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Ausführungsformen betreffen allgemein einen Transmitter, einen Empfänger, ein Verfahren zum Senden und ein Verfahren zum Empfangen.
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Bei serieller asynchroner Kommunikation zwischen einem Transmitter und einem Empfänger ist es nötig, dass der Transmitter und der Empfänger synchronisiert sind. Da der lokale Oszillator in dem Transmitter und der lokale Oszillator in dem Empfänger typischerweise bei Frequenzen arbeiten, die leicht unterschiedlich sind, z. B. aufgrund von Fehlern oder willentlich, um elektromagnetische Emission zu reduzieren, gibt es typischerweise einen Frequenzdrift zwischen dem Transmitter und dem Empfänger, der die Notwendigkeit für eine Re-Synchronisation nach einer bestimmten Zeitdauer von Kommunikation bewirken kann. Es ist wünschenswert, die Anzahl von nötigen Re-Synchronisationen zu reduzieren.
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Aus dem Dokument
EP 0 473 569 A2 ist ein kontaktloses, induktives Übertragungssystem bekannt mit einer Sende- und Empfangsstation, die eine Schnittstelle zu einem Speicher einer Datenverarbeitungsanlage und einen Modulator aufweist, wobei in dem Speicher abgelegte Informationen mittels des Modulators einem Übertragungssignal aufmoduliert werden. Diese Modulationsart bewirkt Austastlücken. Die Signallänge nach jeder Austastlücke bzw. die Anzahl der Schwingungen sind ein Kriterium für eine Null- oder Eins-Information der im Digitalsystem zu übertragenden Daten.
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Gemäß einer Ausführungsform kann ein Transmitter bereitgestellt werden. Der Transmitter kann enthalten einen Eingang, eingerichtet zum Empfangen einer Mehrzahl von Symbolen als eine Sequenz von zu übertragenden Symbolen; und einen Zeitvorgabeschaltkreis, eingerichtet zum Assoziieren jedes Symbols der Sequenz von Symbolen mit einer entsprechenden Symbolübertragungszeitspanne einer vorgegebenen Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen, so dass ein Symbol, das eine Position in der Sequenz von Symbolen hat, mit der Symbolübertragungszeitspanne assoziiert wird, die die gleiche Position in der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen hat, wobei die Symbolübertragungszeitspannen der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen mindestens teilweise verschieden sein können. Es wird verstanden werden, dass anstelle des Begriffs „Zeitspanne” (z. B. in Symbolübertragungszeitspanne, aber auch in anderen zusammengesetzten Begriffen) auch einer der Begriffe „Zeitabschnitt”, „Zeitbereich”, „Zeitdauer”, „Zeitintervall”, „Periode”, „Dauer”, oder „Zeit” verwendet werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Sequenz enthalten eine erste Symbolübertragungszeitspanne gefolgt von einer zweiten Symbolübertragungszeitspanne, und die erste Symbolübertragungszeitspanne kann kleiner sein als die zweite Symbolübertragungszeitspanne.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Symbolübertragungszeitspannen von mindestens einer Teilsequenz der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen zunehmend sein im Laufe der Sequenz.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Symbolübertragungszeitspannen von mindestens einer Teilsequenz der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen linear zunehmend sein im Laufe der Sequenz.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Symbolübertragungszeitspannen von mindestens einer Teilsequenz der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen hyperbolisch zunehmend sein im Laufe der Sequenz.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Transmitter ferner enthalten einen Sender, eingerichtet zum Senden jedes Symbols unter Verwendung seiner assoziierten Symbolübertragungszeitspanne.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Sender eingerichtet sein zum Senden der Symbole seriell unter Verwendung der Symbolübertragungszeitspannen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Sender eingerichtet sein zum Senden der Symbole über einen asynchronen seriellen Kanal.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Sender eingerichtet sein zum Senden der Symbole zu einem Empfänger.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Transmitter ferner enthalten einen Synchronisierungsschaltkreis, eingerichtet zum Durchführen einer Übertragungszeitvorgabesynchronisation mit dem Empfänger.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Zeitvorgabeschaltkreis eingerichtet sein zum Wiederverwenden der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen nach einer Zeit von Synchronisation.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Symbole Bits sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Transmitter ferner enthalten einen Speicher, in dem Information, basierend auf der die Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen ermittelt werden kann, vorgespeichert sein kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Transmitter ferner enthalten einen Oszillator, eingerichtet zum Erzeugen eines Referenzzeitvorgabesignals, wobei der Zeitvorgabeschaltkreis eingerichtet sein kann zum Ermitteln der Signalübertragungszeitspannen basierend auf dem Referenzzeitvorgabesignals.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Oszillator eingerichtet sein zum Erzeugen eines frequenzmodulierten Referenzzeitvorgabesignals.
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Gemäß einer Ausführungsform kann ein Übertragungsverfahren bereitgestellt werden. Das Übertragungsverfahren kann enthalten: Empfangen einer Mehrzahl von Symbolen als eine Sequenz von zu übertragenden Symbolen; und Assoziieren jedes Symbols der Sequenz von Symbolen mit einer entsprechenden Symbolübertragungszeitspanne einer vorgegebenen Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen, so dass ein Symbol, das eine Position in der Sequenz von Symbolen hat, mit der Symbolübertragungszeitspanne, die die gleiche Position in der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen hat, assoziiert wird, wobei die Symbolübertragungszeitspannen der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen mindestens teilweise verschieden sein können.
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Gemäß einer Ausführungsform kann ein Empfänger bereitgestellt werden. Der Empfänger kann enthalten: einen Eingang, eingerichtet zum Empfangen eines Signals; und einen Zeitvorgabeschaltkreis, eingerichtet zum Assoziieren jedes Teils des empfangenen Signals mit einer entsprechenden Symbolübertragungszeitspanne einer vorgegebenen Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen, so dass ein Symbol, das eine Position in der Sequenz von Symbolen hat, mit der Symbolübertragungszeitspanne, die die gleiche Position in der Sequenz von Symbolempfangszeitspannen hat, assoziiert wird, wobei die Symbolübertragungszeitspannen der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen mindestens teilweise verschieden sein können.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Empfänger ferner enthalten einen Symbolempfangsschaltkreis, eingerichtet zum Ermitteln eines übertragenen Symbols für jede Symbolübertragungszeitspanne aus mindestens einem Teil des mit der Symbolübertragungszeitspanne assoziierten empfangenen Signals.
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Gemäß einer Ausführungsform kann ein Verfahren zum Empfangen bereitgestellt werden. Das Verfahren zum Empfangen kann enthalten: Empfangen eines Signals; und Assoziieren jedes Teils des empfangenen Signals mit einer entsprechenden Symbolübertragungszeitspanne einer vorgegebenen Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen, so dass ein Symbol, das eine Position in der Sequenz von Symbolen hat, mit der Symbolübertragungszeitspanne, die die gleiche Position in der Sequenz von Symbolempfangszeitspannen hat, assoziiert wird, wobei die Symbolübertragungszeitspannen der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen mindestens teilweise unterschiedlich sein können.
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In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen dieselben Teile innerhalb der unterschiedlichen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, die Betonung liegt stattdessen im Allgemeinen darauf, die Prinzipien der Erfindung zu veranschaulichen. In der nachfolgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen beschrieben unter Bezug auf die folgenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine Kommunikationsanordnung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
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2 eine Rahmenstruktur zeigt;
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3 ein Taktdiagramm zeigt;
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4 einen Transmitter gemäß einer Ausführungsform zeigt;
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5 ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform zeigt;
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6 einen Empfänger gemäß einer Ausführungsform zeigt;
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7 ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform zeigt;
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8 einen Transmitter gemäß einer Ausführungsform zeigt;
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9 einen Zeitvorgabesignalgenerator gemäß einer Ausführungsform zeigt;
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10 einen Zeitvorgabesignalgenerator gemäß einer Ausführungsform zeigt;
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11 eine Rahmenstruktur zeigt;
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12 ein Rahmendiagramm gemäß einer Ausführungsform zeigt;
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13, 14 und 15 Sicherheitsabstände mit einem Übertragungsrahmen gemäß verschiedenen Symbolübertragungszeitspannemustern darstellen; und
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16, 17 und 18 elektromagnetische Emissionspegel darstellen.
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Die folgende ausführliche Beschreibung nimmt Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die als Veranschaulichung bestimmte Details und Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Diese Ausführungsformen sind ausreichend detailliert beschrieben, um dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen. Andere Ausführungsformen können verwendet werden und strukturelle, logische und elektrische Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung schließen sich daher nicht gegenseitig aus, da einige Ausführungsformen mit einer oder mehreren anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, um neue Ausführungsformen zu bilden.
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1 zeigt eine Kommunikationsanordnung 100 gemäß einer Ausführungsform.
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Die Kommunikationsanordnung 100 enthält einen Transmitter 101 und einen Empfänger 102.
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Der Transmitter 101 sendet Daten 103 über einen Kommunikationskanal 104 an den Empfänger 102.
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Die Daten 103 werden beispielsweise seriell (beispielsweise in einem Datenstrom von Bits oder allgemein Übertragungssymbolen wie ASCII-Zeichen) gesendet über den Kommunikationskanal 104, und die Kommunikation zwischen dem Transmitter 101 und dem Empfänger 102 ist asynchron. Beispielsweise ist der Kommunikationskanal 104 ein asynchroner serieller Kanal (Asynchronous Seriel Channel; ASC), beispielsweise arbeitend gemäß RS232 (Recommended Standard 232; empfohlener Standard 232). Der Kommunikationskanal 104 kann auch arbeiten gemäß irgendeinem anderen asynchronen Kommunikationsprotokoll, wie beispielsweise LIN (Local Interconnect Network; lokales Zwischenverbinde-Netzwerk), CAN (Controller Area Network; Steuerungsbereichsnetzwerk), FlexRay, usw.
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Der Transmitter 101 und der Empfänger 102 können installiert sein auf einer gedruckten Leiterplatte, so dass die Kommunikation über den Kommunikationskanal 104 eine Kommunikation auf der gedruckten Leiterplatte ist, oder sie können separate Komponenten sein, beispielsweise befestigt auf verschiedenen gedruckten Leiterplatten. Beispielsweise ist der Transmitter 101 ein Teil einer Steuerung und der Empfänger 102 ist ein Teil einer gesteuerten Komponente, beispielsweise in einem Fahrzeug.
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Die Daten 103 werden übertragen über den Kommunikationskanal 104 unter Verwendung von Übertragungssymbolen, die zu bestimmten Übertragungszeiten übertragen werden. Um die Übertragungszeiten ermitteln zu können, enthält der Transmitter 101 einen Transmitteroszillator 105 und der Empfänger 102 enthält einen Empfängeroszillator 106. Die Oszillatoren 105, 106 stellen jeweils ein Zeitvorgabesignal (beispielsweise ein digitales Taktsignal) bereit, das zum Ermitteln der Symbolübertragungszeiten verwendet wird.
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Eine Kommunikation über den Kommunikationskanal 104 unter Verwendung von asynchroner Kommunikation mit konstanten Symbolübertragungszeitspannen (in anderen Worten: Symbolübertragungsintervallen, beispielsweise Bitübertragungsintervallen) ist in 2 dargestellt.
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2 zeigt eine Rahmenstruktur 200.
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In diesem Beispiel ist die Kommunikation über den Kommunikationskanal 103 gemäß einer Mehrzahl von Rahmen strukturiert, wobei ein erster Rahmen 201 und ein zweiter Rahmen 202 in 2 als ein Beispiel dargestellt sind. Jeder Rahmen enthält eine Mehrzahl von Symbolübertragungszeitspannen 203, wobei in jeder Symbolübertragungszeitspanne 203 ein Übertragungssymbol von dem Transmitter 101 zu dem Empfänger 102 übertragen wird. Die Übertragungssymbole, die übertragen werden, repräsentieren die Daten 103, beispielsweise in codierter Form.
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In dem in 2 dargestellten Beispiel werden konstante Symbolübertragungszeitspannen verwendet. Das bedeutet, dass alle Symbolübertragungszeitspannen 203 die gleiche Länge haben.
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Ein wichtiger Aspekt von asynchroner Kommunikation kann gesehen werden in der Frequenzabweichung zwischen dem Transmitteroszillator 105 und dem Empfängeroszillator 106. Das bedeutet, dass die Frequenz des von dem Transmitteroszillator 105 bereitgestellten Zeitvorgabesignals und die Frequenz des von dem Empfängeroszillator 106 bereitgestellten Zeitvorgabesignals sich unterscheiden. Dies kann der Fall sein aufgrund von fehlerhaftem Betrieb des Transmitteroszillators 105 und/oder des Empfängeroszillators 106 oder auch willentlich. Beispielsweise kann der Transmitteroszillator 105 eingerichtet sein zum Bereitstellen des Zeitvorgabesignals bei (mit anderen Worten: mit) einer variierenden Frequenz, um ein Erzeugen von elektromagnetischer Übertragung in einem schmalen Frequenzspektrum mit hohem Energiedichtespektrum zu vermeiden.
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Frequenzabweichung zwischen dem Transmitteroszillator 105 und dem Empfängeroszillator 106 ist in 3 dargestellt.
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3 zeigt ein Taktdiagramm 300.
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Das Taktdiagramm 300 stellt ein Transmittertaktsignal (oder ein Transmitterzeitvorgabesignal) 301, ein erstes Empfängertaktsignal (oder Empfängerzeitvorgabesignal) 302 (das eine niedrigere Frequenz als das Transmittertaktsignal 301 hat) und ein zweites Empfängertaktsignal 303 (das eine höhere Frequenz als das Transmittertaktsignal 301 hat), dar.
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In dem Taktdiagramm 300 ist eine steigende Flanke eines Taktsignals 301, 302, 303 durch einen Pfeil von unten nach oben dargestellt, und eine fallende Flanke eines Taktsignals 301, 302, 303 ist durch einen Pfeil von oben nach unten dargestellt. Die Taktzyklen (enthaltend die Zeit von einer steigenden Flanke bis zur nächsten steigenden Flanke) sind in dem Taktdiagramm 300 von 1 bis 9 nummeriert.
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Bei der ersten steigenden Flanke (des Taktzyklus mit Nummer 1) sind das Transmittertaktsignal 301, das erste Empfängertaktsignal 302 und das zweite Empfängertaktsignal 303 synchronisiert.
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Wie für den Taktzyklus mit Nummer 2, den Taktzyklus mit Nummer 5 und den Taktzyklus mit Nummer 8 dargestellt, akkumuliert sich die Zeitvorgabeabweichung aufgrund der Frequenzabweichung zwischen den Signalen 301, 302, 303, so dass eine Re-Synchronisierung zwischen dem Transmitter 101 und dem Empfänger 102 notwendig werden kann, bevor die Zeitvorgabeabweichung zu groß wird (und beispielsweise Übertragungsfehler auftreten).
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Beispielsweise kann eine Re-Synchronisierung notwendig sein zum Start jedes Rahmens 201, 202, wie durch Synchronisationspunkte 204 in 2 dargestellt.
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Gemäß einer Ausführungsform wird ein Transmitter 101, wie in 4 dargestellt, verwendet.
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4 zeigt einen Transmitter 400 gemäß einer Ausführungsform.
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Der Transmitter 400 enthält einen Eingang 401, eingerichtet zum Empfangen einer Mehrzahl von zu übertragenden Symbolen.
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Ferner enthält der Transmitter 400 einen Zeitvorgabeschaltkreis 402, eingerichtet zum Assoziieren jedes Symbols mit einer Symbolübertragungszeitspanne einer vorgegebenen Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen, wobei die Symbolübertragungszeitspannen der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen mindestens teilweise verschieden sind.
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Mit anderen Worten wird gemäß einer Ausführungsform ein Symbolübertragungszeitspannemuster verwendet (beispielsweise für asynchrone serielle Datenübertragung), das nicht konstante Symbolübertragungszeitspannen einbezieht, sondern Symbolübertragungszeitspannen von variabler Länge beinhaltet. Beispielsweise vergrößern sich die Symbolübertragungszeitspannen, beispielsweise von einem Synchronisierungspunkt zu dem nächsten Synchronisierungspunkt. In diesem Fall, und falls die (Übertragungs-)Symbole Bits sind, kann der Transmitter angesehen werden als die Symbole unter Verwendung von „bit-breaking” (Bit-Bremsen) übertragend. Das kann angewendet werden auf jedes Kommunikationsprotokoll, das gemäß Rahmen mit Synchronisierung zum Start jedes Rahmens kommuniziert und/oder Protokolle, gemäß denen „bit-stuffing” (Bitstopfen) innerhalb eines Rahmens verwendet werden kann.
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In einer Ausführungsform kann unter einem „Schaltkreis” jegliche Art von logik-implementierender Einheit verstanden werden, welche eine Spezialschaltung sein kann oder ein Prozessor, der Software, die in einem Speicher gespeichert ist, Firmware oder eine beliebige Kombination davon ausführt. Daher kann in einer Ausführungsform ein „Schaltkreis” ein fest verdrahteter Logikschaltkreis oder ein programmierbarer Logikschaltkreis, wie zum Beispiel ein programmierbarer Prozessor, zum Beispiel ein Mikroprozessor (zum Beispiel ein Prozessor mit komplexem Befehlssatz (Complex Instruction Set Computer(CISC)-Prozessor) oder ein Prozessor mit reduziertem Befehlssatz(Reduced Instruction Set Computer(RISC)-Prozessor)) sein. Ein „Schaltkreis” kann ebenfalls ein Prozessor sein, der Software ausführt, zum Beispiel jegliche Art von Computerprogramm, zum Beispiel ein Computerprogramm, das einen virtuellen Maschinencode wie zum Beispiel Java verwendet. Jegliche andere Art der Implementierung der entsprechenden Funktionen, die weiter unten ausführlicher beschrieben werden, kann ebenfalls als ein „Schaltkreis” verstanden werden gemäß einer alternativen Ausführungsform.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Eingang eingerichtet zum Empfangen der Mehrzahl von Symbolen als eine Sequenz von zu übertragenden Symbolen, und der Zeitvorgabeschaltkreis ist eingerichtet zum Assoziieren jedes Symbols der Sequenz von Symbolen mit einer jeweiligen Symbolübertragungszeitspanne der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Zeitvorgabeschaltkreis eingerichtet zum Assoziieren jedes Symbols der Sequenz von Symbolen mit einer jeweiligen Symbolübertragungszeitspanne der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen, so dass ein Symbol, das eine Position in der Sequenz von Symbolen hat, mit der Symbolübertragungszeitspanne, die die gleiche Position in der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen hat, assoziiert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform enthält die Sequenz eine erste Symbolübertragungszeitspanne gefolgt von einer zweiten Symbolübertragungszeitspanne, und die erste Symbolübertragungszeitspanne ist kleiner als die zweite Symbolübertragungszeitspanne.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Symbolübertragungszeitspannen von mindestens einer Teilsequenz der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen (beispielsweise von der ganzen Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen) zunehmend im Laufe der Sequenz.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Symbolübertragungszeitspannen von mindestens einer Teilsequenz der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen (beispielsweise von der ganzen Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen) linear zunehmend im Laufe der Sequenz.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Symbolübertragungszeitspannen von mindestens einer Teilsequenz der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen (beispielsweise von der ganzen Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen) hyperbolisch zunehmend im Laufe der Sequenz.
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Der Transmitter kann ferner enthalten einen Sender, eingerichtet zum Senden jedes Symbols unter Verwendung seiner assoziierten Symbolübertragungszeitspanne.
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Der Sender kann eingerichtet sein zum Senden der Symbole seriell unter Verwendung der Symbolübertragungszeitspannen.
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Beispielsweise ist der Sender eingerichtet zum Senden der Symbole über einen asynchronen seriellen Kanal. Beispielsweise wird Non-Return-to-Zero(NRZ)-Kommunikation (Non-Return-to-Zero: Nicht zu Null zurückkehren) von dem Transmitter verwendet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Sender eingerichtet zum Senden der Symbole zu einem Empfänger.
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Der Transmitter kann ferner enthalten einen Synchronisierungsschaltkreis, eingerichtet zum Durchführen einer Übertragungszeitvorgabesynchronisation mit dem Empfänger.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Zeitvorgabeschaltkreis eingerichtet zum Wiederverwenden einer Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen nach einer Zeit von Synchronisation.
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Die Symbole sind beispielsweise Bits.
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Der Transmitter kann ferner enthalten einen Speicher, in dem Information, basierend auf der die Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen ermittelt werden kann, vorgespeichert ist.
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Der Transmitter kann ferner enthalten einen Oszillator, eingerichtet zum Erzeugen eines Referenzzeitvorgabesignals, wobei der Zeitvorgabeschaltkreis eingerichtet ist zum Ermitteln der Signalübertragungszeitspannen basierend auf dem Referenzzeitvorgabesignal. Beispielsweise ist der Oszillator eingerichtet zum Erzeugen eines frequenzmodulierten Referenzzeitvorgabesignals. Dies kann beispielsweise ermöglichen, elektrostatische Emission durch Spektrumsspreizung zu reduzieren.
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Der Empfänger 400 führt beispielsweise ein Verfahren wie in 5 dargestellt aus.
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5 zeigt ein Flussdiagramm 500 gemäß einer Ausführungsform.
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Das Flussdiagramm 500 stellt ein Übertragungsverfahren dar.
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In 501 wird eine Mehrzahl von zu übertragenden Symbolen empfangen.
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In 502 wird jedes Symbol mit einer Symbolübertragungszeitspanne einer vorgegebenen Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen assoziiert, wobei die Symbolübertragungszeitspannen der Sequenz von Symbolübertragungszeitspannen mindestens teilweise verschieden sind.
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Der Transmitter 400 kommuniziert beispielsweise mit einem Empfänger wie in 6 dargestellt.
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6 zeigt einen Empfänger 600 gemäß einer Ausführungsform.
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Der Empfänger 600 enthält einen Eingang 601, eingerichtet zum Empfangen eines Signals 603, und einen Zeitvorgabeschaltkreis 602, eingerichtet zum Assoziieren jedes Teils des empfangenen Signals mit einer Symbolübertragungszeitspanne einer vorgegebenen Sequenz von Symbolempfangszeitspannen, wobei die Symbolempfangszeitspannen der Sequenz von Symbolempfangszeitspannen mindestens teilweise verschieden sind.
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Der Empfänger kann ferner enthalten einen Symbolempfangsschaltkreis, eingerichtet zum Ermitteln eines übertragenen Symbols für jede Symbolübertragungszeitspanne aus mindestens einem Teil des mit der Symbolübertragungszeitspanne assoziierten empfangenen Signals.
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Der Empfänger 600 führt beispielsweise ein Verfahren wie in 7 dargestellt aus.
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7 zeigt ein Flussdiagramm 700 gemäß einer Ausführungsform.
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Das Flussdiagramm 700 stellt ein Verfahren zum Empfangen dar.
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In 701 wird ein Signal empfangen.
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In 702 wird jeder Teil des empfangenen Signals mit einer Symbolübertragungszeitspanne einer vorgegebenen Sequenz von Symbolempfangszeitspannen assoziiert, wobei die Symbolempfangszeitspannen der Sequenz von Symbolempfangszeitspannen mindestens teilweise unterschiedlich sind.
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Es sollte angemerkt werden, dass Ausführungsformen, die im Kontext mit dem Transmitter beschrieben sind, analog gültig sind für das Verfahren zum Übertragen, den Empfänger, und das Verfahren zum Empfangen, und umgekehrt.
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Im Folgenden werden Bits als Beispiel für Übertragungssymbole verwendet. Jedoch können auch andere Symbole als Bits als Übertragungssymbole verwendet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform, das Bit-Bremsen einbezieht, sendet der Transmitter 101 das erste Bit nach einer Synchronisation mit dem Empfänger 102 bei relativ hoher Geschwindigkeit (d. h. mit einer relativ kurzen Übertragungszeitspanne) und sendet nachher jedes Bit langsamer als das vorhergehende (d. h. mit einer längeren Übertragungszeitspanne), beispielsweise bis zur nächsten Synchronisation mit dem Empfänger 102 (oder möglicherweise sogar bis zum Ende der momentanen Datenübertragung). Das Muster von Symbolübertragungszeitspannen ist auch dem Empfänger 102 bekannt, so dass er die übertragenen Bits korrekt empfangen kann.
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Ein Beispiel für einen Transmitter gemäß Ausführungsformen wird im Folgenden mit Bezug auf 8 beschrieben.
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8 zeigt einen Transmitter 800 gemäß einer Ausführungsform.
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Der Transmitter 800 enthält einen Oszillator 801 (beispielsweise entsprechend dem in 1 gezeigten Transmitteroszillator 105). Der Oszillator 801 ist in diesem Beispiel ein PLL-Oszillator, enthaltend einen Referenzsignalgenerator 802 (wie beispielsweise einen oszillierenden Quarz) und ein PLL (phase locked loop; Phasenregelkreis) 803. Der Oszillator 801 erzeugt ein Referenzzeitvorgabesignal mit Frequenz fDIV, welches einem Zeitvorgabesignalgenerator 804 zugeführt wird. Der Zeitvorgabegenerator 804 erzeugt ein Zeitvorgabesignal mit Frequenz fBRT, basierend auf dem Referenzzeitvorgabesignal. Das Zeitvorgabesignal ist ein digitales Taktsignal (mit nicht-konstanten Taktzyklen) und wird einem Schieberegister 805 zugeführt. Das Schieberegister 805 empfängt zu sendende Daten (d. h. einen Symbolübertragungsdatenstrom) von einer Datenquelle 806. Das Zeitvorgabesignal wird als der Takt verwendet, mit welchem Symbole durch das Schieberegister 805 geschoben werden und eventuell ausgegeben werden. So gibt das Schieberegister 805 die Übertragungssymbole über einen Ausgang 807 aus, beispielsweise an den Kommunikationskanal 104.
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Ein Beispiel eines Zeitvorgabesignalgenerators 804 ist in 9 dargestellt.
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9 zeigt einen Zeitvorgabesignalgenerator 900 gemäß einer Ausführungsform.
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Der Zeitvorgabesignalgenerator 900 enthält einen Ringpuffer 901 (beispielsweise implementiert als ein FIFO, welcher an seinem Eingang mit den aktuellen Ausgangswerten neu beladen wird). Der Ringpuffer 901 hält (in anderen Worten: speichert) die Länge der Symbolübertragungszeitspannen, d. h. jedes Speicherelement des Ringpuffers 901 hält eine Spezifikation der Länge einer Symbolübertragungszeitspanne, beispielsweise in der Form der Anzahl von Taktzyklen des Referenzzeitvorgabesignals. Die Längespezifikation, die in dem letzten Speicherelement des Ringpuffers 901 gespeichert ist (d. h. das Speicherelement am Ausgang des Ringpuffers 901), wird über eine Weiterleitungskomponente 902 (wie beispielsweise einen Flip-Flop) einem Baudratezeitgeber 903 zugeführt, der ein Ausgangssignal erzeugt aus dem Referenzzeitvorgabesignal, welches zugeführt wird von dem Oszillator 901, gemäß der momentan von der Weiterleitungskomponente 902 zugeführten Symbolübertragungszeitspannelängespezifikation. Das Ausgangssignal des Baudratezeitgebers 903 enthält beispielsweise eine steigende Kante nach ebenso vielen Referenzsignaltaktzyklen wie von der momentanen Symbolübertragungslängespezifikation ermittelt wird.
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Der Ausgang des Baudratezeitgebers 903 wird der Weiterleitungskomponente 902 zugeführt zum Ermitteln, wann die nächste Symbolübertragungslänge weitergeleitet werden soll an den Baudratezeitgeber 903 und an den Ringpuffer 901 zum Ermitteln, wann die Inhalte des Ringpuffers 901 geschoben werden sollten (d. h. wann die Inhalte des Ringpuffers 901 zyklisch geschoben werden sollen um ein Speicherelement).
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Der Ausgang des Baudratezeitgebers 903 wird ferner einem Toggle-Flipflop 904 zugeführt, dessen Ausgang das dem Schieberegister 805 zugeführte, eine Taktzykluslänge entsprechend der momentanen Symbolübertragungslängespezifikation enthaltende Zeitgebersignal ist.
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Ein weiteres Beispiel für den Zeitvorgabesignalgenerator 804 ist in 10 dargestellt.
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10 zeigt einen Zeitvorgabesignalgenerator 1000 gemäß einer Ausführungsform.
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Der Zeitvorgabesignalgenerator 1000 enthält einen arithmetischen Block, der die Länge der Symbolübertragungszeitspannen erzeugt, d. h. eine Spezifikation der Länge einer Symbolübertragungszeitspanne ausgibt, beispielsweise in der Form von Anzahl von Taktzyklen des Referenzzeitvorgabesignals. Die momentane Spezifikation wird über eine Weiterleitungskomponente 1002 (wie beispielsweise ein Flipflop) einem Baudratezeitgeber 1003 zugeführt, der ein Ausgangssignal erzeugt aus dem Referenzzeitvorgabesignal, das von dem Oszillator 801 zugeführt wird, gemäß der momentan durch die Weiterleitungskomponente 1002 bereitgestellten Symbolübertragungszeitspannelängespezifikation. Das Ausgangssignal des Baudratezeitgebers 1003 enthält beispielsweise eine steigende Flanke nach genauso vielen Referenzsignaltaktzyklen wie durch die momentane Symbolübertragungslängespezifikation ermittelt.
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Der Ausgang des Baudratezeitgebers 1003 wird der Weiterleitungskomponente 1002 zugeführt zum Ermitteln, wann die nächste Symbolübertragungslänge weitergeleitet werden soll an den Baudratezeitgeber 1003 und an den arithmetischen Block 1001 zum Ermitteln der nächsten Symbolübertragungslänge (beispielsweise durch Addieren oder Subtrahieren einer bestimmten Länge oder eines bestimmten Prozentsatzes, beispielsweise 10%, zu/von der Symbolübertragungslänge wie durch den Ausgang des Baudratezeitgebers 1003 repräsentiert).
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Der Ausgang des Baudratezeitgebers 1003 wird einem Flipflop 1004 (beispielsweise einem Toggle-Flipflop 1004) zugeführt, dessen Ausgang das dem Schieberegister 805 zugeführte, eine Taktzykluslänge entsprechend der momentanen Symbolübertragungslängespezifikation enthaltende Zeitvorgabesignal ist.
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Es sollte angemerkt werden, dass der arithmetische Block 1001 irgendwelche arithmetische Operationen verwenden kann zum Erzeugen der Symbolübertragungszeiten und Information, die die Regel, wie die Symbolübertragungszeiten zu berechnen sind, gespeichert haben kann.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Symbolübertragungszeitspannen so gewählt, dass Bit-Bremsen verwendet wird, d. h. das erste Bit nach einem Re-Synchronisationspunkt wird mit höchster Geschwindigkeit übertragen (d. h. mit kürzester Symbolübertragungszeitspanne), dann wird die Geschwindigkeit reduziert für die nachfolgenden Bits von Bit zu Bit, und das letzte Bit (des Rahmens oder vor dem nächsten Re-Synchronisationspunkt) wird mit niedrigster Geschwindigkeit übertragen. Es sollte angemerkt werden, dass die allgemeine Tendenz zum monotonen verlängern der Bits (d. h. zum Reduzieren der Übertragungsgeschwindigkeit der Bits) mit extra-langen (oder zusätzlichen langen) oder extra-kurzen (oder zusätzlichen kurzen) Bits verletzt werden kann, um das Spektrum des Ausgangsübertragungssignals zu optimieren oder andere Ziele zu erreichen.
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Ein Beispiel für Bit-Bremsen gemäß einer Ausführungsform ist in 11 dargestellt.
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11 zeigt eine Rahmenstruktur 1100.
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Ähnlich wie im in 2 dargestellten Beispiel ist Kommunikation über den Kommunikationskanal 103 gemäß einer Mehrzahl von Rahmen strukturiert, wobei ein erster Rahmen 1101 und in zweiter Rahmen 1102 in 11 als ein Beispiel dargestellt sind. Jeder Rahmen enthält eine Mehrzahl von Symbolübertragungszeitspannen 1103, wobei in jeder Symbolübertragungszeitspanne 1103 ein Übertragungssymbol von dem Transmitter 101 zu dem Empfänger 102 übertragen wird. Die Übertragungssymbole, die übertragen werden, repräsentieren die Daten 103, beispielsweise in codierter Form.
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Wie aus 11 gesehen werden kann, nehmen die Längen der Symbolübertragungszeitspannen 1103 zu von einer minimalen Symbolübertragungszeitspannelänge direkt nach einem Synchronisationspunkt 1104 bis zum nächsten Synchronisationspunkt 1104.
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Im Folgenden wird ein Vergleich zwischen dem Fall von konstanten Symbolübertragungszeitspannen (wie in 2 dargestellt) und den variierenden Symbolübertragungszeitspannen gemäß Bit-Bremsen gemäß einer Ausführungsform gegeben.
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12 zeigt ein Rahmendiagramm 1200 gemäß einer Ausführungsform.
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Das Rahmendiagramm 1200 enthält einen ersten Rahmen 1201 mit konstanten Symbolübertragungszeitspannen entsprechend 2 und einen zweiten Rahmen 1202 mit zunehmenden Symbolübertragungszeiten gemäß Bit-Bremsen.
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Aufgrund des Versatzes (englisch: mismatch) zwischen dem Transmitteroszillator 1005 und dem Empfängeroszillator 1006 gibt es für jede Symbolübertragungszeitspanne einen Bereich von Abweichung zwischen dem Start der Symbolübertragungszeitspanne wie von dem Transmitter 101 verwendet und wie von dem Empfänger 102 erwartet. Ähnlich gibt es einen Bereich von Abweichung zwischen dem Ende der Symbolübertragungszeitspanne wie von dem Transmitter 101 verwendet und wie von dem Empfänger 102 erwartet. In 12 und den folgenden 13 bis 15 sind diese Bereiche durch eine erste Schraffierung 1203 (nach unten gerichtete Diagonalen) dargestellt.
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Ferner gibt es einen Bereich von Abweichung zwischen dem Mittelpunkt der Symbolübertragungszeitspanne wie von dem Transmitter 101 verwendet und wie von dem Empfänger 102 erwartet. In 12 und den folgenden 13 bis 15 ist dieser Bereich durch eine zweite Schraffierung 1204 (nach oben gerichtete Diagonalen) dargestellt. Der Mittelpunkt der Symbolübertragungszeitspanne ist in einer Ausführungsform die Zeit, zu der der Empfänger das übertragene Symbol abtastet, oder, aus der Sicht des Transmitters, die Zeit, zu der der Transmitter erwartet, dass der Empfänger das übertragene Symbole abtastet. Da der Transmitter nur das zwischen dem Start der Übertragungszeitspanne und dem Ende der Übertragungszeitspanne zu übertragende Symbol überträgt, muss es einen Abstand geben zwischen den Start- und Endabweichungsbereichen (wie durch eine erste Schraffierung 1203 dargestellt) und dem Mittenabweichungsbereich (wie durch eine zweite Schraffierung 1204 dargestellt). Dieser Abstand ist weiß in 12 und den folgenden 13 bis 15 jeweils zwischen dem Startabweichungsbereich und dem Mitteabweichungsbereich oder dem Mitteabweichungsbereich und dem Endabweichungsbereich gezeigt. Je größer dieser Abstand (oder Sicherheitsabstand) ist, desto besser für die Übertragung (d. h. desto weniger Übertragungsfehler).
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Drei Beispiele für die Start-, Ende- und Mittebereiche und den Abstand sind für jeden des ersten Rahmen 1201 und des zweiten Rahmen 1202 in 12 gegeben, wobei die beispielhaften Symbolübertragungszeitspannen für den ersten Rahmen 1201 auch vertikal gezeigt sind und verwendet werden zum Darstellen der Schraffierungen 1203 und 1204.
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In dem in den folgenden 13 bis 15 dargestellten Beispiel wird eine Frequenzabweichung zwischen dem Transmitteroszillator 1205 und dem Empfängeroszillator 1206 von 2 angenommen.
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Jede der 13, 14, 15 enthält ein erstes Diagramm 1301, 1401, 1501, das für jede in dem Rahmen übertragene Symbolübertragungszeitspanne (d. h. für jedes Bit in diesem Fall) vertikal die Start-, Ende-, und Mitteabweichungsbereiche zeigt. Die Bitposition innerhalb des Rahmens nimmt von links nach rechts entlang einer Bitpositionsachse 1304, 1404, 1504 zu, und die Zeit innerhalb der jeweiligen Symbolübertragungszeitspanne nimmt von unten nach oben zu entlang einer Bitlängeachse 1305, 1405, 1505.
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Ferner enthält jede der 13, 14, 15 ein zweites Diagramm 1302, 1402, 1502, das einen Überblick der kumulierten Längen der Start-, Ende- und Mitteabweichungsbereiche innerhalb des Rahmens gibt, um ein Gefühl für die Abweichungsbereiche und Sicherheitsabstände innerhalb des Rahmens zu geben.
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Die Zeit innerhalb des Rahmens nimmt von links nach rechts zu entlang einer Zeitachse 1306, 1406, 1506.
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Ferner enthält jede der 13, 14, 15 ein drittes Diagramm 1302, 1405 und 1502, das numerische Werte für die Länge des Sicherheitsabstands für jede Symbolübertragungszeitspanne zeigt.
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Die Bitposition innerhalb des Rahmens nimmt von links nach rechts zu entlang einer Bitpositionsachse 1307, 1407, 1507, und die Länge des Sicherheitsabstands (beispielsweise in Nanosekunden) nimmt von unten nach oben zu entlang einer Abstandlängeachse 1308, 1408, 1508.
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13 zeigt die Ergebnisse für konstante Bitlänge (d. h. konstante Bitübertragungszeitspannelänge) für alle Bits in dem Rahmen, d. h. kein Bit-Bremsen.
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14 zeigt die Ergebnisse für hyperbolisches Bit-Bremsen. Beispielsweise nehmen die Übertragungsbaudraten von 28 MBaud für das erste Bit über 26 MBaud, 24 MBaud, 22 MBaud, 20 MBaud, 18 MBaud, 16 MBaud, 14 MBaud, 12 MBaud, 10 MBaud bis auf 8 MBaud des letzten Bits ab (die Symbolübertragungszeichen nehmen entsprechend zu.
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15 zeigt die Ergebnisse für lineares Bit-Bremsen. Beispielsweise nehmen die Bitübertragungszeitspannen von 30 ns für das erste Bit über 37 ns, 44 ns, 51 ns, 58 ns, 65 ns, 72 ns, 79 ns, 86 ns, 93 ns auf 100 ns für das letzte Bit zu (die Symbolübertragungszeiten nehmen entsprechend zu).
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Wie aus 13 bis 15 gesehen werden kann, kann ein größerer minimaler Abstand erreicht werden, wenn Bit-Bremsen verwendet wird verglichen mit Verwenden von konstanten Symbolübertragungszeitspannen. Dadurch kann gemäß einer Ausführungsform eine größere Frequenzabweichung zwischen dem Transmitteroszillator 105 und dem Empfängeroszillator 106 toleriert werden bei Verwendung von Bit-Bremsen verglichen mit konstanten Symbolübertragungszeitspannen. Ferner kann die Notwendigkeit von Maßnahmen wie beispielsweise Bitstopfen und häufigen Re-Synchronisierungspunkten vermieden werden, und so kann die Rahmenlänge deterministischer gemacht werden. Falls Bitstopfen nicht nötig ist und es einen Re-Synchronisationspunkt am Anfang des Rahmens gibt, wird die Rahmenlänge vollständig deterministisch (d. h. es wird kein Variieren der Rahmenlänge notwendig aufgrund der Transmitter-Empfänger-Frequenzabweichung). Zusätzlich können frequenzmodulierte Oszillatoren verwendet werden (wie beispielsweise FMPLLs (Frequency Modulated Phase Locked Loops; frequenzmodulierte Phasenregelkreise)), während es immer noch möglich ist, asynchrone Kommunikationen zu verwenden aufgrund der vergrößerten Sicherheitsabstände. Die Verwendung von frequenzmodulierten Oszillatoren erlaubt eine Reduzierung der elektromagnetischen Emission durch höheres Spektrumspreizen verglichen mit einer festen Oszillatorfrequenz.
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Ein weiterer Punkt in der Kommunikation zwischen dem Transmitter 101 und dem Empfänger 102 kann sein, dass, abhängig von dem System, in dem die Kommunikationsanordnung 100 verwendet wird, elektromagnetische Emission durch den Kommunikationskanal 103 (beispielsweise von einem Draht, der den Kommunikationskanal 103 implementiert) so auf einem Pegel gehalten werden sollte, dass elektromagnetische Systeme in der Nähe nicht gestört werden.
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Maßnahmen, um elektromagnetische Emission (beispielsweise auf einer Grundfrequenz der Kommunikation) niedrig zu halten, sind beispielsweise, niederkapazitive Datenübertragungsleitungen, abgeschirmte verdrillte Kabel (englisch: shielded twisted pair cables) oder hochgenaue Oszillatoren zu verwenden, was jedoch die Kosten der Kommunikationsanordnung 100 erhöhen kann.
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Im Folgenden wird in den 16, 17 und 18 ein Vergleich zwischen den elektromagnetischen Emissionspegeln für die Fälle von konstanten Symbolübertragungszeiten und Bit-Bremsen gegeben.
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16, 17 und 18 stellen elektromagnetische Emissionspegel dar.
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Jede der 16, 17 und 18 enthält ein erstes Diagramm 1601, 1701, 1801, das jeweils das Zeitvorgabesignal der jeweiligen Übertragung darstellt. Die Zeit nimmt entlang der Zeitachse 1603, 1703, 1803 zu, und der Pegel des Zeitvorgabesignals (beispielsweise ein Spannungspegel) nimmt entlang einer Pegelachse 1604, 1704 und 1804 zu.
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Ferner enthält jede der 16, 17 und 18 ein zweites Diagramm 1602, 1702, 1802, das das Spektrum des jeweiligen Zeitvorgabesignals zeigt. Die Frequenz nimmt entlang einer Frequenzachse 1605, 1705, 1805 zu, und die Energie nimmt entlang einer Energieachse 1606, 1706 und 1806 zu.
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16 zeigt die Ergebnisse für konstante Bitlänge, 17 zeigt die Ergebnisse für hyperbolisches Bit-Bremsen, und 18 zeigt die Ergebnisse für lineares Bit-Bremsen, entsprechen den 13, 14 und 15.
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Es kann gesehen werden, dass es mit Bit-Bremsen weniger elektromagnetische Strahlung an der Basisfrequenz der Übertragung gibt verglichen mit dem Fall von konstanten Symbolübertragungszeitspannen (in anderen Worten: es gibt größeres Spektrumspreizen für Bit-Bremsen). Ferner kann gesehen werden, dass im Hinblick auf elektromagnetische Strahlung hyperbolisches Bit-Bremsen dem linearen Bit-Bremsen um einen Faktor 2 überlegen ist. Es sollte angemerkt werden, dass, um Hochfrequenzkomponenten zu reduzieren, angenommen worden ist, dass für Bits, die langsamer (d. h. mit einer längeren Übertragungszeitspanne) übertragen werden, weniger steile Taktkanten verwendet werden.
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Zusammenfassend zeigt unter den drei beispielhaften Übertragungsmustern von konstanten Übertragungszeitspannen (d. h. konstanter Bitrate), hyperbolischem Bit-Bremsen und linearem Bit-Bremsen der Rahmen unter Verwendung von hyperbolischem Bit-Bremsen die besten Sicherheitsabstände und das höchste Spektrumspreizen (und daher die niedrigste gesamte elektromagnetische Emission).
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Es sollte ferner angemerkt werden, dass bei Bit-Bremsen die ersten Symbolübertragungszeitspannen nach einer Re-Synchronisation sogar kleiner sein können als die ersten Symbolübertragungszeitspannen nach einer Re-Synchronisation bei konstanten Symbolübertragungszeitspannen. Daher kann es möglich sein, die Übertragung von mehr Bits in einen Rahmen (d. h. in ein bestimmtes Übertragungsintervall) einzufügen und so den Durchsatz zu erhöhen.
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Während die Erfindung insbesondere gezeigt und beschrieben worden ist unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen, sollte es vom Fachmann verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail darin gemacht werden können, ohne vom Geist und Bereich der Erfindung wie durch die angehängten Ansprüche definiert abzuweichen. Der Bereich der Erfindung wird daher durch die angehängten Ansprüche angegeben und alle Änderungen, welche innerhalb der Bedeutung und des Bereichs von Äquivalenz der Ansprüche kommen, sollen daher umfasst sein.
