DE10317905A1

DE10317905A1 - Verfahren und Gerät zur Synchronisierung eines Funktelemetriesystems mittels eines Übertragungsreferenz-Verzögerungssprung-Ultrabreitband-Pilotsignals

Info

Publication number: DE10317905A1
Application number: DE10317905A
Authority: DE
Inventors: Ralph Thomas Hoctor; Stephen Michael Hladik
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2003-12-11
Also published as: CN1645776A; US20030198212A1; US7313127B2; CN1645776B

Abstract

Ein Zeitmultiplex-Funkkommunikationssystem und -Verfahren verwendet ein Übertragungsreferenz-Verzögerungssprung-(TR/DH-)Ultrabreitband-(UWB-) DOLLAR A Sendesignal, um allen Mobilvorrichtungen (12) in einem Abdeckungsbereich ein Pilotsignal (5) bereitzustellen, von dem eine Zeitsynchronisation hergeleitet wird. Unter Verwendung dieses TR/DH-UWB-Impulspilotsignals und einer Demodulation geringer Komplexität in den Mobilvorrichtungen verwenden die Mobilvorrichtungen einen einfachen Signalerfassungsalgorithmus, um eine Synchronisation mit dem Pilotsignal zu erfassen. Als Ergebnis werden alle Vorrichtungen in einem Lokalbereichsnetzwerk mit dem Bittakt (87) des Systems synchronisiert. Dies verringert im großen Umfang den Suchraum, der für die Signalerfassung erforderlich ist, eine Empfangseinrichtungssignalverarbeitungskomplexität sowie eine Länge von Nachrichtenpräambeln, die zum Synchronisieren der Basisstationsempfangseinrichtung mit einer Übertragung von einer beliebigen der Mobilvorrichtungen erforderlich sind.

Description

Der Gegenstand dieser Anmeldung bezieht sich auf die anhängige Patentanmeldung Nr. 09/753,443, eingereicht am 3. Januar 2001, von H. W. Tomlinson, Jr., J. E. Hershey, R. T. Hoctor und K. B. Welles, II, für "Ultra-Wideband Communication System" (GE-Listen-Nr. RD-27,754), die anhängige Patentanmeldung Nr. 09/974,032, eingereicht am 10. Oktober 2001, von R. T. Hoctor, D. M. Davenport, A. M. Dentinger, N. A. Van Stralen, H. W. Tomlinson, Jr., K. B. Welles, II, und J. E. Hershey für "Ultra-Wideband Communication System an Method Using a Delay-Hopped, Continuous Noise Transmitted Reference" (GE-Listen-Nr. RD-27,759), die anhängige Patentanmeldung Nr. 09/973,140, eingereicht am 9. Oktober 2001, von R. T. Hoctor, J. E. Hershey und H. W. Tomlinson, Jr., für "Transmitter Location for Ultra-Wideband, Transmitted-Reference, CDMA Communication System" (GE-Listen-Nr. RD-27,855) und die anhängige Patentanmeldung Nr. 10/125,092, eingereicht am 19. April 2002, von R. T. Hoctor und S. Hladik für "Synchronization of Ultra-Wideband Communications Using a Transmitted-Reference Preamble" (GE-Listen-Nr. RD- 28,133), die alle dem Anmelder dieser Anmeldung zugeordnet sind. Auf die Offenbarungen der Anmeldungen Nr. 09/753,443, Nr. 09/974,032, Nr. 09/973,140 und Nr. 10/125,092 (GE-Liste-Nr. RD-28,133) wird hier Bezug genommen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Transmitted-Reference-Ultra- Wideband-Funkkommunikationssystem (TR-UWB- Funkkommunikationssystem) beziehungsweise ein Übertragungsreferenz-Ultrabreitband- Funkkommunikationssystem, und insbesondere ein Schema zur Verwendung eines derartigen Signals, wie beispielsweise eines Pilotsignals beziehungsweise eines Gruppensignals (pilot signal), welches alle Funkübertragungseinrichtungen in einem Abdeckungsbereich empfangen können und von welchem sie eine Zeitsynchronisation herleiten können.

Die Verwendung eines Zeitmultiplexverfahrens (TDMA) zur Synchronisation mehrerer Übertragungseinrichtungen, die denselben Kanal verwenden möchten, ist auf dem Gebiet der Kommunikation allgemein bekannt. Bei dem TDMA-Schema verwenden mehrere Übertragungseinrichtungen einen Kommunikationskanal seriell, wobei jede einen Zeitschlitz erhält, während dessen sie einen exklusiven Gebrauch des Kanals hat. Ein anderes Schema zur Koordination mehrerer Übertragungseinrichtungen, das auf TDMA bezogen ist, ist ein Slotted-Random-Access-Verfahren beziehungsweise ein Schlitz-Zufallszugriff-Verfahren. Ein Beispiel für diese Art von Technik ist der Slotted-ALOHA- Medienzugriffsansatz. In einem Slotted-Random-Access- System können Übertragungseinrichtungen bei einer beliebigen Zeit, zu der sie möchten, den Kanal verwenden, wobei aber ihre Übertragungen bei einer Zeit starten müssen, die durch einen bestimmten Takt bestimmt ist. Dieser Takt bestimmt die Schlitze, bei denen Übertragungen stattfinden können.

Eine Schwierigkeit, die sowohl bei dem TDMA-Schema als auch bei dem Slotted-Random-Access-Schema auftritt, ist die Einrichtung beziehungsweise Etablierung und Aufrechterhaltung einer gemeinsamen Zeitbasis zur Regulierung der Übertragungszeiten der Übertragungseinrichtungen. Im Allgemeinen muss eine Art von Takt an alle Übertragungseinrichtungen verteilt werden, um es ihnen zu ermöglichen, zur richten Zeit zu übertragen. In einigen funkbasierenden TDMA-Systemen wird dies erreicht, indem ein Zeitschlitz einer Haupt- Empfangseinrichtung zugeordnet wird, während dessen sie eine Nachricht per Rundstrahl sendet, wobei alle Übertragungseinrichtungen dieses Signal empfangen und seine Ankunftszeit bei der Übertragungseinrichtung als eine Zeitmarkierung verwenden müssen. Somit wird ein Abschnitt der Kanalbandbreite eher zur Übertragung von Zeitsteuerungsinformationen als von Daten verwendet. Die informationstragende Bandbreite muss nicht verloren sein, wenn die Zeitsteuerungsinformationen zu den Übertragungseinrichtungen unter Verwendung einer Art von bandexternem Kanal verteilt werden können.

Ultrabreitbandkommunikationen (UWB-Kommunikationen) bezeichnen einen Funkübertragungstyp, der durch ein Übertragen von Impulsen arbeitet. Tatsächlich ist ein anderer Name für diesen Kommunikationstyp "Impulsfunk" beziehungsweise "impulse radio" (siehe auch M. Z. Win und R. A. Sholtz, "Impulsradio: how it works", IEEE Comm. Letters, Band 2, Seiten 36-38, Feb. 1988, sowie L. W. Fullerton, "Spread spectrum radio transmission system", in dem US-Patent Nr. 4,641,317).

In jüngster Zeit ist ein neues UWB-Kommunikationsschema, das Transmitted-Reference-Delay-Hopped-(TR/DH-)Ultra- Wideband beziehungsweise Übertragungsreferenz- Verzögerungssprung-Ultrabreitband genannt wird, erfunden worden, wie es in den anhängigen Patentanmeldungen 09/753,443 (GE-Listen-Nr. RD-27,754) und 09/974,032 (GE- Liste-Nr. RD-28,759) beschrieben ist. Der Ausdruck "Transmitted Reference" beziehungsweise "Übertragungsreferenz" bezieht sich auf die Übertragung und den Empfang mehrerer Impulse auf eine derartige Weise, dass eine Synchronisation mit den individuellen Impulsen unnötig ist. Das Übertragungsreferenz-UWB überträgt Impulse in Paaren, wobei es dadurch eine Korrelation bei der Empfangseinrichtung herbeiführt, die durch Standardmittel gemessen werden kann. Der Begriff "Delay-Hopped" beziehungsweise "Verzögerungssprung" bezieht sich auf ein Kodemultiplex-Schema (CDMA-Schema beziehungsweise Kode-Division-Multiple-Access-Schema), welches Übertragungsreferenz-UWB verwendet.

Zusätzlich zu der Standard-Ultrabreitband-(oder "Impulsfunk-")Version von TR/DH haben die Erfinder eine Version von TR/DH erfunden und untersucht, die vielmehr ein Breitbandrauschen als einen Träger als Impulsgruppen verwendet. Diese erfindungsgemäße Version ruft eine Korrelation bei der Empfangseinrichtung hervor, indem die Summe von zwei Versionen eines kontinuierlichen Breitbandrauschens, das durch ein der Empfangseinrichtung bekanntes Protokoll getrennt wird, übertragen wird. Die Erfindung ist dahingehend von Vorteil, dass der Rauschträger einfacher erzeugt werden kann als der Impulsgruppenträger, wobei dies in der anhängigen Patentanmeldung Nr. 9/974,032 (GE-Listen-Nr. RD-28,759) beschrieben ist. Zusätzlich zu einer Übertragung von Informationen kann das TR/DH-UWB verwendet werden, um eine Zeitmarkierung in Bezug auf einen Takt bei der Empfangseinrichtung zu etablieren. Auf diese Weise kann es verwendet werden, einen Takt zu verteilen. Diese Anwendung ist in den anhängigen Patentanmeldungen 09/973,140 (GE-Listen-Nr. RD-27,855) und 10/125,092 (GE- Listen- Nr. RD-28,133) beschrieben.

KURZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung löst das mit Zeitmultiplex- oder Zeitschlitz- beziehungsweise Time-Slotted- Kommunikationen verbundene Signalerfassungsproblem, indem eine TR/DH-Ultrabreitbandübertragung als ein Pilotsignal verwendet, das alle Vorrichtungen in dem Übertragungsbereich empfangen können und von dem sie eine Synchronisation herleiten können. Das Übertragungsreferenz-Ultrabreitband-Impuls-Pilotsignal wird von einem Zentralknoten oder einer Basisstation, die/der sich in dem Abdeckungsbereich befindet, zu allen Vorrichtungen gesendet, die ihre Übertragungszeiten synchronisieren müssen. Die Vorrichtungen verwenden einen einfachen Signalerfassungsalgorithmus, um eine Synchronisation mit dem Pilotsignal mit einer Genauigkeit von ungefähr 10 Nanosekunden zu erfassen. Dann kann die Signalerfassung durch einen Feinerfassungsalgorithmus abgeschlossen werden, wenn es erforderlich ist. Als Ergebnis werden alle Vorrichtungen in einem Lokalbereichsnetzwerk mit dem Bittakt des Systems synchronisiert. Dies ermöglicht entweder einer TDMA- oder einer Slotted-Übertragung, in der Umkehr- oder ankommenden (inbound) Richtung von der Vorrichtung zu dem Zentralknoten stattzufinden.

Die Erfindung ist insbesondere für eine Krankenhaus- Anlagen- und Personal-Verfolgung, eine medizinische Telemetrie für eine ambulante Patientenüberwachung und für drahtlose Lokalbereichsnetzwerk-Datenkommunikationen für Produktivitäts- und Patientenfürsorge- Qualitätsverbesserungen von Interesse. Sie ist ebenso für drahtlose Prozessüberwachungs- und -Steuerungsanwendungen von Interesse.

KURBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das eine Ein-Zellen- Systemarchitektur und Signalwege veranschaulicht, bei denen die Erfindung implementiert werden kann,

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das eine Luftschnittstellen- Ausgehendes-Signal-Struktur veranschaulicht,

Fig. 3 ein Zeitsteuerungsdiagramm, das die Synchronisation eines ankommenden Signals mit einer Bitepoche eines ausgehenden Signals zeigt,

Fig. 4A und 4B jeweils Flussdiagramme einer Verarbeitung, durch die tragbare Vorrichtungen eine Synchronisation mit einem ausgehenden Signal von einer Basisstation ausführen, und einer Operation einer Basisstationsdemodulationseinrichtung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild, das ein Beispiel einer Struktur einer ankommenden Signalfolge zeigt,

Fig. 6 ein Zeitsteuerungsdiagramm, das die Struktur eines ausgehenden Pilotsignals veranschaulicht,

Fig. 7 eine Darstellung der Zeitsteuerungsbeziehungen zwischen dem ausgehenden Pilotsignal, der ankommenden Signalfolge und dem Basisstationstakt,

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Mobil-UWB- Empfangseinrichtung und Schmalbandübertragungseinrichtung,

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Impulspaarkorrelationseinrichtung für eine Verzögerung D,

Fig. 10 ein Blockschaltbild der ersten Stufe der UWB-TR- Verzögerungssprung-CDMA-Empfangseinrichtung mit Darstellungen eines Satzes von Ausgangssignalen der Impulspaarkorrelationseinrichtungen,

Fig. 11 ein Blockschaltbild eines einfachen Beispiels einer Verzögerungssprung-Kode-Korrelationseinrichtung und

Fig. 12 ein Diagramm, das ein Ausgangssignal der DH-Kode- Korrelationseinrichtung veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung veranschaulicht. Es umfasst eine Basisstation 11, die ein Verzögerungssprung- Übertragungsreferenz-Ultrabreitband-Pilotsignal (TR/DH- UWB-Pilotsignal) (wie es in den anhängigen Patentanmeldungen Nr. 09/753,443 (GE-Listen-Nr. RD- 27,754) und Nr. 09/974,032 (GE-Listen-Nr. RD-28,759) beschrieben ist) überträgt, und eine oder mehrere Mobilfunkvorrichtungen 12 ₁, 12 ₂, 12 ₃, 12 _n. Diese Mobilfunkvorrichtungen umfassen eine Empfangseinrichtung, die das TR/DH-Pilotsignal empfangen kann, und eine Übertragungseinrichtung zum Senden von Nachrichten zu der Basisstation. Signalfolgensignale beziehungsweise Burst- Signale, die durch die Mobilfunkvorrichtungen übertragen werden, sind mit periodischen Zellenepochen beziehungsweise Zellenzeiträumen synchronisiert, die durch das Pilotsignal getragen werden. Als Ergebnis können die Unsicherheiten in den Ankunftszeiten von ankommenden (inbound) Signalfolgen bei der Basisstation im großen Umfang durch die Verwendung eines Schlitzbeziehungsweise Slotted-Übertragungsschemas verringert werden. Dies verringert wiederum das für eine Signalerfassung erforderlich Suchintervall, eine Empfangseinrichtungssignalverarbeitungskomplexität und eine Länge von Nachrichtenpräambeln beziehungsweise Nachrichteneinleitungen. Alternativ hierzu kann eine Interferenz zwischen ankommenden Signalfolgen in dem gleichen Frequenzband durch eine Verwendung eines TDMA- Schemas eliminiert werden. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel übertragen die Mobilvorrichtungen Signale mit einer Schmalbandmodulation, wie beispielsweise dem Gauß'schen Minimum-Shift-Keying- Verfahren (GMSK-Verfahren).
Das durch die Basisstation 11 übertragene, ausgehende (outbound) Signal kann ein unmoduliertes Übertragungsreferenz-Verzögerungssprung-UWB, das heißt ein Pilotsignal sein, das lediglich durch die Mobilvorrichtungen verwendet wird, um eine Synchronisation mit dem Symboltakt der Basisstation zu erhalten, oder es kann sowohl pilot- als auch nachrichtentragende (datentragende) Komponenten umfassen, wies in Fig. 2 gezeigt ist. Eine Luftschnittstelle für die vorliegende Erfindung ist derart eingerichtet, dass ankommende Signalfolgen mit einer periodischen Epoche zusammenfallen, die zu den Mobilvorrichtungen durch die Basisstation über das zugehörige ausgehende Signal weitergeleitet wird.
Das TR/DH-UWB-Modulationsschema stellt eine Mehrfachzugriffskapazität durch die Verwendung der Verzögerungssprung-CDMA-Kodes bereit. Die Tatsache, dass mehrere DH-Kodes gleichzeitig übertragen werden können und ohne einen Fehler empfangen werden können, bedeutet, dass mehrere unkoordinierte TDMA- oder Slotted-Systeme unter Verwendung dieses Schemas gleichzeitig in Betrieb sein können.
In einem Slotted-Random-Access-Schema-Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Epoche der Zelle eine beliebige Bitepoche des empfangenen ausgehenden Signals. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 3 veranschaulicht ist, überträgt der Mobilfunk ankommende Nachrichten mit Beginn einer Bitgrenze bei einem beliebigen empfangenen Bit in dem ausgehenden Signal. Die Zeitsteuerungsbeziehungen zwischen dem übertragenen ausgehenden Signal, einem ausgehenden Signal, das bei einer vorgegebenen tragbaren Vorrichtung empfangen wird, und den ankommenden Nachrichtensignalen, die durch mehrere tragbare Vorrichtungen übertragen werden, sind in Fig. 3 für einen Beispielsfall gezeigt. Wenn eine M-stufige Modulation verwendet wird, wobei M > 2 ist, werden ankommende Übertragungen mit einer beliebigen Symbolepoche in dem empfangenen ausgehenden Signal synchronisiert. Ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel ist, dass der Beginn eines beliebigen spezifizierten Feldes in dem empfangenen ausgehenden Signal als eine Zellenepoche verwendet wird. Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel ist, dass das spezifizierte Feld verwendet wird, um eine bestimmte Mobilvorrichtung oder eine Gruppe von Mobilvorrichtungen zu identifizieren, denen es gestattet ist, zu übertragen. Dieses Merkmal kann verwendet werden, um ein TDMA-System zu implementieren.
In Fig. 4A ist ein Flussdiagramm gezeigt, das das Verfahren beschreibt, welches durch die Mobilvorrichtungen zur Synchronisation ihrer Übertragungen mit der Bitepoche der Zelle verwendet wird. Wenn eine Mobilvorrichtung Daten zum Senden eines Eingangsblocks 41 aufweist, führt eine zugehörige Empfangseinrichtung eine Synchronisation mit dem Pilotsignal, das durch die Basisstation gesendet wird, in einem Funktionsblock 42 aus. Dann beginnt in einem Funktionsblock 43 die Mobilvorrichtung ihre Signalfolgenübertragung bei der geschätzten periodischen Bitepoche (oder Symbolepoche) bis zu dem Ende der Nachricht bei einem Ausgangsblock 44.
Eine Signalfolgenerfassung kann in der Basisstation vereinfacht werden, indem der Vorteil der a priori- Kenntnis genutzt wird, dass der Beginn der ankommenden Signalfolgen in der Nähe der Symbolepochen des ausgehenden Pilotsignals gefunden wird. In Fig. 4B ist ein Flussdiagramm einer Operation einer Basisstationsdemodulationseinrichtung gezeigt. Wenn eine Demodulationseinrichtung in einem Bereitzustand 45 ist, um eine neue Signalfolge zu erfassen, beginnt sie die Erfassungsverarbeitung bei der periodischen Epoche der Zelle in einem Funktionsblock 46. Am Ende des Erfassungsintervalls wird in einem Entscheidungsblock 47 eine Entscheidung darüber getroffen, ob eine Signalfolge erfasst worden ist oder nicht. Wenn nicht, kehrt die Demodulationseinrichtung zu dem Bereitzustand 45 zurück. Wenn eine Signalfolge erfasst worden ist, fährt die Demodulationseinrichtung fort, die Signalfolge in einem Funktionsblock 48 zu demodulieren. Nachdem die Signalfolge demoduliert worden ist, kehrt die Demodulationseinrichtung zu dem Bereitzustand 45 zurück.
Es sollte hervorgehoben werden, dass die Flussdiagramme der Fig. 4A und 4B entweder bei einem TDMA-System oder einem Slotted-Random-Access-System, die unter Verwendung eines TR/DH-Pilotsignals implementiert sind, angewendet werden können. In dem TDMA-System müssen Mittel in der Ausgehende-Nachricht-Struktur bereitgestellt werden, um die Mobilvorrichtung oder -vorrichtungen zu identifizieren, die übertragen kann/können. In dem Slotted-System ist eine derartige Identifikation nicht erforderlich, da die Mobilvorrichtungen die Entscheidung darüber, wann sie übertragen, selbst treffen. In dem TDMA-Schema muss das Pilotsignal so strukturiert sein, dass es der Vorrichtung, die den Zeitschlitz "besitzt", möglich ist, eine zugehörige Übertragung abzuschließen, bevor andere, möglicherweise störende Vorrichtungen übertragen dürfen. In dem Slotted-Random-Access-System dürfen sich Übertragungen überlappen, auch wenn dies Störungen beziehungsweise Interferenzen verursacht. Folglich können die Schlitze in einem derartigen System näher beieinander angeordnet sein als die Dauer einer Nachricht von den Mobilvorrichtungen.
Ein mögliches Ausführungsbeispiel der ankommenden Signalfolge ist in Fig. 5 gezeigt. Sie umfasst eine Präambel, um eine Signalfolgenerfassung zu unterstützen, einen Signalfolgenkopf beziehungsweise Signalfolgenheader und Daten.
Eine Synchronisation von ankommenden Signalfolgen mit den Zellepochen, die durch das ausgehende Signal befördert werden, verringert im großen Umfang die Unsicherheit bezüglich der Signalfolgenankunftszeit insbesondere in Lokalbereichsnetzwerken, bei denen Ausbreitungsverzögerungen sehr klein in Bezug auf ein Bitintervall sind. Als Ergebnis wird die Signalfolgenerfassungszeit durch die Basisstationsdemodulationseinrichtungen im großen Umfang verringert. Die Zeitunsicherheit bei dem Empfang einer unsynchronisierten Signalfolgenübertragung macht es erforderlich, dass die Empfangseinrichtung zuerst das Vorhandensein der RF-Signalfolge erfasst, dann eine Synchronisation mit der zugehörigen Symbolzeitsteuerung ausführt und schließlich eine Synchronisation mit einer zugehörigen Phase in Bezug auf eine lokale Phasenquelle ausführt. Im Gegensatz dazu ist die Unsicherheit bei ankommenden Signalfolgenepochen bei der Basisstation in der vorliegenden Erfindung auf ungefähr zwei Mal die maximale Ausbreitungsverzögerung begrenzt, die typischerweise sehr viel kleiner ist als ein Symbolintervall in einem drahtlosen Lokalbereichsnetzwerk. Beispielsweise beträgt die Ausbreitungsverzögerung für alle 3 Meter in einem Bereich zwischen einer Übertragungseinrichtung und einer Empfangseinrichtung lediglich 10 Nanosekunden. Selbst bei einem Bereich von 60 Metern ist die Ausbreitungsverzögerung ziemlich klein (200 Nanosekunden) im Vergleich zu einem Symbolintervall für eine 10 kbps- Verbindung (100 Mikrosekunden). Für dieses Beispiel ist die Zeitunsicherheit bei der Basisstation um einen Faktor von 500 verringert. Dies ermöglicht es der Empfangseinrichtung, auf eine Signalfolgenerfassung und eine Symbolzeitsteuerungssynchronisation zu verzichten, obwohl eine Phasensynchronisation weiterhin ausgeführt werden muss.
In Fig. 6 ist das ausgehende Pilotsignal veranschaulicht, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wenn die Impulsfunkversion des TR/DH-Signals für das Pilotsignal verwendet wird. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, umfasst jeder Teil bzw. jedes Chip eine Anzahl N_h von Zeitsprungintervallen, über die die Verzögerung zwischen dem informationstragenden Impuls und dem Referenzimpuls konstant ist. Wie es ebenso in Fig. 6 gezeigt ist, wird die Verzögerung zwischen dem informationstragenden Impuls und dem Referenzimpuls während dem k-ten Verzögerungssprungintervall (oder Haltezeitintervall) als T_dk bezeichnet.
Die Zeitsteuerungsbeziehungen zwischen den verschiedenen Signalen in einem System, das ein ausgehendes Ultrabreitband-Pilotsignal verwendet, um ein Slotted- Random-Access-Schema zu etablieren, sind in Fig. 7 gezeigt. In dieser Figur skizzieren die Hakenmarkierungen auf der Zeitachse die Bitintervalle des ausgehenden (Basisstation-zu-Mobilstation-) Signals, das auf die Sendeeinrichtung bezogen ist. Dabei ist zu beachten, dass das ausgehende Bitintervall T_bo sich von dem ankommenden Bitintervall T_bi unterscheiden kann. Beispielsweise zeigt der untere Abschnitt von Fig. 7 eine Vergrößerung der Zeitsteuerung des empfangenen ankommenden Signals (von einer Mobilübertragungseinrichtung) bei einer Basisstation. Gemäß diesem Beispiel kommt das erste Bit des ankommenden Signals T_offset Sekunden von der Führungsflanke der n-ten ausgehenden Bitgrenze bei der Basisstation an. Der Zeit-Versatz beziehungsweise Zeit- Offset zwischen einer ausgehenden Bitepoche und einer anfänglichen Bitepoche des empfangenen ankommenden Signals ist ungefähr zwei Mal die Ausbreitungsverzögerung zwischen den Mobil- und den Basisübertragungseinrichtungen. Als Ergebnis ist die maximale Unsicherheit in der Ankunftszeit in der ankommenden Nachricht im Wesentlichen durch den maximalen Bereich zwischen den Basis- und Mobileinheiten bestimmt. Wenn die Basisstation und die Mobilvorrichtung mit der gleichen Bitrate übertragen, ist T_offset der Zeit-Versatz zwischen einer beliebigen der Bitepochen der empfangenen ankommenden Nachricht und der nächstliegenden Epoche in dem ausgehenden Signal.
In Fig. 8 ist ein Blockschaltbild einer TR/DH- Empfangseinrichtung und Schmalbandübertragungseinrichtung gezeigt, wie sie durch die Mobilvorrichtung verwendet werden würden. Die Empfangseinrichtung für ein TR/DH- Kodewort umfasst eine Antenne 81 und einen RF-Verstärker 82, welchem eine Bank von Impulspaarkorrelationseinrichtungen 83 ₁ bis 83 _n und eine DH-Kodewortkorrelationseinrichtung 85 folgen. Das analoge Ausgangssignal jeder Impulspaarkorrelationseinrichtung wird durch einen entsprechenden von Analog-Digital- Wandlern (ADC) 84 ₁ bis 84 _n digitalisiert, bevor es einer volldigitalen DH-Kodekorrelationseinrichtung 85 zugeführt wird. Ein typischer Wert der Abtastrate, mit der diese Digitalisierung stattfindet, liegt in dem Bereich von 1 bis 20 MHz und stellt zumindest zwei Abtastungen in jedem Chipintervall bereit.
Eine Impulspaarkorrelationseinrichtung ist in Fig. 9 gezeigt. Eine Impulspaarkorrelation umfasst eine Verzögerung 91, einen Signalmultiplikator 92 und einen Endlichzeitintegrator 93. Das Signal wird in zwei Wege aufgespaltet, von denen einer durch die Verzögerung 91 verzögert wird. Die zwei Versionen des empfangenen Signals werden in dem Multiplikator 92 multipliziert, und das Produkt wird über einer spezifizierten Zeit T_c durch den Integrator 93 integriert. Die Integrationszeit ist gleich der Chipzeit. Die Verzögerung ist derart, dass der führende Impuls oder Rauschträger des verzögerten Schaltungsweges im Takt mit dem nachlaufenden Impuls oder Rauschträger des nicht-verzögerten Schaltungsweges registriert wird. Dieses Produkt mit einem Mittelwert ungleich Null wird über ein Chipintervall integriert, um ein Chipsignal zu erzeugen.
Die Chipsignale bei den Ausgängen der Bank der Impulspaarkorrelationseinrichtungen weisen charakteristischerweise Spitzen auf, wie sie in Fig. 10 gezeigt sind. Die Antenne 101 stellt Eingangssignale für Korrelationseinrichtungen 102 ₁ bis 102 _Nc bereit, die eine Bank von Impulspaarkorrelationseinrichtungen umfassen, wie sie in Fig. 9 gezeigt sind. Diese Signale weisen eine Dauer von annähernd zwei Mal der Integrationszeit der Impulspaarkorrelationseinrichtungen auf. Dieser Satz von Signalverläufen wird mit einer Rate abgetastet, die zumindest zwei Abtastungen pro Chipperiode ergibt, und wird dann zu einer Verzögerungssprung- Kodeerfassungseinrichtung gesendet.
Die CDMA-Kodekorrelationseinrichtung 85 in Fig. 8 nimmt Abtastungen der mehreren Ausgangssignale der Bank von Impulspaarkorrelationseinrichtungen 83 ₁ bis 83 _n vor und fügt sie auf eine Weise zusammen, die durch das erwartete CDMA-Kodewort diktiert ist. Das Ziel dieser Operation ist, die registrierte Summe aller Chipsignale zu erzeugen. Wenn das erwartete Kodewort mit dem übertragenen Kodewort zusammenpasst, hat diese Operation die Wirkung eines Anwendens eines Tastungssignalverlaufs (gating waveform), der an den gesamten Verzögerungssprung-(DH-)Kodewort-Signalverlauf angepasst ist, bei den beobachteten Daten bei dem Ausgang der Korrelationseinrichtungen. Wenn der Tastungssignalverlauf mit der Form des Chipsignalverlaufs zusammenpasst, wird ein angepasstes Filter implementiert. Dies erfordert jedoch eine Kenntnis über die relative Zeitsteuerung des Abtasttaktes und des Übertragungseinrichtungschiptaktes. Wenn der bei dem einzelnen Chip angewendete Tastungssignalverlauf mit einer Dauer von 2 T_c rechteckig ist, ist die Wirkung der CDMA- Kodewortkorrelationseinrichtung, alle einzelnen Chipsignalverläufe in Phase zu addieren, wobei ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches eine Hoch-SNR- Version des individuellen Chipsignalverlaufs ist.
Die Struktur eines Ausführungsbeispiels der CDMA- Kodekorrelationseinrichtung ist in Fig. 11 gezeigt. Die gezeigte spezifische Kodekorrelationseinrichtung verwendet ein CDMA-Kodewort, das mit dem in Fig. 10 gezeigten Korrelationseinrichtungsbankausgang zusammenpasst. Die Kodewortkorrelationseinrichtung umfasst mehrere Chipzeitverzögerungen (D_Chipzeit) 111 ₁ bis 111 _Nc und eine Summiereinrichtung 112. Dabei ist zu beachten, dass die Chipzeitverzögerungen (D_Chipzeit) und Vorzeichen (Additionen und Subtraktionen) die Elementarkorrelationseinrichtungsspitzen veranlassen, zeitlich mit dem gleich Vorzeichen abgestimmt zu sein. Die verzögerten Ausgangssignale der Analog-Digital- Wandler (ADC) von der CDMA- Kodewortkorrelationseinrichtung werden durch die Summiereinrichtung summiert und als das Ausgangssignal bereitgestellt. Da die Abtastperiode der ADC spezifiziert worden ist, ein Bruchteil der Chipperiode zu sein, können die Verzögerungen gemäß Fig. 11 in einem Ausführungsbeispiel alle als eine Anzahl von digitalen Speichervorrichtungen implementiert sein, wobei berücksichtigt ist, dass gespeicherte Daten von einer zu der nächsten hindurchgehen. Somit zeigt gemäß einem Ausführungsbeispiel die CDMA- Kodewortkorrelationseinrichtung gemäß Fig. 11 eine synchrone Digitalschaltung, die in einer programmierbaren Logikvorrichtung (PLD), wie beispielsweise einer feldprogrammierbaren Gatteranordnung (FPGA beziehungsweise field programmable gate array) oder dergleichen, oder einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) implementiert würde.
Sobald die Ausgangsabtastungen der Kodewortkorrelationseinrichtung (durch die schwarzen Rauten in Fig. 12 dargestellt) gebildet worden sind, muss die Empfangseinrichtung entscheiden, ob ein Kodewort während des letzten Abtastintervalls empfangen worden ist. Wenn diese Entscheidung positiv ist, müssen andere Daten von den Abtastungen hergeleitet werden. In der Datenübertragungsanwendung gemäß TR/DH würde das Kodewort mit ± 1 moduliert werden, was die übertragene Information darstellen würde.
Für die Anwendung in der vorliegenden Erfindung ist die Zeit, bei der das Kodewort empfangen worden ist, der wichtigste Informationsbestandteil. Ein Weg zur Abschätzung dieses Werts ist, ein Modell des Impulspaarkorrelationseinrichtungsausgangssignalverlaufs an die Abtastungen des Ausgangssignals einer Kodeworterzeugungseinrichtung anzupassen. Eine derartige Anpassung könnte auf der Grundlage des kleinsten Quadratfehlers ausgeführt werden, was in der optimalen Anpassung für ein Gauß'sches Beobachtungsrauschen resultieren würde. Das mögliche Ergebnis dieses Algorithmus ist in Fig. 12 gezeigt, wobei es über die Abtastwerte überlagert ist. Das angepasste Modell, welches eine dreieckige Form aufweist, um an die Hauptkeule der DH-CDMA- Kodekorrelationseinrichtungsausgangsfunktion angepasst zu sein, ist durch zwei Parameter gesteuert, die Höhe der Spitze h und der Zeitpunkt der Spitze τ. Diese Information kann durch die Summe der Quadratfehler für die beste Anpassung ergänzt werden, deren Spitzenwert in dem derzeitigen Abtastintervall liegt. Der Absolutwert des Spitzenwerts und die Summe der Quadratfehler kann kombiniert werden und mit einem Schwellenwert zur Erfassung des Kodeworts verglichen werden. Der Wert von z kann als eine Abschätzung der Ankunftszeit des Kodeworts verwendet werden.
Insbesondere ist die kleinste Quadratfehlerabschätzung der Höhe des angepassten Dreiecks unter der Vorgabe der DH-Kodekorrelationseinrichtungsausgangsdaten x₀, x₁, . . ., x_N gegeben durch

wobei die Funktion T(n,φ) ein Dreiecksmodell des erwarteten Signalverlaufs ist. Das erste Argument n ist die Abtastanzahl. Die benachbarten Abtastungen des Modells können als getrennt durch das gleiche Zeitintervall betrachtet werden, wie es die Datenabtastungen sind. Es sind N + 1 Abtastungen in dem Modell vorhanden entsprechend der Anzahl von Abtastungen, die in der Hauptkeule des Kodekorrelationseinrichtungsausgangssignalverlaufs erwartet wird. Das zweite Argument des Modells ist die relative Phase des Modells in Bezug auf die Abtastungen, die in den vorstehend beschriebenen Multiplikationen verwendet werden. Die Phase des Modells kann beschrieben werden, indem angenommen wird, dass das Modell mit einer ziemlich hohen Rate abgetastet wird, beispielsweise M Mal die Ausgangsabtastrate der Kodekorrelationseinrichtung, wobei somit das gesamte Modell M(N + 1) Abtastungen umfasst. M unterschiedliche Sätze von (N + 1) Modellpunkten können ausgewählt werden, für die die Modellpunkte durch M Abtastungen hoher Rate getrennt werden. Jeder dieser Sätze von Modellpunkten kann als eine unterschiedliche Phase des Modells für Phasen, die mit Indizes φ = 1, . . ., M versehend sind, betrachtet werden.
Wenn die Empfangseinrichtung nach einem TR/DH-Kodewort ohne vorherige Synchronisationsinformationen sucht, wird der vorstehend beschriebene Algorithmus für jeden neuen Satz von Abtastungen, das heißt bei dem Ende jedes Abtastintervalls ausgeführt. Für jede neue Abtastung müssen alle Phasen des Modells an die letzten (N + 1) gesicherten Datenabtastungen angewendet werden. Wenn ein Satz von Ergebnissen berechnet wird, für den die Höhe einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet und der Modellierungsfehler kleiner als die Fehlerwerte sind, die für alle naheliegenden Phasen des Modells berechnet werden, werden die Abtastzahl und Phase in eine Ankunftszeit für die TR/DH-Signalfolge umgewandelt. Die sich ergebende Ankunftszeitmessung ist in Bezug auf den ADC-Abtasttakt 87 bekannt, der die Ausgangsabtastzeiten der DH-CDMA-Kodekorrelationseinrichtung 85 bestimmt.
Dabei ist anzumerken, dass für die Impulsfunkversion der Erfindung das Ausgangssignal der Impulspaarkorrelationseinrichtung lediglich annähernd dreieckig ist, selbst wenn ein idealer Endlichintervallintegrator gegeben ist. Dies ist darin begründet, dass die individuellen Impulspaarkorrelationseinrichtungsausgangssignalverläufe nicht glatt dreieckig sind, sondern vielmehr eher in diskreten Schritten ansteigen und abfallen als dass sie es glatt täten, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Die Orte dieser zeitlichen Schritte ändern sich zufällig und entsprechen den Ankunftszeiten individueller Impulspaare. Es kann gezeigt werden, dass die Summe derartiger Signalverläufe zu einem Dreieck konvergieren.
Demgegenüber sind für einen Rauschträger die Chipsignalverläufe dreieckig.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ankunftszeitabschätzungsverfahren (TOA- Abschätzungsverfahren), ist das, was tatsächlich gemessen wird, die Zeit der Spitze des letzten Chipssigals des Pakets. Diese Spitze stellt die Zeit dar, bei der durch eine bestimmte Verzögerung getrennte Impulspaare stoppen, anzukommen, wobei die Verzögerung der Verzögerung des letzten Chips entspricht, das zur Bildung des Kodeworts gesendet wird. Wenn die übertragende Vorrichtung lediglich eine Direktwegübertragung von der Übertragungseinrichtung zu der Empfangseinrichtung aufweist, wird der Ankunftszeitwert durch die Übertragungszeit und die Entfernung zwischen der Empfangseinrichtung und der beteiligten Übertragungseinrichtung bestimmt.
Demgegenüber neigt jeder Mehrfachweg dazu, die Spitzen der Chipsignale (in der Zeit) zu spreizen beziehungsweise auszubreiten, was den Effekt einer Verzögerung der erfassten Ankunftszeiten in Bezug auf die Direktweg- Ankunftszeiten hat. Diese Verzögerung beträgt etwa die Hälfte der beobachteten Mehrfachwegspreizung und liegt wahrscheinlich in der Größenordnung von 10 bis 50 ns für eine gebäudeinterne Umgebung, die ähnlich zu einem Bürogebäude ist. (Siehe Saunders, Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems, John Wiley & Sons, 1999.)
Eine weitere potentielle Quelle für eine Ungenauigkeit in der TOA-Abschätzung ist eine Taktfehlanpassung zwischen dem Chiptakt der Übertragungseinrichtung und dem Abtasttakt der Empfangseinrichtung. Eine derartige Fehlanpassung hat den Effekt einer Verschiebung der Orte der Abtastungen bei den Signalverläufen, die von den Integratoren der Impulspaarkorrelationseinrichtungen hervorgehen. Über den Ablauf des Empfangs eines übertragenen TR/DH-Worts weist diese Präzession der Phase des Abtasttakts in Bezug auf die Phase des empfangenen Signalverlaufs den Effekt eines Verschmierens beziehungsweise Verwischens des Ausgangssignalverlaufs in der Zeit auf. Wenn beispielsweise das übertragene Wort 400 Mikrosekunden lang ist und die Übertragungs- und Empfangstaktfrequenz um 10 PPM fehlangepasst sind, wird der zusammengesetzte Signalverlauf bei dem Ausgang der CDMA-Kodekorrelationseinrichtung um 4 Nanosekunden verwischt sein. Der erwartete Wert des sich ergebenden TOA-Abschätzungsfehlers würde die Hälfte dieses Wertes sein. Anders als bei einem Mehrfachweg, der lediglich Überschätzungsfehler erzeugt, kann diese Präzession in Taktfrequenzen entweder eine Über- oder eine Unterschätzung der TOA zur Folge haben. Für einen Fachmann ist ersichtlich, dass die maximale Taktfehlanpassung durch die Stabilität der Oszillatoren bestimmt wird, die zur Erzeugung der Übertragungs- und Empfangstaktsignalverläufe verwendet werden. Die maximale Taktfrequenzfehlanpassung und der zulässige Fehler aufgrund dessen bestimmen die maximale Länge eines Wortes, das kohärent kombiniert werden kann, um eine TOA- Abschätzung zu bilden, und folglich die maximale Länge einer TR/DH-Präambel. Die Wortlänge beeinflusst direkt die Erfassungswahrscheinlichkeit und folglich den maximalen Übertragungsbereich. Derartige Entwurfsausgleiche können durch einen Fachmann ausgeführt werden.
Im Allgemeinen nimmt die Genauigkeit der Ankunftszeitabschätzung mit dem Rauschpegel und dem Mehrfachzugriffsstörungspegel ab. Demgegenüber nimmt die Genauigkeit mit der Länge des Kodewortes zu, da der effektive SNR (beziehungsweise Signal-Rausch-Abstand) des abschließenden Schrittes mit einem Kodierungsgewinn ansteigt. Die Genauigkeit steigt ebenso mit der Abtastrate an, da mit mehr Abtastungen der Fehler in der Anpassung des Modells abnimmt.
Untersuchungen mit Prototyp-TR/DH- Übertragungseinrichtungen und -Empfangseinrichtungen in einer gebäudeinternen Umgebung haben gezeigt, dass die Genauigkeit des vorstehend beschriebenen Verfahrens in dem Bereich von weniger als zehn Nanosekunden eines Fehlers liegt. In einer typischen gebäudeinternen Mehrfachwegsituation bedeutet dies, dass die Unsicherheit bei der Anfangszeit (Onset-Zeit) der ankommenden Signalfolge weiterhin durch die Zwei-Wege- Ausbreitungszeit dominiert ist.
Wieder unter Bezugnahme auf Fig. 8 ist der Mechanismus zur Herleitung einer Zeitmarkierung von einem TR/DHempfangenen Wort und zur Verwendung desselben zur Auslösung einer Übertragungseinrichtung für eine Schmalband-Signalfolgendatenübertragung beschrieben. Die Ausgangsabtastungen der DH-CDMA- Kodekorrelationseinrichtung 85 werden einem Mehrphasenfilter- und Schwellenwertlogikmodul 86 zugeführt. Dieses Modul implementiert die vorstehend angegebenen Berechnungen des kleinsten gemittelten Quadratfehlers. Es handelt sich um eine Mehrphasenberechnung, bei der für jede Eingangsabtastung die Quadratfehlerberechnung für alle Phasen des Signalverlaufsmodells ausgeführt werden müssen. Da das Eingangssignal zu diesem Modul mit einer Rate von einer Größe von 20 MAbtastungen/Sekunde abgetastet werden kann, ist dieses Modul als eine kleine ASIC oder PLD implementiert. Alternativ hierzu kann diese Funktion für kleinere Abtastraten und längere Chipzeiten als ein digitaler Signalprozessor (DSP) implementiert sein.
Das Ausgangssignal des Mehrphasenfilter- und Schwellenwertlogikmoduls 86 wird in geeigneter Weise in der Form einer Abtastzahl in Bezug auf die jüngste Abtastung und einer Phase, die als ein Bruchteil einer Abtastperiode betrachtet werden kann, ausgedrückt. Diese numerischen Daten identifizieren einen Zeitpunkt und müssen in ein Auslösesignal umgewandelt werden, das die Schmalbandübertragungseinrichtung zu der richtigen Zeit startet. Damit diese Operation stattfindet, müssen zumindest einige der zu übertragenden Daten erfasst worden sein und vor einer Erzeugung des Startsignals zwischengespeichert sein. Die Funktion zur Erzeugung des Startsignals wird durch einen Erzeugungsstartzeitsignalblock 88 ausgeführt, der in einer am besten geeigneten Weise durch einen DSP implementiert ist, der Zugang zu dem Abtasttakt 87 hat, auf dem die numerische Zeitmarkierung Bezug nimmt. Das Startsignal wird einer Schmalband- Telemetrieübertragungseinrichtung 89 zugeführt, die zu übertragende Bits empfängt und zwischenspeichert. Die Übertragungseinrichtung 89 ist mit einer eigenen Antenne 90 verbunden.
Es ist dabei zu beachten, dass obwohl der Abtasttakt 87 der einzige Takt ist, der in dem Blockschaltbild gemäß Fig. 8 gezeigt ist, ein oder mehr höherfrequente Takte verteilt werden müssen, um die in der Anwendung verwendeten ASIC, PLD oder DSP zu betreiben. Diese Takte sind in Fig. 8 nicht gezeigt.
Obwohl die Erfindung hinsichtlich bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Bereich der beigefügten Patentansprüche in die Praxis umgesetzt werden kann.
Wie es vorstehend beschrieben ist, verwendet ein Zeiltmultiplex-Funkkommunikationssystem und -Verfahren ein Übertragungsreferenz-Verzögerungssprung-(TR/DH-) Ultrabreitband-(UWB-)Sendesignal, um allen Mobilvorrichtung (12) in einem Abdeckungsbereich ein Pilotsignal (5) bereitzustellen, von dem eine Zeitsynchronisation hergeleitet wird. Unter Verwendung dieses TR/DH-UWB-Impulspilotsignals und einer Demodulation geringer Komplexität in den Mobilvorrichtungen verwenden die Mobilvorrichtungen einen einfachen Signalerfassungsalgorithmus, um eine Synchronisation mit dem Pilotsignal zu erfassen. Als Ergebnis werden alle Vorrichtungen in einem Lokalbereichsnetzwerk mit dem Bittakt (87) des Systems synchronisiert. Dies verringert im großen Umfang den Suchraum, der für die Signalerfassung erforderlich ist, eine Empfangseinrichtungssignalverarbeitungskomplexität sowie eine Länge von Nachrichtenpräambeln, die zum Synchronisieren der Basisstationsempfangseinrichtung mit einer Übertragung von einer beliebigen der Mobilvorrichtungen erforderlich sind.

Claims

1. Verfahren zur Synchronisation eines Funktelemetriesystems unter Verwendung von Funkfrequenz- (RF-)Signalfolgenkommunikationen mit Schritten:
zum Erzeugen einer Übertragungsreferenz-(TR-) Pilotsignalübertragung bei einer Basisstation,
zum Übertragen eines Übertragungsreferenz- Verzögerungssprung-(TR/DH-)Pilotsignals zu einer Vielzahl von Mobilvorrichtungen in dem Funktelemetriesystem durch die Basisstation,
zum Verwenden des TR/DH-Pilotsignals und einer TR/DH-Empfangseinrichtung sowie einer Ankunftszeitabschätzeinrichtung bei jeder der Vielzahl von Mobilvorrichtungen, um eine Synchronisation mit der Basisstation zu erfassen,
zum Erzeugen und Zwischenspeichern von Telemetriedaten bei jeder der Vielzahl von Mobilvorrichtungen und
zum Übertragen von Telemetriedaten bei einer vorbestimmten Zeit nach einer Synchronisation mit der Basisstation durch jede der Mobilvorrichtung.

2. Verfahren zur Synchronisation eines Funktelemetriesystems nach Anspruch 1, wobei die RF- Signalfolgenübertragung eine Signalfolge einer zeitmodulierten Ultrabreitband-(UWB-)Kommunikationsübertragung ist.

3. Verfahren zur Synchronisation eines Funktelemetriesystems nach Anspruch 1, wobei das TR/DH- Pilotsignal ein Kodewort umfasst, das sequentiell übertragene N_c Chips umfasst, die eine festgelegte Dauer T_c aufweisen, wobei jeder Chip N_p Impulspaare umfasst.

4. Verfahren zur Synchronisation eines Funktelemetriesystems nach Anspruch 1, wobei das TR/DH- Pilotsignal zwei Rauschsignale umfasst, die für eine Zeitperiode einer Dauer von T_c übertragen werden.

5. Verfahren zur Synchronisation eines Funktelemetriesystems nach Anspruch 1, wobei die Übertragungen von den Mobilvorrichtungen zu der Basisstation eine Schmalbandmodulation sind.

6. Verfahren zur Synchronisation eines Funktelemetriesystems nach Anspruch 5, wobei die Schmalbandmodulation ein Gauß'sches Minimum-Shift-Keying- Verfahren (GMSK) ist.

7. Verfahren zur Synchronisation eines Funktelemetriesystems nach Anspruch 1, wobei das Telemetriesystem ein Zeiltmultiplex-Schema (TDMA) zur Übertragung von Telemetriedaten verwendet.

8. Verfahren zur Synchronisation eines Funktelemetriesystems nach Anspruch 1, wobei das Telemetriesystem ein Time-Slotted-Übertragungsschema zur Übertragung von Telemetriedaten verwendet.

9. Funktelemetriesystem, das Funkfrequenz-(RF-)Signalfolgenkommunikationen verwendet, mit einer Basisstation (11) und einer Vielzahl von Mobilvorrichtungen (12) sowie einem Gerät zur Synchronisation des Funktelemetriesystems, das umfasst:
eine Pilotsignalerzeugungseinrichtung bei der Basisstation (11) zur Erzeugung eines Übertragungsreferenz-Pilotsignals (15), wobei die Basisstation ein Übertragungsreferenz-Verzögerungssprung- (TR/DH-)Pilotsignal zu den Mobilvorrichtungen (12) sendet,
eine TR/DH-Empfangseinrichtung und eine Ankunftszeitabschätzeinrichtung bei jeder der Mobilvorrichtungen zur Erfassung des TR/DH-Pilotsignals zur Erfassung einer Synchronisation mit der Übertragungseinrichtung,
einen Datenzwischenspeicher zur temporären Speicherung von Telemetriedaten bei jeder der Mobilvorrichtungen und
einer Übertragungseinrichtung bei jeder der Mobilvorrichtungen (12) zur Übertragung von zwischengespeicherten Telemetriedaten bei einer vorbestimmten Zeit nach einer Synchronisation mit der Basisstation.

10. Funktelemetriesystem nach Anspruch 9, wobei die RF- Signalfolgenübertragung eine Signalfolge einer zeitmodulierten Ultrabreitband-(UWB-) Signalfolgenübertragung ist.

11. Funktelemetriesystem nach Anspruch 9, wobei das TR/DH-Pilotsignal ein Kodewort umfasst, das sequentiell übertragene N_c Chips umfasst, die eine festgelegte Dauer T_c aufweisen, wobei jeder Chip N_p Impulspaare umfasst.

12. Funktelemetriesystem nach Anspruch 9, wobei das TR/DH-Pilotsignal zwei Rauschsignale umfasst, die für eine Zeitperiode einer Dauer von T_c übertragen werden.

13. Funktelemetriesystem nach Anspruch 9, wobei die Übertragungen von den Mobilvorrichtungen zu der Basisstation eine Schmalbandmodulation sind.

14. Funktelemetriesystem nach Anspruch 13, wobei die Schmalbandmodulation ein Gauß'sches Minimum-Shift-Keying- Verfahren (GMSK) ist.

15. Funktelemetriesystem nach Anspruch 9, wobei das Telemetriesystem ein Zeiltmultiplex-Schema (TDMA) für eine Übertragung von Telemetriedaten verwendet.

16. Funktelemetriesystem nach Anspruch 9, wobei das Telemetriesystem ein Time-Slotted-Übertragungsschema zur Übertragung von Telemetriedaten verwendet.

17. Funktelemetriesystem nach Anspruch 9, wobei das TR/DH-Pilotsignal ein Kodewort umfasst, das sequentiell übertragene N_c Chips umfasst, die eine festgelegte Dauer T_c aufweisen, wobei jeder Chip N_p Impulspaare umfasst, wobei die TR/DH-Empfangseinrichtung umfasst:
eine Bank von Impulspaarkorrelationseinrichtungen (83) zum Empfangen des TR/DH-Pilotsignals und zur Erzeugung von Ausgangssignalen,
eine Bank von Analog-Digital-Wandlern (ADC) (84), die die Ausgangssignale der Bank von Impulspaarkorrelationseinrichtung digitalisieren,
eine DH-Kodewortkorrelationseinrichtung (85), die die digitalisierten Ausgangssignale von der Bank von ADC empfängt und ein Korrelationsausgangssignal erzeugt, und
eine Zeitabschätzlogikeinrichtung (86), die das Korrelationsausgangssignal der DH- Kodewortkorrelationseinrichtung empfängt und Zeitsteuerungsinformationen zur Erzeugung einer numerischen Ankunftszeit-(TOA-)Abschätzung erzeugt.

18. Funktelemetriesystem nach Anspruch 17, wobei die DH- Kodewortkorrelationseinrichtung als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) implementiert ist.

19. Funktelemetriesystem nach Anspruch 17, wobei die DH- Kodewortkorrelationseinrichtung als eine programmierbare Logikvorrichtung (PLD) implementiert ist.

20. Funktelemetriesystem nach Anspruch 17, wobei die Zeitabschätzlogikeinrichtung das TR/DH-Pilotsignal erfasst, indem eine TOA einer RF-Signalfolge, die ein TR/DH-Kodewort umfasst, unter Verwendung eines Modells abgeschätzt wird.

21. Funktelemetriesystem nach Anspruch 17, wobei die Zeitabschätzlogikeinrichtung unter Verwendung einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) implementiert ist.

22. Funktelemetriesystem nach Anspruch 17, wobei die Zeitabschätzlogikeinrichtung unter Verwendung einer programmierbaren Logikvorrichtung (PLD) implementiert ist.

23. Funktelemetriesystem nach Anspruch 17, wobei die Zeitabschätzlogikeinrichtung einen programmierbaren digitalen Signalprozessor (DSP) umfasst, um eine numerische TOA-Abschätzung in eine Taktflanke zur Steuerung eines Übertragungsstarts von Telemetriedaten umzuwandeln.

24. Mobilvorrichtung (12) für ein Funktelemetriesystem, das ein Gerät zur Anfangssynchronisation mit einer zentralen Übertragungseinrichtung umfasst, mit
einer Empfangseinrichtung (81, 82, 83, 85) zur Erfassung eines Übertragungsreferenz-Verzögerungssprung- (TR/DH-)Pilotsignals zur Erfassung einer Synchronisation mit der zentralen Übertragungseinrichtung,
einen Zwischenspeicher zur temporären Speicherung von Telemetriedaten und
einer Übertragungseinrichtung (89) zur Übertragung von zwischengespeicherten Telemetriedaten bei einer vorbestimmten Zeit nach einer Synchronisation mit der zentralen Übertragungseinrichtung.

25. Mobilvorrichtung für ein Funktelemetriesystem nach Anspruch 24, wobei das TR/DH-Pilotsignal ein Kodewort umfasst, das sequentiell übertragene N_c Chips umfasst, die eine festgelegte Dauer T_c aufweisen, wobei jeder Chip N_p Impulspaare umfasst.

26. Mobilvorrichtung für ein Funktelemetriesystem nach Anspruch 24, wobei das TR/DH-Pilotsignal zwei Rauschsignale umfasst, die für eine Zeitperiode einer Dauer von T_c übertragen werden.

27. Mobilvorrichtung für ein Funktelemetriesystem nach Anspruch 24, wobei die Übertragungen von den Mobilvorrichtungen zu der Basisstation eine Schmalbandmodulation sind.

28. Mobilvorrichtung für ein Funktelemetriesystem nach Anspruch 27, wobei die Schmalbandmodulation ein Gauß'sches Minimum-Shift-Keying-Verfahren (GMSK) ist.

29. Mobilvorrichtung für ein Funktelemetriesystem nach Anspruch 24, wobei eine Übertragung von zwischengespeicherten Telemetriedaten auf einem Zeiltmultiplex-Schema (TDMA) beruht.

30. Mobilvorrichtung für ein Funktelemetriesystem nach Anspruch 24, wobei eine Übertragung von zwischengespeicherten Telemetriedaten auf einem Time- Slotted-Übertragungsschema beruht.