DE3590158T1 - Verfahren zum Erhalt der Zeit- und Frequenzsynchronisation in Modems, das bekannte Symbole (als Nichtdaten) als Teil in deren normal übermittelten Datenformat verwendet - Google Patents
Verfahren zum Erhalt der Zeit- und Frequenzsynchronisation in Modems, das bekannte Symbole (als Nichtdaten) als Teil in deren normal übermittelten Datenformat verwendetInfo
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- DE3590158T1 DE3590158T1 DE19853590158 DE3590158T DE3590158T1 DE 3590158 T1 DE3590158 T1 DE 3590158T1 DE 19853590158 DE19853590158 DE 19853590158 DE 3590158 T DE3590158 T DE 3590158T DE 3590158 T1 DE3590158 T1 DE 3590158T1
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Description
Dipl.-Ιιιμ. OHn F-'limi-l. Dip! -lug. Manl'rcil Säger, Patenlanwiihe, Cosimastr. 81, D-S München 81
Für die vorliegende Anmeldung wir die Priorität der US-Patentanmeldung 601,320 vom 17.04.1984 in Anspruch
genommen.
Vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Kommunikationssysteme
und ist insbesondere auf ein Verfahren zum Erhalt der Zeit- und Frequenzsynchronisation in
einem Modem gerichtet, und zwar unter Verwendung eines anpassungsfähigen Entzerrers, ohne daß die Nachrichtenquelle
einen Synchronisationsvorspann übermitteln' muß.
Es gibt eine Vielzahl von Kommunikationsgliedern, wie
HF-Übermittlungswege bzw. Dezistrecken und gestörte Satelitenkommunikationsglieder, die Verzerrungen oder
Verfälschungen in über das Glied übermittelte Nachrichten einbringen und es dadurch schwierig gestalten,
die Originalnachricht originalgetreu am Empfänger zu reproduzieren. Diese Verzerrung (einschließlich verlorener
Teile des Signals) können das Ergebnis einer Vielzahl von Wirkungen sein, beispielsweise Vielstrekkenempfang,
Gruppenverzögerungsverzerrung, Rauschamplitudenindifferenz, streuender Schwund oder im allgemeinen
ein Schmieren oder eine Zeitspreizung der Zeitantwort
des Kommunikationsgliedes. Aufgrund dieser widrigen Einflüsse werden selten die gleichen Daten wie die
Originalnachricht erhalten, so daß eine Art von Anti-Verzerrungskompensation in dem Empfänger verwendet werden
muß.
Eine solche Anti-Verzerrungskompensation schließt in typischer Art und Weise die Verwendung eines anpas-
Dipl.-Ιημ. t.ltlo ΙΊίίμοΙ. Dipl.-Ing. Munlred Siigor. l\iU*iH;iiiwälle, Cosimaslr. 81, I)-R München 81
■ 3·
sungsfähigen Entzerrers ein (beispielsweise einen Entscheidungs-Feedback-Entzerrer),
durch welchen die Verzerrungseinführungscharakteristika des Kanals geschätzt
werden und durch welchen das empfangene Signal modifiziert wird, um die Verzerrung des Kanals zu kompensieren.
Aufgrund der Tatsache, daß die Charakteristikeh des Kanals dynamisch sind, ist es notwendig, die Einstellung
der Soll-Werte kontinuierlich aufzufrischen
bzw. auf neue Werte zu bringen (beispielsweise die Wichtungskoeffizienten) des Entzerrers. Zu diesem Zweck
ist herausgefunden worden, daß durch Einstreuen von Blocks bekannter Symbole innerhalb der übermittelten
Datennachricht der Entzerrer kontinuierlich die bekannten Daten-Synchronisationssignale (Bursts) in den empfangenen
Signalen mit einer gespeicherten Wiedergabe dieser bekannten Daten vergleicht und sich selbst einstellt,
um Unterschiede in dem gespeicherten Abbild und den empfangenen Bursts so zu korrigieren, daß eine
Drift aufgrund großer fehlerhafter Sychronisationssignale und/oder aufgrund des Signalschwundes verhindert
wird. Ein solches Verfahren ist bekannt (US-PS 4,365,338).
Wie in vorstehend genanntem Patent beschrieben ist, wer den üblicher Weise in Signal-Wiedergewinnungssystemen
Entzerrer als Teil des Signal-Korrektur-Verfahrens verwendet, um den Entzerrer sich selbst an das ankommende
Signal anpassen zu lassen. Hierzu ist es für den Em4
pfänger notwendig, sich auf den Träger zu setzen Und sich fluchtend bezüglich der Symbolrate der ankommenden
Daten auszurichten. Dies wird typischer Weise durch Ver wendung eines Synchronisations-Vorspanns erreicht, beispielsweise
durch einen vorherbestimmten und für ein
3590,
. Oiio Hikel, ΠίρΙ.-Ιημ. Manfred Säger, l'.ilcnuuiwiilto. C'osimaslr. 81, I)-S München 81
■4·
vorherbestimmtes Zeitintervall übermitteltes Signal, dem eine umgekehrte Phase des Signals folgt. Durch diesen
Synchronisations-Vorspann wird die Trägerwiedergewinnungsschleife und der Symbol-Ratenzeitimpuls entsprechend
dem einkommenden Signal festgehalten und es wird eine Zeitsteuerung für den Entzerrer bereitgestellt,
so daß dieser in der Durchführung seiner eigenen Aufgäbe, nämlich der Kompensation fortschreiten
kann, die erfordert, daß das Abbild des bekannten Symbol-Bursts, beispielsweise ein PN (positiv-negativ Code)
mit den bekannten Daten (PN-Code) in dem empfangenen Signal synchronisiert werden, auf welchem der Entzerrer
arbeitet. Während der Synchronisations-Vorspann den Empfänger befähigt, die Synchronisation zwischen den
übermittelten und den bekannten Bezugs-Daten-Bursts zum Wiederherstellen des Signals durch den Empfänger nach
einem ernsten und/oder ausgedehnten Signalschwund zu erzielen, muß der Synchronisations-Vorspann oft erneut
übermittelt werden, wobei die erzielbare Bandbreite reduziert wird.
Gemäß der Erfindung wird der Notwendigkeit zur Übermittlung oder erneuten Übermittlung eines Synchronisations-Vorspanns
zum erfolgsgemäßen Betrieb eines Entzerrers für ein Modem begegnet durch ein Signalverarbeitungsverfahren,
durch welches der Empfänger zu jeder Zeit sich selbst synchronisieren oder erneut synchronisieren
kann bezüglich der übermittelten Datensignale, die über einen dynamisch streuenden Kanal empfangen werden,
und zwar durch eine Technik, die von dem Vorteil des Einschlußes bekannter Symbol-Bursts Gebrauch macht, die
in die unbekannten Daten eingestreut werden, so daß sie in dem System gemäß vorstehend genanntem Patent verwendet
werden können. Kurz bewirkt dieses Verfahren die
Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, l';iicnt;in\\iilic, Cosinwsir. 81, D-S München 81
• G-
Verarbeitung der ankommenden Signale (mit eingestreutön Bursts bekannter Daten (beispielsweise PN-Folgen) und
unbekannter Daten), und zwar in einer der Verarbeitung von Daten ähnlichen Weise, die entsprechend einem gespreizten
Spektrum codiert sind. Ein Abbild oder entsprechende Abbilder des bekannten Signal-Bursts wird
( komplex ) mit dem ankommenden Signal korreliert, um die Riegelstelle an einem bekannten Bezugs-Symbol-Burst
zu lokalisieren. Nachdem ein bekannter Symbolblock lokalisiert werden konnte, wird ein Symbolraten-Zeitimpuls
(Bit-Synchronisation) eingestellt, um jeglichen Versatz im Timing herauszufinden, das zum Sampling der
empfangenen Daten verwendet wird, wobei dann eine grobe und dann eine Feinfrequenz-Versatz-Einstellung bewirkt
wird, so daß der lokale Oszillator auf die übermittelte Frequenz eingestellt und auf dieser Frequenz
gehalten werden kann.
Es folgt die Beschreibung eines bevorzugten Ausführuhgs
beispiels gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. In dieser zeigt:
Fig. 1 ein Zeitdiagramm des Formats der Rahmen von übermittelten Symbolen, die in Übereinstimmung
mit den Prinzipien vorliegender Erfindung verarbeitet werden;
Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm eines Empfängers
unter Verwendung einer Zeit- und Frequenzsynchronisation gemäß vorliegender Erfindung;
Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm einer Stufe des Korrelation-Detektors gemäß dem Empfänger
nach Figur 2;
-35AQ-,
Dipl. liu·. Olio ΙΊί'ιιΐιΊ. Dipl. Ing. M;inl"rcil Siigcr. l'iitciHanwällo. Cosiivustr. 81. Dh München 81
3-θ
Fig. 4 die Symbol-Timing-Beziehungen in Korrelations-Betrieb
des Korrelationsdetektors gemäß Figur 3 für aufeinanderfolgende Rahmen von Symbolen;
Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm von aufeinanderfolgenden Anordnungen der zeitverzögerten
Korrelations-Detektorstufen nach Figur 3;
Fig. 6 ein Schaubild mit der Änderung der durchschnittlichen
Phase der komplexen Korrelation über einem bekannten Bezugs-Symbol-Block für eine Abweichung in der Frequenz zwischen
dem Empfänger und dem Sender und
Fig. 7 Vektor-Diagramme entsprechend dem Phasenände-
und 8 rungsdiagramm gemäß Figur 6.
Vor der Beschreibung der Erfindung im Detail sei darauf hingewiesen, daß das verbesserte Zeit- und Frequenzsynchronisationsverfahren
gemäß vorliegender Erfindung in erster Linie eine neue Kombination herkömmlicher Signal-Wiederherstellungs-Hardware
(beispielsweise Empfänger, Filter etc.) und einem verbindenden Verarbeitungs-Subsystem
darstellt, die die Zeit- und Frequenzsynchronisation und Synchronisationsschritte an wiederhergestellten
Signal-Repräsentationswerten ausführt, die von der Empfänger-Hardware erhalten werden. Demgemäß sind die
Struktur, die Steuerung und die Anordnung solcher Komponenten in den schematischen Blockdiagrammen der Zeichnungen
durch leichtverständliche Blockdarstellungen gezeigt, die nur jene spezifischen Details zeigen, die
für vorliegende Erfindung wichtig sind, um nicht die Offenbarung mit strukturellen Details zu erschweren,
die leicht vom Durchschnittsfachmann durchgeführt wer-
3590,
Dipl.-Ιημ. OUo flügel, Dipl.-I ng. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, 0-8 München 81
, 1.
den können. Zusätzlich ist die Darstellung der Signalverarbeitungsausrüstung
in geeignete Einheiten zusammengezogen, welche ihrerseits speziellen Signalverarbeitungsschritten
gewidmet sind, beispielsweise dem Korrelations-Entzerrer, dem Korrelations-Detektor,
dem Steuerprozessor und dem Zeitsignalgenerator, deren Einzelheiten nachfolgend beschrieben sind, um jene Teile
zu unterstreichen, die am wichtigsten für das Verständnis vorliegender Erfindung sind. Infolgedessen
stellen die Blockdiagramm-Illustrationen in der Zeichnung nicht notwendiger Weise die mechanische Struktur
und Ausbildung eines exemplarischen Zeit- und Frequenz Synchronisations-Systems dar, beabsichtigen aber in er
ster Linie, die Hauptkomponenten der Anordnung des systems in funktioneller Gruppierung aufzuzeigen, wobei
vorliegende Erfindung besser verstanden werden kann.
Vor der Beschreibung der eigentlichen Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es nützlich, das Format des Signals
zu bestimmen, das über ein Kommunikationsglied von Interesse übermittelt worden ist, beispielsweise
über einen HF-Kanal oder ein Satelliten-Verbindungsglied, welches empfangen und kohärent in dem Empfänger
demoduliert werden soll. Solch ein Signal besteht vorzugsweise aus einem Block bekannter Bezugssymbole
(beispielsweise eine definierte PN-Folge oder jeweilige Anordnungen von solchen Folgen), die in die unbekann
ten Daten eingestreut sind. Wie vorstehend kurz mit Be zug auf die US-PS 4,365,338 ausgeführt, werden beim
Sender Blocks bekannter Bezugssymbole mit den unbekann ten Daten vermengt und der Empfänger kann dann dynamisch
auf den neuesten Stand auf einer fortlaufenden Basis gebracht werden, indem die empfangenen Signale
mit dem eigenen Abbild der bekannten Bezugssignale korreliert werden. Beim vorstehend genannten Stand der
Dipi.-Iiii·.. (Ulli flügel. Dipl.-lnii. Miinlrcd Säger, PntenUiiiuiiltc, Cosimastr. 81. I)-S München 81
. 8.
Technik sind diese verschachtelten Blocks von unbekannten Daten und bekannten Bezugssymbolen von einem
Synchronisations-Vorspann eingeleitet, der von dem Modem zur Erzielung der Frequenz-und Zeitsynchronisation
verwendet wird. In Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung ist jedoch ein solcher Vorspann unnötig,
da die Signalwiedergewinnung und das Verarbeitungsverfahren die Frequenz- und Zeitsynchronisation
ausschließlich durch die Verwendung von Blocks bekannter Bezugssymbole erhält, die verwendet werden, um dynamisch
die Chrakteristiken des Modems des Entzerrers auf d-e.n neuesten Stand zu bringen.
Unter Bezugnahme auf Figur 1 ist ein Beispiel für das vorstehend genannte Signalformat gezeigt, welches
Blocks Il bekannter Bezugssymbole enthält, beispielsweise eine PN-Folge endlicher Länge, die sich mit
den Blocks 12 unbekannter Datensymbole abwechseln. Zum Zwecke der Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform vorliegender Erfindung wird einer Datenrate von
2,56 Mb/s (BPSK) ein Block von 86 bekannten Bezugssymbolen 11 mit Blocks 12 von 1194 unbekannten Datensymbolen
'·-' abgewechselt, so daß sich eine Spanne von insgesamt 1280 Symbolen (bekannt und unbekannt) in einem
Rahmen ergibt . Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß
die Erfindung nicht auf das eine oder andere Verhältnis von bekannten zu unbekannten Symbolen oder auf die
BPSK-Modulation beschränkt ist. Zum Zwecke der Signalverarbeitung und der Datenwiederherstellung werden
die ankommenden Daten pro Symbol zweimal sondiert, so daß von jedem Rahmen erhaltener Daten angenommen
werden kann, daß er 2560 Symbolmuster enthält, bestehend aus einem Block von 172 bekannten Symbolexemplaren
und einen Block von 2388 unbekannter Symbolmuster.
Dipl.-Int;. Olio .Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. Patenlanwiiltc, Cosiniastr. 81, I)-S München Rl
Wie in dem vorstehend benannten Stand der Technik beschrieben ist, kann aufgrund der Einfügung bzw. dem
Einstreuen von Blocks von bekannten Symbolen unter aufeinanderfolgende Blocks unbekannter Symbole der
Entzerrer in dem Empfänger auf einen Signalmechanismus
zugreifen, durch den seine Wichtungskoeffizienten kontinuierlich
und dynamisch auf den neuesten Stand gebracht werden, wodurch die Störungseinwirkungen
bei dem betreffenden Kommunikationskanal kompensiert werden. Für vorliegendes Beispiel sei unterstellt, daß
der maximale Zeit-Schmier-Effekt des Kanals, der1 kompensiert
werden soll, eine Weite von zehn Symbolen aufweist. Aufgrund dessen sollte die Spanne des Entzerrers
breit genug sein, um letztgenannten Spann zu umgeben, oh ne daß sich eine Störung ergibt. Bei einer Musterehtnah
merate von zwei Mustern von Symbol ist die Spanne dtes
Entzerrers zwanzig entnommene Muster breit. Die Art, in welcher das Signalverarbeitungs-Subsystem, welches
Teil der Empfangsanordnung vorliegender Erfindung ist,
die eingestreuten Blocks bekannter Bezugssymbole lokalisiert und den Entzerrer befähigt, sich dynamisch
nachzuregeln, wird nachfolgend unter Bezugnahme der Betriebsweise der Vorrichtung gemäß Figur 2 beschriebe«.
Bezugnehmend auf Figur 2 ist dort ein schematisches Blockdiagramm eines Empfängers ersichtlich, der ein
Frequenz- und Zeitsynchronisationssystem in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung verwendet. Ankommende
IF-Signale, die eine Aufeinanderfolge von Rahmen
mit kodierten Daten (wie in Figur 1 gezeigt) aufweisen, sind über ein Verbindungsglied 21 über einen Regelverstärker
AGC-Schaltkreis 22 mit einem Leistungsteiler 23 verbunden. Der AGC-Schaltkreis 22 wird durch den
Dipl.-Iiig; Otto Hügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger. Patentanwälte. C'osiniastr. 81, D-8 München 81
μ
. /Io ·
Ausgang eines Pegelreglers 32 gesteuert, der auf die Durchschnittsamplitude der In-Phase (I) und Quadratur-Phase
(Q) Signale des Basisbandes anspricht, die von dem ankommenden Basisband-Signal extrahiert werden,
der durch einen Sample- und Hold- AD-Wandler 31 zugeführt wird und die Amplitude des ankommenden IF-Signals
in Übereinstimmung mit dem Ausgang des Pegelreglers 32 einstellt. Die Basisband-Wandlung zu den I-
und Q-Komponenten wird ausgeführt durch ein Paar von Mixern 24, 25, die das Analogsignal IF von einem Leistungsteiler
32 erhalten und das IF-Signal multiplizieren
durch die quadratischen Ausgänge des Teilers 45, der eingangsseitig den Ausgang eines numerisch
(digital) gesteuerten Oszillators (NCO) 44 empfängt, der nominal bei der IF-Trägerfrequenz arbeitet. Der
Oszillator 44 wird durch ein Zeitsteuersignal angetrieben, welches über die Leitung 51 von einer Steuerverärbeitungseinheit
41 zugeführt wird. Wie nachfolgend im Detail noch besprieben wird, führt der Prozessor 41 digitale Steuersignale über Leitungen
51 und 52 zu, die auf die Information gründen, die von dem Korrelator 3 5 für die bekannte Symbolfolge
erhalten werden, um so den Bit-Synchronisations-Zeitimpuls
33 ebenso zu steuern wie die grobe und feine Frequenzeinstellung des Oszillators 44.
Bei der Wiederherstellung des Originalsignals wird der Oszillator 44 vorzugsweise schrittweise durch aufeinanderfolgende
Frequenz-Unterteilbänder oder -bereiche durchgestimmt mit der Folge der Synchronisationsschritte
oder Stufen, die nachfolgend beschrieben werden, wobei jeder Schritt für jeden Bereich
durchgeführt wird, solange bis das Signal erhalten worden ist. Dann erfolgt innerhalb dieses Frequenzbe-
: 3-5-9^1158
Dipl.-I πι:. Ouo Flügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. PaleiUanwälte, Cosimaslr. Xl, D-S München 81
reichs die Bit-Synchronisation, die von der Grob- und Feinfrequenzeinstellung des Oszillators 44 gefolgt
wird. Zum Zwecke vorliegender Beschreibung sei unterstellt, daß die Frequenz eines interessierenden Signals
in dem Frequenzbereich liegt, der gegenwärtig durch den Oszillator 44 abgetastet wird.
Wie vorstehend beschrieben werden die Analog-Basisband-Signale I und Q, die von den Mixern 24 und 25 ausgegeben
werden, an einen A-D-Wandler 31 durch jeweilige Tiefpaßfilter 26 und 27 angelegt. Der A-D-Wandler 31
entnimmt I- und Q-Basisbandsignale als Funktion der Bitrate der Digitaldaten, die in dem empfangenen Signal
unter der Steuerung des Bitraten-Zeitimpulssignalö enthalten sind, welches durch einen zweiten NCO 33 in
Abhängigkeit von dem Steuersignal 52 erzeugt wird, das von dem Prozessor 41 zugeführt wird. Wie vorstehend ausgeführt, wird durch dieses Zeitimpulssignal
der Konverter 31 zum Entnehmen von Mustern aus dem ankommenden Signal angeregt, und zwar zweimal pro Symbol.
Der A-D-Wandler 31 quantisiert den Pegel der Signälmuster des Basisband-Analogsignals mit der gewünschten
Auflösung, beispielsweise 8 Bits, und führt den sich ergebenden Digitalcode zu dem Pegelregler 32, der die
Pegel der Regelverstärker 22 einstellt, um das entnommene Signal mit geeigneter Amplitude zu erhalten. Die
Digital-Signalwerte werden ebenso durch den A-D-Wandler 31 dem Datenbearbeitungsbereich, nämlich dem Phasenwender
38, dem Entzerrer 34 und dem Korrelator 35 zugeführt.
Der Phasenwender 38 (der eine optimale Hilfe für den Entzerrer darstellt aber für die Wiederherstellung
nicht notwendig ist) besteht aus einem gesteuerten
Dipl.-In;-:. OUo llügol. Dipl.-Ing. Manfred Säger, Palentanwältc, Cosiivuslr. 8I. D-8 München 81
3ß
• /\2-
logischen Schaltkreis und antwortet auf Steuersignale auf der Leitung 53 von dem Prozessor 41 und bewirkt
eine zweidimensional Rotation der I- und Q-Kanalmuster,
welche von dem A-D-Wandler 31 in Übereinstimmung mit folgener Gleichung erhalten werden:
I + JQ= (I"- + jQ"~ ) (cos θ + j sin θ) (1)
oder gleichbedeutend,
I = I^ cos θ - Q*»sin 9,Q = Q^ cos θ~ + I sin Θ, . (2)
wobei sin θ und cos θ repräsentative Werte von dem Prozessor
41 über die Leitung 43 gekuppelt werden, so daß der Phasenwender 38 sofortige Phasenverbesserungen bei
fortschreitender Frequenz durchführen kann, wie nachfolgend beschrieben wird.
Die phasenkorrigierten I- und Q- digitalkodierten Werte, die durch den Phasenwender 38 ausgegeben werden,
sind an den Entzerrer 34 und den Korrelator 35 für die bekannte Symbolfolge angeschlossen, die nachfolgend detailierter
bei der Beschreibung von Figur 3 beschrieben werden. Da die Einzelheiten des Entzerrers 34 zum
Verständnis vorliegender Erfindung nicht notwendig sind, werden sie hier nicht beschrieben. Es genügt zu sagen,
daß in der gezeigten und hierin beschriebenen exemplarischen
Ausführungsform der Entzerrer 34 anpassungsfähig ausgebildet ist (sowie ein Entscheidungs-Feedback-Entzerrer),
welcher den Inhalt der Blocks bekannter Bezugssymbole 11 (Figur 1) verwendet, um die Wichtungskoeffizienten-Werte
für die aufeinanderfolgenden Stufen der Symbolkorrektur auf den neuesten Stand zu
bringen. Zum Zwecke vorliegender Beschreibung der Erfindung kann der Entzerrer 34 dem Entzerrer-Schema
entsprechen, welches in dem vorstehend genannten Patent beschrieben ist,und es kann - ebenfalls wie vorstehend
angegeben - unterstellt werden, daß eine Span-
158
Dipl.-lug. Otto Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger, l'atenlanwälie, Cosimastr. 81, I)-S München 81
ne von 20 Symbolmustern abgedeckt werden kann. Der korrigierte I- und Q-Wert, der jeweils durch den Entzerrer
34 hergestellt wird, wird jeweils an einen im Datenfluß hinten gelegenen Datenentscheidungsschaltkreis
42 zur Wiederherstellung der Originaldaten angelegt.
Wie vorstehend ausgeführt, sind die phasenkorrigierten I- und Q-Codes, die von dem Phasenwender 3 8 zur
Verfügung gestellt werden, an einen Korrelator 35 für
die bekannte Referenz-Symbol-Folge angelegt. Dieser Korrelator 35 (im Detail in Figur 3 dargestellt)
führt eine (komplexe) Kreuz-Relation zwischen einer Folge bekannter Bezugssymbole (entsprechend jenen,
die in den ursprünglich übermittelten Signalblocks 11 (Figur 1) enthalten sind) und den empfangenen
Signalen sowohl des I- als auch des Q-Kanals aus und liefert davon Informationen betreffend die Frequenz,
die Zeit und die Phase an dem Prozessor 41, so daß dieser seinerseits die erforderlichen Steuersignale
auf die Leitungen 51, 52 und 53 zu den Oszillatoren 33 und 44 und dem Phasenwender 32 jeweils
abgeben kann.
Ein wesentlicher Aspekt vorliegender Erfindung ist, wie vorstehend erwähnt, im Gegensatz zum Stand der
Technik die Tatsache, daß die Frequenz- und Zeit-Synchronisation nicht durch Verwendung eines Synchronisations-Vorspanns
oder -kopfes erfolgt, was vor dem Beginn des Absendens der aktuellen Daten
übermittelt werden muß. Statt dessen werden Blocks bekannter Symbole in eingestreuter, zufällig statistischer
Form verwendet, um die Zeit- und Frequenz synchronisation zu erhalten, ebenso wie die richtige
Dip! Ιημ; (.utn I-'KmH. Dipl.-Ins!. Miinl'icd Siii'.cr. IVilenumwiihe, Ciisiniiistr. 81, D-8 München 81
η
- At,-
Frequenz- und Phasenlage, so daß ein Synchronisations-Vorspann nicht erforderlich ist. Hierdurch kann der
Empfänger wirksam dadurch in einfacher Weise in Betrieb
gesetzt werden, indem er eingeschaltet wird, anstatt zuerst eine Anfrage zur Übermittlung eines
Synchronisations-Vorspanns von dem Sender zu erfragen, wobei die Datenquelle unterbrochen wird; diese
Aufgabe ist ebenso erforderlich für einen längeren Ausfall des Signals beispielsweise im Fall schweren
Schwundes.
Ein herkömmliches Betriebsverfahren über nicht streuende
Kanäle würde typischer Weise folgendes Verfahren anwenden: zunächst wird eine Trägerfrequenz mit bestimmter
Phasenlage über eine vorderendige Spurschleife, beispielsweise eine Costas-Schleife erhalten (jede
der herkömmlichen, zu diesem Zweck verwendeten Schleifen wird jedoch beinahe vollständig unwirksam
unter den schweren Zwischensymbol-Interferenzen, die in hochstreuenden Kanälen angetroffen werden).
Danach wird die Synchronisation mit der Symbolrate (Bit-Synchronisations-Zeitimpuls) durch Verwendung
von einer oder verschiedenen Arten herkömmlicher Bit-Synchronisations-Schleifen
ausgeführt (dies ist ebenso auf streuenden Kanälen nicht möglich, da jedes Symbol
über mehrere Symbol-Intervalle gestreut ist). Schließlich werden die I- und Q-Ausgangs-Bit-Entscheidungen
abgetastet, um die Rahmen-Synchronisations-Bits zu lokalisieren (wobei kein anpassungsfähiger Entzerrer
verwendet wird).
Ein solches herkömmliches Verfahren, das über hochstreuenden Kanälen verwendet wird, würde die Wiedergewinnung
und Zeitherstellung in derselben Aufeinan-
Dipl.-Ing. Olio Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. Ι';ιΐοη!;ιη\νϋΙΐο, Cosimastr. 81,1)-S Munition XI
3/>
• /5-
derfolge durchführen, jedoch durch Verwendung eines Synchronisations-Vorspanns, wie folgt beschrieben:
Zunächst wird die Trägerfrequenz (und vielmals die Phase) gewonnen. Dies wird vervollständigt durch die
Übermittlung eines vorherbestimmten Tonsignals als Anfangsteil des Synchronisations-Vorspanns. Danach
wird das Einprägen oder Aufbringen der Symbolrate darauf (Bit-Synchronisationsprägung) ausgeführt.
Dies kann durch Verwendung einer zweiten Phase des Synchronisations-Vorspanns erzielt werden, beispielsweise
die abwechselnde Musterfolge "eins-null" (1010..
oder durch Verwendung eines hochstabilen Oszillators sowohl in dem Empfänger als auch in dem Sender.
Schließlich wird das Einprägen der Referenz-Symbol (PN) -Folge durch Überwachung des Synchronisations-Vorspanns
bzw. dessen Kontrolle erzielt (Tonsignal oder wechselndes "eins-null" -Muster) und Starten
des Betriebs eines Generators für bekannte Symbole bei Nachweis der Phasenumkehr (Rahmen-Zeitmarkierun^)
in dem vorbeschriebenen Tonsignal oder dem Symbolmuster.
Vorliegende Erfindung führt andererseits diese Synchronisationsschritte in gerade umgekehrter Ordnung
und vorzugsweise ohne die Notwendigkeit eirtes Synchronisations-Vorspanns aus. Zuerst wird die Folge
bekannter Symbole in dem empfangenen Signal lo-*
kalisiert und der Ort durch Kreuz-Korrelation (in dem Detektor 35) des empfangenen Signals mit gespeicherten
Abbildern der Folge bekannter Bezugssymbole bestimmt. Nachdem ein annehmbarer Korrelations-Wert
nachgewiesen worden ist, um die Folge bekannter Syittbole
zu lokalisieren, wird der Symbolraten-Zeitimpuls 33 eingestellt, solange bis der Ort des Korrelat-
Dipl.-Ιημ. Olio Flügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. I'iilenuiiiwiilic. Cosimastr. 81, D-8 München 81
tions-Scheitelwertes wirksam stabilisiert ist. Schließlich
werden bei genau lokalisierter Folge der periodisch eingefügten Bezugssymbole (Rahmensynchronisation) und
stabilisiertem Zeitimpuls für die Symbolrate (Bit-Synchronisation) die Grob- und Feinfrequenzeinstellungs-Prozedur
durch den Prozessor 41 durchgeführt, um den Ausgang des Oszillators 44 in die vorbeschriebene Toleranzweite
der übermittelten Frequenz zu bringen. Der Betrieb des Entzerrers 34 kann nun wirksam werden. Diese
Folge von Betriebs- und Verfahrensschritten, die durch den Prozessor 41 zur Erzielung der genannten Betriebsweisen
ausgeführt werden, werden nachfolgend im Einzelnen beschrieben:
Synchronisation der Folge bekannter Symbole (Rahmensynchronisation) :
Wie vorstehend kurz beschrieben besteht die Anfangsaufgabe des Empfängers darin, die Blocks bekannter
Bezügssymbole, die in den Fluß der Daten mit unbekannten Bezugssymbolen in den jeweiligen aufeinanderfolgenden
Rahmen von Symbolen eingestreut sind, zu lokalisieren. Diese Arbeit wird durch einen Korrelations-Detektor
für eine bekannte Symbolfolge durchgeführt, der eine (komplexe) Kreuz-Korrelation der
empfangenden I- und Q-Basisband-Signale (Digitalwerte) mit den gespeicherten Abbildern des Blocks bekannter
Symbole (Digitalwerte) durchführt, der in Blocks inbekannter Daten in aufeinanderfolgenden Rahmen eingestreut
ist. Zu diesem Zweck kann der bekannte Detektor 35 in der in Figur 3 dargestellten Art ausgebildet
sein. Wie darin gezeigt, werden die I- und Q-Ausgangswörter von dem Phasenwender 32 über Leitun-
Dipl.-Ing. Olio 1 lügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, l'atenUinwälte, Cosiniastr. 81. D-8 München 81
gen 61, 62 jeweils an Akkumulatorenstufen 71, 72 angelegt.
Jede Akkumulatorstufe kann aus einer seriell verbundenen binären arithmetischen Logik-Einheit
(ALU) und einem Speicherregister bestehen, welchem jeweils die empfangenen Symbolwerte für den I- und
den Q-Kanal und ein Bezugssymbol-Wert zugeführt werden, der über die Leitung 66 von einem ROM 64 (Nachschau-Tabelle)
unter der Steuerung eines Zählerö 63 zugeführt wird, um entweder das Addieren oder das
Subtrahieren aufeinanderfolgend empfangener Werte zu der aufaddierten Summe in dem Speicherregister
zu steuern. Es sei angemerkt, daß für eine andere als die BPSK Modulation diese komplexe Korrelation
eine zusätzliche Hardware, nämlich vier anstelle Von zwei Akkumulatoren-Stufen QPSK und vier Vielfach-Akkumulatoren-Stufen
für jegliches anderes Modulationsformat erfordert (achtfache PSK).
Der Zähler 63 wird aufeinanderfolgend durch den Steuerprozessor
41 mit der Muster-Zeitimpuls-Rate (beispielsweise 5,12 MHz) inkrementiert, so daß eine Folge
aufeinanderfolgender Adress-Codes über die Leitungen 67 zum Zugriff auf den Inhalt des ROMs 64 erzeugt
wird. Dieses enthält in 172 aufeinanderfolgenden Spei
cherplätzen Digitalwerte, entsprechend den aufeinanderfolgenden Nullen und Einsen einer PN-Folge, die
mit den empfangenen Symbol-Mustern durch die Tätigkeit der Akkumulatoren 71 und 72 korreliert werden
sollen. Der Inhalt der Akkumulatoren 71 und 72 wird periodisch an Puffer-Register 73 und 74 (alle
Muster-Zeitimpulse) angelegt. Der Inhalt der Puffer-Register 73 und 74 wird ausgelesen und an den Prozessor
41 angelegt, in welchem sie quadriert werden, die quadrierten Werte aufsummiert sowie die sich er-
Dipl.-Ing. Olio llügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81
gebende Summe mit einem Schwellenwert verglichen. Wenn dieser überstiegen wird, ist ein Korrelations-Schwellenwert
indentifiziert und dadurch die Stelle der bekannten Symbolfolge innerhalb des Rahmens nachgewiesen.
Beim Ausüben seiner Aufgabe, nämlich des Nachweises der Stelle der bekannten Bezugssymbol-Folge innerhalb eines
empfangenen Rahmens von Daten,arbeitet der Detektor 3 5 an aufeinanderfolgenden Teilen der empfangenen
Symbole in einer nachfolgend noch zu beschreibenden Art und Weise unter Bezugnahme auf Figur 4, die diagrammartig
die Symbol/Zeit Beziehung unter aufeinanderfolgenden Rahmen von empfangenen Symbolen und Blocks
bekannter Bezugssymbole darstellt, die damit durch den Korrelations-Detektor 35 korreliert sind.
Insbesondere zeigt Figur 4 (ähnlich wie in Figur 1) eine Folge von Rahmen mit Symbolmustern (Rahmen (i-1),
Rahmen (i), Rahmen (i+1)), wie sie empfangen und von
dem A-D-Wandler 31 ausgegeben worden sind. Wie vorstehend beschrieben besteht jeder Rahmen aus einem Block
von 172 Bezugssymbolmustern (am Beginn jedes Rahmens), gefolgt von einem Block von 2388 unbekannten Symbolmustern,
die den Rest des Rahmens auffüllen. Wenn der Empfänger perfekt bezüglich des ankommenden Rahmens
von Symbolen synchronisiert wäre, wäre die bekannte erzeugte Bezugssymbol-Folge zeitlich in Übereinstimmung
mit dem bekannten Bezugssymbol-Block in jedem Rahmen, wie in Figur 4 gezeigt. Zu Beginn zur Zeit
t. für den Rahmen (i) und danach für 172 Symbolmuster zur Zeit t.,I72* Wenn der Korrelations-Detektor 35 in
Betrieb gesetzt wird, beginnt jedoch der Anfang der Generierung einer bekannten Bezugssymbol-Folgen-Schwelle
zu einem Zeitpunkt, der nicht notwendiger Weise be-
: 359Q158
Dipl.-lim. Otto Flügel, Dipl.-Ine. Manfred Säger. Patentanwälte, Cosimaslr. 8I. I)-S München 81
■ /9·
züglich der Zeit t., t.. ,. etc. synchronisiert ist
(das bedeutet zu Beginn jedes Rahmens), vielmehr zu einem willkürlichen Zeitpunkt t , wie in Figur 4 als
innerhalb jenes Teils des Rahmens (i) auftretend, während welchem unbekannte Datenmuster empfangen werden.
Durch Ausführung eines Verfahrens aufeinanderfolgender Korrelationen kann der Korrelations-Detektor
35 die bekannte Bezugsfolge lokalisieren und dabei die Rahmensynchronisation wie nachfolgend beschrie
ben erzielen.
Wenn der Detektor 35 anfänglich eingeschaltet wird, werden der Zähler 63 und die Akkumulatoren 71 und 72
zurückgesetzt. Unter Verwendung des Zeitdiagramms tjemäß
Figur 4 beginnt dieses anfängliche Einschaltet! zum Zeitpunkt t . Während der nächsten aufeinanderfolgenden
171 Zeitimpulse von dem Prozessor 41 der Zähler 63 inkrementiert und die dabei anfallende
bekannte Bezugssymbol-Musterfolge, wie sie in Figur als Folge Rl wirkt mit jenen 172 Symbolmustern im Rah-men
F. korreliert, welche durch den A-D Wandler 31 zum Zeitpunkt t ausgegeben werden, wobei die Ergebnisse
in den I- und Q-Kanal-Akkumulatoren 71 und 72 jeweils
aufaddiert werden. Für das in Figur 4 dargestellte Beispiel enthält eine Korrelation zwischen den Daten-Symbolmustern
D. und der PN-Folge Rl ungenügend Energie erhalten, um als Stelle der bekannten Bezugsfolge
identifiziert zu werden, da die PN-Folge Rl nicht mit der Dekannten Bezugsfolge R, im Rahmen f(i) zeitgleich
bzw. damit synchronisiert ist, vielmehr zu einem willkürlich unbekannten Datenblockteil D.. Der Anschluß
der Inhalte der Akkumulatoren 71, 72 jeweils über Puffer-Register 73, 74 zu dem Prozessor 41 zum Nachweis
des Korrelations-Scheitelwertes findet aufeinan-
Dipl.-Ing. Otlii !flügel. Dipl.-liii;. Manfred Säficr, l'aienlamvaUe, Cosiniastr. 81. D-8 München 81
derfolgend bzw. nach dem Auftreten des 172ten Musterwerts
vom ROM 64 statt. Um ein ausreichendes Zeitfenster zur Signalverarbeitung für diesen Zweck bereitzustellen
ist ein Verarbeitungsintervall von 25 Symbolmustern von dem Musterzeitpunkt t,72 bis zum Musterzeitpunkt
t-.g7 vorgesehen. Auf diese Weise tritt
ein Korrelationsverarbeitungs-, Hilfs- oder Unterrahmen während eines Intervalls von 197 Mustern auf.
Dieser numerische Wert ist einfach zu Zwecken der Einfachheit und mathematischen Effizienz in Sachen der
Musterentnahmespanne eines Rahmens gewählt worden. Es sei angemerkt, daß die Integralzahl (hier 13) mal
die Anzahl der zu verarbeitenden Hilfsrahmen 2561 Muster abdeckt. Deshalb wird für jeden nachfolgenden
Rahmen (i+1), (i+2) eine Iteration bzw. Annäherung in der Zeit des Beginns des ersten Korrelations-Blocks
zu erwarten sein, und zwar durch den Detektor 35 bei genau einer Musterentnahme. Auf diese Weise wird
nach 197 Rahmen jede der 2560 Musterstellen zur Korrelation mit der bekannten Bezugssymbolfolge geprüft
sein. Dies bedeutet für vorliegendes Beispiel in der schlechtesten Fallsituation, daß die erforderliche
Zeit für den Korrelations-Detektor 35 um die bekannte Bezügssymbolfölge zu lokalisieren 197 Rahmen ausmacht
oder (197 Rahmen X 2560 Muster/Rahmen τ 5,12 Muster/Sek. = ) 95,5 Millisekunden.
Nachdem der Korrelations-Detektor 3 5 den bekannten
Bezugssymbol-Block lokalisiert hat, kann die Steuerzeit, die durch den Prozessor 41 bereitgestellt wird,
wirksam eine Zurückstellung der Hauptteile (Master reset) für zahlreiche Empfängerelemente bewirken, so
daß der Entzerrer 34 zu dieser Zeit unter Verwendung des bekannten Bezugssymbol-Blocks nunmehr
Dipl.-Ing. Otto Hügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, l'ntcntanwiiltc, Cosimaslr. 81. D-8 München 81
zu der in dem Empfänger erzeugten Bezugsfolge synchronisiert richtig arbeiten kann.
Symbolraten-Zeitimpuls-Synchronisation (Bit-Synchronisation) :
Wie vorstehend erwähnt, werden die Eigenschaften des
interessierenden Kanals als zeitlich streuend betrachtet (hier über eine vorbestimmte Symbolspanne von 10
Symbolen), so daß sogar trotz erhaltener Rahmen-Synchronisation die Korrelation der Zeitabweichung durchgeführt
werden muß. Dies wird in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung dadurch ausgeführt, daß kontinuierlich
die gespeicherte bekannte Bezugssymbolfolge mit dem Block von Bezugssymbolen in den empfangenen
Mustern korreliert wird, über eine Symbol-MusterSpanne^
welche die Unsicherheit in der Zeitstreuung abdeckt. Aus diesem Grunde muß der Korrelations-Detektor 3ί>
eine Vielzahl von Korrelator-Stufen aufweisen, die vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 3 beschrieben
sind, die aber so miteinander verbunden sind, daß dadurch eine Iteration der Symbolzeitabweichungen für
benachbarte Stufen bewirkt werden kann.
Ein Blockdiagramm einer solchen Konfiguration ist in
Figur 5 dargestellt und weist jeweils Kanalschieberegister (für den Kanal I und Q (81 und 82) auf mit einer
Vielzahl (N=21) Stufen 81-2...81-N und 82-2...,2-N. Die Eingangsleitungen 61, 62 für die Kanäle I und Q sind
jeweils an die Akkumulatoren 71-1 und 72-1 und die erste Stufe 81-2 und 82-2 der jeweiligen Register,
wie dargestellt, angeschlossen. Von den Stufen 81-2... 82-N und 82-2...82-N sind aufeinanderfolgende einzelne
Muster zeitverzögerte Versionen der Musterwerte
Dipl.-Ing. Olto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, l'alcntanwülic, Cosimastr. 81, D-8 München 81
des I- und Q-Kanals an die Korrelator-Akkumulatoren 71-2...71-N und 72-2...72-N angeschlossen, wobei die
aufeinanderfolgend verzögerten Muster mit dem gespeicherten
Abbild der bekannten Musterfolge korreliert werden, das von dem ROM 64 unter Steuerung des Prozessors
41 erhalten wird, wie vorstehend in Verbindung mit der Beschreibung von den Figuren 3 und 4
beschrieben. Der Prozessor 41 überwacht die Stelle der Korrelations-Energie und stellt als Antwort auf
eine Zeitversetzung der Energie den Musterzeitimpuls 33 üBer ein Steuersignal auf der Leitung 52 ein.
Diese Überwachung der Korrelations-Energie über den interessierenden, schmierenden Unsicherheitsbereich
mit einer Spanne von zehn Symbolen kann dadurch ausgeführt
werden, daß der Pegel der Ausgänge der Endakkumüiatoren (d.h. der erste und zweiundzwanzigste)
71-1, 71-N und 72-1, und 72-N gemessen wird. Wenn die Korrelations-Energie genau zentrisch angeordnet
ist oder in die interessierende Zehn-Symbol-Spanne fällt,, sollten die Ausgänge der End-Akkumulatoren
auf gegenüberliegenden Enden der 22-Symbol-Spanne im wesentlichen gleich sein. Für einen Drift oder eine
Abweichung der Korrelations-Energie in Richtung auf das eine oder andere Ende der Spanne entsprechend der
Notwendigkeit zur Einstellung des Musterdaten-Zeitimpulses
tritt eine wahrnehmbare Differenz zwischen den Wertinhalten der End-Akkumulatoren auf. Dieser
Unterschied wird dann zur Erzeugung eines Steuercodes auf der Leitung zum Einstellen des Musterzeitimpulses
33 verwendet, um eine Bit-Synchronisationsbedingung zu erhalten; das bedeutet, daß der Musterzeitimpuls
beschleunigt oder verzögert wird durch den Steuer-
Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81
code auf der Leitung 52, so daß der vorstehend genannten Korrelations-Abweichung begegnet werden und die
gespeicherte Bezugssymbolfolge in Übereinstimmung mit dem empfangenen Teil der Bezugssymbolfolge jedes Rahmens
in zeitliche Ausrichtung zueinander gebracht werden kann. Diese Betriebsweise geht während des nachfolgenden
Normalbetriebs des Empfängers weiter, wobei die Synchronisation erhalten bleibt.
Frequenz-Einhaltung bzw. -Einprägung Grobfrequenz-Einstellung
Wie vorstehend kurz ausgeführt wird gemäß vorliegender Erfindung die Signalwiederherstellung und die verwendete
Synchronisations-Folge in einer umgekehrten Ordnung bezüglich herkömmlicher Systeme ausgeführt. Hier
dient die dritte Aufgabe mit der Rahmen-Synchronisation und der vervollständigten Bit-Synchronisation zum Einstellen
des Ausgangs des Oszillators 44 um die Einstellung des Empfängers bezüglich des ankommenden IF-Signals
zu verfeinern.
Insbesondere wird eine Differenz in der Ausgangsfrequenz
des numerisch gesteuerten Oszillators 44 in dem Empfänger von jener des örtlichen Oszillators in dem
Sender als Variation bzw. Veränderung der Phase der komplexen Relation über einzelne Teile einer interessierenden
Spanne von Symbolmustern angesehen. Dies ist in Figur 6 als Rampe C dargestellt. Wie dort gezeigt,
ist über die erste Hälfte A der Musterspanne der Bezugsfolge-Symbole
(Muster 1-86) die durchschnittliche Phase der komplexen Korrelation mit dem Wert 21 zu
bezeichnen, wohingegen die zweite Hälfte der Musterspanne (Muster 87-172) die durchschnittliche Phase
DijM.-liig. OtId Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81
- au·
der komplexen Korrelation mit dem dazu unterschiedlichen Wert 22 versehen ist. Die komplexen Werte dieser
beiden aufeinanderfolgenden 86 Muster-Korrelationen
können als Vektoren 21' und 22' dargestellt werden (vgl. Figur 7). Der Unterschied zwischen diesen beiden
Werten stellt die Abweichung dar und wird durch den Prozessor 41 zur Erzeugung eines Steuercodes auf der
Leitung 51 verwendet, um den numerisch gesteuerten Oszillator 44 einzustellen, innerhalb eines Bereichs
von 500 Hz bezüglich des Wertes des Oszillators beim Sender, und zwar durch aufeinanderfolgende Iteration
über einige Rahmen hinweg. Bei vorliegender Ausführungsform ist die Abweichung JL± zwischen den Vektoren 21'
und 22' genau 180° bei einem Frequenzunterschied von 29,77 KHz zwischen Sender und Empfänger. Wie in Figur
8 gezeigt, würde nämlich Vektor 22' von Vektor 21'
durch ,τ= /OS. , oder - Z\ abweichen, wobei [ /\ . | = | / \ - |
Deswegen weiß der Prozessor 41 nicht, in welche Richtung (+oder -) der Ausgang des Oszillators 44 einzustellen,
ist.
Aus diesem Grund wird die maximale Frequenzabweichung, die durch anfängliche Grobeinstellung erzielt werden
kann, auf +29,77 KHz beschränkt. Um ausreichend empfindlich die anfängliche Stelle der bekannten Symbolfolge
erhalten zu können, unter Verwendung des Korrelations-Detektors ist der Abstand der abgetasteten
Frequenzbereiche signifikant kleiner als dieser Wert, in typischer Weise in etwa zumindest die Hälfte;
ein 10 KHz Frequenzabstand wird vorzugsweise für diese besondere Ausführungsform der Erfindung verwendet.
Der Abstand stellt deshalb sicher, daß die Frequenzabweichung vor dieser Grobfrequenzeinstellung gut
innerhalb der Grenzen der unzweideutigen Lösung liegt.
3690158
Dipl.-Ing. Otto Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. l';iieni:inwiilic, Cosimaslr. 81, U-R München 8t
fs
Die Feinfrequenzeinstellung wird nach der Grobfrequenzeinstellung,
wie sie vorstehend beschrieben ist, ausgeführt. Sie entspricht im wesentlichen iden
tisch der Grobeinstellung mit Ausnahme, daß sie nur einmal pro Block bekannter Bezugssymbol-Muster im
Gegensatz zum zweimaligen Ausführen pro Block jener Muster ausgeführt wird. Der Vergleich wird zwischen
benachbarten Blocks ausgeführt, aufgrund der Tat·**
sache, daß die Phasen für solche EinstellungS^Blocks
innerhalb von 180° liegt, so daß sowohl Betrag als auch Länge der Abweichung bestimmt werden kann.
Hier wird der Vergleich der durchschnittlichen Phase der komplexen Korrelations-Werte für aufeinanderfolgende
Blöcke verwendet, um einen Feinsteiler oder eine Feinfrequenzeinstellung des Oszillators 44
zu bewirken, so daß dieser gegenüber jenem defe Senders
angepaßt ist.
Bei einem sich einstellenden Grad an Abweichungen kann für weitere Feinereinstellungen bei Änderungen
in der Frequenz (hier über einige Bezugsblöcke) uhter
Verwendung des vorstehend genannten Verfahrens in gewünschtem Maße erzielt werden. Diese Feineinstellung
kann dann weiter bewirkt werden, als Frequenzspurschleife während des nachfolgenden normalen
(Daten-Modus) Betriebs des Empfängers. Wiederum ist das Meßentervall bis zu jenem Ausmaß begrenzt,
das - für die erlaubte Frequenzabweichung - die Phasenabweichung auf weniger als 180° begrenzt ist,
so daß sowohl der Betrag als auch die Richtung der Änderung durch den Prozessor 41 nachgewiesen werden
kann, so daß der Generator die notwendigen Steuerspannungen auf der Leitung 51 für den Oszillator 44
Dipl.-In«; OtIo ΙΊϋμοΙ. I Jipl.-Ing.. Manl'red Säger, I'aienlanwa'lle, Cosimaslr. 81, D-8 München 81
einstellen kann. Auf diese Weise wird für vorliegende Ausführungsform eine unzweideutige Lösung der Anfangsabweichungen
von weniger als +500 Hz erzielt.
Es sei angemerkt, daß bei der Frequenzbeschreibung gemäß der Signalwiederherstellung und der Zeit-Synchronisation
gemäß vorliegender Erfindung ein beträchtlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Versuchen
erzielt wird, eine wirksame Verwendung der Signalfolgen zu erzielen, die periodisch in die unbekannten
Daten eingestreut werden, die zum dynamischen Einstellen des Entzerrers des Modems empfangen werden.
Selbst im Fall einer schweren Störung, Doppler-Schwunderscheinungen und fehlendem Signal, kann nach
dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung schnell eine Wiederherstellung und Synchronisation bezüglich
des gesendeten Signals erzielt werden, ohne daß ein Synchronisations-Vorspann erforderlich ist. In diesem
Hinblick sei beobachtet, daß die periodisch eingefügte Signalfolge nicht auf ein bestimmtes Einfügungsformat
beschränkt ist. Auf diese Weise können beispielsweise einige verschiedene Folgen, die in
aufeinanderfolgenden Rahmen auftreten, solange verwendet
werden, wie die vollständige Gruppierung periodisch wiederholt worden ist oder es können einige
lange PN-Codes mit einer groben äußeren Zeit-Synchronisation verwendet werden. Bei vorliegender
Erfindung muß die Auflösung der Rahmenabtastung zumindest gleich der groben Zeitunsicherheit in dem
äußeren Zeit-Bezugs-Signal sein. In diesem Falle hat der Korrelations-Detektor ein a priori Wissen
der Folgegruppen und verwendet ein Abbild für jede zum vorstehend genannten Betrieb.
Claims (58)
1. Verfahren zur Verwendung in einem Kommunikätibhsempfanger,
in dem empfangende Signale aufeinanderfolgende Datensymbole enthalten, zwischen denen Folgen
von vorherbestimmten bekannten Symbolen eingestreut sind, wobei die bekannten Symbole in dem Empfänger zur
Bewirkung einer Kompensation bezüglich der eingeführten Störungscharakteristiken eines Kanals verwendet
werden, über welchen empfangene Signale gesendet Worden sind, gekennzeichnet durch
folgende den Empfänger zum Nachweis der Datensymbole befähigenden Verfahrensschritte:
a) das ausgewählte Kombinieren eines Abbildes der bekannten Datensymbole mit den empfangenen, die
Symbole repräsentierenden Signale, um auf diese Weise innerhalb der empfangenen Signale die Stelle zu
identifizieren, an der die Folge der vorherbestimm-
Dip! Ιημ. ί UIo Hi'mel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. Patentanwälte, Cosimastr. 81, L)-S München 81
ten bekannten Symbole eingefügt worden sind und
(b) Kompensation der eingeführten Störungscharakteristika des Kanals in Übereinstimmung mit dem
Inhalt der empfangenen Signale, dessen Stellen innerhalb der empfangenen Signale jenen der eingestreuten,
vorherbestimmten bekannten Symbolen, die in Verfahrensschritt (a) identifiziert worden sind,
entsprechen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
g e k e η η ζ e i c h η e t, daß von den am Empfänger
empfangenen Signale Muster mit einer mit einer Rate entnommen werden, die wirksam der Datenrate
der gesendeten Symbole entspricht und weiterhin durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
(c) Ausführen von Schritt (a) über eine vorherbestimmte Symbolspanne, die ein Zeitintervall abdeckt,
welches mit den eingeführten Störungscharakeristika dieses Kanals zusammenhängen und
(d) Steuerung der Rate, mit welcher die durch den Empfänger empfangenen Signale als Muster entnommen
werden in Übereinstimmung gemäß Schritt (c).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schritt (a)
die Korrelation der Abbilder der bekannten Symbole mit den empfangenen, die Symbole repräsentierenden
Signale zur Lokalisierung der aufeinanderfolgenden
Folgen von eingestreuten bekannten Symbole unter den empfangenen Signalen aufweist.
Dipl. -I hi:. Otto Hügel, Dipl.-Ing. Manfred Siiger. Piilcnumw iilto. Cosimiislr. 8I. DS Mi'inilnii
>SI
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus den an dem
Empfänger empfangenen Signalen Muster mit einer Rate entnommen werden, die tatsächlich der Datenrate
der gesendeten Symbole entspricht und weiterhin folgende Schritte einschließt:
(c) Ausführen von Schritt (a) über eine vorherbestimmte Symbolspanne, die ein Zeitintervall abdeckt,
das mit den eingeführten Störungscharakteristika des Kanals in Verbindung steht.
(d) Steuerung der Rate, mit der aus den an dem Empfänger empfangenen Signale Muster entnommen werden
in Übereinstimmung mit Schritt (c).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (d)
noch die Steuerung der Rate aufweist, mit welcher aus den am Empfänger empfangenen Signalen Muster
entnommen werden, um so die in Schritt (a) enthaltene Korrelations-Energie innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs der vorherbestimmten Symbolspanne aufrechterhält.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die» an dem Empfänger
ankommenden Signale mit einem lokalen Frequenzsignal kombiniert werden, die in diesem Empfänger
zum Erzeugen eines nach unten konvertierten bzw.verwandelten Signals generiert werden und
eine Folge von Daten und bekannten Symbolen enthält, und daß das Verfahren des weiteren den Schritt einschließt:
Dip!. Ing.'(.Mio Flügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. l';itcNUnn\älic. ("osinwslr. 81. D-H München 81
• 30-
(e) Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenzsignals
in Übereinstimmung mit Schritt (a).
7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die ankommenden Signale
am Empfänger mit einem lokalen Frequenzsignal kombiniert werden, das in dem Empfänger zur Erzeugung eines
nach unten konvertierten Signals generiert wird und die Folge von Daten und bekannten Symbolen enthält
und weiterfolgenden Schritt einschließt:
(e) Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenzsignäls in Übereinstimmung mit der Differenz in den
Korrelations-Werten für aufeinanderfolgende Symbolintervalle,
über welcher die Korrelation gemäß Schritt (a) jeweils ausgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge k e η η ζ e ic h η e t, daß Schritt (e) folgende
Teilschritte aufweist:
(el) Steuern der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals,
in Übereinstimmung mit der Differenz in den Korrelations-Werten, die von dem ersten Teil der Symbolspanne
genannter Folge von bekannten Symbolen erhalten werden, und über einen zweiten Teil der Symbolspanne
der Folge von bekannten Symbolen, über die die Korrelation gemäß Schritt (a) jeweils ausgeführt
wird und
(e2) Steuern der Frequenz des lokalen Frequenzsignals in Übereinstimmung mit den Korrelations-Werten,
die von einer der eingestreuten Folgen bekannter Symbole und einer nachfolgenden empfangenen ein-
Dipl.-ΐημ. »Mi<
> I'limcl. l)i|-.!.-lnii. Manfred Super, l'alciu.-mu.iiic. Cosimasir. Kl. I)-S Munch·, π ΚΙ
gestreuten Folge bekannter Symbole erhalten werden^ für die die Korrelation in Schritt (a) jeweils ausgeführt
ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (a) folgende
Teilschritte aufweist:
(al) Die Korrelation der Abbilder der bekannten Symbole mit einem vorherbestimmten Teil einer Folge
empfangener symbolrepräsentativer Signale, wobei die Länge des vorherbestimmbaren Teils der Anzahl von Datensymbolen
unmittelbar vor und unmittelbar nach einer Folge von eingestreuten bekannten Symbolen üu-v
züglich der Anzahl von Symbolen in der Folge bekarthter
Symbole entspricht,
(a2) Erzeugung eines für die Korrelations^Energie
repräsentativen Signals von Schritt (al) und
(a3) Identifizierung der Stellung der Folge bekannter
Symbole innerhalb der empfangenen Symbole repräsentativen Signale, die an der vorherbestimmten
Stelle als Antwort auf das in Schritt (a2) erzeugte Signal auftritt, welches einen vorherbestimmten kegel
übersteigt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß Schritt (a) folgenden
weiteren Teilschritt aufweist:
(a4) Wiederholung der Schritte (al) - (a3) für aufeinanderfolgende Teile der Folge von empfangenen,
symbolrepräsentativer Signale bis der Schritt (a3)
Dipl. Iπι;. (Hfl,) ΙΊϊιμιΊ, Dipl.-Ing. Miinfred Säger, I';iteiil;inwälle, Cosimaslr. 81. D-8 München 81
• 33-
die Stelle der Folge bekannter Symbole identifiziert.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennze ichnet, daß die Folge bekannter
Symbole eine Positiv-Negativ Symbolfolge darstellt.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge k en η ze ic h η e t, daß die am Empfänger empfangenen.
Signale als Muster mit einer Rate entnommen werden, die tatsächlich der Datenrate der übermittelten
Symbole entspricht und des weiteren folgende Schritte aufweist:
(c) Ausführen des Schritts (a) über eine vorherbestimmbare Symbolspanne, die ein Zeitintervall
überspannt, welches mit den eingeführten Störungscharakteristika des Signals verbunden ist bzw. zusammenhängt
und
(d) Steuerung der Rate, bei welcher von den am Empfänger empfangenen Signale Muster in Übereinstimmung
mit Schritt (c) entnommen werden.
13.. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (d)
die Steuerung der Rate umfaßt, bei der aus den am Empfänger empfangenen Signalen Muster herausgenommen
werden, um so die Korrelations-Energie aufrechtzuerhalten, die in Schritt (a) erhalten worden ist,
und zwar innerhalb eines vorherbestimmten Teils der vorherbestimmbaren Symbolspanne.
Dipl. liiii. Otto niigol. Dipl.-Ing. Miiiil'rcd Siigcr, l'atcnuiiiuälle. C'osiniustr. 81. I)-S Miinclvjii Xl
. Vh-
14. Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch die Kombination
folgender Merkmale:
Erste Einrichtungen zur wahlweisen Kombination eines
Abbildes der bekannten Symbole mit empfangenen symbolrepräsentativen
Signalen um innerhalb der empfangenen Signale die Folgen der vorherbestimmten bekannten
Signale, die eingestreut sind, zu identifizieren und
Zweite Einrichtungen, die an die erste Einrichtung angeschlossen sind, um die eingeführten Störungscharakteristika
des Kanals zu kompensieren in Übereinstimmung mit dem Inhalt der empfangenen Signale, deren
Stellen innerhalb aller empfangener Signale jönen der eingestreuten, vorherbestimmten bekannten
Symbole entspricht, die durch die erste Einrichtung identifiziert werden.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß aus den am Empfänger empfangenen Signale Muster entnommen werden
mit einer Rate, die tatsächlich der Datenrate der übermittelten Symbole entspricht, wobei die erste
Einrichtung aufweist:
Eine Einrichtung zum wahlweisen Kombinieren des Abbildes der bekannten Datensymbole mit den empfangenen
symbolrepräsentativen Signalen über eine vorherbestimmbare Symbolspanne, die ein Zeitintervall
abdeckt, welches mit den eingeführten Störungscharakteristika des Kanals zusammenhängt, und
Einrichtungen zur Steuerung der Rate, bei der aus
5901
Dipl. Ins;. (Min Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. Patentanwälte, (osimastr. Xl. D-8 München 81
/β
den am Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden, in Übereinstimmung mit der ausgewählten
Kombination der ersten Einrichtung über der vorherbestimmten Symbolspanne.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennz e ichne t, daß die erste Einrich
tung eine Einrichtung zur Korrelation der Abbilder der bekannten Symbole mit den empfangenen symbolrepräsentativen
Signalen aufweist, um auf diese Weise die aufeinanderfolgenden Folgen von eingestreuten
bekannten Symbolen unter den empfangenen Signalen zu lokalisieren.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß aus den am Empfänger
empfangenen Signale Muster entnommen werden mit einer Rate, die in tatsächlicher Beziehung zu
der Datenrate der übermittelten Symbole steht, wobei die erste Einrichtung aufweist:
Einrichtungen zur Korrelation der Abbilder der bekannten Signale mit den empfangenen symbolrepräsen tativen
Signalen über eine vorherbestimmbare Symbolspanne, die ein Zeitintervall abdeckt, welches mit
den eingeführten Störungscharakteristika dieses Kanals in Beziehung steht und
Einrichtungen zur Steuerung der Rate, mit welcher empfangene Signale am Empfänger als Muster in Übereinstimmung
mit der Korrelation der ersten Einrichtung über die vorherbestimmbare Symbolspanne entnommen
werden.
Dipl.-Ing. Olio Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Siiger, l'atenianwalte. Cosimastr. Sl. I)-S München Sl
-9
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung
eine Einrichtung zur Steuerung der Rate aufweist, bei welcher aus den am Empfänger empfangenen Signalen
Muster entnommen werden, um so die Korrelations-Energie innerhalb eines vorherbestimmbaren Teils der vorbestimmten
Symbolspanne zu erhalten.
19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die an dem Empfänger ankommenden Signale mit dem Ausgang eines lokalen
oder örtlichen Frequenz-Signal-Generators in dem Empfänger kombiniert werden, um nach unten konvertierte
Signale herzustellen, die Folgen von Daten und bekannten Symbolen enthält, und daß die Einrichtung
des weiteren eine Einrichtung zur Steuerung des Pre1-quenz
des lokalen Frequenz-Signals in Übereinstimmung mit dem Ausgang der ersten Einrichtung aufweist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennze ichnet, daß die ankommenden
Signale mit dem Ausgang eines lokalen Frequenz-Signal-Generators
kombiniert werden, um nach unten konvertierte Signale herzustellen, welche Folgen Von
Daten und bekannten Symbolen enthält, und daß die Vorrichtung des weiteren eine Einrichtung zur Steuerung
der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals in Übereinstimmung mit der Abweichung in den Korrelations-Werten
für aufeinanderfolgende Symbol-Intervalle aufweist, über die die Korrelationen jeweils
durch die erste Einrichtung ausgeführt sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervor-
Oii'l 11:«. Olio I Hh!cI. Dipl.-Ing. Manfred Säger. l'alL-nlanwälk·. (osimaslr. 81, I)-S München 81
richtung eine Einrichtung zur Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signal-Generators in Übereinstimmung
mit dem Unterschied in den Korrelations-Werten aufweist, die über einen ersten Teil der Symbolspanne
der Folge bekannter Symbole und über einen zweiten Teil der Symbolspanne der Folge bekannter
Symbole aufweist, über die die Korrelationen jeweils ausgeführt werden durch die erste Vorrichtung,
und daß die Vorrichtung zur Steuerung der Frequenz des lokalen Signal-Generators in Übereinstimmung mit
Differenz in den Korrelations-Werten dient, die von einer der eingestreuten Folgen bekannter Symbole und
einer danach empfangenen, eingestreuten Folge bekannter Symbole erhalten werden, für die die Korrelationen
jeweils durch die erste Einrichtung ausgeführt werden.
22. Vorrichtung nach Anspruch 14, d ad u r c h
g e kenn ζ e ic h η e t, das die erste Einrichtung
aufweist
Einrichtungen zur Korrelation der Abbilder der bekannten Symbole mit einem vorherbestimmbaren Teil
einer Folge von empfangenen symbolrepräsentativen Signalen, wobei die Länge der vorherbestimmten Teile
der Anzahl von Datensymbolen unmittelbar vor und nach der Folge von eingestreuten bekannten Symbolen
zuzüglich der Anzahl von Symbolen in der Folge der bekanntön Symbole entspricht, Einrichtungen zur
Zeugung eines der Korrelations-Energie repräsentativen Signals, welches durch die Korrelations-Einrichtung
erhalten wird und
Einrichtungen zur Identifizierung der Stelle bzw.
des Ortes der Sequenz bekannter Symbole innerhalb
Dipl.-Ιιιμ. Dito Flügel, Oipl.-Ing. Manfred Säger, I':itcm;inu;ilte. (nsiivuslr. Xl. l)-8 München Hl
Jri
der Folgen empfangener Symbol-Repräsentativer-Signale, die an vorherbestimmten Stellen als Antwort auf das
Signal auftreten, welche durch die Signalerzeugungsvorrichtung erzeugt wird bei Überschreiten eines
vorherbestimmten Pegels.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelations-Einrichtung
Einrichtungen zur Wiederholung seiner Korrelations-Funktion für aufeinanderfolgende Teile
der Folge von empfangenen symbolreprasentativen Daten aufweist, bis die Identifizierungseinrichtung
die Stelle der Folge von bekannten Symbolen identifiziert hat.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge bekannter
Symbole eine Positiv-Negativ-Symbolfolge darstellt.
25. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung
aufweist:
Einrichtungen zur Korrelierung der Abbilder der bekannten Symbole mit einem vorherbestimmbaren Teil
einer Folge von empfangenen, symbolreprasentativen Signalen, wobei die Länge des vorherbestimmbaren
Teils der Anzahl von Datensymbolen unmittelbar vor und nach der Folge von eingestreuten bekannten
Symbolen zuzüglich der Anzahl von Symbolen in der Sequenz bekannter Symbole entspricht,
Dil'i.-li!).:.-Olio Hügel. Dipl.-ΐημ. Manfred Super, i*;HciiUiii\salle, (osimastr. SI, D-8 München
SI
Einrichtungen zur Generierung eines Signals, das für die Korrelations-Energie repräsentativ ist,
welche von der Korrelations-Einrichtung erhalten wird und
Einrichtungen zur Identifizierung der Stelle der Folge von bekannten Symbolen innerhalb der Folge
empfangener symbolrepräsentativer Signale, die an den vorherbestimmbaren Stellen in Abhängigkeit zu
dem Signal auftreten, welches durch die Signal-Erzeugungs-Vorrichtung bei Überschreiten eines bestimmten
Pegels erzeugt werden.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung
eine Einrichtung zur Steuerung der Rate aufweist, mit welcher aus den am Empfänger empfangenen
Signalen Muster entnommen werden, so daß die Korrelations-Energie innerhalb eines vorherbestimmbaren
Teils der vorherbestimmbaren Symbolspanne erhalten wird.
27. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennze ichnet, daß die zweite Einrichtung
einen anpassungsfähigen Entzerrer aufweist, dessen Anzahl von Stufen der vorherbestimmbaren
Symbolspanne entspricht.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung
eine Einrichtung aufweist, durch die der anpassungsfähige Entzerrer die richtige Reihenfolge
in Übereinstimmung mit den Inhalten der empfangenen Signale aufstellt, dessen Stellen innerhalb der em-
IJipl.-Iiiti. Otto I'li'mcl. Dip!.-Ing. Manfred Säger. I'atcnianwiiltc. Cosimaslr. 81. D-8 München 81
pfangenen Signale jenen der eingestreuten, vorherbestimmten bekannten Symbole entspricht, die durch die
erste Einrichtung identifiziert werden auf der Grundlage der durch die erste Einrichtung identifizierten
Stelle.
29. Verfahren zur Verwendung in einem Kommunikationssystem, bei dem Signale über einen Kommunikations-Kanal
übermittelt und formatiert werden als aufeinanderfolgende Rahmen von Symbolen, wobei jeder Rahmen
einen Block erster vorherbestimmter Mitglieder" un1·
bekannter Informations-Symbole aufweist, die Wiedergewonnen
werden sollen, und einen Block einer zweiten vorherbestimmten Anzahl von bekannten Bezugssymbolen
aufweist, so daß für aufeinanderfolgende Rahmen von Symbolen Blocks von unbekannten Informätiöns-Symbolen
unterbrochen werden durch eingestreute Blocks bekannter Bezugssymbole, wobei die bekannten
Symbole am Empfänger verwendet werden, um eine Kompensation der eingeführten Störungscharakteristika
eines Kanals bereitzustellen, über den die empfangenen Signale übermittelt worden sind, wobei das Verfahren
zur Wiederherstellung der unbekannten Informations-Symbole folgende Schritte aufweist:
(a) Korrelierung einer sequentiell aufeinanderfolgend erzeugten Abbildes des Blocks bekannter
Symbole mit Folgen von empfangenen symbolreprasentativen Signalen, wobei jede Folge eine Spanne eines
Rahmens von Symbolen abdeckt, so daß das erzeugte Abbild des Blocks bekannter Symbole mit dem
Block bekannter Symbole in den empfangenen Signalen synchronisiert wird und
Dir!.-Ins;. ' 'i!>, Πϊιι:ι·Ι. |)ipl.-lim. Manfred Säger. PiilcnUmwiille, Cosim.istr. 81, D-S München 81
(b) Kompensation der eingeführten Störungscharakteristika des Kanals in Übereinstimmung mit dem
Inhalt der empfangenen Signale entsprechend der bekannten Blocks von Symbolen in aufeinanderfolgenden
Rahmen von Symbolen und
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß aus den am Empfänger
empfangenen Signalen Muster entnommen werden mit einer Rate, die tatsächlich mit der Datenrate
der übermittelten Symbole in Beziehung steht und/des weiteren folgende Schritte aufweist:
(c) Ausführen von Schritt (a) über eine vorherbestimmte
Symbolspanne, die ein Zeitintervall abdeckt, das mit den eingeführten Störungscharakteristika des
Kanals in Verbindung steht und
(d) Steuerung der Rate, mit der aus den am Empfänger
Empfangenen Signale Muster entnommen werden in Übereinstimmung mit Schritt (c).
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schritt (d) die Steuerung der Rate aufweist, bei welcher aus den
am Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden,, so daß eine Korrelations-Energie, die in
Schritt (a) innerhalb eines vorherbestimmten Teils der vorherbestimmbaren Symbolspanne erhalten wird.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch
g e kenn zeichnet, daß die am Empfänger
ankommenden Signale mit einem lokalen Frequenzsignal kombiniert werden, daß in dem Empfänger zu Erzeugung
Dipl. In!', oito I lügol. Dipl.-Inil. Μ;ιηΙϊαΙ Säger, l'atcnt iin\.i!u\ Cosimastr. Xl. D-8 München SI
nach unten konvertierter Signale gneriert wird, die in den Rahmen unbekannter Informations-Symbolen und
bekannter Informations-Symbolen enthalten sind, wobei das Verfahren des weiteren den Schritt (e) zur
Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenzsignals in Übereinstimmung mit Schritt (a) aufweist.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Block bekannter
Symbole eine Positiv-Negativ Symbolfolge aufweist.
34. Vorrichtung zur Signalannäherung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 29, so daß der Empfänger die
unbekannten Informationssymbole wiederherstellen kann, gekennzeichnet durch
Erste Einrichtungen zur Korrelierung eines sequentiell erzeugten Abbildes des Blocks bekannter
Symbole mit Folgen von empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen, bei jede Folge eine Spanne eines
Rahmens von Symbolen abdeckt, so daß das erzeugte Abbild des Blocks bekannter Symbole mit dem Block
von bekannten Symbolen, die in dem empfangenen Signal enthalten sind, synchronisiert wird und
Durch eine zweite Vorrichtung, die an die erste Einrichtung angeschlossen ist und die eingeführten
Storungscharakteristika des Kanals kompensiert, und zwar in Übereinstimmung mit dem Inhalt der empfangenen
Signale entsprechen den bekannten Blocks von Symbolen in aufeinanderfolgenden Rahmen von Symbolen,
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch
Dipl.-Inu.Ott!) 1 "HiUv-I. Dipl.-Im;. Manlrotl Säger, IVik-niitnwiille. Cosimastr. Xl. 0-8 München 81
•3T6
• U-
gekennzeichnet, daß von durch den Empfänger empfangene Signale Muster entnommen werden
mit einer Rate, die tatsächlich der Datenrate der übermittelten Symbole entspricht, und wobei die erste
Einrichtung aufweist:
Einrichtungen zum ausgewählten kombinieren der Abbilder der bekannten Symbole mit den empfangenen symbolrepräsentativen
Signalen über eine vorbestimmte Symbolspanne, die ein Zeitintervall abdeckt, das mit
den eingeführten Störungscharakteristika des Kanals in Beziehung steht, und
durch eine Einrichtung zur Steuerung der Rate, mit der von den durch den Empfänger empfangenen Signalen
Muster entnommen werden in Übereinstimmung mit dem wahlweisen Kombinierungsbetrieb der ersten Einrichtung
über die vorherbestimmte Symbolspanne.
36. Verfahren gemäß Anspruch 35, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung zur Steuerung der Rate aufweist,
mit der aus den mit dem Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden, um die Korrelations-Energie
innerhalb des vorherbestimmten Teils der vorherbestimmten Symbolspanne erhalten werden.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die ankommenden
Signale an dem Empfänger mit einem lokalen Frequenzsignal kombiniert werden, das in dem Empfänger generiert
wird, um nach unten konvertierte Signale herzustellen, die die Rahmen von unbekannten Informations-Symbolen
und bekannten Informationen enthält,
Dipl.-Ιιιμ. OUo ΙΊϋμοΙ. Dipl.-lug. Manfred Säger, Patentanwälte. Cosimastr. 8I, D-S München 8I
und daß die Signal verarbeitende Vorrichtung des weiteren Einrichtungen zur Steuerung der Frequenz des
lokalen Frequenz-Signals in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der ersten Einrichtung aufweist.
38. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Block bekannter
Symbole eine Positiv-Negativ-Symbolfolge aufweist.
39. Verfahren zur Verwendung in einem Kommunikations-Empfänger, in dem Signale empfangen werden und dabei
aufeinanderfolgende Datensymbole enthält, zwischen denen aufeinanderfolgend bekannte Symbole eingestreut
sind, · wobei ein Verfahren zum Betrieb des Empfängers folgende Schritte aufweist, damit
der Empfänger die Datensymbole nachweisen kann:
(a) Die wahlweise Kombination eines Abbildes der bekannten Symbole mit empfangenen, symbolrepräsentativen
Signalen bis der Zeitpunkt des Auftretens der Folgen der vorherbestimmten Symbole in den
empfangenen Signalen identifiziert worden ist.
(b) Einstellung der Zeit, zu der das Abbild der bekannten Symbole generiert wird, um eine vorherbestimmte
Zeitausrichtung zwischen den Abbildern der bekannten Symbole und einer empfangenen bekannten
Symbolfolge zu erreichen und
(c) Einstellung der Frequenz, durch deren Erzeugung das Einstellen des Empfängers auf eine Modulations-Frequenz
für die Symbole bewirkt wird.
Dipl.-lii.ti. Oito Flügel. Dipl.-Ing. Manlrcd Säger, PalenlaiiwiiUc. Cosimastr. 81. D-8 München
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch
gekennzeichnet, daß von den an dem Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen
werden mit einer Rate, die tatsächlich der Datenrate der übermittelten Symbole entspricht und wobei
der Schritt (a) über eine vorherbestimmbare Symbolspanne ausgeführt wird und Schritt (b) das
Steuern der Rate aufweist, mit welcher aus den am Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen
werden.
41. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch
gekennzeichnet, daß Schritt (a) die Korrelation der Abbilder der bekannten Symbole mit
den empfangenen symbölrepräsentativen Signalen aufweist, um auf diese Weise die Aufeinanderfolge
von eingestreuten bekannten Symbolen unter den empfangenen Signalen zu lokalisieren.
42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Empfänger
empfangenen Signale mit einer Rate gemustert werden, die tatsächlich der Datenrate der
übermittelten Symbole entspricht, und wobei Schritt (a) über eine vorherbestimmbare Symbolspanne ausgeführt
wird und Schritt (b) die Steuerung der Rate einschließt, mit der aus den am Empfänger empfangenen
Signalen Muster entnommen werden.
43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch ge k e η η ζ ei c h η e· t, daß Schritt (b) das
Steuern der Rate aufweist, mit der von den durch den Empfänger empfangenen Signale Muster entnommen
werden, so daß eine Korrelations-Energie erhalten
Dipl.-Ing. OtIo Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Siiger, l'alonUinv.allo. Cnsirmstr. 81, I)-S Münrfion 81
. U-
wird, die in Schritt (a) innerhalb des vorherbestimmbaren
Teils der vorherbestimmten Symbolspanne erhalten wird.
44. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schritt (c) die Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals
enthält, und zwar entsprechend der Modulations-Frequenz in Übereinstimmung mit der Differenz in den
Korrelations-Werten für aufeinanderfolgende Symbol-Intervalle, über die Korrelation in Schritt (a) jeweils
ausgeführt wird.
45. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (c) folgende
Teilschritte aufweist:
(el) die Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals
in Übereinstimmung mit der Differenz in den Korrelations-Werten, die von dem ersten Teil
der Symbolspanne der Folge bekannter Symbole und über einen zweiten Teil der Symbolspanne der Folge
bekannter Symbole erhalten wird, über denen jeweils die Korrelation gemäß Schritt (a) ausgeführt wird
und
(c2) Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals in Übereinstimmung mit der Differenz
in den Korrelations-Werten, die von einer der eingestreuten Folgen bekannter Symbole und einer nachfolgend
empfangenen, eingestreuten Folge bekannter Symbole erhalten wird, für die jeweils die Korrelation
gemäß Schritt (a) ausgeführt wird.
3Ε9ΓΗ
Diri.-!nil. (Mio 1 IiiiicI. Dipl.Ing. M;inlrc(l Siiger. P.ilenUimviillc. Cosimaslr. 81, D-S München 81
ZU
. 4b..
46. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch
gekennzeichnet, daß Schritt (a) folgende
Teilschritte aufweist:
(al) Korrelierung der Abbilder der bekannten Symbole mit einem vorherbestimmten Teil einer Folge
von empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen, wobei die Länge des vorherbestimmbaren Teils der
Anzahl von Datensymbolen unmittelbar vor und nach einer Folge von eingestreuten bekannten Symbolen
zuzüglich der Anzahl von Symbolen in der Folge von bekannten Symbolen entspricht,
(a2) Erzeugung eines der Korrelations-Energie
repräsentativen Signals, welche in Schritt (al) erhalten wird und
(a3) Identifizierung der Stelle der Folge von bekannten Symbolen innerhalb der Folge von empfangenen,
Symbol-repräsentativen Signalen, wobei sie an vorherbestimmten Stellen als Antwort auf das Signal
auftreten, welches in Schritt (a2) bei Überschreiten eines vorherbestimmten Pegels auftritt.
47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a)
des weiteren folgende Teilschritte aufweist:
(a4) Wiederholung der Schritte (al) - (a3) für aufeinanderfolgende Teile der Folge von empfangenen,
symbolrepräsentativen Signalen solange, bis in Schritt (a3) die Stelle der Folge von bekannten Symbolen
identifiziert wird.
35901 ΠφΙ.-Ιιν.!. Olto Hügel, Dipl.-Ing. Minified Säger, PMk-nüinuulte. Cosimiisir. 81. I)-S München 81
ti
48. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge bekannter
Symbole eine Positiv-Negativ-Symbolfolge darstellt.
49. Vorrichtung in einem Kommunikations-Empfänger, in dem Signale empfangen werden und dabei aufeinanderfolgende
Datensymbole enthält, zwischen denen eingestreute Folgen von vorherbestimmten bekannten
Symbolen angeordnet sind, wobei die signalverarbeitende Vorrichtung folgende Teile aufweist, damit
der Empfänger die Datensymbole nachweisen kann:
Eine erste Einrichtung zur Kombination eines Abbildes der bekannten Symbole mit empfangenen, symbolrepräsentativen
Signalen solange bis der Zeitpunkt des Auftretens der Folgen von vorherbestimmten
bekannten Symbolen in den empfangenen Signalen identifiziert worden ist;
Zweite Einrichtungen, die auf den Betrieb der ersten Einrichtung ansprechen zur Einstellung der Zeit,
zu der das Abbild der bekannten Symbole generiert ist um eine vorherbestimmte Zeitausrichtung zwischen
den Abbildern der bekannten Symbole und einer empfangenen bekannten Symbolfolge zu erhalten und
Dritte Einrichtung, die auf dem Betrieb der ersten und zweiten Einrichtung ansprechen zur Einstellung
der Frequenz, durch deren Erzeugung die Einstellung des Empfängers auf eine Modulations-Frequenz für die
Symbole bewirkt wird.
50. Vorrichtung nach Anspruch 49, dadurch
'3590
Dipl.-Ιημ. Olio I1-IUUl1I. Dipl.-Ιημ. Manfred Säger. Patentanwälte, Cosiniastr. 81, D-8 München 81
gekennzeichnet, daß von den im Empfänger empfangenen Signalen Muster in Übereinstimmung
mit dem Betrieb der zweiten Einrichtung mit einer Rate entnommen werden, die tatsächlich der Datenrate
der übermittelten Symbole entspricht, und wobei
die erste Einrichtung eine Einrichtung zum wahlweisen kombinieren der Abbilder der bekannten Datensymbole
mit den empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen über eine vorherbestimmbare Symbolspanne aufweist
und
die zweite Einrichtung eine Einrichtung zur Steuerung der Rate umfaßt, bei der von den im Empfänger
empfangenen Signalen Muster in Übereinstimmung mit dem wahlweisen bzw. selektiven Kombinationsbetrieb
der ersten Einrichtung über die vorherbestimmte Symbolspanne entnommen werden.
51. Vorrichtung nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung
eine Einrichtung zur Korrelation der Abbilder der bekannten Symbole den empfangenen, symbolrepräsentativen
Signalen aufweist, um auf diese Weise die aufeinanderfolgende Folge von eingestreuten
bekannten Symbolen unter den empfangenen Signalen zu lokalisieren.
52. Vorrichtung nach Anspruch 51, dadurch
gekennzeichnet, daß von den am Empfänger empfangenen Signalen Muster in Übereinstimmung
mit dem Betrieb der zweiten Einrichtung entnommen werden, und zwar mit einer Rate, die mit der
Dipl.-Ing. Olio l'lügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Piilcnlanwältc. Cosiniiislr. 81. I)-S München 81
Datenrate der übermittelten Symbole in tatsächlicher Beziehung steht und
wobei die erste Einrichtung eine Einrichtung zum Korrelieren des Abbildes der bekannten Signal mit
den empfangenen symbolrepräsentativen Signalen über eine vorherbestimmbare Symbolspanne aufweist und
die zweite Einrichtung eine Einrichtung zur Steue rung der Rate aufweist, mit der aus den von dem Empfänger
empfangenen Signalen Muster in Übereinstimmung mit dem Korrelations-Betrieb der ersten Einrich
tung über die vorherbestimmbare Symbolspanne entnommen werden.
53. Vorrichtung nach Anspruch 52, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine Einrichtung zur Steuerung der Rate
aufweist, bei der von an dem Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden, so daß die Korrelations-Energie
innerhalb eines vorherbestimmbaren Teils der vorherbestimmbaren Symbolspanne erhalten
wird.
54. Vorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung
eine Einrichtung zur Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenzsignals entsprechend der
Modulations-Frequenz in Übereinstimmung mit der Differenz in den Korrelations-Werten für aufeinanderfolgende
Symbolintervalle aufweist, über denen die Korrelationen jeweils durch die erste Einrichtung
ausgeführt werden.
3S9M58
Dip!.-In;'.,
llii:: !. Dipl.-Ing. ManlVoil Säger. IViientunwalte, Cosiniastr. 81, D-S München Sl
55. Vorrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung zur Steuerung der Frequenz des
lokalen Frequenz-Signal-Generators in Übereinstimmung mit der Differenz in den Korrelations-Werten aufweist,
die von einem ersten Teil der Symbolspanne der Folge bekannter Symbole und über einen zweiten Teil der Symbolsparine
der Folge von bekannten Symbolen erhalten wird, über denen jeweils Korrelationen durch die erste
Einrichtung ausgeführt werden, und zur Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals in Übereinstimmung
mit der Differenz in den Korrelations-Werten, die von einer einer eingestreuten Folge bekannter'
Symbole und einer nachfolgenden empfangenen eingestreuten Folge bekannter Symbole erhalten werden,
für die die Korrelationen jeweils durch die erste Einrichtung ausgeführt werden.
56. Vorrichtung nach Anspruch 49, dadurch
gekennzeichnet,, daß die erste Einrichtung aufweist:
Einrichtungen zum Korrelieren der Abbilder der bekannten Symbole mit einem vorherbestimmten Teil
einer Folge empfangener, symbolrepräsentativen Signale, wobei die Länge der vorherbestimmten Teile der
Anzahl von Datensymbolen unmittelbar vor und nach einer Folge eingestreuter, bekannter Symbole zuzüglich
der Anzahl von Symbolen in der Folge bekannter Symbolen entspricht.
Eine Einrichtung zur Erzeugung eines der Korrelationsenergie
repräsentativen Signals welche durch die Korrelations-Vorrichtung enthalten wird und
Dipl.-Int;. Olio I lüiicl, Dipl.-lnü. Manfred Siiyi-r. Patentanwälte, Cosimastr. SI. I)-S München Hl
-SA-
durch eine Einrichtung zur Identifizierung der Stelle der Folge bekannter Symbole innerhalb der
Folge von empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen, wie sie an der vorherbestimmten Stelle als
Antwort auf das Signal auftritt, welches durch die Signalerzeugungseinrichtung bei Überschreiten eines
vorherbestimmten Pegels auftritt.
57. Vorrichtung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelations
Vorrichtung eine Einrichtung zur Wiederholung eines Korrelations-Betriebs für aufeinanderfolgende Teile
der Folge von empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen aufweist, bis die Identifizierungs-Vorrichtung
die Stelle der Folge von bekannten Symbolen identifiziert.
58. Vorrichtung nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge von
bekannten Symbolen eine Positiv-Negativ-Symbolfolge darstellt.
Dipl.-lng. Olio Hügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, l'ulenlanwiillc, Cosiniaslr. 81, D-8 München
GEÄNDERTE ANSPRÜCHE
:n 81
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die am Empfänger
ankommenden Signale mit einem lokalen Frequenzsignal kombiniert werden, daß in dem Empfänger zu Erzeugung
nach unten konvertierter Signale gneriert wird, die in den Rahmen unbekannter Informations-Symbolen und
bekannter Informations-Symbolen enthalten sind, wobei das Verfahren des weiteren den Schritt (e) zur
Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenzsignals in Übereinstimmung mit Schritt (a) aufweist.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Block bekannter
Symbole eine Positiv-Negativ Symbolfolge aufweist.
34. Vorrichtung zur Signalannäherung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 29, so daß der Empfänger die
unbekannten Informationssymbole wiederherstellen kann, gekennzeichnet durch
Erste Einrichtungen zur Korrelierung eines sequentiell erzeugten Abbildes des Blocks bekannter
Symbole mit Folgen von empfangenen, Symbol-Repräsentativen-Signalen,
bei jede Folge eine Spanne eines Rahmens von Symbolen abdeckt, so daß das erzeugte
Abbild des Blocks bekannter Symbole mit dem Block von bekannten Symbolen, die in dem empfangenen Signal
enthalten sind, synchronisiert wird und
Durch eine zweite Vorrichtung, die an die erste Einrichtung angeschlossen ist und die eingeführten
Storungscharakteristika des Kanals kompensiert, und
359OtS1S
Dipl.-lng. Olio Flügel, Dipl.-lng. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimaslr. 81, D-8 München 81
- SZ-
zwar in Übereinstimmung mit dem Inhalt der empfangenen Signale entsprechen den bekannten Blocks von
Symbolen in aufeinanderfolgenden Rahmen von Symbolen.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß von durch den Empfänger
empfangene Signale Muster entnommen werden mit einer Rate, die tatsächlich der Datenrate der
übermittelten Symbole entspricht, und wobei die erste Einrichtung aufweist:
Einrichtungen zum ausgewählten kombinieren der Abbilder der bekannten Symbole mit den empfangenen Symbol-Repräsentativen-Signalen
über eine vorbestimmte Symbolspanne, die ein Zeitintervall abdeckt, das mit den eingeführten Storungscharakteristika des Kanals
in Beziehung steht, und
durch eine Einrichtung zur Steuerung der Rate, mit der von den durch den Empfänger empfangenen Signalen
Muster entnommen werden in Übereinstimmung mit dem wahlweisen Kombinierungsbetrieb der ersten Einrichtung
über die vorherbestimmte Symbolspanne.
36. Vorrichtung gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung
eine Einrichtung zur Steuerung der Rate aufweist, mit der aus den mit dem Empfänger empfangenen Signalen
Muster entnommen werden, um die Korrelations-Energie innerhalb des vorherbestimmten Teils der vorherbestimmten
Symbolspanne erhalten werden.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die ankommenden
Signale an dem Empfänger mit einem lokalen Frequenz-
Dipl.-Ing. Olio ΓΊί'ιμοΙ, Dipl.-Ine. Manfred Säger, l'utcnUinwültc, Cosimastr. 8i, D-8 München 81
• SU-
signal kombiniert werden, das in dem Empfänger generiert wird, um nach unten konvertierte Signale herzustellen,
die die Rahmen von unbekannten Informations-Symbolen und bekannten Informationen enthält,
und daß die Signal verarbeitende Vorrichtung des weiteren Einrichtungen zur Steuerung der Frequenz des
lokalen Frequenz-Signals in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der ersten Einrichtung aufweist.
38 . Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Block bekannter Symbole eine Positiv-Negativ-Symbolfolge
aufweist.
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