Verfahren der digitalen Kompensation von Unsymmetrien der analogen Quadraturmischung in OFDM-Empfängern

摘要: Als breitbandiges Verteilmedium fur Multimedia-Inhalte mit portabler und mobiler Empfangsmoglichkeit kann die terrestrische digitale Rundfunkubertragung eine wesentliche Rolle in der kunftigen informations- wissensbasierten Gesellschaft spielen. Ein Schlusselfaktor Akzeptanz des DVB-T-Systems (Digital Video Broadcasting - Terrestrial) ist preisgunstige Verfugbarkeit von Endgeraten, den Nutzen Vorteil digitalen Ubertragungstechnik Verbraucher erkennbar werden lassen.       Aus wirtschaftlicher Sicht daher Chip- und Endgerateproduzent bestrebt, durch standardisierte Produktplattformen mit hoher Integrationsdichte wenig chipexternen Bauelementen Herstellungskosten zu minimieren die Entwicklung gleichzeitig einem breiten Anwendungsspektrum zuzufuhren. systemtechnischer stellt terrestrische Funkkanal erhohte Anforderungen an Robustheit Nachrichtensystems. Durch das der DVB-T-Spezifikation festgeschriebene OFDM-Ubertragungsverfahren (orthogonal frequency division multiplexing) wird diesen schwierigen Empfangsverhaltnissen wirksam begegnet.       Die Verknupfung wirtschaftlichen Gesichtspunkte mit den systemtechnischen Eigenschaften OFDM-Verfahrens fuhrt Zielrichtung auf ein direktmischendes Empfangskonzept Empfanger-Architekturen, oben genannten nach hoher Integrationsdichte systemtechnischer Flexibilitat erfullen. Die zentrale Funktion Quadraturdemodulation zur Ruckgewinnung informationstragenden Basisbandsignale aus dem empfangenen Bandpass-Signal wird in Empfangskonzepten analoger Schaltungstechnik ausgefuhrt. Die Quadraturmischung aufgrund technologiebedingter Ungenauigkeiten im Herstellungsprozess Amplituden- Phasenunsymmetrien zwischen den Quadraturkomponenten behaftet (IQ-Verzerrungen). vorliegende Arbeit liefert Ergebnisse Losungen zu folgender im Kontext breitbandigen OFDM-Ubertragung aktuellen, aber der Literatur bisher nur ungenugend betrachteten Fragestellung:

•     Wie wirken sich Zeitsignal zugefugten IQ-Unsymmetrien auf die Signalqualitat OFDM-Untertrageramplituden Frequenzbereich aus?     Konnen diese IQ-Verzerrungen nachgelagerte digitale Kompensationsalgorithmen OFDM-Empfanger beseitigt werden?       Aufbauend einer detaillierten mathematischen Darstellung Phasenunsymmetrie verzerrten OFDM-Untertrager werden zwei neuartige Kompensationsverfahren erarbeitet. Beide Korrekturmechanismen beseitigen analogen Zeitbereichssignal Verzerrungen auf digitaler Ebene Frequenzbereich. Dabei von zur Schatzung linear verzerrten Kanals mitgesendeten Pilottragern Gebrauch gemacht. Das Verfahren separaten Kompensation detektiert kompensiert IQ-Beitrag unabhangig von Mehrwegeempfang hervorgerufenen linearen Kanalverzerrungen. Es somit in bestehende Empfanger als zusatzliche Funktionseinheit integriert werden. zweite beruht adaptiven Frequenzbereichsentzerrung. Es Filterstruktur abgeleitet, sowohl auch durch die IQ-Unsymmetrie verursachten gemeinsam Die Einstellung Filterkoeffizienten erfolgt iterativ zunachst einer pilottragerbasierten Trainingsphase. Nach hinreichender Konvergenz geht Koeffizientenadaption einen entscheidungsgestutzten Nachfuhrmodus uber.       In Simulationsmodellen DVB-T-Standard die Wirksamkeit entworfenen am praktischen System nachgewiesen deren Grenzen unter realen Ausbreitungsbedingungen aufgezeigt. Beantwortung oben aufgebrachten Fragestellung lassen damit wie folgt zusammenfassen:     Fur Modulationsformen bandbreiteneffizienten, hoherstufigen Signalkonstellationen besteht Notwendigkeit IQ-Fehlerkompensation.     In einem lassen effizient Methoden Signalverarbeitung Frequenzbereichsebene kompensieren. gewonnen Erkenntnisse stellen einen Beitrag zur Entwicklung eines hochintegrierten OFDM-Empfangers dar, indem Zusammenwirken von digitaler Basisband-Signalverarbeitung Anwendung OFDM-Konzepts und analoger genutzt wird. Verstandnis die Systemrandbedingungen vorgegeben Auswirkungen fliest unmittelbar funktionale Architektur ein. Dadurch kann Hinblick wirtschaftliche Gesamtlosung Ausgleich den Genauigkeitsanforderungen analoge Schaltungskomponenten Anteil der digitalen angestrebt