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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen des Beginns eines
aktiven Signalabschnitts, der auch als Burst bezeichnet werden kann.
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Bei
Wireless LAN-Netzen, aber auch bei anderen Anwendungen, insbesondere
im Mobilfunk, werden digital modulierte Signale in sogenannten Bursts
gesendet, d.h. das Signal wird nur während des Bursts übertragen.
Außerhalb
des Bursts erfolgt keine Übertragung.
Der Burst wird in dieser Anmeldung auch als aktiver Signalabschnitt
bezeichnet.
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Insbesondere
bei Meßsystemen
für ein
Wireless LAN-System, aber auch für
andere Mobilfunk-Signale, muß der
Beginn des aktiven Signalabschnitts, also die zeitliche Burstanfangsposition,
bestimmt werden. Das Empfangssignal wird zunächst kontinuierlich empfangen
und es muß in
dem Empfangssignal der Beginn des aktiven Signalabschnitts (Burst)
bestimmt werden.
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Bisher
war es üblich,
zur Bestimmung des Beginns eines aktiven Signalabschnitts einfache
Korrelationsverfahren zu verwenden. Zum Stand der Technik kann beispielsweise
auf die
DE 100 54
517 A1 verwiesen werden, welche sich mit einer effektiven
Synchronisation mit einer Referenzsequenz (pn-Sequenz) beschäftigt. Da
die pn-Sequenz in dem dortigen Anwendungsfall eine sehr lange Periodizität hat, wird
dort vorgeschlagen, Subintervallgruppen zu bilden und durch geeignetes
zeilenweises, paarweises Anordnen und spaltenweises Summieren dieser
Subintervalle die Korrelation zu verkürzen. Eine Anwendung in Verbindung
mit dem Erfassen des Beginns eines aktiven Signalabschnitts ist
dort nicht beschrieben.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erfassen
des Beginns eines aktiven Signalabschnitts in einem digitalen Meßsignal
unter Verwendung eines Referenzsignals anzugeben, bei welchem der
Implementierungsaufwand bzw. die Rechenzeit verringert wird.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Korrelation zwischen
dem Meßsignal
und dem Referenzsignal bzw. einem aus dem Referenzsignal abgeleiteten
Synchronisationssignal nur einmal durchgeführt werden muß und auf
der Grundlage der Position des Maximums des Korrelationsergebnisses
eine erste Hypothese für
den Beginn des aktiven Signalabschnitts sowie eine erste Hypothese
für den
Initialisierungszustand des Scramblers berechnet werden kann. Auf
der Grundlage dieser Hypothese kann dann der Descrambler initialisiert
werden und das Empfangssignal entwürfelt werden. Schließlich kann
auf der Grundlage eines Vergleichs des entwürfelten Meßsignals mit dem entwürfelten
Referenzsignal entschieden werden, ob diese Hypothese richtig ist.
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Die
Unteransprüche
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorteilhaft
können
ausgehend von der ersten Hypothese neue Hypothesen für den Beginn
des aktiven Signalabschnitts und für den Initialisierungszustand
des Scramblers gebildet werden, ohne daß die Korrelation zwischen
dem aus dem Referenzsignal abgeleiteten Synchronisationssignal erneut
durchgeführt
werden muß. Für jede neue
Hypothese wird dann geprüft,
ob das entsprechend dieser Hypothese entwürfelte Empfangssignal mit dem
entwürfelten
Meßsignal übereinstimmt.
Ist dies der Fall, kann das Verfahren abgebrochen werden. Andernfalls
wird das Verfahren iterativ mit jeweils einer neuen Hypothese wiederholt,
maximal so lange, bis alle Hypothesen durchgeprüft sind.
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Das
Meßsignal
sollte vor der Korrelation durch Korrektur des Frequenzversatzes,
des Zeitversatzes und des Drift des Zeitversatzes korrigiert werden.
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Konkrete
Formeln für
die Berechnung der Werte einer neuen Hypothese aus den Werten der
vorangegangenen Hypothese sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Es
ist insbesondere bei einer nicht ganz vollständigen Korrektur des Frequenzversatzes
vorteilhaft, die Korrelation in mehreren zeitlich versetzten Korrelationsintervallen
durchzuführen
und die dabei sich ergebenden Korrelationsteilergebnisse inkohärent zu
mitteln.
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Weiterhin
ist es sehr vorteilhaft, vor der Korrelation die momentane Leistung
des Meßsignals
zu ermitteln und die Korrelation zur Minimierung des Aufwands nur
in denjenigen Bereichen durchzuführen,
bei welchen die momentane Leistung größer als eine vorgegebene Leistungsschwelle
ist.
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Die
Ansprüche
13 bis 16 betreffen ein Computerprogramm bzw. Computerprogramm-Produkt
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
bzw. ein digitales Speichermedium, auf welchem Steuersignale zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
digital gespeichert sind.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 das Modell eines dem erfindungsgemäßen Verfahren
zugrundeliegenden Senders;
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2 ein Ausführungsbeispiel
des im Sender verwendeten Scramblers;
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3 ein Ausführungsbeispiel
des im Meßempfänger verwendeten
Descramblers;
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4 das dem erfindungsgemäßen Verfahren
zugrundeliegende Übertragungsmodell
der Meßstrecke;
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5 ein IIR-Filter erster
Ordnung zur Bestimmung der Momentan-Leistung;
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6 ein Diagramm zur Veranschaulichung
der zeitlichen Beziehung zwischen der momentanen Leistung, dem Meßsignal
und dem Referenzsignal;
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7 ein Diagramm zur Erläuterung
der Problematik bei der Korrelation mit einem Restfehler bei der Schätzung des
Frequenzversatzes und
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8 ein Flußdiagramm
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei
der Modulationsqualitätsanalyse
von Sendern des Wireless LAN-Systems des IEEE802.11B Standards muß die Lage
der gesendeten Bursts im Meßsignal
detektiert und der Initialisierungszustand des Scramblers des Senders
ermittelt werden. Die Lage eines Bursts wird unter anderem von der
Burstanfangsposition bestimmt. Der Standard ist definiert in Institute
of Electrical and Electronic Engineers, Part 11: "Wireless LAN Medium
Accesss Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifiactions", IEEE Std 802.11-1999, Institute
of Electrical and Electronic Engineers, Inc., 1999, und Institute
of Electrical and Electronic Engineers, Part 11: "Wireless LAN Medium
Accesss Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifiactions: Higher-Speed
Physical Layer Extensions in the 2.4 GHz Band", IEEE Std 802.11b-1999, Institute of
Electrical and Electronic Engineers, Inc., 1999.
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In
dieser Patentanmeldung wird ein Verfahren zur Detektion der Burstanfangsposition
in einem Meßsignal
beschrieben. Das Detektionsverfahren ermittelt auch den Initiali sierungszustand
des Scramblers des Senders. Dieser muß also dem Empfänger nicht
bekannt sein.
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In
vorliegender Patentanmeldung werden folgende Formelzeichen verwendet:
ε Zeitversatz.
Δε Drift des
Zeitversatzes.
Δf
Frequenzversatz.
Δf ^ Schätzwert des
Frequenzversatzes.
Δϕ Phasenversatz.
bdesc(n) Entwürfelte Bits.
b(n) Verwürfelte Bits.
n(ν) Störung.
s(ν) Sendesignal.
s(l)
Symbole des Sendesignals.
sfddesc(n)
Entwürfelte
Bits des SFD-Feldes der Preamble.
syncdesc(n)
Entwürfelte
Bits des Synchronisationsfeldes der Preamble.
sync1(ν) Chipsignal
des modifizierten Synchronisationssignals.
pdesc(n)
Entwürfelte
Bits der Preamble (Referenzsignal) .
p(ν) Chipsignal der Preamble (Referenzsignal).
r(ν) Meßsignal.
r1(ν)
Korrigiertes Meßsignal.
rdesc(n) Entwürfelte demodulierte Bits des
Meßsignals.
Rx,y(ν0) Korrelationsfunktion zwischen dem Signal
x(ν) und
dem Signal y(ν).
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Zunächst wird
das Modell des Senders des IEEE802.11B Wireless LAN-Systems und
das Übertragungsmodell
der Meßstrecke
vorgestellt.
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In 1 ist das Modell des Senders 1 dargestellt.
Nach einer Verwürfelung
des Bitsignals bdesc(n) durch den Scrambler 2 wird
das verwürfelte
Bitsignal b(n) abhängig
von der verwendeten Modulationsart in einem Modulator 3 moduliert.
Danach werden die modulierten Symbole s(l) in einer Spreizeinrichtung 4 mit
einem Spreizungscode gespreizt und man erhält das Sendesignal s(ν).
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Das
Blockschaltbild des Scramblers 2 ist in 2 dargestellt, während das Blockschaltbild des
im Empfänger
vorhandenen Descramblers 8 in 3 dargestellt ist.
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Im
Falle eines Übertragungssystems
nach dem IEEE802.11B Standard besteht der Scrambler 2 aus einem
rückgekoppelten
Schieberegister mit sieben Verzögerungselementen 5a bis 5g.
Der Ausgang des vierten Verzögerungselements 5d und
der Ausgang des siebenten Verzögerungselements 5g sind
an einen ersten Modulo-2-Addierer 6 gelegt, dessen Ausgang
zusammen mit dem Eingang des Scramblers 2 einem zweiten Modulo-2-Addierer 7 zugeführt ist.
Am Ausgang des zweiten Addierers 7, der vor den Verzögerungselementen 5a bis 5g angeordnet
ist, kann das verwürfelte
Bitsignal b(n) abgenommen werden.
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Der
Descrambler 8 besteht ebenfalls aus einem rückgekoppelten
Schieberegister mit sieben Verzögerungselementen 9a bis 9g.
Der Ausgang des vierten Verzögerungselements 9d und
der Ausgang des siebenten Verzögerungselements 9g sind
an einen ersten Addierer 10 gelegt, dessen Ausgang zusammen
mit dem Eingang des Descramblers 8 einem zweiten Addierer 11 zugeführt ist.
Am Ausgang des zweiten Addierers 11 kann das entwürfelte Bitsignal
bdesc(n) abgenommen werden. Im Gegensatz
zum Scrambler 2 ist beim Descrambler 8 das erste
Verzögerungselement 9a nicht
mit dem Ausgang des zweiten Addierers 11, sondern direkt
mit dem Eingang des Descramblers 8 verbunden.
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Der
Descrambler 8 des Empfängers
ist in der Lage, sich auf den Scrambler 2 des Senders 1 bei
unterschiedlichen Initialisierungszuständen zu synchronisieren. Nach
sieben Bits liefert der Scrambler 2 die richtige Ausgangsbitfolge.
Das bedeutet, falls ein Demodulationsfehler auftritt, sind nur acht
Ausgangsbits gestört. Falls
der Scrambler 2 mit einer konstanten Bitfolge angeregt
wird, beträgt
die Sequenzlänge,
d.h. die Anzahl an Ausgangsbits, bevor sich dasselbe Ausgangsbitmuster
wiederholt, im Beispiel-Standard 127 Bits.
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Als
Modulationsart wird im Beispiel des IEEE802.11B Standards eine differentielle
BSK-(DBPSK), eine differentielle QPSK-Modulation (DQPSK), ein "Complementary Code
Keying" (CCK) oder
ein "Packet Binary Convolutional
Coding" (PBCC) verwendet.
Als Spreizungscode wird dort ein Barker-Code mit einer Länge von 11
Chips benutzt.
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Das Übertragungssystem
des IEEE802.11B Standards ist burstorientiert. Das bedeutet, die
Daten werden nicht zeitkontinuierlich sondern in Datenpacketen übertragen.
Zwischen zwei Bursts findet keine Übertragung statt. Am Anfang
jedes Bursts wird eine Preamble gesendet, deren Bitsequenz pdesc(n) bekannt ist. Die Preamble wird in
dieser Anmeldung auch als Referenzsignal bezeichnet. Die Preamble
pdesc(n) unterteilt sich in eine Synchronisationssequenz
syncdesc(n), in welcher immer Einsen gesendet
werden, und eine sog. SFD-Sequenz sfddesc(n),
in welcher ein bekanntes Bitmuster gesendet wird. Die Preamble ist
im Beispiel immer DBPSK-moduliert. Die zugehörigen verwürfelten, modulierten und gespreizten
Signale werden hier auf Chip-Ebene
als p(ν),
sync(ν)
und sfd(ν)
bezeichnet.
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In 4 ist das Übertragungsmodell
der Meßstrecke
dargestellt. Das Sendesignal wird neben einem Frequenzversatz Δf, der durch
den Multiplizierer 12 modelliert wird, einem Phasenversatz Δϕ,
der durch den Multiplizierer 17 modelliert wird, einem
Zeitversatz ε,
der durch das Verzögerungselement 14 modelliert
wird, und einer Drift Δε des Zeitversatzes ε, der durch
das Verzögerungselement 15 modelliert
wird, von einer rauschförmigen
Störung
n(ν), die
durch den Addierer 16 zugefügt wird, gestört. Das
Meßsignal
n(ν) kann
wie folgt dargestellt werden: r(ν)
= s(ν + ε + Δε·ν)·e–2πΔν·e–Δϕ +
n(ν). (1)
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Die
Detektion der Burststartposition und des Initialisierungszustandes
des Scramblers 2 des Senders 1 erfolgt im Ausführungsbeispiel
mit einem mehrstufigen Detektionsverfahren.
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In
einem optionalen ersten Schritt, der ggf. auch entfallen kann, werden
Signalbereiche ermittelt, in denen die Signalleistung ausreichend
hoch ist. Diese Bereiche werden im folgenden als Übertragungsbereiche bezeichnet.
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In
einem zweiten optionalen Schritt wird in den ermittelten Übertragungsbereichen
der Zeitversatz ε, die
Drift Δε des Zeitversatzes ε und der
Frequenzversatz Δf
mit einem als solches bekannten Schätzverfahren ermittelt und in
den Übertragungsbereichen
korrigiert.
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In
einem dritten Schritt werden mit dem so korrigierten Meßsignal
eine erste Hypothese der Burstanfangsposition und eine erste Hypothese
des Initialisierungszustandes des Scramblers 2 des Senders 1 ermittelt.
Um die endgültige
Anfangsposition des Bursts und den Initialisierungszustand des Scramblers 2 zu
ermitteln, können
ausgehend von der ersten Hypothese der Burstanfangsposition und
des Initialisierungszustandes des Scramblers 2 eine Anzahl
von Hypothesen untersucht werden. Die Burstanfangsposition und der
Initialisierungszustand des Scramblers 2 berechnen sich
aus der ersten Hypothese der Burstanfangsposition und der ersten
Hypothese des Initialisierungszustandes des Scramblers 2.
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Die
bevorzugt eingesetzte Detektion von Signalbereichen mit einer ausreichenden
Leistung ist leistungsbasiert. Mit einem IIR-Filter erster Ordnung
wird die Leistung P(ν) = λ·P(ν – 1) + (1 – λ)·|r(ν)|2 (2)des
Meßsignals
r(ν) geschätzt.
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5 zeigt das vorzugsweise
verwendete IIR-Filter 21. Das Betragsquadrat des empfangenen
Meßsignals
|r(ν)|2 wird über
ein Dämpfungselement 17,
das die einzelnen Chips des Betragsquadrats des Empfangssignals
|r(ν)|2 mit dem konstanten Faktor 1 – λ multipliziert,
einem ersten Eingang eines Addierers 18 zugeführt. Die
Konstante λ ist
größer als
0 und kleiner als 1, im allgemeinen nur wenig kleiner als 1. Der
Ausgang des Addierers 18 ist über ein Verzögerungselement 19,
in welchem eine Verzögerung
um ein Chip erfolgt, und über
ein zweites Dämpfungselement 20,
in welchem die Chipfolge jeweils mit λ multipliziert wird, an den
zweiten Eingang des Addierers 18 zurückgekoppelt. Auf diese Weise
wird die Gleichung (2) nachgebildet.
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Vorzugsweise
wird nur in Signalbereichen, in denen die Leistung P(ν) ≥ TH·MIN{P(ν)} (3) die relative
Leistungsschwelle TH überschreitet,
nach der Burstanfangsposition gesucht.
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Der
Signalbereich, welcher mit Gleichung (3) ermittelt wird, wird vorzugsweise
am Bereichsbeginn geringfügig
erweitert, da durch das Einschwingen von Sendefiltern und durch
die Mittelung der Momentanleistung mit Gleichung (2) ein Burst beginnen
kann, bevor die Leistungsschwelle nach Gleichung (3) überschritten
wird.
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6 zeigt die Momentan-Leistung
P(ν) als
Funktion des Chipindex ν.
Ab dem Chipindex νs beginnt der aktive Signalabschnitt (Burst).
An dieser Stelle liegt der gesuchte Beginn BB des aktiven Signalabschnitts BS,
d.h. die Burstanfangsposition. Aufgrund der Tatsache, daß die Momentan-Leistung
P(ν) entsprechend Gleichung
(2) als gleitender Mittelwert berechnet wird, in welchen mit hoher
Gewichtung die vorhergehende Momentan-Leistung P(ν – 1) und
mit relativ geringer Gewichtung die Leistung des gerade vorliegenden
Chips |r(ν)|2 eingeht, steigt die so definierte Momentan-Leistung
P(ν) ab
dem Beginn des aktiven Signalabschnitts BS allmählich an, bis sie eine Sättigung
erreicht. Kurz vor Überschreiten
der Leistungsschwelle TH·MIN{P(ν)} beginnt
die genauere Suche des Burstanfangs BB mit dem nachfolgend zu beschreibenden
Verfahren. Dargestellt ist auch die Preamble (Referenzsignal) p(ν) und der
diesbezüglich
Versatz ν0 des empfangenen Meßsignals r(ν).
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Wurde
ein Übertragungsbereich
mit ausreichender Leistung über
der Leistungsschwelle gefunden, liegt der Burstbeginn in diesem Übertragungsbereich
im Anfangsbereich des Übertragungsbereiches.
Deswegen kann mit einem genügend
großen
Sicherheitsabstand zum Anfang des Übertragungsbereiches der Zeitversatz ε, die Drift Δε des Zeitversatzes ε und der
Frequenzversatz Δf
mit einem Meßsignalausschnitt,
welcher eine Länge
der Preamble pdesc(ν) des Bursts abzüglich einem
Sicherheitsabstand am Preambleende hat, geschätzt werden. So ist sichergestellt,
daß das
Schätzverfahren
mit einem Meßsignalabschnitt
arbeitet, welcher innerhalb des Bursts liegt.
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Mit
diesen Schätzwerten
wird nun vorzugsweise das Meßsignal
in den Übertragungsbereichen
korrigiert. Der Phasenversatz Δϕ braucht
nicht geschätzt
und korrigiert werden, da die nachfolgenden Detektionsstufen einen
Phasenfehler zulassen.
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Das
Verfahren zur Ermittelung der ersten Hypothese der Burstanfangsposition
und des Initialisierungszustandes des Scramblers 2 nutzt
die folgende Eigenschaft des Scramblers 2 des Senders 1 aus:
Werden zwei Scrambler mit einer gleichen Eingangssequenz betrieben,
welche aus zeitlich konstanten Bits besteht, dann führen unterschiedliche
Initialisierungszustände
der Scrambler 2 dazu, daß die Ausgangssequenzen der Scrambler 2 zeitlich
zueinander verschoben sind. Aus der Verschiebung der Ausgangssequenzen
und dem Initialisierungszustand des einen Scramblers kann der Initialisierungszustand
des anderen Scramblers ermittelt werden. Hierfür ist eine eineindeutige Zuordnungstabelle
notwendig, aus welcher der Initialisierungszustand Initvalue = ZUORDNUNGSTABELLE{Offset} (4)des anderen
Scramblers aus der Verschiebung Offset der beiden Ausgangssequenzen
abgeleitet wird. Die Tabelle kann entweder analytisch mit Hilfe
des Generatorpolynoms des rückgekoppelten
Schieberegisters des Scramblers 2 und den Initialisierungszuständen beider
Scrambler berechnet oder experimentell ermittelt werden.
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Das
erfindungsgemäße Detektionsverfahren
berechnet in einem ersten Schritt die Korrelationsfunktion
zwischen
dem korrigierten Meßsignal
r
1(ν)
und einem modifizierten Synchronisationssignal sync
1(ν) der Preamble
p
desc(v). Die Länge des Meßsignals entspricht der Länge der
Synchronisationssequenz in der Preamble vorzugsweise plus zusätzlicher
Tailchips, welche der Länge
einiger Tailbits entsprechen, welche mit dem Spreizcode, im Beispiel
dem Barkercode, gespreizt wurden. Die Länge des Preamblesignals entspricht der
Länge der
Synchronisationssequenz der Preamble vorzugsweise plus der Anzahl
der Tailchips plus der Anzahl der Chips, welche von zusätzlichen
Bits, welche dem maximalen Versatz von sync
1(v)
gegenüber
r
1(ν) entspricht,
im Beispiel 127 Bits, beim Modulationsverfahren entstehen. Das modifizierte
Synchronisationssignal sync
1(ν) wird durch
eine Verwürfelungsoperation
von Bits, welche gleich Eins sind, gefolgt von der Modulation, im
Beispiel einer DBPSK-Modulation,
und einer Spreizung mit dem Spreizcode, im Beispiel dem Barkercode,
erzeugt.
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Nun
wird die Position MaxIndex
= MAXINDEX{Rsync,r(ν0)} (6)des Maximums
der Korrelationsfunktion bestimmt.
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Die
erste Hypothese der Burststartposition
BurstStartIndex = spr – REMINDER{MaxIndex, spr} (7) und die erste
Hypothese des Initialisierungszustandes des Scramblers,
kann aus
der Position des Maximums der Korrelationsfunktion ermittelt werden.
Der Operator REMINDER{x,y} berechnet den Rest einer Division x/y,
während
der Operator ⎡...⎤ eine rationale Zahl zur nächstgrößeren ganzzahligen
Zahl rundet. spr steht für
den Spreizfaktor der Spreizeinrichtung
4; im Beispiel des
IEEE802.11B Standards gilt spr = 11. lpr steht für die Zyklus-Länge des
Preamblesignals; im Beispiel ist lpr = 127.
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Sollte
das korrigierte Meßsignal
noch Restfehler des Frequenzversatzes enthalten, dann kann es sinnvoll
sein, anstelle von Gleichung (5) eine inkohärent gemittelte Korrelationsfunktion
zu verwenden. Hierfür
werden Teilkorrelationsfunktion entsprechend
zwischen
einem Meßsignalausschnitt
von M Chips und dem Chip des Preamblesignals p(ν) berechnet. Zur Erhöhung des
Korrelationsgewinns werden anschließend K einzelne Korrelationsergebnisse
inkohärent
gemittelt:
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7 zeigt vorstehend erläuterte Problematik
in einer übertriebenen
Darstellung. Dargestellt ist jeweils der Vektor R ^sync,r der
inneren Korrelationsprodukte der Gleichung (9). Die Summation über die
einzelnen inneren Korrelationsprodukte R ^sync,r(ν,ν0,k)
ergibt das Korrelationsergebnis R ^sync,r(ν0,k),
was einer Vektoraddition der inneren Korrelationsprodukte R ^sync,r(ν,ν0,k)
entspricht. In der übertriebenen
Darstellung der 7 erkennt
man, daß bei
dem sechsten inneren Korrelationsprodukt R ^sync,r(ν = 5,ν0,k)
eine Phasendrehung von 180° in
Bezug auf den Ausgangspunkt des ersten inneren Korrelationsprodukts R ^sync,r(ν =
0,ν0,k) erreicht ist. Die Addition des inneren
Korrelationsprodukts R ^sync,r(ν = 5,ν0,k)
würde somit
keinen konstruktiven Beitrag mehr ergeben.
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Die
bis jetzt ermittelte erste Hypothese der Burststartposition und
der ersten Hypothese des Initialisierungszustandes des Scramblers 2 stimmen
nur, falls der vorzugsweise Meßsignalausschnitt
wirklich am Burstanfang beginnt. Dies ist in der Regel jedoch nicht
der Fall. Die erste Hypothese der Burstanfangsposition hat jetzt
allerdings nur noch eine Unsicherheit von Vielfachen der Länge des
Spreizcodes.
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Diese
Unsicherheit wird in der vierten Stufe des Detektionsverfahren beseitigt.
Hierfür
werden die Bits rdesc(n) der Preamble für eine bestimmte
Anzahl NOfHypotheses von Hypothesen von Burstanfangspositionen demoduliert
und entwürfelt.
Die Bits der demodulierten Preamble des Meßsignals rdesc(n)
wird dann mit der bekannten Preamble pdesc(tt)
verglichen. Beim Vergleich werden vorzugsweise mindestens die ersten
acht Bits des Meßsignals
nicht berücksichtigt,
da diese aufgrund von Demodulationsfehlern wegen des nicht korrigierten Phasenversatzes
fehlerhaft sein können.
Stimmen beide Sequenzen überein,
dann wird die Hypothese der Burstanfangsposition und des Initialisierungszustandes
des Scramblers 2 als richtig angenommen und das Detektionsverfahren
beendet. Bei einer falschen Hypothese werden an der Stelle der Bits
der SFD-Sequenz
falsche Bits auftreten.
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Im
Falle einer nicht angenommenen, d.h. falschen Hypothese wird eine
neue Hypothese der Burststartposition BurstStartIndex ← BurstStartIndex + spr (11)und eine
neue Hypothese des Initialisierungszustand des Scramblers Offset ← REMINDER{Offset + 1, lpr}
InitValue = ZUORDNUNGSTABELLE{Offset} (12)berechnet
und das oben beschriebene Entscheidungsverfahren wird erneut angewendet.
Wurden NOfHypotheses untersucht ohne daß eine Hypothese als richtig
angenommen wird, dann wird das Detektionsverfahren abgebrochen,
und es wird angenommen, daß im Übertragungsbereich
kein Burst vorliegt.
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8 zeigt das vorstehend beschriebene
erfindungsgemäße Verfahren
im Überblick
anhand eines Flußdiagramms.
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Zunächst wird
in einem optionalen Verfahrensschritt S100 die Momentan-Leistung
P(ν) des
empfangenen Meßsignals
r(ν) entsprechend
Gleichung (2) berechnet und in einem ebenfalls optionalen Verfahrensschritt
S101 mit der Leistungsschwelle TH·MIN{P(ν)} entsprechend Gleichung (3)
verglichen. Wenn die Leistungsschwelle noch nicht überschritten
ist, wird im Schritt S100 weiterhin die Momentan-Leistung P(ν) berechnet.
Wird die Leistungsschwelle überschritten,
so wird das Verfahren mit dem Schritt S102 fortgesetzt.
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Im
Schritt S102 wird zunächst
entsprechend Gleichung (5) die Korrelationsfunktion zwischen dem
korrigierten Meßsignal
r1(ν)
und dem modifizierten Synchronisationssignal sync1(ν) berechnet.
Entsprechend Gleichung (6) wird dann die Position des Maximums des
Korrelationsergebnisses bestimmt. Die erste Hypothese des Beginns
des aktiven Signalabschnitts (Burststartposition) wird dann entsprechend
Gleichung (7) und die erste Hypothese des Initialisierungszustands
des Scramblers 2 wird dann entsprechend Gleichungen (8)
aus der Position des Maximums MaxIndex des Korrelationsergebnisses
ermittelt.
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Dann
wird im Schritt S103 das empfangene und korrigierte Meßsignal
r1(ν)
entspreizt und demoduliert und in dem Descrambler 8 entwürfelt. Dazu
wird der Descrambler 8 entsprechend der ersten Hypothese
des Initialisierungszustands des Scramblers 2 initialisiert.
Das heißt,
die Initialisierungswerte, die als Initialisierung bei dieser Hypothese
für die
Verzögerungselemente 5a bis 5g des
Scramblers 2 angenommen wurden, werden auch für die Initialisierung
der Verzögerungselemente 9a bis 9g des
Descramblers 8 verwendet. Dadurch wird das entwürfelte Meßsignal
rdesc(n) auf Bitebene gewonnen.
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In
dem Schritt S104 wird dann dieses entwürfelte Empfangssignal rdesc(n) mit dem entsprechenden Referenzsignal
pdesc(n) auf Bitebene, also im entwürfelten
Zustand, verglichen. Ist das Meßsignal
mit dem Empfangssignal identisch, so hat die angenommene Hypothese
für die
Initialisierung des Scramblers 2 und für den Beginn des aktiven Signalabschnitts
gestimmt und das Verfahren kann im Schritt S105 beendet werden.
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Besteht
noch keine Übereinstimmung
zwischen dem entwürfelten
Meßsignal
rdesc(n) und dem entwürfelten Referenzsignal pdesc(n), so wird im Schritt S106 zur nächsten Hypothese übergegangen,
indem die entsprechend dieser Hypothese angenommene Burststartposition
entsprechend Gleichung (11) inkrementiert wird. Alternativ könnte ausgehend
von einer anderen Start-Hypothese auch dekrementiert werden. Als
Inkrementierungs- bzw. Dekrementierungsschritt ist der Spreizfaktor
spr zu verwenden, der im Beispiel des hier beispielhaft zugrundegelegten
IEEE802.11B Standards 11 beträgt. Gleichzeitig wird für diese
neue Hypothese ein neuer Initialisierungszustand des Scramblers 2 entsprechend
Gleichung (12) gebildet.
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Wesentlich
dabei ist, daß von
den Werten der vorangegangenen Hypothese ausgegangen werden kann
und die Korrelationsfunktion nicht neu berechnet werden muß. Entsprechend
dieser neuen Hypothese wird dann auch der Descrambler 8 neu
initialisiert und das korrigierte Empfangssignal nach der Entspreizung und
Demodulation erneut entwürfelt.
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Das
dadurch neu berechnete entwürfelte
Empfangssignal rdesc(n) wird dann erneut
auf Bitebene mit dem Referenzsignal pdesc(n)
verglichen. Ist der Vergleich jetzt positiv, so kann das Verfahren
beendet werden. Ansonsten wird zur nächsten Hypothese übergegangen.
Stellt sich im Schritt S107 heraus, daß alle möglichen Hypothesen bereits
durchgetestet sind, so wird das Verfahren mit dem Ergebnis abgebrochen,
daß in
dem betrachteten Signalabschnitt offensichtlich kein aktiver Signalabschnitt
(Burst) vorliegt. Das Verfahren endet in diesem Fall mit Schritt
S108.
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Die
anhand der Gleichungen (2) und (3) beschriebene, vorgeschaltete
Leistungsdetektion ist vorteilhaft, aber nur optional, und kann
im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch weggelassen werden. Gleiches gilt
für die
Korrektur des Meßsignals.
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Die
Erfindung wurde vorstehend anhand des Beispiels des Wireless LAN-Systems
des IEEE802.11B Standards beschrieben. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist aber nicht auf diese Beispiele beschränkt und kann auch bei anderen Übertragungs-Standards
zum Einsatz kommen. Außerdem
sind sämtliche
vorstehend diskutierten Verfahrensmerkmale beliebig miteinander
kombinierbar.
