DE19758014A1 - Rahmensynchronisationsverfahren und -vorrichtung zur Verwendung in einem ein OFDM-Verfahren anwendendes digitales Kommunikationssystem - Google Patents

Rahmensynchronisationsverfahren und -vorrichtung zur Verwendung in einem ein OFDM-Verfahren anwendendes digitales Kommunikationssystem

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Empfänger in ei­ nem digitalen Kommunikationssystem, das ein orthogonales Frequenzmultiplexverfahren (OFDM ="Orthononal Frequency Division Multiplexing") anwendet, und insbesondere ein Verfahren zum Durchführen einer Rahmensynchronisation un­ ter Verwendung einer Eigenschaft eines Synchronisations­ wortes, das bei jedem Rahmen in einem Übertragungsparame­ tersignalisierungs-Block (TPS = "Transmission Parameter Signalling", d. h. Übertragungsparametersignalisierung) invertiert ist, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
In einem drahtlosen Kommunikationskanal und einem hochauflösenden TV-Übertragungskanal (HDTV = high defini­ tion television, d. h. hochauflösendes Fernsehen) ist es bekannt, daß eine durch Mehrwege-Schwund ("multi-path fa­ ding") in einem Empfangssignal verursachte Zwischensym­ bolstörung bzw. -interferenz (ISI = "inter-symbol inter­ ference", d. h. Zwischensymbolstörung) auftritt. Wenn ins­ besondere Daten für das HDTV über den Kanal mit hoher Ge­ schwindigkeit übertragen werden, steigt die ISI an und verursacht Fehler, die während der empfangsseitigen Da­ tenwiedergewinnung erzeugt werden. Um dieses Problem zu lösen, ist kürzlich ein OFDM-Verfahren als ein Übertra­ gungsverfahren zur Anwendung in dem digitalen Audio- Rundfunkstandard (DAB = "digital audio broadcasting", d. h. digitale Audio-Rundfunk) und dem digitalen terre­ strischen Fernsehrundfunkstandard (DTTB = digital terre­ strial television broadcasting", d. h. digitaler terre­ strischer Fernsehrundfunk) vorgeschlagen worden.
Bei dem OFDM-Verfahren werden seriell eingegebene Symbol­ ströme in einen vorgegebenen Einheitsblock aufgeteilt. Die aufgeteilten Symbolströme jedes Einheitsblocks werden in N parallele Symbole umgewandelt. Die N parallelen Sym­ bole werden gemultiplext und addiert, indem mehrere Un­ terträger mit jeweils unterschiedlichen Frequenzen ver­ wendet werden, gemäß dem inversen schnellen Fourier- Transformationsalgorithmus (IFFT = "inverse fast Fourier transformation", d. h. inverse schnelle Fourier- Transformation). Die addierten Daten werden über den Ka­ nal übertragen. Das heißt, daß N parallele Symbole als ein Einheitsblock definiert sind, und jeder Unterträger des Einheitsblocks eine orthogonale Eigenschaft aufweist, die keinen Einfluß auf Unterkanäle hat. Verglichen mit einem herkömmlichen Einzelträger-Übertragungsverfahren kann das OFDM-Verfahren die durch den Mehrwege-Schwund verursachte ISI vermindern, indem es dieselbe Symbolüber­ tragungsrate aufrechterhält und die Symbolperiode um die Anzahl an Unterkanälen (N) erhöht. Insbesondere wird beim OFDM-Verfahren ein Schutzintervall (S1) zwischen die übertragenen Symbole eingefügt, um die Fähigkeit der ISI-Verminderung zu erhöhen, was einen vereinfachten Aufbau eines Kanalentzerrers zuläßt. Im Gegensatz zu einer her­ kömmlichen Frequenzmultiplexart (FDM = "frequency divisi­ on multiplexing", d. h. Frequenzmultiplexverfahren) hat das OFDM-Verfahren die Eigenschaft, daß die Spektren je­ des Unterkanals überlagert werden, um diesen zu einer hö­ heren Bandeffizienz zu verhelfen. Außerdem weist das Spektrum eine Welle mit einer Rechteckform auf, und die elektrische Leistung ist gleichmäßig bei jedem Frequenz­ band verteilt, was einen Einfluß durch die Gleichkanal­ störung verhindert. Das OFDM-Verfahren wird gewöhnlich mit Modulationsarten wie Pulsamplitudenmodulation (PAM), Frequenzumtastung (FSK = "Frequency Shift Keying"), Phasenumtastung (PSK = "Phase Shift Keying") und/oder Quadraturamplitudenmodulation (QAM) kombiniert.
Fig. 1A bis 1B sind Formatdiagramme von Übertragungs­ symboleinheiten eines herkömmlichen OFDM-Signals. Sender­ seitig übertragene Symbole weisen, wie in Fig. 1a ge­ zeigt, einen nutzbaren Teil und ein Schutzintervall auf. Der nutzbare Teil enthält nutzbare OFDM-Abtastwerte, und das Schutzintervall wird am vorderen Ende des nutzbaren Teils eingefügt und teilt die OFDM-Abtastwerte in Symbo­ leinheiten auf. Die in dem Schutzintervall verwendeten. Abtastwerte sind Kopien der im unteren Abschnitt des nutzbaren Teils angeordneten Abtastwerte. Gemäß dem DTTB-Standard ist die Größe des nutzbaren Teils durch die Grö­ ße einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) in einen 2K-Modus und einen 8K-Modus aufgeteilt. Für den 2K-Modus ist, wie in Fig. 1B gezeigt, die Größe des nutzbaren Teils durch "2048" Abtastwerte definiert. Zusätzlich ist die Größe des Schutzintervalls in 1/4, 1/8, 1/16 und 1/32 der FFT-Größe aufgeteilt. Im Falle von einem 1/4 einer FFT-Größe ist, wie in Fig. 1B gezeigt, die Größe des Schutzintervalls durch "512" Abtastwerts definiert. Dabei ist "2048" die Summe von 1705 nutzbaren Unterträgern und von 343 NULL-Unterträgern. Das Schutzintervall weist von den letzten Abschnitten des nutzbaren Teils kopierte Da­ ten auf, vom 1536-ten Wert bis zum 2047-ten Wert (nämlich 512 Werte). Das Schutzintervall ist am vorderen Ende der nutzbaren Daten eingefügt. Schließlich ist die Größe der Übertragungssymboleinheiten durch die Summe (2560) des nutzbaren Teils (2048) und des Schutzintervalls (512) de­ finiert.
Gemäß dem DVB-Standard weist ein OFDM-Signal Rahmen mit jeweils 68 OFDM-Symbolen auf, und ein Überrahmen ("super frame") umfaßt vier Rahmen. Jeder Rahmen umfaßt Sendeda­ ten, fortlaufende Pilotträger (CPC = "continual pilot carrier") und einen TPS-Pilotwert (auch TPS-Pilot ge­ nannt, engl. "TPS pilot").
Die Senderseite des OFDM-Kommunikationssystems führt eine IFFT für N Symbole durch, die als eine Blockeinheit defi­ niert sind, und überträgt diese in Rahmeneinheiten. Die Empfangsseite führt die FFT für den übertragenen Rahmen durch, um eine Originalinformation wiederzugewinnen. Dem­ entsprechend werden Fehler bei der Datenwiedergewinnung erzeugt, wenn die Rahmen zwischen der Sende- und der Emp­ fangsseite nicht synchronisiert sind.
Im Hinblick auf die obigen Ausführungen ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem digitalen Kommunikationssystem, welches das OFDM-Verfahren anwendet, ein Rahmensynchroni­ sationsverfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Durchführen einer Rahmensynchronisation unter Verwendung von Eigenschaften eines Synchronisationswortes bereitzu­ stellen, das bei jedem Rahmen in einem Übertragungspara­ metersignalisierungsblock invertiert ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 bzw. 2. Nach Anspruch 1 wird ein Rahmensyn­ chronisationsverfahren zur Verwendung in einem digitalen Kommunikationssystem, welches das OFDM-Verfahren anwen­ det, bereitgestellt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es folgende Schritte umfaßt: a) Berechnen von Phasen­ werten von TPS-Pilotwerten innerhalb eines Symbols gemäß von einer Senderseite empfangenen In-Phase- und Quadra­ tur-Phase-Kanalsignalen; b) Berechnen von Phasendifferen­ zen aus den Phasenwerten der TPS-Pilotwerte eines vorher­ gehenden Symbols und den entsprechenden Phasenwerten der TPS-Pilotwerte des aktuellen Symbols, die im Schritt a) berechnet wurden; c) Durchführen einer D-BPSK- Demodulation für die im Schritt b) erhaltene Phasendiffe­ renz; d) Bestimmen, ob alle im Schritt c) demodulierten TPS-Pilotwerte identisch zueinander sind, und Ausgeben eines repräsentativen TPS-Pilotwertes eines Symbols, falls alle demodulierten TPS-Pilotwerte als identisch zu­ einander bestimmt werden; e) Bestimmen, ob die aktuelle Position einer Synchronisationswortposition entspricht, durch Vergleichen des repräsentativen TPS-Pilotwertes ei­ nes Symbols entsprechend dem vorhergehenden Rahmen mit dem repräsentativen TPS-Pilotwert eines Symbols entspre­ chend dem aktuellen Rahmen; und f) Zählen von Symbolen, falls die aktuelle Position der Synchronisationswortposi­ tion im Schritt e) entspricht, und Erzeugen eines Rahmen­ synchronsignals gemäß dem Zählwert.
Nach Anspruch 2 wird eine Rahmensynchronisationsvorrich­ tung zur Verwendung in einem digitalen Kommunikationssy­ stem, welches das OFDM-Verfahren anwendet, bereitge­ stellt, welches folgendes umfaßt: Phasenberechnungsmittel zum Berechnen von Phasenwerten von TPS-Pilotwerten inner­ halb eines Symbols gemäß von einer Senderseite empfange­ nen In-Phase- und Quadratur-Phase-Kanalsignalen; D-BPSK-Dekodiermittel zum Durchführen einer D-BPSK-Demodulation für die Phasenwerte der von den Phasenberechnungsmitteln gelieferten TPS-Pilotwerte und zum Ausgeben der TPS-Pilotwerte innerhalb des demodulierten Symbols; Steuer­ signal-Erzeugungsmittel, um die demodulierten TPS-Pilotwerte miteinander in Symboleinheiten zu vergleichen und ein Steuersignal gemäß dem Vergleichsergebnis aus zu­ geben; und Rahmensynchronisationsmittel zum Bestätigen einer Synchronisationswortposition durch Vergleichen des TPS-Pilotwertes eines Symbols des vorhergehenden Rahmens mit dem TPS-Pilotwert des entsprechenden Symbols des ak­ tuellen Rahmens gemäß dem von den Steuersignal-Erzeugungsmitteln gelieferten Steuersignal, und zum Aus­ geben eines Rahmensynchronsignals.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nunmehr anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1A u. 1B Formatdiagramme für ein Übertragungssymbol eines herkömmlichen OFDM-Signals;
Fig. 2 ein Diagramm zum Darstellen einer Rahmen-Struktur eines OFDM-Signals gemäß der vor­ liegenden Erfindung;
Fig. 3 ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Rah­ mensynchronisationsvorrichtung in einem di­ gitalen Kommunikationssystem, welches das OFDM-Verfahren anwendet, gemäß einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Flußdiagramm zum Darstellen eines Rah­ mensynchronisationsverfahrens in einem di­ gitalen Kommunikationssystem, welches das OFDM-Verfahren anwendet, gemäß der vorlie­ gende Erfindung.
Soweit möglich werden in den Figuren gleiche Bezugszei­ chen für gleiche oder ähnliche Teile zu verwendet.
Zunächst sind in der nachfolgenden Tabelle 1 Parameter gemäß den zwei FFT-Größenmodi dargestellt.
Tabelle 1
Das heißt, eine Symbolperiode Ts umfaßt die Periode Tu entsprechend dem Kehrwert des Unterträgerintervalls und eine Periode ΔT entsprechend dem Schutzintervall.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung wird eine Rahmensynchronisation zwischen einer Sen­ der- und einer Empfangsseite durch Verwendung eines TPS-Pilotsignals aus verschiedenen Pilotsignalen durchge­ führt. Das TPS-Pilotsignal wird verwendet, um auf die Übertragung bezogene Information, beispielsweise durch einen α-Wert eines QAM-Konstellationsmusters definierte Modulationsinformation, Hierarchieinformation, Schutzin­ tervallinformation, Information über die innere Coderate, Information über die Rahmenzahl, etc., an die Empfangs­ seite zu übertragen. 17 TPS-Pilotwerte werden verwendet, wenn die FFT-Größe der 2K-Modus ist, während 68 TPS-Pilotwerte verwendet werden, wenn die FFT-Größe der 8K-Modus ist. Unterträger-Indices für den TPS-Pilotwert sind in der Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2
Fig. 2 zeigt eine Rahmenstruktur des OFDM-Signals gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung. Dabei wird der 2K Modus angenommen, nämlich kmin=0 und kmax=1704. Die Unterträgerzahl des TPS-Pilotwerts ist, wie in Tabelle 2 gezeigt, gleich 17 (TPS-Pilotwert #0 ∼ TPS-Pilotwert #16) innerhalb eines Symbols, und alle TPS-Daten innerhalb eines Symbols sind gleich. Ein Rahmen umfaßt 68 Symbole, und ein TPS-Block für einen Rahmen enthält einen TPS-Pilotwert von 68 Bits.
Dabei werden von einem TPS-Block (68-Bits) 1 Bit als Initialisierung, 16 Bits als Synchronisationsbits, 37 Bits als Informationsbits und 14 Bits als redundante Bits für einen Fehlerschutz verwendet. Von den 37 Informa­ tionsbits werden 23 Bits verwendet, die übrigen 14 Bits sind reserviert und auf "0" gesetzt. Der TPS-Block wird gemäß der nachfolgenden Tabelle 3 übertragen.
Tabelle 3
Mit Bezug auf Tabelle 3 stellt das Bit S0 das Initialisie­ rungsbit für die differentielle binäre Phasenumtastungs- Demodulation der (D-BPSK = "Differential Binary Phase Shift Keying", d. h. differentielle binäre Phasenumta­ stung). Die 16 Bits (S1-S16) sind die Synchronisationswör­ ter, und innerhalb jedes Überrahmens haben ein erster Rahmen und ein dritter Rahmen das Synchronisationswort Si ∼ S16 = "0011010111101110" und ein zweiter Rahmen und ein vierter Rahmen das Synchronisationswort S1 ∼ S16 = "1100101000010001". Dementsprechend wird in dem Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Rahmensyn­ chronisation zwischen der Sende- und der Empfangsseite unter Verwendung der Eigenschaft durchgeführt, daß das Synchronisationswort bei jedem Rahmen in TPS-Blöcken in­ vertiert ist.
Jeder Überrahmen enthält 4 Rahmen und ist entsprechend zweier Bits S23 und S24 getrennt, gemäß der nachfolgenden Tabelle 4.
Tabelle 4
Die Bits S25 und S26 repräsentieren Konstellationseigen­ schaften, die in der nachfolgenden Tabelle 5 gezeigt sind.
Tabelle 5
Die Bits S27, S28 und S29 repräsentieren eine Hierarchiein­ formation, die in der nachfolgenden Tabelle 6 gezeigt ist.
Tabelle 6
Die Hierarchieinformation zeigt also an, ob die Übertra­ gung hierarchisch ist oder nicht, wobei sie einen α-Wert hat, falls sie hierarchisch ist.
Ein nicht hierarchisches Kanalcodieren und -modulieren erfordert ein Signal, das einer Coderate entspricht. In der nachfolgenden Tabelle 7 sind 3 Bits zum Bestimmen der Coderate dargestellt.
Tabelle 7
Die Bits S36 und S37 repräsentieren die Größe des Schutzintervalls, was in der nachfolgenden Tabelle 8 ge­ zeigt ist. In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird angenommen, daß S36, S37="11", also 1/4 ist.
Tabelle 8
Die Bits S38 und S39 repräsentieren Übertragungsmodi, die in der nachfolgenden Tabelle 9 gezeigt sind. In dem Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird angenom­ men, daß S38, S39="00" ist, also der 2K Modus vorliegt.
Tabelle 9
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Rahmen­ synchronisationsvorrichtung in einem digitalen Kommunika­ tionssystem, welches das OFDM-Verfahren anwendet, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Rahmensynchronisationsvorrichtung weist eine Phasenberechnungseinrichtung 100, einen differenti­ ellen binären Phasenumtastungs-Dekodierer 200 (D-BPSKK-Dekodierer, D-BPSK = "Differential-Binary Phase Shifted Keying", einen Steuersignalgenerator 300, und eine Rahmensynchronisationseinheit 400 auf. Der D-BPSK-Dekodierer 200 weist eine Phasenspeichereinheit 210, ei­ nen Subtrahierer 220 und einen D-BPSK-Demodulator 230 auf. Der Steuersignalgenerator 300 weist eine Pilotwert­ speichereinheit 310 und einen Pilotwertkomparator 320 auf. Die Rahmensynchronisationseinheit 400 weist eine TPS-Pilotwertspeichereinheit 410, einen TPS-Pilotwertkomparator 420 und einen Zähler 430 auf. Das Be­ zugszeichen θn,p bezeichnet eine Phase eines p-ten TPS-Pilotwertes des aktuellen n-ten Symbols und das Bezugs­ zeichen θn-1,p bezeichnet eine Phase eines p-ten TPS-Pilotwertes des vorhergehenden (n-1)-ten Symbols. Ferner bezeichnet das Bezugszeichen Δθn die Phasendifferenz des p-ten TPS-Pilotwertes zwischen dem aktuellen n-ten Symbol und dem vorhergehenden (n-1)-ten Symbol; Sn,p bezeichnet einen D-BPSK-dekodierten TPS-Pilotwert für den p-ten TPS-Pilotwert des aktuellen n-ten Symbols; Sn bezeichnet einen repräsentativen TPS-Pilotwert des aktuellen n-ten Sym­ bols.
Mit Bezug auf Fig. 3 empfängt die Phasenberechnungsein­ richtung 100 In-Phase- und Quadratur-Phase-Kanalsignale von der Senderseite und berechnet die Phase θn,p des p-ten TPS-Pilotwertes des aktuellen n-ten Symbols, wobei p von 1 bis 17 reicht. Zu diesem Zeitpunkt wird die berechnete Phase θn,p in einem eingebauten Speicher, beispielsweise einem Nur-Lese-Speicher (ROM) in Form einer Nachschlage­ tabelle ("look-up table") im voraus gespeichert.
Der D-BPSK-Decodierer 200 führt eine D-BPSK-Decodierung für die Phase θn,p des von der Phasenberechnungseinrich­ tung 100 ausgegebenen TPS-Pilotwert durch und gibt den TPS-Pilotwert innerhalb des decodierten Symbols aus. Das heißt, daß die Phase θn,p des von der Phasenberechnungs­ einrichtung 100 ausgegebenen TPS-Pilotwertes in der Pha­ senspeichereinheit 210 gespeichert wird. Der Subtrahierer 220 subtrahiert die Phase θn-1,p des p-ten TPS-Pilotwertes des vorhergehenden (n-1)-ten Symbols von der von der Pha­ senspeichereinheit 210 gelieferten Phase θn,p des p-ten TPS-Pilotwertes des aktuellen n-ten Symbols und gibt eine Phasendifferenz Δθn aus. Der D-BPSK-Demodulator 230 führt die D-BPSK-Demodulation für die von dem Subtrahierer 220 bereitgestellte Phasendifferenz Δθn durch und gibt einen decodierten TPS-Pilotwert Sn,p aus. Die Phasenspeicherein­ heit 210 kann durch ein Schieberegister implementiert sein, das 18 Phasen speichern kann, was eins mehr ist als die entsprechenden 17 Pilotwerte innerhalb eines Symbols. Die Phase jedes TPS-Pilotwertes ist in dem Schieberegi­ ster in Einheiten von 10 Bits gespeichert.
Der Steuersignalgenerator 300 vergleicht die von dem D-BPSK-Decodierer 200 gelieferten decodierten TPS-Pilotwerte Sn,p miteinander und gibt ein Steuersignal ent­ sprechend dem Vergleichsergebnis aus. Das heißt, daß eine Anzahl von 17 von dem D-BPSK-Decodierer 200 ausgegebenen TPS-Pilotwerten Sn,p in der Pilotwertspeichereinheit 310 gespeichert werden. Der Pilotwertkomparator 320 ver­ gleicht die 17 decodierten TPS-Pilotwerte Sn,p miteinander und bestimmt, ob alle decodierten TPS-Pilotwerte Sn,p identisch zueinander sind. Falls alle decodierten TPS-Pilotwerte Sn,p identisch zueinander sind, bedeutet das, daß sie zu einem Symbol gehören. Dementsprechend wird ein repräsentativer TPS-Pilotwert Sn des entsprechenden Sym­ bols ausgegeben. Andernfalls wird ein Reset-Signal zum Zurücksetzen der Rahmensynchronisationseinheit 400 ausge­ geben. Die Pilotwertspeichereinheit 310 kann durch ein Schieberegister implementiert sein, das 17 TPS-Pilotwerte innerhalb eines Symbols speichern kann.
Die Rahmen-Synchronisationseinheit 400 bestätigt die Syn­ chronisationswortposition (siehe obige Tabelle 3), die bei jedem Rahmen entsprechend dem von dem Steuersignalge­ nerator 300 gelieferten Steuersignal umgewandelt wird und gibt ein Rahmensynchronsignal aus. Das heißt, daß 68 TPS-Pilotwerte des aktuellen Rahmens und 1 TPS-Pilotwert des vorhergehenden Rahmens, von dem Steuersignalgenerator 300 ausgegeben, in der TPS-Pilotwertspeichereinheit 410 ge­ speichert werden. Der TPS-Pilotwertkomparator 420 ver­ gleicht den TPS-Pilotwert Sn-68 eines Symbols entsprechend dem vorhergehenden Rahmen mit dem TPS-Pilotwert Sn eines Symbols entsprechend dem aktuellen Rahmen, bestätigt die Synchronisationswortposition entsprechend dem Vergleich­ sergebnis und gibt ein Steuersignal aus, wenn die aktuel­ le Position der Synchronisationswortposition entspricht. Das heißt, daß der TPS-Pilotwertkomparator 420 eine "1" ausgibt, was eine Synchronisationswortposition bedeutet, wenn der TPS-Pilotwert Sn-68 eines Symbols entsprechend dem vorhergehenden Rahmen nicht identisch mit dem TPS-Pilotwert Sn eines Symbols entsprechend dem aktuellen Rah­ men ist. Andernfalls gibt der TPS-Pilotwertkomparator 420 eine "0" aus. Der Zähler 430 zählt die Symboltakte gemäß dem von dem TPS-Pilotwertkomparator 420 ausgegebenen Steuersignal und gibt ein Rahmensynchronsignal aus. Das heißt, daß der Zähler 430 die Symboltakte zählt, wenn der TPS-Pilotwertkomparator 420 eine "1" ausgibt, und schließlich den Zählwert "16" als ein Rahmensynchron­ signal ausgibt. Die TPS-Pilotwertspeichereinheit 410 kann durch ein Schieberegister implementiert sein, das 69 TPS-Pilotwerte speichern kann, was eins mehr ist als die ent­ sprechenden 68 Symbol innerhalb eines Rahmens. Der TPS-Pilotwertkomparator 420 kann auch durch ein Exklusiv-ODER-Gatter implementiert sein, und der Zähler 430 kann durch einen 4-Bit-Zähler zum Zählen des bei jedem Rahmen umgewandelten Synchronisationswortes von 16 Bits (siehe obige Tabelle 3) implementiert sein.
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm zum Darstellen eines Rahmen­ synchronisationsverfahrens in einem digitalen Kommunika­ tionssystem, welches das OFDM-Verfahren anwendet, gemäß der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf Fig. 4 werden im Schritt S1 In-Phase- und Quadratur-Phase-Kanalsignale eingegeben. In dem Schritt S2 wird die Phase des TPS-Pilotwertes gemäß dem im Schritt S1 eingegebenen In-Phase- und Quadratur-Phase- Kanalsignal berechnet. Im Schritt S3 wird die Phasendif­ ferenz aus der Phase des TPS-Pilotwertes des vorhergehen­ den Symbols und der im Schritt S2 berechneten Phase des TPS-Pilotwertes des aktuellen Symbols erhalten. Im Schritt S4 wird die im Schritt S3 erhaltene Phasendiffe­ renz D-BPSK demoduliert. Im Schritt S5 wird bestimmt, ob alle decodierten TPS-Pilotwerte Sn,p innerhalb eines Sym­ bols identisch zueinander sind. Falls nicht alle deco­ dierten TPS-Pilotwerte Sn,p, identisch zueinander sind, verzweigt das Verfahren zurück zum Schritt S1. Andern­ falls wird im Schritt S6 bestimmt, ob die aktuelle Posi­ tion der Synchronisationswortposition aus dem Schritt S6 entspricht, indem der TPS-Pilotwert Sn-68 eines Symbols entsprechend dem vorhergehenden Rahmen mit dem TPS-Pilotwert Sn eines Symbols entsprechend dem aktuellen Rah­ men verglichen wird. Im Schritt S7 wird, falls im Schritt S6 die aktuelle Position der Synchronisationswortposition entspricht, die Zahl der Symbole gezählt, und im Schritt 58 wird, falls der Zählwert gleich 16 ist, das Rahmensyn­ chronsignal ausgegeben.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Funktionsweise der Erfindung für den Fall des 2K-FFT-Größenmodus beschrieben worden. Das Ausführungsbeispiels kann auch für den 8K-FTT-Größenmodus angewendet werden.
Wie oben beschrieben, können das erfindungsgemäße Rahmen­ synchronisationsverfahren und die entsprechende Vorrich­ tung die Rahmensynchronisation unter Verwendung des Syn­ chronisationswortes durchführen, das bei jedem Rahmen in einem TPS-Block invertiert ist, ohne daß die Hardware vergrößert werden müßte.

Claims (12)

1. Rahmensynchronisationsverfahren zur Verwendung in einem digitalen Kommunikationssystem, welches das OFDM-Verfahren anwendet, welches dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß es folgende Schritte umfaßt:
  • a) Berechnen von Phasenwerten von TPS-Pilotwerten innerhalb eines Symbols gemäß von einer Sender­ seite empfangenen In-Phase- und Quadratur-Phase- Kanalsignalen;
  • b) Berechnen von Phasendifferenzen aus den Phasen­ werten der TPS-Pilotwerte eines vorhergehenden Symbols und den entsprechenden Phasenwerten der TPS-Pilotwerte des aktuellen Symbols, die im Schritt a) berechnet wurden;
  • c) Durchführen einer D-BPSK-Demodulation für die im Schritt b) erhaltene Phasendifferenz;
  • d) Bestimmen, ob alle im Schritt c) demodulierten TPS-Pilotwerte identisch zueinander sind, und Angeben eines repräsentativen TPS-Pilotwertes eines Symbols, falls alle demodulierten TPS- Pilotwerte als identisch zueinander bestimmt werden;
  • e) Bestimmen, ob die aktuelle Position einer Syn­ chronisationswortposition entspricht, durch Ver­ gleichen des repräsentativen TPS-Pilotwertes ei­ nes Symbols entsprechend dem vorhergehenden Rah­ men mit dem repräsentativen TPS-Pilotwert eines Symbols entsprechend dem aktuellen Rahmen; und
  • f) Zählen von Symbolen, falls die aktuelle Position der Synchronisationswortposition im Schritt e) entspricht, und Erzeugen eines Rahmensynchron­ signals gemäß dem Zählwert.
2. Rahmensynchronisationsvorrichtung zur Verwendung in einem digitalen Kommunikationssystem, welches das OFDM-Verfahren anwendet, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes umfaßt:
Phasenberechnungsmittel (100) zum Berechnen von Pha­ senwerten von TPS-Pilotwerten innerhalb eines Sym­ bols gemäß von einer Senderseite empfangenen In- Phase- und Quadratur-Phase-Kanalsignalen;
D-BPSK-Dekodiermittel (200) zum Durchführen einer D- BPSK-Demodulation für die Phasenwerte der von den Phasenberechnungsmitteln gelieferten TPS-Pilotwerte und zum Ausgeben der TPS-Pilotwerte innerhalb des demodulierten Symbols;
Steuersignal-Erzeugungsmittel (300), um die der de­ modulierten TPS-Pilotwerte miteinander in Symbolein­ heiten zu vergleichen und ein Steuersignal gemäß dem Vergleichsergebnis auszugeben; und
Rahmensynchronisationsmittel (400) zum Bestätigen einer Synchronisationswortposition durch Vergleichen des TPS-Pilotwertes eines Symbols des vorhergehenden Rahmens mit dem TPS-Pilotwert des entsprechenden Symbols des aktuellen Rahmens gemäß dem von den Steuersignal-Generationsmitteln (300) gelieferten Steuersignal, und zum Ausgeben eines Rahmensynchron­ signals.
3. Rahmensynchronisationsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Phasenberechnungsmittel (100) durch einen Speicher implementiert sind, in welchen die Phasenwerte der TPS-Pilotwerte entsprechend der In- Phase- und Quadratur-Phase-Kanalsignale in Form ei­ ner Nachschlagetabelle gespeichert werden.
4. Rahmensynchronisationsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher die D-BPSK-Decodiermittel (200) umfassen:
eine Phasenspeichereinheit (210) zum Speichern der von den Phasenberechnungsmitteln (100) ausgegebenen Phasenwerte der TPS-Pilotwerte;
einen Subtrahierer (220) zum Subtrahieren der Pha­ senwerte der TPS-Pilotwerte des vorhergehenden Sym­ bols von den von der Phasenspeichereinheit (210) ge­ lieferten entsprechenden Phasenwerten der TPS- Pilotwerte des aktuellen Symbols und zum Ausgeben der Phasendifferenzen; und
einem D-BPSK-Demodulator (230) zum Durchführen einer D-BPSK-Demodulation für die von dem Subtrahierer (220) gelieferten Phasendifferenz und zum Ausgeben eines decodierten TPS-Pilotwertes.
5. Rahmensynchronisationsvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Phasenspeichereinheit (210) durch ein Schieberegister implementiert ist, das zum Spei­ chern einer Anzahl an Phasen ausgelegt ist, die um eines größer ist als die entsprechende Anzahl der Pilotwerte innerhalb eines Symbols.
6. Rahmensynchronisationsvorrichtung nach einem der An­ sprüche 2 bis 5, bei welcher die Steuersignal- Erzeugungsmittel (300) umfassen:
eine Pilotwertspeichereinheit (310) zum Speichern der von den D-BPSK-Decodiermitteln (200) ausgegebe­ nen decodierten TPS-Pilotwerte; und
einen Pilotwertkomparator (320) zum Vergleichen der decodierten TPS-Pilotwerte miteinander, um zu be­ stimmen, ob alle decodierten TPS-Pilotwerte iden­ tisch zueinander sind, und zum Erzeugen eines Steu­ ersignals entsprechend dem Vergleichsergebnis.
7. Rahmensynchronisationsvorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher das von dem Pilotwertkomparator (320) ausgegebene Steuersignal die Rahmensynchronisations­ mittel (400) zurücksetzt, falls nicht alle decodier­ ten TPS-Pilotwerte identisch zueinander sind.
8. Rahmensynchronisationsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher die Pilotwertspeichereinheit (310) durch ein Schieberegister zum Speichern einer Anzahl an Pilotwerten innerhalb eines Symbols imple­ mentiert ist.
9. Rahmensynchronisationsvorrichtung nach einem der An­ sprüche 2 bis 8, bei welcher die Rahmensynchronisa­ tionsmittel (400) umfassen:
TPS-Pilotwertspeichereinheit (410) zum Speichern von einer Anzahl von N TPS-Pilotwerten des aktuellen Rahmens und eines TPS-Pilotwertes des vorhergehenden Rahmens, ausgegeben von den Steuersignal- Erzeugungsmitteln (300);
einen TPS-Pilotwertkomparator (420) zum Vergleichen der TPS-Pilotwerte des vorhergehenden Rahmens mit den entsprechenden TPS-Pilotwerten des aktuellen Rahmens, zum Bestätigen der Synchronisationswortpo­ sition gemäß dem Vergleichsergebnis, und Ausgeben eines Steuersignals, falls die aktuelle Position der Synchronisationswortposition entspricht; und
Zählmitteln (430) zum Zählen von Symboltakten gemäß dem von dem TPS-Pilotwertkomparator (420) ausgegebe­ nen Steuersignal und zum Ausgeben eines Rahmensyn­ chronsignals gemäß dem Zählwert.
10. Rahmensynchronisationsvorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die TPS-Pilotwertspeichereinheit (410) durch ein Schieberegister zum Speichern einer Anzahl von TPS-Pilotwerten implementiert ist, die um eins größer ist als die Anzahl der N Symbole innerhalb eines Rahmens.
11. Rahmensynchronisationsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei welcher der TPS-Pilotwertkomparator (420) durch ein Exclusiv-ODER-Gatter implementiert ist.
12. Rahmensynchronisationsvorrichtung nach einem der An­ sprüche 9 bis 11, bei welcher die Zählmittel (430) durch einen 4-Bit-Zähler implementiert sind.
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