DE112020002162T5

DE112020002162T5 - Hochpräzisionszeitstempeldetektion für verbesserte kabelmodemtaktsynchronisation

Info

Publication number: DE112020002162T5
Application number: DE112020002162.9T
Authority: DE
Inventors: Thushara Hewavithana; Barak Hermesh
Original assignee: MaxLinear Inc
Current assignee: MaxLinear Inc
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2020-04-15
Publication date: 2022-01-20
Also published as: US20240204981A1; WO2020223013A1; CN113940041A; US11856081B2; US20220209931A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Zeitstempeldetektion unter Verwendung eines Kabelmodems und eine Steuereinrichtung, Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren zum Detektieren von Zeitstempeln in verschiedenen Signalen wie orthogonalen Frequenzmultiplexsignalen (OFDM-Signale). Die Steuereinrichtung weist einen Verarbeitungsschaltkreis auf, der konfiguriert ist, Informationen über einen Kanalfrequenzgang des Mehrfachpfadkanals zu erhalten, wobei der Kanalfrequenzgang auf einem Signal basiert, das eine Abfolge von Symbolen aufweist. Der Verarbeitungsschaltkreis ist konfiguriert, den Kanalfrequenzgang in eine Kanalimpulsantwort zu transformieren. Der Verarbeitungsschaltkreis ist konfiguriert, eine Spitze in der Kanalimpulsantwort zu identifizieren. Der Verarbeitungsschaltkreis ist konfiguriert, eine Zeitstempelversatzzeit zwischen der Spitze in der Kanalimpulsantwort und einem Auslösungszeitpunkt zu ermitteln, der einen Beginn eines Symbols in dem Signal angibt. Der Verarbeitungsschaltkreis ist konfiguriert, den Vorrichtungstakt basierend auf der Zeitstempelversatzzeit zu synchronisieren.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Zeitstempeldetektion unter Verwendung einer Vorrichtung wie eines Kabelmodems und ein Steuerverfahren, eine Einrichtung und Vorrichtung zum Detektieren von Zeitstempeln in verschiedenen Signalen, wie orthogonal Frequenzmultiplexsignalen, (OFDM-Signalen).
Allgemeiner Stand der Technik
Jüngst gab es Initiativen, auf hybriden Glasfaser-Koaxialkabel-, (HFC), basierte DOCSIS- (Data Over Cable Service Interface Specification) Netzwerke als Backhaul für LTE (Long Term Evolution) und 5G zelluläre Netzwerke zu verwenden. Dies erweitert die Anwendungsfälle, wo Kabelmodems (CM) in traditionellen Privat- oder Geschäftsbreitbanddiensten eingesetzt werden können. Zum Beispiel können Kabelmodems verwendet werden, um die Backhaul-Funktionalität bereitzustellen. Diese Funktionalität erlegt Zeitsteuerungssynchronisation zwischen dem Kabelmodem (CM) und der Kabelkopfstelle (dem Headend) (CMTS - Kabelmodemterminierungssystem) strengere Anforderungen auf. CableLabs, der Initiator der DOC-SIS-Spezifikation, hat die Aktivitäten um Standardisierungsanforderungen erleichtert, um mobiles Backhaul über DOCSIS (MBDOCSIS) zu unterstützen, wie in Belal Hamzeh, et.al. DOCSIS Technologies for Mobile Backhaul, Cabelabs Technical Brief, Mai 2018, gezeigt. Die vorgeschlagene Spezifikation für den Taktfehler des Kabelmodems in Bezug auf den CMTS-Takt für MBDOCSIS ist 100 Nanosekunden, aber es gibt einen deutlichen Markvorteil für Vorrichtungen, die eine höhere Genauigkeit erreichen können.
Figurenliste
Manche Beispiele von Einrichtungen und/oder Verfahren werden in der Folge nur anhand eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in welchen

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften verteilten Taktarchitektur für MBDOC-SIS zeigt;
2a eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Steuereinrichtung oder Steuervorrichtung zum Synchronisieren eines Vorrichtungstakts in einer Vorrichtung mit einem Referenztakt in einer Mastervorrichtung zeigt;
2b eine schematische Darstellung eines Kabelkommunikationsnetzwerks zeigt, das ein Kabelmodem und ein Kabelmodemterminierungssystem aufweist;
3 ein Flussdiagramm eines Steuerverfahrens zum Synchronisieren eines Vorrichtungstakts in einer Vorrichtung mit einem Referenztakt in einer Mastervorrichtung zeigt;
4 eine schematische Darstellung eines DOCSIS OFDM-Zeitstempels zeigt;
5a und 5b eine Abtastung, die dem Zeitstempel entspricht im Kontext zeigen;
6 ein Blockdiagramm auf hoher Ebene einer beispielhaften Synchronisationsarchitektur der physischen Kabelmodem-Schicht zeigen;
7a bis 7e Signalverarbeitung veranschaulichen, die an dem Kanalfrequenzgang angewendet wird;
7f die Kanalimpulsantwort isoliert zeigt; und
8a bis 8c graphische Darstellungen eines Kanalimpulsantwort-Cursordetektionsfehlers für verschiedene Simulationsaufbauten zeigt.

Ausführliche Beschreibung
Es werden nun verschiedene Beispiele ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen einige Beispiele veranschaulicht sind. Während weitere Beispiele zu verschiedenen Modifizierungen und alternativen Formen fähig sind, sind einige besondere Beispiele davon in den Figuren gezeigt und werden anschließend ausführlicher beschrieben. Diese ausführliche Beschreibung schränkt jedoch weitere Beispiele nicht auf die besonderen beschriebenen Formen ein. Weitere Beispiele können alle Modifizierungen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in den Umfang der Offenbarung fallen. Dieselben oder gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche oder ähnliche Elemente in der gesamten Beschreibung der Figuren, die identisch oder in modifizierter Form implementiert werden können, wenn sie miteinander verglichen werden, während dieselbe oder eine ähnliche Funktionalität bereitgestellt wird. Falls nicht anders definiert, werden hier alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) in ihrer üblichen Bedeutung in der Technik verwendet, zu welchen die Beispiele gehören.
Beispiele der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Mittel zum Erzielen einer Zeitsteuerungssynchronisation, die eine Zeitsteuerungssynchronisation ermöglichen kann, die besser als 100 Nanosekunden ist. Beispiele können somit eine DOCSIS-Zeitstempeldetektion hoher Präzision für eine verbesserte Kabelmodemtaktsynchronisation bereitstellen.
In DOCSIS erfolgt Taktsynchronisation unter Verwendung einer verteilten Taktarchitektur, wie in 1 gezeigt. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften verteilten Taktarchitektur für MBDOCSIS. 1 zeigt ein System, das eine kleine Zelle 110, ein Kabelmodem 220, ein CMTS 210, einen Evolved Packet Core 120 und einen Satelliten 130 des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) aufweist. Zum Beispiel können das Kabelmodem 220 und das CMTS 210 Teil eines Kabelkommunikationsnetzwerks 200 sein, wie in 2b gezeigt. Ein Referenztakt des CMTS 210 kann auf einen GPS-Takt (z.B. über GPS-Satellit 130) synchronisiert sein. Dies kann durch Synchronisieren des CMTS-Takts (via Ethernet) auf den Grand Master Clock im Evolved Packet Core (EPC) 120 eines mobilen Netzwerks unter Verwendung des Precision Time Protocol (PTP-IEEE 1588 Standard) erfolgen. Wie in 1 gezeigt, kann der EPC Grand Master Takt direkt auf einen GPS-Satellitentakt synchronisiert sein. Wie für den CM-Takt kann er zuerst auf die CMTS-Taktrate synchronisiert werden, indem er in einen DOCSIS-Abwärtskanal verriegelt wird. DOCSIS-Abwärtskanäle, die von dem CMTS stammen, können unter Verwendung des CMTS-Referenztakts erzeugt werden und können daher bereits auf globale Zeitsteuerung wie zuvor beschrieben synchronisiert sein. Das CM kann für diesen Zweck einen primären Abwärtskanal verwenden. Der primäre Kanal kann zum Beispiel ein Single Carrier QAM- (SC-QAM) oder ein OFDM-Kanal sein. Die folgende Beschreibung erfolgt im Kontext von primären OFDM-Kanälen; die beschriebenen Verfahren und Schaltkreise sind jedoch auf bei SC-QAM-Kanälen anwendbar.
Sobald die CM-Taktrate synchronisiert ist, können CMTS- und CM-Taktphasen unter Verwendung des DOCSIS Timing Protocol (DTP) ausgerichtet werden. Das DTP beinhaltet Nachrichten, die zwischen dem CMTS und dem CM laufen, um den Unterschied zwischen CM- und CMTS-Taktphasen festzustellen. Der gesamte Taktphasenfehler für ein zelluläres System ist 1500 nSec. Für DOCSIS, das als mobiles Backhaul zu verwenden ist, sollte der CM-Beitrag zu dem gesamten Taktphasenfehler kleiner als 100 ns sein, wie oben erwähnt.
Ein wichtiger PHY Schichtfaktor, der die Exaktheit der Taktsynchronisation bestimmt, die durch DTP erreicht wird, ist, wie präzise das CM primären Zeitdomänen-OFDM-Signalabtastungen einen Zeitstempel zuordnen kann. Andere beisteuernde Faktoren, wie Ungenauigkeit in der Kalibrierung der Verzögerung des Zeitdomänensignals vom Eingang zu dem CM bis zu dem Punkt, wo OFDM-Symbole ausgelöst werden, können durch sorgfältiges Hardwaredesign im CM abgeschwächt werden. Alle diese Faktoren sind wichtig, da für eine exakte Implementierung des DTP die Verzögerungen in dem CMTS zum CM-Link spezifiziert werden sollten, sodass die gesamte Verzögerung im CMTS zum CM-Pfad berücksichtigt werden kann, um den CM-Takt korrekt einzustellen, um die Verzögerung vom CM zum CMTS zu berücksichtigen.
Es gibt zwei wichtige Gebiete, um die Genauigkeit der Taktsynchronisation zu verbessern. Ein erstes kann sich auf exakte Zuweisung eines Zeitstempels beziehen, um die empfangene Abtastung zu korrigieren, die dem CM dem korrekten CMTS-Taktwert zu einem gegebenen empfangenen Signalabtastungspunkt gibt. Die Abtastungen sind um die Zeit verzögert, die Abtastungen brauchen, sich vom CMTS zum CM OFDM-Abtastpunkt zu bewegen. Diese Verzögerung wird als d _CMTS _CM bezeichnet. Ebenso wichtig kann es sein, die Umlaufverzögerung vom CMTS zum CM unter Verwendung von DTP exakt zu schätzen. Dann, unter Berücksichtigung aller unterschiedlicher Verzögerungsbeiträge vom CM, dem CMTS und dem HFC-Kanal, kann die Anpassung, d__CMTS-CM, die notwendig ist, um den Zeitstempel so zu gestalten, dass er der Zeit entspricht, zu der die Abtastung beim CM empfangen wurde, ermittelt werden.
In manchen CMs wird der Zeitstempel einer ausgewählten OFDM-Abtastung auf der Basis eines OFDM-Auslösungspunkts zugeordnet. Die Hardware kann imstande sein, den Zeitstempel einer Abtastung zuzuweisen, die eine festgesetzte Anzahl von Abtastungen vom Auslösungspunkt entfernt ist. Dieser Versatz kann auf die Hälfte eines zyklischen Präfixes eingestellt sein, basierend auf der Annahme, dass der Auslösungspunkt sich in der Mitte des zyklischen Präfixes befindet. Der OFDM-Auslösungspunkt kann stark von der Kanalimpulsantwort (CIR) des Kanals zwischen CMTS und CM abhängig sein. Der Auslösungspunkt kann zugewiesen werden, um die Intersymbolinterferenz (ISI) zu verringern oder zu minimieren, wobei die Länge des zyklischen Präfixes und Sende- und Empfangsfensterlängen berücksichtigt werden. Somit gibt es keine Garantie, dass der Auslösungspunkt einem festgesetzten Punkt in Bezug auf den Hauptpfad eines empfangenen Mehrfachpfadsignals entspricht. Daher führt diese Technik einen beliebigen Versatz, der von Kanalimpulsantwort, OFDM zyklischem Präfix usw. abhängig ist, bei dem Zeitstempel ein. Dies bedeutet, dass die oben erwähnte Genauigkeit von 100 ns nicht garantiert werden kann.
Die beschriebenen Systeme, Verfahren und Schaltkreise zielen auf Verbesserung der Genauigkeit der Zeitstempelzuweisung durch präzisere Detektion der Zeitdomänenabtastung ab, die dem Zeitstempel in dem empfangenen OFDM-Signal entspricht. Sobald die korrekte Zeitdomänenabtastung identifiziert ist, kann DTP verwendet werden, um Umlaufverzögerung zu schätzen, und der Kalibrierungsprozess kann verwendet werden, um festgesetzte Verzögerungen in dem System wie CM-Signalverzögerung vom AFE zum OFDM-Abtastungspunkt zu schätzen.
Die vorliegende Offenbarung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, wobei durchgehend gleiche Bezugszeichen zur Bezugnahme auf gleiche Elemente verwendet werden und wobei die veranschaulichten Strukturen und Vorrichtungen nicht unbedingt maßstabgetreu gezeichnet sind. Wie hier verwendet, sollen sich die Begriffe „Modul“, „Komponente“, „System“, „Schaltung“, „Element“, „Slice“, „Schaltkreis“ und dergleichen auf einen Satz einer oder mehrerer elektronischer Komponenten, eine computerbezogene Einheit, Hardware, Software (z.B. in Ausführung) und/oder Firmware beziehen. Zum Beispiel kann Schaltkreis oder ein ähnlicher Begriff ein Prozessor, ein Prozess, der auf einem Prozessor läuft, eine Steuerung, ein Objekt, ein ausführbares Programm, eine Speichervorrichtung und/oder ein Computer mit einer Verarbeitungsvorrichtung sein. Zur Veranschaulichung: eine Anwendung, die auf einem Server läuft, und der Server können auch ein Schaltkreis sein. Ein oder mehrere Schaltungen können sich in demselben Schaltkreis befinden und der Schaltkreis kann sich auf einem Computer befinden und/oder zwischen zwei oder mehr Computern verteilt sein. Ein Satz von Elementen oder ein Satz von anderen Schaltungen kann hier beschrieben sein, wobei der Begriff „Satz“ als „einer oder mehrere“ ausgelegt werden kann.
Als ein anderes Beispiel kann Schaltkreis oder ein ähnlicher Begriff eine Einrichtung mit spezifischer Funktionalität sein, die durch mechanische Teile bereitgestellt wird, die von einem elektrischen oder elektronischen Schaltkreis betrieben werden, wobei der elektrische oder elektronische Schaltkreis durch eine Software-Anwendung oder eine Firmware-Anwendung betrieben werden kann, die von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird. Der eine oder die mehreren Prozessoren können intern oder extern zu der Einrichtung sein und können mindestens einen Teil der Software- oder Firmware-Anwendung ausführen. Als noch ein weiteres Beispiel kann der Schaltkreis eine Einrichtung sein, die spezifische Funktionalität durch elektronische Komponenten ohne mechanische Teile bereitstellt; die elektronischen Komponenten können einen oder mehrere Prozessoren darin aufweisen, um ausführbare Anweisungen auszuführen, die in computerlesbarem Speichermedium und/oder Firmware gespeichert sind, das bzw. die zumindest teilweise den elektronischen Komponenten die Funktionalität verleiht.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es physisch mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann, sodass der Strom und/oder elektromagnetische Strahlung (z.B. ein Signal) entlang eines leitfähigen Pfads durch die Elemente strömen kann. Zwischen dem Element und dem anderen Element können dazwischen liegende, leitfähige, induktive oder kapazitive Elemente vorhanden sein, wenn die Elemente als miteinander gekoppelt oder verbunden beschrieben sind. Ferner kann ein Element imstande sein, eine Spannung oder einen Stromfluss oder Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle in dem anderen Element ohne physischen Kontakt oder dazwischenliegende Komponente zu induzieren, wenn sie miteinander gekoppelt oder verbunden sind. Ferner kann, wenn eine Spannung, ein Strom oder ein Signal als an ein Element „angelegt“ bezeichnet wird, die Spannung, der Strom oder das Signal durch eine elektrische Verbindung oder durch kapazitive, elektromagnetische oder induktive Kopplung zu dem Element geleitet werden, die keine physische Verbindung beinhaltet.
Wie hier verwendet, kann ein Signal, das einen Wert oder andere Informationen „angibt“, ein digitales oder analoges Signal sein, das den Wert oder andere Informationen in einer Weise codiert oder andersartig kommuniziert, die von einer darauf ansprechenden Aktion in einer Komponente, die das Signal empfängt, decodiert werden kann und/oder dies veranlasst. Das Signal kann in computerlesbarem Speichermedium vor seinem Empfang durch die empfangende Komponente gespeichert oder gepuffert werden und die empfangende Komponente kann das Signal aus dem Speichermedium abrufen. Ferner kann ein „Wert“, der eine Quantität, einen Zustand oder einen Parameter „anzeigt“ physisch als ein digitales Signal, ein analoges Signal oder gespeicherte Bits verkörpert sein, die den Wert codieren oder andersartig kommunizieren.
Wie hier verwendet, kann ein Signal durch eine Signalkette gesendet oder geleitet werden, in der das Signal verarbeitet wird, um Eigenschaften wie Phase, Amplitude, Frequenz und so weiter zu verändern. Das Signal kann als dasselbe Signal bezeichnet werden, selbst wenn solche Eigenschaften angepasst werden. Im Allgemeinen kann das Signal als dasselbe Signal angesehen werden, solange ein Signal weiterhin dieselben Informationen codiert. Zum Beispiel kann ein Sendesignal so gesehen werden, das auf das Sendesignal in Basisband-, Zwischen- und Funkfrequenzen Bezug genommen wird.
Die Verwendung des Worts Beispiel soll Konzepte in konkreter Weise zeigen. Die hier verwendete Terminologie dient dem Zweck der Beschreibung nur bestimmter Beispiele und soll die Beispiele nicht einschränken. Wie hier verwendet, sollen die Singularformen „einer“, „eine“, „eines“ und „der“, „die“, „das“ auch die Pluralformen beinhalten, falls der Kontext nicht eindeutig anderes verlangt. Es ist ferner klar, dass die Begriffe „aufweisen“, „aufweisend“, „enthält“ und/oder „enthaltend“, wenn hier verwendet, das Vorhandensein genannter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder Hinzufügen eines (einer) oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
2a zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Steuereinrichtung 20 oder Steuervorrichtung 20 zum Synchronisieren eines Vorrichtungstakts in einer Vorrichtung 220 mit einem Referenztakt in einer Mastervorrichtung 210. Die Vorrichtung und die Mastervorrichtung sind durch einen Mehrfachpfadkanal verbunden. Die Steuereinrichtung 20 weist einen Verarbeitungsschaltkreis 24 auf. Die Komponenten der Steuervorrichtung 20 sind als Komponentenmittel definiert, die den entsprechenden Strukturkomponenten der Steuereinrichtung 20 entsprechen. Daher weist die Steuervorrichtung 20 entsprechende Verarbeitungsmittel 24 auf. Optional weist die Steuereinrichtung/-vorrichtung ferner Schnittstellenschaltkreis/eine Schnittstelle 22 auf, der bzw. die an den Verarbeitungsschaltkreis/das Verarbeitungsmittel gekoppelt ist. Der Verarbeitungsschaltkreis (und ebenso die Verarbeitungsmittel) ist konfiguriert, Informationen über einen Kanalfrequenzgang des Mehrfachpfadkanals zu erhalten. Der Kanalfrequenzgang beruht auf einem Signal, das eine Abfolge von Symbolen aufweist. Der Verarbeitungsschaltkreis ist konfiguriert, den Kanalfrequenzgang in eine Kanalimpulsantwort umzuformen. Der Verarbeitungsschaltkreis ist konfiguriert, eine Spitze in der Kanalimpulsantwort zu identifizieren. Der Verarbeitungsschaltkreis ist konfiguriert, eine Zeitstempelversatzzeit zwischen der Spitze in der Kanalimpulsantwort und einem Auslösungszeitpunkt zu ermitteln, der einen Beginn eines Symbols in dem Signal angibt. Der Verarbeitungsschaltkreis ist konfiguriert, den Vorrichtungstakt basierend auf der Zeitstempelversatzzeit zu synchronisieren.
2a zeigt ferner die Vorrichtung 220, die die Steuereinrichtung oder -vorrichtung 20 aufweist. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 20 ein Kabelmodem eines Kabelkommunikationsnetzwerks 200 sein (wie in 2b gezeigt). Daher zeigt 2a ferner ein Kabelmodem 220, das die Steuereinrichtung oder -vorrichtung 20 aufweist.
2b zeigt eine schematische Darstellung eines Kabelkommunikationsnetzwerks 200, das ein Kabelmodem 220 und ein Kabelmodemterminierungssystem 210 aufweist. Daher stellen Beispiele der vorliegenden Offenbarung ferner das Kabelkommunikationssystem 200 bereit, das das Kabelmodem 220 aufweist. Das Kabelkommunikationsnetzwerk kann ferner die Mastervorrichtung 210 aufweisen, die ein Kabelmodemterminierungssystem 210 des Kabelkommunikationsnetzwerks 220 sein kann oder dieses aufweisen kann.
Beispiele der vorliegenden Offenbarung beziehen sich im Allgemeinen auf eine Steuereinrichtung, eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren zum Synchronisieren eines Vorrichtungstakts in einer Vorrichtung 220 mit einem Referenztakt in einer Mastervorrichtung 210, wobei die Vorrichtung und die Mastervorrichtung durch einen Mehrfachpfadkanal verbunden sind. Wie oben angegeben, können Beispiele der vorliegenden Offenbarung bei der Synchronisation zwischen einem Vorrichtungstakt eines Kabelmodems und einem Referenztakt in einem Kabelmodemterminierungssystem (oder anderem Gegenstück) eines Kabelkommunikationsnetzwerks angewendet werden, z.B. einem auf DOCSIS basierenden Kabelkommunikationsnetzwerk. In manchen Fällen jedoch können Beispiele auch bei anderen Kombinationen von Vorrichtung und Mastervorrichtung, die über einen Mehrfachpfadkanal verbunden sind, z.B. Vorrichtungen, die über einen gemeinsamen Bus (z.B. in einem industriellen Umfeld oder in einem Fahrzeug) verbunden sind, oder drahtlosen Vorrichtungen angewendet werden (wobei die Vorrichtung eine Benutzerausrüstung oder ein Remote Radio Head ist und die Mastervorrichtung eine Basisstation ist, die die Benutzerausrüstung oder den Remote Radio Head bedient). Vorzugsweise jedoch kann der Mehrfachpfadkanal ein drahtgebundener Mehrfachpfadkanal sein.
Zum Beispiel kann der Mehrfachpfadkanal ein drahtgebundener Kanal zwischen einem Kabelmodem und einem Kabelmodemterminierungssystem eines Kabelkommunikationsnetzwerks sein. Im Allgemeinen werden mehrere Komponenten zur Verbindung eines Kabelmodems mit dem Kabelmodemterminierungssystem verwendet. Zum Beispiel kann der Mehrfachpfadkanal zwischen dem Kabelmodem und dem Kabelmodemterminierungssystem ein oder mehrere Kabel und einen oder mehrere Abgriffe aufweisen, die zwischen dem Kabelmodem und dem Kabelmodemterminierungssystem angeordnet sind. Zum Beispiel kann der Mehrfachpfadkanal ein hybrides Glasfaser-Koaxialkabel, z.B. ein oder mehrere hybride Glasfaser-Koaxialkabel, aufweisen. Optional kann der Mehrfachpfadkanal zwischen dem Kabelmodem und dem Kabelmodem ferner einen oder mehrere Verstärker zum Verstärken des Signals auf dem Mehrfachpfadkanal aufweisen. Die Kombination der verschiedenen Komponenten und die Reflexionen, die an den Zwischenverbindungen zwischen den unterschiedlichen Komponenten verursacht werden, können die Verbindung zwischen dem Kabelmodem und Kabelmodemterminierungssystem zu einem Mehrfachpfadkanal machen.
Der Verarbeitungsschaltkreis ist konfiguriert, Informationen über einen Kanalfrequenzgang (CFR) des Mehrfachpfadkanals zu erhalten. Zum Beispiel kann der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert sein, eine Messung des Kanalfrequenzgangs, z.B. von einer anderen Komponente der Vorrichtung/des Kabelmodems, oder durch Messen des Kanalfrequenzgangs zu erhalten. Daher können die Informationen über den Kanalfrequenzgang eine Darstellung des Kanalfrequenzgangs, z.B. eine numerische Darstellung des Kanalfrequenzgangs, enthalten.
Der Kanalfrequenzgang basiert auf einem Signal, das eine Abfolge von Symbolen (oder Reihe von Symbolen) aufweist. Im Allgemeinen kann der Kanalfrequenzgang basierend auf einem einzigen Symbol der Abfolge von Symbolen ermittelt werden, z.B. basierend auf dem ersten Symbol der Abfolge von Symbolen. Der Begriff „Abfolge von Symbolen“ kann angeben, dass der Kanalfrequenzgang von einem „normalen“ Signal gewonnen werden kann, das über den Mehrfachpfadkanal ausgetauscht wird. Zum Beispiel könnte das Signal nicht unbedingt ein Kalibrierungssignal sein. Im Gegensatz dazu kann das Signal Nutzlastinformationen für die Vorrichtung/ das Kabelmodem (oder für andere Vorrichtungen/Kabelmodems des Kabelkommunikationsnetzwerks) aufweisen. Zum Beispiel kann das Signal durch die Mastervorrichtung/das Kabelmodemterminierungssystem gesendet werden. Zum Beispiel kann das Signal durch die Vorrichtung/das Kabelmodem von der Mastervorrichtung/dem Kabelmodemterminierungssystem empfangen werden. Daher kann die Vorrichtung/das Kabelmodem konfiguriert sein, das Signal zu empfangen.
Während Beispiele bei unterschiedlichen Arten von Symbolen anwendbar sind, wird in der Folge aufgrund der Art von Symbolen, die in DOCSIS-basierten Kabelkommunikationsnetzwerken verwendet werden, angenommen, dass das Symbol ein orthogonales Frequenzmultiplexsymbol (OFDM-Symbol) ist. Daher kann das Signal eine Abfolge von OFDM-Symbolen aufweisen.
Der Verarbeitungsschaltkreis ist konfiguriert, den Kanalfrequenzgang (CFR) in eine Kanalimpulsantwort (CIR) zu transformieren. Im Allgemeinen kann der Kanalfrequenzgang in eine Kanalimpulsantwort transformiert werden, indem eine Transformation von der Frequenzdomäne in eine Zeitdomäne durchgeführt wird, z.B. unter Verwendung einer inversen Fourier-Transformation. Daher kann der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert sein, den Kanalfrequenzgang in die Kanalimpulsantwort durch Durchführen einer inversen Fourier-Transformation an der Kanalfrequenzantwort zu transformieren. Der einer inversen Fourier-Transformation unterzogene Kanalfrequenzgang kann der Kanalimpulsantwort entsprechen.
In manchen Beispielen jedoch kann eine zusätzliche Verarbeitung durchgeführt werden, um Signalartefakte zu vermeiden, die durch die Nutzung von unterschiedlichen Frequenzbändern zur Sendung auf dem Mehrfachpfadkanal verursacht werden. Zum Beispiel werden im Kabelkommunikationsnetzwerk unterschiedliche Abschnitte des Spektrums für unterschiedliche Sendungen verwendet. Zum Beispiel sind manche Abschnitte des Spektrums als Aufwärtsspektrum festgelegt, manche als Abwärtsspektrum und in manchen Fällen als Duplex-Spektrum. Zwischen den Spektren oder in manchen Fällen innerhalb der Spektren sind Frequenzbänder von den Sendungen ausgeschlossen, z.B. aufgrund von Rauschen, das innerhalb des Kabelkommunikationsnetzwerks vorhanden ist. Daher könnte das empfangene Signal nur Abschnitte des verfügbaren Spektrums abdecken, mit einer oder mehreren Lücken in dem Spektrum (siehe in 7a Kanalfrequenzgang 715). Der Verarbeitungsschaltkreis kann konfiguriert sein, diese Lücken durch Interpolation über die Lücken innerhalb des Kanalfrequenzgangs zu schließen (siehe z.B. interpolierter Teil 725 von 7b). Mit anderen Worten kann der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert sein, über ausgeschlossene Sub-Träger (d.h. Sub-Träger, die von der Einheit (z.B. dem Kabelmodemterminierungssystem), die das Signal sendet, von dem Signal ausgeschlossen sind) in dem Kanalfrequenzgang zu interpolieren. Mit anderen Worten, der Kanalfrequenzgang kann eine oder mehrere Lücken aufgrund von ausgeschlossenen Sub-Trägern aufweisen. Der Verarbeitungsschaltkreis kann konfiguriert sein, über die eine oder mehreren Lücken (wenn die entsprechende Lücke kleiner als ein Schwellenwert ist), z.B. unter Verwendung linearer Interpolation, zu interpolieren. Daher kann für mindestens einen Teilsatz der ausgeschlossenen Sub-Träger der Kanalfrequenzgang durch Interpolieren über den Teilsatz der ausgeschlossenen Sub-Träger geschätzt werden. Dies kann größere durchgehende Spannen innerhalb des Kanalfrequenzgangs liefern.
Wie zuvor dargelegt, können unerwünschte Artefakte innerhalb der Kanalimpulsantwort durch „fehlende“ Abschnitte des Kanalfrequenzgangs entstehen. Daher kann in manchen Beispielen die Kanalimpulsantwort basierend auf (nur) einem Abschnitt des Kanalfrequenzgangs ermittelt werden. Zum Beispiel kann die Kanalimpulsantwort für einen durchgehenden (oder fortlaufenden) Teil des Kanalfrequenzgangs ermittelt werden, z.B. für den größten durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs. In diesem Zusammenhang kann ein durchgehender Teil des Kanalfrequenzgangs als ein Teil des Kanalfrequenzgangs definiert sein, der keine Lücke aufweist (z.B. aufgrund ausgeschlossener Sub-Träger). Mit anderen Worten, ein durchgehender Teil des Kanalfrequenzgangs kann ein Teil des Kanalfrequenzgangs sein, der keine Diskontinuitäten oder Unterbrechungen aufgrund von ausgeschlossenen Sub-Trägern aufweist. Der Verarbeitungsschaltkreis kann konfiguriert sein, einen durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs zu identifizieren. Zum Beispiel kann der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert sein, den größten durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs zu identifizieren. Mit anderen Worten, der durchgehende Teil des Kanalfrequenzgangs kann größer als andere durchgehende Teile (z.B. mindestens ein anderer durchgehender Teil oder alle anderen durchgehenden Teile) des Kanalfrequenzgangs sein.
Sobald der durchgehende Teil des Kanalfrequenzgangs identifiziert ist, können seine Ränder geglättet werden. Mit anderen Worten kann der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert sein, Ränder des durchgehenden Teils des Kanalfrequenzgangs zu glätten. Zum Beispiel kann der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert sein, Windowing an dem durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs durchzuführen. Das Fenster, das für das Windowing verwendet wird, kann einen Aufwärtsrampenabschnitt und einen Abwärtsrampenabschnitt an seinen Rändern aufweisen, um die Ränder des durchgehenden Teils zu glätten (siehe Fenster 735 von 7c).
Ferner können die anderen Teile des Kanalfrequenzgangs von dem Kanalfrequenzgang entfernt werden. Dies kann unter Verwendung eines Prozesses erfolgen, der als „Zero-Padding“ bekannt ist, wobei alle anderen Teile eines Signals mit Ausnahme eines Teils von Interesse auf null gesetzt sind. Daher kann der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert sein, den durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs einem Zero-Padding zu unterziehen (siehe 7d 745). Mit anderen Worten, der Verarbeitungsschaltkreis kann konfiguriert sein, (alle) Teile außerhalb des durchgehenden Teils des Kanalfrequenzgangs auf null zu setzen. In manchen Beispielen kann der durchgehende Teil des Kanalfrequenzgangs einem Zero-Padding unterzogen werden, um ein vordefiniertes Frequenzband, z.B. mit 204,8 MHz Bandbreite, abzudecken.
Während die obenstehenden Maßnahmen als Maßnahmen eingeführt wurden, die Schritt für Schritt angewendet werden, können zumindest manche dieser Maßnahmen in manchen Beispielen fehlen. Der Verarbeitungsschaltkreis kann konfiguriert sein, den Kanalfrequenzgang in die Kanalimpulsantwort durch Durchführen einer inversen Fourier-Transformation an dem durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs zu transformieren, z.B. an dem durchgehenden Teil, der unter Verwendung eines oder mehrerer von Interpolation von Lücken, Glätten von Rändern und Zero-Padding verarbeitet wurde.
Der Verarbeitungsschaltkreis ist konfiguriert, eine Spitze in der Kanalimpulsantwort zu identifizieren. Dieser Prozess ist zum Beispiel in 7e gezeigt. Zum Beispiel kann die Spitze die größte Spitze innerhalb der Kanalimpulsantwort sein. In manchen Beispielen kann die Spitze die größte Spitze innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls an einer Seite des Auslösungszeitpunkts sein. Im Allgemeinen kann die Spitze in der Kanalimpulsantwort einen direkten Pfad innerhalb des Mehrfachpfadkanals angeben. Die Spitze kann den direkten Pfad aus zwei Gründen angeben - einerseits kann sie die erste Hauptspitze (nach oder vor dem Auslösungszeitpunkt, da der direkte Pfad der schnellste Pfad ist) sein und sie kann die größte Spitze sein (da die Reflexionen üblicherweise eine geringere Amplitude haben).
In verschiedenen Beispielen wird die Kanalimpulsantwortspitze für eine (primären) OFDM-Kanal des Kabelkommunikationsnetzwerks identifiziert. In einem OFDM-Kanal ist ein Steuerkanal der physischen Schicht (PLC-Kanal) eingebettet. Im Allgemeinen bezieht sich der PLC-Kanal auf einen Kanal, der durch einen Teilsatz von Sub-Trägern in OFDM-Symbolen gebildet ist. In Beispielen können sogenannte primäre Kanäle zur Zeitsteuerungssynchronisation verwendet werden, da sie sorgfältig durch das CMTS geschützt werden (d.h. immer verfügbar). Beispiele sind in Bezug auf primäre OFDM-Kanäle gezeigt, die die wahrscheinlichere Wahl für einen vorwärts gehenden primären Kanal sein werden, da OFDM-Kanäle verbesserte Leistung gegenüber SC-QAM-Kanälen liefern. In primären OFDM-Kanälen wird der Zeitstempel im Steuerkanal der physischen Schicht (PLC-Kanal) getragen. Zum Beispiel kann die Spitze in einer OFDM-Kanalimpulsantwort innerhalb der PLC identifiziert werden. Der Zeitstempel kann sich auf ein exaktes Lesen des CMTS-Referenztakts beziehen, der unter Verwendung des PLC-Kanals gesendet werden kann. In DOCSIS belegt die PLC einen schmalen Streifen von Sub-Trägern in dem OFDM-Signal, 8 oder 16 Sub-Träger für den 4096 bzw. 8192 OFDM-Modus. In 4 ist die Stelle des Zeitstempels innerhalb des OFDM-Symbols gezeigt, wobei 410 eine Präambel des PLC-Kanals angibt und 420 das OFDM-Symbol angibt, das dem Zeitstempel entspricht. Die Zeit, die der Zeitstempel anzeigt, ist die präzise Zeit der ersten Abtastung, nach dem zyklischen Präfix, von OFDM-Symbol 420. Der gestrichelte Pfeil 420 zeigt zu einem OFDM-Symbol, das viel breiter als nur der PLC-Kanal in Frequenzrichtung (y-Achse) ist. Entlang der x-Achse, in 4, sind mehrere OFDM-Symbole gezeigt. Sobald der Empfänger den PLC-Kanal demoduliert und decodiert, kann er die Zeitstempeldaten extrahieren. Wie zuvor erwähnt, stellen diese Daten die exakte Taktablesung dar, die der ersten Abtastung, nach dem zyklischen Präfix, des ersten OFDM-Symbols (420) nach der Präambel (410) des PLC-Kanals entspricht.
Der Verarbeitungsschaltkreis ist konfiguriert, eine Zeitstempelversatzzeit zwischen der Spitze in der Kanalimpulsantwort und einem Auslösungszeitpunkt zu ermitteln, der einen Beginn eines Symbols in dem Signal angibt. Wie ausführlicher in Verbindung mit 6 gezeigt wird, wird in Kabelmodems für OFDM-basierte Symbole ein OFDM-Symbolzeitsteuerungsmodul (OST) verwendet, um die Auslösungszeit des Symbols zu ermitteln, die der Zeitpunkt ist (oder die vielmehr der Zeitpunkt sein soll), zu dem das tatsächliche OFDM-Symbol (nach dem zyklischen Präfix) startet. Mit anderen Worten, das OST verfolgt die Grenzen des OFDM-Symbols, wobei der Start des OFDM-Symbols durch den Auslösungszeitpunkt angegeben ist, der für ein FFT-Modul bereitgestellt ist, das zum Durchführen einer Fourier-Transformation an dem OFDM-Symbol verwendet wird. Der Verarbeitungsschaltkreis kann konfiguriert sein, den Auslösungszeitpunkt von dem OST-Modul zu erhalten (z.B. über Schnittstellenschaltkreis 22). Gleichzeitig kann der Kanalfrequenzgang und somit die Kanalimpulsantwort auf dem Auslösungszeitpunkt basieren, da der Kanalfrequenzgang auf dem OFDM-Symbol basieren kann, das basierend auf dem Auslösungszeitpunkt verarbeitet wird. Folglich kann die Zeit „0“ der Kanalimpulsantwort dem Auslösungszeitpunkt entsprechen. Die Zeitstempelversatzzeit kann zwischen der identifizierten Spitze der Kanalimpulsantwort und der „0“ Zeit der Kanalimpulsantwort (d.h. dem Auslösungszeitpunkt) ermittelt (d.h. berechnet) werden. Mit anderen Worten, die Zeitstempelversatzzeit kann die Zeit zwischen dem Start des Symbols, wie durch den Auslösungszeitpunkt angegeben, und der Spitze sein, die innerhalb der Kanalimpulsantwort identifiziert wird.
Der Verarbeitungsschaltkreis ist konfiguriert, den Vorrichtungstakt basierend auf der Zeitstempelversatzzeit zu synchronisieren. Im Allgemeinen kann der Vorrichtungstakt durch Bereitstellen von Informationen über die Zeitstempelversatzzeit bei einer Komponente der Vorrichtung/des Kabelmodems, die konfiguriert ist, den Vorrichtungstakt zu synchronisieren, synchronisiert werden. Diese Komponente kann die Informationen über die Zeitstempelversatzzeit gemeinsam mit dem Auslösungszeitpunkt und der Zeit beim Referenztakt der Mastervorrichtung (der mit dem Symbol enthalten sein kann) verwenden, um den Vorrichtungstakt (auf den Referenztakt) zu synchronisieren. Daher kann der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert sein, einen Zeitstempelpuls zu einer Zeit entsprechend dem Auslösungszeitpunkt, verzögert um die Zeitstempelversatzzeit erzeugen. Der Zeitstempelpuls kann die Echtzeit darstellen, die durch den Zeitstempel angegeben ist, der aus dem PLC-Kanal (demoduliert und decodiert durch CM) extrahiert wird, und kann von der obengenannten Komponente zum Synchronisieren des Vorrichtungstakts verwendet werden. Daher kann der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert sein, den Zeitstempelpuls am Vorrichtungstakt (z.B. einer Komponente des Vorrichtungstakts, die zum Synchronisieren des Vorrichtungstakts verwendet wird) zur Verwendung in Synchronisation mit dem Referenztakt bereitzustellen. Zum Beispiel kann das OST-Modul (OFDM-Symbolzeitsteuerungsmodul, z.B. OST 620 von 6) einen Puls erzeugen, um diese Abtastung anzugeben (z.B. der Zeitstempelpuls, wie in 6 gezeigt), und das Taktsynchronisationsmodul kann den Zeitstempel mit der präzisen Zeit dieses Pulses verbinden. Zum Beispiel kann der Zeitstempelversatz/Zeitstempelpuls für das DTP-Zeitsynchronisationsprotokoll verwendet werden.
Zusätzlich (oder alternativ) kann der Zeitstempelpuls einer Symbolzeitsteuerungskomponente (z.B. das oben erwähnte OFDM-Symbolzeitsteuerungsmodul) bereitgestellt werden, um die Präzision der Symbolzeitsteuerung zu verbessern. Mit anderen Worten, der Verarbeitungsschaltkreis kann konfiguriert sein, den Zeitstempelpuls einer Symbolzeitsteuerungskomponente der Vorrichtung zur Verwendung in einer Ermittlung des Auslösungszeitpunkts zur Verwendung für die Abfolge von Symbolen bereitzustellen.
Im Allgemeinen ist die Symbolzeitsteuerungskomponente konfiguriert, den Auslösungszeitpunkt/Auslösungspunkt zu ermitteln, der sich auf die erste Abtastung eines (OFDM-) Symbols bezieht, das von dem FFT-Modul verarbeitet wird. Mit anderen Worten, Abtastungen, die zum Berechnen der Fourier-Transformation eines OFDM-Symbols verwendet werden, werden ausgehend von der Abtastung am Auslösungspunkt gesammelt. Für OFDM stellt das OFDM-Symbolzeitsteuerungsmodul (OST-Modul) den Auslösungspunkt dem FFT-Modul bereit. Im Allgemeinen kann der Auslösungspunkt so ermittelt werden, dass er die Intersymbolinterferenz reduziert oder minimiert. Dieser Punkt könnte nicht unbedingt die erste Abtastung des OFDM-Symbols in Bezug auf den direkten Pfad (der auch der stärkste Mehrfachpfad ist) vom CMTS zum CM sein. Dies mach den Auslösungspunkt zu keinem guten Hinweis, um den Symbolstart anzugeben, da der Auslösungspunkt von der gesamten Impulsantwort (nicht nur dem direkten Pfad) abhängen kann. Das OST-Modul verfolgt den OFDM-Auslösungspunkt. Mit der Kanalimpulsantwortschätzung und dem entsprechenden Zeitstempelversatz kann der Verarbeitungsschaltkreis gemäß dem Hauptsignalpfad (Auslösungspunktversatz/Zeitstempelversatz) ermitteln, wie weit weg der Auslösungspunkt vom Symbolstart ist. Basierend auf der Kenntnis des Auslösungspunkts/Auslösungszeitpunkts und Auslösungspunktversatzes/Zeitstempelversatzes kann das OST-Modul den Zeitstempelpuls präzise bei der ersten Abtastung des OFDM-Symbols erzeugen. In 6 gibt das Signal „OFDM Trig“ dem FFT-Modul an, wann mit der Sammlung von Abtastungen für ein OFDM-Symbol zu beginnen ist.
Die Schnittstelle/der Schnittstellenschaltkreis 22 kann einem oder mehreren Eingängen und/oder Ausgängen zum Empfangen und/oder Senden von Informationen entsprechen, die in digitalen (Bit) Werden gemäß einem spezifizierten Code sein können, innerhalb eines Moduls, zwischen Modulen oder zwischen Modulen unterschiedlicher Einheiten. Zum Beispiel kann die Schnittstelle/der Schnittstellenschaltkreis 22 einen Schnittstellenschaltkreist aufweisen, der konfiguriert ist, Informationen zu empfangen und/oder zu senden. Zum Beispiel kann der Verarbeitungsschaltkreis/das Verarbeitungsmittel 24 unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungseinheiten, einer oder mehrerer Verarbeitungsvorrichtungen, eines Mittels zur Verarbeitung, wie ein Prozessor, ein Computer oder eine programmierbare Hardwarekomponente, die mit entsprechend angepasster Software betreibbar ist, implementiert sein. Mit anderen Worten, die beschriebene Funktion des Verarbeitungsschaltkreises/Verarbeitungsmittels 24 kann auch in Software implementiert sein, die dann auf einer oder mehreren programmierbaren Hardwarekomponenten ausgeführt wird. Solche Hardwarekomponenten können einen Allzweckprozessor, einen Digitalsignalprozessor (DSP), eine Mikrosteuerung usw. aufweisen.
Nähere Einzelheiten und Aspekte der Steuereinrichtung/Steuervorrichtung 20, der Vorrichtung/des Kabelmodems 220 und/oder des Kabelkommunikationsnetzwerks 200 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren, oben und unten beschriebenen Beispielen (z.B. 1, 3 bis 8c) erwähnt. Die Steuereinrichtung/Steuervorrichtung 20, die Vorrichtung/das Kabelmodem 220 und/oder das Kabelkommunikationsnetzwerk 200 können ein oder mehrere zusätzliche Merkmale aufweisen, entsprechend einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder einem oder mehreren der oben oder unten beschriebenen Beispiele.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines entsprechenden Steuerverfahrens zum Synchronisieren eines Vorrichtungstakts in einer Vorrichtung mit einem Referenztakt in einer Mastervorrichtung. Die Vorrichtung und die Mastervorrichtung sind durch einen Mehrfachpfadkanal verbunden. Das Steuerverfahren weist Erhalten 310 von Informationen über einen Kanalfrequenzgang des Mehrfachpfadkanals auf. Der Kanalfrequenzgang basiert auf einem Signal, das eine Abfolge von Symbolen aufweist. Das Steuerverfahren weist Transformieren 320 des Kanalfrequenzgangs in eine Kanalimpulsantwort auf. Das Steuerverfahren weist Identifizieren 330 einer Spitze in der Kanalimpulsantwort auf. Das Steuerverfahren weist Ermitteln 340 einer Zeitstempelversatzzeit zwischen der Spitze in der Kanalimpulsantwort und einem Auslösungszeitpunkt auf, der einen Beginn eines Symbols in dem Signal angibt. Das Steuerverfahren weist Synchronisieren 350 des Vorrichtungstakts basierend auf der Zeitstempelversatzzeit auf. Merkmale, die in Verbindung mit der Steuereinrichtung/Vorrichtung von 2a und/oder 2b beschrieben sind, können ebenso bei dem Steuerverfahren von 3 angewendet werden.
Nähere Einzelheiten und Aspekte des Steuerverfahrens sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren, oben und unten beschriebenen Beispielen (z.B. 1a bis 2b, 4 bis 8c) erwähnt. Das Steuerverfahren kann ein oder mehrere, optionale, zusätzliche Merkmale aufweisen, entsprechend einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder einem oder mehreren der oben oder unten beschriebenen Beispiele.
In der folgenden Beschreibung sind zahlreiche Einzelheiten angeführt, um eine umfassendere Erklärung der Beispiele der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass Beispiele der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fällen sind allgemein bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Form eines Blockdiagramms und nicht im Einzelnen dargestellt, um eine Verschleierung von Beispielen der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden. Zusätzlich können Merkmale der in der Folge beschriebenen, unterschiedlichen Beispiele miteinander kombiniert werden, falls nicht im Speziellen anderes angemerkt ist.
5G-Abhandlungen sagen voraus, dass eine signifikante Menge von 5G-Basisstationen in dichten städtischen Umgebungen eingesetzt werden wird, wo ein Verlegen der Glasfaserinfrastruktur sehr kostspielig ist und wahrscheinlich aufgrund von Finanzierungseinschränkungen sehr langsam erfolgen wird. Eine der Lösungen, die der Markt übernehmen kann, ist Backhauling von 5G-Verkehr über Koaxialkabel (die praktisch überall verfügbar sind) über das bestehende DOCSIS-Protokoll. Zur Erfüllung der 5G-Anforderungen kann ein allgemeiner Takt an alle Zellen mit sehr hoher Genauigkeit über das Netzwerk abgegeben werden. Wenn der Takt mit hoher Genauigkeit über die bestehende Infrastruktur abgegeben wird, beschleunigt und weitets dies wahrscheinlich den Einsatz von 5G aus.
Die beschriebenen Systeme, Verfahren und Schaltkreise können die Implementierung von DTP unter Verwendung von CM-Produkten ermöglichen, um die Taktsynchronisationsgenauigkeit zu überschreiten, die notwendig ist, um DOCSIS als eine 5G-Backhaul-(MBDOCSIS) Technologie zu verwenden. Dies gibt mehreren Systembetreibern (MSOs) und Mobilnetzwerkbetreibern (MNOs) die Gelegenheit, Anforderungen an den Rest des Netzwerks zu lockern oder sogar MBDOCSIS dazu zu bringen, in Netzwerkarchitekturen zu arbeiten, die andernfalls nicht machbar sind - z.B. mehrere Zwischenschaltpunkte (jeder Schaltpunkt führt einen zusätzlichen Taktfehler ein).
Für den OFDM-Primärkanal wird der Zeitstempel in dem Steuerkanal der physischen Schicht (PLC-Kanal) übermittelt. Das CMTS definiert diesen Zeitstempel in Bezug auf das erste OFDM-Symbol, das der Präambel des PLC-Kanals folgt, wie in 4 gezeigt. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines DOCSIS OFDM-Zeitstempels, wie in der DOCSIS 3.1 Spezifikation der physischen Schicht verwendet. In 4 ist eine Abfolge von OFDM-Symbolen gezeigt, wobei die Abfolge die Präambel 410 des PLC-Kanals und den Zeitstempel 420 aufweist.
In der DOCSIS Spezifikation belegt der PLC einen schmalen Streifen von Sub-Trägern im OFDM-Signal, 8 oder 16 Sub-Träger für den 4096 bzw. 8192 OFDM-Modus. Die präzise Abtastung des Zeitstempels ist die erste Abtastung der OFDM FFT an der CMTS-Seite, wie in 5a und 5b gezeigt. In 5a und 5b ist die Abtastung entsprechend dem Zeitstempel im Kontext gezeigt. In 5a ist die Dauer des Symbols gezeigt, mit einem ersten Abschnitt 510 der Länge N_CP—N_RP/2 (Länge des zyklischen Präfix N_CP und Länge der Roll-off-Periode N_RP) und einem zweiten überlappenden Ping-Abschnitt 530 von Länge N + N_CP (d.h. die FFT-Dauer (nützliche Symbolperiode) N plus die Länge des zyklischen Präfix N_CP) . Die Abtastung 520 (d.h. N_CP-N_RP/2 + 1. Abtastung des zweiten Abschnitts 530) ist die Abtastung, die dem Zeitstempel entspricht. In 5b ist dasselbe in einer unterschiedlichen Darstellung gezeigt. In DOCSIS ist der Abtastungsabstand $\frac{1}{204,8}$
Hier sind N, N_CP, N_RP die FFT-Größe (d.h. Anzahl von Abtastungen in nützlicher Symbolperiode), zyklische Präfixgröße bzw. Roll off-Periode.
Die Abtastung, die durch den gestrichelten Pfeil 520 angegeben ist, ist die Zeit, die dem Zeitstempel entspricht, der in der PLC für diesen bestimmten OFDM-Frame übermittelt wird, wobei der OFDM-Frame die 128 OFDM-Symbole sind, welchen die PLC-Präambel vorangeht, gezeigt in 4.
Das CM demoduliert und decodiert die PLC des primären Kanals und extrahiert die Zeitstempelinformationen, die ein 64-Bit Wert sind, der die Zeit bei dem CMTS für die Abtastung angibt die durch den gestrichelten Pfeil 520 in 5a und 5b angegeben ist.
Die beschriebenen Systeme, Verfahren und Schaltkreise ermitteln diesen Abtastungspunkt in dem empfangenen Signal, das einem Mehrfachpfadkanal zwischen dem CMTS und dem CM unterzogen wurde, bei dem CM exakter. Daher kann jeder Zeitsteuerungsfehler aufgrund einer Zeitstempeldetektion in dem Taktsynchronisationsprozess beim CM verringert oder minimiert werden.
Ein Blockdiagramm auf hoher Ebene einer beispielhaften CM Synchronisationsarchitektur der physischen Schicht ist in 6 angeführt.
Ein analoges Frontend (AFE) 602 weist analoge und gemischte Signalverarbeitungsmodule auf, die zum Abtasten des empfangenen RF-Signals notwendig sind, um das digitale Signal zu erzeugen. In DOCSIS 3.1 und FDX wird eine volle Bandbreitenerfassung verwendet, was bedeutet, dass das Abwärtsspektrum unter Verwendung eines einzelnen Analog/Digital-Wandlers (ADC) digitalisiert wird. Ein digitales Frontend (DFE) 604 ist für die Verarbeitung der digitalen Abtastungen voller Bandbreite des Abwärtssignals in einzelne OFDM- und SC-QAM DOCSIS-Kanäle verantwortlich. Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf den primären OFDM-Kanal.
Ein Neuabtastungs-/Phasenrotationsmodul 610 (aufweisend einen Neuabtastungsschaltkreis 612 und Phasenrotationsschaltkreis 614) ist für die Korrektur des Abtastungsratenversatzes und des Frequenzversatzes an dem eingegebenen OFDM-Signal verantwortlich. Die Zeitsteuerungsphasen, die für die Neuabtastung verwendet werden, werden von einem NCO (numerisch gesteuerter Oszillator) abgeleitet, der mit einer Schätzung des Abtastzeitversatzes (TO) angetrieben wird. Die Phase für den komplexen Phasor, der zum Korrigieren des Frequenzversatzes verwendet wird, ist von einem NCO abgeleitet, der mit einer Schätzung des Frequenzversatzes (FO) angetrieben wird.
Ein Trägerfrequenz- und Zeitsteuerungswiederherstellungsmodul 650 verfolgt den Frequenz- und Zeitversatz des OFDM-Kanals. Dieser weist ein Trägerwiederherstellungsschleifenfilter (CRL-Filter, Carrier Recovery Loop Filter) und ein Zeitsteuerungswiederherstellungsschleifenfilter (TRL-Filter, Timing Recovery Loop Filter) auf. Diese Schleifenfilter können proportionale und integrale Zweige aufweisen, um Frequenz- und Zeitsteuerungsversatz basierend auf dem Frequenz- und Zeitsteuerungsfehler auszuarbeiten, der von einem Frequenzdomänenverarbeitungsmodul (FPD-Modul) 640 kommt. Der TRL NCO verwendet den Zeitversatz, um einen NCO anzutreiben, der Abtastungsphase für Ausgangsabtastungen verfolgt, und zu ermitteln, wann Ausgangsabtastungen von dem Neuabtastungsmoduls zu erzeugen sind (durch Erzeugen eines sample _valid Signals um anzugeben, dass eine gültige Abtastung von dem Neuabtastungs-/Phasenrotationsmodul ausgegeben wird). Das Neuabtastungsmodul erzeugt Zeitsteuerungsversatz-korrigierte Abtastungen und gibt sie mit einem begleitenden sample_valid Signal aus. Der CRL NCO nimmt die Frequenzversatzschätzung und treibt einen NCO an, um einen multiplikativen Phasor zur Korrektur des Frequenzversatzes aus der ausgegebenen Neuabtastung auszuarbeiten. Abtastungsraten- und Frequenzversatz-korrigierte Abtastungen werden an ein FFT-Modul 630 mit dem begleitenden sample_valid Signal gesendet.
Systemhardware kann so gestaltet sein, dass die Signalverzögerung vom AFE-Eingang zu dem Neuabtastungs-/Phasenrotationsausgang ein festgesetzter bekannter Wert ist (mit minimalem Jitter). Der OFDM-Auslösungspunkt (Startpunkt zum Sammeln von Abtastungen für FFT) wird an Abtastungen angewendet, die aus dem Phasenrotationsmodul kommen.
Ein OFDM-Symbolzeitsteuerungsmodul (OST-Modul) 620 verfolgt OFDM-Symbolgrenzen. Dies erfolgt, indem zuerst OFDM-Symbolgrenzen unter Verwendung von Standardtechniken ausgearbeitet werden, wie zyklische Präfixkorrelation. Ebenso könnten feinere Auslösungsanpassungen an die OFDM-Symbolzeitsteuerung vorliegen, die von Hardware- oder/und Softwarebasierter Verarbeitung der Kanalimpulsantwort (CIR) kommen kann. Sobald der Auslösungspunkt ermittelt ist, werden Symbolgrenzen durch Zählen von Signalabtastungen im OST unter Verwendung der sample_valid Pulse gezählt, die von dem Neuabtastungsmodul kommen, die zu korrekten Abtastungszeiten nach Abtastungsratenkorrektur bei dem Neuabtaster auftreten. Der Auslösungspunkt wird von Symbol zu Symbol vorgeschoben, indem die korrekte Anzahl von Abtastungen, N + N_CP, im OFDM-Symbol gezählt wird.
Das FFT-Modul 630 berechnet die DFT für ein Zeitdomänen-OFDM-Signal, um das Signal zur Frequenzdomäne zu nehmen. In der Frequenzdomäne können die OFDM-Sub-Träger durch das Frequenzdomänenverarbeitungsmodul (FDP-Modul) 640 verarbeitet werden. Das FDP-Modul verarbeitet die Frequenzdomänen-OFDM-Symbole, um den Zeit- und Frequenzfehler auszuarbeiten (Rest nach aktueller Korrektur im Neuabtastungs-/Phasenrotationsmodul). Im Allgemeinen erfolgt dies unter Verwendung von Phaseninformationen, die in fortlaufenden Pilots im OFDM-Signal übermittelt werden. Der Zeit- und Frequenzfehler, der von dem FDP-Modul kommt, wird zu den CRL/TRL-Schleifenfiltern weitergeleitet, um die Zeit- und Frequenzversatzschätzungen zu aktualisieren. Das FDP-Modul arbeitet auch den Kanalfrequenzgang (CFR) aus, der vorwiegend zur Kanalentzerrung verwendet wird.
Der CFR vom FDP wird in einen Zeitstempel- (TS) Versatzschaltkreis 660 eingegeben (der durch die Steuereinrichtung oder -vorrichtung 20 von 2a und/oder 2b implementiert sein kann), der eine Versatzzeit zwischen dem Auslösungszeitpunkt und der Zeitstempelabtastung (d.h. der Spitze im CIR) ermittelt. Der TS-Versatzschaltkreis kann eine IDFT (implementiert als eine IFFT) an dem CFR durchführen, um die Kanalimpulsantwort (CIR) zu erlangen. Die IDFT-Größe kann so gewählt werden, dass eine gewünschte Zeitsteuerungsauflösung für die CIR erreicht wird. DOC SIS 3.1 OFDM Primärkanal-Bandbreite kann zwischen 22 MHz bis 190 MHz sein. OFDM-Sub-Trägerabstand ist 25 kHz für 8192 OFDM und 50k Hz für 4096 OFDM-Modus. DOCSIS 3.1 Spezifikation garantiert mindestens 22 MHz durchgehendes OFDM-Spektrum für einen OFDM-Abwärtskanal. Es könnten Blöcke von Sub-Trägern oder einzelne Sub-Träger außerhalb dieses garantierten durchgehenden Spektrums ausgeschlossen sein. Kleine (wenige Sub-Träger) Lücken in der CFR können durch den TS-Versatzschaltkreis interpoliert werden, um die Breite einer durchgehenden CFR zu erhöhen, die für IDFT verfügbar ist. DOCSIS OFDM-Abtastungsperiode ist 1/204,8 MHz = 4,88 ns und um dieselbe Auflösung in CIR zu erhalten, kann der TS-Versatzschaltkreis den durchgehenden Teil des CFR-Spektrums einem Zero-Padding unterziehen, um 204,8 MHz Bandbreite abzudecken. Somit werden 4096 oder 8192 Sub-Träger für 4K bzw. 8K OFDM-Modus verwendet. Der TS-Versatzschaltkreis kann die CFR mit Zero-Padding für 8K Modus um Faktor 2 dezimieren, um dieselbe IDFT-Größe wie im 4K-Modus zu erhalten. Der CIR—Berechnungsprozess, der von dem TS-Versatzschaltkreis durchgeführt werden kann, ist in 7a bis 7e zusammengefasst. Alternativ kann die Zeitstempelversatzberechnung unter Verwendung von Software erfolgen und der Zeitstempelversatz kann in das OST-Modul programmiert werden.
7a bis 7e zeigen Signalverarbeitung, die an dem Kanalfrequenzgang angewendet wird, um die Kanalimpulsantwort zu erhalten. In 7a erhält der Zeitstempelversatzschaltkreis (d.h. die Steuereinrichtung/Vorrichtung 20) 710 den CFR vom FDP. An der rechten Seite von 7a ist ein beispielhafter Kanalfrequenzgang 715 gezeigt. In 7b wird Interpolation 720 wenn möglich (für kleine Lücken) über ausgeschlossenen Sub-Trägern angewendet. An der rechten Seite ist ein interpolierter Abschnitt 725 gezeigt. In 7c wird ein Fenster 735 angewendet 730, um die Ränder des größten fortlaufenden Teils der CFR zu glätten. In 7d wird Zero-Padding 745 an dem durchgehenden Teil des CFR angewendet 740, um eine 204,8 MHz Bandbreite abzudecken. Dezimierung um 2 kann für 8K-Modus angewendet werden, um 4096 Bins für sowohl 4K- als auch 8K-Modus zu erhalten. In 7e wird eine 4096 lange IFFT berechnet und in Amplitude zum Quadrat umgewandelt, um die Kanalimpulsantwort zu erhalten (rechte Seite). In der Kanalimpulsantwort ist der OFDM-Auslöser 755 und der CIR-Cursor 760 (an der Spitze) gezeigt, wobei der Zeitversatz zwischen dem OFDM-Auslöser und dem CIR-Cursor mit i₀ angegeben ist.
Die obenstehende CIR-Schätzung kann zum Berechnen des optimalen OFDM-Auslösungspunkts verwendet werden, um Intersymbolinterferenz (ISI) zu minimieren. Es wird angenommen, dass der Auslösungspunkt berechnet und zu dem OST-Modul weitergeleitet wird, um die Symbolzeitsteuerung zu verfolgen.
Der TS-Versatzschaltkreis verwendet die CIR-Schätzung, um den Zeitversatz i₀ aus dem Auslösungspunkt zu der Zeitstempelabtastung zu schätzen, wie in 7f gezeigt. 7f zeigt die Kanalimpulsantwort isoliert. 7f veranschaulicht den Zeitversatz vom OFDM-Auslösungspunkt zur Zeitstempelabtastung.
Sobald alle anderen Quellen einer Zeitsteuerungsverschiebung, wie sämtliche Phasenflanken, die in Frequenzdomäne angewendet werden, kompensiert sind, entspricht Zeit 0 (Index 0 von IFFT) in der CIR dem Auslösungspunkt. Zur Verallgemeinerung wird angenommen, dass der Auslösungspunkt Index i_Trig entspricht. Die Spitze der Impulsantwort gibt die Stelle des Kanalcursors oder die Stelle der ersten IFFT-Abtastung des Hauptpfads des OFDM-Signals an. Gemäß der DOCSIS 3.1 Spezifikation ist dies die Abtastung, mit der der Zeitstempel verbunden werden sollte. Die Stelle der CIR-Spitze (Index), i_Max ist der Index für die maximale Amplitude von CIR.
Somit ist der Zeitversatz, angegeben in 4,88 ns Abtastungen, zwischen Auslösungspunkt und Zeitstempelabtastung, i_Max, gegeben durch $i_{0} = i_{M a x} - i_{T r i g}$
Sobald der TS-Versatz i₀ vom TS-Versatzschaltkreis geschätzt ist, können dem OST-Modul diese Informationen bereitgestellt werden. Das OST kann die Kenntnis des Auslösungspunkts und des TS-Versatzes i₀ kombinieren, um einen TS-Puls zu erzeugen, um die korrekte Zeit für den Zeitstempel anzugeben.
Für diesen Algorithmus hängt die Genauigkeit der Zeitstempelzuweisung davon ab, wie exakt der TS-Versatzschaltkreis die Stelle des Kanalcursors ermittelt. Die in 8a bis 8c veranschaulichten Simulationen wurden durchgeführt um zu zeigen, dass die Genauigkeit zum Detektieren des Zeitstempels basierend auf der oben beschriebenen Technik innerhalb einer Abtastung (4,8 ns) liegt. Selbst in extremen simulierten Fällen liegt die Schätzung innerhalb von zwei Abtastungen (8 ns). Wenn mehrere Beiträge zu einem Zeitsteuerungsfehler im CM gegeben sind, wie AFE-Jitter, MAC-Jitter, Ethernet-Jitter usw., ist es kritisch, dass Zeitstempel-Jitter auf einem Minimum gehalten wird. Ein Ziel ist, eine 40 ns Taktsynchronisationsgenauigkeit für CM zu erreichen (die deutlich innerhalb der 100 ns minimalen Genauigkeit liegt, die in der MBDOC-SIS Spezifikation gegeben ist), und mit dem Grad an Genauigkeit, den wir mit den beschriebenen Systemen, Verfahren und Schaltkreisen erreichten, wird der gesamte Taktfehler innerhalb dieser Grenze gehalten.
In Simulationen wurden OFDM-Parameter, wie in der DOCSIS 3.1 Spezifikation spezifiziert, verwendet. Eine Überabtastungsrate von 4 wurde verwendet, um einen Kanaleingang bei 204,8 • 4 MHz zu erzeugen. Dies kann ein Modellieren des Mehrfachpfads mit einer Zeitauflösung von 1,2 ns ermöglichen. Dies ist ausreichend, um Kanalcursor-Detektionsgenauigkeit bis zu einer Größenordnung von wenigen ns zu bewerten. Ein OFDM-Primärkanal mit minimaler DOCSIS 3.1 Bandbreite von 22 MHz wurde verwendet, da dies den schlimmsten Fall im Sinne einer Zeitsteuerungsauflösung darstellt (Zeitsteuerungsauflösung ist umgekehrt proportional zu Signalbandbreite). Ergebnisse für maximale OFDM-Bandbreite von 190 MHz sind für einen Vergleich auch angegeben.
Ein DOCSIS 3.1 HFC-Kanalmodell mit Mehrfachpad- und SNR-Einstellungen im schlimmsten Fall wurde verwendet. Wie in DOCSIS 3.1 definiert, wurden die folgenden Werte verwendet: Mikro-Reflexionen, die an dominante einzelne Echos gebunden werden, wurden im Modell als -20 dBc für Echos ≤ 0,5 µs, -25 dBc für Echos ≤ 1,0 µs, -30 dBc für Echos ≤ 1,5 µs, -35 dBc für Echos > 2,0 µs, -40 dBc für Echos > 3,0 µs, -45 dBc für Echos > 4,5 µs und -50 dBc für Echos > 5,0 µs als Modell dargestellt. Vorhandensein von (starken) Mehrfachpfaden erschwert die Detektion der Hauptspitze (Cursor) der CIR. Die SNR- (Signal/Rausch-Verhältnis) Werte im schlimmsten Fall in DOCSIS 3.1 können mit ~14 dB angenommen werden.
Die CFR-Schätzung wurde als ein linearer Mittelwert einer pilotbasierten Kanalschätzung implementiert. Das Modell des CM verwendet programmierbare autoregressive (AR) Mittelwertbildungskoeffizienten. Mittlere Länge von 8 oder 16 kann angesichts einer 9- oder 12-dB Verarbeitungsverstärkung in SNR für CFR, die zu 23-26 dB SNR für CFR führt, als bei einem Minimum angesehen werden.
Die Detektion des Kanalcursors wird wahrscheinlich in einem annähernd -20 dB Mehrfachpfad erschwert (Amplitude im schlimmsten Fall aus der DOCSIS 3.3 Spezifikation). Andere Mehrfachpfadeffekte, die mindestens 25 dB unter dem Kanalcursor sind, sind mindestens 1 µs weg und haben daher wahrscheinlich keine signifikante Auswirkung auf Detektion des Kanalcursors. Der Mehrfachpfadkanal wurde jedoch mit 8 Reflexionen implementiert, aufweisend den Hauptpfad. Die Stelle des zweiten Mehrfachpfads wurde in Schritten von 0 bis 50 ns der Überabtastungsrate (d.h. 204,8MHz*4) als Modell dargestellt. Dies ergibt 41 Möglichkeiten. Für jede Möglichkeit wurde der Hauptpfad zwischen zwei 204,8 MHz Abtastungen in Auflösung der Überabtastungsrate platziert, was 4 Auswahlmöglichkeiten ergibt. Somit gibt es insgesamt 164 Testfälle. Jeder Testfall wurde mit Zufallsrauschen und Zufallsphasen für Mehrfachpfade für 16 unterschiedliche Fälle durchgeführt. Dies kann ein besserer Ansatz sein, verglichen mit einem blinden Monte Carlo Ansatz mit Zufallsimpulsantwort, um die Genauigkeit eines Kanalcursordetektionsalgorithmus zu testen, da er systematisch alle relevanten Impulsstellen von Bedeutung ausführt.
Die Stelle des Kanalcursors wird unter Verwendung der Spitzenstelle der Kanalimpulsantwort geschätzt. Dies stimmt mit dem Auslösungspunktschätzverfahren überein, das in manchen Kabelmodems verwendet wird. Wenn die Spitze der Kanalimpulsantwort dem Hauptsignalpfad vom HFC-Knoten zum CM entspricht, kann dies die erreichbare Genauigkeit beim Zuweisen eines Zeitstempels zu einem Zeitpunkt im Abwärtszeitdomänen-OFDM-Signal ergeben.
In einem ersten Test wurde ein Signal-SNR von 10 dB (4 dB niedriger als das minimale SNR, das für DOCSIS 3.1 erwartet wird) ohne zeitliche Mittelwertbildung verwendet. Daher wurde ein 16 dB SNR für Piloten mit 6 dB Pilot-Boosting in DOCSIS 3.1 erhalten. Der Kanalfrequenzgang hat ein SNR von 16 dB. 8a zeigt den CIR-Cursordetektionsfehler für 22 MHz und 190 MHz Signale für unterschiedliche Testfälle. 8a zeigt eine grafische Darstellung eines Kanalimpulsantwort-Cursordetektionsfehlers. An der rechten Seite ist der Cursordetektionsfehler für Schmalbandsignale dargestellt und an der linken Seite für Breitbandsignale. In Simulationen war der absolute CIR-Cursor-Detektionsfehler kleiner als 2,5 ns für Breitband-OFDM und kleiner als 5 ns für Schmalband-OFDM.
In einem zweiten Test wurde ein Signal-SNR von 10 dB mit einer zeitlichen Mittelwertbildungslänge von 8 verwendet. Folglich wurden 16 dB SNR für Piloten mit 6 dB Pilot-Boosting erhalten. Die Kanalfrequenzgangschätzung hatte ein SNR von 16+9 = 25 dB. Die Amplitude des zweiten Echos war auf -16 dB von dem Spezifikationswert von -20 dB erhöht. 8b zeigt den CIR-Cursordetektionsfehler für 22 MHz und 190 MHz Signale für unterschiedliche Testfälle. Der absolute CIR-Cursor-Detektionsfehler war kleiner als 2,5 ns für Breitband-OFDM und kleiner als 5 ns für Schmalband-OFDM.
In einem dritten Test wurde ein Signal-SNR von 10 dB mit einer zeitlichen Mittelwertbildungslänge von 8 verwendet (16 dB SNR für Pilots mit 6 dB Pilot-Boosting). Die Kanalfrequenzgangschätzung hatte ein SNR von 16+9 = 25 dB. Anstelle eines zweiten Mehrfachpfads wurden 5 Mehrfachpfade von -20 dB zufällig zwischen 0 und 15 ns platziert. Dies ist ein Randfall insofern, als der HFC-Kanal betroffen ist. Für alle möglichen 4 Stellen des Hauptpfads wurden 1000 Tests simuliert. 8c zeigt den CIR-Cursordetektionsfehler für 22 MHz und 190 MHz Signale für unterschiedliche Testfälle. In 8c ist der absolute CIR-Cursor-Detektionsfehler kleiner als 2,5 ns für Breitband-OFDM und kleiner als 8 ns für Schmalband-OFDM. In Schlussfolgerung wurde gezeigt, dass der Fehler für den Breitbandkanal innerhalb von 0,5 Abtastungen und innerhalb von 2 Abtastungen für Schmalbandkanäle in 204,8 MHz Abtastungsrate liegt. Dies ist innerhalb dessen, was notwendig ist, um ein 40 ns Taktgenauigkeitsziel für MBDOCSIS für 5 G zu erreichen.
Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass die Genauigkeit der Zeitstempelermittlung durch präzises Berechnen des Abtastungspunkts in dem Zeitdomänensignal verbessert ist, das dem Zeitstempel entspricht. Die beschriebenen Systeme, Verfahren und Schaltkreise nutzen die Tatsache, dass der DOCSIS-Ausbreitungskanal einen dominanten direkten Pfad hat, der die korrekte Abtastungszeit für Zeitstempel basierend auf diesem Hauptpfad berechnet. Dadurch entfällt die Abhängigkeit der Zeitstempelzuweisung von der Impulsantwort des Mehrfachpfadkanals. Die einzige eingeführt Fehlerquelle ist die Unsicherheit in der Ermittlung der Stelle des Hauptpfads. Es wurde gezeigt, dass für praktische HFC-Mehrfachpfadkanäle bei einem realistischen Signal/Rausch-Verhältnis (SNR) die Detektion der Zeitstempelzeit innerhalb dessen, was zur Unterstützung von MBDOCSIS erforderlich ist, ziemlich exakt ist.
Während Beispiele der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen veranschaulicht und beschrieben wurden, können Abänderungen und/oder Modifizierungen an den veranschaulichten Beispielen vorgenommen werden, ohne vom Wesen und Umfang der beiliegenden Ansprüche abzuweichen. Insbesondere in Bezug auf die verschiedenen Funktionen, die durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Anordnungen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) durchgeführt werden, sollen die Begriffe (enthaltend eine Bezugnahme auf ein „Mittel“), die zur Beschreibung solcher Komponenten verwendet werden, falls nicht anderes angegeben ist, jeder Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente durchführt (die z.B. funktionell äquivalent ist), auch wenn sie der offenbarten Struktur nicht strukturell äquivalent ist, die die Funktion in den hier veranschaulichten beispielhaften Implementierungen durchführt.
Beispiele können einen Gegenstand wie ein Verfahren, Mittel zum Durchführen von Handlungen oder Blöcken des Verfahrens, mindestens ein maschinenlesbares Medium, das Anweisungen aufweist, die, wenn von einer Maschine durchgeführt, die Maschine veranlassen, Handlungen des Verfahrens oder einer Einrichtung oder eines Systems zum praktischen Umsetzen der Beispiele durchzuführen, und hier beschriebene Beispiele aufweisen.
Beispiel 1 bezieht sich auf eine Steuereinrichtung (20) zum Synchronisieren eines Vorrichtungstakts in einer Vorrichtung (220) mit einem Referenztakt in einer Mastervorrichtung (210), wobei die Vorrichtung und die Mastervorrichtung durch einen Mehrfachpfadkanal verbunden sind, wobei die Steuereinrichtung (20) einen Verarbeitungsschaltkreis (24) aufweist, der konfiguriert ist, Informationen über einen Kanalfrequenzgang des Mehrfachpfadkanals zu erhalten, wobei der Kanalfrequenzgang auf einem Signal basiert, das eine Abfolge von Symbolen aufweist. Der Verarbeitungsschaltkreis (24) ist konfiguriert, den Kanalfrequenzgang in eine Kanalimpulsantwort zu transformieren. Der Verarbeitungsschaltkreis (24) ist konfiguriert, eine Spitze in der Kanalimpulsantwort zu identifizieren. Der Verarbeitungsschaltkreis (24) ist konfiguriert, eine Zeitstempelversatzzeit zwischen der Spitze in der Kanalimpulsantwort und einem Auslösungszeitpunkt zu ermitteln, der einen Beginn eines Symbols in dem Signal angibt. Der Verarbeitungsschaltkreis (24) ist konfiguriert, den Vorrichtungstakt basierend auf der Zeitstempelversatzzeit zu synchronisieren.
In Beispiel 2 kann der Gegenstand von Beispiel 1 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Spitze in der Kanalimpulsantwort einen direkten Pfad innerhalb des Mehrfachpfadkanals angibt.
In Beispiel 3 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 2 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, über ausgeschlossene Sub-Träger im Kanalfrequenzgang zu interpolieren.
In Beispiel 4 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 3 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, einen durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs zu identifizieren.
In Beispiel 5 kann der Gegenstand von Beispiel 4 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, Ränder des durchgehenden Teils des Kanalfrequenzgangs zu glätten.
In Beispiel 6 kann der Gegenstand eines der Beispiele 4 bis 5 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, den durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs einem Zero-Padding zu unterziehen.
In Beispiel 7 kann der Gegenstand eines der Beispiele 4 bis 6 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der durchgehende Teil des Kanalfrequenzgangs größer als andere durchgehende Teile des Kanalfrequenzgangs ist.
In Beispiel 8 kann der Gegenstand eines der Beispiele 4 bis 7 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, den Kanalfrequenzgang in die Kanalimpulsantwort zu transformieren, indem eine inverse Fourier-Transformation an dem durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs durchgeführt wird.
In Beispiel 9 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 8 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, einen Zeitstempelpuls zu einer Zeit zu erzeugen, die dem Auslösungszeitpunkt verzögert um die Zeitstempelversatzzeit entspricht.
In Beispiel 10 kann der Gegenstand von Beispiel 9 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, den Zeitstempelpuls dem Vorrichtungstakt zur Verwendung in Synchronisation mit dem Referenztakt bereitzustellen.
In Beispiel 11 kann der Gegenstand eines der Beispiele 9 bis 10 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, den Zeitstempelpuls einer Symbolzeitsteuerungskomponente der Vorrichtung zur Verwendung in einer Ermittlung des Auslösungszeitpunkts zur Verwendung für die Abfolge von Symbolen bereitzustellen.
In Beispiel 12 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 11 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Symbol ein orthogonales Frequenzmultiplexsymbol, OFDM-Symbol, ist und/oder dass das Signal eine Abfolge von OFDM-Symbolen aufweist.
In Beispiel 13 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 12 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Vorrichtung ein Kabelmodem eines Kabelkommunikationsnetzwerks (200) ist.
In Beispiel 14 kann der Gegenstand von Beispiel 13 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Impulsantwortspitze für einen OFDM-Kanal des Kabelkommunikationsnetzwerks identifiziert ist.
In Beispiel 15 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 14 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Mastervorrichtung ein Kabelmodemterminierungssystem aufweist.
In Beispiel 16 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 15 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der Mehrfachpfadkanal ein hybrides Glasfaser-Koaxialkabel aufweist.
Beispiel 17 bezieht sich auf ein Kabelmodem (220), das die Steuereinrichtung (20) gemäß einem der Beispiele 1 bis 16 aufweist, wobei das Kabelmodem die Vorrichtung ist.
Beispiel 18 bezieht sich auf ein Kabelkommunikationssystem (200), das das Kabelmodem (220) gemäß Beispiel 17 aufweist.
In Beispiel 19 kann der Gegenstand von Beispiel 18 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner die Mastervorrichtung (210) aufweisen.
In Beispiel 20 kann der Gegenstand von Beispiel 19 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Mastervorrichtung ein Kabelmodemterminierungssystem des Kabelkommunikationsnetzwerks aufweist.
Beispiel 21 bezieht sich auf eine Steuervorrichtung (20) zum Synchronisieren eines Vorrichtungstakts in einer Vorrichtung (220) mit einem Referenztakt in einer Mastervorrichtung (210), wobei die Vorrichtung und die Mastervorrichtung durch einen Mehrfachpfadkanal verbunden sind, wobei die Steuervorrichtung (20) Verarbeitungsmittel (24) aufweist, die konfiguriert sind, Informationen über einen Kanalfrequenzgang des Mehrfachpfadkanals zu erhalten, wobei der Kanalfrequenzgang auf einem Signal basiert, das eine Abfolge von Symbolen aufweist. Das Verarbeitungsmittel ist konfiguriert, den Kanalfrequenzgang in eine Kanalimpulsantwort zu transformieren. Das Verarbeitungsmittel ist konfiguriert, eine Spitze in der Kanalimpulsantwort zu identifizieren. Das Verarbeitungsmittel ist konfiguriert, eine Zeitstempelversatzzeit zwischen der Spitze in der Kanalimpulsantwort und einem Auslösungszeitpunkt zu identifizieren, der einen Beginn eines Symbols in dem Signal angibt. Das Verarbeitungsmittel ist konfiguriert, den Vorrichtungstakt basierend auf der Zeitstempelversatzzeit zu synchronisieren.
In Beispiel 22 kann der Gegenstand von Beispiel 21 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Spitze in der Kanalimpulsantwort einen direkten Pfad innerhalb des Mehrfachpfadkanals angibt.
In Beispiel 23 kann der Gegenstand eines der Beispiele 21 bis 22 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Verarbeitungsmittel konfiguriert ist, über ausgeschlossene Sub-Träger im Kanalfrequenzgang zu interpolieren.
In Beispiel 24 kann der Gegenstand eines der Beispiele 21 bis 23 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Verarbeitungsmittel konfiguriert ist, einen durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs zu identifizieren.
In Beispiel 25 kann der Gegenstand von Beispiel 24 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Verarbeitungsmittel konfiguriert ist, Ränder des durchgehenden Teils des Kanalfrequenzgangs zu glätten.
In Beispiel 26 kann der Gegenstand eines der Beispiele 24 bis 25 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Verarbeitungsmittel konfiguriert ist, den durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs einem Zero-Padding zu unterziehen.
In Beispiel 27 kann der Gegenstand eines der Beispiele 24 bis 26 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der durchgehende Teil des Kanalfrequenzgangs größer ist als andere durchgehende Teile des Kanalfrequenzgangs.
In Beispiel 28 kann der Gegenstand eines der Beispiele 24 bis 27 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Verarbeitungsmittel konfiguriert ist, den Kanalfrequenzgang in die Kanalimpulsantwort zu transformieren, indem eine inverse Fourier-Transformation an dem durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs durchgeführt wird.
In Beispiel 29 kann der Gegenstand eines der Beispiele 21 bis 28 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Verarbeitungsmittel konfiguriert ist, einen Zeitstempelpuls zu einer Zeit zu erzeugen, die dem Auslösungszeitpunkt verzögert um die Zeitstempelversatzzeit entspricht.
In Beispiel 30 kann der Gegenstand von Beispiel 29 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Verarbeitungsmittel konfiguriert ist, den Zeitstempelpuls dem Vorrichtungstakt zur Verwendung in Synchronisation mit dem Referenztakt bereitzustellen.
In Beispiel 31 kann der Gegenstand eines der Beispiele 29 bis 30 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Verarbeitungsmittel konfiguriert ist, den Zeitstempelpuls einer Symbolzeitsteuerungskomponente der Vorrichtung zur Verwendung in einer Ermittlung des Auslösungszeitpunkts zur Verwendung für die Abfolge von Symbolen bereitzustellen.
In Beispiel 32 kann der Gegenstand eines der Beispiele 21 bis 31 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Symbol ein orthogonales Frequenzmultiplexsymbol, OFDM-Symbol, ist und/oder wobei das Signal eine Abfolge von OFDM-Symbolen aufweist.
In Beispiel 33 kann der Gegenstand eines der Beispiele 21 bis 32 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Vorrichtung ein Kabelmodem eines Kabelkommunikationsnetzwerks (200) ist.
In Beispiel 34 kann der Gegenstand von Beispiel 33 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Impulsantwortspitze für einen OFDM-Kanal des Kabelkommunikationsnetzwerks identifiziert ist.
In Beispiel 35 kann der Gegenstand eines der Beispiele 21 bis 34 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Mastervorrichtung ein Kabelmodemterminierungssystem aufweist.
In Beispiel 36 kann der Gegenstand eines der Beispiele 21 bis 35 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der Mehrfachpfadkanal ein hybrides Glasfaser-Koaxialkabel aufweist.
Beispiel 37 bezieht sich auf ein Kabelmodem (220), das die Steuervorrichtung (20) gemäß einem der Beispiele 21 bis 36 aufweist, wobei das Kabelmodem die Vorrichtung ist.
Beispiel 38 bezieht sich auf ein Kabelkommunikationssystem (200), das das Kabelmodem (220) gemäß Beispiel 37 aufweist.
In Beispiel 39 kann der Gegenstand von Beispiel 38 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner die Mastervorrichtung (210) aufweisen.
In Beispiel 40 kann der Gegenstand von Beispiel 39 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Mastervorrichtung ein Kabelmodemterminierungssystem des Kabelkommunikationsnetzwerks aufweist.
Beispiel 41 bezieht sich auf ein Steuerverfahren zum Synchronisieren eines Vorrichtungstakts in einer Vorrichtung (220) mit einem Referenztakt in einer Mastervorrichtung (210), wobei die Vorrichtung und die Mastervorrichtung durch einen Mehrfachpfadkanal verbunden sind, wobei das Steuerverfahren Erhalten (310) von Informationen über einen Kanalfrequenzgang des Mehrfachpfadkanals aufweist, wobei der Kanalfrequenzgang auf einem Signal basiert, das eine Abfolge von Symbolen aufweist. Das Steuerverfahren weist Transformieren (320) des Kanalfrequenzgangs in eine Kanalimpulsantwort auf. Das Steuerverfahren weist Identifizieren (330) einer Spitze in der Kanalimpulsantwort auf. Das Steuerverfahren weist Ermitteln (340) einer Zeitstempelversatzzeit zwischen der Spitze in der Kanalimpulsantwort und einem Auslösungszeitpunkt auf, der einen Beginn eines Symbols in dem Signal angibt. Das Steuerverfahren weist Synchronisieren (350) des Vorrichtungstakts basierend auf der Zeitstempelversatzzeit auf.
In Beispiel 42 kann der Gegenstand von Beispiel 41 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Spitze in der Kanalimpulsantwort einen direkten Pfad innerhalb des Mehrfachpfadkanals angibt.
In Beispiel 43 kann der Gegenstand eines der Beispiele 41 bis 42 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Steuerverfahren Interpolieren über ausgeschlossene Sub-Träger in dem Kanalfrequenzgang aufweist.
In Beispiel 44 kann der Gegenstand eines der Beispiele 41 bis 43 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Steuerverfahren Identifizieren eines durchgehenden Teils des Kanalfrequenzgangs aufweist.
In Beispiel 45 kann der Gegenstand von Beispiel 44 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Steuerverfahren Glätten von Rändern des durchgehenden Teils des Kanalfrequenzgangs aufweist.
In Beispiel 46 kann der Gegenstand eines der Beispiele 44 bis 45 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Steuerverfahren Zero-Padding des durchgehenden Teils des Kanalfrequenzgangs aufweist.
In Beispiel 47 kann der Gegenstand eines der Beispiele 44 bis 46 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der durchgehende Teil des Kanalfrequenzgangs größer ist als andere durchgehende Teile des Kanalfrequenzgangs.
In Beispiel 48 kann der Gegenstand eines der Beispiele 44 bis 47 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Steuerverfahren Transformieren des Kanalfrequenzgangs in die Kanalimpulsantwort durch Durchführen einer inversen Fourier-Transformation an dem durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs aufweist.
In Beispiel 49 kann der Gegenstand eines der Beispiele 41 bis 48 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Steuerverfahren Erzeugen eines Zeitstempelpulses zu einer Zeit aufweist, die dem Auslösungszeitpunkt verzögert um die Zeitstempelversatzzeit entspricht.
In Beispiel 50 kann der Gegenstand von Beispiel 49 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Steuerverfahren Bereitstellen des Zeitstempelpulses für den Vorrichtungstakt zur Verwendung in Synchronisation mit dem Referenztakt aufweist.
In Beispiel 51 kann der Gegenstand eines der Beispiele 49 bis 50 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Steuerverfahren Bereitstellen des Zeitstempelpulses einer Symbolzeitsteuerungskomponente der Vorrichtung zur Verwendung in einer Ermittlung des Auslösungszeitpunkts zur Verwendung für die Abfolge von Symbolen aufweist.
In Beispiel 52 kann der Gegenstand eines der Beispiele 41 bis 51 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass das Symbol ein orthogonales Frequenzmultiplexsymbol, OFDM-Symbol, ist und/oder wobei das Signal eine Abfolge von OFDM-Symbolen aufweist.
In Beispiel 53 kann der Gegenstand eines der Beispiele 41 bis 52 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Vorrichtung ein Kabelmodem eines Kabelkommunikationsnetzwerks (200) ist.
In Beispiel 54 kann der Gegenstand von Beispiel 53 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Impulsantwortspitze für einen OFDM-Kanal des Kabelkommunikationsnetzwerks identifiziert ist.
In Beispiel 55 kann der Gegenstand eines der Beispiele 41 bis 54 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Mastervorrichtung ein Kabelmodemterminierungssystem aufweist.
In Beispiel 56 kann der Gegenstand eines der Beispiele 41 bis 55 oder eines der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass der Mehrfachpfadkanal ein hybrides Glasfaser-Koaxialkabel aufweist.
Beispiel 57 bezieht sich auf ein Kabelmodem (220), das konfiguriert ist, das Steuerverfahren gemäß einem der Beispiele 41 bis 56 durchzuführen, wobei das Kabelmodem die Vorrichtung ist.
Beispiel 58 bezieht sich auf ein Kabelkommunikationssystem (200), das das Kabelmodem (220) gemäß Beispiel 57 aufweist.
In Beispiel 59 kann der Gegenstand von Beispiel 58 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner die Mastervorrichtung (210) aufweisen.
In Beispiel 60 kann der Gegenstand von Beispiel 59 oder einem der hier beschriebenen Beispiele ferner aufweisen, dass die Mastervorrichtung ein Kabelmodemterminierungssystem des Kabelkommunikationsnetzwerks aufweist.
Beispiel 61 bezieht sich auf ein maschinenlesbares Speichermedium, das einen Programmcode aufweist, der, wenn ausgeführt, eine Maschine veranlasst, das Verfahren gemäß einem der Beispiele 41 bis 56 durchzuführen.
Beispiel 62 bezieht sich auf ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens von einem der Beispiele 41 bis 56, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
Beispiel 63 bezieht sich auf einen maschinenlesbaren Speicher, der maschinenlesbare Anweisungen aufweist, die, wenn ausgeführt, ein Verfahren implementieren oder eine Einrichtung nach einem anhängigen Anspruch oder wie in einem Beispiel gezeigt umsetzen.
Beispiel A1 ist ein Verfahren, das konfiguriert ist, einen Vorrichtungstakt in einer Vorrichtung mit einem Referenztakt in einer Mastervorrichtung zu synchronisieren, wobei die Vorrichtung und die Mastervorrichtung durch einen Mehrfachpfadkanal verbunden sind. Das Verfahren weist Empfangen, mit der Vorrichtung, eines Signals von der Mastervorrichtung auf, wobei das Signal eine Reihe von Symbolen aufweist; Ermitteln eines Kanalfrequenzgangs des Mehrfachpfadkanals basierend auf dem Signal; Transformieren des Kanalfrequenzgangs zu einer Kanalimpulsantwort; Identifizieren einer Spitze in der Kanalimpulsantwort; Ermitteln einer Zeitstempelversatzzeit zwischen der Spitze und einem Auslösungszeitpunkt, der einen Beginn eines Symbols in dem Signal angibt; und Synchronisieren des Vorrichtungstakts basierend auf der Zeitstempelversatzzeit.
Beispiel A2 weist den Gegenstand von Beispiel A1 auf, der optionale Elemente aufweist oder weglässt, ferner aufweisend, vor Transformieren des Kanalfrequenzgangs, Interpolieren über ausgeschlossene Sub-Träger in dem Kanalfrequenzgang; Glätten von Rändern eines durchgehenden Teils des Kanalfrequenzgangs; und Zero-Padding des durchgehenden Teils, um eine gewünschte Bandbreite abzudecken.
Beispiel A3 weist den Gegenstand von Beispiel A1 auf, der optionale Elemente aufweist oder weglässt, ferner aufweisend Erzeugen eines Zeitstempelpulses zu einer Zeit, die dem Auslösungszeitpunkt verzögert um die Zeitstempelversatzzeit entspricht; und Bereitstellen des Zeitstempelpulses für den Vorrichtungstakt zur Verwendung in Synchronisation mit dem Referenztakt.
Beispiel A4 weist den Gegenstand von Beispiel A1 auf, der optionale Elemente aufweist oder weglässt, wobei das Symbol ein OFDM-Symbol aufweist.
Beispiel A5 weist den Gegenstand von Beispiel A1 auf, der optionale Elemente aufweist oder weglässt, wobei die Vorrichtung ein Kabelmodem aufweist.
Beispiel A6 weist den Gegenstand von Beispiel A1 auf, der optionale Elemente aufweist oder weglässt, wobei die Mastervorrichtung ein Kabelmodemterminierungssystem aufweist.
Beispiel A7 weist den Gegenstand von Beispiel A1 auf, der optionale Elemente aufweist oder weglässt, wobei der Mehrfachpfadkanal ein hybrides Glasfaser-Koaxialkabel aufweist.
Verschiedene veranschaulichende Logikeinheiten, logische Blöcke, Module und Schaltungen, die in Verbindung mit hier offenbarten Aspekten beschrieben sind, können mit einem Allzweckprozessor, einem Digitalsignalprozessor (DSP), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einem feldprogrammierbaren Gate-Array (FPGA) oder einer anderen programmierbaren Logikvorrichtung, diskreter Gate- oder Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten oder einer Kombination davon implementiert oder durchgeführt werden, die gestaltet sind, hier beschriebene Funktionen durchzuführen. Ein Allzweckprozessor kann ein Mikroprozessor sein, aber alternativ kann Prozessor jeder herkömmliche Prozessor, eine Steuerung, eine Mikrosteuerung oder Zustandsmaschine sein. Die verschiedenen veranschaulichenden Logikeinheiten, logischen Blöcke, Module und Schaltungen, die in Verbindung mit hier offenbarten Aspekten beschrieben sind, können mit einem Allzweckprozessor implementiert sein oder durchgeführt werden, der Anweisungen ausführt, die in einem computerlesbare Medium gespeichert sind.
Die vorangehende Beschreibung veranschaulichter Beispiele der gegenständlichen Offenbarung, enthaltend das, was in der Zusammenfassung beschrieben ist, soll nicht umfassend sein oder die offenbarten Beispiele auf die präzisen offenbarten Formen beschränken. Während spezifische Beispiele und Beispiele hier zur Veranschaulichung beschrieben sind, sind verschiedene Modifizierungen möglich, die als im Umfang solcher Beispiele und Beispiele, die der Fachmann auf dem Gebiet erkennen kann, liegend angesehen werden.
In dieser Hinsicht, während der offenbarte Gegenstand in Verbindung mit verschiedenen Beispielen und entsprechenden Figuren beschrieben wurde, ist, wenn anwendbar, klar, dass andere ähnliche Beispiele verwendet oder Modifizierungen und Hinzufügungen an den beschriebenen Beispielen vorgenommen werden können, um dieselbe, eine alternative oder ersetzende Funktion des offenbarten Gegenstands durchzuführen, ohne davon abzuweichen. Daher sollte der offenbarte Gegenstand nicht auf ein einziges, hier beschriebenes Beispiel begrenzt werden, sondern sollte vielmehr in Breite und Umfang gemäß den unten angehängten Ansprüchen ausgelegt werden.
In besonderer Hinsicht auf die verschiedenen Funktionen, die von den oben beschriebenen Komponenten (Anordnungen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) durchgeführt werden, sollen die Begriffe (enthaltend einen Verweis auf ein „Mittel“), die zur Beschreibung solcher Komponenten verwendet werden, falls nicht anderes angegeben ist, einer Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente durchführt (z.B. die funktionell äquivalent ist), auch wenn sie der offenbarten Struktur nicht strukturell äquivalent ist, die die Funktion in den hier veranschaulichten, beispielhaften Implementierungen der Offenbarung durchführt. Zusätzlich, während ein bestimmtes Merkmal in Bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart sein kann, kann ein solches Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie für eine gegebene oder bestimmte Anwendung gewünscht und vorteilhaft ist. Die Verwendung der Phrase „eines oder mehrere von A, B, oder C“ soll alle Kombinationen von A, B und C aufweisen, zum Beispiel A, A und B, A und B und C, B und so weiter.
Die Aspekte und Merkmale, die gemeinsam mit einem oder mehreren der zuvor ausführlich erklärten Beispiele und Figuren erwähnt und beschrieben sind, können mit einem oder mehreren der anderen Beispiele gut kombiniert werden, um ein ähnliches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal zusätzlich bei dem anderen Beispiel einzuführen.
Beispiele können ferner ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen eines oder mehrerer der obenstehenden Verfahren sein oder sich auf dieses beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Betriebe oder Prozesse der verschiedenen oben beschriebenen Verfahren können durch programmierte Computer oder Prozessoren durchgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen abdecken, wie Digitaldatenspeichermedien, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen manche oder alle der Handlungen der oben beschriebenen Verfahren durch oder Veranlassen deren Durchführung. Die Programmspeichervorrichtungen können beispielsweise digitale Speicher, Magnetspeichermedien wie Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien aufweisen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren oder Steuereinheiten abdecken, die programmiert sind, die Handlungen der oben beschriebenen Verfahren durchzuführen, oder (feld-) programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs) oder (feld-) programmierbare Gate-Arrays ((F)PGAs), die programmiert sind, die Handlungen der oben beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Die Beschreibung und Zeichnungen veranschaulichen nur die Prinzipien der Offenbarung. Ferner sind alle hier angeführten Beispiele im Prinzip ausdrücklich gedacht, nur der Veranschaulichung zu dienen, um dem Leser ein Verständnis der Prinzipien der Offenbarung und der Konzepte zu erleichtern, die von dem (den) Erfinder(n) beigetragen werden, um die Technik weiterzuentwickeln. Alle Angaben hier, die Prinzipien, Aspekte und Beispiele der Offenbarung wie auch spezifische Beispiele davon anführen, sollen Äquivalente davon umfassen.
Ein Funktionsblock, der als „Mittel zum ...“ Durchführen einer bestimmten Funktion bezeichnet ist, kann sich auf eine Schaltung beziehen, die konfiguriert ist, eine gewisse Funktion durchzuführen. Daher kann ein „Mittel für etwas“ als ein „Mittel, das für etwas konfiguriert oder geeignet ist“ implementiert sein, wie eine Vorrichtung oder eine Schaltung, die für die entsprechende Aufgabe konfiguriert oder geeignet ist.
Funktionen von verschiedenen Elementen, die in den Figuren gezeigt sind, aufweisend sämtliche Funktionsblöcke, die als „Mittel“, „Mittel zum Bereitstellen eines Signals“, „Mittel zum Erzeugen eines Signals“ usw. bezeichnet sind, können in der Form dedizierter Hardware, wie „ein Signalprovider“, eine „Signalverarbeitungseinheit“, „ein Prozessor“, „eine Steuerung“ usw. implementiert sein, wie auch Hardware, die imstande ist, Software in Verknüpfung mit geeigneter Software auszuführen. Wenn durch einen Prozessor bereitgestellt, können die Funktionen durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen gemeinsamen Prozessor oder durch mehrere einzelne Prozessoren bereitgestellt werden, von welchen manche oder alle gemeinsam benutzt werden können. Der Begriff „Prozessor“ oder „Steuerung“ ist jedoch bei weitem nicht ausschließlich auf Hardware begrenzt, die imstande ist, Software auszuführen, sondern kann Digitalsignalprozessor- (DSP) Hardware, Netzwerkprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM) und nicht flüchtigen Speicher aufweisen. Andere herkömmliche und/oder kundenspezifische Hardware kann auch enthalten sein.
Ein Blockdiagramm kann beispielsweise ein Schaltungsdiagramm auf hoher Ebene veranschaulichen, das die Prinzipien der Offenbarung implementiert. Ebenso kann ein Flussdiagramm, ein Ablaufdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte darstellen, die beispielsweise im Wesentlichen im computerlesbaren Medium dargestellt sind und somit von einem Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ob nun ein solcher Computer oder Prozessor explizit dargestellt ist oder nicht. Verfahren, die in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbart sind, können durch eine Vorrichtung mit Mitteln zum Durchführen jeder der entsprechenden Handlungen dieser Verfahren implementiert sein.
Es ist klar, dass die Offenbarung mehrerer Handlungen, Prozesse, Operationen, Schritte oder Funktionen, die in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbart sind, nicht so ausgelegt werden kann, dass sie in der spezifischen Reihenfolge sind, falls nicht explizit oder implizit anderes angegeben ist, beispielsweise aus technischen Gründen. Daher schränkt die Offenbarung mehrere Handlungen oder Funktionen diese nicht auf eine bestimmte Reihenfolge ein, falls nicht solche Handlungen oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann in manchen Beispielen ein einzige Handlung, eine Funktion, ein Prozess, eine Operation oder ein Schritt mehrere Teilhandlungen, -funktionen, -prozesse, -operationen bzw. -schritte aufweisen oder in diese unterteilt sein. Solche Teilhandlungen können in der Offenbarung dieser einzelnen Handlung enthalten und Teil derselben sein, falls sie nicht explizit ausgeschlossen sind.
Ferner werden die folgenden Ansprüche hiermit in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch für sich als ein separates Beispiel stehen kann. Während jeder Anspruch für sich als ein separates Beispiel stehen kann, wird festgehalten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs aufweisen kann. Solche Kombinationen sind hier explizit vorgeschlagen, falls nicht angegeben ist, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner ist beabsichtigt, auch Merkmale eines Anspruchs in einem anderen unabhängigen Anspruch aufzunehmen, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt von dem unabhängigen Anspruch abhängig gemacht wird.

Claims

Steuereinrichtung (20) zum Synchronisieren eines Vorrichtungstakts in einer Vorrichtung (220) mit einem Referenztakt in einer Mastervorrichtung (210), wobei die Vorrichtung und die Mastervorrichtung durch einen Mehrfachpfadkanal verbunden sind, wobei die Steuereinrichtung (20) einen Verarbeitungsschaltkreis (24) aufweist, der konfiguriert ist zum: Erhalten von Informationen über einen Kanalfrequenzgang des Mehrfachpfadkanals, wobei der Kanalfrequenzgang auf einem Signal basiert, das eine Abfolge von Symbolen aufweist; Transformieren des Kanalfrequenzgangs in eine Kanalimpulsantwort; Identifizieren einer Spitze in der Kanalimpulsantwort; Ermitteln einer Zeitstempelversatzzeit zwischen der Spitze in der Kanalimpulsantwort und einem Auslösungszeitpunkt, der einen Beginn eines Symbols in dem Signal angibt; und Synchronisieren des Vorrichtungstakts basierend auf der Zeitstempelversatzzeit.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spitze in der Kanalimpulsantwort einen direkten Pfad innerhalb des Mehrfachpfadkanals angibt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, über ausgeschlossene Sub-Träger im Kanalfrequenzgang zu interpolieren.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, einen durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs zu identifizieren.
Steuereinrichtung nach Anspruch 4, wobei der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, Ränder des durchgehenden Teils des Kanalfrequenzgangs zu glätten.
Steuereinrichtung nach Anspruch 4, wobei der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, den durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs einem Zero-Padding zu unterziehen.
Steuereinrichtung nach Anspruch 4, wobei der durchgehende Teil des Kanalfrequenzgangs größer ist als andere durchgehende Teile des Kanalfrequenzgangs.
Steuereinrichtung nach Anspruch 4, wobei der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, den Kanalfrequenzgang in die Kanalimpulsantwort zu transformieren, indem eine inverse FourierTransformation an dem durchgehenden Teil des Kanalfrequenzgangs durchgeführt wird.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, einen Zeitstempelpuls zu einer Zeit zu erzeugen, entsprechend dem Auslösungszeitpunkt verzögert um die Zeitstempelversatzzeit.
Steuereinrichtung nach Anspruch 9, wobei der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, den Zeitstempelpuls dem Vorrichtungstakt zur Verwendung in Synchronisation mit dem Referenztakt bereitzustellen.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verarbeitungsschaltkreis konfiguriert ist, den Zeitstempelpuls einer Symbolzeitsteuerungskomponente der Vorrichtung zur Verwendung in einer Ermittlung des Auslösungszeitpunkts zur Verwendung für die Abfolge von Symbolen bereitzustellen.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Symbol ein orthogonales Frequenzmultiplexsymbol, OFDM-Symbol, ist und/oder wobei das Signal eine Abfolge von OFDM-Symbolen aufweist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ein Kabelmodem eines Kabelkommunikationsnetzwerks (200) ist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 13, wobei die Impulsantwortspitze für einen OFDM-Kanal des Kabelkommunikationsnetzwerks identifiziert ist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mastervorrichtung ein Kabelmodemterminierungssystem aufweist.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Mehrfachpfadkanal ein hybrides Glasfaser-Koaxialkabel aufweist.
Kabelmodem (220), aufweisend die Steuereinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Kabelmodem die Vorrichtung ist.
Kabelkommunikationssystem (200), das das Kabelmodem (220) nach Anspruch 17 aufweist.
Kabelkommunikationsnetzwerk nach Anspruch 18 ferner aufweisend die Mastervorrichtung (210).
Kabelkommunikationssystem nach Anspruch 19, wobei die Mastervorrichtung ein Kabelmodemterminierungssystem des Kabelkommunikationsnetzwerks aufweist.
Steuervorrichtung (20) zum Synchronisieren eines Vorrichtungstakts in einer Vorrichtung (220) mit einem Referenztakt in einer Mastervorrichtung (210), wobei die Vorrichtung und die Mastervorrichtung durch einen Mehrfachpfadkanal verbunden sind, wobei die Steuervorrichtung (20) Verarbeitungsmittel (24) aufweist, die konfiguriert sind zum: Erhalten von Informationen über einen Kanalfrequenzgang des Mehrfachpfadkanals, wobei der Kanalfrequenzgang auf einem Signal basiert, das eine Abfolge von Symbolen aufweist; Transformieren des Kanalfrequenzgangs in eine Kanalimpulsantwort; Identifizieren einer Spitze in der Kanalimpulsantwort; Ermitteln einer Zeitstempelversatzzeit zwischen der Spitze in der Kanalimpulsantwort und einem Auslösungszeitpunkt, der einen Beginn eines Symbols in dem Signal angibt; und Synchronisieren des Vorrichtungstakts basierend auf der Zeitstempelversatzzeit.
Steuerverfahren zum Synchronisieren eines Vorrichtungstakts in einer Vorrichtung (220) mit einem Referenztakt in einer Mastervorrichtung (210), wobei die Vorrichtung und die Mastervorrichtung durch einen Mehrfachpfadkanal verbunden sind, das Steuerverfahren aufweisend: Erhalten (310) von Informationen über einen Kanalfrequenzgang des Mehrfachpfadkanals, wobei der Kanalfrequenzgang auf einem Signal basiert, das eine Abfolge von Symbolen aufweist; Transformieren (320) des Kanalfrequenzgangs in eine Kanalimpulsantwort; Identifizieren (330) einer Spitze in der Kanalimpulsantwort; Ermitteln (340) einer Zeitstempelversatzzeit zwischen der Spitze in der Kanalimpulsantwort und einem Auslösungszeitpunkt, der einen Beginn eines Symbols in dem Signal angibt; und Synchronisieren (350) des Vorrichtungstakts basierend auf der Zeitstempelversatzzeit.
Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 22, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente durchgeführt wird.