DE10314808B4 - Sampling time determination when receiving higher-value frequency or phase-modulated received signals by correlation method - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Ermittlung und Nachführung des optimalen Abtastzeitpunkts für einen aus einem phasenmodulierten Empfangssignal gebildeten überabgetasteten digitalen Bitstrom (RXDAIN) dadurch gekennzeichnet, dass a) von einem differentiell phasenmodulierten Empfangssignal ein n-fach überabgetasteter digitaler Abtastwertestrom erzeugt wird; b) Abtastwerte jeweils mit den um einen Symboltakt beabstandeten konjugiert-komplexen Abtastwerten multipliziert werden und aus den erhaltenen Werten (ri) ein überabgetasteter digitaler Bitstrom (RXDAIN) erzeugt wird; c) ein nächstfolgender Abtastwert aus dem überabgetasteten digitalen Abtastwertestrom (RXDAIN) zum bisherigen optimalen Abtastzeitpunkt ausgelesen wird; d) der Abtastwert (r[k0)) in eine Vergleichsfolge eingespeist wird, welche als durchlaufendes Bitmuster abgelegt ist; e) eine Korrelation zwischen der Folge von abgetasteten Abtastwerten und der Vergleichsfolge ermittelt wird, wobei zu jedem Abtastzeitpunkt ein zugehöriger Korrelationswert ermittelt wird; und f) ein neuer optimaler Abtastzeitpunkt (t0) aus den zu den verschiedenen Abtastzeitpunkten ermittelten Korrelationswerten bestimmt wird.Method for determining and tracking the optimal sampling time for an oversampled digital bit stream (RXDAIN) formed from a phase-modulated received signal, characterized in that a) an n-times oversampled digital sample stream is generated from a differentially phase-modulated received signal; b) sample values are each multiplied by the complex conjugate sample values spaced apart by one symbol clock and an oversampled digital bit stream (RXDAIN) is generated from the values (ri) obtained; c) a next following sample is read out from the oversampled digital sample stream (RXDAIN) at the previous optimal sampling time; d) the sample (r [k0)) is fed into a comparison sequence which is stored as a continuous bit pattern; e) a correlation between the sequence of sampled sample values and the comparison sequence is determined, an associated correlation value being determined at each sampling time; and f) a new optimal sampling time (t0) is determined from the correlation values determined at the various sampling times.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung und Nachführung des optimalen Abtastzeitpunkts für einen überabgetasteten digitalen Bitstrom, welcher aus höherwertig frequenz- oder phasenmodulierten Empfangssignalen erzeugt wurde.The invention relates to a method for determining and tracking the optimum sampling time for an oversampled digital bit stream, which was generated from higher-quality frequency or phase modulated received signals.

Bei schnurlosen Kommunikationssystemen werden die Daten in Form einer Rahmenstruktur übermittelt. Vor der Übertragung der Datenpakete werden Synchronisationsworte übermittelt, die empfängerseitig bekannt sind. Synchronisationswort und Datenpaket zusammen ergeben einen Datenburst. Das Synchronisationswort zu Beginn des Bursts wird zum einen dazu verwendet, den Burst zu identifizieren. Zum anderen kann mittels dieses Synchronisationsworts die optimale Abtastphase für den empfangenen Bitstrom bestimmt werden. Bei Vorliegen eines digitalen Modulationsverfahrens wird diese Abtastphase so gewählt, dass jeweils in der Mitte der Symboldauer und somit bei der maximalen Öffnung des Augendiagramms abgetastet wird.In cordless communication systems, the data is transmitted in the form of a frame structure. Before the transmission of the data packets synchronization words are transmitted, which are known on the receiver side. Synchronization word and data packet together result in a data burst. The synchronization word at the beginning of the burst is firstly used to identify the burst. On the other hand, the optimum sampling phase for the received bit stream can be determined by means of this synchronization word. In the presence of a digital modulation method, this sampling phase is selected such that it is scanned in each case in the middle of the symbol duration and thus at the maximum opening of the eye diagram.

Nach der Demodulation wird empfängerseitig aus einem binär frequenzmodulierten Empfangssignal ein pulsamplitudenmoduliertes Empfangssignal erzeugt, welches die binären Daten kodiert. Dieses Empfangssignal wird einem Komparator zugeführt, der je nachdem, ob das Empfangssignal kleiner oder größer als Null ist, an seinem Ausgang den Wert 0 oder den Wert 1 liefert. Die eigentliche Umwandlung des Empfangssignals in eine Folge diskreter Werte erfolgt durch periodische Abtastung des Komparatorausgangs.After the demodulation, a pulse-amplitude-modulated received signal is generated on the receiver side from a binary frequency-modulated received signal, which encodes the binary data. This received signal is fed to a comparator, which supplies the value 0 or the value 1 at its output, depending on whether the received signal is smaller or larger than zero. The actual conversion of the received signal into a sequence of discrete values is performed by periodically sampling the comparator output.

Zur Bestimmung des optimalen Abtastzeitpunkts ist es von Vorteil, das Ausgangssignal des Komparators mehrmals innerhalb der Symboldauer mit einem bestimmten Überabtastverhältnis (OSR, Oversampling Ratio) abzutasten. Pro Datensymbol werden auf diese Weise n verschiedene Abtastwerte ermittelt. Von diesen Abtastwerten wird nur jeweils der zum optimalen Abtastzeitpunkt gehörige Wert weiterverarbeitet, die restlichen (n – 1) Werte werden ignoriert.To determine the optimum sampling instant, it is advantageous to sample the output of the comparator several times within the symbol duration at a particular oversampling ratio (OSR). For each data symbol n different samples are determined in this way. Of these samples, only the value corresponding to the optimum sampling time is further processed, the remaining (n-1) values are ignored.

Zur Bestimmung des optimalen Abtastzeitpunkts ist es bekannt, zu Beginn des Empfangs eines Datenbursts die überabgetasteten binären Daten mit dem empfängerseitig bekannten Synchronisationswort zu vergleichen. Dies erfolgt mittels eines Korrelators, der den Eingangsdatenstrom mit dem Synchronisationswort bitweise vergleicht und einen zugehörigen Korrelationswert ermittelt. Bei ungestörten Empfangssignalen liegt das erstmalige und letztmalige Auftreten von Korrelation zu Beginn bzw. am Ende einer Symboldauer, und der Abtastzeitpunkt wird in der Mitte zwischen diesen beiden Zeitpunkten gewählt.To determine the optimum sampling instant, it is known to compare the oversampled binary data with the synchronization word known at the receiver end at the beginning of the reception of a data burst. This is done by means of a correlator, which compares the input data stream with the synchronization word bit by bit and determines an associated correlation value. For undisturbed receive signals, the first and last occurrences of correlation are at the beginning and end of a symbol duration, respectively, and the sampling time is chosen halfway between these two times.

Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die Bestimmung der optimalen Abtastphase nur einmal für jeden Datenburst durchgeführt wird, und zwar zu Beginn des Empfangs des Datenbursts. Die anfangs ermittelte Abtastphase wird dann zur Abtastung des gesamten Datenbursts verwendet. Mögliche Signalstörungen zu Beginn eines Bursts führen dazu, dass die Abtastphase anfangs fehlerhaft festgelegt wird. Diese fehlerhafte Abtastphase wird dann zur Abtastung des gesamten Datenbursts verwendet, und es ergeben sich hohe Bitfehlerraten. Ein weiterer Nachteil ist, dass eine mögliche Drift der Zeitreferenzen von Sender und Empfänger nicht durch Nachführung der Abtastphase kompensiert werden kann, denn die anfangs festgelegte Abtastphase bleibt jeweils für einen ganzen Datenburst konstant.A disadvantage of this solution is that the determination of the optimal sampling phase is performed only once for each data burst, at the beginning of the reception of the data burst. The initially detected sample phase is then used to sample the entire data burst. Possible signal interference at the beginning of a burst causes the sampling phase to be initially set incorrectly. This erroneous sample phase is then used to sample the entire data burst, resulting in high bit error rates. A further disadvantage is that a possible drift of the time references of transmitter and receiver can not be compensated for by tracking the sampling phase, since the initially defined sampling phase always remains constant for an entire data burst.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 07 144 A1 , welche hiermit vollständig in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen wird, wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung und Nachführung des optimalen Abtastzeitpunktes für einen überabgetasteten Eingangsbitstrom beschrieben. Dabei wird von einem überabgetasteten digitalen Bitstrom ausgegangen, wobei pro Bit zu n verschiedenen Abtastzeitpunkten aufgenommene Abtastwerte vorliegen. Die beschriebene Vorrichtung umfasst eine Ausleseeinheit, welche aus dem überabgetasteten digitalen Bitstrom jeweils zum optimalen Abtastzeitpunkt das nächstfolgende Bit ausliest. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Einheit zur Ermittlung der Korrelation zwischen der Folge von abgetasteten Datenbits einerseits und einer Vergleichsfolge andererseits. Der neue optimale Abtastzeitpunkt wird durch eine Einheit zur Bestimmung des neuen optimalen Abtastzeitpunktes in Abhängigkeit von den zu den verschiedenen Abtastzeitpunkten ermittelten Korrelationswerten festgelegt. Dabei wird als Vergleichsfolge ein durchlaufendes Bitmuster verwendet, wobei in die Vergleichsfolge jeweils das zum optimalen Abtastzeitpunkt ausgelesene Bit eingespeist wird. Die Vergleichsfolge wird durch Auswertung des empfangenen Datenstroms erzeugt. Das aktuell ausgelesene Datenbit dient jeweils zum Update der Vergleichsfolge. Durch Korrelieren dieser Vergleichsfolge mit dem überabgetasteten Eingangsdatenstrom kann ein neuer optimaler Abtastzeitpunkt ermittelt werden. Das Auslesen des nächstfolgenden Bits durch die Ausleseeinheit kann dann bereits zu dem neu bestimmten optimalen Abtastzeitpunkt erfolgen. Auch dieses Bit wird wieder in die Vergleichfolge eingespeist, so dass im Umlaufverfahren eine ständige Neubestimmung und Nachführung des optimalen Abtastzeitpunkts ermöglicht wird.In the German Offenlegungsschrift DE 101 07 144 A1 , which is hereby fully incorporated in the disclosure of the present application, describes an apparatus and method for determining and tracking the optimum sampling time for an oversampled input bitstream. In this case, it is assumed that an oversampled digital bit stream is present, with sampled values recorded per bit at n different sampling instants. The device described comprises a read-out unit, which reads the next succeeding bit from the oversampled digital bit stream at the optimum sampling time. In addition, the device comprises a unit for determining the correlation between the sequence of sampled data bits on the one hand and a comparison sequence on the other hand. The new optimum sampling time is determined by a unit for determining the new optimum sampling time as a function of the correlation values determined at the different sampling times. In this case, a continuous bit pattern is used as the comparison sequence, wherein the bit read out at the optimum sampling time is fed into the comparison sequence. The comparison sequence is generated by evaluating the received data stream. The currently read data bit is used to update the comparison sequence. By correlating this comparison sequence with the oversampled input data stream, a new optimal sampling time can be determined. The readout of the next following bit by the readout unit can then already take place at the newly determined optimum sampling time. This bit is also fed back into the comparison sequence, so that a constant redetermination and tracking of the optimum sampling time is made possible in the circulation process.

Das in der genannten deutschen Offenlegungsschrift DE 101 07 144 A1 beschriebene Verfahren kann jedoch zunächst nur auf Empfangssignale angewandt werden, die zweiwertig frequenzmoduliert sind, insbesondere auf zweiwertig (G)FSK-modulierte Signale. Das bekannte Verfahren hängt von der Schwellwertbildung der demodulierten Daten bzw. der pulsamplitudenmodulierten Werte der zweiwertigen (G)FSK ab. Mit dem beschriebenen Verfahren kann die Abtastphase nicht ohne weitere Maßnahmen bei höherwertigen Modulationsverfahren bestimmt werden.That in the mentioned German patent application DE 101 07 144 A1 However, initially described method can be applied only to received signals which are bivalent frequency modulated, in particular to bivalent (G) FSK modulated signals. The known method depends on the thresholding of the demodulated data or the pulse amplitude modulated values of the bivalent (G) FSK. With the method described, the sampling phase can not be determined without further measures in the case of higher-order modulation methods.

Die Druckschrift US 5,329,242 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wiedergewinnung eines Nachrichtensignals aus einem Trägersignal. Aus dieser Druckschrift ist es insbesondere bekannt, ein wertekontinuierliches (analoges) oder wertediskretes (z. B. 2N-wertiges) frequenzmoduliertes Signal in entsprechende analoge Abtastwerte zu überführen.The publication US 5,329,242 describes a method and apparatus for recovering a message signal from a carrier signal. From this document it is particularly known to convert a value-continuous (analog) or value-discrete (eg 2 N -value) frequency-modulated signal into corresponding analog samples.

Die Druckschrift WO 90/06031 beschreibt digitale Schaltkreise zur Steigerung der Zuverlässigkeit eines Decoders für differentiell phasenmodulierte Signale. Eine in der 2 dargestellte Ausführungsform eines Schaltkreises weist einen digitalen Mischer 34, eine Verzögerungsleitung 38 und einen Multiplexer 42 auf, welchen jeweils die Signale 30, 40, I1 und I3 zugeführt werden.The publication WO 90/06031 describes digital circuits for increasing the reliability of a decoder for differentially phase modulated signals. One in the 2 illustrated embodiment of a circuit has a digital mixer 34 , a delay line 38 and a multiplexer 42 on which each of the signals 30 . 40 , I1 and I3 are supplied.

Die Druckschrift US 5,307,380 beschreibt einen Verzögerungsdetektions-Schaltkreis zum Reproduzieren eines digitalen Signals aus einem Empfangssignal. Insbesondere ist aus dieser Druckschrift eine Vorrichtung zur Rekonstruktion einer Vergleichsfolge bekannt, bei der zu jedem Abtastzeitpunkt ein zugehöriger Korrelationswert (zum Empfangssignal) ermittelt wird.The publication US 5,307,380 describes a delay detection circuit for reproducing a digital signal from a received signal. In particular, from this document a device for the reconstruction of a comparison sequence is known in which an associated correlation value (for the received signal) is determined at each sampling time.

Es ist dementsprechend die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das bekannte Verfahren zur Abtastzeitbestimmung zu erweitern und anzupassen auf eine Verwendung für höherwertige Phasenmodulationsverfahren. Das Verfahren soll für Phasenmodulationsverfahren wie π/2-DPBSK-Modulation (Differential Phase Binary Shift Keying) oder π/4-DQPSK-Modulation (Differential Quarternary Shift Keying) angewandt werden können.It is accordingly the object of the present invention to extend and adapt the known method for sampling time determination to a use for higher-order phase modulation methods. The method is intended to be applicable to phase modulation techniques such as π / 2 DPBSK modulation (Differential Phase Binary Shift Keying) or π / 4 DQPSK modulation (Differential Quaternary Shift Keying).

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a method having the characterizing features of patent claim 1. Advantageous developments and refinements are the subject of dependent claims.

Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Einheit zur Bestimmung der Abtastphase verwendet, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 07 144 A1 beschrieben worden ist. Die Erfindung bezieht sich darauf, wie die in bestimmter Weise phasenmodulierten Empfangssignale geeignet aufzubereiten sind, um in der Einheit zur Bestimmung der Abtastphase verarbeitet werden zu können.In the present invention, a unit for determining the sampling phase is used, as described in German Offenlegungsschrift DE 101 07 144 A1 has been described. The invention relates to how the receive signals, which are phase-modulated in a specific way, are to be suitably processed in order to be processed in the unit for determining the sampling phase.

Für einen aus einem phasenmodulierten Empfangssignal gebildeten überabgetasteten digitalen Bitstrom wird der optimale Abtastzeitpunkt ermittelt und nachgeführt, wobei
in einem Verfahrensschritt a) von einem differentiell phasenmodulierten Empfangssignal ein n-fach überabgetasteter digitaler Abtastwertestrom erzeugt wird,
in einem Verfahrensschritt b) Abtastwerte jeweils mit den um einen Symboltakt beabstandeten konjugiert-komplexen Abtastwerten multipliziert werden und aus den erhaltenen Werten (ri) ein überabgetasteter digitaler Bitstrom (RXDAIN) erzeugt wird,
in einem Verfahrensschritt c) ein nächstfolgender Abtastwert aus dem überabgetasteten digitalen Abtastwertestrom (RXDAIN) zum bisherigen optimalen Abtastzeitpunkt ausgelesen wird, in einem Verfahrensschritt d) der Abtastwert (r[k0]) in eine Vergleichsfolge eingespeist wird, welche als durchlaufendes Bit-Muster abgelegt ist,
in einem Verfahrensschritt e) eine Korrelation zwischen der Folge von abgetasteten Abtastwerten und der Vergleichsfolge ermittelt wird, wobei zu jedem Abtastzeitpunkt ein zugehöriger Korrelationswert ermittelt wird, und
in einem Verfahrensschritt f) ein neuer optimaler Abtastzeitpunkt (t0) aus den zu den verschiedenen Abtastzeitpunkten ermittelten Korrelationswerten bestimmt wird.
For an oversampled digital bit stream formed from a phase-modulated received signal, the optimum sampling time is determined and tracked, wherein
in a method step a) a n-fold oversampled digital sample stream is generated by a differential phase-modulated received signal,
in a method step b) samples are respectively multiplied by the conjugate-complex samples spaced by one symbol clock and an oversampled digital bit stream (RXDA IN ) is generated from the obtained values (r i ),
in a method step c), a next succeeding sample is read from the oversampled digital sample stream (RXDA IN ) at the previous optimum sampling time, in a method step d) the sample (r [k 0 ]) is fed into a comparison sequence, which is a continuous bit pattern is stored,
in a method step e) a correlation between the sequence of sampled samples and the comparison sequence is determined, wherein an associated correlation value is determined for each sampling time, and
in a method step f) a new optimum sampling time (t 0 ) is determined from the correlation values determined at the different sampling times.

Dabei kann der Verfahrensschritt b) auf zwei verschiedene Arten durchgeführt werden.In this case, the process step b) can be carried out in two different ways.

Zum einen kann aus dem Multiplikationsergebnis unmittelbar die Differenzphase bestimmt und einem Vergleich mit vorgegebenen Schwellwerten unterzogen werden, worauf jeder Differenzphase abhängig von dem Vergleichsergebnis ein aus N Bits bestehendes Bit-Wort zugeordnet wird.On the one hand, the difference phase can be determined directly from the multiplication result and subjected to a comparison with predetermined threshold values, whereupon each difference phase is assigned a bit word consisting of N bits depending on the result of the comparison.

Zum zweiten kann der Real- und Imaginärteil des Multiplikationsergebnisses unabhängig voneinander einem Vergleich mit vorgegebenen Schwellwerten unterzogen werden und es können ihnen abhängig von dem Vergleichsergebnis jeweils ein aus N Bits bestehendes Bit-Wort zugeordnet werden und aus den Bit-Worten kann die Differenzphase in dem Verfahrensschritt b) bestimmt werden.Secondly, the real and imaginary parts of the multiplication result can be subjected to a comparison with predetermined threshold values independently of each other, and depending on the comparison result, they can each be assigned a bit word consisting of N bits, and the bit phase can be the difference phase in the method step b) are determined.

Die Größe N bestimmt sich aus der Wertigkeit des Modulationsverfahrens.The quantity N is determined by the significance of the modulation method.

Im Verfahrensschritt b) können Datenwerte ri durch Multiplikation der Abtastwerte zi+OSR und zi durch ri = zi+OSR·zi* oder ri = zi·zi+OSR*
berechnet werden, wobei zi* das Konjugiert-Komplexe von zi ist.
In process step b) data values r i can by multiplying the sample values z i + z i and OSR by r i = z i + OSR · z i *, or r i = z i · z i + OSR *
where z i * is the conjugate complex of z i .

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The method according to the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:

1 eine Einheit zur Bestimmung der optimalen Abtastphase für einen überabgetasteten Bitstrom gemäß dem Stand der Technik; 1 an optimal sampling phase determining unit for an over-sampled bit stream according to the prior art;

2 eine erfindungsgemäß verwendete an sich ebenfalls bekannte Einheit zur Ermittlung der optimalen Abtastphase für einen überabgetasteten Bitstrom; 2 an invention also known per se for determining the optimum sampling phase for an oversampled bitstream;

3 die Aufbereitung eines 4-wertig GFSK-modulierten Empfangssignals für die Prozessierung der Daten in der Einheit nach der 2; und 3 the processing of a 4-valued GFSK-modulated received signal for the processing of the data in the unit after the 2 ; and

4 die Aufbereitung eines π/x-DXPSK-modulierten Empfangssignals für die Prozessierung in der Einheit der 2. 4 the processing of a π / x-DXPSK-modulated received signal for processing in the unit of 2 ,

In 1 ist eine Einheit zur Bestimmung der Abtastphase gemäß dem Stand der Technik gezeigt, bei der die Abtastphase zu Beginn eines Datenbursts für den gesamten Datenburst festgelegt wird. Dazu wird der Eingangsdatenstrom mit dem empfängerseitig bekannten Synchronisationswort korreliert, um aus dem Korrelationsergebnis die optimale Abtastphase herzuleiten.In 1 A sampling phase determination unit according to the prior art is shown, in which the sampling phase is determined at the beginning of a data burst for the entire data burst. For this purpose, the input data stream is correlated with the synchronization word known on the receiver side in order to derive the optimum sampling phase from the correlation result.

Hierzu wird das pulsamplitudenmodulierte Empfangssignal mehrmals innerhalb einer Symboldauer TBit entsprechend einem bestimmten Überabtastverhältnis (OSR, Oversampling Ratio) abgetastet, um so n Abtastwerte pro empfangenem Datensymbol zu erhalten. In dem in 1 gezeigten Beispiel gilt n = 9, das heißt es liegen zu jedem Datensymbol 9 Abtastwerte vor.For this purpose, the pulse amplitude modulated received signal is sampled several times within a symbol duration T bit corresponding to a certain oversampling ratio (OSR), so as to obtain n samples per received data symbol. In the in 1 In the example shown, n = 9, that is to say for every data symbol 9 Samples.

Der überabgetastete digitale Bitstrom RXDAIN wird durch eine Anordnung von seriell geschalteten Schieberegistern 1, 2, ..., 5 geschoben, wobei die Taktfrequenz der Schieberegister durch

Figure DE000010314808B4_0002
gegeben ist. Hierbei bezeichnet TS die Samplezeit, also das Zeitintervall, zwischen zwei Abtastwerten. Jedes der Schieberegister 1, 2, ..., 5 umfasst n = 9 verschiedene Schieberegisterzellen zur Aufnahme der digitalisierten Abtastwerte. Die Vorschubrichtung der Schieberegister ist durch den Pfeil 6 gekennzeichnet.The oversampled digital bitstream RXDA IN is shifted through an array of serially connected shift registers 1, 2, ..., 5, the clock frequency of the shift registers passing through
Figure DE000010314808B4_0002
given is. Here, T S denotes the sample time, ie the time interval between two samples. Each of the shift registers 1, 2,..., 5 comprises n = 9 different shift register cells for receiving the digitized samples. The feed direction of the shift registers is indicated by the arrow 6.

In jedem der Schieberegister 1, 2, ..., 5 finden sich die Bezeichnungen Z–1 sowie Z–8. Z–1 bezeichnet eine Verzögerung um eine Samplezeit TS und entsprechend bezeichnet Z–8 eine Verzögerung um acht Samplezeiten 8·TS. Insgesamt bewirkt daher jedes der Schieberegister 1, 2, ..., 5 eine Verzögerung um 9 Samplezeiten, beziehungsweise (wegen 9·TS = TBit ) um eine Symbolzeit TBit.In each of the shift registers 1, 2, ..., 5 are the names Z -1 and Z -8 . Z -1 denotes a delay of one sample period T S, and accordingly referred -8 Z a delay of eight sample times 8 · T S. Overall, therefore, each of the shift registers 1, 2, ..., 5 causes a delay by 9 sample times, or (because of 9 · T S = T bit ) by a symbol time T bit .

Die aus den Schieberegistern 1, 2, ..., 5 bestehende Schieberegisteranordnung ermöglicht eine einfache Festlegung der Abtastphase, indem eine der n Schieberegisterzellen des Schieberegisters 2 ausgewählt wird, aus der dann der nächstfolgende Datensymbolwert ausgelesen (7) wird. Die Abtastphase wird also durch Auswahl einer der n Schieberegisterzellen des Schieberegisters 2 festgelegt.The shift register arrangement consisting of the shift registers 1, 2,..., 5 makes it possible to easily determine the sampling phase by selecting one of the n shift register cells of the shift register 2, from which the next following data symbol value is read out (7). The sampling phase is thus determined by selecting one of the n shift register cells of the shift register 2.

Zur Ermittlung der optimalen Abtastphase werden die Inhalte r0, r1, ..., r14, r15 der jeweils ersten Zelle der Schieberegister 2, 3, ..., 5 mit der Samplefrequenz

Figure DE000010314808B4_0003
ausgelesen und der Einheit 8 zur Ermittlung der Korrelation zugeführt. Dort wird die Korrelation der Eingangsdatenfolge {(k·TS – m·TBit)}0≤m≤15 = {r(k·TS), r(k·TS – TBit), ..., r{k·TBit)} = {r0, r1, ..., r14, r15} mit dem bekannten, beispielsweise 16 Bit langen Synchronisationswort {s(m·TBit)}0≤m≤15 = {s0, s1, ..., s14, s15} korreliert, um zu jeder Abtastphase k einen zugehörigen Korrelationswert zu ermitteln. Zu diesem Zweck wird das Synchronisationswort RXSYNC in die hierfür vorgesehenen Speicherzellen 10 eingeschrieben (9). Als Korrelationswert dient die Hamming-Distanz d(k) zwischen der Eingangsdatenfolge einerseits und dem Synchronisationswort andererseits. Die Hamming-Distanz wird zu jedem der Zeitpunkte k·TS berechnet:
Figure DE000010314808B4_0004
In order to determine the optimum sampling phase, the contents r 0 , r 1 ,..., R 14 , r 15 of the respective first cell of the shift registers 2, 3,..., 5 with the sample frequency
Figure DE000010314808B4_0003
read out and fed to the unit 8 for determining the correlation. There is the correlation of the input data sequence {(k * T S -m * T bit )} 0≤m≤15 = {r (k * T S ), r (k * T S -T bit ), ..., r {k * Tbit)} = {r 0 , r 1 , ..., r 14 , r 15 } with the known, for example, 16-bit synchronization word {s (m · T bit )} 0≤m≤15 = {s 0 , s 1 , ..., s 14 , s 15 } is correlated to determine an associated correlation value for each sampling phase k. For this purpose, the synchronization word RXSYNC in the memory cells provided for this purpose 10 enrolled (9). The Hamming distance d (k) between the input data sequence on the one hand and the synchronization word on the other hand serves as the correlation value. The Hamming distance is calculated at each of the times k · T S :
Figure DE000010314808B4_0004

Die Hamming-Distanz gibt an, in wie vielen Bits sich die Folge der empfangenen Daten {r(k·TS – m·TBit)}0≤m≤15 und die Vergleichsfolge {s(m·TBit)}0≤m≤15 unterscheiden. Im vorliegenden Beispiel sind beide Sequenzen jeweils 16 Bit lang.The Hamming distance indicates in how many bits the sequence of received data {r (k * T s -m * T bit )} 0≤m≤15 and the comparison sequence {s (m · T bit )} 0≤m≤15 differ. In the present example, both sequences are 16 bits long.

Um festzustellen, ob eine hinreichend starke Korrelation zwischen der Eingangsbitfolge und der Vergleichsfolge vorliegt, wird die Hamming-Distanz d(k) mit einem wählbaren Schwellwert da verglichen. Falls d(k) ≤ dmax gilt, sind die beiden Folgen korreliert.To determine if there is a sufficiently strong correlation between the input bit sequence and the comparison sequence, the Hamming distance becomes d (k) compared with a selectable threshold da. If d (k) ≤ d max , the two sequences are correlated.

Zu Beginn jedes Datenbursts wird das Synchronisationswort übertragen. Es sei k1 – TS der Zeitpunkt, bei dem zum ersten Mal Korrelation vorliegt, bei dem also d(k1) ≤ dmax gilt. Dieser Zeitpunkt wird als SYNC bezeichnet. Das zum Zeitpunkt k1 gehörige Korrelationsflag f(k1) wird gesetzt: f(k1) = 1 At the beginning of each data burst, the synchronization word is transmitted. Let k 1 - T S be the time at which correlation is present for the first time, ie d (k 1 ) ≤ d max . This time is called SYNC. The correlation flag f (k 1 ) associated with the time k 1 is set: f (k 1 ) = 1

Für die nachfolgenden 8 Zeitpunkte k = k1 + 1, k1 + 2, ..., k1 + 8 werden jeweils die zugehörigen Hamming-Distanzen d(k) ermittelt und mit dmax verglichen. Wenn der Schwellwert dmax unterschritten ist, wird das zugehörige Korrelationsflag gesetzt:

Figure DE000010314808B4_0005
For the following 8 times k = k 1 + 1, k 1 + 2,..., K 1 + 8, the associated Hamming distances d (k) are respectively determined and compared with d max . If the threshold value d max is undershot, the associated correlation flag is set:
Figure DE000010314808B4_0005

Die auf diese Weise bestimmten Korrelationsflags f(k) mit k = k1 + 1, k1 + 2, ..., k1 + 8 werden von der Einheit 8 zur Ermittlung der Korrelation in ein Korrelationsflag-Schieberegister 11 eingeschrieben (12). Die Vorschubrichtung des Korrelationsflag-Schieberegisters 11 ist dabei durch den Pfeil 13 gegeben.The thus determined correlation flags f (k) with k = k 1 + 1, k 1 + 2, ..., k 1 + 8 are from the unit 8th for determining the correlation in a correlation flag shift register 11 inscribed (12). The feed direction of the correlation flag shift register 11 is there by the arrow 13 given.

Aus der im Schieberegister 11 gespeicherten, 9 Bit umfassenden Bitfolge der Korrelationsflags kann der optimale Abtastzeitpunkt t0 = k0·TS + m·Tbit bestimmt werden.From the in the shift register 11 stored, 9-bit bit sequence of the correlation flags, the optimal sampling t 0 = k 0 × T S + m × T bit be determined.

Das vor der Überabtastung vorliegende pulsamplitudenmodulierte Signal kann asymmetrisch verformt sein. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, den Abtastzeitpunkt dadurch an den Zeitpunkt maximaler Amplitude anzupassen, indem der Abtastzeitpunkt gegenüber dem mittigen Abtastzeitpunkt geringfügig verschoben wird. Dies kann mittels eines beliebig wählbaren zusätzlichen Zeitversatzes k2 ∊ {–2; –1; 0; 1; 2; 3} erfolgen.The pulse amplitude modulated signal present before the oversampling may be asymmetrically deformed. In this case, it may be advantageous to adapt the sampling instant to the time of maximum amplitude by slightly shifting the sampling instant from the central sampling instant. This can be done by means of an arbitrarily selectable additional time offset k 2 ε {-2; -1; 0; 1; 2; 3} take place.

Insofern gilt für den Zeitindex k0 k0 = k1 + P + k2, wobei P die Samplephase und k2 ∊ {–2; –1; 0; 1; 2; 3} einen beliebig wählbaren Zeitversatz bezeichnet.In this respect, the time index k 0 applies k 0 = k 1 + P + k 2 , where P is the sample phase and k 2 ε {-2; -1; 0; 1; 2; 3} denotes an arbitrary time offset.

Zunächst wird der optimale Abtastzeitpunkt t0 genau mittig zwischen dem Zeitpunkt beginnender Korrelation und dem Zeitpunkt letztmaliger Korrelation gewählt. Wenn k1 den Index des erstmaligen Auftretens von Korrelation und k1 + n1 den Index des letztmaligen Auftretens von Korrelation bezeichnet (also f(k1) = 1 und f(k1 + n1) = 1), dann ergibt sich die Samplephase P zu

Figure DE000010314808B4_0006
First, the optimum sampling time t 0 is selected exactly in the middle between the time of the beginning of the correlation and the time of the last correlation. If k 1 denotes the index of the first occurrence of correlation and k 1 + n 1 the index of the last occurrence of correlation (ie f (k 1 ) = 1 and f (k 1 + n 1 ) = 1), then the result Sample phase P too
Figure DE000010314808B4_0006

Bei der in 1 gezeigten Implementierung wird das im Korrelationsflag-Schieberegister 11 gespeicherte Bitmuster mittels einer Lookup-Table LUT in die zugehörige Samplephase P umgewandelt. Das Auslesen der Lookup-Table LUT erfolgt zu dem Zeitpunkt, zu dem die ganz rechts befindliche Schieberegisterzelle des Korrelationsflag-Schieberegisters 11 zum ersten mal den Wert 1 annimmt (also zum Zeitpunkt SYNC). Der Index n1 wird dann durch das letztmalige (also am weitesten links befindliche) Auftreten eines Korrelationsflags mit dem Wert ”1” bestimmt. Die dazwischen liegenden, mit ”X” bezeichneten Korrelationsflag-Werte sind für die Bestimmung von n1 sowie P ohne Belang (sogenannte ”don't care bits”). In der rechts neben der Lookup-Table LUT befindlichen Spalte sind die zu den verschiedenen Korrelationsflag-Bitfolgen gehörigen Samplephasen P angegeben.At the in 1 This is shown in the correlation flag shift register 11 stored bit pattern converted by means of a lookup table LUT in the associated sample phase P. The readout of the lookup table LUT occurs at the time when the rightmost shift register cell of the correlation flag shift register 11 takes the value 1 for the first time (ie at the time SYNC). The index n 1 is then determined by the last (ie, leftmost) occurrence of a correlation flag with the value "1". The intervening correlation flag values denoted by "X" are irrelevant for the determination of n 1 and P (so-called "do not care bits"). The column to the right of the lookup table LUT contains the sample phases P associated with the different correlation flag bit sequences.

Die Samplephase P wird dem Abtast-Halteglied 14 zugeführt und bestimmt zusammen mit den Parametern k0 sowie k2, zu welchem Zeitpunkt das Auslesen 7 einer bestimmten Registerzelle des Schieberegister 2 erfolgen soll. Der ausgelesene Wert wird jeweils für eine Symbolzeitdauer TBit = 9·TS gehalten, und auf diese Weise wird das gesampelte Eingangssignal RXDASampled erzeugt. Dieses Signal kann beispielsweise über eine Datenkonversionseinheit 15 einem Mikrokontroller μC zugeführt werden.The sample phase P becomes the sample hold 14 supplied and determined together with the parameters k 0 and k 2 , at which time the reading 7 a particular register cell of the shift register 2 should be done. The read-out value is held for a symbol period T bit = 9 * T S , and thus the sampled input signal RXDA Sampled is generated. This signal can, for example, via a data conversion unit 15 a microcontroller μC are supplied.

In 2 ist die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendete Einheit zur wiederholten Neubestimmung der Abtastphase dargestellt. Wie in der Einheit der 1 wird ein neunfach überabgetasteter digitaler Bitstrom RXDAIN in eine Folge von hintereinander geschalteten Schieberegistern 16, 17, ..., 20 eingespeist. Jedes der Schieberegister 16, 17, ..., 20 weist neun Speicherzellen auf und kann deshalb neun aufeinanderfolgende Abtastwerte aufnehmen. Jeweils nach Ablauf einer Samplezeit TS wird der Inhalt der Schieberegister um eine Position nach rechts weiterverschoben. Der Pfeil 21 gibt dabei die Vorschubrichtung der Schieberegister an.In 2 shows the unit used for the inventive method for repeated redetermination of the sampling phase. As in the unit of 1 For example, a nine-times oversampled digital bit stream RXDA IN is put into a series of shift registers connected in series 16 . 17 , ..., 20 fed. Each of the shift registers 16 . 17 , ..., 20 has nine memory cells and can therefore record nine consecutive samples. Each time a sample time T S has elapsed, the contents of the shift registers are shifted further by one position to the right. The arrow 21 indicates the feed direction of the shift registers.

Wie bei der Einheit der 1 hat die Einheit 30 zur Ermittlung der Korrelation die Aufgabe, zu jedem Abtastzeitpunkt einen Korrelationswert zwischen der Eingangsbitfolge {r0, r1, ..., r14} und der Vergleichsfolge zu ermitteln. Anders als im Stand der Technik umfassen die beiden zu vergleichenden Folgen nur jeweils 15 Bits (anstelle von bisher 16 Bit). Die Vergleichsfolge {s0, s1, ..., s14} ist in dem Vergleichsfolge-Schieberegister 22 abgelegt. Zur erstmaligen Bestimmung der Korrelation, also zu Beginn des Empfangs eines Datenbursts, enthält das Vergleichsfolge-Schieberegister 22 die unteren 15 Bit {s0, s1, ..., s14} des empfängerseitig bekannten Synchronisationsworts, das zu Beginn des Datenbursts übertragen wird.As with the unit of 1 has the unit 30 To determine the correlation, the task is to determine a correlation value between the input bit sequence {r 0 , r 1 ,..., r 14 } and the comparison sequence at each sampling instant. Unlike in the prior art, the two episodes to be compared only comprise 15 bits each (instead of the previous 16 bits). The comparison sequence {s 0 , s 1 , ..., s 14 } is in the comparison order shift register 22 stored. to first determination of the correlation, ie at the beginning of receiving a data burst contains the comparison sequence shift register 22 the lower 15 bits {s 0 , s 1 , ..., s 14 } of the receiver-side known synchronization word, which is transmitted at the beginning of the data burst.

Die Einheit 30 zur Ermittlung der Korrelation bestimmt für jeden der Zeitpunkte k·TS die Hamming-Distanz d(k) zwischen der Eingangsbitfolge und der Vergleichsfolge. Der Zeitpunkt k1·TS bezeichnet den Zeitpunkt erstmaliger Korrelation, also den Zeitpunkt, zu dem zum ersten Mal d(k1) ≤ dmax gilt. Das zugehörige Korrelationsflag f(k1) wird gleich 1 gesetzt, und dieser Wert wird in das Korrelationsflag-Schieberegister 23 eingeschrieben (24). Genau wie anhand von 1 beschrieben, werden auch zu den nachfolgenden acht Hamming-Distanzen d(k) mit k = k1 + 1, k1 + 2, ..., k1 + 8 die zugehörigen Korrelationsflags f(k) ermittelt und in das Korrelationsflag-Schieberegister 23 eingeschrieben. Die eingeschriebenen Werte werden von links nach rechts entsprechend dem Pfeil 25 durch das Schieberegister geschoben.The unit 30 For determining the correlation, for each of the times k · T S, the Hamming distance d (k) between the input bit sequence and the comparison sequence is determined. The time k 1 · T S denotes the time of first correlation, ie the time at which d (k 1 ) ≦ d max applies for the first time. The associated correlation flag f (k 1 ) is set equal to 1, and this value is put into the correlation flag shift register 23 enrolled (24). Just like on the basis of 1 The associated correlation flags f (k) are also determined for the following eight Hamming distances d (k) with k = k 1 + 1, k 1 + 2,..., k 1 + 8 and into the correlation flag shift register 23 enrolled. The inscribed values are from left to right according to the arrow 25 pushed through the shift register.

Das im Korrelationsflag-Schieberegister 23 abgelegte Bitmuster kann mittels der Lookup-Table LUT in die Samplephase Pk für den in der Mitte des Korrelationsintervalls liegenden optimalen Abtastzeitpunkt t0 übersetzt werden. Dabei gilt t0 = k0·TS + m – TBit mit k0 = k1 + Pk + k2, wobei k1 den Zeitindex für das erstmalige Auftreten von Korrelation, Pk die Samplephase und k2 einen beliebig wählbaren Zeitversatz mit k2 ∊ {–2; –1; 0; 1; 2; 3} bezeichnet.The in the correlation flag shift register 23 Stored bit patterns can be translated by means of the lookup table LUT into the sample phase P k for the optimum sampling time t 0 lying in the middle of the correlation interval. It applies t 0 = k 0 * T S + m -T bit with k 0 = k 1 + P k + k 2 , where k 1 is the time index for the first occurrence of correlation, P k is the sample phase and k 2 is a freely selectable time offset with k 2 ε {-2; -1; 0; 1; 2; 3}.

Die so bestimmte Abtastphase Pk wird dem Abtast-Halteglied 27 zugeführt; das Auslesen 26 des nächstfolgenden Bits des Eingangsbitstroms erfolgt dann bereits zu dem durch Pk festgelegten Abtastzeitpunkt. Das neu ausgelesene Bit r[k0] wird als Teil des gesampelten Eingangsbitstroms RXDASampled über die Datenkonvertiereinheit 29 dem Mikrokontroller μC zugeführt.The thus determined sampling phase P k becomes the sample and hold circuit 27 supplied; the reading 26 of the next bit of the input bit stream then already takes place at the sampling instant defined by P k . The newly read-out bit r [k 0] is sampled as part of the input bit stream RXDA Sampled on the Datenkonvertiereinheit 29 supplied to the microcontroller μC.

Anders als bei der Einheit der 1 wird das neu ausgelesene Bit r[k0] auch in das Vergleichsfolge-Schieberegister 22 eingespeist (Pfeil 28), so das sich folgende neue Vergleichsfolge ergibt: {r[k0], s0, s1, ..., s13} Unlike the unity of 1 the newly read bit r [k 0 ] will also be in the compare order shift register 22 fed (arrow 28 ), resulting in the following new comparison sequence: {r [k 0 ], s 0 , s 1 , ..., s 13 }

Das Bit s14 des Synchronisationsworts wird durch das Einschieben von r[k0] aus dem Vergleichsfolge-Schieberegister 22 herausgeschoben.The bit s 14 of the synchronization word is obtained by inserting r [k 0 ] from the comparison sequence shift register 22 pushed out.

Statt eines Vergleichs mit dem bekannten Synchronisationswort erfolgt die Bestimmung der neuen Abtastphase erfindungsgemäß durch Vergleich der Eingangssamples mit einer Vergleichsfolge, welche sich aus einer entscheidungsbasierten (Decision Directed) Auswertung des empfangenen Datenstroms ergibt. Die Entscheidung über den Wert des Datenbits r[k0] wird durch Auslesen (26) des Eingangsdatenstroms mit der bisherigen Abtastphase Pk getroffen.Instead of a comparison with the known synchronization word, the determination of the new sampling phase takes place according to the invention by comparing the input samples with a comparison sequence, which results from a decision-based analysis of the received data stream. The decision about the value of the data bit r [k 0 ] is made by reading ( 26 ) of the input data stream with the previous sampling phase P k hit.

Die neue Abtastphase Pk+1 wird dann anhand einer modifizierten Vergleichsfolge ermittelt, welche basierend auf der Entscheidung über r[k0] generiert wird. Die Bestimmung der neuen Abtastphase Pk+1 erfolgt durch Korrelation des Eingangsdatenstroms mit der neuen Vergleichsfolge {r[k0], s0, s1, ..., s13}.The new sampling phase P k + 1 is then determined on the basis of a modified comparison sequence, which is generated based on the decision on r [k 0 ]. The determination of the new sampling phase P k + 1 is carried out by correlating the input data stream with the new comparison sequence {r [k 0 ], s 0 , s 1 , ..., s 13 }.

Im Unterschied zu der Einheit der 1 wird das Bit r0 nicht mehr aus dem Schieberegister 17, sondern aus dem Schieberegister 18 ausgelesen. Dadurch ergibt sich eine gewisse zeitliche Verzögerung zwischen dem Auslesen 26 des für die Vergleichsfolge benötigten Bit r[k0] einerseits und dem Auslesen des Bits r0 aus dem Eingangsdatenstrom, so dass der Wert von r[k0], der für die Vergleichsfolge benötigt wird, beim Eintreffen von r0 bereits zur Verfügung steht. Wegen dieses Zeitversatzes kann bei der Lösung der 2 das volle Abtastzeitintervall von beginnender zu nachlassender Korrelation zwischen Eingangs- und Vergleichsfolge durchlaufen werden. Dabei ist es von Vorteil, wenn das Vergleichsfolge-Schieberegister 22 jeweils zu den Zeitpunkten k1 + m·TBit mit Null gefüllt wird, denn auf diese Weise kann das Einsetzen der Korrelation besser verfolgt werden.Unlike the unity of 1 the bit r 0 is no longer out of the shift register 17 but from the shift register 18 read. This results in a certain time delay between readings 26 the required for the comparison sequence bit r [k 0 ] on the one hand and the readout of the bit r 0 from the input data stream, so that the value of r [k 0 ], which is required for the comparison sequence, is already available when r 0 arrives , Because of this time lag can be in the solution of the 2 the full sampling time interval from incipient to decreasing correlation between input and comparison sequences. It is advantageous if the comparison sequence shift register 22 in each case at the times k 1 + m × T bit is filled with zero, because in this way the onset of the correlation can be better tracked.

Die neu bestimmte Abtastphase Pk+1 wird dem Abtast-Halteglied 27 zugeführt. Das nächste Eingangsbit kann dann bereits mit der neuen Abtastphase Pk+1 ausgelesen (26) werden.The newly determined sampling phase P k + 1 becomes the sample hold 27 fed. The next input bit can then already be read (26) with the new sampling phase P k + 1 .

Um zu vermeiden, dass die Nachregelung zum Beispiel durch stark gestörte Datenbits immer wieder fehlerhafte Vergleichsmuster erhält und damit die neubestimmten Abtastphasen immer wieder fehlerhaft sind, soll eine Nachregelung der Abtastphase Pk+1 nur innerhalb eines bestimmten Bereichs um die anfangs bestimmte Abtastphase Pinitial erlaubt werden.In order to avoid that the readjustment, for example due to strongly disturbed data bits, repeatedly receives erroneous comparison patterns and thus the newly determined sampling phases are always faulty, a readjustment of the sampling phase P k + 1 is only allowed within a certain range around the initially determined sampling phase P initial become.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Abweichungen der neu bestimmten Abtastphasen von der anfangs bestimmten Abtastphase Pinitial über einen bestimmten Zeitraum aufsummiert werden und eine Nachregelung erst dann ausgeführt wird, wenn die aufsummierte Abweichung eine bestimmte Schwelle überschreitet. Durch diese Maßnahme kann eine verbesserte Robustheit der Regelung erzielt werden.It can also be provided that the deviations of the newly determined sampling phases from the initially determined sampling phase P are initially summed up over a certain period of time and that a readjustment is only carried out when the accumulated deviation exceeds a certain threshold. By this measure, an improved robustness of the control can be achieved.

Die Einheit der 2 ermöglicht eine kontinuierliche Nachregelung der Abtastphase Pk und stellt damit sicher, dass die einzelnen ankommenden Datensymbole jeweils in der Mitte abgetastet werden. Dadurch wird die Entscheidung für die einzelnen Datenbits verbessert, die Bitfehlerrate wird reduziert. Insbesondere führt eine Signalstörung zu Beginn des Datenbursts, also bei der Übertragung des Synchronisationsworts, nicht mehr zu einer fehlerhaften Abtastung des gesamten ankommenden Datenbursts. Eine eventuelle Drift der Zeitreferenzen von Sender und Empfänger kann durch die erfindungsgemäße Nachführung der Abtastphase kompensiert werden.The unity of 2 allows continuous readjustment of the sampling phase P k and provides so that the individual incoming data symbols are scanned in the middle. This improves the decision for the individual data bits and reduces the bit error rate. In particular, a signal disturbance at the beginning of the data burst, ie during the transmission of the synchronization word, no longer results in erroneous sampling of the entire incoming data burst. A possible drift of the time references of transmitter and receiver can be compensated by the tracking of the sampling phase according to the invention.

Zwischen dem Schieberegister 18 und dem Abtast-Halteglied 27 ist ein zusätzlicher Abgriff gestrichelt eingezeichnet, damit man bei differentieller Codierung eine Verarbeitung der Symbole mit den um OSR Takte verschobenen Symbolen vornehmen kann.Between the shift register 18 and the sample holding member 27 an additional tap is shown in dashed lines, so that one can perform processing of the symbols with the symbols shifted by OSR clocks in differential encoding.

In der 3 ist dargestellt, auf welche Weise ein höherwertig frequenzmoduliertes, im vorliegenden Fall ein 4-wertig GFSK-moduliertes Empfangssignal in nicht zur Erfindung gehörender Weise aufzubereiten ist, um einer Einheit nach der 2 zugeführt und darin zum Zwecke der Abtastzeitbestimmung verarbeitet werden zu können.In the 3 It is shown how a high-order frequency-modulated, in the present case a 4-valued GFSK-modulated received signal is to be processed in a manner not belonging to the invention to a unit after the 2 be fed and processed therein for the purpose of sampling time can.

Im linken Teilbild der 3 ist ein pulsamplitudenmoduliertes Signal dargestellt, welches aus dem frequenzmodulierten Empfangssignal erzeugt wurde. Dieses pulsamplitudenmodulierte Signal wird einem Schwellwertvergleich mit vorgegebenen Schwellen 1, 2 und 3 unterzogen. Das pulsamplitudenmodulierte Signal kann beispielsweise einem Schwellwertdetektor zugeführt werden, in dem die Schwellwerte derart eingestellt sind und der an seinem Ausgang eine Bitfolge abhängig von dem Ergebnis des Schwellwertvergleichs abgibt. Im rechten Teilbild ist dargestellt, wie durch Vergleich des pulsamplitudenmodulierten Signals mit den Schwellwerten 1, 2 und 3 ein Bit-Wort bestehend aus N = 2 Bits erzeugt und ausgegeben wird. In diesem Teilbild ist die Kurve des pulsamplitudenmodulierten Signals erneut eingezeichnet und es ist zu sehen, dass zu den Zeitpunkten, an denen die Kurve oberhalb oder unterhalb der Schwellwerte liegt, eine neue Bitfolge generiert wird.In the left part of the picture 3 a pulse amplitude modulated signal is shown, which was generated from the frequency-modulated received signal. This pulse amplitude modulated signal is subjected to a threshold value comparison with predetermined thresholds 1, 2 and 3. The pulse amplitude modulated signal can be supplied, for example, to a threshold value detector in which the threshold values are set in such a way and which outputs a bit sequence at its output as a function of the result of the threshold value comparison. The right-hand part of the drawing shows how, by comparing the pulse-amplitude-modulated signal with the threshold values 1, 2 and 3, a bit word consisting of N = 2 bits is generated and output. In this partial image, the curve of the pulse amplitude modulated signal is redrawn and it can be seen that a new bit sequence is generated at those times when the curve is above or below the threshold values.

Der Schwellwertvergleich wird bei einer bestimmten Abtastrate vorgenommen, die wiederum ein Vielfaches der Bitrate beträgt. Die überabgetasteten Symbole werden in einen Bit-Datenstrom mit der doppelten Abtastrate überführt, indem jedem Symbol 2 Bits zugeordnet werden. Dieser so erhaltene Datenstrom mit der vorgegebenen Abtastrate kann nun in die im Zusammenhang mit der in 2 beschriebenen Einheit zur Bestimmung der optimalen Abtastphase basierend auf dem Korrelationsverfahren geleitet werden und somit kann die Abtastzeitbestimmung erfolgen.The threshold comparison is made at a certain sampling rate, which in turn is a multiple of the bit rate. The oversampled symbols are converted to a double sampling rate bit stream by assigning 2 bits to each symbol. This data stream thus obtained with the predetermined sampling rate can now be converted into the data in connection with the data in 2 described unit for determining the optimum sampling phase are guided based on the correlation method and thus the sampling time can be determined.

In der 4 ist dargestellt, wie phasenmodulierte Empfangssignale aufzubereiten sind, um in einer Abtastphasenbestimmungseinheit der 2 prozessiert werden zu können. Dieses Verfahren bezieht sich auf differentiell π/x-DxPSK-phasenmodulierte Signale, wobei beispielsweise x = 2 oder 4 sein kann. Im Falle dieser phasenmodulierten Verfahren erfolgt keine Umsetzung durch Demodulation wie bei den frequenzmodulierten Verfahren in ein pulsamplitudenmoduliertes Signal, sondern es erfolgt durch Demodulation eine Abbildung in den Phasenraum (Konstellationsdiagramm), wie es im linken Teilbild der 4 dargestellt ist, in welchem die überabgetasteten komplexwertigen Proben (Samples) zi dargestellt sind. Aufgrund der differentiellen Codierung ist die Information über die Bits in dem Übergang von einem Zustand im Konstellationsdiagramm zu dem um einen Bit-(bzw. Symbol-)Takt nachfolgenden Zustand enthalten. Um nun eine Bestimmung des Abtastzeitpunktes vornehmen zu können, werden die um einen Bit-Takt, also um OSR Samples bei einer Überabtastung, auseinander liegenden überabgetasteten Samples miteinander multipliziert: ri = zi+OSR·zi*, oder ri = zi·zi+OSR*, wobei zi* das Konjugiert-Komplexe von zi ist. Wie allgemein bekannt ist, unterscheiden sich die Phasen von x*(k) und x(k) in ihrem Vorzeichen. Insofern erhält man als Phase des Ausdrucks x*(k)·y(k) die Differenz der Phasen von y(k) und x(k).In the 4 It is shown how phase-modulated received signals are to be processed in order to determine in a sampling phase determination unit 2 to be processed. This method relates to differential π / x DxPSK phase modulated signals, where x = 2 or 4, for example. In the case of these phase-modulated methods, no conversion takes place by demodulation as in the frequency-modulated method in a pulse amplitude modulated signal, but it takes place by demodulation an image in the phase space (constellation diagram), as in the left part of the image 4 in which the oversampled complex-valued samples (samples) z i are shown. Due to the differential encoding, the information about the bits in the transition from a state in the constellation diagram to the state subsequent to a bit (or symbol) clock is included. In order to be able to make a determination of the sampling instant, the oversampled samples which are separated by one bit clock, ie by OSR samples in the case of an oversampling, are multiplied together: r i = z i + OSR * z i *, or r i = z i * z i + OSR *, where z i * is the conjugate complex of z i . As is well known, the phases of x * (k) and x (k) differ in their sign. In this respect one obtains as phase of the expression x * (k) * y (k) the difference of the phases of y (k) and x (k).

Der so erhaltene Datenstrom enthält in der Phase somit die Information über die Bits. Um nun eine Bestimmung der optimalen Abtastphase basierend auf dem Korrelationsverfahren vornehmen zu können, gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie sie im rechten Teilbild der 4 angedeutet sind. Hier ist zunächst noch einmal dargestellt, wie die zeitverzögerten Samples zi und Zi+OSR durch Multiplikation in obige Ausdrücke ri überführt werden. Von diesen ausgehend kann nun zum einen unmittelbar die Differenzphase bestimmt werden, diese dann – ähnlich wie oben im Zusammenhang mit den frequenzmodulierten Empfangsignalen beschrieben – als pulsamplitudenmoduliertes Signal betrachtet werden und mittels einer Schwellwertbildung auf die durch die Modulation vorgegebenen möglichen Differenzphasen abgebildet werden. Die Korrelation würde dann mit den Differenzphasen durchgeführt werden, die dem Synchronisationswort durch die Modulation zugeordnet werden. Die andere bereits genannte Möglichkeit besteht darin, dass Real- und Imaginärteil separat einer Schwellwertbildung zugeführt werden und anschließend hieraus die Phasenbestimmung erfolgt. Daran anschließend kann wie zuvor beschrieben die Korrelation erfolgen.The data stream thus obtained contains in phase thus the information about the bits. In order to be able to carry out a determination of the optimum sampling phase based on the correlation method, there are various possibilities, as described in the right-hand sub-image of FIG 4 are indicated. Here it is shown once again how the time-delayed samples z i and Z i + OSR are converted by multiplication into the above expressions r i . Starting from these, the differential phase can now be determined directly for one thing, and then - as described above in connection with the frequency-modulated receive signals - be considered a pulse amplitude modulated signal and mapped to the possible differential phases given by the modulation. The correlation would then be performed on the difference phases associated with the synchronization word by the modulation. The other option already mentioned is that the real and imaginary parts are fed separately to a threshold value formation, and the phase determination then takes place therefrom. Subsequently, as described above, the correlation can take place.

Darüber hinaus sind noch weitere Alternativen denkbar. Wesentlich jedoch ist die Überführung der komplexwertigen Eingangs-Samples in die Phaseninformation, die den Bits durch die Modulation zugeordnet wird.In addition, other alternatives are conceivable. What is essential, however, is the transfer of the complex-valued input samples into the phase information which is assigned to the bits by the modulation.

Auch für die höherwertigen Modulationsverfahren gilt, dass die Korrelation nicht nur auf binären Daten erfolgen kann, sondern auch mehrwertige Quantisierungen vorgenommen werden können.For the higher-order modulation methods, too, the correlation can not only be made on binary data, but also multivalue quantization can be performed.

Claims (4)

Verfahren zur Ermittlung und Nachführung des optimalen Abtastzeitpunkts für einen aus einem phasenmodulierten Empfangssignal gebildeten überabgetasteten digitalen Bitstrom (RXDAIN) dadurch gekennzeichnet, dass a) von einem differentiell phasenmodulierten Empfangssignal ein n-fach überabgetasteter digitaler Abtastwertestrom erzeugt wird; b) Abtastwerte jeweils mit den um einen Symboltakt beabstandeten konjugiert-komplexen Abtastwerten multipliziert werden und aus den erhaltenen Werten (ri) ein überabgetasteter digitaler Bitstrom (RXDAIN) erzeugt wird; c) ein nächstfolgender Abtastwert aus dem überabgetasteten digitalen Abtastwertestrom (RXDAIN) zum bisherigen optimalen Abtastzeitpunkt ausgelesen wird; d) der Abtastwert (r[k0)) in eine Vergleichsfolge eingespeist wird, welche als durchlaufendes Bitmuster abgelegt ist; e) eine Korrelation zwischen der Folge von abgetasteten Abtastwerten und der Vergleichsfolge ermittelt wird, wobei zu jedem Abtastzeitpunkt ein zugehöriger Korrelationswert ermittelt wird; und f) ein neuer optimaler Abtastzeitpunkt (t0) aus den zu den verschiedenen Abtastzeitpunkten ermittelten Korrelationswerten bestimmt wird.Method for determining and tracking the optimum sampling instant for an oversampled digital bit stream (RXDA IN ) formed from a phase-modulated received signal, characterized in that a) a n-times oversampled digital sample stream is generated by a differential phase-modulated received signal; b) multiplying samples by the conjugate-complex samples spaced one symbol clock apart, and generating an oversampled digital bit stream (RXDA IN ) from the obtained values (r i ); c) reading out a next succeeding sample from the oversampled digital sample stream (RXDA IN ) at the previous optimal sample time; d) the sample value (r [k 0 )) is fed into a comparison sequence which is stored as a continuous bit pattern; e) a correlation between the sequence of sampled samples and the comparison sequence is determined, wherein an associated correlation value is determined at each sampling instant; and f) a new optimum sampling time (t 0 ) is determined from the correlation values determined at the different sampling instants. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – im Verfahrensschritt b) aus dem Multiplikationsergebnis unmittelbar die Differenzphase bestimmt wird und die Differenzphase einem Vergleich mit vorgegebenen Schwellwerten unterzogen wird, und – jeder Differenzphase abhängig von dem Vergleichsergebnis ein aus N Bits bestehendes Bit-Wort zugeordnet wird.A method according to claim 1, characterized in that - in step b) from the multiplication result directly the difference phase is determined and the difference phase is subjected to comparison with predetermined thresholds, and - each difference phase depending on the comparison result assigned to an existing N bits bit word becomes. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – im Verfahrensschritt b) Real- und Imaginärteil des Multiplikationsergebnisses unabhängig voneinander einem Vergleich mit vorgegebenen Schwellwerten unterzogen werden und ihnen abhängig von dem Vergleichsergebnis jeweils ein aus N Bits bestehendes Bit-Wort zugeordnet werden, und – aus den so bestimmten Bit-Worten die Differenzphase zu den verschiedenen Abtastzeitpunkten bestimmt wird.Method according to Claim 2, characterized in that - in method step b), the real and imaginary parts of the multiplication result are subjected independently to a comparison with predetermined threshold values and, depending on the comparison result, they are each assigned a bit word consisting of N bits, and - off the thus determined bit words, the difference phase is determined at the different sampling times. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – im Verfahrensschritt b) aus den Abtastwerten zi+OSR und zi Datenwerte ri durch ri = zi+OSR·zi* oder ri = zi·zi+OSR* berechnet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - in method step b), data values r i are obtained from the sampled values z i + OSR and z i r i = z i + OSR * z i * or r i = z i * z i + OSR * be calculated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101889238B (en) * 2007-12-05 2012-11-07 浜松光子学株式会社 Phase modulating apparatus and phase modulating method
DE102017212715B3 (en) * 2017-07-25 2019-01-31 Robert Bosch Gmbh Method for processing continuous sensor signals and sensor system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990006031A1 (en) * 1988-11-17 1990-05-31 Plessey Electronic Systems Corp. Digital differential phase-shift keyed decoder
US5307380A (en) * 1990-06-29 1994-04-26 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Delaying detection circuit
US5329242A (en) * 1992-10-22 1994-07-12 Myers Glen A Method and apparatus for signal demodulation using time-intervals
DE10107144A1 (en) * 2001-02-15 2002-08-29 Infineon Technologies Ag Unit for determining the sampling phase

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990006031A1 (en) * 1988-11-17 1990-05-31 Plessey Electronic Systems Corp. Digital differential phase-shift keyed decoder
US5307380A (en) * 1990-06-29 1994-04-26 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Delaying detection circuit
US5329242A (en) * 1992-10-22 1994-07-12 Myers Glen A Method and apparatus for signal demodulation using time-intervals
DE10107144A1 (en) * 2001-02-15 2002-08-29 Infineon Technologies Ag Unit for determining the sampling phase

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