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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Übertragung von Fernsprechverkehr
bzw. Telefonkommunikation über
zwei digitale Telefonnetze, um beispielsweise E-Mail zwischen zwei
entsprechenden Endgeräten
dieser Netze zu übertragen.
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Ein
digitales Telefonnetz hat gegenüber
einem analogen Telefonnetz den Vorteil, daß digitale Telefonsignale ohne
Qualitätsverschlechterung übertragen
werden können,
da es die Digitalisierung erlaubt, die Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses
zu vermeiden. Damit die Endgeräte
des Netzes digitale Signale austauschen können, werden sie alle von den
Vermittlungsstellen des Netzes synchronisiert.
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Betrachtet
man z. B. ein lokales digitales Funknetz vom DECT-Standard, so sendet
eine Funkbasis zyklisch einen Pulsrahmen aus Zeitkanälen, um
in bestimmten dieser Kanäle
digitale Telefonsignale an Handapparate zu senden und von diesen
in anderen Zeitkanälen
Signale zu empfangen. Jeder Handapparat regelt seine Frequenz auf
die Pulsrahmenfrequenz der Basis ein und kann somit mit einem anderen
Handapparat über
die Basis kommunizieren, wobei die Signale digitalisiert werden,
die er über einen
Zeitkanal eines vorgegebenen Rangs (Position) in dem Pulsrahmen
sendet.
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Zur
Kommunikation der DECT-Handapparate mit Endgeräten eines externen digitalen
Telefonnetzes, beispielsweise des diensteintegrierenden digitalen
Netzes, ISDN, ist die Basis mit einer ISDN-Leitung verbunden und
dient auf diese Weise als Gateway und bildet ein Endgerät des ISDN-Netzes.
Genauso wie das DECT-Netz synchronisiert das ISDN-Netz seine Endgeräte, allerdings
nur, wenn ein Endgerät
aktiv ist.
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US-5
666 366 lehrt das Aufrechterhalten der Synchronisation eines DECT-Pulsrahmens
mit einem anderen, indem die Dauer des gesteuerten Pulsrahmens in
einem Zeitbereich von Schutzbits am Ende des Pulsrahmens eingestellt
wird, wobei die Bits der Zeitintervalle des Pulsrahmens gezählt werden,
um den aktuellen Zeitpunkt zu ermitteln.
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DE-196
30 048 enthält
eine zu dem obigen Dokument im wesentlichen identische Lehre.
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Diese
beiden Dokumente behandeln das begrenzte Problem der Aufrechterhaltung
einer bereits gewonnenen Synchronisation zwischen zwei DECT-Netzen,
die nur eine minimale Korrektur in jedem Pulsrahmen erfordert.
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Im
vorliegenden Fall empfängt
die Basis bei fehlender Kommunikation auf der ISDN-Leitung von dieser
Leitung kein Signal. Sie arbeitet dann autonom und sendet ihre Funkpulsrahmen
zur Synchronisation ihrer Handapparate in einem Takt einer internen Zeitgeberschaltung.
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Sobald
dagegen eine Kommunikation von einem der beiden Handapparate die
ISDN-Leitung benutzt, überträgt diese
Kommunikationssignale mit einem vorgegebenen Takt an die Basis.
Die Gateway-Basis muß sich
dann einerseits im Hinblick auf die Leitung auf diesen ISDN-Takt
regeln, um die Signale richtig zu empfangen und um Signale zurückzusenden,
und andererseits muß die
Sendung des lokalen DECT-Pulsrahmens auch mit diesem Takt synchronisiert
werden, damit sich der gesamte ISDN-Signalstrom bis zu den Handapparaten
ausbreiten kann und um umgekehrt im ISDN-Takt die ISDN-Leitung mit
dem Signalstrom von den Handapparaten zu speisen.
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Die
Frequenz der Taktgeberschaltung der Basis ist somit regelbar und
wird von einer Steuerschaltung gesteuert, die jede Verschiebung
des Taktes des Pulsrahmens in Bezug auf den ISDN-Takt erfaßt. Die
Taktgeberschaltung, die man driften läßt, während die ISDN-Leitung im Ruhezustand
ist, wird zu Beginn jeder Kommunikation abrupt bezüglich der Frequenz
eingestellt.
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Eine
derartige Einstellung verursacht in dem Pulsrahmen der Basis einen
Zeitsprung, der die Dauer des aktuellen Zeitkanals des DECT-Netzes
modifiziert und der entsprechend die folgenden Zeitkanäle im Vergleich
dazu, wie es ohne Neueinstellung wäre, verschiebt. Es kann sogar
vorkommen, daß die
Basis den aktuellen Pulsrahmen abschneidet und sofort einen Zählwert der
Zeitkanäle
auf Null setzt, der die Zuordnung der Kanäle zu den verschiedenen Handapparaten
steuert.
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Da
die Handapparate eine ähnliche
Zählung durchführen, die
mit derjenigen der Basis mit Hilfe von Synchronisationssignalen
synchronisiert ist, die von der Basis nur episodisch gesendet werden,
nehmen die Handapparate die Einstellung des Pulsrahmens der Basis
nicht sofort wahr und sind folglich desynchronisiert. Sie können ihren
Zeitkanal nicht mehr erkennen, solange sie den Eingang von neuen von
der Basis kommenden Signalen zur Synchronisation des Pulsrahmentaktes
nicht erfaßt
haben, und dazwischen verursacht dies eine Störung in Form einer temporären Unterbrechung
der externen und sogar lokalen Kommunikation.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kommunikation über zwei
digitale Telefonnetze, unabhängig
ob Funknetze oder keine, zu übertragen und
dabei die Störungen
zu begrenzen, die mit dem oben erwähnten Problem der Synchronisation
der Takte verbunden sind.
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Zu
diesem Zweck ist gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Kommunikationsübertragung über zwei
digitale Telefonnetze, von denen ein erstes Netz einen vorgegebenen
Takt für
die Kommunikationssignalübertragung
aufweist und das zweite Netz eine Basis aufweist, die zyklisch,
mit einem regelbaren Takt, einen Pulsrahmen aus Zeitkanälen zur Kommunikation
mit Endgeräten
sendet, die sich mit dem Pulsrahmen synchronisieren, vorgesehen,
- – daß man den
Takt des ersten Netzes erfaßt,
- – man
den Takt des Pulsrahmens des zweiten Netzes erfaßt,
- – man
die Position des aktuellen Zeitpunkts in dem Pulsrahmen bestimmt,
- – eine
Drift des Taktes des Pulsrahmens in Bezug auf einen mit dem Takt
des ersten Netzes verbundenen Sollwert sucht, und im Falle einer
Drift
- – den
Takt der Basis regelt, wenn der aktuelle Zeitpunkt in einem vorgegebenen
Synchronisationsbereich am Ende des Pulsrahmens liegt, man anderenfalls
die Regelung bis zu dessen Eintritt in den Bereich verschiebt, wobei
das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man den ganzen letzten Zeitkanal
als Synchronisationsbereich verwendet.
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Indem
man vorübergehend
einen ganzen Zeitkanal als Signalgebungskanal verwendet, verfügt man über einen
relativ breitbandigen Synchronisationsbereich, welcher es ermöglicht,
einen ganzen und genauen, folglich schnellen Einstellungsbefehl
am Block zu übertragen,
da es somit unnötig
ist, aufeinanderfolgende Korrekturen an mehreren Pulsrahmen durchzuführen.
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Die
von der Korrektur erzeugte Störung
ist zeitlich begrenzt durch die Tatsache, daß dem für die Korrektur reservierten
Zeitbereich unmittelbar ein Pulsrahmenanfang folgt, d. h. vollständig synchronisierte
Zeitkanäle,
die ohne Fehler digitale Signale übertragen.
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Die
Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
besser verständlich, wobei
auf die beigefügte
Zeichnung Bezug genommen wird, in der
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1 ein
digitales Telefonnetz zeigt, das mit dem ISDN-Telefonnetz verbunden
ist, und
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2 zeitliche
Pulsrahmen aus digitalen Kommunikationssignalen, die von einem Netz
zum anderen übertragen
werden, als Funktion der Zeit t zeigt.
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Das
digitale Telefonnetz 8, das hier ein lokales Funknetz ist,
gemäß 1 entspricht
der DECT-Norm und weist eine Basis 1 auf, die per Funk mit
Handapparaten 2, 3 verbunden ist und über eine Leitung 9 mit
dem digitalen diensteintegrierenden ISDN-Telefonnetz.
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Die
Basis 1 enthält
eine Zeitgeberschaltung 10 mit Taktsteuerung, die mit einer
Zentraleinheit 11 verbunden ist, welche die verschiedenen
Schaltungen der Basis 1 steuert. Die Basis 1 ist über Verbindungsschaltungen 12 mit
der Leitung 9 verbunden, welche die Anpassung und Synchronisation
sowie den Austausch von digitalen Signalpulsrahmen zur (telefonischen
oder Informationsverarbeitungsdaten-)Kommunikation und zur Signalgebung
sicherstellt. Darüber
hinaus erfassen die Schaltungen 12 eingangsseitig mit Hilfe
eines digitalen Phasenverriegelungskipposzillators, der empfindlich
für Änderungen
des logischen Zustands auf der Leitung ist, den Takt der Übertragung
der vom ISDN kommenden Signale und liefern ein diesen Takt repräsentierendes Signal
an eine Schaltung 14 zur Basissynchronisation, die zur
Zentraleinheit 11 gehört.
Die Synchronisationsschaltung 14 steuert einen Taktsteuereingang der
Zeitgeberschaltung 10 sowie einen Eingang zum Zurücksetzen
auf Null eines Zählers 15 der
Zentraleinheit 11, welcher 24 verschiedene Zustände (0–23) durchläuft und
im Takt eines von den Zeitgeberschaltungen 10 gelieferten
Zeitgebersignals H vorrückt. Der
Zähler 15 steuert
die Sequenz der Funkschaltungen 13 zur lokalen Verbindung
mit den Handapparaten 2, 3, wobei ein zyklischer
Pulsrahmen geliefert wird, hier aus 24 Zeitkanälen vom DECT-Standard. Die
Schaltungen 12 und 13 sind über eine von der Zentraleinheit 11 gesteuerte
Verbindung mit Zeitmultiplexbetrieb zum Austausch von Kommunikationsbits
verbunden, um zwischen den Zeitkanälen der Leitung 9 und
den Zeitkanälen
des DECT-Pulsrahmens Oktetts auszutauschen.
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2 zeigt
das Format der Datenübertragung
auf der ISDN-Leitung 9 und in dem DECT-Pulsrahmen als Funktion
der Zeit t.
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Auf
der ISDN-Leitung 9 wird alle 125 μs ein Oktett in einem Zeitkanal übertragen,
wobei dies einer mittleren klassischen Übertragungsgeschwindigkeit
von 8 k Oktetten/s entspricht. Die Leitung 9 kann, wie
erwähnt,
einen weiteren oder mehrere weitere Zeitkanäle aufweisen, die nicht in
der vorliegenden Erläuterung
vorkommen. Der DECT-Pulsrahmen 20 hat eine Dauer von 10
ms und muß folglich
80 Oktetts jedes Mal dann übertragen,
wenn der DECT-Zeitkanal vorliegt, der zur Übertragung einer Kommunikation
zwischen der Basis 1 und einem Handapparat 2, 3 vorgesehen
ist. Daher werden die von der ISDN-Leitung 9 kommenden Oktette
vorübergehend in
einem nicht dargestellten Register der Schaltungen 12 für die Dauer
eines DECT-Pulsrahmens 20 gespeichert (durch den Pfeil
F1 gekennzeichneter Oktettblock 30) und werden dann im
Block (30) in einem DECT-Zeitkanal vom Rang „N" mit einer momentanen Übertragungsgeschwindigkeit übertragen, die
24 Mal höher
als die mittlere Übertragungsgeschwindigkeit
von 8 k Oktetten/s ist. Der eingehende ISDN-Oktettstrom wird folglich
in Abschnitte oder Blöcke
von 80 Oktetten unterteilt, die mit 30 bezeichnet sind,
welche die Dauer eines DECT-Pulsrahmens 20 repräsentieren.
Die Übertragungen
zur IDSN-Leitung 9 ausgehend von einem Handapparat 2, 3 werden
auf umgekehrte Weise zu den obigen Abläufen bewirkt, d. h. indem ein
von dem betrachteten DECT-Zeitkanal
gespeistes Pufferregister alle 125 μs um ein Oktett geleert wird.
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Ohne
aktive Verbindung zu der ISDN-Leitung 9 empfangen die Schaltungen 12 von
dieser kein Taktsignal, und die Zeitgeberschaltungen 10 arbeiten
autonom, und zwar mit einem Oszillator, der mit einem Takt arbeitet,
der im wesentlichen demjenigen der ISDN-Leitung entspricht, der
sich jedoch von diesem etwas entfernen kann, ohne daß dies einen Nachteil
darstellt, da die Handapparate 2, 3 auf die Basis 1 geregelt
werden.
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Wenn
die ISDN-Verbindung 9 aktiv ist, werden die Zeitgeberschaltungen 10 über die
Schaltungen 12 und 14 vom ISDN-Netz taktgesteuert.
Die Synchronisationsschaltung 14 empfängt darüber hinaus das Zeitgebersignal
H zur Steuerung des Taktes zum Vorrücken des Zählers 15, das von
den Zeitgeberschaltungen 10 ausgegeben wird. Die Synchronisationsschaltung 14 kann
auf diese Weise den ISDN-Takt und den lokalen Takt des Signals H
vergleichen, um eine Verschiebung des letzteren in Bezug auf den übergeordneten
ISDN-Takt zu erfassen. Darüber
hinaus oder anstelle des Zeitgebersignals H kann die Synchronisationsschaltung 14 einfach
ein Signal zur Synchronisationsanforderung empfangen, das von der
Zentraleinheit 11 empfangen wird. Ein derartiges Signal
kann beispielsweise von einem Endgerät 2, 3 ausgehen,
oder die Zentraleinheit 11 erfaßt selbst, daß die Übertragung über die DECT-Pulsrahmen 20 von
schlechter Qualität
oder sogar unterbrochen ist. Diese Detektion kann von einem Anwendungsprogramm
bewirkt werden, welches einen Verlust von Datennachrichten oder
Signalgabenachrichten erfaßt
oder einfach eine Verschlechterung der Qualität gemäß einem CRC-Code zur Erkennung von Übertragungsfehlern.
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Wenn
die Synchronisationsschaltung 14 selbst erfaßt, daß der Takt
des Zeitgebersignals H in Bezug auf den ISDN-Takt driftet, oder
wenn sie ein Synchronisationsbefehl erreicht, muß sie eine Korrektur an der
Regelung der Zeitgeberschaltun gen 10 herbeiführen, um
den Takt des Zeitgebersignals H auf denjenigen des ISDN einzustellen.
Da eine derartige Einstellung einen Zeitsprung im laufenden DECT-Pulsrahmen 20 verursacht,
verlieren die Handapparate 2, 3, die ebenfalls
einen mit dem Zähler 15 synchronen
Zeitkanalzähler
aufweisen, ihre Synchronisation, da diese Zähler weiter mit dem Anfangstakt
vor der Einstellung vorrücken.
Da bei diesem Beispiel außerdem
ein Zurücksetzen
des Zählers 15 auf
Null vorgesehen ist, ist der Synchronisationsverlust nicht auf einen
einfachen Phasensprung in einem Zeitkanal beschränkt, sondern entspricht einem
Verlust von Zeitkanälen
zwischen dem Synchronisationszeitpunkt und dem Ende des laufenden DECT-Pulsrahmens 20.
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Um
diesen Nachteil zu beheben oder wenigstens zu begrenzen,
- – erfaßt man den
Takt des ISDN-Netzes 9 mit der Schaltung 12, wie
erläutert
wurde,
- – erfaßt den Takt
H des Pulsrahmens 20 des DECT-Netzes,
- – bestimmt
die Position des aktuellen Zeitpunkts in dem DECT-Pulsrahmen 20,
- – erfaßt man eine
Drift des Taktes der DECT-Pulsrahmen 20 in Bezug auf einen
mit dem Takt des ISDN-Netzes 9 verbundenen Sollwert, und
im Falle einer Drift,
- – regelt
man den Takt der Basis 1, wenn der aktuelle Zeitpunkt in
einem vorgegebenen Synchronisationszeitbereich am Ende des DECT-Pulsrahmens
liegt, anderenfalls verschiebt man die Regelung bis zu dem Eintritt
in den Bereich,
- – und
man benutzt den ganzen letzten Zeitkanal des Pulsrahmens 20 als
Synchronisationsbereich.
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Bei
diesem Beispiel empfängt
die Synchronisationsschaltung 14 außer dem Zeitgebersignal H die
Ausgangssignale des Zählers 15 und
erfaßt
somit den Takt der Anfänge
der Sendung der DECT-Pulsrahmen 20,
die der globalen Periode des Zählers 15 entsprechen
und den DECT-Pulsrahmen 20 definieren.
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Die
Detektion der obigen Drift des Taktes der DECT-Pulsrahmen 20 ereignet
sich, wie weiter oben erläutert,
entweder ausgehend vom Takt des Vorrückens des Zählers 15 oder mit Hilfe
einer zur Schaltung 14 externen Schaltung, welche einen Übertragungsfehler
erfaßt.
Wie angegeben wurde, repräsentiert
die Periode zum Empfang von 80 vom ISDN kommenden Oktetts einen
Sollwert von 10 ms, auf den die Periode des DECT-Pulsrahmens 20 geregelt werden
muß. Mit
anderen Worten ist der Takt zur Sendung von DECT-Pulsrahmen 20,
welcher 100 Pulsrahmens beträgt
(und folglich 24 Mal höher
als der Takt der DECT-Zeitkanäle
ist), mit dem ISDN-Takt der Übertragung
eines Oktetts: 8 k Oktette/s über
ein den Sollwert repräsentierendes
feststehendes Verhältnis
korreliert.
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Der
aktuelle Zeitpunkt wird bei diesem Beispiel quanitifiziert über den
Rang des aktuellen Zeitkanals in seinem DECT-Pulsrahmen 20 erfaßt. Wenn man
den Takt der Sendung von DECT-Pulsrahmen 20 kennt,
kann dieser Rang bestimmt werden durch Zählen im Takt der Zeitkanäle, d. h.
durch Lesen des Zählers 15.
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Der
Synchronisationsbereich umfaßt
den ganzen letzten Zeitkanal vom Rang 23. Der Zähler 15 wird
dann zur gleichen Zeit auf Null gesetzt, zu der die Frequenz der
Zeitgeberschaltung 10 eingestellt wird.
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Da
hier der Takt des DECT-Netzes auf einen Wert geregelt wird, so daß sein Pulsrahmen 20 eine Dauer
hat, 10 ms, die einer ganzzahligen Anzahl 80 von Zeitkanälen des
ISDN-Netzes entspricht, zählt man
bei einer Verfahrensvariante zyklisch diese letzteren, um indirekt
die Position des aktuellen Zeitpunkts in dem DECT-Pulsrahmen 20 zu
bestimmen. Genauer gesagt zählt
ein nicht dargestellter Zähler, der
die gleiche zyklische Periode, 10 ms, wie der Zähler 15 hat, die ISDN-Zeitkanäle von 0–79. Der Rang
des aktuellen ISDN-Zeitkanals entspricht mit dem Faktor von ungefähr 24/80
dem Rang des aktuellen DECT-Zeitkanals oder von zwei aufeinanderfolgenden
Zeitkanälen.
In diesem Fall ist der Synchronisationsbereich beispielsweise definiert
durch die vier letzten ISDN-Zeitkanäle. Nach Detektion einer Drift und
einer Entscheidung zu Beginn des Bereichs, diese Drift zu beseitigen,
kann die effektive Einstellung des Zeitgebers beispielsweise während der
beiden letzten ISDN-Zeitkanäle
vom Rang 78 und 79 stattfinden, wodurch 250 μs zur Durchführung der
Synchronisation zur Verfügung
stehen, d. h. mehr als die Hälfte
des letzten DECT-Zeitkanals vom Rang 23.
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Allgemein
gesagt verwendet man vorübergehend
im DECT-Kanal vom Rang 23 ein normalerweise für Sprachsignale
reserviertes Feld zur Übertragung
von Dienstsignalen, die zur Steuerung der Einstellung des Zeitgebers
bestimmt sind.
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In
einem Fall wie in dem anderen kann vorgesehen werden, die Ausführung einer
Synchronisation der Basis 1 zu verschieben, deren Anforderung in
der Mitte oder am Ende des Synchronisationsbereich ankommen würde, da
diese Synchronisation Gefahr laufen würde, in dem ersten DECT-Zeitkanal, vom
Rang 0 zu enden, der in dem folgenden DECT-Pulsrahmen 20 vorgesehen
ist, der folglich deutlich verzögert
sein müßte. Dies
würde einen
bedeutenden Phasensprung im Sendetakt der DECT-Zeitkanäle verursachen
und würde
das entsprechende Einstellen der Handapparate 2, 3 auf
den neuen DECT-Pulsrahmen 20 komplizierter machen.
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Um
das Einstellen der Frequenz der Handapparate 2, 3 zu
erleichtern, sendet die Basis 1 Pulsrahmensynchronisationssignale
in einem Zeitkanal, hier demjenigen vom Rang 0 des DECT-Pulsrahmens 20.
Sonst lassen die Endgeräte 2, 3 auf
dem empfangenen Pulsrahmen 20 ein Empfangszeitfenster einer
Zeitdauer gleich derjenigen eines Zeitkanals gleiten, bis sie die
für sie
bestimmten Signale korrekt empfangen. Wie oben beschrieben, ist
der „Pulsrahmen"-Phasensprung bei
einer Neusynchronisation dadurch begrenzt, daß er am Ende des DECT-Pulsrahmens 20 stattfindet,
so daß die
Verschiebung des obigen Fensters eine begrenzte Dauer und folglich eine
begrenzte Aufgabe darstellt.
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Bei
diesem Beispiel hemmt man die Zuteilung von im Synchronisationsbereich
gelegenen DECT-Zeitkanälen
für die
Kommunikation, hier folglich lediglich den einen Kanal vom Rang 23,
wobei dies ermöglicht,
dessen Verwendung zu vermeiden, da er durch die Frequenzeinstellungen
stark gestört ist.