DE60033596T2

DE60033596T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Generierung eines Referenzereignisses aus einem Informationsrahmen

Info

Publication number: DE60033596T2
Application number: DE60033596T
Authority: DE
Inventors: Samuel Rousselin; Philippe Le Bars; Lionel Le Scolan; Francois Thoumy; Frederique Ehrmann; Mohamed Braneci; Patrice Nezou; Pascal Rousseau
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 2000-06-20
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2020-06-21
Also published as: US6954471B1; EP1063808B1; EP1063808A3; EP1063808A2; FR2795261A1; DE60033596D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Referenzereignisses aus einem bestimmten Datum in einem Informationsrahmen.
Auf dem Telekommunikationsgebiet werden Daten von einem Sender zu einem Empfänger durch Informationsrahmen übertragen. Ein Informationsrahmen ist in zwei Abschnitte unterteilt, einen ersten, Präambel oder Header genannten Teil, und einen zweiten, Datenrahmen genannten Teil, der zu sendende Daten enthält.
Im Allgemeinen ist es für den Empfänger wichtig, ein Referenzereignis aus einem bestimmten Datum in einem Informationsrahmen mit einer gewissen Genauigkeit erfassen zu können.
Beispielsweise kann dieser Referenzmoment zum Synchronisieren des Empfängers auf den Sender oder zum Aktivieren mehrere Vorgänge auf der Empfängerseite verwendet werden, die gleichzeitig ausgeführt werden müssen.
In der noch nicht veröffentlichten französischen Patentanmeldung Nr. 9906029 betrifft diese Anwendung die Steuerung der Synchronisation der Frequenz zwischen zumindest zwei Knoten A, B eines Kommunikationsnetzes, die jeweils einen Takt mit gegebener Frequenz aufweisen.
Die vorliegende Beschreibung offenbart ein Verfahren der Synchronisation zwischen Kommunikationsnetzen, die Informationen anhand von Informationsrahmen austauschen, wobei jedes Kommunikationsnetz einen Takt aufweist, und die Anzahl der Taktimpulse durch einen Zähler überwacht werden. Die Synchronisation wird durch Lesen von Informationen, die die gezählten Taktimpulse des Takts des ersten Netzes beim Auftreten eines Referenzereignisses darstellen, Einfügen zumindest dieser Informationen oder berechneter Informationen auf der Grundlage der Informationen in den Informationsrahmen als Synchronisationsinformationen, Übertragen des Informationsrahmens vom ersten und zweiten Netz, Lesen von Informationen, die die Anzahl gezählter Taktimpulse des Takts des zweiten Netzes beim Auftreten des Referenzereignisses darstellen, Lesen von in den vom ersten Netz empfangenen Informationsrahmen eingefügten Synchronisationsinformationen, Berechnen einer Differenz zwischen Informationen und Synchronisieren des zweiten Netzes durchgeführt.
Insbesondere ist der Moment des Auftretens des Referenzereignisses auf die durch den Empfangsknoten B empfangenen Daten bezogen, die vom Knoten A gesendet werden, wobei dieser Moment auch Referenzmoment genannt wird.
In der vorstehend angeführten Patentanmeldung wird ein Verfahren zur Bestimmung dieses Referenzmoments vorgeschlagen, das auf einem Verfahren einer Autokorrelation beruht, die bei einer bekannten Datensequenz ausgeführt wird, die zu Beginn eines Datenrahmens hinzugefügt ist, um den Beginn dieses Datenrahmens zu erfassen. Ein derartiges Autokorrelationsverfahren ist allerdings störanfällig.
In der US-A-5,444,697 sowie im Artikel von Warner WD et al. mit dem Titel „OFDM/FM Frame Synchronisation for mobile radio data communication", IEEE Transactions on vehicular technology, US, IEEE Inc. New York, Band 42, Nummer 3, 1. August 1993 (1993-08-01), Seiten 302-313 ist ein Verfahren zum Synchronisieren jedes OFDM-Datenrahmens unabhängig von den anderen Datenrahmen, Erzeugen einer Referenz aus einem Datenrahmen offenbart, um die OFDM-Symbole genau zu dekodieren.
In der US-A-5,128,971 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Synchronisieren eines Empfängeroszillators mit einem Senderoszillator über die Verwendung bestimmter Synchronisationssignale, das heißt, eines Startsynchronisationssignals und eines Stoppsynchronisationssignals offenbart.
In der EP-A-0 722 233 ist auch ein Verfahren zum Synchronisieren von Knoten in einem Netz offenbart, wobei bestimmte Pakete, „Zeitpunktpakete", verwendet werden, sowie Synchronisationsnachrichten: Synchronisationsnachrichten mit einer Erfassungszeit von „Zeitpunktpaketen" werden von einem Senderknoten zu einem Empfängerknoten gesendet, wobei Zeitunterschiede berechnet werden und der Takt des Empfängerknotens entsprechend angepasst wird.
Allerdings erscheint keines der vorstehend angeführten Verfahren zufrieden stellend.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieses Problems durch ein Verfahren der Erzeugung eines Referenzereignisses in einem Empfangsknoten, der Informationsrahmen empfängt, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
Entsprechend schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Referenzereignisses in einem Empfangsknoten, der Informationsrahmen empfängt, gemäß Patentanspruch 16 vor.
Auf diese Weise haben verloren gegangene oder stark beschädigte Daten in der Präambel keinen Einfluss auf die Erzeugung eines Referenzereignisses, wodurch dieses Referenzereignis genau ist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ferner einen Schritt der Erzeugung eines Referenzereignisses mit den weiteren Schritten:
Addieren der Anzahl überwachter verarbeiteter Abtastdaten zu einem vorbestimmten Wert,
Erzeugen eines Referenzereignisses, wenn der gezählte Abtasttakt gleich dem Ergebnis des Additionsschritts ist.
Entsprechend schlägt die Erfindung eine Vorrichtung vor, die ferner eine Zähleinrichtung zum Zählen eines Abtasttakts umfasst, und wenn einmal ein bestimmtes Datum erfasst ist, die Einrichtung zur Erzeugung eines Referenzereignisses ferner umfasst
eine Additionseinrichtung zum Addieren der Anzahl überwachter verarbeiteter Abtastdaten zu einem vorbestimmten Wert,
eine Erzeugungseinrichtung für ein Referenzereignis, wenn der gezählte Abtasttakt gleich dem Ergebnis der Additonseinrichtung ist.
Auf diese Weise hat eine lange Verarbeitungszeit zur Erfassung eines bestimmten Datums keinen Einfluss auf die Genauigkeit des Moments der Erzeugung des Referenzereignisses. Dieses Referenzereignis wird so schnell als möglich erzeugt, wodurch die Größe des verwendeten Puffers verringert wird.
Die Erfindung schlägt auch ein Verfahren einer Synchronisation zwischen Kommunikationsnetzen vor, die Informationen anhand von Informationsrahmen austauschen, wobei jedes Kommunikationsnetz einen Takt aufweist, und die Anzahl der Taktimpulse durch einen Zähler überwacht wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst
Lesen von die gezählten Taktimpulse des Takts des ersten Netzes darstellenden Informationen beim Auftreten eines Referenzereignisses,
Einfügen zumindest der Informationen oder berechneter Informationen auf der Grundlage der Informationen in den Informationsrahmen als Synchronisationsinformationen,
Übertragen des Informationsrahmens vom ersten zum zweiten Netz,
Abtasten des empfangenen Informationsrahmens zum Bilden von Abtastdaten,
Verarbeiten der Abtastdaten zur Erfassung eines bestimmten Datums unter den Abtastdaten,
Überwachen der Anzahl verarbeiteter Abtastdaten, bis zur Erfassung eines bestimmten Datums,
Erzeugen eines Referenzereignisses gemäß dem Ergebnis der Überwachungsschritte,
Lesen von die Anzahl gezählter Taktimpulse des Takts des zweiten Netzes darstellenden Informationen beim Auftreten des Referenzereignisses,
Lesen von in einen empfangenen Informationsrahmen vom ersten Netz eingefügten Synchronisationsinformationen,
Berechnen eines Unterschieds zwischen Informationen,
Synchronisieren des zweiten Netzes.
Entsprechend schlägt die Erfindung ein System einer Synchronisation zwischen Kommunikationsnetzen vor, die Informationen anhand von Informationsrahmen austauschen, wobei jedes Kommunikationsnetz einen Takt aufweist, und die Anzahl von Taktimpulsen durch einen Zähler beobachtet werden, wobei das System umfasst
eine Leseeinrichtung zum Lesen von die gezählten Taktimpulse des Takts des ersten Netzes darstellenden Informationen beim Auftreten eines Referenzereignisses,
eine Einfügeeinrichtung zum Einfügen zumindest der Informationen oder berechneter Informationen auf der Grundlage der Informationen in den Informationsrahmen als Synchronisationsinformationen,
eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen des Informationsrahmens vom ersten zum zweiten Netz,
eine Abtasteinrichtung zum Abtasten des empfangenen Informationsrahmens zum Bilden von Abtastdaten,
eine Verarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung von Abtastdaten zum Erfassen eines bestimmten Datums unter den Abtastdaten,
eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen der Anzahl verarbeiteter Abtastdaten bis zur Erfassung eines bestimmten Datums,
eine Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Referenzereignisses entsprechend dem Ergebnis der Überwachungseinrichtung,
eine Leseeinrichtung zum Lesen von die Anzahl gezählter Taktimpulse des Takts des zweiten Netzes darstellenden Informationen beim Auftreten eines Referenzereignisses,
Lesen von in einen empfangenen Informationsrahmen vom ersten Netz eingefügten Synchronisationsinformationen,
eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung eines Unterschieds zwischen gelesenen Informationen,
eine Synchronisationseinrichtung zum Synchronisieren des zweiten Netzes.
Auf diese Weise gehen keine Pakete zwischen den zwei Netzen verloren, was wichtig für den Transfer bestimmter Daten ist, und es ist kein großer Speicher zur Pufferung von Daten erforderlich, wenn Netze nicht synchronisiert sind. Durch Heranziehen der Anzahl gezählter Taktimpulse von zwei Netzen kann ein Netz leicht auf das andere synchronisiert werden. Das Referenzereignis erlaubt das Verfolgen des Moments, wann diese Zahlen erhalten wurden, wodurch ein Problem vermieden wird, das durch eine Verzögerung durch Übertragung und Verarbeitungszeit erzeugt wird. Eine Differenzberechnung ist auch ein einfacher Weg zur Bewertung einer Nicht-Synchronisation zwischen zwei Netzen. Das Einfügen von Synchronisationsinformationen in Datenrahmen erfordert keine Erzeugung bestimmter Synchronisationssignale im Netz und vereinfacht die Konfiguration verbundener Netze. Die vorstehend angeführte Verarbeitungszeit, die die Zeit zum Wiederherstellen der Synchronisationsinformationen im Datenrahmen darstellt, hat keine Auswirkung auf die Genauigkeit der Synchronisation der Netze.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Programm, das auf einem Speichermedium in einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Referenzereignisses in einem Empfangsknoten gespeichert ist, der Informationsrahmen empfängt, wobei das Programm umfasst
Kode zum Abtasten des Informationsrahmens zum Bilden von Abtastdaten,
Kode zur Verarbeitung von Abtastdaten zur Erfassung eines bestimmten Datums unter den Abtastdaten,
Kode zur Überwachung der Anzahl verarbeiteter Abtastdaten bis zur Erfassung eines bestimmten Datums,
Kode zur Erzeugung eines Referenzereignisses entsprechend dem Ergebnis des Überwachungskodes.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Referenzereignisses in einem Empfangsknoten, der Informationsrahmen empfängt, wobei die Vorrichtung umfasst einen Prozessor zur Abtastung des Informationsrahmens zur Bildung von Abtastdaten, Verarbeitung von Abtastdaten zur Erfassung eines bestimmten Datums unter den Abtastdaten, Überwachung der Anzahl verarbeiteter Abtastdaten bis zur Erfassung eines bestimmten Datums und Erzeugung eines Referenzereignisses entsprechend dem Ergebnis der Überwachungsvorgänge.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Informationsspeichereinrichtung mit Anweisungen eines Computerprogramms, die von einem Computer oder Prozessor lesbar ist und möglicherweise insgesamt oder teilsweise entfernbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Implementierung des Verfahrens wie vorstehend kurz beschrieben ermöglicht.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine von einem Computer oder einem Prozessor lesbare Informationsspeichereinrichtung, die Daten enthält, die sich aus der Implementierung des Verfahrens wie vorstehend kurz beschrieben ergeben.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Computerprogrammprodukt, das in eine programmierbare Verarbeitungseinrichtung geladen werden kann, das Softwarekodeabschnitte zur Durchführung der Schritte des Verfahrens wie vorstehend kurz beschrieben umfasst, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer programmierbaren Einrichtung läuft.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Schnittstelle zum Empfangen der Anweisungen eines Computerprogramms, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Implementierung des Verfahrens wie vorstehend kurz beschrieben ermöglicht.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung. Es zeigen:
1 eine Darstellung eines Kommunikationsnetzes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei eine Funkbrücke 13 aus Knoten A und B angewendet wird,
2a den Algorithmus des Synchronisationsüberprüfungsverfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im Knoten A in 1 implementiert ist,
2b einen Algorithmus für das Synchronisationsüberprüfungsverfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im Knoten B in 1 implementiert ist,
3 eine schematische Darstellung des im ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung implementierten Prinzips,
4 eine schematische Darstellung der verschiedenen, zur Synchronisation eines Taktsignals H2 hinsichtlich eines Taktsignals H1 verwendeten Funktionsblöcke,
5 eine allgemeine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei eine Funkbrücke 92 aus Knoten A und B verwendet wird,
6a einen Algorithmus des Synchronisationsüberprüfungsverfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im Knoten A in 5 implementiert ist,
6b einen Algorithmus des Synchronisationsüberprüfungsverfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im Knoten B in 5 implementiert ist,
7 eine Tabelle der verschiedenen Referenzzeiten bei den Knoten A und B in 5 und der entsprechenden Referenzperiode,
8 eine ausführliche schematische Darstellung des in den 1 und 5 gezeigten Modems 46,
9 eine ausführliche schematische Darstellung einer Einrichtung zur Bestimmung eines Referenzmoments gemäß 8,
10 ein Ablaufdiagramm des von der Einrichtung in 9 verwendeten Algorithmus zum Realisieren der Erfindung,
11a, 11b, 11c erfindungsgemäße Zeitablaufdiagramme,
12a und 12b ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel.
Die Erfindung ist insbesondere in Netzen mit seriellen Kommunikationsbussen entsprechend dem IEEE 1394-Standard von Vorteil.
Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Verbindung von zwei seriellen Kommunikationsbussen entsprechend dem IEEE 1394-Standard über eine Funkbrücke.
IEEE 1394 definiert eine sehr schnelle serielle Verbindung, die eine Verbindung einer Einrichtung mit einem Bus entsprechend diesem Standard ermöglicht, um asynchronen und isochronen Verkehr auf dem Bus zu führen.
Die Übertragung von isochronem Verkehr auf einem seriellen 1394-Kommunikationsbus beruht auf einem Netztakt von 8 kHz, der Zyklen mit einer Dauer von 125 μs definiert.
Jeder Knoten bzw. jede Station verwendet einen internen Takt zur Erzeugung dieser Zyklen, und kann Daten über den Bus während des Zyklus übertragen. Unter allen mit den Bus verbundenen Knoten wird einer von diesen als Referenz für alle anderen betrachtet, und wird als „Zyklusmaster" bezeichnet.
Dieser Knoten oder diese Station, die CM genannt wird, synchronisiert alle Takte der anderen Knoten oder Stationen hinsichtlich seines eigenen Takts.
In einem Kommunikationsnetz aus zwei oder mehr seriellen Kommunikationsbussen entsprechend IEEE 1394 wird einer der Knoten oder Stationen CM unter allen diesen Bussen als Referenz für das gesamte Netz ausgewählt, wenn mehrere Busse mittels Brücken verbunden sind.
Das heißt, dass der Takt des Referenzknotens oder Station, der „Netzzyklusmaster" genannt wird, einen Referenztakt für das gesamte Netz erzeugt, wobei die Takte der Knoten oder Stationen CM der anderen Busse im Netz sich selbst hinsichtlich des Takts des Netzzyklusmasters synchronisieren müssen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird lediglich die Verbindung von zwei seriellen Kommunikationsbussen entsprechend IEEE 1394 betrachtet, die in 1 mit 10 und 12 bezeichnet sind. Eine derartige Verbindung wird durch zwei Knoten oder Stationen A und B hergestellt, die miteinander durch eine Funkverbindung verbunden sind.
Die Knoten A und B können weit voneinander entfernt sein. Es kann sich bei ihnen um zwei verschiedene Datenverarbeitungsgeräte aus den folgenden Geräten handeln: Drucker, Server, Computer, Faxgerät, Scanner, Videorecorder, Dekoder (oder Digitalempfänger), Fernsehempfänger, Telefon, Audio/Videoplayer, Camcorder, Digitalkamera oder digitaler Fotoapparat.
Diese zwei Knoten oder Stationen bilden, was Funkbrücke genannt wird, und mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet ist, und verbinden die zwei Busse, die einen Teil eines Kommunikationsnetzes gemäß der Erfindung bilden, und mit 11 bezeichnet sind.
Die Brücke 13 stellt eine Schnittstelle zwischen den Bussen 10 und 12 bereit.
Die Knoten A und B können als Alternative über eine optische Verbindung, Kabelverbindung, usw. miteinander verbunden sein. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Knoten und Stationen A und B die Zyklusmaster der jeweiligen Busse 10 und 12.
Auch eine der Vorrichtungen 70 oder 74, die jeweils mit ihren jeweiligen Bussen 10 und 12 verbunden sind, könnten die Zyklusmaster der jeweiligen Busse 10 und 12 sein.
In diesem Beispiel ist der mit 10 bezeichnete Bus der „Master-Bus", während der mit 12 bezeichnete Bus der „Slave-Bus" ist.
Ein interner Oszillator oder Takt, der mit CLK1 bezeichnet ist, erzeugt ein mit H1 bezeichnetes Taktsignal am Master-Bus, und ein interner Oszillator oder Takt CLK2 erzeugt am Slave-Bus ein Taktsignal H2.
Jeder interne Oszillator bzw. jedes interne Taktsystem kann eine Frequenz gleich 24,576 MHz mit einer Toleranz von 100 ppm liefern.
In 1 ist der als Funksender betrachtete Knoten A mit dem seriellen Kommunikationsbus 10 durch Verbindungseinrichtungen 14 verbunden.
Der als Funkempfänger betrachtete Knoten B ist mit dem seriellen Kommunikationsbus 12 durch Verbindungseinrichtungen 16 verbunden.
Der Knoten A weist eine physikalische 1394-Stationenschaltung 18 sowie eine Schaltung auf, die die Funktionen der 1394-Verbindungsschicht 20 erfüllt.
Diese Schaltungen umfassen beispielsweise eine Komponente PHY TSB21LV03A und eine Komponente LINK TSB12LV01R von Texas Instruments.
Der Knoten A weist auch eine Berechnungseinheit 22, eine temporäre Speichereinrichtung vom RAM-Typ 24 mit mehreren Registern 24a bis 24c und eine Permanentspeichereinrichtung 26 auf.
Wie in 1 gezeigt umfasst der Knoten A ein Funkmodem 28, das mit einer Funkeinheit 30 verbunden ist, die eine Funkantenne 32 aufweist.
Ein lokaler Bus 34 ist mit den verschiedenen Elementen des Knotens A verbunden.
Auf ähnliche Weise wie für den Knoten A beschrieben weist der Knoten B eine physikalische 1394-Schnittstellenschaltung 38, eine Schaltung, die die Funktionen der physikalischen 1394-Schicht 38 erfüllt, eine Berechnungseinheit CPU 40, eine temporäre Speichereinrichtung vom RAM-Typ 42 mit mehreren Registern 42a bis 42e, eine Permanentspeichereinrichtung 44 mit einem Register 44a und das das Verfahren der Synchronisation von zwei Netzen implementierende Programm auf. Der Knoten B umfasst auch ein Funkmodem 46, das mit einer Funkeinheit 48 verbunden ist, das eine Funkantenne 50 aufweist.
Ein lokaler Bus 52 verbindet all diese Elemente.
Wie in 1 gezeigt, arbeitet jede physikalische Schnittstellenschaltung 18 für den Knoten A und 36 für den B mit einem Takt oder internen Oszillator CLK1 für den Knoten A und CLK2 für den Knoten B.
Die 2a und 2b beschreiben jeweils die verschiedenen Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die jeweils im Sendeknoten A und Empfängerknoten B implementiert sind. Diese Figuren zeigen verschiedene Anweisungen eines Computerprogramms, das für den Algorithmus in 2a in der Speichereinrichtung 26 des Knotens A und für den Algorithmus in 2b in der Speichereinrichtung 44 des Knotens B gespeichert sind.
Das Synchronisationsverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der 1, 2a und 2b beschrieben.
Dieses Verfahren beruht auf der Bestimmung eines Referenzmoments zur Erzeugung eines Referenzereignisses anhand eines empfangenen Informationsrahmens an einem Empfangsknoten, was nachstehend unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschrieben wird.
Im Knoten und insbesondere in der Schaltung 18 in 1 wird ein Zähler kontinuierlich mit dem internen Oszillator oder Takt CLK1 inkrementiert.
Die Größe dieses Zählers beträgt K Bits und seine Periode ist daher 2^K.
Die vorliegende Erfindung verwendet das Konzept des Referenzmoments und des Referenzereignisses, wobei der Referenzmoment das Auftreten eines Referenzereignisses an einem der Knoten A und B identifiziert. Das betrachtete Referenzereignis ist beispielsweise der Beginn eines zwischen den Knoten A und B gesendeten Datenrahmens, und der Referenzmoment entspricht der Zeit, wann dieser Rahmen beginnt.
Genauer gesagt markiert der Referenzmoment am Knoten A die Zeit des Beginns der Sendung des Datenrahmens, während der Referenzmoment des Knotens B die Zeit der Erzeugung eines Referenzereignisses durch das Modem beruhend auf dem Empfang dieses selben Datenrahmens markiert.
Die Bestimmung eines Referenzmoments im Sender kann einfach realisiert werden, da der Sender selbst die Erzeugung des Informationsrahmens verwaltet.
Für den Empfänger ist die Bestimmung eines Referenzmoments komplizierter, und wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschrieben.
Allerdings kann der Referenzmoment für den Sender und den Empfänger unterschiedlich sein. Der Beginn des Datenrahmens kann ein Referenzereignis für den Sender sein, und das Referenzereignis kann für den Empfänger der Beginn des Datenrahmens verzögert um eine bestimmte Zeit sein. Die Beschreibung der Bestimmung des Referenzereignisses und der Erzeugung einer Referenzzeit wird nachstehend anhand der 8 bis 10 beschrieben.
Sind die Takte CLK1 und CLK2 synchronisiert (selbe Frequenz), stellen die Inhalte der Zähler, die die zwei Referenzmomente bestimmen, eine Verschiebung dar, die über die Zeit konstant bleibt.
Sind andererseits die Takte nicht synchron, ist die Verschiebung zwischen den Inhalten der vorstehend angeführten Zähler nicht länger konstant, und die Erfindung beruht auf einer Schwankung dieser Verschiebung zum Messen der Abweichung zwischen den Takten CLK1 und CLK2.
Natürlich kann der Referenzmoment einem anderen Ereignis entsprechen, auf das sich der Sender und der Empfänger synchronisieren müssen.
Das Auftreten der Referenzereignisse ist nicht unbedingt periodisch.
Zur Erfassung des Beginns eines Datenrahmens verwenden die Funkmodems jedes Knotens sowohl im Knoten A als auch im Knoten B, die jeweils mit 28 und 46 bezeichnet sind, geeignete Synchronisationssequenzen. Beispielsweise ist eine dem Sender und dem Empfänger bekannte Sequenz an den Beginn jedes Rahmens hinzugefügt. Wird der Beginn eines Rahmens an jedem Knoten erfasst, wird ein Signal 62 (Knoten A), 64 (Knoten B) zur Berechnungseinheit CPU 22 (Knoten A), 40 (Knoten B) gesendet, wobei dieses Signal einen Referenzmoment angibt (1).
Jedes Mal dann, wenn ein Referenzmoment beispielsweise am Knoten A bestimmt wird (Schritt S₁), wobei der Referenzmoment mit tA bezeichnet ist, wird der Inhalt des Zählers in einem Register 24a der temporären Speichereinrichtung 24 gemäß 1 gesichert.
Der vorstehend angeführte Inhalt dieses Registers 24a wird in ein zweites Register 24b der Speichereinrichtung 24 transferiert (Schritt S₃).
Die zwei Register ermöglichen somit die Sicherung des Werts des Zählers zu den letzten zwei Referenzmomenten, die beispielsweise mit tA und tA' bezeichnet sind, die beide der Zeit des Beginns der Übertragung von zwei aufeinanderfolgenden Datenrahmen entsprechen.
An jedem Referenzmoment wird ein Wert, der den Referenzmoment darstellt, in einem der Register 24a, 24b der temporären Speichereinrichtung 24 in 1 gespeichert.
Jeder in den Registern 24a und 24b gespeicherte Referenzwert entspricht beispielsweise einer Anzahl von Taktimpulsen, die durch den Takt CLK1 erzeugt werden, berechnet durch modulo 2^K.
Alle Operationen (Addition, Subtraktion, Zählen) werden modulo 2 hoch der Größe der entsprechenden Register oder Zähler durchgeführt. Außerdem wird angenommen, dass das Ergebnis der Subtraktion ein Vorzeichenbit enthält.
Nach der Übertragung des Inhalts des Registers 24a in das Register 24b (Schritt S₃) und des Inhalts des Zählers in das Register 24a (Schritt S₄) wird die Differenz zwischen den in diesen zwei Registern gespeicherten Referenzwerten durch die CPU 22 berechnet (Schritt S₅). Diese Differenz entspricht einem ersten Informationselement, das einen abgelaufenen Zeitabschnitt am Knoten A zwischen den Referenzmomenten tA und tA' darstellt.
Dieses erste Informationselement wird im Register 24c in 1 gespeichert. Dieses Register enthält daher die Dauer einer in Anzahlen von Impulsen des Takts oder internen Oszillators CLK1 gezählten Referenzperiode.
Das erste Informationselement, das die zwischen zwei Referenzmomenten tA und tA' vergangene Zeit darstellt und im Register 24c gespeichert ist, wird vom Knoten A (Sender) zum Knoten B (Empfänger) unter Verwendung des Datenrahmens gesendet, wie er im Referenzmoment tA' gesendet wird (Schritt S₆).
Der Sendeschritt wird durch die Funkeinrichtung mit den Elementen 28, 30 und 32 des Knotens A durchgeführt, während der Empfangsschritt am Knoten B die Elemente 46, 48 und 50 des Knotens B verwendet.
Auf ähnliche Weise wie für den Knoten A (den Sender) beschrieben wird dann ein zweites Informationselement am Knoten B (dem Empfänger) berechnet, das eine zwischen zwei Referenzmomenten tB und tB' abgelaufene Zeit darstellt.
Diese zwei Referenzmomente tB und tB' entsprechen dem Referenzmoment der Erzeugung eines Referenzereignisses beruhend auf dem Beginn des durch den Knoten A gesendeten Datenrahmens, für das die Referenzmomente tA und tA' am Knoten A bestimmt wurden.
In der im Knoten B enthaltenen Einrichtung 36 wird ein Zähler kontinuierlich mit dem internen Oszillator oder Takt CLK2 inkrementiert.
Die Größe dieses Zählers beträgt K Bits und seine Periode ist daher gleich 2^K.
Bei jeder Bestimmung eines Referenzmoments tB oder tB' (Schritt T₂, 2b) wie vorstehend angegeben wird ein diesen Referenzmoment darstellender Referenzwert im Register 42a der temporären Speichereinrichtung 42 in 1 gespeichert.
Somit wird der dem Referenzmoment tB entsprechende Referenzwert im Register 42a gespeichert und dann in das Register 42b transferiert (Schritt T₃), wenn der zweite Referenzmoment tB' bestimmt wird (Schritt T₂), und wenn der entsprechende Referenzwert vom Zähler der Einrichtung 36 in das Register 42a übertragen wird (Schritt T₄).
Das zweite Informationselement, das die zwischen den zwei Referenzmomenten tB und tB' abgelaufene Zeit darstellt, wird durch die CPU 40 berechnet (Schritt T₅), und die Differenz, die zwischen den zwei in den Registern 42a und 42b gespeicherten Referenzwerten, die die zwei Referenzmomente tB und tB' identifizieren, gebildet ist, wird dann in einem Register 42c der Permanentspeichereinrichtung 42 in 1 gespeichert.
Jeder in einem vorhergehenden Register enthaltene Referenzwert entspricht einer Anzahl sogenannter Taktimpulse, die durch den Takt oder internen Oszillator CLK2 des Knotens B emittiert werden.
Das Referenzereignis, das mit einem durch den Knoten B (Empfänger) empfangenen Datenrahmen verbunden ist, entspricht an diesem Knoten einem Signal, das durch das Modem beruhend auf dem Beginn des Empfangs des Datenrahmens erzeugt wird.
Das erste im Register 24c gespeicherte Informationselement wird durch den Knoten B empfangen (Schritt T₆).
Werden andererseits keine Informationen durch den Knoten B empfangen, trifft das erfindungsgemäße Verfahren eine Vorbereitung zum nochmaligen Starten des Wartens auf einen Empfang von Informationen, die vom Knoten A mit einem Datenrahmen gesendet werden.
Ein Vergleich zwischen dem ersten und zweiten Informationselement wird durch die CPU 40 in Schritt T₇ durchgeführt.
Ist die Anzahl der Taktpulse N, ergeben sich das erste und das zweite Informationselement jeweils zu N(tA') – N(tA) und N(tB') – N(tB).
Jede Differenz, die zwischen diesen zwei Werten erfasst werden kann, stellt die Anzahl der Abweichungstaktimpulse zwischen den Oszillatoren oder Takten CLK1 oder CLK2 während der betrachteten Referenzperiode dar.
Mit dem Wissen um die Abweichung zwischen den Takten CLK1 und CLK2 während der Referenzperiode ist es somit möglich, die Frequenz des Signals H2 zum Synchronisieren von H2 mit H1 zu korrigieren.
Wird eine Differenz zwischen diesem ersten und zweiten Informationselement erfasst, wird das erhaltene Ergebnis (die Abweichung) zum Inhalt eines Registers 42d der temporären Speichereinrichtung 42 in 1 hinzugefügt (Schritt T₈).
Dieses Register 42d enthält die Gesamtheit der verschiedenen Abweichungen, die während aller Referenzperioden gemessen werden, die berücksichtigt wurden.
Wie in 3 gezeigt zeigen zwei Achsen jeweils für den Knoten A und für den Knoten B die Referenzmomente an, die den zwei vom Knoten A zum Knoten B gesendeten Datenrahmen entsprechen und mit Pfeilen 1 und 2 in der Figur angegeben sind.
Somit ist das erste Informationselement am Knoten A, das die zwischen den ersten zwei Referenzmomenten tA und tA' abgelaufene Zeit darstellt, mit den Buchstaben tA bezeichnet, während das zweite Informationselement am Knoten B, das die zwischen den anderen zwei Referenzmomenten tB und tB' abgelaufene Zeit darstellt, mit den Buchstaben tB bezeichnet ist.
Als Variante wäre es auch möglich, den zweiten Wert tB vom Knoten B zum Knoten A anstelle der Übertragung des ersten Werts tA vom Knoten A zum Knoten B zu senden.
In diesem Fall bildet der Knoten B die Referenz (Master) für den Knoten A (Slave).
Werden zwei Informationselemente, die jeweils den Takt des betrachteten Knotens darstellen, miteinander verglichen, wie es vorstehend beschrieben ist, hängt die Anzahl signifikanter Bits der Differenz zwischen diesen von der Abweichung zwischen den zwei Takten und der Dauer der Referenzperiode ab.
Beispielsweise werden zwei Oszillatoren betrachtet, deren Taktfrequenzen jeweils 24,576 MHz – 100 ppm und 24,576 MHz + 100 ppm sind, wobei eine Referenzperiode 1 ms ist, wobei die zwischen den zwei Referenzperioden erfasste Differenz ungefähr fünf Taktimpulse ist, die unter Verwendung von drei Bits kodiert werden kann.
Die Größe der Register mit einem Byte, wobei 1 Bit für das Vorzeichen reserviert ist, scheint daher eine ausreichende Wahl zu sein.
Die Größe der Register betrifft die Register 24c, 42c und 42d in 1.
Die Optimierung der Größe dieser Register und insbesondere des Registers 42d ist wichtig, wenn es die zur Übertragung der Daten erforderliche Bandbreite über die Funkverbindung zwischen den Knoten A und B definiert.
Ist keine Abweichung zwischen den internen Takten CLK1 und CLK2 vorhanden, sind das erste und das zweite Informationselement, die jeweils die zwischen den zwei Referenzmomenten tA, tA' und tB, tB' abgelaufene Zeit darstellen, gleich.
Ist aber eine Abweichung vorhanden und im Register 42d gespeichert, ist eine Synchronisation erforderlich.
In diesem Fall bildet das Taktsignal H1 die Referenz. Das Signal H2 kann natürlich auch die Referenz bilden, hinsichtlich der das Taktsignal H1 korrigiert werden würde.
Das erfindungsgemäße Verfahren trifft im Fall einer Korrektur für eine Synchronisation Vorkehrungen zur Verkürzung oder Verlängerung einer mehrerer Perioden des Taktsignals H2 um eine Periode gleich der Anzahl der Taktimpulse, die im Register 42d vorhanden sind, und die die Abweichung zwischen CLK1 und CLK2 darstellen.
Die Verteilung der Korrektur über mehrere Perioden kann vorgegeben sein, beispielsweise durch technische Einschränkungen: die Unmöglichkeit der Korrektur von mehr als einem Taktimpuls pro Periode oder das Erfordernis der Vermeidung einer abrupten Schwankung in einer gegebenen Periode.
Vor der Korrektur kann auch gewartet werden, beispielsweise um einen Vorteil aus einer automatischen Kompensation auf bestimmten Bussen im Netz gegenüber den Änderungen zu ziehen.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Korrektur des Taktsignals H2 hinsichtlich des Taktsignals H1, wenn eine Abweichung zwischen den Takten oder Oszillatoren CLK1 oder CLK2 erfasst wird.
Wie in 4 gezeigt wird das erfindungsgemäß korrigierte oder synchronisierte Taktsignal H2 anhand des Takts oder Oszillators CLK2 unter Verwendung eines Zählers 80 in der Einheit 36 erzeugt.
Die Periode dieses Zählers ist fest durch Laden eines Werts M' in einem Register 42 der temporären Speichereinrichtung 42 in 1.
Dieser Wert M' ist eine ganze Zahl, die dem Teilungsfaktor der Frequenz des Takts CLK2 entspricht, um die Frequenz des korrigierten oder synchronisierten Taktssignals H2 zu erhalten.
Des Weiteren enthält ein weiteres Register 82 den nominellen Teilungsfaktor M zwischen den Frequenzen des Takts CLK2 und dem Taktsignal H2 vor der Korrektur.
Außerdem enthält das Register 42d links in 4 die totale Abweichung Δ_c zwischen den Takten oder Oszillatoren CLK1 und CLK2.
Somit wird die Periode des Zählers 80 mit der Gesamtabweichung Δ_c, die vom Register 42d zugeführt wird, mittels der folgenden Formel: M' = M + Δ_c korrigiert.
Diese Abweichung Δ_c kann ein positives oder negatives Vorzeichen haben. Hat die Abweichung ein positives Vorzeichen, ist M' gleich M plus dem Absolutwert von Δ_c. Die Periode des Zählers 80 wird dann erhöht, und die Frequenz von H2 wird verringert.
Hat die Abweichung ein negatives Vorzeichen, ist M' gleich M minus dem Absolutwert von Δ_c. Die Periode des Zählers 80 wird dann verringert und die Frequenz von H2 wird erhöht.
Für die gesamte bei der Korrektur der Periode des Zählers zu berücksichtigende Abweichung Δ_c ist es erforderlich, dass diese Abweichung im Register 42d bis zum Ende der aktuellen Periode des Zählers gehalten wird. Das Register 42d muss dann während der folgenden Periode und vor dem Ende der folgenden Periode auf null rückgesetzt werden, um eine zweimalige Korrektur derselben Abweichung zu vermeiden.
Muss die Korrektur der Abweichung über mehrere Perioden verteilt werden, ist ein Zwischenregister zum Aufnehmen der für jede Periode durchzuführenden Korrektur erforderlich. Nach jeder Korrektur wird das Register 42d mit der Gesamtabweichung entsprechend erniedrigt. Die Korrekturen werden dann durchgeführt, bis der Inhalt des Registers 42d aufgehoben ist.
5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In dieser Figur haben gegenüber 1 nicht modifizierte Elemente dasselbe Bezugszeichen.
Wie in 5 gezeigt weist das erfindungsgemäße Kommunikationsnetz 90 eine Funkbrücke 92 auf, die mit den seriellen Kommunikationsbussen entsprechend IEEE 1394 10 und 12 verbunden ist, und die Funkbrücke wird als Schnittstelle zwischen diesen verwendet.
Die Brücke 92 hat zwei Stationen oder Knoten A und B, die jeweils einen Funksender (Knoten A) und einen Funkempfänger (Knoten B) darstellen.
Diese Knoten A und B unterscheiden sich von jenen in 1 in ihren Permanent- und temporären Speichereinrichtungen.
Der Knoten A weist eine temporäre Speichereinrichtung RAM 94 mit einem Register 94a und eine Permanentspeichereinrichtung ROM 96 auf.
Die Permanentspeichereinrichtung 96 enthält das Computerprogramm, dessen verschiedene Anweisungen den Schritten des Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechen, und das im Sender (Knoten A) implementiert ist.
Der diesem Computerprogramm entsprechende Algorithmus ist in 6a gezeigt.
Außerdem weist der Knoten B eine temporäre Speichereinrichtung 98 mit den Registern 98a bis 98e und eine Permanentspeichereinrichtung ROM 100 mit einem Register 100a auf.
Die Speichereinrichtung 100 enthält auch die verschiedenen Anweisungen des Computerprogramms, die die Implementierung des Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im Empfänger (Knoten B) ermöglichen.
Der diesem Computerprogramm entsprechende Algorithmus ist in 6b gezeigt.
Wie vorstehend angeführt weist jeder der Knoten A und B eine physikalische 1394-Schnittstellenschaltung, eine die Funktionen der 1394-Verbindungsschicht erfüllende Schaltung, eine Berechnungseinheit, ein Funkmodem, das mit einer Funkeinheit verbunden ist, die mit einer Funkantenne ausgerüstet ist, und einen die verschiedenen Elemente des Knotens verbindenden lokalen Bus auf.
Das Verfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der 5, 6a bis 6b und 7 beschrieben.
Im Knoten A in 5 wird ein in der physikalischen 1394-Schnittstelleneinheit 18 enthaltener Zähler kontinuierlich mit dem internen Oszillator oder Takt CLK1 inkrementiert.
Die Größe dieses Zählers beträgt K Bits und seine Periode ist daher 2^K.
Alles zuvor hinsichtlich der 1 bis 4 beschriebene, was die Referenzmomente, die Referenzereignisse und die Referenzwerte betrifft, gilt auch für dieses zweite Ausführungsbeispiel.
Die Referenzmomente werden auf die gleiche Weise wie zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschrieben bestimmt.
Somit wird während Schritt U1 die Initialisierung der Variable i auf den Wert 0 durchgeführt.
Bei jeder Bestimmung eines Referenzmoments am Knoten A (Schritt U₂, 6a), wobei der Referenzmoment mit tA bezeichnet ist, wird der Inhalt des Zählers in der physikalischen Schnittstellenschaltung 18 im Register 94a der temporären Speichereinrichtung 94 gesichert.
Jedem gegebenen Referenzmoment entspricht ein gegebener Referenzwert, der den Referenzmoment darstellt, und beispielsweise gleich einer Anzahl von Taktimpulsen N ist, die durch den Takt oder internen Oszillator CLK1 emittiert werden.
Nach der Speicherung des im Zähler in der physikalischen Schnittstellenschaltung 18 enthaltenen Referenzwerts im Register 94a (Schritt U₃) enthält das Verfahren einen Schritt der Übertragung eines Datenrahmens mit dem im Register gespeicherten Referenzwert (Schritt U₄).
Der Referenzwert N(tA) wird mit dem Datenrahmen übertragen, dessen Übertragungsstart dem Referenzmoment tA entspricht.
Entsprechend Schritt U₅ wird die Variable i um eine Einheit inkrementiert, und der Sendeknoten A wartet dann auf einen neuen Referenzmoment tA' (Schritt U₂).
Auf ähnliche Weise wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wird der Sendeschritt durch die Funkausrüstung aus den Elementen 28, 30 und 32 des Knotens A bewirkt, während der Empfangsschritt am Knoten B die Elemente 46, 48 und 50 des Knotens B verwendet.
Im Knoten B wird ein Zähler in der physikalischen Schnittstellenschaltung 36 kontinuierlich mit dem Taktsignal H2 inkrementiert, das aus dem internen Oszillator oder Takt CLK2 ausgegeben wird.
Die Größe dieses Zählers beträgt K Bits und seine Periode ist daher gleich 2^K.
Nach Schritt V₁ der Initialisierung einer Variable i auf 0 (6b) wird bei jeder Bestimmung eines Referenzmoments (Schritt V₂) und der Erzeugung eines Referenzereignisses wie vorstehend beschrieben ein dieses Referenzereignis darstellender Referenzwert im Register 98a der temporären Speichereinrichtung 98 in 5 gespeichert (Schritt V₃).
Das im Empfänger (Knoten B) implementierte erfindungsgemäße Verfahren trifft entsprechend V₄ (6b) Vorkehrungen für einen Vorgang der Verifizierung des Empfangs des Inhalts des Registers 94a durch den Knoten B.
Unter der Annahme, dass der Knoten B den Inhalt dieses Registers 94a empfängt, wird Schritt V₄ von einem Schritt V₅ gefolgt, währenddessen die Differenz Δ(i) zwischen den Referenzwerten oder Anzahlen von Taktimpulsen in den Registern 94a in 6a gebildet wird.
Diese Differenz bildet ein Informationselement, das die Differenz zwischen den Referenzmomenten tA, was den Beginn der Übertragung des Rahmens i am Knoten A identifiziert, und dem Referenzmoment tB darstellt, der den Moment der Erzeugung eines Referenzereignisses beruhend auf dem Beginn des Empfangs des Rahmens i am Knoten B identifiziert.
Diese Informationen bilden ein Informationselement im Sinn der Erfindung.
Dieses Informationselement stellt eine Verschiebung zwischen den Takten CLK1 und CLK2 dar, die im Register 98b der temporären Speichereinrichtung 98 gespeichert wird.
Wurde zuvor keine Verschiebung berechnet, ist die Variable i gleich null (Schritt V₆) und diese Verschiebung bildet eine Referenzverschiebung Δ(0), die nachfolgend zum Zeitpunkt der Bestimmung der zur Synchronisation der Takte untereinander erforderlichen Korrektur verwendet wird.
Entsprechend Schritt V₇ des Verfahrens (6b) wird die Verschiebung Δ(0) im Register 98c der temporären Speichereinrichtung 98 gespeichert.
Schritt V₇ wird dann von Schritt V₈ gefolgt, währenddessen die Variable i inkrementiert wird und der Empfangsknoten B auf ein neues Referenzereignis entsprechend V₂ wartet.
Handelt es sich aber nicht um den Fall einer ersten berechneten Verschiebung (i ist von null verschieden), wird die gerade berechnete Verschiebung Δ(i) mit der Referenzverschiebung Δ(0) verglichen (Schritt V₉).
Gemäß diesem Fall bildet die Differenz Δ(0) (N(tB) – N(tA)) ein erstes Informationselement im Sinn der Erfindung und die Differenz Δ(i) (N(t_B ⁽ⁱ⁾) – N(t_A ⁽ⁱ⁾)) bildet ein zweites Informationselement.
Die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Informationselement (Δ(0) und Δ(i)) wird durch die CPU 40 des Knotens B hergestellt und ermöglicht die Erfassung einer beliebigen Abweichung zwischen den internen Oszillatoren oder Takten CLK1 und CLK2.
Diese Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Informationselement führt die Anzahl von Abweichungstaktimpulsen zwischen den internen Oszillatoren oder Takten CLK1 und CLK2 zwischen den zwei Referenzmomenten zu.
Dieser Wert der Abweichung wird dann zu dem im Register 98d der temporären Speichereinrichtung 98 enthaltenen Wert addiert (Schritt V₁₀). Dieses Register enthält die Gesamtheit der Abweichungen, die zuvor zwischen den zwei Takten CLK1 und CLK2 gemessen wurden.
Der Inhalt des Registers 98d stellt die Korrektur dar, die bei dem Taktsignal H2 durchgeführt werden muss, um es hinsichtlich des Taktsignals H1 zu synchronisieren.
Schritt V₁₀ folgt dann Schritt V₈, während dessen die Variable i inkrementiert wird und der Empfänger (Knoten B) entsprechend dem vorstehend beschriebenen auf einen neuen Referenzmoment wartet (Schritt V₂).
Zeigt der in Schritt V₄ ausgeführte Test, dass der Knoten B den Inhalt des Registers 94a nicht empfangen hat, bedeutet dies beispielsweise, dass der entsprechende Datenrahmen i verloren gegangen ist oder nicht korrekt empfangen wurde.
In diesem Fall wartet der Empfänger (Knoten B) auf das folgende Referenzereignis (Schritt V₁₁ und V₁₂) zur Speicherung eines neuen Referenzwerts im Zähler in der physikalischen Schnittstellenschaltung 36, der dem folgenden Referenzmoment entspricht (Schritt V₃).
7 zeigt eine Tabelle, die für verschiedene Datenrahmen i, die vom Knoten A zum Knoten B gesendet werden, mit i = 0, 1, ..., 7, ..., die verschiedenen Referenzmomente t_A, t_B(t_A ⁽⁰⁾, t_B ⁽⁰⁾), t_A', t_B' ..., t_A ⁽⁷⁾, t_B ⁽⁷⁾, ... und die hinsichtlich der gegebenen Referenzmomente betrachteten Referenzperioden angibt.
Ein Vorteil dieses zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung besteht darin, dass der Verlust eines Datenrahmens, oder die Tatsache, dass dieser nicht korrekt empfangene wurde, die Erfassung der Abweichung zwischen den Takten CLK1 und CLK2 nicht verhindert, wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Dies geschieht deshalb, da die Tabelle in 7 angibt, dass die Referenzperioden für Rahmen i = 0 und i = 1 zwischen den Referenzmomenten t_A und t_A' (Knoten A), t_B und t_B' (Knoten B), für Rahmen i = 1 und i = 2 zwischen den Referenzmomenten t_A' und t_A'' (Knoten A) , t_B' und t_B'' (Knoten B) berücksichtigt werden.
Andererseits wird der Referenzwert N(t_A ⁽³⁾), der dem Referenzmoment t_A ⁽³⁾ entspricht, vom Knoten B nicht empfangen, wobei das entsprechende Feld des Rahmens i = 4 beispielsweise von einem Übertragungsfehler beeinflusst ist.
Um dies zu korrigieren kann die berücksichtigte Referenzperiode nicht diesen Referenzmoment sondern den folgenden berücksichtigen: t_A ⁽⁴⁾.
Somit ist die berücksichtige Referenzperiode zwischen denn Zeiten t_A'' und t_A ⁽⁴⁾ (Knoten A) und zwischen den Zeiten t_B'' und t_B ⁽⁴⁾ (Knoten B) definiert.
In diesem Fall sind die miteinander für diese Referenzperiode verglichenen Informationselemente N(t_B'') – N(t_A'') und N(t_B ⁽⁴⁾) – N(t_A ⁽⁴⁾).
Dies trägt zur Erhöhung der Referenzperiode zum Berücksichtigen aller Abweichungen bei, die zwischen den Referenzmomenten t_A'' und t_A ⁽⁴⁾ aufgetreten sind.
So wird die auf den Referenzmoment t_A ⁽³⁾ bezogene Korrektur automatisch bei der nächsten Berechnung berücksichtigt, selbst wenn der zu i = 4 gesendete Datenrahmen Fehler enthalten hat.
Mittels des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung gehen keine Informationen über die Abweichung zwischen den Takten CLK1 und CLK2 verloren.
Geht gemäß der Tabelle in 7 der Referenzmoment t_B ⁽⁵⁾ verloren, und kann der Knoten B die den Referenzmomenten t_A ⁽⁵⁾ und t_A ⁽⁶⁾ entsprechenden Referenzwerte nicht dekodieren, wird die berücksichtige Referenzperiode verlängert und zwischen den Zeiten t_A ⁽⁴⁾ und t_A ⁽⁷⁾ (Knoten A) und t_B ⁽⁴⁾ und t_B ⁽⁷⁾ (Knoten B) definiert.
Als Abwandlung kann die Tatsache der Übertragung eines ersten Informationselements N(t_A') – N(t_A), das die Periode zwischen den Referenzmomenten t_A und t_A' darstellt, nicht wie in den 1 bis 4 angegeben vom Knoten A zum Knoten B sondern allein der Referenzwerte N(t_A) und N(t_A') vom Knoten A zum Knoten B durchgeführt werden, was am Knoten B auch die Bestimmung der Informationen N(t_A') – N(t_A) am Knoten B und Vergleich dieser mit den anderen Informationen, die auch am Knoten B bestimmt werden, N(t_B') – N(t_B) möglich, um die selben Schlussfolgerungen wie in der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zu ziehen.
N(t_B') – N(t_A') – (N(t_B) – N(t_A)) ist gleich N(t_B') – N(t_B) – (N(t_A') – N(t_A)), was zeigt, dass die zwei Ausführungsbeispiele zur gleichen Abweichungsberechnung führen.
Unter Verwendung der in Tabelle von 7 enthaltenen Ergebnisse, die somit auch am Knoten B verfügbar sind, können alle möglichen Berechnungen zwischen den in dieser Tabelle enthaltenen verschiedenen Referenzwerten in Betracht gezogen werden.
Des Weiteren ermöglicht die Erfindung die Überprüfung der Synchronisation zwischen den Takten der Knoten A und B selbst dann, wenn die Datenrahmen eine variable Dauer haben.
Hinsichtlich der Optimierung der Größe der verschiedenen Register, insbesondere der Register 98a, 98b, 98d, bleibt die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels auch für dieses zweite Ausführungsbeispiel gültig.
Die Optimierung der Größe dieser Register und insbesondere des Registers 94a ist wichtig, da es die Bandbreite definiert, die für die Funkübertragung erforderlich ist.
Die Darstellung in 4 hinsichtlich des Korrekturverfahrens, das bei dem Taktsignal H2 angewendet wird, um es hinsichtlich des Taktsignals H1 zu synchronisieren, bleibt für das zweite Ausführungsbeispiel gültig und wird nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung ermöglicht die Überprüfung der Synchronisation mehrerer mit verschiedenen seriellen Verbindungsbussen verbundenen Knoten hinsichtlich eines „Master-Knotens", wobei dieser zum Rundsenden von Informationen zu den zu synchronisierenden Knoten eingerichtet ist.
Dies gilt insbesondere dann, wenn die Knoten miteinander über Funk oder eine optische Verbindung kommunizieren.
In einem erfindungsgemäßen Kommunikationsnetz ist es möglich, einen Netzknoten bereitzustellen, der ein allen Knoten gemeinsames Referenzereignis erzeugen kann. Das Vorhandensein dieses Knotens ermöglicht die Verwendung der Erfindung, wenn die zu synchronisierenden zwei Knoten selbst keine Referenzereignisse erzeugen können.
Unter Bezugnahme auf die 8, 9, 10, 11a, 11b und 11c wird die Erzeugung des Referenzereignisses zu einem Referenzmoment auf der Empfängerseite im Sinn der Erfindung beschrieben, die sich auf den Empfang von vom Knoten A der 1 und 5 gesendeten Daten bezieht.
8 zeigt eine ausführliche Darstellung des Modems 46 der 1 und 5 des Empfangsknotens bzw. der Einrichtung des Empfangs B in 1. Hinsichtlich 8 wird das Signal nach seiner Verstärkung, Filterung und Frequenzübersetzung durch die Funkeinheit 48 der 1 und 5 zum Digital-Analog-Wandler 301 übertragen. Das Funksignal ist ein bekanntes OFDM-Signal, das OFDM-Symbole trägt. Ein derartiges Signal beruht auf einer Verteilung des zu sendenden Signals auf eine große Anzahl von Trägern parallel, die individuell mit niedriger Bitrate moduliert sind. Da die Bitrate niedrig ist, ist die für jeden Träger erforderliche Bandbreite klein, und somit ist es wahrscheinlicher, dass die Kennlinien von Amplitude und Phase für alle dieses Band bildenden Frequenzen identisch sind. Dieses Verfahren ist unter dem Namen orthogonaler Frequenzmultiplex (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) bekannt. Tatsächlich überlappen die Spektren der den Träger modulierenden Signale derart, dass sie die Bedingung der Orthogonalität bestätigen, was eine Beseitigung der Interferenzen zwischen modulierten Unterträgern und den Erhalt einer viel größeren spektralen Ausbeute ermöglicht.
Der Abstand zwischen zwei angrenzenden Unterträgern entspricht dem Kehrwert der Dauer eines Symbols.
Die Modulation gemäß OFDM wird allgemein als Fourier Transformation verstanden, so dass für ihre Implementierung die Algorithmen der Fast Fourier Transformationen verwendet werden.
Nachstehend werden die grundlegenden Schritte während der Ausgabe einer Nachricht unter Verwendung einer OFDM-Modulation beschrieben.
Zuerst werden die binären Daten der Nachricht zum Senden in Datenblöcken gruppiert. Jeder dieser Blöcke wird unabhängig übertragen und bildet nach der Modulation im Basisband ein OFDM-Symbol.
Jeder Datenblock gruppiert auch die binären Zeichen durch eine Untergruppe, wobei jede Untergruppe auf bijektive Weise auf einen diskreten Satz von Punkten im Fresnel-Raum abgebildet wird, wobei jeder dieser Punkte eine mögliche Phase und Amplitude darstellt. Wird beispielsweise eine Nachricht aus der folgenden Bitsequenz berücksichtigt: {00001110010001111000...}, kann ein Block daraus aus 16 Bits 0000111001000111 extrahiert werden, dem durch die Abbildung der folgende Satz an Punkten des komplexen Modells zugewiesen wird: 1 + j, 1 + j, –1 – j, 1 – j, –1 + j, 1 + j, –1 + j, 1 – j. Somit gibt es einen Satz von acht komplexen Elementen, die einen Vektor V definieren.
Dann wird bei den so aus der ursprünglichen Nachricht erhaltenen Vektoren V eine diskrete inverse Fast Fourier Transformation der Matrix A durchgeführt, was ein OFDM-Symbol liefert, das aus einer Aufeinanderfolge komplexer Amplituden besteht.
Jedes gesendete Symbol wird nach einem Durchlauf im Übertragungskanal von einem Demodulator empfangen, aus dem ein Vektor V' mit komplexen Elementen durch Multiplikation der dieses Symbol bildenden Amplituden mit einer diskreten direkten Fourier Transformationsmatrix A' extrahiert wird, wie A.A' = I, wobei I die Identitätsmatrix angibt.
Die Anwendung eines Entscheidungskriteriums beruhend auf der maximalen Wahrscheinlichkeit wird beim Realteil und Imaginärteil jedes Vektors V' durchgeführt. Dies ermöglicht das Herausfinden der Anfangssequenz der Symbole und dann die Wiederherstellung der damit verbundenen binären Zeichen.
Die verschiedenen Symbole jedes Blocks hängen voneinander dank der Linearkombination ab, die durch Multiplizieren der Elemente eines zu sendenden Vektors V mit der diskreten inversen Fourier Transformationsmatrix A erhalten wird. Diese Linearkombination garantiert eine gewisse Robustheit und schützt die Symbole vor der Interferenz zwischen komplexen Symbolen im selben OFDM-Symbol.
Allerdings erstreckt sich dieser Schutzeffekt nicht von einem OFDM-Symbol (das heißt einem Blocks komplexer Symbole) zum anderen.
Zum Vermeiden der Interferenz in Zwischenblöcken ist die Verwendung eines Verfahrens bekannt, das aus der Einstellung einer Stummdauer oder Nicht-Ausgabe oder Neu-Ausgabe bereits gesendeter Symbole, die auch Schutzzeit genannt wird, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Symbolen besteht.
Dieses analoge OFDM-Signal, das zu dem Modem 46 gesendet wird, umfasst Intervalle des Schutzes, einen Pilotunterträger und einen durch Daten modulierten Träger. Das Schutzintervall jedes OFDM-Symbols wird üblicherweise bei der Ausgabe durch die Kopie einer bestimmten Anzahl von Abtastungen an das Ende eines OFDM-Symbols gebildet, die sich am Anfang des angeführten OFDM-Symbols befinden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das Funksignal einen Aufbau von Funkrahmen mit Header-Daten oder einer Präambel und Daten, die als Nutz-Daten bekannt sind bzw. einem durch OFDM-Symbole dargestellten Datenrahmen.
Der Analog-Digitalwandler 301 in 8 wandelt das empfangene Signal in ein digitales Signal mit der Abtastrate des Takts 314 um. Die so erhaltenen digitalen Abtastdaten werden zu einer Rahmenbeginn-Erfassungseinheit 302 durch einen Bus 311 und zu einem Pufferspeicher MEM_TAMPON 304 übertragen, der beispielsweise ein Schieberegister ist, auf den eine Synchronisationseinheit 303 zugreift.
Die Rahmenbeginnerfassungseinheit 302, die durch einen Takt 314 getaktet wird, erfasst das Vorhandensein oder Fehlen eines Rahmens durch die Erfassung des Vorhandenseins oder Fehlens eines bestimmten Datums F, in diesem Fall den Beginn des Informationsrahmens unter den abgetasteten Daten. Diese Einheit erfasst eine Korrelationsspitze entsprechend einem bekannten Korrelationsverfahren nicht in Echtzeit, die dem effektiven Beginn des Rahmens entspricht, und insbesondere den Beginn der Präambel mit einer Verzögerung Δs. Diese Verzögerung Δs ist aufgrund der Ungenauigkeit dieser Erfassung für bestimmte Funkkanäle nicht konstant.
Der Korrelationsschritt wird anhand der zuvor in den Puffer MEM_TAMPON 304 geschriebenen Abtastungen ausgeführt. Die Rahmenbeginn-Erfassungseinheit 302 liest somit diese Abtastwerte mittels des Bus 311 in diesen Speicher MEM_TAMPON 304, beginnend an einer Adresse 0 bis zu einer Adresse Ne – 1. Diese Korrelation wird jedes Mal dann realisiert, wenn ein neuer Abtastwert in den MEM_TAMPON 304 geladen wird. Jeder neue Abtastwert wird an die Adresse 0 dieses Speichers geschrieben. Wird ein neuer Abtastwert in den Speicher MEM_TAMPON 304 geschrieben, werden alle anderen Abtastwerte an die folgende Adresse geschrieben (Inkrement von 1 der Adresse), und ist der Speicher MEM_TAMPON 304 voll, geht der älteste Abtastwert verloren.
Das Ergebnis der Korrelation wird mit einem vorbestimmten Schwellenwert zur Ausführung eines guten Kompromisses zwischen der Wahrscheinlichkeit eines falschen Alarms und dem Verfehlen einer Erfassung eines vorhandenen Rahmens ausgeführt. Der letzte bei der Berechnung der Korrelation berücksichtigte Abtastwert, für den der Schwellenwert überschritten wurde, wird als Moment der Erfassung des Beginns der Präambel genommen, und ein Rahmenbeginn-Signal 309 wird in diesem Moment zu einer Einheit der Synchronisation von OFDM-Symbolen 303 gesendet.
Dieser letzte Abtastwert bildet im Sinn der Erfindung ein bestimmtes Datum F unter den Abtastdaten.
Der Moment der Erfassung des Beginns des Rahmens entspricht tatsächlich dem Moment des Auftretens des bestimmten Datums F und identifiziert die Position dieses unter den anderen Daten.
Die Erfassung des Moments des Auftretens dieses bestimmten Datums (Rahmenbeginn) ist nicht so präzise wie gewünscht, und dies ist der Fall, wenn ein Signal „Aufwachen" den Analog-Digitalwandler 301 und die Einheit zur Erfassung des Beginns des Rahmens bzw. Rahmenbeginn-Erfassungseinheit 302 aktiviert und initialisiert. Auf gleiche Weise deaktiviert ein Signal „Schlafen" den Analog-Digitalwandler 301 und die Rahmenbeginn-Erfassungseinheit 302. Diese Signale können von einer oberen Steuerschicht oder einer Schaltung im Modem bereitgestellt werden.
Somit sind der Analog-Digitalwandler 301 und die Rahmenbeginn-Erfassungseinheit 302 während eines begrenzten Zeitintervalls entsprechend einer Anzahl von Abtastwerten Nlisten pro Nburst-Abtastwerten aktiv, so dass der Empfangsknoten B auf zyklische Weise hören kann, wenn der Sendeknoten A ein weiteres Signal zu senden versucht. Dies soll zum Einsparen von Energie an der Empfängerstufe dienen. Die Anzahl der Abtastwerte Nburst und Nlisten entsprechen den Erfordernissen des Kommunikationssystems. Solang jeder Empfangsknoten Daten eines Rahmens empfängt, die für ihn gedacht sind, wird das Schlafen-Signal nicht berücksichtigt. Empfängt der Empfangsknoten andererseits keine weiteren Daten, die zu dem Rahmen gehören, werden der Analog-Digitalwandler 301 und die Rahmenbeginn-Erfassungseinheit 302 am Ende einer bestimmten Zeit TL deaktiviert, die entsprechend den Erfordernissen des Systems bestimmt ist.
Reicht die Energieversorgung aus, kann überlegt werden, den Analog-Digitalwandler 301 und die Rahmenbeginn-Erfassungseinheit 302 permanent aktiv zu halten.
Die Einheit zur Synchronisation der OFDM-Symbole 303 wird beim Empfang des Signals des Beginns der Rahmenerfassung 309 aktiviert. Die Einheit 303 sendet einen Index der Synchronisation IS 313 zum Speicher MEM_TAMPON 304, der auf eine Adresse im Speicher 304 zeigt. Die Einheit 303 sendet auch ein Signal des Beginns der Feinsynchronisation 310 und ein Signal mit den vorbestimmten Parametern der Entzerrung 315 zur Einheit der Feinsynchronisation 305. Ferner liefert die Einheit 303 ein Signal der Referenz 46, das auf sehr genaue Weise die Bereitstellung eines Referenzmoments für die obere Schicht (CPU 40) ermöglicht.
Die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole wird nachstehend unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
Die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 empfängt ein Abtasttaktsignal 319 vom Abtasttakt 314.
Empfängt der Speicher MEM_TAMPON 304 ein neues Indexsignal IS 313, macht er die N Abtastwerte von der Adresse IS mit IS + N – 1 zum Lesen für die Einheit der Feinsynchronisation 305 verfügbar.
Die Einheit 303 ermöglicht den Erhalt der Position eines Synchronisationspunkts im ersten OFDM-Symbol des Rahmens, das höchstens eine halbe Periode des Abtasttakts 314 vom Idealpunkt der Synchronisation entfernt ist.
In dieser Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 wird innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung auf die Erfassung eines Moments des Auftretens zumindest eines bestimmten Datums E unter den Abtastdaten übergegangen, das in diesem Fall dem letzten Abtastwert der Daten des ersten OFDM-Symbols der im Rahmen gesendeten Daten entspricht. Dieser Moment folgt dem Moment des Beginns des Rahmens (Moment des Auftretens der anderen bestimmten Daten F) und bringt einen höheren Genauigkeitsgrad in der Erfassung des Moments des Auftretens des bestimmten Datums E, als die während der Auswahl des Moments des Auftretens des bestimmten Datums F erhaltene Präzision. Die Erfassung dieses Referenzmoments ist das dem Beginn des Datenrahmens in einem Informationsrahmen aus einem Präambelteil und einem Datenrahmen entsprechende Referenzereignis. Dies ermöglicht die Verfeinerung der Präzision, mit der das Referenzereignis im Sinn der Erfindung erhalten wird.
Der Moment des Auftretens dieses Abtastwerts identifiziert seine Position unter allen Abtastwerten des Rahmens.
Diese Einheit 303 implementiert im Sinn der Erfindung eine Korrelation der im Frequenzbereich abgetasteten Daten, nachdem bei diesen Daten eine Fast Fourier Transformation ausgeführt wurde.
Die Korrelation könnte auch im Zeitbereich ausgeführt werden.
Die Einheit der Feinsynchronisation 305 führt auch eine Fast Fourier Transformation FFT der Größe N bei den empfangenen Abtastwerten aus und korrigiert schließlich das Ausgangssignal ihrer FFT durch die Verwendung des vorstehend beschriebenen Signals, das vorbestimmte Entzerrungsparameter 315 enthält. Dieser Entzerrungstyp ist klassisch und dem Fachmann bekannt. Die Abtastwerte sind dann als entzerrte Abtastwerte bekannt. Die Feinsynchronisation umfasst die Berechnung einer Bruchteilzeit τ^*, die die Korrelation zwischen der Referenzsequenz des Pilotunterträgers und der entzerrten Abtastwerte, die den Pilotunterträgern entsprechen, maximiert.
Eine Implementierung des Verfahrens ist im US-Patent 5,444,697 beschrieben.
Eine Phase gleich ω_iτ^* wird zur Phase jedes entzerrten Abtastwerts hinzugefügt, wobei ω_i das Pulsieren des i-ten Unterträgers ist.
Die Einheit der Feinsynchronisation implementiert im Sinn der Erfindung eine Korrelation, die die Präzision verfeinert, die mit der Einheit 303 bei der Erfassung des Moments des Auftretens des bestimmten Datums E (Position eines Abtastwerts eines OFDM-Symbols) erhalten wird.
Dann werden die entzerrten und synchronisierten Abtastwerte einer Einheit 306 zugeführt, die komplexe Symbole in binäre Daten umwandelt. Die binären Daten werden dann entschachtelt und in Blöcken 307 und 308 dekodiert, wenn die Daten bei ihrer Ausgabe kodiert und verschachtelt waren. Schließlich stellt das Modem 46 korrekt demodulierte, entschachtelte und dekodierte Daten auf dem Bus 52 (1 und 5) bereit.
Wie vorstehend beschrieben ist 9 eine detaillierte Darstellung der Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 des Modems 46 des Empfangsknotens oder der Einrichtung B.
Die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 umfasst ein Modul zur Fast Fourier Transformation FFT 321. Das FFT-Modul 321 führt eine Fast Fourier Transformation bei einer Anzahl von N bereitgestellten Abtastwerten durch. Die Ausgangssignale des FFT-Moduls 321 sind komplexe Symbole. N ist die Anzahl aufeinanderfolgender Abtastwerte von OFDM-Symbolen ohne Schutzintervalle und stellt auch die Anzahl von Unterträgern eines OFDM-Symbols dar.
Die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 umfasst einen Abtastwertezähler 320. Der Abtastewertezähler 320 zählt ab seiner Aktivierung die Impulse oder Abtastwerte des Abtasttakts 314. Dieser Zähler 302 wird auf einen Wert 0 initialisiert.
Er wird zum Überwachen der Menge an Abtastwerten zwischen dem Beginn der Rahmenerfassung und dem Moment verwendet, wenn das Referenzereignis für die oberen Schichten erzeugt wird. Die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 umfasst eine Verarbeitungseinheit 318, beispielsweise einen Mikroprozessor. Diese Verarbeitungseinheit 318 implementiert einen Algorithmus, dessen Ablaufdiagramm in 10 gezeigt ist, in dem die verschiedenen Signale, Speicher und Einheiten verwendet werden, die auf der Stufe der Einheit der Synchronisation der Symbole 303 verfügbar sind.
Die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 umfasst eine Einheit von Eingängen/Ausgängen E/S 322, die einen Zugriff auf den Bus 311, das Lesen des Signals des Beginns der Rahmenerfassung 309, die Erzeugung des Signals des Beginns der Feinsynchronisation 310, die Erzeugung des Index der Synchronisation 313, die Erzeugung des Referenzsignals 64, die Übertragung eines Signals mit den vorbestimmten Parametern der Entzerrung 315 und den Empfang des Abtasttaktsignals 319 ermöglicht.
Die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 umfasst einen Nur-Lesespeicher 316 mit Speicherbereichen MEM_Δ, MEM_N, MEM_G, MEM_P, MEM_offset, MEM_X, MEM_k, MEM_SEQ, MEM_EGA.
MEM_EGA ist ein Speicherbereich aus N Zonen, die jeweils einen vorbestimmten Parameter zur Korrektur von Phase und Amplitude enthalten, der Entzerrungsparameter genannt wird. Jeder dieser N Entzerrungsparameter soll die Amplitude und Phase jedes unterschiedlichen Unterträgers des OFDM-Symbols, das N Unterträger umfasst, korrigieren.
Jeder Unterträger entspricht einem komplexen Symbol eines der Ausgaben des FFT-Moduls 321. Ein komplexes Symbol stellt einen Wert von Amplitude und Phase dar.
Die N Entzerrungsparameter des Speicherbereichs MEM_EGA sind Entzerrungsdaten zum Kompensieren der bekannten Verzerrungen, die durch die Schaltungen des Sendeknotens A und des Empfangsknotens B verursacht werden. Die Verwendung dieser Entzerrungsparameter ist bekannt.
MEM_SEQ ist ein Speicherbereich mit P Registern, die jeweils ein komplexes Symbol vorbestimmter Phase und Amplitude entsprechend einem Pilotunterträger enthalten. MEM_SEQ enthält somit eine Referenzsequenz von Pilotunterträgern in der Form komplexer Werte. Jedes der P Register des Speicherbereichs MEM_SEQ stellt somit die Amplitude und die Phase des komplexen Symbols dar, das bei der Ausgabe eines Pilotunterträgers für die Modulation verwendet wird, die unter den P Pilotunterträgern unterschiedlich ist, die das OFDM-Symbol enthält.
MEM_Δ entspricht einer vorbestimmten Verzögerung zwischen dem Moment des Auftretens des ersten OFDM-Symbols von Daten (aufgrund des Schreibens des letzten Abtastwerts dieses ersten Symbols in den Speicher) und dem Senden des Referenzsignals 64. Diese Verzögerung ist größer als die maximale theoretische Zeit, die für die Erfassung des Moments des Auftretens des bestimmten Datums E, das heißt, des letzten Abtastwerts des ersten OFDM-Symbols unter den abgetasteten Daten des ersten OFDM-Symbols erforderlich ist.
Der Nur-Lesespeicher 16 umfasst auch einen Speicherbereich PROG, in dem die verschiedenen Anweisungen oder Schritte des Datenverarbeitungsprogramms beruhend auf dem vorstehend beschriebenen Algorithmus enthalten sind.
Die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 umfasst auch einen RAM-Speicher 317 mit Speicherzonen MEM_CORR, MEM_SYNC, MEM_EGP, MEM_m, MEM_p, MEM_I, MEM_MAX, MEM_iMAX, MEM_ind.
MEM_CORR ist eine Zweispaltentabelle mit den Ergebnissen der durch die Verarbeitungseinheit 318 ausgeführten Korrelation sowie deren verbundenem Index. Dieser Index stellt die Anzahl neuer Abtastwerte aus der ersten während der Synchronisation des betreffenden OFDM-Symbols ausgeführten Korrelation dar.
MEM_SYNC ist eine Zweispaltentabelle mit den Indizes der Korrelationsspitze jedes OFDM-Symbols sowie des entsprechenden Index jedes OFDM-Symbols. Das zuerst empfangene OFDM-Symbol hat einen Index 0 und das s-te empfangene OFDM-Symbol hat einen Index s – 1.
Die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 umfasst außerdem einen Datenbus 323, der die Eingabe-Ausgabe-Einheit 322, den Nur-Lesespeicher 316, den RAM-Speicher 317, das FFT-Modul 321, den Abtastwertezähler 320 und die Verarbeitungseinheit 318 untereinander verbindet. Der Abtastwertezähler 320 dient zum Überwachen der zwischen dem Beginn der Rahmenerfassung und der Erfassung eines vorbestimmten Ereignisses abgelaufenen Zeit.
10 zeigt ein ausführliches Ablaufdiagramm der durch die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 des Modems 46 im Empfangsknoten oder der Einrichtung B und schließlich der Rahmenbeginn-Erfassungseinheit 302 ausgeführten Anweisungen oder Schritte entsprechend dem Vorgang der Bestimmung der Referenz hinsichtlich des Empfangs von Daten gemäß der Erfindung.
Die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 bildet im Sinn der Erfindung eine Einrichtung zur Erzeugung eines Referenzmoments hinsichtlich des Empfangs von Daten.
Die Einheit der Bestimmung des Referenzmoments hinsichtlich des Empfangs von Daten kann auch gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel die Rahmenbeginn-Erfassungseinheit 302 umfassen und durch den Block 340 in 8 dargestellt sein, wenn die Erfindung auch den Schritt der Erfassung des Moments des Auftretens des Signals des Beginns des Rahmens enthält.
Die Verarbeitungseinheit 318 führt die verschiedenen Anweisungen des Algorithmus aus. In Schritt E200 wird die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 aktiviert, wenn sie ein Signal des Starts der Rahmenerfassung 309 empfängt, und geht zu Schritt E201 über.
In Schritt E201 wartet die Verarbeitungseinheit 318 auf eine vorbestimmte Anzahl X von Taktimpulsen, die vom Abtasttakt 314 kommen, und geht dann zum folgenden Schritt E203 über.
Die vorbestimmte Anzahl X ist eine dem System und insbesondere dem Aufbau des empfangenen Datenrahmens entsprechende Anzahl. X ist ein im Nur-Lesespeicher an der Adresse MEM_X durch die Verarbeitungseinheit 318 gelesener Wert.
Zwischen dem Moment der Erfassung des Beginns des Rahmens und dem Moment, wenn der Speicher MEM_TAMPON 304 alle Abtastwerte des zu synchronisierenden ersten OFDM-Symbols enthält, kann es eine große Menge an Taktimpulsen 314 geben, und es ist nicht erforderlich, den Ablauf der Synchronisation der OFDM-Symbole unmittelbar zu beginnen. Dies erklärt das Interesse daran, eine Anzahl X von Taktimpulsen des Abtasttakts 314 lang zu warten.
Während der Wartezeit gleich einer Anzahl X von Taktimpulsen könnten einige Empfängerparameter zum Verbessern der Empfangsqualität modifiziert werden.
Beruhend auf Informationen, die durch die zwischen dem erfassten Rahmenbeginn und dem Ende der Wartezeit empfangenen Abtastwerte getragen werden, könnte eine Hardwareschaltung oder ein Softwarealgorithmus beispielsweise einen lokalen Empfängeroszillator auf die richtige Frequenz abstimmen. Die zwischen dem erfassten Rahmenbeginn und dem Ende der Wartezeit erhaltenen Abtastwerte sind Abtastwerte, die ein Teil davon sind, was allgemein als Präambel bekannt ist. Dies stellt einen zweiten Vorteil der Wartezeit dar, die einer Anzahl X von Taktimpulsen des Abtasttakts 314 entspricht.
Mit „Synchronisation" ist die Tatsache gemeint, dass das Lesen lediglich der N Abtastwerte für die Feinsynchronisationseinheit 305 verfügbar gemacht wird, die zum OFDM-Symbol gehören. Dies wird durch Bereitstellung eines Index der Synchronisation IS313 im MEM_TAMPON 304 ausgeführt.
In Schritt E203 wird der Abtastwertezähler 320 aktiviert und der aktuelle Wert „Nc" dieses Zählers 320 wird zu null initialisiert.
Die Variablen m, p, i, max, imax, ind, sync corr in MEM_m, MEM_p, MEM_i, MEM_MAX, MEM_iMAX, MEM_ind, MEM_SYNC, MEM_CORR werden auch zu null initialisiert. Mit jedem durch den Takt des Abtasttakts 314 bereitgestellten Impuls wird der Wert „Nc" des Abtastwertezählers 320 in Einheiten von 1 inkrementiert.
In Schritt E204 des Algorithmus liest die Verarbeitungseinheit 318 die Variable m im RAM-Speicher 317, wobei m die Anzahl der Abtastwerte in einem Symbol darstellt, i und den Wert Nc am Ausgang des Zählers 320 und führt eine Berechnung Nc – m aus.
Ist das Ergebnis dieser Berechnung Nc – m positiv oder null, und ist i null, geht die Verarbeitungseinheit 318 zu Schritt E205 über.
Ist das Ergebnis Nc – m streng negativ, oder ist i nicht null, führt die Verarbeitungseinheit 318 die Tests wiederum zum Zeitpunkt des nächsten Taktimpulses des Abtasttakts 314 aus.
Der Algorithmus umfasst einen Schritt E205, in dem die Verarbeitungseinheit die Berechnung Nc – m – i ausführt und das Ergebnis „ind" in den RAM-Speicher mit der MEM_ind-Adresse schreibt.
Diese Einheit beginnt im folgenden Schritt E206 mit dem Lesen und Verarbeiten von N Abtastwerten von Daten beginnend an der Adresse ind bis ind + N – 1 im Speicher MEM_TAMPON 304 durch das Modul der Fourier Transformation 321 mittels des Bus 323, der Eingangs-/Ausgangseinheit 322 und des Bus 311, wobei m im ROM-Speicher gespeichert ist.
Die Verarbeitungseinheit 318 liest im Nur-Lesespeicher in MEM_P die Anzahl und die Position der Pilotsignale des OFDM-Symbols unter den N Unterträgern. Somit liest die Verarbeitungseinheit 318 eine Anzahl P vorbestimmter Ausgabeergebnisse aus dem FFT Modul 321 unter den N Ausgabeergebnissen.
Die Anzahl P ist die Anzahl von Pilotunterträgern des OFDM-Symbols. Ein Pilotunterträger ist zuerst ein Unterträger, für den der Empfänger die Position im Frequenzfeld verglichen mit allen anderen Unterträgern des OFDM-Symbols kennt, und zum zweiten ein Unterträger, der bei der Ausgabe mit einem komplexen Symbol der Amplitude und Phase moduliert wurde, das der Empfänger kennt.
Die P vorbestimmten Ausgabeergebnisse des Moduls 321 sind die Ausgabeergebnisse, in denen die jenen der Pilotunterträger entsprechenden komplexen Symbole sein sollten, wenn in der Eingabe des FFT-Moduls 321 die gelesenen N Abtastwerte jene desselben OFDM-Symbols sind.
Die Verarbeitungseinheit 318 liest die Entzerrungsparameter im Speicherbereich MEM_EGA mit den P Registern entsprechend den Pilotunterträgern. Die Einheit 318 wendet diese letzten Entzerrungsparameter bei den P vorbestimmten Ausgangsergebnissen des FFT-Moduls 321 entsprechend einem bekannten Verfahren zum Erhalten einer Anzahl P komplexer entzerrter Symbole an, deren Amplitude und Phase nicht durch Verzerrungen beeinflusst sind, die durch den Übertragungskanal erzeugt werden.
Die Verarbeitungseinheit 318 schreibt die Werte der P entzerrten komplexen Symbole in eine Zone MEM_EGP des RAM-Speichers 317. Dann die geht die Verarbeitungseinheit 318 zu Schritt E207 über.
In Schritt E207 führt die Verarbeitungseinheit 318 mit der Folge von P komplexen Symbolen im Speicherregister MEM_SEQ und der Sequenz von P entzerrten komplexen Symbolen im RAM-Speicher einen Vorgang der klassischen Korrelation zwischen diesen zwei letzten Sequenzen aus und schreibt das Ergebnis dieser Korrelation in die Zwei-Spaltentabelle MEM_CORR des RAM-Speichers sowie die verbundene Variable i in die gleiche Zeile. Die Verarbeitungseinheit 318 geht dann zu Schritt E208 über.
In Schritt E208 liest die Verarbeitungseinheit 318 eine Variable i im Speicher, den Wert Maxcorr in einem Speicherbereich MEM_MAX und liest in der Tabelle MEM_CORR den Wert der Korrelation entsprechend der Variablen i Corr(i). Ist der Wert Corr(i) größer oder gleich Maxcorr, geht die Verarbeitungseinheit 318 zu Schritt E209 und ansonsten zu Schritt E211 über.
In Schritt E209 wird der Wert von Korrelation Corr(i) im Speicherbereich MEM_MAX und i in der Zone MEM_iMAX im Speicher gespeichert, und der Ablauf geht dann zu Schritt E210 über.
In Schritt E210 inkrementiert die Verarbeitungseinheit 318i in der Einheit von 1 und geht dann zu Schritt E205 über.
Ist der Wert von Corr(i) nicht größer oder gleich MAX_CORR, folgt Schritt E211 auf E208.
In Schritt E211 liest die Verarbeitungseinheit 318 in der Tabelle MEM_Corr den Wert von Corr(i) entsprechend der Variable i und liest im Nur-Lesespeicher an der Adresse MEM_k den Wert einer bezeichneten Variable k, wobei k die Anzahl von Abtastwerten definiert, die zur Bestimmung untersucht werden, ob das erfasste Maximum ein lokales oder wahres Maximum ist.
Wird einmal eine Faltungsspitze erreicht, muss sich das Faltungsergebnis der folgenden Abtastwerte verringern. Wenn nicht, bedeutet dies, dass ein lokaler Spitzenwert gefunden wurde, der nicht berücksichtigt wurde. Beispielsweise kann k mit einem Wert von 5 ein guter Kompromiss zwischen Genauigkeit und Berechnungsgeschwindigkeit sein. Auch werden die k ersten Abtastwerte als zu rauschbehaftet betrachtet, also muss ein Maximum bei diesen Abtastwerten nicht berücksichtigt werden.
Ist k streng größer als i, geht die Verarbeitungseinheit 318 zu Schritt 212 über, was bedeutet, dass es nicht ausreichend Abtastwerte zu analysieren gibt und es sich um den Beginn der Analyse handelt.
Ist k kleiner oder gleich i, liest die Verarbeitungseinheit in der Tabelle MEM_CORR auf iterative Weise den Wert der Korrelation entsprechend dem Index von i nach k. Ist für alle Werte von j Corr(i – j) streng kleiner als Corr(i), geht die Verarbeitungseinheit zu Schritt E215 über, und andererseits zu Schritt E212. Wie vorstehend angeführt besteht der Zweck dieses Schritts in der Überprüfung, ob es sich um ein lokales Maximum handelt oder nicht, was Fehler erzeugen kann.
In Schritt E212 inkrementiert die Verarbeitungseinheit 318i mit einer Einheit von 1, und geht dann zu Schritt E205 über, der bereits beschrieben wurde, und die Korrelation beginnt erneut.
Die Schritte E205 bis E212 bilden eine Datenverarbeitungsschleife und entsprechen der Suche nach einem Maximum unter den abgetasteten Daten. Diese Schleife entspricht tatsächlich der Erfassung des Moments des Auftretens der Position des bestimmten Datums E wie vorstehend beschrieben unter den abgetasteten Daten (dem letzten Abtastwert des ersten OFDM-Symbols).
In Schritt E215 liest die Verarbeitungseinheit 318 den nachstehend S(p) genannten Index, der dem Spitzenwert der Korrelation des p + 1-ten OFDM-Symbols entspricht, m und p im Speicher. p stellt den Index oder die Reihenfolge des OFDM-Symbols im Rahmen dar. Das erste Symbol, bei dem die Suche nach dem Spitzenwert der Korrelation ausgeführt wird, hat einen Index 0. Dann entspricht S(p) dem Wert i am Korrelationsmaximum des betreffenden Symbols.
Die Verarbeitungseinheit 318 schreibt das Ergebnis der Berechnung m + S(p) in den RAM-Speicher an MEM_SYNC sowie den damit verbundenen Index p in dieselbe Zeile.
Die Verarbeitungseinheit 318 liest den aktuellen Wert Nc des Abtastwertezählers 220, berechnet die Differenz Nc – m – s(p) und sendet dann einen Index der Synchronisation IS 313 zum Speicher MEM_TAMPON 304, der auf die Adresse mit dem Wert des Ergebnisses dieser Berechnung zeigt. Diese Berechnung bildet die Differenz zwischen dem Betrag Nc der gezählten Taktimpulse durch den Zähler 320, den Betrag, der die Zeit darstellt, die während des Beginns der Prozedur und dem effektiven Ort des Ereignisses unter den Abtastwerten abgelaufen ist.
Die Verarbeitungseinheit 318 sendet auch ein Signal des Beginns einer Feinsynchronisation 310 zur Einheit der Feinsynchronisation 305 in 8.
Ist p = 0, liest die Verarbeitungseinheit 318 einen Wert Δ im Nur-Lesespeicher und berechnet die Summe Δ + S(0), und ein dem Referenzereignis entsprechendes Signal wird gesendet, wenn der Wert des Abtastwertezählers Nc gleich dem Ergebnis der Berechnung Δ + S(0) ist. Dieses Signal 64, das auch Referenzereignis genannt wird, wird beispielsweise in den 1 und 2 verwendet, wie es aus der Beschreibung der Figuren ersichtlich ist.
Der Wert Δ entspricht einer Dauer, die derart gewählt wird, dass sie länger als die maximale theoretische Zeit ist, die zur Erfassung des Moments des Auftretens der Position des bestimmten Datums E bzw. des letzten Abtastwerts des ersten OFDM-Symbols unter den Abtastdaten ist.
Dieser Wert Δ wird so gewählt, dass das Referenzereignis tB, tB', das sich daraus ergibt, zu dem Zeitpunkt nicht überschritten wird, wenn der Referenzwert N(tB), N(tB') aufzuzeichnen ist, der diesem Referenzmoment entspricht, der das Auftreten eines Referenzereignisses unter den empfangenen Abtastdaten identifiziert.
Somit sind durch einen ungenauen Start der Rahmenerfassung erzeugte Fehler beseitigt. Ein genaues Signal wird mit einer festen Verzögerung bereitgestellt.
Das Referenzereignis wird somit aus dem bestimmten Datum E wie vorstehend beschrieben bestimmt.
Die folgenden Schritte führen eine normale Funktion von 303 durch und sind nicht auf die Erfassung des Referenzereignisses am ersten Datensymbol im Rahmen sondern auf die Verarbeitung anderer OFDM-Symbole der Daten im Rahmen bezogen.
Die Verarbeitungseinheit 318 geht dann zu Schritt E213 über, in dem diese Einheit den Wert p um 1 inkrementiert, was bedeutet, dass das nächste Symbol analysiert wird, und geht dann zu Schritt E214 über.
In Schritt E214 initialisiert die Verarbeitungseinheit 318 die Variable i auf Null und initialisiert die Inhalte der Tabelle MEM_CORR zu 0. Die Verarbeitungseinheit 318 berechnet dann p*(N + G) + S(0) – offset und schreibt das Ergebnis dieser Berechnung an die MEM_m-Adresse im Rahmenspeicher. G, das im ROM-Speicher an MEM_G gespeichert ist, ist die Anzahl von Abtastwerten, die dem Schutzintervall eines OFDM-Symbols entspricht. „offset" ist ein kleiner Wert, der die Berechnung zuverlässiger machen soll, indem ein Weg zum Modifizieren des m-Werts bereitgestellt wird.
Dann wird Schritt E204 wiederholt wie vorstehend beschrieben ausgeführt.
Die Ausführung mehrerer Schritte der Erfassung des Moments des Auftretens mehrerer aufeinander folgender OFDM-Symbole unter den abgetasteten Daten könnte wichtig sein.
Somit identifiziert jeder Moment des Auftretens eines bestimmten Datums eine Position (beispielsweise den letzten Abtastwert) eines Abtastwerts von Daten unter allen Abtastwerten der Daten eines OFDM-Symbols, und diese Position ist die gleiche in anderen OFDM-Symbolen des Rahmens.
Diese Position wird mit mehr oder weniger Präzision aus einem OFDM-Symbol erhalten.
Somit ist die Bestimmung der relativen Position dieser bestimmten Daten, die einen verglichen mit den anderen, hinsichtlich der Struktur des ausgegebenen Datenrahmens möglich, wodurch insbesondere die Bewertung der den Kommunikationsfunkkanal beeinflussenden Störungen ermöglicht wird.
Unter Bezugnahme auf die 11a bis 11c werden anhand von Zeitablaufdiagrammen die Erfassung und die Erzeugung des Referenzereignisses im Empfänger entsprechend den 8 bis 10 beschrieben.
Die 11a bis 11c zeigen Beispiele einer derartigen Erfassung, die durch die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 durchgeführt wird. In diesen Figuren stellen 910a, 910b, 910c die am Sender erzeugten Rahmen dar. Der Index S im Rahmen entspricht dem Beginn des Informationsrahmens und der Index E ist das erste Datum des Datenrahmens, die Informationen zwischen S und E werden Präambel genannt.
Diese Rahmen werden über eine Funkverbindung zum Empfänger gesendet.
Die Darstellung 920a ist ein Beispiel eines empfangenen Rahmens durch den Empfänger. Aufgrund von Dämpfungen des Funkkanals oder der Kennlinie des Demodulators 48 wurden einige Informationen zu stark verzerrt, und der Beginn des Informationsrahmens wird als Abtastdaten erkannt.
Die Darstellungen 920b und 920c sind Beispiele anderer vom Empfänger empfangener Rahmen. In diesem Fall sind keine Informationen in der Präambel zu stark verzerrt und S-Symbole in den Rahmen 910b und 910c entsprechen S-Symbolen der Rahmen 910b und 910c. Es ist leicht ersichtlich, dass die Verwendung des Beginns des Informationsrahmens für die Synchronisation der Netze nicht genau genug ist.
Wurde einmal der Beginn des Rahmens erfasst (Schritt E200 in 10), tritt die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 in einen Wartezustand ein (Schritt E201 in 10), wo keine Korrelation ausgeführt wird. Dieser Wartezustand ist in 902a, 902b, 902c in den 11a bis 11c dargestellt.
Nach Ausführung dieses Schritts wird der Zähler 320 initialisiert und aktiviert. Der Wert des Zählers ist beispielsweise in 930a, 930b, 930c in den 11a bis 11c gezeigt. Dieser Ablauf entspricht Schritt E203 in 10.
Zu diesem Zeitpunkt wird jedes Abtastdatum im Speicher 304 des Modems 46 bis zur Erfassung des bestimmten Datums E korreliert, das dem Beginn des Datenrahmens entspricht. Diese Korrelation wird in den Schritten E205 bis E212 ausgeführt.
940a, 940b und 940c entsprechen der Erfassung des bestimmten Datums E und stellen den Inhalt S(0) zu diesem Zeitpunkt dar.
Korrelationsschritte für einen Abtastwert können unterschiedliche Verarbeitungszeiten erfordern. In den 11a bis 11c ist die Verarbeitungszeit unter den Abtastwerten unterschiedlich. Beispielsweise erfordert der erste korrelierte Abtastwert lediglich einen Abtastwert eines Abtasttakts, jedoch dauert für den siebten in 11a die Korrelation in diesem Beispiel drei Abtasttakte lang.
Wurde das bestimmte Datum E einmal gefunden, fügt die CPU 31a den Wert S(0) zu einer bestimmten Verzögerung hinzu, die in diesem Beispiel gleich 20 ist.
Hat der Zähler 320 in 9 diesen Wert erreicht, wird das Referenzereignis 950a, 950b, 950c erzeugt.
Diese Abläufe werden in Schritt E215 in 9 ausgeführt.
Wie vorstehend beschrieben ist die Erfindung hinsichtlich eines ungenauen Starts einer Informationsrahmenerfassung wie in den 11a und 11b gezeigt nicht empfindlich.
Die Erfindung ist auch gegenüber Verarbeitungszeitschwankungen für die Korrelation wie aus 11b und 11c ersichtlich unempfindlich.
Die Erfindung vermeidet auch ein Problem, das durch eine zu lange Rechenzeit erzeugt wird, indem ein verzögertes Referenzereignissignal erzeugt wird.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 12 gezeigt ist, kann die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole bzw. die OFDM-Symbolsynchronisationseinheit 303 die Erzeugung eines Referenzereignisses auf vereinfachte Art und Weise durchführen, wie es im Ablaufdiagramm in 10 gezeigt ist.
In den 12a und 12b gibt es zwei Beispiele gesendeter Rahmen 1000a und 1000b und zwei empfangene Rahmen 1020a und 1020b.
Bei der Erfassung des Beginns eines Rahmens, der in beiden empfangenen Rahmen 1020a und 1020b mit S bezeichnet ist, wird die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole 303 aktiviert, wenn sie einmal ein Signal des Beginns der Rahmenerfassung 309 empfangen hat, und geht zu Schritt E201 über.
In Schritt E201 wartet die Verarbeitungseinheit 318 eine vorbestimmte Anzahl X von Taktimpulsen vom Abtasttakt 314 lang, wie es in 12a und 12b anhand von 1025a und 1025b gezeigt ist, und geht dann zum folgenden Schritt E203 über.
Ist diese Warteperiode einmal abgeschlossen, beginnt die Suche nach dem bestimmten Datum E. Zuerst wird in Schritt E203 der Abtastwertezähler 320 aktiviert und der aktuelle Wert „Nc" dieses Zählers 320 wird zu 0 initialisiert.
In diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass der Empfänger und insbesondere die Einheit der Synchronisation der OFDM-Symbole die theoretische Anzahl der Abtastdaten des Präambelteils des Rahmens kennt.
Die Variablen m, p, i, max, imax, ind, sync corr in MEM_m, MEM_p, MEM_i, MEM_MAX, MEM_IMAX, MEM_ind, MEM_SYNC, MEM_CORR werden auch zu 0 initialisiert. Mit jedem durch den Abtasttakt 314 bereitgestellten Impuls wird der Wert „Nc" des Abtastwertezählers 320 um 1 inkrementiert.
In Schritt E204 des Algorithmus liest die Verarbeitungseinheit 318 im RAM-Speicher 317 die Variable m, wobei m die Anzahl von Abtastwerten in einem Symbol darstellt, i und den Wert Nc am Ausgang des Zählers 320 und führt die Berechnung Nc – m aus.
Ist das Ergebnis dieser Berechnung Nc – m positiv oder Null, und ist i Null, geht die Verarbeitungseinheit 318 zu Schritt E205 über.
Ist das Ergebnis Nc – m streng negativ, oder ist E nicht Null, führt die Verarbeitungseinheit 318 wiederum die Tests zum Zeitpunkt des nächstes Impulses des Abtasttakts 214 aus.
Der Algorithmus umfasst einen Schritt E205, in dem die Verarbeitungseinheit eine Berechnung Nc – m – i ausführt und das Ergebnis „ind" in den RAM-Speicher an die MEM_ind-Adresse schreibt.
Die Einheit beginnt im folgenden Schritt E206 mit dem Lesen und der Verarbeitung von N Abtastwerten von Daten, die beginnend von der Adresse ind bis zu ind + N – 1 im Speicher MEM_TAMPON 304 gelesen werden, durch das Modul der Fourier Transformation 321 mittels des Bus 323, der Eingabe-/Ausgabeeinheit 322 und des Bus 311, wobei N im ROM-Speicher gespeichert ist. Dies entspricht dem ersten zu verarbeitenden Symbol. In den 12a und 12b entspricht dies den mit 1 markierten Symbolen.
Die Verarbeitungseinheit 318 liest die Anzahl und die Position der Pilotsignale des OFDM-Symbols unter den N Unterträgern im Nur-Lesespeicher an MEM_P. Somit liest die Verarbeitungseinheit 318 eine Anzahl P vorbestimmter Ausgabeergebnisse aus dem FFT-Modul 321 unter den N Ausgabe- bzw. Ausgangsergebnissen.
Die Anzahl P ist die Anzahl von Pilotunterträgern des OFDM-Symbols. Die P vorbestimmten Ausgabeergebnisse des Moduls 321 sind die Ausgabeergebnisse, bei denen die komplexen Symbole jenen der Pilotunterträger entsprechen sollten, wenn in der Eingabe des FFT-Moduls 321 die gelesenen N Abtastwerte jene desselben OFDM-Symbols sind.
Die Verarbeitungseinheit 318 schreibt die Werte der P entzerrten komplexen Symbole in eine Zone MEM_EGP des RAM-Speichers 317. Dann geht die Verarbeitungseinheit 318 zu Schritt E207 über.
In Schritt E207 führt die Verarbeitungseinheit 318 mit der Sequenz von P komplexen Symbolen im Speicherregister MEM_SEQ und der Sequenz von P entzerrten komplexen Symbolen im RAM-Speicher eine Operation einer klassischen Korrelation zwischen diesen zwei letzten Sequenzen aus und schreibt das Ergebnis dieser Korrelation in die Zweispaltentabelle MEM_CORR des RAM-Speichers sowie die damit verbundene Variable i in dieselbe Zeile. Die Verarbeitungseinheit 318 geht dann zu Schritt E208 über.
In Schritt E208 liest die Verarbeitungseinheit 318 eine Variable i im Speicher, den Wert Maxcorr in einem Speicherbereich MEM_MAX und liest in der Tabelle MEM_CORR den Wert der Korrelation entsprechend der Variablen i Corr(i). Ist der Wert Corr(i) größer oder gleich Maxcorr, geht die Verarbeitungseinheit 318 zu Schritt E209 über, und ansonsten zu Schritt E211.
In Schritt E209 wird der Wert der Korrelation Corr(i) im Speicherbereich MEM_MAX und i in der Zone MEM_iMAX im Speicher gespeichert, und der Ablauf geht dann zu Schritt E210 über.
In Schritt E210 inkrementiert die Verarbeitungseinheit 318i um 1. Entsprechend diesem zweiten Ausführungsbeispiel liest die CPU 318 den Wert des Zählers 320 und berechnet die Anzahl von während der Verarbeitung des ersten Symbols auftretenden Taktabtastwerten. Ist diese Anzahl geringer als ein vorbestimmter Wert, wartet die CPU 318, bis der Zähler 320 eine Anzahl von Taktabtastwerten gleich dem vorbestimmten Wert angibt. Auf diese Weise ist die Verarbeitung des Symbols immer konstant. Wie in den 12a und 12b gezeigt, ist die Verarbeitungszeit für jedes Datum gleich, und schwankt nicht wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Der vorbestimmte Wert der Taktabtastwerte wird durch Wählen der längsten Verarbeitung für ein Symbol eingestellt. Mit der Ausführung dieses Vorgangs geht die CPU 318 zu Schritt E205 über.
Ist der Wert Corr(i) nicht größer oder gleich Maxcorr, dann folgt Schritt E211 auf Schritt E208.
In Schritt E211 liest die Verarbeitungseinheit 318 den Wert Corr(i) entsprechend der Variablen i in der Tabelle MEM_CORR und liest im Nur-Lesespeicher an der Adresse MEM_k den Wert einer bezeichneten Variable k. k definiert die Anzahl der Abtastwerte, die zur Bestimmung untersucht werden, ob das erfasste Maximum ein lokales oder wahres Maximum war.
Ist k streng größer als i, dann geht die Verarbeitungseinheit 318 zu Schritt 212 über, was bedeutet, dass es nicht ausreichend Abtastwerte zum Analysieren gibt und es sich um den Beginn der Analyse handelt.
Ist k kleiner oder gleich i, liest die Verarbeitungseinheit auf iterative Weise in der Tabelle MEM_CORR den Wert der Korrelation entsprechend dem Index von 1 nach k. Ist für alle Werte von j Corr(i – j) streng kleiner als Corr(i), geht die Verarbeitungseinheit zu Schritt E215 über, und andererseits zu Schritt E212. Wie vorstehend beschrieben besteht der Zweck dieses Schritts in der Überprüfung, ob es sich um ein lokales Maximum handelt, das Fehler verursachen kann.
In Schritt E212 inkrementiert die Verarbeitungseinheit 318i um 1, geht dann zu Schritt E205 wie vorstehend beschrieben über und die Korrelation beginnt erneut. Gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel liest die CPU 318 den Wert des Zählers 320 und berechnet die Anzahl von Taktabtastwerten, die während der Verarbeitung des ersten Symbols aufgetreten ist. Ist diese Anzahl kleiner als ein vorbestimmter Wert, wartet die CPU 318, bis der Zähler 320 eine Anzahl von Taktabtastwerten gleich dem vorbestimmten Wert anzeigt. Auf diese Weise ist die Verarbeitung des Symbols immer konstant. Wie in den 12a und 12b beschrieben, ist die Verarbeitungszeit für jedes Datum gleich, und schwankt nicht wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Der vorbestimmte Wert der Taktabtastwerte wird durch Wählen der längsten Verarbeitung für ein Symbol eingestellt.
In Schritt E215 vergleicht die Verarbeitungseinheit 318i mit der theoretischen Anzahl von Abtastwerten und erzeugt ein Referenzereignis beruhend auf der Anzahl verarbeiteter Abtastwerte. In 12a wurden 6 Daten behandelt, und die theoretische Anzahl von Daten in der Präambel ist 9. In den 12a und 12b ist die maximale Anzahl von Abtastwerten auf 2 eingestellt (für eine bessere Übersichtlichkeit der Figuren), und so wird ein Referenzereignis (9 – 6)·(2 – 1) Taktabtastwerte nach der Erfassung des bestimmten Datums erzeugt. Dies entspricht der theoretischen Anzahl der Abtastwerte in der Präambel minus der Anzahl verarbeiteter Abtastwerte, das Ganze multipliziert mit der vorbestimmten Anzahl von Taktzyklen für den Prozess eines Symbols minus 1. In 12b gehen keine Abtastwerte verloren, und die Referenzereigniserzeugung geschieht unmittelbar. Auf diese Weise wird die Erzeugung eines Referenzereignisses immer im geeigneten Referenzmoment ausgeführt.
Somit sind Fehler beseitigt, die durch einen ungenauen Start der Rahmenerfassung erzeugt werden. Ein genaues Signal wird dann mit einer festen Verzögerung bereitgestellt.
Das Referenzereignis wird somit aus dem bestimmten Datum E wie vorstehend beschrieben bestimmt.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Referenzereignisses in einem Empfangsnetzknoten (B), der Informationsrahmen von einem Sendenetzknoten (A) empfängt, hinsichtlich einer Synchronisierung des Empfangs- und des Sendenetzknotens bezüglich des Referenzereignisses, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, die ausgeführt werden, wenn ein Informationsrahmen mit eingefügten Synchronisationsinformationen empfangen wird: Abtasten des Informationsrahmens zum Bilden von Abtastdaten, Verarbeiten (E205-E212) von Abtastdaten zum Erfassen eines bestimmten Datums (E) unter den Abtastdaten, Überwachen (E205-E212) der Anzahl verarbeiteter Abtastdaten bis zur Erfassung des bestimmten Datums (E), Erzeugen (E215) eines Referenzereignisses (950a, 950b, 950c) aus dem empfangenen Informationsrahmen zu einem vom Ergebnis des Überwachungsschritts abhängigen Zeitpunkt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Informationsrahmen aus einer Präambel und einem Datenrahmen gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verfahren den weiteren Schritt der Erfassung eines Beginns der Präambel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das bestimmte Datum ein Beginn des Datenrahmens ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Verarbeitungsschritt Abtastdaten bis zur Erfassung des Beginns des Datenrahmens verarbeitet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem Schritt des Zählens eines Abtasttakts.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Verarbeitungsschritt mit der Verarbeitung von Abtastdaten eine vorbestimmte Anzahl von Taktabtastungen nach der Erfassung des Beginns der Präambel beginnt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Überwachungsschritt mit der Überwachung verarbeiteter Daten eine vorbestimmte Anzahl von Taktabtastungen nach der Erfassung des Beginns der Präambel beginnt.
Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, wobei der Schritt des Zählens eines Abtasttakts zur selben Zeit wie der Verarbeitungsschritt beginnt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei dann, wenn einmal ein bestimmtes Datum erfasst ist, der Schritt der Erzeugung eines Referenzereignisses die weiteren Schritte umfasst: Addieren der Anzahl überwachter verarbeiteter Abtastdaten zu einem vorbestimmten Wert, Erzeugen eines Referenzereignisses, wenn der gezählte Abtasttakt gleich dem Ergebnis des Additionsschritts ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verarbeitungsschritt die weiteren Schritte umfasst: Lesen von Abtastdaten in einen Speicher, Anwenden einer Fast Fourier Transformation bei gelesenen Daten, Korrelieren der transformierten Daten mit einem vorbestimmten Datum, Erfassen eines bestimmten Datums entsprechend dem Korrelationsergebnis.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Korrelationsschritt ferner die Schritte umfasst: Erfassen des Maximalwerts der Korrelation, Speichern von Informationen hinsichtlich des Maximalwerts der Korrelation, Überprüfen, ob die Korrelation folgender Abtastungen niedriger als ein erfasster Maximalwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, mit den weiteren Schritten: Lesen von einen zweiten Takt darstellenden Informationen beim Auftreten eines Referenzereignisses, Lesen von in einen empfangenen Rahmen eingefügten Synchronisationsinformationen, Berechnen einer Differenz zwischen Informationen, Modifizieren von den zweiten Takt darstellenden Informationen entsprechend den Ergebnissen des Berechnungsschritts.
Verfahren nach Anspruch 1, mit den weiteren Schritten: Lesen von einen zweiten Takt darstellenden Informationen beim Auftreten eines Referenzereignisses, Lesen von in einen empfangenen Rahmen eingefügten Synchronisationsinformationen, Berechnen einer Differenz zwischen Informationen, Erzeugen einer Informationsnachricht in dem Netz, mit dem der Knoten verbunden ist, die die Ergebnisse des Subtraktionsschritts darstellende Informationen enthält.
Verfahren zur Synchronisation zwischen Kommunikationsnetzen, die Informationen anhand eines Informationsrahmens austauschen, wobei jedes Kommunikationsnetz einen Takt (CLK1, CLK2) aufweist und die Anzahl an Taktimpulsen durch einen Zähler überwacht wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: in einem Sendeknoten (A) eines ersten Netzes: Lesen (S1) von Informationen (t_A, t_A'), die die gezählten Taktimpulse des Takts (CLK1) des ersten Netzes darstellen, beim Auftreten eines ersten Referenzereignisses, Einfügen zumindest der Informationen (t_A, t_A') oder berechneter Informationen N(t_A') – N(t_A) beruhend auf den Informationen in den Informationsrahmen als die Synchronisationsinformationen, Übertragen (S6) des Informationsrahmens vom ersten zum zweiten Netz, und in einem Empfangsknoten (B) des zweiten Netzes: Erzeugen eines zweiten Referenzereignisses gemäß dem Verfahren der Erzeugung eines Referenzereignisses nach einem der Ansprüche 1 bis 14, Lesen (T2) von Informationen (T_B, T_B'), die die Anzahl gezählter Taktimpulse des Takts des zweiten Netzes darstellen, beim Auftreten des zweiten Referenzereignisses, Lesen (T6) der in dem empfangenen Informationsrahmen vom ersten Netz eingefügten Synchronisationsinformationen, Berechnen (T7) der Differenz zwischen gelesenen Informationen und Synchronisationsinformationen, Synchronisieren (T8) des zweiten Netzes entsprechend der berechneten Differenz.
Vorrichtung zur Erzeugung eines Referenzereignisses in einem Empfangsnetzknoten (B), der Informationsrahmen von einem Sendenetzknoten (A) empfängt, hinsichtlich einer Synchronisation des Empfangs- und des Sendenetzknotens bezüglich des Referenzereignisses, gekennzeichnet durch: eine Abtasteinrichtung (301, 314) zum Abtasten eines Informationsrahmens mit eingefügten Synchronisationsinformationen zum Bilden von Abtastdaten, eine Verarbeitungseinrichtung (302, 303, 318) zum Verarbeiten von Abtastdaten zum Erfassen eines bestimmten Datums (E) unter den Abtastdaten, eine Überwachungseinrichtung (303) zum Überwachen der Anzahl verarbeiteter Abtastdaten bis zur Erfassung des bestimmten Datums (E), eine Erzeugungseinrichtung (303) zum Erzeugen eines Referenzereignisses (950a, 950b, 950c) aus dem empfangenen Informationsrahmen zu einem vom Ergebnis der Überwachungseinrichtung abhängigen Zeitpunkt.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Informationsrahmen aus einer Präambel und einem Datenrahmen gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zur Erfassung eines Beginns der Präambel umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das bestimmte Datum einen Beginn des Datenrahmens darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Verarbeitungseinrichtung (318) Abtastdaten bis zur Erfassung des Beginns des Datenrahmens verarbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 16, ferner mit einer Zähleinrichtung (320) zum Zählen eines Abtasttakts.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Einrichtung zur Verarbeitung die Verarbeitung von Abtastdaten eine vorbestimmte Anzahl von Taktabtastungen nach der Erfassung des Beginns der Präambel beginnt.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Einrichtung zur Überwachung die Überwachung verarbeiteter Daten eine vorbestimmte Anzahl von Taktabtastungen nach der Erfassung des Beginns der Präambel beginnt.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 21 und 22, wobei die Einrichtung zum Zählen eines Abtasttakts das Zählen zum selben Zeitpunkt beginnt, wenn die Verarbeitungseinrichtung die Verarbeitung von Abtastdaten beginnt.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei dann, wenn einmal ein bestimmtes Datum erfasst ist, die Einrichtung zur Erzeugung eines Referenzereignisses ferner umfasst: eine Additionseinrichtung zum Addieren der Anzahl überwachter verarbeiteter Abtastdaten zu einem vorbestimmten Wert, eine Erzeugungseinrichtung für ein Referenzereignis, wenn der gezählte Abtasttakt gleich dem Ergebnis der Additionseinrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Verarbeitungseinrichtung ferner umfasst: eine Leseeinrichtung zum Lesen von Abtastdaten in einen Speicher, eine Umwandlungseinrichtung (321) zum Anwenden einer Fast Fourier Transformation bei gelesenen Daten, eine Korrelationseinrichtung zum Korrelieren der transformierten Daten mit einem vorbestimmten Datum, eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines bestimmten Datums entsprechend einem Korrelationsergebnis.
Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Korrelationseinrichtung ferner umfasst eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Maximalwerts der Korrelation, eine Speichereinrichtung zum Speichern von Informationen hinsichtlich des Maximalwerts der Korrelation, eine Überprüfungseinrichtung zur Überprüfung, ob die Korrelation folgender Abtastungen niedriger als ein erfasster Maximalwert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, ferner mit einer Leseeinrichtung zum Lesen von einen zweiten Takt darstellenden Informationen beim Auftreten eines Referenzereignisses, einer Leseeinrichtung zum Lesen von in einen empfangenen Rahmen eingefügten Synchronisationsinformationen, einer Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer Differenz zwischen Informationen, einer Modifizierungseinrichtung zum Modifizieren von den zweiten Takt darstellenden Informationen entsprechend den Ergebnissen der Berechnungseinrichtung.
Vorrichtung nach Anspruch 16, ferner mit einer Leseeinrichtung zum Lesen von einen zweiten Takt darstellenden Informationen beim Auftreten eines Referenzereignisses, einer Leseeinrichtung zum Lesen von in einen empfangenen Rahmen eingefügten Synchronisationsinformationen, einer Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer Differenz zwischen Informationen, einer Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer Informationsnachricht auf dem Netz, mit dem der Knoten verbunden ist, die die Ergebnisse des Subtraktionsschritts darstellende Informationen enthält.
System zur Synchronisation zwischen Kommunikationsnetzen, die Informationen anhand eines Informationsrahmens austauschen, wobei jedes Kommunikationsnetz einen Takt (CLK1, CLK2) aufweist und die Anzahl von Taktimpulsen durch einen Zähler überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das System umfasst: in einem Sendeknoten (A) eines ersten Netzes: eine Leseeinrichtung zum Lesen von Informationen, die die gezählten Taktimpulse des Takts des ersten Netzes darstellen, beim Auftreten eines ersten Referenzereignisses, eine Einfügeeinrichtung zum Einfügen zumindest der Informationen oder berechneter Informationen beruhend auf den Informationen in den Informationsrahmen als die Synchronisationsinformationen, eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen des Informationsrahmens vom ersten zu einem zweiten Netz, eine Vorrichtung (302, 303) zur Erzeugung eines zweiten Referenzereignisses in einem Empfangsknoten (B) des zweiten Netzes entsprechend der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 30, eine Leseeinrichtung zum Lesen von Informationen, die die Anzahl gezählter Taktimpulse des Takts des zweiten Netzes darstellen, beim Auftreten des zweiten Referenzereignisses, eine Leseeinrichtung zum Lesen der in den empfangenen Informationsrahmen vom ersten Netz eingefügten Synchronisationsinformationen, eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung der Differenz zwischen gelesenen Informationen und Synchronisationsinformationen, eine Synchronisationseinrichtung zum Synchronisieren des zweiten Netzes gemäß der berechneten Differenz.
Informationsspeichereinrichtung, die von einem Computer oder einer Verarbeitungseinrichtung gelesen werden kann, die Daten enthält, die aus der Implementierung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 resultieren.
Computerprogrammprodukt, das in eine programmierbare Verarbeitungseinrichtung geladen werden kann, und das Softwarecodeabschnitte zur Durchführung der Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer programmierbaren Einrichtung läuft.