DE19818514A1 - Verfahren zur Rahmensynchronisation in einem Zeitmultiplexsystem - Google Patents
Verfahren zur Rahmensynchronisation in einem ZeitmultiplexsystemInfo
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Abstract
Ein Verfahren zur Rahmensynchronisation seitens einer Zeitmultiplex-Endstelle (END), bei welchem die Position eines Synchronisationswortes (syw) in einer empfangenen, digitalen Zeichenfolge (df) ermittelt wird. Innerhalb eines Synchronisationsbereichs um die erwartete Position (SPO) werden die Teilfolgen (srg) der Zeichenfolge mit der Länge des Synchronisationswortes mit einem abgespeicherten Musterwort (vrg) zeichenweise verglichen, wobei ein Vergleich als positiv bewertet wird, wenn zwischen der Teilfolge (srg) und dem Musterwort (vrg) nicht mehr Zeichenunterschiede bestehen, als durch eine Fehlergrenze (fz) bestimmt ist. Der Synchronisationsbereich ergibt sich aus der Kombination von zumindest zwei Synchronisationsfenstern (SF1, SF2, SF3) unterschiedlicher Größe und/oder Position und mit jeweils eigener Fehlergrenze, welche bei einem Teilfolgen-Vergleich in dem Synchronisationsfenster verwendet wird. Alternativ hierzu wird der Vergleich blockweise und mittels blockbezogener Fehlergrenzen für aus jeweils aufeinanderfolgende Zeichen der Teilfolge (srg) zusammengefaßten Blöcken bewertet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rahmensynchronisa
tion in einem Zeitmultiplexsystem, wobei seitens einer Zeit
multiplex-Endstelle in einem Zeitschlitz eine digitale Zei
chenfolge, deren Zeitlage mittels eines aus aufeinanderfol
gender Zeichen bestehenden Synchronisationswortes vorgegebe
ner Länge gekennzeichnet ist, empfangen wird, bei welchem
- - aus einer vorhergehenden erfolgreichen Rahmensynchronisa tion jene Position in der Zeichenfolge bestimmt wird, an welcher gemäß der Rahmenstruktur des Zeitmultiplexsystems das Synchronisationswort der Zeichenfolge zu erwarten ist,
- - ein Synchronisationsbereich vorgegebener Größe um die er wartete Position ermittelt wird,
- - innerhalb des Synchronisationsbereichs die Teil folgen der Zeichenfolge mit der Länge des Synchronisationswortes mit einem abgespeicherten Musterwort zeichenweise verglichen werden, bis ein Vergleich positiv bewertet wird oder alle Vergleiche im Synchronisationsbereich negativ bewertet wer den, wobei ein Vergleich dann als positiv bewertet wird, wenn zwischen der Teil folge und dem Musterwort nicht mehr Zeichenunterschiede bestehen, als durch eine vorgegebene Fehlergrenze bestimmt ist, und
- - im Falle eines positiven Vergleichs die Teilfolge als Syn chronisationswort akzeptiert und deren Position für die Korrektur der Rahmensynchronisation verwendet wird, anson sten der Rahmen als unsynchronisiert verworfen wird.
In einem Nachrichtensystem wie z. B. einem Mobilfunksystem, in
welchem ein gemeinsamer Übertragungsweg von einer Anzahl von
Teilnehmern benutzt wird, kann mittels eines Multiplexverfah
rens der Übertragungsweg in mehrere Übertragungskanäle aufge
teilt werden, die jeweils von einem Teilnehmer genutzt wer
den. Bei dem Zeitmultiplexverfahren (TDMA, Time Division
Multiplex Access) wird der Übertragungsweg in Zeitschlitze
aufgeteilt, die periodisch wiederkehrende Zeitfenster dar
stellen, innerhalb deren dem Teilnehmer jeweils der gesamte
Übertragungsweg zur Verfügung steht. Die Zeitpunkte der Zeit
schlitze verschiedener Teilnehmer sind so gegeneinander ver
schoben, daß die einzelnen darin übertragenen Impulsbündel
einerseits sich möglichst lückenlos innerhalb eines sogenann
ten Pulsrahmens aneinanderreihen, andererseits nicht mitein
ander überlappen. Hierzu muß jeder Teilnehmer für seinen
Impulsbündel die Zeitsynchronisation in bezug auf den Rahmen
kontrollieren und gegebenenfalls korrigieren. Zeitschlitze,
die nicht synchronisiert sind, müssen verworfen werden; die
zugehörige Information muß wiederholt gesendet werden oder
geht verloren.
Auch wenn in einem früheren Rahmen eine korrekte Synchronisa
tion gegeben war, wird eine Überprüfung der Synchronisation
durchgeführt, da ein zeitliches Auseinanderdriften von Sender
und Empfänger stets möglich ist. Eine solche Synchronisa
tionsdrift kann beispielsweise wegen geänderter Laufzeiten
auf der Funkstrecke nach einer Bewegung relativ zur Gegen
stelle der Fall sein, infolge voneinander abweichender
Schwingungsdauern der Zeitgeber, wodurch sich etwa über eine
Übertragungsunterbrechung von mehreren Rahmendauern hinweg
merkliche Phasendifferenzen akkumulieren können, oder nach
einer Synchronisationskorrektur der Gegenstelle, wenn diese
etwa ihrerseits einer anderen Endstelle des Mehrbenutzersy
stems nachsynchronisiert hat. Bei der Suche einer synchronen
Basisstation beispielsweise zur Einleitung eines sogenannten
Handover in einem Mehrzellensystem können naturgemäß eben
falls große Synchronisationsdifferenzen auftreten.
Um die Überprüfung der Synchronisation zu ermöglichen, ent
hält jedes Impulsbündel neben den Nutzdaten zusätzliche ein
Synchronisationsfeld fester Länge, welches gewöhnlicherweise
am Beginn des Impulsbündels steht. Das Synchronisationsfeld
enthält einen Vorlauf oder Präambel, ein Synchronisationswort
sowie gegebenenfalls weitere Informationen. Die Präambel
enthält eine festgelegte Codefolge, meist ein Wechsel von 0-
und 1-Bits, und ermöglicht die schnelle Erkennung des Träger
taktes; das Synchronisationswort ist ebenfalls fest vorgege
ben und dient der genauen Kennzeichnung der zeitlichen Lage
der Zeichenfolge.
Das Zeitmultiplexverfahren ist beispielsweise in dem Schnur
los-Telekommunikationssystem nach dem DECT-Standard (Digital
Enhanced Cordless Telecommunication) vorgesehen. Jede Träger
frequenz des DECT-Systems ist in jeweils 24 Zeitschlitze
(sogenannte "full slots") von 416 µs Dauer unterteilt; ein
Rahmen umfaßt 10 ms. In dem Zeitfenster eines Zeitschlitzes
werden in 367 µs 424 Datenbits übertragen, von denen die
ersten 32 Bits auf das als S-Feld bezeichnete Synchronisa
tionsfeld entfallen, das wiederum aus einer 16-Bit-Präambel
und einem 16-Bit-Synchronisationswort besteht. Für eine ein
gehendere Darstellung des DECT-Systems und seiner Synchroni
sationsstruktur sei auf "Struktur des DECT-Standards" von
Ulrich Pilger, Nachrichtentechnik, Elektronik, Berlin 42
(1992) 1, sowie auf den Standard ETS 300 175-2, Abschnitt
4.2, des Europäischen Normeninstituts für Telekommunikation
(ETSI) verwiesen.
Bei bisher bekannten Endstellen-Geräten wird eine Rahmensyn
chronisation akzeptiert, wenn der Vergleich des empfangenen
Synchronisationswortes mit einem abgespeicherten Synchronisa
tionswort übereinstimmt. Hierbei wird eine bestimmte maximale
Fehlerzahl zugelassen, z. B. 2 Bits; dies führt zu einer Feh
lertoleranz gegenüber Übertragungsfehlern. Weiters wird, um
eine mögliche Synchronisationsdrift abzufangen, zusätzlich
ein Fenster definiert, in dem dieser Vergleich durchgeführt
wird. Das Synchronisationswort wird somit nicht nur an der
zeitlichen Position gesucht, die gemäß der Rahmenstruktur
erwartet wird, also etwa im Beispiel des DECT nach einem
exakten Vielfachen von 10 ms seit dem letzten Synchronisa
tionsvorgang, sondern in einem durch das Fenster definierten
Bereich, z. B. je 3 Bits um die erwartete Position. Wird in
diesem Synchronisationsbereich das Synchronisationswort ge
funden, so wird auf dessen Position nachsynchronisiert.
Es ist weiters bekannt, für die Korrektur der Rahmensynchro
nisation mehr als eine Synchronisationsworterkennung heranzu
ziehen. So können beispielsweise mehrere frühere Synchronisa
tionspositionen akkumuliert werden und aus diesen nach einer
vorgegebenen Vorschrift die nächste Rahmensynchronisation
ermittelt werden.
Kann dagegen über mehrere Rahmen hinweg keine Nachsynchroni
sation erfolgen, wird die Synchronisation zur Gänze verworfen
und von neuem auf die Rahmenstruktur aufsynchronisiert, even
tuell sogar mit einer neuerlichen Kanalbelegung, was naturge
mäß mit erheblichen Störungen der Nachrichtenübertragung bis
hin zum Verbindungsverlust verbunden sein kann. Die Wahl der
Fenstergröße und der Fehlergrenze dient als Kompromiß zwi
schen exakter Synchronisation mit möglicherweise häufigen
Rahmenverlusten einerseits und geringen Rahmenverlusten bei
der Gefahr einer Fehlsynchronisation andererseits als Instru
ment der Datensicherheit.
Durch die Erfindung sollen die Rahmenverluste bei der Syn
chronisationsüberprüfung reduziert werden, wobei gleichzeitig
eine hohe Toleranz gegenüber Synchronisationsdrift gewahrt
bleiben soll.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs
erwähnten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß als Syn
chronisationsbereich die Kombination von zumindest zwei Syn
chronisationsfenstern unterschiedlicher Größe und/oder Posi
tion und mit jeweils zugeordneter Fehlergrenze verwendet
wird, und daß bei jedem Teilfolgen-Vergleich jeweils die
Fehlergrenze jenes Synchronisationsfensters verwendet wird,
innerhalb dessen die Teilfolge liegt.
Diese Lösung ermöglicht es, die erlaubte Fehleranzahl von dem
Abstand zu der erwarteten Synchronisationsposition abhängig
zu machen, wodurch eine Verringerung der Rahmenverluste er
reicht wird, ohne die Wahrscheinlichkeit einer Fehlsynchroni
sation zu erhöhen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei
jedem Teilfolgen-Vergleich, falls die Teilfolge innerhalb
zwei oder mehr Synchronisationsfenster liegt, günstigerweise
die höchste der Fehlergrenzen dieser Synchronisationsfenster
verwendet.
Hierbei ist es nützlich, wenn jedes Synchronisationsfenster
die jeweils übrigen Synchronisationsfenster mit höherer
Fehlergrenze einschließt. Dadurch wird eine Staffelung der
Fehlergrenze erreicht, bei der die erlaubte Fehlerzahl höher
ist, wenn man der erwarteten Synchronisationsposition näher
kommt.
Die obige Aufgabe wird ebenso von einem Verfahren der ein
gangs erwähnten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß in
jedem Teilfolgen-Vergleich der Vergleich blockweise und mit
tels blockbezogener Fehlergrenzen für aus jeweils aufeinan
derfolgende Zeichen der Teilfolge zusammengefaßten Blöcken
bewertet wird.
Diese Lösung gestattet es, Fehler die dicht aufeinander fol
gen und somit in einen Block fallen, als einen Fehler zu
bewerten. Somit können Fehlerhäufungen anders behandelt wer
den als einzelne, über die Registerbreite gestreute Fehler.
In einer vorteilhaften und in einfacher Weise realisierbaren
Ausführungsform werden in dem Teilfolgen-Vergleich die Zei
chen der gesamten Teilfolge zu Blöcken aus jeweils einer
vorgegebenen Anzahl von aufeinanderfolgenden Zeichen zusam
mengefaßt.
Die Rahmenverluste können noch weiter dadurch verringert
werden, daß in jedem Teilfolgen-Vergleich der Vergleich zu
nächst zeichenweise erfolgt, Zeichen der Teilfolge aufgrund
des zeichenweisen Vergleiches zu Blöcken aus jeweils nicht
mehr als einer vorgegebenen Anzahl von aufeinanderfolgenden
Zeichen zusammengefaßt werden, wobei sämtliche bestehenden
Zeichenunterschiede von möglichst wenigen Blöcken überdeckt
werden, und der Vergleich sodann blockweise und mittels
blockbezogener Fehlergrenzen neu bewertet wird.
In einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung
sind die digitale Zeichenfolge und das Musterwort Bitfolgen.
Als besonders geeignete Anwendung der Erfindung ist die sei
tens einer Endstelle eines Mobilfunksystems zu nennen. Bei
einer solchen Anwendung machen sich Rahmenverluste ebenso wie
eine Fehlsynchronisation als Störung der Kommunikationsver
bindung besonders störend bemerkbar, so daß die weitgehende
Vermeidung dieser Fehlerzustände höchst erwünscht ist.
Hierbei ist eine besonders vorteilhafte Möglichkeit die, daß
das erfindungsgemäße Verfahren seitens einer Endstelle eines
DECT-Systems für einen DECT-Rahmen ausgeführt wird.
Die Erfindung samt weiterer Vorzüge wird im folgenden an
einem Ausführungsbeispiel, welches die Rahmensynchronisation
in einer Endstelle eines DECT-Systems darstellt, unter Zuhil
fenahme der beigefügten Figuren näher erläutert. Die Figuren
zeigen:
Fig. 1 anhand eines Blockschaltbilds die wesentlichen Kompo
nenten eines Endstellen-Gerätes eines Zeitmultiplex
systems;
Fig. 2 anhand eines Blockschaltbilds die wesentlichen Kompo
nenten zur Durchführung der Rahmensynchronisation;
Fig. 3 die bei einer Synchronisationsworterkennung einer
empfangenen Zeichenfolge verwendeten Synchronisa
tionsfenster;
Fig. 4 eine Folge von Teilfolgen-Vergleichen, wie sie bei
der Synchronisationsworterkennung nach der Fig. 3 er
folgt; und
Fig. 5 verschiedene Möglichkeiten der Vergleichsbewertung.
Es sei an dieser Stelle nochmals angemerkt, daß die Erfindung
nicht auf DECT-Systeme und insbesondere nicht auf die Einzel
heiten der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtungen be
schränkt ist, sondern grundsätzlich in jedem Zeitmultiplexsy
stem anwendbar ist.
Die Rahmensynchronisation wird in einer Synchronisationswort-
Erkennungseinheit SWE durchgeführt. Fig. 1 zeigt stark ver
einfacht den Zusammenhang dieser Einheit mit den anderen
Komponenten der Endstelle END. Zum Empfang der über den Über
tragungsweg, in dem Beispiel die Schnurlos-Schnittstelle des
DECT, gesendeten Signale dient der Empfangsteil EMP, der
einen digitalen Zeichenstrom ds liefert. In einer Abtastsyn
chronisiereinheit ABS wird der Zeichenstrom ds mit dem Takt
der Endstation synchronisiert (die Takterzeugung ist nicht
gezeigt). Ein Verfahren hierfür ist beispielsweise in der
EP 0 667 073 B1 beschrieben. Die sich aus der Abtastsynchro
nisation ergebende taktsynchronisierte Zeichenfolge df wird
nun der Decodier- und Steuereinheit DEC zugeführt, die daraus
die Nutz- und Steuerinformation bestimmt und in Signale für
die Peripherie PER, z. B. analoge Signale für eine Lautspre
chereinheit, umsetzt. Im hier betrachteten Fall des DECT sind
der Zeichenstrom ds und die Zeichenfolge df Bitfolgen. In
anderen Systemen ist es möglich, daß die Zeichen z. B. seriell
oder parallel übertragene Wörtern sind, die mehreren Bits
entsprechen. Die in Fig. 1 gezeigten Komponenten können bei
spielsweise als integrierte ASIC-Bausteine oder mittels Soft
ware, etwa in einem digitalen Signalprozessor, ausgebildet
sein, insgesamt oder auch eine Komponente oder Komponenten
gruppe.
Für die Auswertung der digitalen Zeichenfolge df benötigt die
Decodiereinheit DEC die Information, an welcher Stelle der
Zeichenfolge die Nutzinformation beginnt. Diese Information
bezieht die Decodiereinheit in Form eines Synchronisations
pulses syp von der Synchronisationswort-Erkennungseinheit
SWE, welche die Rahmensynchronisation für die Zeichenfolge df
durchführt. Die Zeichenfolge df wird in der Einheit SWE wie
in Fig. 2 gezeigt in ein Schieberegister SRG geschoben, wel
ches die Länge des Synchronisationswortes hat, in dem Bei
spiel somit 16 Bits. Die in dem Schieberegister zwischenge
speicherte Teilfolge wird in einem Vergleichsregister VRG
zeichen- bzw. bitweise mit einem festen "Muster"-Synchronisa
tionswort verglichen und die Zahl der Zeichenunterschiede
ermittelt. Ist - innerhalb des durch den Synchronisationsbe
reich vorgegebenem Intervalls - diese Zahl nicht größer als
eine Fehlergrenze fz, so wird der Vergleich positiv bewertet,
die Rahmensynchronisation gilt als erfolgreich durchgeführt
und das Vergleichsregister gibt einen Synchronisationspuls
syp aus. Die Fehlergrenze fz wird von einem Fehlerzahlschal
ter FZS geliefert, welcher wiederum über einen Rahmenzyklus-
Zähler RZR angesteuert wird. Dieser Zähler RZR zählt, ausge
hend von dem Synchronisationspuls syp einer früheren Rahmen
synchronisation, die Dauer eines Rahmenzyklus ab und gibt an
den Fehlerzahlschalter FZS Signale für die erwartete Position
des Synchronisationswortes in diesem Rahmen bzw. für Fenster
bereiche um diese Position, mit deren Hilfe der Fehlerzahl
schalter FZS die Fehlergrenze fz einstellt. Die Einzelheiten
dieser Komponenten sind für die Erfindung nicht weiter von
Belang und dem Fachmann wohlbekannt, weshalb an dieser Stelle
nicht näher darauf eingegangen werden soll.
In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel, das die Erkennung des
Synchronisationswortes eines DECT-Rahmens betrifft, besteht
die Bitfolge df aus einer Abfolge von Bits, von der in der
Zeichnung lediglich ein Ausschnitt gezeigt ist, nämlich jene
Bits, die sich zum erwarteten Zeitpunkt der Synchronisation
in dem Schieberegister SRG befinden, sowie vier weitere,
nachfolgende Bits; letztere befinden sich genaugenommen zu
dem in Fig. 3 dargestellten Zeitpunkt nicht in der Erken
nungseinheit SWE, sondern beispielsweise noch in einem vorge
ordneten Register, sind jedoch zum besseren Verständnis vor
wegnehmend angedeutet. Man beachte, daß in der Zeichnung die
Bits von links nach rechts gerückt werden, so daß das zeit
lich erste Bit am rechten Ende des Schieberegisters steht. Es
sei für ein konkretes Beispiel weiter angenommen, daß bei der
Übertragung seit dem vorhergehenden Rahmen eine Synchronisa
tionsdrift um +2 Bits sowie ein Übertragungsfehler an einer
Bitstelle des Synchronisationswortes, das ursprünglich die
Bitfolge 1010 1110 0110 1000 (im Sinne der Zeichnung, also
gegen die Zeitrichtung gelesen; die Gruppierung à 4 Bits
dient lediglich der Lesbarkeit) ist, aufgetreten seien. Das
positive Vorzeichen der Drift kennzeichnet eine Verspätung
gegenüber der erwarteten Position SP0. Das empfangene Syn
chronisationswort syw ist in diesem Beispiel der Fig. 3 somit
um zwei Stellen nach links verschoben und weist einen Fehler
an der gekennzeichneten Stelle auf.
Gemäß der Erfindung wird bei der Überprüfung des Synchronisa
tionsbereichs eine Änderung der Fehlergrenze fz innerhalb des
Synchronisationsbereichs zugelassen. Dies erfolgt mittels
einer Anzahl von Synchronisationsfenstern, in dem Beispiel
drei Fenster SF1, SF2, SF3, die jeweils ein Intervall zugelas
sener Verschiebungen s = s1 bis s2 (s1, s2 sind ganze Zahlen;
s1 ist gewöhnlich kleiner als 0) des Synchronisationswortes
syw gegenüber der erwarteten Position SP0 definieren und
denen jeweils eine Fehlergrenze zugeordnet ist. Das dritte
Fenster SF3 ist in Fig. 3 aus Platzgründen nur teilweise
dargestellt. In der Zeichnung ist die erwartete Position SP0
mit Bezug auf das zeitlich späteste Bit des Schieberegisters
SRG gezeigt; dies betrifft nur die graphische Darstellung und
ist ansonsten belanglos, da für das gegenständliche Verfahren
nur Unterschiede von Positionen von Bedeutung sind.
Die Fenster sind vorteilhafterweise hinsichtlich ihrer Inter
vallgröße zueinander derart gestaffelt, daß die größeren
Fenster die jeweils kleineren vollständig enthalten, wobei
mit steigender Intervallgröße, gewissermaßen von innen nach
außen, die Fehlergrenzen abnehmen. Die Fenster sind gewöhn
lich symmetrisch um die erwartete Position SP0 (d. h.
s = -n bis +n) wie die in Fig. 3 gezeigten Synchronisations
fenster; dies muß jedoch nicht der Fall sein. Günstigerweise
hat das äußerste Fenster, in dem Beispiel das Fenster SF3,
die Fehlergrenze 0, was der Forderung einer exakten Überein
stimmung der Teilfolge srg des Schieberegisters SRG mit dem
Musterwort vrg des Vergleichsregisters VRG entspricht. Teil
folgen-Vergleiche werden für den Bereich durchgeführt, der
sich aus der Kombination sämtlicher Fenster ergibt. Für die
jenigen Stellen, bei denen sich die Fenster überlappen, gilt
günstigerweise die Regel, daß jeweils das Fenster mit der
höheren Fehlergrenze anzuwenden ist. Außerhalb aller Fenster
durchgeführte Vergleiche werden nicht als positiv bewertet.
Der gesamte Synchronisationsbereich, innerhalb dessen das
Synchronisationswort syw gesucht wird, ergibt sich nach dem
oben Gesagten aus der Kombination der Synchronisationsfenster
Sf1, SF2, SF3. In dem Beispiel der Fig. 3 ist er dem Intervall
des größten Fensters SF3 gleich, und Teilfolgen-Vergleiche in
dem Bereich einer Verschiebung von -12 bis +12 werden berück
sichtigt. Wie bereits erwähnt, liefern Teilfolgen-Vergleiche
außerhalb des genannten Bereiches kein positives Vergleichs
resultat, selbst wenn eine exakte Übereinstimmung gefunden
werden sollte. In Fig. 4 sind drei der Teilfolgen-Vergleiche
gezeigt, nämlich jene der Verschiebungen s = 0, 1 und 2. Es
sind hierbei jeweils das abgespeicherte Musterwort vrg und
der Inhalt srg des Schieberegisters SRG gezeigt; nicht über
einstimmende Zeichen sind in dem Vergleich jeweils hervorge
hoben.
Der erste in Fig. 4 gezeigte Vergleich ist jener bei der
erwarteten Position SP0, s = 0. Für diesen gilt die Fehler
grenze fz = 2 des innersten Fensters SF1. Der Vergleich er
gibt sieben Unterschiede, was über der Fehlergrenze liegt und
somit negativ bewertet wird. Beim nächsten Takt, s = 1, wird
der Schieberegister-Inhalt srg um eine Bitposition weiter
gerückt; es ergeben sich neun Zeichenunterschiede, weshalb
auch hier kein Synchronisationswort akzeptiert wird. Mit dem
darauffolgenden Takt, s = 2, wird das innerste Fenster SF1
verlassen und das nächste Fenster SF2 mit der nächstkleineren
Fehlergrenze fz = 1 ist gültig. Der Teilfolgen-Vergleich wird
zu einem Unterschied ermittelt, was nicht über der gerade
gültigen Fehlergrenze liegt und somit positiv bewertet wird.
Die Synchronisationsworterkennung ist erfolgreich, und es
findet eine Nachsynchronisation auf diese Position statt.
Es sei angemerkt, daß bei dem gezeigten Beispiel bei einem
bisher bekannten Verfahren zur Synchronisationsworterkennung
dieses Ergebnis zwar mit einem einzigen Synchronisationsfen
ster der Fehlerzahl 2 erreichbar gewesen wäre; jedoch wäre
dies, wenn man die Gesamtheit der möglichen Fälle betrachtet,
mit dem Risiko häufiger Fehlsynchronisationen verbunden. Aus
Gründen der Datensicherheit sollte ein Fenster großer Fehler
zahl nur kleine Verschiebungen zulassen, denn in Umgebungen,
in denen eine Synchronisationsdrift begünstigt ist, was unter
üblichen Bedingungen oft der Fall ist, ist die Gefahr einer
Fehlsynchronisation unzumutbar hoch. Andererseits stellt eine
Einschränkung auf eine geringe Fehlerzahl in dem betrachteten
Beispiel unter Bedingungen, bei denen nur geringe Drifts
auftreten, bei denen jedoch z. B. Störungen auftreten, die
kurzzeitig zu einer gehäuften Fehlerzahl im Synchronisations
wort führen können, eine zu starke Einschränkung dar. Gemäß
der Erfindung kann die Endstelle in beiden Szenarien arbei
ten, da die Verwendung mehrerer Synchronisationsfenster einer
dynamischen Änderung der zulässigen Fehler gleichkommt. Das
äußerste Fenster mit Fehlergrenze 0 kann unter Umständen
sogar sehr groß gewählt werden, z. B. ±12 Bits, wodurch eine
große Toleranz gegenüber Synchronisationsdrifts, z. B. infolge
Teilnehmerbewegung, bei gut gewährleisteter Bit-Übertragungs
sicherheit ermöglicht ist.
Die Teilfolgen-Vergleiche vor und nach den in Fig. 4 darge
stellten sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt, da
sie zu dem oben Gesagten keine neue Information hinzufügen.
Die Vergleiche vor s = 0 können infolge der Struktur des
Synchronisationswortes und der Präambel, welche aus Wiederho
lungen einer 10- oder einer 01-Folge besteht, keinen positi
ven Vergleich liefern, solange die Übertragung nicht sehr
stark gestört ist. Nach dem Auffinden des Synchronisations
wortes bei s = 2 ist das Ergebnis der nachfolgenden Verglei
che in diesem Rahmen belanglos, da die Logik der Decoderein
heit DEC nur die erste im Rahmen gefundene Synchronisation
verwendet. Falls jedoch kein Synchronisationswort in dem
Rahmen erkannt wird, wird der Rahmen verworfen.
In dem oben dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die
Korrektur der Rahmensynchronisation aufgrund eines einzelnen,
erfindungsgemäß bestimmten Synchronisationswortes auf dessen
Position. In einer Variante des dargestellten Verfahrens
können beispielsweise mehrere frühere Synchronisationsposi
tionen akkumuliert werden und aus diesen die nächste Rahmen
synchronisation ermittelt werden. Dies erfolgt z. B. durch
Berechnen eines gewichteten Mittelwertes aus vier vorherge
henden erfolgreichen Synchronisationsworterkennungen, wobei
der zuletzt erfolgten Erkennung ein stärkeres Gewicht zu
kommt.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Methode der Synchroni
sationsworterkennung kann eine weitere Reduzierung der Rah
menverluste dadurch erreicht werden, daß der Teilfolgen-Ver
gleich nicht zeichen- bzw. bitweise erfolgt, sondern für
Blöcke, zu denen jeweils eine Anzahl von Zeichen zusammenge
faßt werden, und daß das Akzeptanzkriterium der Fehlerzahl
sich auf blockweise Unterschiede bezieht. Dies sei anhand der
Fig. 5 erläutert, in der eine Teilfolge srg mit demselben
Musterwort vrg wie in den Fig. 3 und 4 verglichen wird. Der
mit (a) bezeichnete Teilfolgen-Vergleich erfolgt genau nach
dem oben beschriebenen Verfahren, also bitweise, und liefert
fünf Unterschiede. Bei (b) werden je 4 Bits zu einem Block
zusammengefaßt und der Teilfolgen-Vergleich blockbezogen
durchgeführt. Durch diese Art des Vergleichens werden Fehler,
die dicht aufeinanderfolgen und so in einen Block fallen,
vorteilhafterweise als lediglich ein Fehler bewertet; in dem
Beispiel (b) etwa ergeben sich nur mehr drei Unterschiede.
Auf diese Weise können Fehler, die in einer Fehlergruppe
auftreten und typisch für äußere Störungen sind, anders be
handelt werden, als solche Fehlerverteilungen, die "gleich
mäßiger" über die Registerbreite reichen und z. B. auch von
einer unerkannten Drift beim Vergleich des Synchronisations
wortes mit einem Teil der Präambel oder Nutzinformation her
rühren können. Wenn in letzterem Fall durch eine hohe bitwei
se Fehlergrenze ein Nachsynchronisieren zustandekäme, wäre
die Gefahr einer Fehlsynchronisation hoch.
Die Blockaufteilung kann starr, wie in Fig. 5 unter (b) ge
zeigt, oder "dynamisch" ausgeführt werden. Bei letzterer
Möglichkeit wird der Beginn jeweils eines Blockes auf das
zeitlich erste Zeichen (in Fig. 5 am rechten Ende) des erwar
teten Synchronisationswortes oder auf den ersten erkannten
Zeichenfehler gelegt. Dies ist in Fig. 5 anhand des Falles
(c) gezeigt, wodurch die dynamische Blockaufteilung die
Fehlerzahl weiter auf zwei verringerbar ist. Durch die dyna
mische Blockaufteilung werden die Zeichen zu Blöcken aus
jeweils nicht mehr als 4 Zeichen derart zusammengefaßt, daß
die Zeichenunterschiede von möglichst wenigen Blöcken über
deckt werden. Auf diese Weise werden Fehlergruppen auch dann
als ein Fehler behandelt, wenn bei einer starren Blockauftei
lung die Fehlergruppe in zwei Blöcke ragen würde. Auf diese
Weise kann die dynamische Blockaufteilung Rahmenverluste
zusätzlich verringern. Die Zahl, wieviele Zeichen in einem
Block zusammengefaßt sind, ist im Prinzip beliebig und kann
auch einen anderen Wert anstelle von 4 wie in dem Beispiel
annehmen.
Claims (9)
1. Verfahren zur Rahmensynchronisation in einem Zeitmulti
plexsystem, wobei seitens einer Zeitmultiplex-Endstelle (END)
in einem Zeitschlitz eine digitale Zeichenfolge (df), deren
Zeitlage mittels eines aus aufeinanderfolgender Zeichen be
stehenden Synchronisationswortes (syw) vorgegebener Länge
gekennzeichnet ist, empfangen wird, bei welchem
- - aus einer vorhergehenden erfolgreichen Rahmensynchronisa tion jene Position (SP0) in der Zeichenfolge bestimmt wird, an welcher gemäß der Rahmenstruktur des Zeitmultiplexsy stems das Synchronisationswort (syw) der Zeichenfolge zu erwarten ist,
- - ein Synchronisationsbereich vorgegebener Größe um die er wartete Position (SP0) ermittelt wird,
- - innerhalb des Synchronisationsbereichs die Teil folgen (srg) der Zeichenfolge mit der Länge des Synchronisationswortes mit einem abgespeicherten Musterwort (vrg) zeichenweise verglichen werden, bis ein Vergleich positiv bewertet wird oder alle Vergleiche im Synchronisationsbereich negativ be wertet werden, wobei ein Vergleich dann als positiv bewer tet wird, wenn zwischen der Teilfolge (srg) und dem Muster wort (vrg) nicht mehr Zeichenunterschiede bestehen, als durch eine vorgegebene Fehlergrenze (fz) bestimmt ist, und
- - im Falle eines positiven Vergleichs die Teilfolge als Syn
chronisationswort akzeptiert und deren Position für die
Korrektur der Rahmensynchronisation verwendet wird, anson
sten der Rahmen als unsynchronisiert verworfen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Synchronisationsbereich die Kombination von zumindest zwei Synchronisationsfenstern (SF1, SF2, SF3) unterschiedlicher Größe und/oder Position und mit jeweils zugeordneter Fehler grenze verwendet wird, und daß bei jedem Teilfolgen-Vergleich jeweils die Fehlergrenze jenes Synchronisationsfensters ver wendet wird, innerhalb dessen die Teilfolge liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Teilfolgen-
Vergleich, falls die Teilfolge innerhalb zwei oder mehr Syn
chronisationsfenster (SF1, SF2, SF3) liegt, die höchste der
Fehlergrenzen dieser Synchronisationsfenster verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisations
fenster die jeweils kleineren vollständig enthalten, wobei
die Fehlergrenze des Synchronisationsfensters mit steigender
Größe abnimmt.
4. Verfahren zur Rahmensynchronisation in einem Zeitmulti
plexsystem, wobei seitens einer Zeitmultiplex-Endstelle (END)
in einem Zeitschlitz eine digitale Zeichenfolge (df), deren
Zeitlage mittels eines aus aufeinanderfolgender Zeichen be
stehenden Synchronisationswortes (syw) vorgegebener Länge
gekennzeichnet ist, empfangen wird, bei welchem
- - aus einer vorhergehenden erfolgreichen Rahmensynchronisa tion jene Position (SP0) in der Zeichenfolge bestimmt wird, an welcher gemäß der Rahmenstruktur des Zeitmultiplexsy stems das Synchronisationswort (syw) der Zeichenfolge zu erwarten ist,
- - ein Synchronisationsbereich vorgegebener Größe um die er wartete Position (SP0) ermittelt wird,
- - innerhalb des Synchronisationsbereichs die Teilfolgen (srg) der Zeichenfolge mit der Länge des Synchronisationswortes mit einem abgespeicherten Musterwort (vrg) zeichenweise verglichen werden, bis ein Vergleich positiv bewertet wird oder alle Vergleiche im Synchronisationsbereich negativ be wertet werden, wobei ein Vergleich dann als positiv bewer tet wird, wenn zwischen der Teilfolge (srg) und dem Muster wort (vrg) nicht mehr Zeichenunterschiede bestehen, als durch eine vorgegebene Fehlergrenze (fz) bestimmt ist, und
- - im Falle eines positiven Vergleichs die Teilfolge als Syn
chronisationswort akzeptiert und deren Position für die
Korrektur der Rahmensynchronisation verwendet wird, anson
sten der Rahmen als unsynchronisiert verworfen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß in jedem Teilfolgen-Vergleich der Vergleich blockweise und mittels blockbezogener Fehlergrenzen für aus jeweils aufeinanderfolgende Zeichen der Teilfolge (srg) zusammenge faßten Blöcken bewertet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Teilfolgen-Ver
gleich die Zeichen der gesamten Teilfolge (srg) zu Blöcken
aus jeweils einer vorgegebenen Anzahl von aufeinanderfolgen
den Zeichen zusammengefaßt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Teilfolgen-
Vergleich der Vergleich zunächst zeichenweise erfolgt, sodann
aufgrund des zeichenweisen Vergleiches Zeichen der Teilfolge
(srg) zu Blöcken aus jeweils nicht mehr als einer vorgegebe
nen Anzahl von aufeinanderfolgenden Zeichen zusammengefaßt
werden, wobei sämtliche bestehenden Zeichenunterschiede von
möglichst wenigen Blöcken überdeckt werden, und der Vergleich
blockweise und mittels blockbezogener Fehlergrenzen neu be
wertet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Zeichen
folge (df) und das Musterwort (vrg) Bitfolgen sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß es seitens einer End
stelle eines Mobilfunksystems ausgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß es seitens einer End
stelle eines DECT-Systems für einen DECT-Rahmen ausgeführt
wird.
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