanal bei der Reduzierung des Störsignalanteils berücksichtigt wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 33, bei dem im Anschluss an Schritt (d) in einem Schritt (e) eine zu dem Schritt (a) inverse Transformation durchgeführt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 34, bei dem eine parallel- seriell-Wandlung des Ausgangssignals in eine Ausgangssignalsequenz durchgeführt wird.
36. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Nutzsignal ein Synchronisationssignal ist.
37. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Nutzsignal anhand mehrerer Trägersignale bestimmt wird, wobei jedes Trägersignal in einem Subkanal durch ein eigenes Element moduliert wird,
38. Verfahren zur Generierung eines Nutzsignals,
- bei dem ein Nutzsignal aus mehreren Trägersignalen zusammengesetzt wird, wobei jedes Trägersignal in einem Subkanal durch ein eigenes Element moduliert wird, wobei die Elemente zufolge einer vorgegebenen Synchronisationsmatrix erzeugt werden,
- bei dem ein Element des Nutzsignals von mindestens einem weiteren Element des Nutzsignals eine funktionale Abhängigkeit aufweist.
39. Verfahren nach Anspruch 38, bei dem das Nutzsignal im wesentlichen am Anfang und/oder mehrmals während einer Informationsübertragung gesendet wird,
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 oder 39, bei dem das Nutzsignal ein Synchronisationssignal ist.
41. Vorrichtung zur Detektion eines Nutzsignals umfassend eine Prozessoreinheit und/oder eine zumindest teilweise festverdrahtete Sσhaltungsanordnung, die derart eingerichtet ist, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 37 durchführbar ist.
42. Vorrichtung nach Anspruch 41, bei der die Vorrichtung ein Kommunikationsgerät ist, wobei das Kommunikationsgerät mit einem weiteren Kommunikationsgerat Signale über eine KommunikationsVerbindung, die zumindest teilweise ein Stromnetz umfasst, austauscht.
43. Vorrichtung zur Generierung eines Nutzsignals umfassend eine Prozessoreinheit und/oder eine zumindest teilweise festverdrahtete
Schaltungsanordnung, die derart eingerichtet ist, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 40 durchführbar ist.
44. Vorrichtung nach Anspruch 43, bei der die Vorrichtung ein Kommunikationsgerät ist, wobei das Kommunikationsgerät mit einem weiteren Kommunikationsgerät Signale über eine
Kommunikationsverbindung, die zumindest teilweise ein Stromnetz umfasst, austauscht.
45. System umfassend eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 41 bis 44.
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