DE29521458U1 - Rahmensynchronisation in Mehrträger-Übertragungssystemen - Google Patents
Rahmensynchronisation in Mehrträger-ÜbertragungssystemenInfo
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Description
RAHMENSYNCHRONISATION IN MEHRTRAGER-UBERTRAGUNGSSYSTEMEN
Diese Erfindung bezieht sich auf Übertragungssysteme, welche eine Mehrträger-Modulation verwenden, und betrifft
insbesondere die Rahmensynchronisation in solchen Systemen, welche nachfolgend in Kürze mit Mehrträgersysteme
bezeichnet werden.
Die Grundlagen der Mehrträgermodulation sind z.B.
0 beschrieben in " Multicarrier Modulation For Data Transmission: An Idea Whose Time Has Come" von John A. C.
Bingham, IEEE Communications Magazine, Vol. 28, No. 5, Seiten 5-14, Mai 1990. Wie bekannt, werden in einem
Übertragungssystem, welches Mehrträger-Modulation
verwendet, FDM (Frequenzteilungs-Multiplex) Zwischenträger, welche in Abständen innerhalb eines verwendbaren
Frequenzbandes eines Übertragungskanals angeordnet sind und
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eine Gruppe von Zwischenträgern bilden, mit einer Blockoder Zeichenübertragungsrate des Systems moduliert. Die
Bits der Eingangsdaten für die Übertragung innerhalb jeder Block- oder Zeichenperiode werden üblicherweise den
Zwischenträgern in einer Weise zugeteilt, welche von den Rauschabständen (SNR's) der Zwischenträger abhängt, so daß
die Bitfehlerraten der Zwischenträger, die beim Empfänger überwacht werden, im wesentlichen gleich sind. Daraus
folgt, daß die verschiedenen Zwischenträger eine verschiedene Anzahl von Bits in jeder Zeichenperiode
aufweisen. Bei einer geeigneten Zuteilung von Bits und Übertragungsleistungen zu den Zwischenträgern bietet ein
solches System die gewünschte Leistung.
Eine spezielle Form der Mehrträgermodulation, in der die Modulation unter Verwendung einer diskreten
Fouriertransformation erfolgt, wird mit diskreter Mehrtonoder DMT-Modulation bezeichnet. Die in diesem Zusammenhang
oben angeführten Anmeldungen veröffentlichen Details von Mehrträgersystemen, welche die DMT Modulation verwenden.
Wie in jedem Übertragungssystem ist es notwendig, eine Synchronisation zwischen dem Sender und dem Empfänger eines
DMT- oder anderen Mehrträgersystems herzustellen und aufrechtzuerhalten. Die Frequenzsynchronisation wird in
einem DMT-System in geeigneter Weise dadurch erreicht, daß einer der Mehrtöne als Pilotton verwendet wird, um eine
Phasensynchronisationsschleife beim Empfänger zu steuern, wie in Standards Committee Contribution TlEl.4/93-022 von
0 J.S. Chow et al, mit dem Titel "DMT Initialization:
Parameters Needed For Specification In a Standard", 8. März
1993, gezeigt ist. Diese Publikation umreißt auch andere Initialisierungsprozesse eines DMT- Systems, mit Einschluß
der Zuteilung von Bits zu den Zwischenträgern oder Tönen des Systems.
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. . Zusätzlich zur Frequenzsynchronisation wird auch eine Synchronisation der übertragenen Datenblocks oder -zeichen
benötigt. Dies wird hier als Rahmensynchronisation bezeichnet, wobei jeder Rahmen einem Block oder Zeichen des
Mehrträgersystems entspricht, in Übereinstimmung mit demselben Ausdruck wie er in Einzelträger Übertragssystemen
verwendet wird. Es sollte beachtet werden, daß jeder Rahmen, Block oder jedes Zeichen eine
beträchtliche Informationsmenge enthalten kann, wie z.B. ungefähr 1.700 Bits (was eine Übertragungsrate von ungefähr
6,8 Mb/s mit einer Zeichenperiode von ungefähr 250 ßs
ermöglicht).
Ein Einzelträgerübertragungssystem, z.B. ein QAM (Quadratur-Amplituden-Modulation) -System, arbeitet
normalerweise ganz im Zeitbereich. In solch einem System kann eine relativ "zufällige" Rahmensychronisationsfolge
verwendet werden, um die Rahmensychronisation aufrechtzuerhalten, wobei die Folge direkt in den
Zeitbereichs-Signalabtaststrom beim Sender eingefügt und beim Empfänger entnommen und mit einer gespeicherten Kopie
der Folge korreliert wird. Ein großes Korrelationsresultat zeigt an, daß die Rahmensynchronisation aufrechterhalten
wurde, und ein kleines Korrelationsresultat zeigt den Verlust der Rahmensynchronisation an, d.h., daß ein Schlupf
von einer unbekannten Anzahl von Zeitbereichs-Abtastungen erfolgt ist. Im letzteren Falle veranlaßt der Empfänger ein
Suchverfahren, um den Empfänger zu resynchronisieren, d.h., die Rahmengrenzen beim Empfänger mit denen beim Sender
0 wieder auszurichten.
Diese Zeitbereichs-Rahmensynchronisation ergibt eine
einfache Ja- oder Nein-Antwort auf die Frage, ob der Empfänger rahmensynchronisiert ist. Um den Empfänger zu
5 resynchronisieren, wenn die Rahmensynchronisation
verlorengegangen ist, muß das System möglicherweise eine große Anzahl von möglichen Rahmenausrichtungen korrelieren
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und eine Suche darin ausführen. Dies ist zeitaufwendig und daher ein unerwünschtes Verfahren.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein verbesserte Mittel zum Erzielen einer Rahmensynchronisation in einem
Übertragungssystem, welches Mehrträgermodulation verwendet, sowie ein verbessertes Übertragungssystem, welches diese
Mittel verwendet zur Verfügung zu stellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Aspekt dieser Erfindung stellt ein System zur Verfügung zum Aufrechterhalten der Rahmensynchronisation in einem
Mehrträgermodulations-Übertragungssystem, in dem ein Synchronisationsrahmen, der ein Synchronisationsmuster
enthält, periodisch übertragen wird, welches System Mittel für folgende Schritte aufweist:
Speichern von komplexen Amplituden des Synchronisationsrahmens; Korrelieren der komplexen Amplituden des Synchronisationsrahmens mit gespeicherter Information, welche das Synchronisationsmuster darstellt, um hierdurch ein Korrelationsresultat zu erzeugen; und Bestimmen, ob das Korrelationsresultat unter einen Schwellwert fällt, was einen Verlust der Rahmensynchronisation anzeigt, und in diesem Falle:
Speichern von komplexen Amplituden des Synchronisationsrahmens; Korrelieren der komplexen Amplituden des Synchronisationsrahmens mit gespeicherter Information, welche das Synchronisationsmuster darstellt, um hierdurch ein Korrelationsresultat zu erzeugen; und Bestimmen, ob das Korrelationsresultat unter einen Schwellwert fällt, was einen Verlust der Rahmensynchronisation anzeigt, und in diesem Falle:
Durchführen einer Vielzahl von Korrelationen zwischen der gespeicherten Information und den gespeicherten komplexen
Amplituden, die in jedem Falle mit einem jeweiligen komplexen Wert multipliziert werden, der eine jeweilige
0 komplexe Derotation der gespeicherten komplexen Amplituden darstellt, wobei jede komplexe Derotation einer jeweiligen
Zeitverschiebung des Synchronisationsrahmens entspricht, wodurch eine Vielzahl von einer jeweiligen Zeitverschiebung
entsprechenden Korrelationsresultaten erzeugt wird; Bestimmen einer Zeitverschiebung aus der Vielzahl von
Korrelationsresultaten zur Wiederherstellung der Rahmensynchronisation; und Anpassen einer Rahmengrenze in
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Übereinstimmung mit der bestimmten Zeitverschiebung zur Wiederherstellung der Rahmensynchronisation.
Für ein diskretes Mehrtonmodulations-Übertragungssystem
weist das System vorzugsweise Mittel für die folgenden Schritte auf: Verwenden eines Tones mit einer vorbestimmten
Frequenz zur Frequenzsynchronisation zwischen einem Sender und einem Empfänger des Systems; Umsetzen von komplexen
Amplituden in dem Frequenzbereich in Zeitbereichswerte unter Verwendung einer N-Punkt Inversen Schnellen
Fouriertransformation beim Sender; Abtasten von Zeitbereichswerten beim Sender mit einer Abtastfrequenz,
welche das j-fache der vorbestimmten Frequenz beträgt, wobei j eine ganzzahlige Potenz von Zwei ist; und Umsetzen
von Zeitbereichswerten in komplexe Amplituden in dem Frequenzbereich unter Verwendung einer N-Punkt Schnellen
Fouriertransformation beim Empfänger; worin jede der genannten komplexen Derotationen einer jeweiligen der N/j
Zeitverschiebungen innerhalb der Zeitdauer eines Rahmens entspricht. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der
Synchronisationsrahmen periodisch einmal für jeweils Q Rahmen übertragen wird, wobei Q eine ganze Zahl größer als
N/j ist, da dies die Wiederherstellung der Rahmensynchronisation zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Synchronisationsrahmen ermöglicht.
Vorzugsweise wird jedes Korrelationsresultat erzeugt durch die Multiplikation jeder komplexen Amplitude mit einer
entsprechenden komplexen Amplitude aus der gespeicherten 0 Information, welche das Synchronisationsmuster darstellt,
und der Summierung der Realteile der komplexen Produkte. Dieses Verfahren enthält vorzugsweise den Schritt, die
komplexen Amplituden, welche multipliziert werden, zu gewichten, und die Gewichtung für jede komplexe
multiplizierte Amplitude vorzugsweise von einem Rauschabstand eines zu der jeweiligen komplexen Amplitude
gehörenden Mehrträgerkanals abhängig zu machen.
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-6·*·. Ji* I . I <
Ein anderes Merkmal dieser Erfindung stellt einen Empfänger für ein Mehrträgermodulations-Übertragungssystem zur
Verfügung, welcher folgendes aufweist: eine Einheit zur Schnellen Fouriertransformation (FFT) zur Transformation
der Zeitbereichswerte in komplexe Amplituden im Frequenzbereich; einen Puffer zur Lieferung von empfangenen
Zeitbereichswerten zur FFT-Einheit in Übereinstimmung mit einer Rahmengrenze; einen Korrelator zur Korrelation von
komplexen Amplituden eines Synchronisationsrahmens des Systems mit einem beim Empfänger gespeicherten
Synchronisationsmuster zur Erzeugung eines Korrelationsresultates; und eine Steuereinheit, welche
anspricht, wenn das Korrelationsresultat unterhalb eines Schwellwertes liegt, um die Rahmengrenze durch eine
Zeitverschiebung anzupassen, welche bestimmt wird durch Ausführung einer Vielzahl von Korrelationen zwischen dem
gespeicherten Synchronisationsmuster und den komplexen Amplituden, die in jedem Falle mit einem jeweiligen
komplexen Wert multipliziert werden, der eine jeweilige komplexe Derotation der komplexen Amplituden, die einer
jeweiligen Zeitverschiebung des Synchronisationsrahmens
entsprechen, darstellen, und Auswahl des besten Korrelationsresultates.
Die Erfindung ergibt sich weiterhin aus dem Verständnis der 0 folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen, welche zeigen:
Fig. 1: Teile eines Übertragungssystems, welches
Mehrträgermodulation verwendet und in dem eine Rahmensynchronisation in Übereinstimmung mit einem
Ausführungsbeispiel dieser Erfindung aufrechterhalten und wiederhergestellt wird; und
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Fig. 2: Ein Flußdiagramm, welches Schritte zur Aufrechterhaltung und Wiederherstellung der
Rahmensynchronisation in dem Übertragssystem nach Fig. l darstellt.
Ein Mehrträgersystem enthält nach der Zeichnung einen DMT (diskreten Mehrton) -Sender 10 und einen DMT-Empfanger 12,
welche mittels entsprechender Hybridschaltungen 14 und 16 mit einem Übertragspfad 18, z.B. einer Zwei-Draht-Telefon-Teilnehmerleitung,
verbunden sind, zur übertragung von Signalen in einer Richtung, welche hier als Abwärtsstromrichtung vom Sender 10 zum Empfänger 12
bezeichnet wird. Ein Aufwärtsstrom-Sender (nicht gezeigt, kann jedoch ähnlich dem Sender 10 sein) ist mit der
Hybridschaltung 16 verbunden und ein Aufwärtsstrom-Empfänger (nicht gezeigt, kann jedoch ähnlich dem Empfänger
0 12 sein), ist mit der Hybridschaltung 14 zur Übertragung von Signalen in der Gegen-Aufwärtsstrom-Richtung über den
Pfad 18 verbunden. Z.B. kann das System ein ADSL (asymmetrische digitale Teilnehmerleitung) -System sein, in
dem die übertragene Bitrate in der Abwärtsstromrichtung größer ist als in der Aufwärtsstromrichtung.
Der Sender 10 wird über den Pfad 20 mit zu übertragenden Daten beliefert und weist einen Codierer 22, eine Quelle
für eine Rahmensynchroni sat ions folge, eine IFFT (Inverse FFT, oder Inverse Schnelle Fouriertransformation) -Einheit
26, die z. B., eine 512-Punkt-IFFT ausführt, einen zyklischen Präfix-Addierer 28 und eine Einheit 30, welche
einen DAC (Digital/Analog Umsetzer) und Filter aufweist, deren Ausgang mit der Hybridschaltung 14 verbunden ist,
auf.
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Umgekehrt enthält der Empfänger 12 eine Einheit 32, welche ein empfangenes Signal von der Hybridschaltung IS erhält
und Filter sowie einen ADC (Analog/Digital Umsetzer) aufweist, einen Zeitbereichs-Entzerrer (TEQ) 34, einen
Puffer 36, eine Einheit 38, welche eine 512-Punkt FFT
ausführt, und einen Frequenzbereichs-Entzerrer (FEQ) sowie eine Decodiereinheit 40, welche die Originaldaten auf einem
Ausgangspfad 42 reproduziert. Der Puffer 36 dient zur Seriell/Parallel-Umsetzung von Signalen zur Weiterleitung
an die FFT-Einheit 38, wobei das zyklische Präfix nicht zur FFT-Einheit 3 8 weitergeleitet und hierdurch entfernt wird.
Andere Teile des Empfängers 12, welche in der Zeichnung dargestellt sind, beziehen sich auf die Frequenz- und
Rahmensynchronisation und werden weiter unten beschrieben.
Das Abwärtsstromsignal auf dem Pfad 20 wird in Rahmen unterteilt und durch den Codierer 22 in Frequenzbereichs-Mehrträgerzeichen
codiert, welche der IFFT-Einheit 26 zugeführt werden. Jeder Datenrahmen wird durch ein
jeweiliges Mehrträgerzeichen dargestellt, welches eine komplexe Amplitude (d.h. zwei Amplituden für die reale und
imaginäre Signalkomponente) für jeden einer Anzahl von Zwischenträgern oder jedes einer Anzahl von Tönen des
Systems aufweist. Z. B. kann das System 256 diskrete Töne oder Zwischenträger verwenden mit Frequenzen von
&eegr; &khgr; 4,3125 kHz, wobei &eegr; eine Anzahl der Töne oder Zwischenträger von 1 bis 256 ist. Jeder Tonamplitude wird
eine veränderliche Anzahl von Bits des Signals zugeteilt, in Übereinstimmung mit einem Bitzuteilungsschema, das z. B.
0 so aussehen kann, wie es in der oben erwähnten, betreffenden Anmeldung von R. R.Hunt et al. beschrieben
ist. Die Anzahl der jeder Tonamplitude in jeder Mehrträger-Zeichenperiode von z.B. ungefähr 250jüs zugeteilten Bits
kann 0 sein (d.h., der Ton wird nicht für das Signal 5 verwendet) oder kann variieren von einer minimalen Anzahl
von z.B. 2 Bits, bis zu einer maximalen Anzahl von z.B. im Bereich von 10 - 16 Bits.
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Zum Erzielen der Rahmensynchronisation, wie sie weiter unten beschrieben ist, wird ein Synchronisationsrahmen, der
eine von der Quelle 24 erzeugte Synchronisationsfolge enthält, periodisch in den Datenfluß vom Codierer 22 zur
IFFT-Einheit 26 (eine Zeitbereichsversion der Synchronisationsfolge könnte alternativ zwischen den
Einheiten 26 und 28 eingefügt werden) eingefügt. Z. B. wird ein Synchronisationsrahmen als jeweils Q = 69. Rahmen- oder
Mehrträgerzeichen zur Verfügung gestellt, so daß auf jeden Synchronisationsrahmen 68 Datenrahmen folgen. Die
Synchronisationsfolge ist z. B. eine pseudozufällige Folge, wie weiter unten beschrieben wird, wobei dieselbe Folge für
jeden Synchronisationsrahmen vorgeschrieben wird.
Am Eingang der IFFT Einheit 26 wird ein spezieller Ton in jedem Rahmen als Pilotton reserviert und überträgt keine
Information, wodurch ein übertragener Pilotton zur Verfugung gestellt wird, welcher zur
0 Frequenzsynchronisation dient, wie weiter unten beschrieben
wird.
Jedes Frequenzbereichs-Mehrträgerzeichen wird durch die
IFFT-Einheit 26 in ein Zeitbereichs-Mehrträgerzeichen transformiert. Das Zeitbereichs-Mehrträgerzeichen umfaßt
somit 512 Realwert-Zeitbereichsabtastungen, welche dem zyklischen Präfixaddierer 28 zugeführt werden. Für jedes
Mehrträgerzeichen liefert der zyklische Präfixaddierer 28 einen resultierenden seriellen Strom von z. B. 544
0 Realwert-Zeitbereichsabtastungen zur DAC- und Filtereinheit 30, welche diese Abtastwerte in gefilterte Analogsignale
umsetzt, die über die Hybridschaltung 14 zum Übertragungspfad 18 übertragen werden. Die 544 Abtastwerte
setzen sich zusammen aus den von der IFFT-Einheit 26 gelieferten 512 Abtastungen und einem Präfix durch eine
Wiederholung der letzten 32 dieser Abtastungen, welche vom zyklischen Präfixaddierer 28 hinzugefügt werden. Die
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Verwendung und Vorteile eines solcherart hinzugefügten zyklischen Präfixaddierers sind z.B. bekannt aus " A
Discrete Multitone Transceiver System For HDSL Applications" von J.S. Chow et al., IEEE Journal on
Selected Areas in Communications, Volume 9, No. 6, Seiten 895 bis 908, August 1991.
Im Empfänger 12 wird das über den Übertragungspfad 18 empfangene Signal durch die Hybridschaltung 16 der Filter-
und ADC Einheit 32 zugeführt, um die 544 seriellen Abtastungen pro Mehrträgerzeichen, welche dem
Zeitbereichsentzerrer (TEQ) 34 zugeführt werden, zu reproduzieren. Der TEQ 34 ist ein FIR-Filter, welches dazu
dient, den Großteil der Impulsantwort auf weniger als die Zeitdauer des zyklischen Präfix zu begrenzen, so daß die
darauffolgende Entfernung des zyklischen Präfix die Interferenz zwischen aufeinanderfolgenden Mehrträgerzeichen
reduziert. Der entzerrte serielle Zeitbereichs-Abtaststrom wird dem Puffer 36 zugeführt, der an seinem parallelen
Ausgang die 512 Zeitbereichs-Abtastungen von jedem Mehrträgerzeichen erzeugt, wobei hierdurch die 32 Bits des
zyklischen Präfix entfernt werden. Diese 512 Zeitbereichsabtastungen werden der 512-Punkt-FFT-Einheit
zugeführt und werden von dieser Einheit zu einem Frequenzbereichs-Mehrträgerzeichen transformiert, welches
256 komplexe Tonamplituden aufweist und dem Frequenzbereichsentzerrer (FEQ) in der Einheit 40 zugeführt
wird.
0 Der FEQ weist einen adaptiven Komplexsignalentzerrer mit
Einzelabgriff für jeden der 256 Töne auf. Die FEQ- und Decodiereinheit 40 kann z. B. von der in Fig. 3 der oben
angegebenen, in Bezug genommenen Anmeldung von R. R. Hunt et al. gezeigten Form sein. Die Einheit 40 erzeugt das
resultierende decodierte Empfangssignal auf dem ausgehenden Datenpfad 42.
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Obwohl hier nicht weiter beschrieben, können der Sender 10 und der Empfänger 12 auch eine Pufferung mit veränderbarer
Verzögerung und eine trelliscodierte Modulation verwirklichen, wie z. B. in der in Bezug genommenen
Anmeldung von J. M. Cioffi et al., welche oben genannt wurde, beschrieben wird. Außer den Funktionen der
Hybridschaltungen 14 und 16 können die meisten oder alle Funktionen beim Sender 10 und Empfänger 12 durch einen oder
mehrere digitale Signalprozessoren verwirklicht werden.
Dem DAC in der Sendereinheit 3 0 wird über eine Leitung 44 ein Taktsignal mit der gewünschten Abtastfrequenz zum
Betrieb des DAC zugeführt. Der ADC in der Empfängereinheit
3 2 muß mit einer zusammenhängenden Frequenz synchronisiert werden (die beiden Frequenzen können genau gleich sein,
oder eine kann ein ganzzahliges Vielfaches der anderen sein, oder sie können in einer Weise zusammenhängen, welche
die Umsetzung der Rate durch Abtaststopfung, Interpolation oder Ausdünnung ermöglicht) . Es wird hier der Einfachheit
halber angenommen, daß der ADC in der Einheit 32 mit der Abtastfrequenz des DAC in der Einheit 30 arbeitet. Um die
Frequenzsynchronisation vorzusehen, wird, wie oben angegeben, einer der 2 56 Töne ausschließlich als Pilotton
verwendet. Die Zuteilung von Bits des Signals auf dem Pfad 20 zu diesem Ton ist also Null für jedes Mehrträgerzeichen.
Aus Gründen der Annehmlichkeit und Einfachheit werden die Abtastfrequenz und die Pilottonfrequenz so gewählt, daß die
Abtastfrequenz eine ganzzahlige Potenz von der doppelten Pilottonfrequenz ist. Z.B. wird der 64. Ton (n = 64),
welcher eine Frequenz von 64 &khgr; 4,3125 = 276 kHz hat, als Pilotton verwendet und beträgt die Abtastfrequenz das
achtfache dieser Pilottonfrequenz, d. h., 2.208 MHz. Dieses Verhältnis ermöglicht einen besonderen Vorteil für die
Rahmensynchronisation wie sie weiter unten beschrieben wird.
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Der Pilotton kann eine konstante Phase aufweisen oder kann über aufeinanderfolgende Mehrtragerzeichen ein spezielles
Phasenmuster oder eine lange Pseudozufallsfolge, welche sowohl dem Sender als auch dem Empfänger bekannt ist, mit
sich tragen. Die IFFT Einheit 26 wird mit einer komplexen Amplitude für den Pilotton versorgt, welche die gewünschten
Inhalte des Pilottones darstellt. Aus Gründen der Einfachheit und Annehmlichkeit wird hier angenommen, daß
der Pilotton eine konstante Phase hat und daß die IFFT Einheit 26 demgemäß mit einer konstanten komplexen
Amplitude beliefert wird, welche diese konstante Phase für den Pilotton darstellt.
Der Empfänger 12 weist einen spannungsgesteuerten Kristalloszillator (VCXO) 46 auf, welcher auf einer Leitung
48 ein Abtasttaktsignal für den ADC in der Einheit 32 erzeugt, synchronisiert mit der 2.208 MHz Abtastfrequenz
des Senders 10 durch eine Regelschleife, welche einen Phasenvergleicher 50 und digitale und analoge
Regelschleifenfilter, welche durch eine Einheit 52 dargestellt sind, enthält. Die FEQ- und Decodiereinheit 3 6
liefert die Phaseninformation des empfangenen Pilottones über eine Leitung 54 zum Phasenvergleicher 50, und auch
eine gespeicherte Bezugsphase wird dem Phasenvergleicher aus einem Speicher 56 zur Verfügung gestellt. Der
Phasenvergleicher 50 erzeugt an seinem Ausgang ein digitales Phasenfehler-Steuersignal, welches durch die
digitalen und analogen Filter in der Einheit 52 gefiltert wird, um eine analoge Steuerspannung zu erzeugen; diese
0 wird dazu verwendet, den VCXO 46 zu steuern, um die Frequenzsynchronisation aufrechtzuerhalten.
Wie beim Hintergrund der Erfindung erklärt wurde, muß die Rahmensynchronisation der übertragenen
5 Mehrträgerdatenzeichen auch zwischen dem Sender und dem Empfänger aufrechterhalten werden. Mit anderen Worten
müssen also dieselben Rahmengrenzen, wie sie für die
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Mehrträgerzeichen am Eingang der IFFT-Einheit 26 im Sender
10 benutzt werden, auch für die FFT-Einheit 38 im Empfänger 12 verwendet werden. Im Empfänger 12 werden die
Rahmengrenzen vom Puffer 3 6 dazu verwendet, um zu bestimmen, welche Folgen, jede mit 512
Zeitbereichsabtastungen, der FFT-Einheit 38 zugeführt werden, um in die jeweiligen Frequenzbereichs-Mehrträgerzeichen
transformiert zu werden.
Wie oben beschrieben, wird im Sender 10 jeweils für 68 Datenrahmen ein Synchronisationsrahmen hinzugefügt, wodurch
ein Superrahmen von Q=69 aufeinanderfolgenden Rahmen oder Mehrträgerzeichen gebildet wird. Diese Zahl Q wird so
gewählt, daß ein Ausgleich zwischen der Datenbewältigungskapazität des Systems (wofür ein hoher
Wert für Q bevorzugt wird) und der
Rahmenresynchronisationszeit (wofür ein niedriger Wert von Q bevorzugt wird) hergestellt wird. Der
Synchronisationsrahmen enthält Pseudozufallsdaten, welche den Tönen des Synchronisationsrahmen-Mehrträgerzeichens auf
irgendeine einer Vielzahl von verschiedenen Arten beigegeben werden können. Eine Beschreibung einer dieser
Arten folgt als Beispiel.
Im Sender 10 wird eine binäre Pseudozufallsfolge der Länge 512 von der Quelle 24 in Übereinstimmung mit den folgenden
Gleichungen erzeugt:
&khgr; [p] =1 für p = l bis 9
&khgr; [p] = &khgr; [p-4] &phgr; &khgr; [p-9] für &rgr; = 10 bis 512,
0 wobei &khgr; [p] der binäre Wert des Bit &rgr; der Folge ist und &THgr; die Modulo-2 Addition darstellt. Die Bits dieser Folge
werden in 256 Bitpaare gruppiert, von denen das erste Bitpaar für die Gleichstrom- und Nyquist-Zwischenträger
{für die die zugeteilte Energie gleich Null ist, so daß 5 dieses Bitpaar effektiv ignoriert wird) verwendet wird, und
die restlichen 255 Bitpaare den jeweiligen Tönen der Mehrträgerzeichen des Synchronisationsrahmens in
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aufsteigenden Frequenzwerten zugeteilt werden, wobei die vier möglichen Kombinationen (0,0), (0,1), (1,0) und (1,1)
jedes Bitpaares direkt auf die 4-QAM Punkte des jeweiligen Tones des Synchronisationsrahmens abgebildet werden. Mit
anderen Worten liefert jedes Bitpaar eine komplexe Amplitude, welche der IFFT Einheit 26 für den jeweiligen
Ton des Synchronisationsrahmens zugeführt wird. Der Pilotton wird dann mit seiner eigenen, passenden, komplexen
Amplitude wie oben erklärt überschrieben.
Töne, denen weniger als zwei Bits pro Zeichen in Übereinstimmung mit den für das System etablierten
Bitzuteilungen zugeteilt werden können, können entweder beim Empfänger entfernt werden, oder es können deren
Amplituden beim Sender unterdrückt werden, so daß sie nicht übertragen werden, wodurch Leistung beim Sender eingespart
und mögliche (Überlagerungs-) Störungen zwischen Tönen infolge ungenügender Entzerrung oder Filterung vermieden
werden. Hinsichtlich des letzteren kann die Bitzuteilungstabelle, welche sowohl beim Sender als auch
beim Empfänger zur Verfugung steht, dazu verwendet werden, einen Energieskaliervektor für jeden Ton zur Verfügung zu
stellen, mit dem die für den Ton im Synchronisationsrahmen abgegebene komplexe Amplitude multipliziert werden kann,
bevor sie der IFFT Einheit 26 zugeführt wird. Eine komplementäre Skalierung kann im Empfänger 12 erfolgen.
Als Alternative kann eine gespeicherte Pseudozufallsfolge von der Quelle 24 einfach denjenigen Tönen zugeteilt
0 werden, für welche die BitZuteilungstabelle anzeigt, daß
ein genügendes SNR (Rauschabstand) vorliegt, wobei die Folge abgeschnitten wird, wenn allen Tönen, welche im
Synchronisationsrahmen verwendet werden, Pseudozufallsdaten zugeteilt wurden. Der Empfänger speichert wiederum dieselbe
Bitzuteilungstabelle als der Sender, so daß die gewünschte Korrelation korrekt durchgeführt werden kann. Als eine
weitere Alternative kann angemerkt werden, daß nicht alle
57 004 DE PAe Kahler, Käck, Fiener et cot.
verfügbaren Töne notwendigerweise im Synchronisationsrahmen
zu Zwecken der Rahmensynchronisation verwendet werden müssen.
Für die Rahmensynchronisation, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält der Empfänger 12 eine Synchronisationsfolge-Quelle
58, welche der Quelle 24 im Sender entspricht und auch dieselbe Synchronisationsfolge erzeugt, und einen
Korrelator 60 und Speicher 62, denen der Inhalt von jedem empfangenen Synchronisationsrahmen (oder dem was der
Empfänger als jeder empfangene Synchronisationsrahmen versteht, d.h., jeder Q-te Rahmen oder Mehrträgerzeichen)
vom Ausgang des FEQ in der Einheit 40 geliefert wird. Die FEQ-Koeffizienten, welche für den Synchronisationsrahmen
verwendet werden, können verschieden sein, von denen, welche für die Datenrahmen verwendet werden. Der Empfänger
enthält ferner einen Gewichtungsmultiplizierer 64, über den die Synchronisationsfolge von der Quelle 58 dem Korrelator
60 zugeführt wird, einen Multiplizierer 66 zur komplexen Derotation, um dem Korrelator 60 den Inhalt des empfangenen
Synchronisationsrahmens, multipliziert mit den komplexen Derotationswerten, wie unten beschrieben, zur Verfügung zu
stellen, sowie eine Rahmensynchronisations-Entscheidungseinheit 68. Die Einheit 68 spricht auf die vom
Korrelator 60 erzeugten Korrelationsresultate an, um das Vorliegen oder die Abwesenheit der Rahmensynchronisation zu
bestimmen und über den Pfad 70 nötigenfalls korrigierende Änderungen der Rahmengrenzen, wie sie vom Puffer 36
verwendet werden, wie weiter unten beschrieben, 0 durchzuführen.
Wenn das den Empfänger 10 und den Sender 12 aufweisende Übertragungssystem initialisiert wird, wird die
Rahmensynchronisation z. B. in der unten beschriebenen Weise hergestellt. Beim darauffolgenden Normalbetrieb wird
die Rahmensynchronisation ohne notwendige Änderungen der Rahmengrenzen aufrechterhalten. Wie unten beschrieben,
57 004 DE PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
überwachen in dieser normalen Betriebssituation der Korrelator 60 und die Entscheidungseinheit 68 die
Rahmensynchronisation. Im Falle des Verlustes der Rahmensynchronisation (bei Vorliegen der
Frequenzsynchronisation, was anzeigt, daß der Empfänger 12 ein Signal über den Pfad 18 erhält) muß die
Rahmensynchronisation wiederhergestellt werden. Während dies durchgeführt werden kann (wie im Stand der Technik)
durch eine Reinitialisierung des Systems, ist dies absolut unerwünscht, da der Initialisierungsprozess relativ langsam
ist und z.B. über 20 Sekunden dauert, was eine längere Unterbrechung beim Betrieb des Systems zur Folge hat.
Ein tatsächlicher Verlust der Rahmensynchronisation kann sich z.B. ergeben als Folge davon, daß eine den Sender 10
enthaltende Schaltungskarte aus dem Gerätegestell gezogen wird {was den Verlust der Signal- und Frequenz-Synchronisation
beim Empfänger 12 nach sich zieht) und die Karte dann wieder hineingesteckt wird (wodurch die Signal-
und Frequenz-Synchronisation beim Empfänger wiederhergestellt wird). Ein Verlust der
Rahmensynchronisation kann auch durch die überwachung im Falle des Vorhandenseins von übermäßigem Rauschen, was ein
schlechtes Korrelationsresultat ergibt, sogar wenn kein tatsächlicher Verlust der Rahmensynchronisation vorliegt,
angezeigt werden. In diesem Falle ist eine Rahmenresynchronisation weder notwendig noch erwünscht. Die
Erfindung gestattet es, zwischen diesen Situationen zu unterscheiden und im Falle eines tatsächlichen Verlustes
0 der Rahmensynchronisation eine Wiederherstellung der Rahmensynchronisation innerhalb einer sehr kurzen
Zeitperiode von z.B. weniger als 100 ms. zu ermöglichen und hierdurch ohne eine Reinitialisierung des Systems
aufrechtzuerhalten,
57 004 DE PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
Die Arbeitsweise der Komponenten* 5§ bis* 6*8 wird weiter
unten unter zusätzlicher Bezugnahme auf das in Fig. 2 gezeigte Flußdiagramm beschrieben.
Im Zustand eines synchronisierten Rahmens, wie durch den Block 80 in Fig. 2 gezeigt, wird der empfangene Inhalt
jedes Synchronisationsrahmens, d.h. jeder 69. Rahmen oder jedes 69. Mehrträgerzeichen, vom Ausgang des FEQ in der
Einheit 40 geliefert und im Speicher 62 gespeichert. Es wird angemerkt, daß der Inhalt komplexe Amplituden in dem
Frequenzbereich darstellt, welche die komplexen Amplituden der Töne des Synchronisationsrahmens darstellen. Wie durch
einen Block 82 in Fig. 2 gezeigt, wird der Inhalt dieses Synchronisationsrahmens auch entweder direkt oder vom
Speicher 62 dem Korrelator 60 zugeführt, wo er mit der Synchronisationsfolge, die vom Speicher 58 über den
Gewichtungsmultiplizierer 64 geliefert wird, korreliert wird. Diese Korrelation besteht aus einer Multiplikation
jeder komplexen Amplitude, welche vom Ausgang des FEQ in der Einheit 40 geliefert wird, mit einer entsprechenden
komplexen Amplitude der Synchronisationsfolge vom Speicher 58, gewichtet durch den Multiplizierer 64 in
Übereinstimmung mit einem jeweiligen Gewichtungsfaktor, wie weiter unten beschrieben, und einer Summenbildung der
Realteile der komplexen Amplitudenprodukte, um ein einzelnes reales Korrelationsresultat am Ausgang des
Korrelators 60 zu erzeugen.
Im einfachsten Falle umfassen die vom 0 Gewichtungsmultiplizierer 64 verwendeten
Gewichtungskoeffizienten entweder eine binäre 1 oder 0 für jeden Ton oder jede komplexe Amplitude, wodurch angezeigt
wird, ob der Ton als Beitrag zur Korrelation benutzt wird oder nicht benutzt wird. Z. B. hat also der Pilotton immer
einen Gewichtungskoeffizienten von 0, da er den Bezug für die Frequenzsynchronisation darstellt, wobei die
Regelschleife für die Synchronisation irgendwelche
57 004 DE PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
Phasenfehler aus dem Pilotton entfernt. In ähnlicher Weise
kann jeder andere Ton, der gegenwärtig nicht benutzt wird (d.h. ein Zuteilungsbit von 0 hat), einen
Gewichtungskoeffizienten von 0 haben, und Töne, welche für die Übertragung verwendet werden, können einen
Gewichtungskoeffizienten von 1 haben. Es ist ersichtlich, daß die Gewichtungskoeffizienten leicht aus der
Bitzuteilungstabelle, welche beim Empfänger 12 zur Verfugung steht, entnommen werden können.
Es ist besonders wünschenswert, daß jeder vom Gewichtungsmultiplizierer 64 verwendete Koeffizient eine
Gewichtung für die komplexe Amplitude des jeweiligen Tones liefert, welche vom SNR {Rauschabstand) dieses Tones
abhängt. Diese Gewichtung kann auf dem SNR für jeden Ton basieren, wie er während der Initialisierung des Systems
bestimmt wird (dies wird bei der Bestimmung der BitZuteilungen für die Töne verwendet), oder sie kann
basieren auf den adaptiven mittleren Fehlerquadraten der Töne (welche mit der Häufigkeit eines jeden
Mehrträgerzeichens aktualisiert werden können), was ein Maß ergibt, für das gegenwärtige SNR für jeden Ton, wobei auch
die Gewichtungskoeffizienten adaptiv aktualisiert werden. Die Verwendung von mittleren Fehlerquadraten und ihre
Verbindung mit den Bitzuteilungen und dem SNR sind in der betreffenden Anmeldung von R. R. Hunt et al und P.S. Chow
et al, auf die oben Bezug genommen wird, beschrieben.
Wie durch den Block 84 in Fig. 2 gezeigt, bestimmt die Entscheidungseinheit 68, ob das vom Korrelator 60 erzeugte
Korrelationsresultat einen Schwellwert TL überschreitet. In der normalen Situation einer Rahmensynchronisation wird
dies der Fall sein und es wird keine weitere Aktion unternommen. Fig. 2 zeigt einen Rückkehrpfad 86 zum Block
8 0 für den nächsten Synchronisationsrahmen, und während dieser Zeit werden Daten von den anderen Rahmen oder
Mehrträgerzeichen über die Einheiten 38 oder 40 zum
57 004 DE PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
Ausgangspfad 42 in Fig. 1 geliefert. Der Schwellwert TL wird auf einen relativ niedrigen Wert gesetzt, so daß das
Korrelationsresultat im allgemeinen diesen Wert sogar bei Anwesenheit von beträchtlichem Rauschen überschreiten wird,
und falsche Feststellungen eines Verlustes der Rahmensynchronisation im wesentlichen vermieden werden.
Zusätzlich, obwohl nicht in Fig. 2 gezeigt, kann ein Zähler vorgesehen werden, welcher es notwendig macht, daß
wiederholte Fehler des Korrelationsresultates den Schwellwert TL in aufeinanderfolgenden
Synchronisationsrahmen überschreiten müssen, bevor ein Verlust der Rahmensynchronisation festgestellt wird.
Im Falle, daß das Korrelationsresultat nicht den Schwellwert TL überschreitet (in der erforderlichen Anzahl
von z.B. zwei aufeinanderfolgenden Synchronisationsrahmen), wird der Block 88 in Fig. 2 erreicht.
Wie durch den Block 88 dargestellt und weiter unten beschrieben, führt der Korrelator 60 in jedem der nächsten
64 Datenrahmen, die auf den Synchronisationsrahmen folgen, für den ein Verlust der Rahmensynchronisation festgestellt
wurde, eine Korrelation des Inhalts des vom Speicher 62 empfangenen Synchronisationsrahmens, multipliziert im
komplexen Derotations-Multiplizierer 66 mit einem jeweiligen Satz von komplexen Derotationen, mit der
Synchronisationsfolge von der Quelle 58 aus, welche Folge wie oben beschrieben gewichtet wurde. Demzufolge erzeugt
der Korrelator 60 64 Korrelationsresultate, eines in jedem 0 dieser 64 Datenrahmen. Wie durch einen Block 90 in Fig. 2
gezeigt ist, bestimmt die Entscheidungseinheit 68 das beste dieser Korrelationsresultate, und, wie durch einen Block
in Fig. 2 gezeigt ist, bestimmt sie, ob dieses beste Resultat einen Resynchronisationsschwellwert TH
überschreitet. Der Schwellwert TH wird auf einen höheren Wert gesetzt als der Schwellwert TL, z.B. auf ca. die
Hälfte des möglichen maximalen Korrelationsresultates für
57 004 DE PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
den Zustand eines synchronisierten Rahmens, so daß falsche Resynchronisationsresultate im wesentlichen vermieden
werden. In diesem Falle kann wiederum, jedoch nicht in Fig. 2 gezeigt, ein Zähler vorgesehen werden, welcher es
notwendig macht, daß wiederholte ähnliche Resultate der Schritte der Blöcke 88 bis 92 in aufeinanderfolgenden
Superrahmen erzielt werden, bevor eine Resynchronisation durchgeführt wird.
Als Folge davon, daß das Korrelationsresultat den Schwellwert TH überschreitet, wie in Block 92 festgestellt
wird, wird der Block 94 in Fig. 2 erreicht, in dem die Einheit 68 die Rahmengrenze in einem einzelnen Schritt
durch Steuerung eines Zeigers im Puffer 36 über den Pfad 70 verändert, wie weiter unten beschrieben wird. Diese
Veränderung kann während der übrigen 68 - 64 =4 Datenrahmen erfolgen, so daß die Resynchronisation vor dem
nächsten Synchronisationsrahmen erfolgt ist, und mit diesem Rahmen bestätigt wird, wie in Fig. 2 durch den Pfad 96 von
Block 94 zu Block 80 gezeigt wird. Die Resynchronisation kann somit in der Folge eines festgestellten Verlustes der
Rahmensynchronisation in einem einzelnen Superrahmen oder in einigen Superrahmen durchgeführt werden, wenn auch die
oben erwähnten Zähler vorgesehen sind, wodurch die Rahmensynchronisation im wesentlichen dauerhaft
aufrechterhalten wird. Z.B. ist die Superrahmenperiode 17 ms, bei einer Abtastfrequenz von 2.208 MHz, 544
Zeitbereichsabtastungen in jedem Rahmen und 69 Rahmen in jedem Superrahmen, wie oben beschrieben. Wenn beide oben
0 erwähnte Zähler mit einem notwendigen Zählerstand von 2 vorgesehen werden, wird innerhalb von vier Superrahmen oder
68 ms der Verlust der Rahmensynchronisation festgestellt und die oben beschriebene Resynchronisation vollendet.
Wenn beim Block 92 festgestellt wird, daß kein Korrelationsresultat den Schwellwert TH übersteigt, wird
der Block 98 in Fig. 2 erreicht. In diesem Block kann eine
57 004 DE PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
Vielfalt von möglichen Aktionen unternommen werden. Z.B. kann der Wert der Schwelle TH reduziert werden, um die
Wahrscheinlichkeit eines bestätigenden Resultates im Block 92 zu erhöhen, oder ein Rahmenzählwert kann verändert
werden durch Veränderung des Zeigers im Puffer 36, um einen anderen Rahmen auf die Synchronisationsfolge zu überprüfen,
oder das System kann reinitialisiert werden. In der Praxis wurde festgestellt, daß die Schritte der Blöcke 88 und 90
ohne Ausnahme in einem bestätigenden Resultat im Block 92 resultieren; das Resynchronisationsverfahren ist somit
äußerst effektiv.
Wenn die diskrete Fouriertransformation einer diskreten
Folge von finiter Länge definiert wird als riN - 1
F{n) = 2_/k = 0 f (k) WN"kn, wobei Wn = eJ27r/N
die prinzipale N-te Einheitswurzel ist und die Folge finiter Länge dann periodisch wiederholt wird, um eine N-periodische
Folge zu bilden, kann gezeigt werden, daß die Zeitverschiebungseigenschaft erfüllt ist,
d. h. f(k-m) &zgr; DFTiN ^ WN"mn F(n).
Wjj ist eine komplexe Rotation und die Zeitverschiebung der
periodischen Folge f(k) resultiert somit in komplexen
Rotationen der Frequenzbereichsabtastungen F(&eegr;), wobei der Betrag der Rotation von der Frequenz &eegr; und der
Zeitverschiebung m abhängt.
Im oben beschriebenen Übertragungssystem wird die Synchronisationsfolge nicht als eine N-periodische Folge
periodisch wiederholt, sondern ihr gehen Daten vom Pfad 20 voraus und folgen Daten vom Pfad 20, wie oben beschrieben.
Die Daten haben jedoch eine Zufallsnatur relativ zur Synchronisationsfolge und die oben angegebenen
Zusammenhänge können auf den Synchronisationsrahmen mit einigermaßen genauen Resultaten angewandt werden.
57 004 DE PAe Kahler, (Cäck, Fiener et col.
Ein Verlust der Rahmensynchronisation im System, während die Frequenssynchronisation, wie oben beschrieben,
vorhanden ist, entspricht einer Zeitverschiebung der dem Puffer 3 6 zugeführten Datenabtastungen relativ zum
Pufferzeiger. Im hierin beschriebenen System, in dem die Äbtastfrequenz das achtfache des zur
Frequenzsynchronisation verwendeten Pilottones beträgt, kann diese Zeitverschiebung nur ein ganzzahliges Vielfaches
von ± 8 Abtastungen betragen. Mit einer Zeichengröße von N=512 (512-Punkt-IFFT-Einheit 26 und FFT-Einheit 36) gibt
es also 512/8 = 64 mögliche Zeitverschiebungen pro Rahmen oder Mehrträgerzeichen. Jede dieser möglichen
Zeitverschiebungen wird durch eine jeweilige Rotation der 64 Gruppen von komplexen und vom Multiplizierer 66 in
Übereinstimmung mit den obigen Gleichungen verwendeten Derotationen kompensiert. Um Zeitverschiebungen in beiden
Richtungen zu ermöglichen, werden die 64 möglichen Zeitverschiebungen dazu verwendet, Zeitverschiebungen bis
zur Hälfte eines Rahmens sowohl in der positiven als auch negativen Richtung darzustellen. Mit anderen Worten
entspricht jede Gruppe von komplexen Derotationen durch den Multiplizierer 66 einer jeweiligen Zeitverschiebung von
Datenabtastungen im Puffer 36 von ± 8, ± 16, ... ± 256 Abtastungen. Da die Rotation rekursiv ist, braucht nur eine
Gruppe von komplexen Derotationen beim Empfänger 12 gespeichert werden.
Bezüglich des Blockes 88 in Fig. 2 wird somit jeder der oben genannten 64 Datenrahmen zur Berechnung eines
0 Korrelationsresultates für jeweils eine der 64 möglichen Zeitverschiebungen m verwendet. Im Multiplizierer 66 werden
die für jeden Ton &eegr; vom Speicher 62 gelieferten komplexen Amplituden mit der jeweiligen komplexen Derotation W^r~mn
multipliziert, und die resultierenden Produkte werden im Korrelator 60 mit den gewichteten komplexen Amplituden der
vom Speicher 58 über den Gewichtungsmultiplizierer 64 gelieferten Synchronisationsfolge korreliert, wobei die
57 004 DE PAe Kahler, Käck, Fiener et cot.
23 &Iacgr; IuA &Ggr;.:&Lgr;.&iacgr; /
Realteile der Korrelationsprodukte summiert werden, um das
Korrelationsresultat für die jeweilige Zeitverschiebung m zu erhalten. Das Korrelationsverfahren ist genügend genau,
so daß im Falle, daß der Verlust der Rahmensynchronisation als Folge einer der möglichen Zeitverschiebungen m, welche
bewertet werden, aufgetreten ist, das Korrelationsresultat für diese Zeitverschiebung den Schwellwert TH
überschreitet, wohingegen das Korrelationsresultat für alle anderen möglichen Zeitverschiebungen weitaus geringer ist
als der Schwellwert TH. Die Entscheidungseinheit 68 bestimmt hierdurch zuverlässig die Zeitverschiebung m,
welche den Verlust der Rahmensynchronisation hervorgerufen hat, und paßt über den Pfad 70, wie oben beschrieben, den
Zeiger des Puffers 3 6 in einem einzigen Schritt an, um diese Zeitverschiebung zu korrigieren, wodurch die
Rahmensynchronisation wiederhergestellt wird. Diese Resynchronisation wird ohne ein Suchverfahren für die
Synchronisationsfolge durchgeführt.
Im Falle, daß kein im Block 88 erzeugtes Korrelationsresultat den Schwellwert TH überschreitet,
kann, wie oben gezeigt, dieser Wert erniedrigt werden, oder es kann daraus geschlossen werden, daß eine größere
Zeitverschiebung den Verlust der Rahmensynchronisation hervorgerufen hat. Im letzteren Falle können
Zeitverschiebungen, welche größer sind als ein Rahmen, durch Wechsel der Rahmenzählung behandelt werden, um einen
anderen Rahmen auf die Synchronisationsfolge zu überprüfen, wobei die obigen Schritte dann für eine andere
0 Rahmenzählung wiederholt werden und diese Suche für andere Rahmen der 69 Rahmen fortgesetzt wird, bis der Schwellwert
TH überschritten wird. Alternativ kann das System reinitialisiert werden. In beiden Fällen tritt eine größere
Zeitverzögerung bei der Wiederherstellung der 5 Rahmensynchronisation auf, wobei jedoch, wie oben gesagt,
dieses Ereignis in der Praxis unwahrscheinlich ist.
57 004 DE PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
Wie oben gezeigt, muß die Rahmensynchronisation bei der Initialisierung des Systems hergestellt werden. Der
Initialisierungsprozess beinhaltet ein Trainingsverfahren für den TEQ 34 im Empfänger 12, wie in einem Artikel von
J.S. Chow et al. mit dem Titel "Equalizer Training Algorithms for Multicarrier Modulation Systems", 1993
International Conference on Communications, Seiten 761 bis 765, Mai 1993, beschrieben wird. Am Ende des Trainings des
TEQ 34 werden eine entzerrte Kanalantwort b und eine Entzerrerantwort {d.h. Entzerrerkoeffizienten) w in dem
Zeitbereich durch Transformation durch einen IFFT erhalten. Die relative Verschiebung zwischen den Startstellen von b
und w in dem Zeitbereich bestimmt die gewünschte Verzögerung für das empfangene Signal, was wiederum die
Mehrträgerzeichen- oder die Rahmen-Grenze beim Empfänger bestimmt, die zum Erzielen der anfänglichen
Rahmensynchronisation verwendet wird.
Alternativ kann das oben beschriebene Korrelationsverfahren auch dazu verwendet werden, anfänglich die
Rahmensynchronisation herzustellen, wobei jeder Rahmen dazu verwendet wird (während der Initialisierung), die
Synchronisationsfolge zu tragen und eine Zeitverschiebung,
wie oben beschrieben, durchgeführt wird, um die Rahmensynchronisation herzustellen. Da dieses Verfahren die
FEQ Koeffizienten verwendet (d. h. die Korrelation bezieht
sich auf Information, welche vom Ausgang des FEQ in der Einheit 40 erhalten wird, und somit die geeignete
Einstellung der FEQ-Koeffizienten voraussetzt), ist es in 0 diesem Falle notwendig, zuerst einen geeigneten Satz von
FEQ-Koeffizienten zu berechnen. Dies kann aus der Kanalantwort erfolgen, welche während des
Initialisierungsverfahrens identifiziert wird, wobei die FEQ-Koeffizienten derart bestimmt werden, daß die
Konstellation des demodulierten Signals skaliert und in Gitter mit fester Distanz rotiert wird, um die Dekodierung
zu erleichtern.
57 004 DE PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
Als weitere Alternative kann die Rahmensynchronisation anfänglich errichtet werden aus der Synchronisationsfolge
und der während der Initialisierung bestimmten Kanalantwort, durch Messung des SNR für jeden Ton für alle
der 512 möglichen Rahmengrenzenausrichtungen, und Auswahl der Rahmengrenze derjenigen Ausrichtung, welche die beste
SNR Leistung ergibt.
Die besonderen Zahlen, Zusammenhänge und Details, welche oben angeführt wurden, können offensichtlich alle derart
geändert werden, daß besonderen Anforderungen Genüge getan wird. Obwohl z.B., wie oben beschrieben, die Abtastfrequenz
das achtfache der Pilottonfrequenz beträgt, braucht dies nicht notwendigerweise der Fall zu sein, wird jedoch
bevorzugt, da diese Beziehung einer ganzzahligen Potenz von Zwei die digitale Signalverarbeitung, welche im Empfänger
12 durchgeführt werden muß, beträchtlich vereinfacht. In ähnlicher Weise ermöglicht die Größe von Q = 69 Rahmen pro
Superrahmen zweckdienlich die Korrelation für die resultierenden 64 möglichen Zeitverschiebungen für bis zu ±
256 Abtastungen, mit einer Rate von einer Abtastung pro Rahmen innerhalb des Superrahmens, wodurch zusätzliche Zeit
zur Verfügung steht, die Rahmengrenzenverschiebung vor dem nächsten Synchronisationsrahmen, wie oben beschrieben,
auszuführen.
Obwohl die Erfindung nur für die Abwärtsstromrichtung der
Übertragung beschrieben wurde, kann diese gleichermaßen auf 0 die Aufwärtsstromrichtung der Übertragung angewandt werden,
wobei entweder dieselben oder (besonders für ein ADSL-System, welches verschiedene Übertragungsraten und
verschiedene IFFT- und FFT-Größen für die beiden Übertragungsrichtungen aufweist) verschiedene Parameter
verwendet werden. Obwohl ferner die Erfindung im speziellen Zusammenhang mit einer DMT-Modulation beschrieben wurde,
57 004 DE PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
• · « t · J
kann sie auch auf Übertragungssysteme, welche andere Formen
der Mehrträgermodulation verwenden, angewandt werden.
Obwohl also eine besondere Ausführungsform der Erfindung im
Detail beschrieben wurde, sollte anerkannt werden, daß
diese und zahlreiche andere Modifikationen, Variationen und Anpassungen gemacht werden können, ohne sich vom Umfang der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, zu entfernen.
diese und zahlreiche andere Modifikationen, Variationen und Anpassungen gemacht werden können, ohne sich vom Umfang der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, zu entfernen.
57 004 DE PAe Kahler, Käck, Fiener et coL.
Claims (24)
1. Vorrichtung zum Aufrechterhalten der Rahmensynchronisation in einem Mehrträgermodulations-Übertragungssystem,
in dem ein Synchronisationsrahmen, der ein Synchronisationsmuster enthält, periodisch übertragen
wird, mit:
0 Mitteln zum Speichern von komplexen Amplituden des Synchronisationsrahmens;
Mitteln zum Korrelieren der komplexen Amplituden des Synchronisationsrahmens mit gespeicherter Information,
welche das Synchronisationsmuster darstellt, um hierdurch ein Korrelationsresultat zu erzeugen; und
Mitteln zum Bestimmen, ob das Korrelationsresultat unter einen Schwellwert fällt, was einen Verlust der
Rahmensynchronisation anzeigt, und für diesen Fall:
einem Mittel zum Durchführen einer Vielzahl von 0 Korrelationen zwischen der gespeicherten Information und
den gespeicherten komplexen Amplituden, in jedem Falle mit einem jeweiligen komplexen Wert multipliziert, der eine
jeweilige komplexe Derotation der gespeicherten komplexen Amplituden darstellt, wobei jede komplexe Derotation einer
jeweiligen Zeitverschiebung des Synchronisationsrahmens entspricht, wodurch eine Vielzahl von einer jeweiligen
Zeitverschiebung entsprechenden Korrelationsresultaten
57 004 DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
erzeugt wird;
einem Mittel zum Bestimmen einer Zeitverschiebung aus der Vielzahl von Korrelationsresultaten zur
Wiederherstellung der Rahmensynchronisation; und einem Mittel zum Anpassen einer Rahmengrenze in
Übereinstimmung mit der bestimmten Zeitverschiebung zur Wiederherstellung der Rahmensynchronisation.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
bei der jedes Korrelationsresultat durch eine Multiplikation jeder komplexen Amplitude mit einer
entsprechenden komplexen Amplitude aus der gespeicherten Information, welche das Synchronisationsmuster darstellt,
erzeugt wird, und worin die Realteile der komplexen Produkte summiert werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
bei der die Vorrichtung weiterhin ein Mittel zur Gewichtung der komplexen, multiplizierten Amplituden aufweist.
20
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
bei der die Gewichtung für jede komplexe Amplitude, welche multipliziert wird, abhängt vom Rauschabstand eines
Mehrträgerkanals, welcher der jeweiligen komplexen Amplitude zugeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
bei der das Mittel zum Bestimmen einer Zeitverschiebung aus der Vielzahl von Korrelationsresultaten zur
0 Wiederherstellung der Rahmensynchronisation ein Mittel zum Bestimmen eines besten Korrelationsresultates aus der
Vielzahl von Korrelationen und ein Mittel zum Auswählen der Zeitverschiebung, welche dem besten Korrelationsresultat
entspricht, wenn das beste Korrelationsresultat einen zweiten Schwellwert überschreitet, aufweist.
57 004 DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
bei der der zweite Schwellwert größer ist als der Schwellwert zur Anzeige des Verlustes der
Rahmensynchronisation. 5
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für ein diskretes Mehrtonmodulations-übertragungssystem, das
folgendermaßen betrieben wird:
ein Ton mit einer vorbestimmten Frequenz wird zur Frequenzsynchronisation zwischen einem Sender und einem
Empfänger des Systems verwendet;
die komplexen Amplituden werden beim Sender in dem Frequenzbereich in Zeitbereichswerte unter Verwendung einer
N-Punkt-Inversen-Schnellen-Fouriertransformation
umgewandelt und die Zeitbereichswerte beim Sender werden mit einer Abtastfrequenz abgetastet, welche das j-fache der
vorbestimmten Frequenz darstellt, wobei j eine ganzzahlige Potenz von zwei ist; und
die Zeitbereichswerte werden beim Empfänger in komplexe Amplituden im Frequenzbereich unter Verwendung
einer N-Punkt-Schnellen-Fouriertransformation umgewandelt,
wobei jede der genannten komplexen Derotationen einer jeweiligen der N/j Zeitverschiebungen innerhalb der
Zeitdauer eines Rahmens entspricht. 25
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
bei der der Synchronisationsrahmen periodisch einmal für jeweils Q Rahmen übertragen wird, worin Q eine ganze Zahl
ist.
30
30
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
bei der die genannte Vielzahl von Korrelationen N/j Korrelationen aufweist, welche Zeitverschiebungen in beiden
Richtungen bis zur Hälfte der Dauer eines Rahmens entsprechen.
57 004 DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
bei der N = 512, j = 8, und Q = 69 ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
bei der das Mittel zum Bestimmen einer Zeitverschiebung aus der Vielzahl von Korrelationsresultaten zur
Wiederherstellung der Rahmensynchronisation ein Mittel zum Bestimmen eines besten Korrelationsresultates aus der
Vielzahl von Korrelationen und ein Mittel zum Auswählen der Zeitverschiebung, die dem besten Korrelationsresultat
entspricht, wenn das beste Korrelationsresultat einen zweiten Schwellwert übersteigt, aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
bei der der zweite Schwellwert größer als der Schwellwert zur Anzeige des Verlustes der Rahmensynchronisation ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
bei der jedes Korrelationsresultat erzeugt wird durch die Multiplikation jeder komplexen Amplitude mit einer
entsprechenden komplexen Amplitude aus der gespeicherten Information, welche das Synchronisationsmuster darstellt,
und worin die Realteile der komplexen Produkte summiert werden.
25
25
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
die weiterhin ein Mittel zur Gewichtung der komplexen Amplituden, die multipliziert werden, aufweist.
0
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Gewichtung für jede komplexe, multiplizierte
Amplitude vom Rauschabstand eines der jeweiligen komplexen Amplitude zugeordneten Mehrträgerkanals abhängt.
16. Empfänger eines Mehrträgermodulations-Übertragungssystems
mit:
einer Demodulationseinheit zum Transformieren von
57 004 DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
Zeitbereichswerten in komplexe Amplituden im Frequenzbereich;
einem Puffer zum Zuführen von empfangenen Zeitbereichswerten zu der Demodulationseinheit in
Übereinstimmung mit einer Rahmengrenze;
einem Korrelator zum Korrelieren von komplexen Amplituden eines Synchronisationsrahmens des Systems mit
einem beim Empfänger gespeicherten Synchronisationsmuster zur Erzeugung eines Korrelationsresultates; und
einer Steuereinheit, welche anspricht, wenn das Korrelationsresultat unterhalb eines Schwellwerts liegt,
durch Anpassung der Rahmengrenze durch eine Zeitverschiebung, welche bestimmt wird durch Ausführung
einer Vielzahl von Korrelationen zwischen dem gespeicherten Synchronisationsmuster und den komplexen Amplituden, in
jedem Falle mit einem jeweiligen komplexen Wert multipliziert, der eine entsprechende komplexe Derotation
der komplexen Amplituden, die einer entsprechenden Zeitverschiebung des Synchronisationsrahmens entsprechen,
darstellt, und durch Auswahl des besten Korrelationsresultates.
17. Empfänger nach Anspruch 16,
der einen Multiplizierer zur Gewichtung des Synchronisationsmusters in Abhängigkeit von den
Rauschabständen der Mehrträgerkanäle aufweist.
18. Empfänger nach Anspruch 16 oder 17,
bei dem die Demodulationseinheit ein Element mit schneller 0 Fourier-Transformation (FFT) ist.
19. Sender für ein Mehrträgermodulationsübertragungssystem
mit:
einem Codierer (22), der einen in Rahmen unterteilten 5 Datenstrom empfängt und die Rahmen in Frequenzbereichs-Mehrträgerzeichen
codiert;
einem Musterlieferer (24), der ein Muster in den
57 004 DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
i J · ·
Datenstrom einfügt, wobei das Muster ein Satz von j Werten ist, die aus einer Folge von N Werten ausgewählt werden,
und wobei die N Werte durch die folgenden Gleichungen bestimmt werden
5
5
x[p] =1 für p= 1 bis 9,
x[p] = x[p-4] @x[p-9] für &rgr; = 10 bis N,
wobei j und N ganze Zahlen größer als 1 sind, j kleiner oder gleich N ist und N größer als 10 ist, und wobei x[p]
einen binären Wert des p-ten Wertes der Folge darstellt, und (+) die Modulo 2 Addition darstellt; und
einer Ausgangsschaltung (14) zur Kopplung des
Datenstromes auf einen Übertragungspfad. 15
20. Sender nach Anspruch 19 mit
einem Modulator, der die codierten Rahmen in Mehrträgerzeichen moduliert, die den Datenstrom darstellen
sollen, und
wobei der Musterlieferer das Muster in den Datenstrom
entweder vor oder hinter dem Modulator liefert.
21. Sender nach Anspruch 19 oder 20,
bei dem der Übertragungspfad eine Zweidrahttelefon-Teilnehmerleitung
ist.
22. Sender nach Anspruch 20,
bei dem der Modulator ein diskreter Mehrtonsender ist.
0
23. Sender nach einem der Ansprüche 19 bis 22, bei dem der einhundertneunundzwanzigste und der
einhundertdreißigste Wert im Muster unabhängig von den Gleichungen Null ist, wenn N größer als 130 ist.
5
24. Sender nach einem der Ansprüche 19 bis 23, bei dem vor der Abgabe des Datenstromes auf den
Übertragungspfad der Sender die j Werte des Musters in eine
57 004 OE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
Vielzahl von Paaren von binären Werten gruppiert, wobei einer der binären Werte auf ein positives Energieniveau und
der andere der binären Werte auf ein negatives Energieniveau abgebildet wird.
5
5
25. Sender nach Anspruch 24,
bei dem jedes der abgebildeten Paare einem Frequenzton des Mehrträgermodulations-Übertragungssystems entspricht.
26. Sender nach einem der Ansprüche 19 bis 23, bei dem vor der Abgabe des Datenstromes auf den
Übertragungspfad der Sender einen der binären Werte der j Werte auf ein positives Energieniveau und den anderen der
binären Werte der j Werte auf ein negatives Energieniveau abbildet, und sodann die abgebildeten Energieniveaus des
Musters in eine Vielzahl von Wertepaaren gruppiert.
27. Sender nach Anspruch 25 oder 26,
der weiterhin einen Modulator (26) enthält, wobei der Modulator die codierten Rahmen durch Modulationen von
zumindestens einer Untergruppe der Frequenztöne in Übereinstimmung mit den abgebildeten Paaren in
Mehrträgerzeichen moduliert, welche den Datenstrom bilden sollen.
25
25
28. Sender nach einem der Ansprüche 19 bis 23 mit
einem Mittel zur Gruppierung der Werte des Musters in eine Vielzahl von Wertepaaren; und
einem Mittel zur Abbildung eines der Werte des 0 Musters auf ein positives Energieniveau und Abbildung des
anderen der Werte des Musters auf ein negatives Energieniveau.
29. Sender nach Anspruch 28,
bei dem jedes der abgebildeten Paare einem Frequenzton des
Mehrträgermodulations-Übertragungssystems entspricht, und
der weiterhin einen Modulator enthält, wobei der Modulator
57 004 DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
die codierten Rahmen in Mehrträgerzeichen durch Modulation von zumindestens einer Untergruppe der Frequenztöne in
Übereinstimmung mit den abgebildeten Paaren, welche den Datenstrom darstellen sollen, moduliert.
5
30. Sender für ein Mehrträgermodulationsübertragungssystem
mit:
einem Codierer (22), der einen in Rahmen unterteilten Datenstrom empfängt und die Rahmen in Frequenzbereichs-Mehrträgerzeichen
codiert;
einem Speicherbereich, welcher ein vorbestimmtes Zeitbereichssignal speichert, welches mit dem Datenstrom
übertragen werden soll, und wobei das Zeitbereichssignal so definiert ist, daß die resultierende
Frequenzbereichsversion einen Satz von j Werten darstellen würde, wenn eine inverse Transformation des vorbestimmten
Zeitbereichssignals nach inverser Abbildung von positiven Energieniveaus auf einen binären Wert und von negativen
Energieniveaus auf einen anderen binären Wert ausgeführt würde, wobei die j Werte mindestens einer Untergruppe der
vom Mehrträgermodulations-Übertragungssystem benutzten
Frequenztöne entsprechen, welche die Information tragen sollen, und wobei die Gruppe von j Werten aus einer Folge
von N Werten gewählt wird, welche N Werte durch die folgende Gleichung bestimmt sind:
x[p] =1 für p=l bis 9,
&khgr; Cp] = x[p-4] <J)x[p-9] für &rgr; = 10 bis N,
0 wobei j und N ganze Zahlen größer als 1 sind, j kleiner oder gleich N ist und N größer als 10 ist, und wobei x[p]
einen binären Wert des p-ten Wertes der Folge darstellt, und © die Modulo 2 Addition darstellt; und
einer Ausgangsschaltung (14), um den Datenstrom und das vorbestimmte Zeitbereichssignal auf den
Übertragungspfad auszugeben.
57 004 DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et cot.
31. Sender nach Anspruch 30,
bei dem der Übertragungspfad eine Zweidrahttelefon-Teilnehmer
leitung ist.
32. Sender nach einem der Ansprüche 30 oder 31 mit:
einem Modulator (26), wobei der genannte Modulator die codierten Rahmen in Mehrträgerzeichen, welche den
Datenstrom ergeben sollen, moduliert und worin der genannte Speicherbereich das vorbestimmte Zeitbereichssignal nach
dem Modulator in den Datenstrom liefert.
33. Sender nach einem der Ansprüche 20, 21, 22, 30 oder 32,
bei dem der genannte Modulator ein diskreter Mehrtonsender und N = 512 ist.
34. Sender nach einem der Ansprüche 31 bis 33, bei dem der einhundertneunundzwanzigste und der
einhundertdreißigste Wert in der inversen Transformation des vorbestimmten Zeitbereichssignals unabhängig von den
Gleichungen Null ist, wenn N größer als 13 0 ist.
35. Ein eine Mehrträgermodulation verwendendes Übertragungssystem mit:
einem Sender (10) zur Übertragung von Zeichen, wobei der Sender einen Modulator (26) zur Transformation von
komplexen Amplituden im Frequenzbereich in den Zeitbereich, einen Sendezeichenzähler zur Zählung der übertragenen
Zeichen und eine Rahmensynchronisationsmusterquelle (24)
0 zur Lieferung eines Synchronisationsmusters, welches als eines der übertragenen Zeichen bei einem vorbestimmten
Zählstand des Sendezeichenzählers übertragen werden soll, enthält; und
einem Empfänger (12) zum Empfangen der übertragenen Zeichen und zum Erhalten von Daten hiervon, wobei der
Empfänger einen Demodulator (38) zur Transformation der empfangenen Zeitbereichswerte in komplexe Amplituden im
57 004 DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et cot.
Frequenzbereich, einen Empfangszeichenzähler zur Zählung der empfangenen Zeichen, und einen Rahmensynchronisierer
(68) zur Entnahme von zumindest einem der empfangenen Zeichen, welches das Synchronisationsmuster vom genannten
Sender enthält, zu einer Zeit, welche vom Zählstand der Zählung der empfangenen Zeichen abhängt, enthält.
36. Übertragungssystem nach Anspruch 35,
bei dem der Sender (10) die übertragenen Zeichen in einem
Überrahmen überträgt, wobei der Überrahmen eine Vielzahl von Datenzeichen und ein Synchronisationszeichen enthält.
37. Übertragungssystem nach Anspruch 36,
bei dem das Synchronisationszeichen das letzte Zeichen des Überrahmens ist.
38. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 35, 36 oder 37,
bei dem der Empfänger (12) die aus den empfangenen Zeichen
0 entnommenen Synchronisationsmuster zur Überwachung der Rahmensynchronisation verwendet.
39. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 35, 36, 3 7 oder 38,
bei dem der Rahmensynchronisierer die Rahmensynchronisation durch Vergleich der Werte der Empfangszeichen, welche das
Synchronisationsmuster enthalten, mit entsprechenden beim genannten Empfänger für das Synchronisationsmuster
gespeicherten Werten überwacht, um ein Vergleichsresultat 0 zu erzeugen, und sodann das Vergleichsresultat mit
zumindest einem Schwellwert zu vergleichen, um eine Anzeige des Vorliegens oder Verlustes der Rahmensynchronisation zu
erzielen.
40. Übertragungssystem nach Anspruch 39, bei dem der Rahmensynchronisierer die Rahmensynchronisation
überwacht durch die weitere Bestimmung eines
57 004 DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
Anpassungsbetrages zum Herstellen der Rahmensynchronisation, wenn die Rahmensynchronisation
verlorengegangen ist, und sodann die Rahmengrenze in Übereinstimmung mit dem Anpassungsbetrag anpaßt, um die
Rahmensynchronisation wiederherzustellen.
41. Ein eine Mehrträgermodulation verwendendes Übertragungssystem mit:
einem Sender (10) zur Übertragung von Zeichen, der einen Modulator (26) zur Transformation von komplexen
Amplituden im Frequenzbereich in den Zeitbereich, einen Sendezeichenzähler zum Zählen der übertragenen Zeichen, und
eine Rahmensynchronisationsmusterquelle (24) zur Lieferung
eines Synchronisationsmusters, welches als eines der übertragenen Zeichen bei einem bestimmten Zählstand des
Sendezeichenzählers übertragen werden soll, enthält; und
einem Empfänger (12) zum Empfangen der übertragenen Zeichen und zum Erhalten von Daten daraus, wobei der
Empfänger einen Demodulator (38) zur Transformation der empfangenen Zeitbereichswerte in komplexe Amplituden im
Frequenzbereich, einen Puffer (36) zur Lieferung der empfangenen Zeitbereichswerte zum Demodulator in
Übereinstimmung mit einer Rahmengrenze, einen Empfangszeichenzähler zum Zählen der empfangenen Zeichen,
und einen Rahmensynchronisierer (69) zum Erhalt von zumindest einem der vom genannten Sender zu einem
Zeitpunkt, welcher vom Zählstand der Zählung der empfangenen Zeichen abhängt, empfangenen Zeichen aufweist,
welches das Synchronisationsmuster enthält, zur Überwachung 0 der Rahmensynchronisation und zum Aktualisieren der
Rahmensynchronisation, falls nötig.
42. Übertragungssystem nach Anspruch 41,
bei dem der Rahmensynchronisierer die Rahmensynchronisation 5 überwacht durch Vergleich der Werte der Empfangszeichen,
welche das Synchronisationsmuster enthalten, mit entsprechenden beim Empfänger für das
57 004 DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
-10 a
Synchronisationsmuster gespeicherten Werten, um ein Vergleichsresultat zu erzeugen, und sodann das
Vergleichsresultat mit zumindest einem Schwellwert zum Erhalt einer Anzeige des Vorliegens oder des Verlustes der
Rahmensynchronisation vergleicht.
43. Übertragungssystem nach Anspruch 42,
bei dem der Rahmensynchronisierer die Rahmensynchronisation
überwacht durch die weitere Bestimmung eines Anpassungsbetrages zur Wiederherstellung der
Rahmensynchronisation, wenn die Rahmensynchronisation verloren wurde, und sodann eine Rahmengrenze in
Übereinstimmung mit dem Anpassungsbetrag zur Wiederherstellung der Rahmensynchronisation anpaßt.
44. Vorrichtung zur Überwachung der Rahmensynchronisation
in einem Übertragungssystem mit Mehrträgermodulation, bei dem ein wenigstens ein Synchronisationsmuster enthaltender
Synchronisierungsrahmen übertragen wird, mit:
0 Mitteln zum Empfang der Werte des Synchronisationsrahmens;
Mitteln zum Vergleich der Werte des
Synchronisationsrahmens mit entsprechenden abgespeicherten Werten eines Synchronisationsmusters zur Erzeugung eines
Vergleichsergebnisses, und
Mitteln zum Vergleich des Vergleichsergebnisses mit wenigstens einem Schwellenwert, um eine Anzeige bezüglich
der Existenz oder des Verlustes des Synchronisationsrahmens zur Verfügung zu stellen.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44,
bei der das Synchronisationsmuster einen Satz von j, aus
einer Folge von N Werten ausgewählten Werten umfaßt, wobei die N Werte durch die folgende Gleichung bestimmt werden:
35
x[p] =1 für p= 1 bis 9,
x[p] = x[p-4] ©x[p-9] für &rgr; = 10 bis N,
57 0OA DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
wobei j und N ganze Zahlen größer als 1 sind, j kleiner
oder gleich N ist und N größer als 10 ist, und wobei x[p] einen binären Wert des p-ten Wertes der Folge darstellt,
und Q) die Modulo 2 Addition darstellt.
46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 oder 45, die weiterhin aufweist:
ein Mittel zum Bestimmen eines Anpassungsbetrages zum Rückspeichern des Synchronisationsrahmens, wenn die
Vergleichsmittel anzeigen, daß der Synchronisationsrahmen verloren wurde, und
ein Mittel zur Anpassung einer Rahmengrenze in Übereinstimmung mit dem Anpassungsbetrag zum Rückspeichern
des Synchronisationsrahmens.
47. Vorrichtung zur Übertragung eines
Synchronisationsrahmens zur Rahmensynchronisation in einem Mehrträgermodulations-Übertragungssystem, das einen Sender
und einen Empfänger aufweist, mit:
einem Mittel zur Übertragung eines Satzes von Daten, wobei der Satz eine Vielzahl von Datenrahmen umfaßt,
einem Mittel zur Verwendung von zumindestens einem der Träger im Sender des Mehrträgermodulations-5
Übertragungssystems innerhalb jedes Datenrahmens beim Übertragen eines Frequenzsynchronisationssignals an den
Empfänger; und
einem Mittel zur periodischen Übertragung eines zwischen einem Datensatz und dem nächsten Datensatz
0 hineingesetzten Synchronisationsrahmens, wobei der Synchronisationsrahmen zumindestens ein
Synchronisationsmuster aufweist und wobei der Synchronisationsrahmen im Empfänger zum Überwachen und/oder
im Bedarfsfall zum Zurückspeichern des 5 Synchronisationsrahmens benutzt wird.
57 004 DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
48. Vorrichtung nach Anspruch 47, bei der das Mehrträgermodulationssystem einen diskreten
Mehrtonübertrager umfaßt, der die Übertragung durchführt.
49. Vorrichtung nach Anspruch 47 oder 48, bei der der Übertragungsweg eine Zweidrahttelefon-Teilnehmerleitung
ist.
50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 49, bei der der Synchronisationsrahmem Muster mit j Werten
umfaßt, wobei die j Werte aus N Werten einer nach der folgenden Gleichung bestimmten Folge ausgewählt werden:
x[p] =1 für p= 1 bis 9,
x[p] = x[p-4] @x[p-9] für &rgr; = 10 bis N,
wobei j und N ganze Zahlen größer als 1 sind, j kleiner oder gleich N ist und N größer als 10 ist, und wobei x[p]
einen binären Wert des p-ten Wertes der Folge darstellt, und Ö5 die Modulo 2 Addition darstellt.
51. Vorrichtung zur Übertragung eines Synchronisationsrahmenmusters in einem, eine Vielzahl von
Frequenztönen benutzenden Mehrträgermodulations-Übertragungssystem
mit:
einem Mittel zum Erhalten eines Werte aufweisenden Synchronisationsrahmenmusters,
einem Mittel zum Gruppieren der Werte in Paare von Binärwerten;
0 einem Mittel zum Abbilden eines der binären Werte auf einem positiven Energieniveau und zum Abbilden des anderen
der binären Werte auf einem negativen Energieniveau;
einem Mittel zum Zuordnen jedes der dargestellten Paare zu einem entsprechenden der Frequenztöne des
5 Mehrträgermodulations-Übertragungssystems ;
einem Mittel zum Modulieren von wenigstens einer Teilmenge der Frequenztöne in Übereinstimmung mit den
57 004 DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
dargestellten Paaren, um entsprechende modulierte Synchronisationsrahmendaten zu erzeugen; und
einem Mittel zum Übertragen der modulierten Synchronisationsrahmendaten.
5
5
52. Vorrichtung nach Anspruch 51, bei der die modulierten Rahmensynchronisationsdaten ein
Mehrträgerzeichen sind.
53. Vorrichtung nach Anspruch 52, bei der jedes der binären Wertepaare eine komplexe Zahl
darstellt, wobei jedes der binären Wertepaare als (Xj,Yj) dargestellt wird und jedes der Paare eine komplexe Zahl Z·
= Xj + Yj für eine bei der Modulation des Mehrträgerzeichens zur Übertragung benutzten Konstellation
bestimmt.
57 004 DE.A1 PAe Kahler, Käck, Fiener et col.
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