DE60035099T2 - Verfahren zur bestimmung der rahmenfrequenz eines datenrahmens in einem kommunikationssystem - Google Patents

Verfahren zur bestimmung der rahmenfrequenz eines datenrahmens in einem kommunikationssystem Download PDF

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    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0262—Arrangements for detecting the data rate of an incoming signal

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende beanspruchte Erfindung betrifft das Gebiet der digitalen Kommunikation. Die vorliegende beanspruchte Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Framerate eines Datenframes in einem Kommunikationssystem unter Verwendung einer a-priori Kenntnis der Daten in einem Frame.
  • STAND DER TECHNIK
  • Die drahtlose Telefonie, zum Beispiel die Verwendung von Mobiltelefonen, ist heutzutage ein weit verbreitetes Kommunikationsverfahren. Kommunikationssysteme mit variabler Rate, zum Beispiel Systeme mit Signalspreizung (Spread Spectrum), die nach dem CDMA-Verfahren (Code Division Multiple Access) arbeiten, gehören zu den am weitesten verbreiteten Formen der drahtlosen Technik. Aufgrund eines steigenden Bedarfs und begrenzter Ressourcen ergibt sich die Notwendigkeit der Verbesserung der Wiedergabetreue und Leistung dieser Systeme.
  • In 1A, die sich auf den Stand der Technik bezieht, sind eine herkömmliche Basisstation 104, zum Beispiel eine Zelle, und eine mobile Einheit 102, zum Beispiel ein Mobiltelefon, dargestellt. Ein CDMA-System verwendet eine gemeinsame Bandbreite zur Übertragung des Pilottons und eines Datensignals 106 zwischen einer Basisstation 104 und einer mobilen Einheit 102 für mehrere Benutzer. Daher ist die Bandbreite durch eine Kombination aus vielen Signalen belegt. Kommunikationssysteme mit variabler Rate übertragen Daten in Einheiten, die als Datenframes bezeichnet werden, und, wie ihr Name schon sagt, mit verschiedenen Frameraten.
  • Bei CDMA-Systemen werden Frameraten-Informationen nicht von einer Einheit zur anderen, zum Beispiel von der Ausgangsbasisstation zum Empfänger, übertragen. Somit muss der Empfänger die Framerate jedes einzelnen Datenframes, den er vom Sender empfängt, Frame für Frame bestimmen. Das heißt, dass jeder Datenframe in einer Folge von Datenframes eine andere Framerate haben kann, und zwar in Abhängig keit davon, welche Framerate in Anbetracht der Datenmenge im Signal zum jeweiligen Zeitpunkt die effizienteste ist. Somit benötigt der Empfänger ein Verfahren zur Bestimmung der Framerate, mit der ein bestimmter Datenframe übertragen wird, wenn der Datenframe von der Einheit empfangen wird.
  • Es gibt herkömmliche Verfahren zur Bestimmung der Framerate eines Datenframes. Bei diesen herkömmlichen Verfahren wird jedoch ein charakteristisches Merkmal bzw. eine Eigenschaft des Signals verwendet, um zu versuchen, die echte Framerate des Datenframes festzustellen. So wird zum Beispiel bei einem der Verfahren nach dem Stand der Technik die Signalstärke bewertet. Insbesondere hat eine mit voller Rate erfolgende Übertragung eines Datenframes einen höheren Stärkepegel, da hier eine größere Bitmenge in den Datenframe gepackt wird, während eine mit einem Achtel der Rate erfolgende Übertragung eines Datenframes einen geringeren Stärkepegel hat, da dort eine geringere Bitmenge in den Datenframe gepackt wird. Da, wie bereits erwähnt, die Framerate eines Datenframes nicht direkt durch den Sender angezeigt wird, kann jedes herkömmliche Verfahren zur Bestimmung der Framerate nur einen Grad des Vertrauens bereitstellen, der davon ausgeht, dass die vermutete Framerate die echte Framerate des Datenframes ist. Unter unterschiedlichen Umständen kann jedes herkömmliche Verfahren zur Bestimmung von Frameraten seine Schwächen und Stärken haben. Wenn zusätzliche Verfahren (die unterschiedliche Strategien anwenden) zur Bestimmung von Frameraten zur Verfügung stehen, ist ein zuverlässigerer Grad des Vertrauens zur Framerate ermittelbar. Daher ergibt sich die Notwendigkeit zusätzlicher Verfahren und neuartiger Strategien zur Bestimmung der Framerate eines Datenframes.
  • Außerdem dürfen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Framerate eines Datenframes in einem Kommunikationssystem mit hohem Rauschpegel und variabler Rate keine wesentliche Neugestaltung des bestehenden Kommunikationssystems erforderlich machen. Das heißt, dass bei der Implementierung eines/einer realisierbaren Verfahrens bzw. Vorrichtung zur Bestimmung der Framerate in einem Kommunikationssystem mit variabler Rate Bauteile erforderlich sind, die dem Fachmann gut bekannt und mit bestehenden Kommunikationssystemen kompatibel sind, wenn die Kosten und die Zuverlässigkeit optimiert werden sollen. Auf diese Art und Weise wird die Notwendigkeit vermieden, bestehende Kommunikationssysteme kostspielig nachzurüsten oder kundenspezifische Bauteile anzufertigen. Wenn jedoch zur Implementierung einiger Verfahren zur Bestimmung einer Framerate eines Datenframes Modifizierungen erforderlich sind, so müssen diese Modifizierungen auf ein Mindestmaß beschränkt werden.
  • Es wird Bezug genommen auf die Patentanmeldung EP0817440 für ein Verfahren und ein System zur Bestimmung einer tatsächlichen Übertragungsrate einer codierten Kommunikation, die mit einer Übertragungsrate aus einer Mehrzahl von Übertragungsraten übertragen worden ist. Das System beinhaltet ein Viterbi-Decodiermittel, das die Zuverlässigkeit des Decodierergebnisses bestimmt, das durch Decodieren des Empfangssignals mit jeder jeweiligen Übertragungsrate erhalten wurde.
  • Zusammenfassend ist festzustellen, dass Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Verbesserung der Wiedergabetreue und Leistung eines CDMA-Kommunikationssystems besteht. Insbesondere ergibt sich die Notwendigkeit der Bestimmung der Framerate in einem Kommunikationssystem mit variabler Rate. Insbesondere ergibt sich die Notwendigkeit zusätzlicher Verfahren (die neue Strategien anwenden) zur Bestimmung der Framerate. Außerdem besteht Bedarf an einem Verfahren und einem System, die die beiden oben erwähnten Anforderungen erfüllen und wobei das Verfahren und die Vorrichtung leicht zu implementieren und bei der Verwendung in bestehenden Kommunikationssystemen mit variabler Rate dienlich sind. Schließlich ergibt sich, wenn zur Implementierung einiger Verfahren zur Bestimmung einer Framerate eines Datenframes Modifizierungen erforderlich sind, die Notwendigkeit der Beschränkung dieser Modifizierungen auf ein Mindestmaß.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Wiedergabetreue und Leistung digitaler Kommunikation bereit. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Framerate eines Datenframes in einem Kommunikationssystem mit variabler Rate bereit. Insbesondere bestimmt die vorliegende Erfindung die Framerate unter Verwendung neuer Verfahren oder Algorithmen. Außerdem sind das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung leicht zu implementieren und bei der Verwendung in bestehenden Kommunikationssystemen mit variabler Rate dienlich. Schließlich stellt die vorliegende Erfindung einige Verfahren zur Bestimmung einer Framerate eines Datenframes bereit, die nur geringe Modifizierungen an der Hardware des Kommunikationsgeräts erfordern.
  • Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein in Anspruch 1 beanspruchtes Verfahren, eine in Anspruch 7 beanspruchte Vorrichtung und einen in Anspruch 8 beanspruchten rechnerlesbaren Datenträger.
  • Insbesondere nutzt die vorliegende Erfindung eine a-priori Kenntnis eines logischen Pegels eines Datenframeabschnitts, um die Framerate des Datenframes zu bestimmen. Eine Ausführungsform nutzt die Tatsache aus, dass bei faltungscodierten Daten, die Endbits verwenden, jeder Datenframe einen Endbitabschnitt verwendet, um die zur Codierung des Datenframes verwendeten Schieberegister rückzusetzen. Dabei ist es so eingerichtet, dass der Endbitabschnitt des Datenframes acht Bits mit einem niedrigen logischen Pegel (zum Beispiel „0") hat, und zwar im Falle einer Einflusslänge K = 9 bei einem Faltungscodierer, obwohl auch andere Einflusslängen möglich sind. Jedoch erstrecken sich bei unterschiedlichen Frameraten in einem Kommunikationssystem mit variabler Rate die letzten acht Bits über unterschiedliche Zeiträume. Das stellt bei der Anwendung auf einen tatsächlichen Datenframe einen nützlichen Diskriminator zwischen den unterschiedlichen möglichen Frameraten bereit. Diese Informationen erzeugen in einer Ausführungsform ein Verfahren zur Erhöhung des Grads der Zuverlässig keit bei der Bestimmung einer Framerate eines Datenframes. Wenn insbesondere ein Korrelationsergebnis zwischen einem empfangenen Datensignal und seinem a priori festgestellten übertragenen Datensignal einen Schwellenwert überschreitet, ist ein hoher Grad des Vertrauens dahin gehend feststellbar, dass die vermutete Framerate wahrscheinlich korrekt ist.
  • In einer Ausführungsform ist die a-priori Kenntnis, dass die Endbits einen logischen Pegel von Null haben, dazu verwendbar, die Framerate auf eine andere Art und Weise zu bewerten. In dieser Ausführungsform wird die Leistung des Viterbi-Decodierers zur Bestimmung der Framerate des Datenframes verwendet. Insbesondere wenn die gewählte Framerate, die durch einen Viterbi-Decodierer implementiert wird, eine Zustandsänderung ergibt, und zwar in einer a priori festgestellten Richtung oder Reihenfolge für die letzten acht Bits des Datenframes für mindestens einen möglichen Pfad bei der Trellis-Diagramm-Bewertung, besteht ein hoher Grad des Vertrauens dahin gehend, dass die implementierte Framerate die echte Framerate des Datenframes ist. Außerdem wird eine Zweigmetrik für eine erwartete Eingabe „0" und eine erwartete Eingabe „1" für jeden Zustand berechnet. Die Zweigmetriken einer „erwarteten Null" werden für alle Zustände einer vorgegebenen Zeitstufe im Endbitabschnitt des Trellis-Diagramms summiert. Entsprechend werden die Zweigmetriken einer „erwarteten Eins" ebenfalls für alle Zustände einer vorgegebenen Zeitstufe summiert. Dann wird ein Delta aus der Differenz aus der summierten Zweigmetrik einer „erwarteten Eins" und der summierten Zweigmetrik einer „erwarteten Null" für jede vorgegebene Zeitstufe berechnet. Dann werden die Deltas aller Zeitstufen im Endbitabschnitt summiert, um eine Deltasumme zu erhalten. Wenn die Deltasumme ein großer positiver Wert ist, besteht ein hoher Grad des Vertrauens dahin gehend, dass die durch den Viterbi-Decodierer verwendete Framerate die richtige ist. Wenn die Deltasumme eine kleinere Zahl ist, besteht ein geringerer Grad des Vertrauens dahin gehend, dass die durch den Viterbi-Decodierer verwendete Framerate die richtige ist. Die Zweigmetrikdeltas der Endbits, die vom Symboldetektorabschnitt des Viterbi-Decodierers bereitgestellt werden, stellen eine „weiche Entscheidung" (soff decision) über die Framerate bereit. In der vorliegenden Ausführungsform ist festgestellt, dass eine geringere Metrik und daher eine größere Deltasumme einen höheren Grad des Vertrauens darstellen. Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch gut für eine alternative Ausführungsform, in der festgestellt ist, dass eine höhere Metrik und daher eine kleinere Deltasumme einen höheren Grad des Vertrauens darstellen.
  • In einer anderen Ausführungsform werden die normalen, nach einer „harten Entscheidung" (hard decision) decodierten Endbitausgabedaten des Viterbi-Decodierers zusammen mit „weichen Entscheidungen" verwendet, die sich aus den in der vorherigen Ausführungsform beschriebenen Zweigmetrikdeltas der Endbits ergeben. Die nach einer harten Entscheidung decodierten Endbitausgabedaten werden in einer Zurückverfolgungsoperation bereitgestellt, die durch den Folgedetektorabschnitt des Viterbi-Decodierers implementiert wird. Daher nutzt die vorliegende Ausführungsform sowohl die Zurückverfolgungsoperation als auch den Symboldetektorabschnitt des Viterbi-Decodierers. Folglich ergeben sich zuverlässigere weiche Ausgabedaten, wodurch die Zuverlässigkeit des Prozesses der Frameratenbestimmung erhöht wird.
  • Insbesondere berechnet und speichert die zweite Ausführungsform die acht weichen Entscheidungen, zum Beispiel die Zweigmetrikdeltas, für jede der acht Endbitzeitstufen, zum Beispiel Delta(1) bis Delta(8) (siehe vorherige Ausführungsform). Außerdem findet auch die normale Decodieroperation statt. Sobald die acht harten Entscheidungen getroffen worden sind, werden die acht Softsymbole berechnet, indem die harten Entscheidungen mit den weichen Entscheidungen kombiniert werden. Danach wird jedes der acht Softsymbole mit den erwarteten Endbits korreliert, um ein Korrelationsergebnis zu erhalten. Das Korrelationsergebnis zeigt im Wesentlichen an, ob das empfangene Bit, wie für das Endbit erwartet, eine Null war, und stellt einen Grad des Vertrauens für die Anzeige bereit. Für jede Framerate wird ein Korrelationsergebnis bestimmt und mit einem jeweiligen Schwellenwert für jede Framerate verglichen. Ein befriedigender Vergleich zeigt an, dass die gewählte Framerate die richtige ist.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen Algorithmus zur Bestimmung der Framerate eines Datenabschnitts eines Datenframes ohne Änderungen an der Hardware des Kommunikationsgeräts bereit. In einer anderen Ausführungsform sind geringe Änderungen an der Hardware des Kommunikationsgeräts erforderlich, um einen anderen Algorithmus zur Bestimmung der Framerate eines Datenabschnitts eines Datenframes bereitzustellen.
  • Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann nach dem Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, die in den verschiedenen Zeichnungen veranschaulicht sind, einleuchten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen, die in diese Patentbeschreibung eingeschlossen sind und einen Bestandteil davon bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Erfindungsprinzipien. Die Zeichnungen, auf die in dieser Beschreibung Bezug genommen wird, sollten so verstanden werden, dass sie, außer wenn es besonders erwähnt ist, nicht maßstabgerecht sind.
  • 1A NACH DEM STAND DER TECHNIK veranschaulicht eine herkömmliche Basisstation und ein herkömmliches Mobiltelefon.
  • 2A ist ein Zeitverlauf eines hypothetischen Datenframes, der in einem Kommunikationssystem verwendet wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2B ist ein Blockdiagramm von Datenframe-Zusammenstellungen bei unterschiedlichen Frameraten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2C ist ein Blockdiagramm eines Kommunikationsgeräts, das die Bestimmung der Framerate eines Datenframes bereitstellt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2D ist ein abgekürztes Trellis-Diagramm, das zur Bestimmung der Framerate eines Datenframes verwendet wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm der Schritte, die zur Implementierung einer ersten Ausführungsform zur Bestimmung der Framerate eines Datenframes in einem Kommunikationsgerät verwendet werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein Ablaufdiagramm der Schritte, die zur Implementierung einer zweiten Ausführungsform zur Bestimmung der Framerate eines Datenframes in einem Kommunikationsgerät verwendet werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist ein Diagramm mehrerer beispielhafter Datenframes in unterschiedlichen Stufen des Übertragens und Empfangens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESTE ART UND WEISE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Nun wird ausführlich auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Zwar wird die Erfindung im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, doch gilt es als vereinbart, dass diese die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränken sollen. Außerdem sind in der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein umfassendes Verständnis für die vorliegende Erfindung zu schaffen. Dem Fachmann wird jedoch einleuchten, dass die vorliegende Erfindung auch ohne diese spezifischen Einzelheiten ausführbar ist. In anderen Fällen sind wohl bekannte Verfahren, Prozeduren, Bauteile und Schaltungen nicht ausführlich beschrieben worden, um Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht unnötigerweise unverständlich zu machen.
  • Einige Abschnitte der folgenden ausführlichen Beschreibungen, zum Beispiel die Prozesse, werden dargestellt als Prozeduren, logische Blöcke, Verarbeitungen und andere symbolische Darstellungen von Operationen, denen Datenbits in einem Rechner oder digitalen Systemspeicher oder Signale in einem Kommunikationsgerät unterzogen werden. Diese Beschreibungen und Darstellungen sind die Mittel, die von den Fachleuten auf dem Gebiet der digitalen Kommunikation dazu verwendet werden, das Wesen ihrer Arbeit anderen Fachleuten am wirksamsten zu vermitteln. Eine Prozedur, ein logischer Block, ein Prozess usw. soll hierin und im Allgemeinen eine in sich widerspruchsfreie Folge von Schritten oder Befehlen sein, die zu einem gewünschten Ergebnis führen. Die Schritte sind diejenigen, die physikalische Handhabungen von physikalischen Größen erfordern. Für gewöhnlich, aber nicht notwendigerweise, erfolgen diese physikalischen Handhabungen in Form von elektrischen oder magnetischen Signalen, die die Fähigkeit haben, in einem Kommunikationsgerät oder einem Prozessor gespeichert, übertragen, kombiniert, verglichen und anderweitig gehandhabt zu werden. Aus praktischen Gründen und unter Bezugnahme auf den üblichen Gebrauch werden diese Signale hinsichtlich der vorliegenden Erfindung als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Ausdrücke, Zahlen oder dergleichen bezeichnet.
  • Es sollte jedoch bedacht werden, dass all diese Begriffe so zu interpretieren sind, dass sie sich auf physikalische Handhabungen und Größen beziehen und lediglich zweckdienliche Bezeichnungen sind, die im Hinblick auf Begriffe, die auf dem Fachgebiet üblicherweise verwendet werden, weiter gehend zu interpretieren sind. Sofern in den folgenden Erörterungen nicht konkret etwas anderes festgelegt ist, gilt es als vereinbart, dass sich in den gesamten Erörterungen der vorliegenden Erfindung Begriffe wie „Empfangen", „Auswählen", „Wählen", „Abtasten", „Vergleichen", „Anzeigen/Angeben", „Wiederholen", „Decodieren", „Bestimmen", „Bereitstellen" oder dergleichen auf die Funktion und die Prozesse eines Kommunikationsgeräts oder eines ähnlichen elektronischen Rechengeräts beziehen, das Daten handhabt und umformt. Die Daten werden als physikalische (elektronische) Größen in den Bauteilen des Kommunikationsgeräts oder den Registern und Speichern des Rechnersystems dargestellt und in andere Daten umgeformt, die gleichermaßen als physikalische Größen in den Bauteilen des Kommunikationsgeräts oder den Speichern oder Registern des Rechnersystems oder anderen solchen Geräten zur Speicherung, Übertragung oder Anzeige von Informationen dargestellt sind.
  • Nun soll auf 2A Bezug genommen werden, die einen hypothetischen Datenframe, der in einem Kommunikationssystem verwendet wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2A zeigt eine Zeitabszisse 204, über die Informationsbits separierbar sind, und eine Amplitudenordinate 202 zur Darstellung von logischen Pegeln (zum Beispiel hoch und niedrig) von Daten. Im Allgemeinen werden übertragene und empfangene Signale in einem digitalen Kommunikationssystem in Datenframes aufgespalten, die eine spezifische Länge von Binärziffern (Bits) umfassen. So zeigt 2A zum Beispiel einen beispielhaften Datenframe 206a, auf den nachfolgende Datenframes (zum Beispiel 206b) folgen. Der Datenframe 206a in der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet einen Datenabschnitt 208, der Systeminformationen als Kopf und einen Endbitabschnitt 210 beinhalten kann. Der in 2A gezeigte Datenframe ist die uncodierte Datenbitkonfiguration des Frames. Es leuchtet ein, dass der gezeigte Datenframe auch in einer codierten Symboldomain zur Übertragung existieren kann. Bemerkenswert ist die Tatsache, dass die Endbits der uncodierten Daten alle einen niedrigen logischen Pegel (zum Beispiel „0") haben. Zwar verwendet die vorliegende Ausführungsform für Endbits niedrige logische Pegel, doch eignet sich die vorliegende Erfindung auch gut für andere logische Pegel (zum Beispiel „1"), wenn man voraussetzt, dass der Pegel für Codier- und Decodier-Operationen entsprechend invertiert wird. Der Datenabschnitt 208 des Datenframes 206a beinhaltet typischerweise niedrige logische Pegel und hohe logische Pegel, die Dateninhalte darstellen. Anstatt logische Pegel von „+1" und „0" zu verwenden, eignet sich die vorliegende Erfindung auch gut für die Verwendung von logischen Pegeln von „+1" und „–1" zur Übertragung von Datensignalen und Endbitsignalen. In dieser letzteren Ausführungsform würden sich die Prüfbedingungen entsprechend den neuen logischen Pegeln andern.
  • Nun soll auf 2B Bezug genommen werden, die ein Blockdiagramm einer Zusammenstellung von Datenframes bei unterschiedlichen Frameraten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Datenframes werden in 2B nur deshalb zusammen gezeigt, um einen Vergleich auf einen Blick zu ermöglichen.
  • Ähnlich wie die vorherige Figur, zeigt die vorliegende 2B eine Zeitabszisse 204, über die Informationsbits separiert sind, und eine Amplitudenordinate 202 zur Darstellung von logischen Pegeln von Daten. Im Interesse der Klarheit wird jedoch die Amplitude einzelner Datenbits für jeden Datenframe in 2B nicht gezeigt. Die Ordinate in 2B zeigt einen ersten Datenframe 226a mit einer Framerate „A" 220a, die der vollen Framerate entspricht, einen zweiten Datenframe 226b mit einer Framerate „B" 220b, die der halben Framerate entspricht, einen dritten Datenframe 226c mit einer Framerate „C" 220c, die einem Viertel der Framerate entspricht, und einen vierten Datenframe 226d mit einer Framerate „D" 220d, die einem Achtel der Framerate entspricht. Zwar zeigt die vorliegende Ausführungsform vier unterschiedliche Frameraten, doch eignet sich die vorliegende Erfindung auch gut für beliebige andere Frameratenmengen und – werte. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die vier bereitgestellten Frameraten tatsächlich Frameraten, die in CDMA-Systemen (Code Division Multiple Access) mit variabler Rate verwendet werden. In einer Ausführungsform ist eine volle Rate als 400 Bits/20 Millisekunden (ms) für Rate A definierbar, eine halbe Rate als 200 Bits/20 ms für Rate B, eine Viertelrate als 100 Bits/20 ms und eine Achtelrate als 50 Bits/20 ms. Auch hier gilt, dass die vorliegende Ausführungsform zwar vier spezifische Frameraten zeigt, die vorliegende Erfindung sich aber auch gut für jeden beliebigen anderen Frameratenwert eignet. Die vorliegende Erfindung eignet sich zum Beispiel gut für die Verwendung der tatsächlichen CDMA-Datenraten.
  • Wie aus 2B ebenfalls hervorgeht, manifestieren sich die Unterschiede in den Frameraten der einzelnen Datenframes in der Länge der Endbitabschnitte der einzelnen Datenframes. Die unterschiedlichen Zeitlängen (siehe Zeitskale 204) der Endbits, zum Beispiel 222a bis 222d, entstehen dadurch, dass bei einem Faltungscode mit einer Einflusslänge K = 9 die Länge der Endbits, ungeachtet der Framerate, immer die letzten acht Bits des Datenframes in Anspruch nimmt. So nehmen zum Beispiel bei einer vollen Rate die letzten acht Bits, zum Beispiel Endabschnitt 222a, 0,4 ms in Anspruch, zum Beispiel 8 Bits × (20 ms/400 Bits). Entsprechend nehmen bei einer halben Rate die letzten acht Bits, zum Beispiel Endabschnitt 222b, 0,8 ms in Anspruch. Bei einer Viertelrate nehmen die letzten acht Bits, zum Beispiel Endabschnitt 222c, 1,6 ms in Anspruch, und bei einer Achtelrate nehmen die letzten acht Bits, zum Beispiel Endabschnitt 222d, 3,2 ms in Anspruch. Dieses Phänomen ist über die in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Raten hinaus auf jede beliebige andere Rate anwendbar. Außerdem verwendet die vorliegende Ausführungsform Endbits mit einem niedrigen logischen Pegel, zum Beispiel „0", obwohl auch ein anderer logischer Pegel verwendbar ist.
  • Nun soll auf 2C Bezug genommen werden, die ein Blockdiagramm eines Kommunikationsgeräts, das die Bestimmung der Framerate eines Datenframes bereitstellt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Kommunikationsgerät 200c beinhaltet eine Antenne 252, einen Transceiver 254, einen Controller 256, einen Speicher 258 und einen Basisbandprozessor 260. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch viel mehr Bauteile als die in der vorliegenden Ausführungsform gezeigten beinhalten. Die Antenne 252 ist an den Transceiver 254 gekoppelt. Der analoge Transceiver wiederum ist an den Basisbandprozessor 260 und den Controller 256 gekoppelt. Der Controller ist an den Speicher 258 und den Basisbandprozessor 260 gekoppelt. Der Speicher ist auch an den Basisbandprozessor 260 gekoppelt. Der Basisbandprozessor beinhaltet einen Viterbi-Decodierer 262 und eine Einheit zur zyklischen Redundanzprüfung (CRC) 264, die aneinander gekoppelt sind. In unterschiedlichen Ausführungsformen kann der Basisbandprozessor entweder ein DSP-Chip, eine Zustandsmaschine oder eine Kombination aus beiden sein. Neben diesen Bauteilen eignet sich die vorliegende Erfindung gut für den Einschluss zusätzlicher Bauteile in den Basisbandprozessor 260.
  • Nun soll auf 2D Bezug genommen werden, die ein abgekürztes Trellis-Diagramm, das zur Bestimmung der Framerate eines Datenframes verwendet wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Trellis-Diagramm 200d ist im Interesse der Klarheit abgekürzt und zeigt nur zwei Zustände, nämlich den Zustand „a" 294 und den Zustand „d" 296. Jedoch können darin auch viele andere Zustände existieren. Das Trellis-Diagramm 200d ist in dieser Figur hinsichtlich des Zeitverlaufs zweigeteilt. Der erste Teil 278 des Trellis-Diagramms 200d stellt Zustände und Zustandsänderungen des Datenabschnitts des Datenframes dar. Der zweite Teil 280 des Trellis-Diagramms 200d dagegen stellt Zustände und Zustandsänderungen des Endbitabschnitts des Datenframes dar. Jede Zeile von Punkten stellt einen möglichen Zustand des Codierers dar. Daher kann die Ordinate 270 des Trellis-Diagramms 200d Zustande darstellen. Entsprechend stellt jede Spalte von Punkten eine Stufe oder einen Zeitpunkt dar, auf der bzw. zu dem ein neues Datenbit empfangen wird. Daher kann die Abszisse 272 des Trellis-Diagramms 200d die Zeit oder empfangene Datenbits darstellen. Das Trellis-Diagramm 200d beginnt bei Punkt 282, der den Nullzustand darstellt, bei dem alle Schieberegister des Codierers zu Beginn eines vorgegebenen Datenframes auf Null gestellt sind.
  • Im Datenabschnitt 278 des Trellis-Diagramms 200d sind Dateninhalte mit einem hohen logischen Pegel oder einem niedrigen logischen Pegel empfangbar. Diese Eingaben bewirken Zustandsänderungen, die zum Beispiel durch mehrere mögliche Pfade von einem Zustand in einer Spalte zu einem anderen Zustand in der nächsten Spalte dargestellt sind. Zustände können sich zufällig ändern, und tun dies auch, und zwar in Abhängigkeit vom booleschen Wert der Dateneingabe im Datenabschnitt 278 des Trellis-Diagramms 200d. Im Endbitabschnitt 280 des Trellis-Diagramms 200d sollten sich Zustände jedoch nur in einer erwarteten Richtung ändern, wenn die richtige Rate für das Decodieren gewählt wird. Diese Schlussfolgerung ergibt sich, weil die letzten acht Datenbits im Datenframe der vorliegenden Ausführungsform bekannte vorgegebene boolesche Werte (zum Beispiel durchgängig den Wert „0") haben. Daher bewegt sich der Zustand immer in Richtung eines durchgängigen Nullzustandes (zum Beispiel Punkt 298), dargestellt durch den Pfad 292 im Endbitabschnitt 280 des Trellis-Diagramms 200d. Der Pfad 290 zeigt Zustandsänderungen, die im Endbitabschnitt 280 des Trellis-Diagramms 200d auftreten. Daher ist der Pfad 290 kein Überlebenspfad, da er nicht die erwarteten Zustandsänderungen ergibt. So bewegt sich zum Beispiel der Pfad 290 nicht in Richtung eines durchgängigen Nullzustandes am Punkt 298. Dagegen ergibt der Pfad 292 die erwarteten Zustandsänderungen, da sich hier zum Beispiel der Endbitabschnitt des Datenframes in Richtung eines durchgängigen Nullzustandes am Punkt 298 bewegt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform verläuft die Bewegung in Richtung eines durchgängigen Nullzustandes nach und nach über alle Stufen innerhalb des Endbitabschnitts 280 des Trellis-Diagramms 200d hinweg. Jedoch kann in einer alternativen Ausführungsform die Bewegung von Endbitzuständen in Richtung eines durchgängigen Nullzustandes innerhalb einer einzigen Stufe verlaufen und dort bis zum Ende des Endbitabschnitts verbleiben. Die Bewegung von Endbitzuständen in Richtung eines durchgängigen Nullzustandes kann auch über eine beliebige Anzahl von Stufen hinweg verlaufen, die im Endbitabschnitt 280 des Trellis-Diagramms 200d zur Verfügung stehen, so lange der Zustand des letzten Endbits dem durchgängigen Nullzustand entspricht. Zwar wird in der vorliegenden Ausführungsform erwartet, dass sich Zustände im Endbitabschnitt des Datenframes aufgrund eines durchgängigen Nullinhalts der Endbits in Richtung eines durchgängigen Nullzustandes bewegen, doch eignet sich die vorliegende Erfindung auch gut für die Verwendung von alternativen Bewegungen der Zustände im Endbitabschnitt des Datenframes zur Feststellung der Framerate des Datenframes. Wenn zum Beispiel die Endbits einen hohen booleschen Wert (zum Beispiel „1") anstelle eines niedrigen booleschen Wertes verwenden würden, würde die erwartete Bewegung von Zuständen des Endbitabschnitts des Datenframes in Richtung eines Datenzustandes mit dem durchgängigen Wert „1" verlaufen.
  • Nun soll auf 3 Bezug genommen werden, die ein Ablaufdiagramm 3000 der Schritte, die zur Implementierung einer ersten Ausführungsform zur Bestimmung der Framerate eines Datenframes in einem Kommunikationsgerät verwendet werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Durch die Verwendung der Ablaufdiagramm-Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Framerate eines Datenframes unter Anwendung neuer Strategien genauer bestimmbar. Folglich stellt die vorliegende Erfindung eine Verbesserung hinsichtlich der Kapazität, Wiedergabetreue und Leistung digitaler Kommunikation bereit. Zwar wendet die vorliegende Ausführungsform das Ablaufdiagramm 3000 auf ein digitales CDMA-Kommunikationssystem an, doch ist die vorliegende Erfindung auf jedes Kommunikationssystem anwendbar, dessen Ziel die Feststellung einer Datenrate ist. Auch ist die vorliegende Erfindung sowohl auf mobile Einheiten als auch auf Basisstationen anwendbar, die für Operationen auf dem Gebiet der Telekommunikation verwendet werden.
  • Das Ablaufdiagramm 3000 beginnt mit Schritt 3002. In Schritt 3002 der vorliegenden Ausführungsform wird ein Signal empfangen. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3002 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Die Anten ne 252 empfängt ein Signal, das durch den Transceiver 254 verarbeitet und an den Basisbandprozessor 260 zur digitalen Signalverarbeitung übertragen wird. In einer Ausführungsform kann das Kommunikationsgerät 200c ein Mobiltelefon oder eine Basisstation in einem digitalen CDMA-Kommunikationssystem darstellen. Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch gut für alternative Kommunikationssysteme. Nach Schritt 3002 wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3003 fortgesetzt.
  • In Schritt 3003 der vorliegenden Ausführungsform wird ein Datenframeabschnitt des Signals ausgewählt. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3003 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Der Basisbandprozessor 260 isoliert einen Datenframeabschnitt des Signals zum Zwecke der nachfolgenden Analyse. Der Datenframeabschnitt kann jede Bitlänge haben, die durch ein bestimmtes Kommunikationssystem spezifiziert ist. Nach Schritt 3003 wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3004 fortgesetzt.
  • In Schritt 3004 der vorliegenden Ausführungsform wird eine potentielle Framerate ausgewählt und formatiert. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3004 in 5 implementiert, wo das Formatieren der unterschiedlichen ausgewählten Frameraten gezeigt wird. Schritt 3004 ergibt sich, weil die vorliegende Ausführungsform ein Kommunikationssystem mit „variabler Rate" verwendet. Somit kann die Rate, mit der Daten zwischen zwei Geräten übertragen werden, eine von vielen möglichen Raten sein. Es könnten nur zwei Raten in einer Ausführungsform vorhanden sein. Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch gut für ein Kommunikationssystem mit einer beliebigen Anzahl von Datenübertragungsraten. Nach Schritt 3004 wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3006 fortgesetzt.
  • In Schritt 3006 der vorliegenden Ausführungsform wird der Datenframe in einem Viterbi-Decodierer empfangen. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3006 durch den in 2C gezeigten Viterbi-Decodierer 262 implementiert. Nach Schritt 3006 wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3008 fortgesetzt.
  • In Schritt 3008 der vorliegenden Ausführungsform wird ein Datenframe durch den Viterbi-Decodierer mit der ausgewählten potentiellen Framerate decodiert. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3008 durch das Kommunikationsgerät 200c in 2C implementiert. Insbesondere ist der Viterbi-Decodierer 262 des Kommunikationsgeräts 200c so ausgelegt, dass er einen Datenframe decodiert. Es leuchtet ein, dass dem Fachmann der Aufbau und die Funktion des Viterbi-Decodierers 262 gut bekannt sind. Es leuchtet ein, dass ein Viterbi-Decodierer zusätzlich zu den aus der Decodier-Operation resultierenden Daten bestimmte Ausgabedaten bereitstellen könnte. Diese Ausgabedaten könnten eine akkumulierte beste Metrikausgabe 3008a, die eine Summe der besten Metriken jeder Stufe in dem durch den Viterbi-Decodierer implementierten Trellis-Diagramm ist, beinhalten, ohne auf diese beschränkt zu sein. Die Ausgabedaten können auch eine akkumulierte zweitbeste Metrikausgabe 3008b, die eine Summe der zweitbesten Metriken jeder Stufe ist, beinhalten. Die akkumulierte beste Metrikausgabe 3008a und die akkumulierte zweitbeste Metrik 3008b sind für den Endbitabschnitt (zum Beispiel Abschnitt 280 in 2D) des Trellis-Diagramms 200d allein oder für den Datenabschnitt 278 und den Endbitabschnitt 280 bewertbar. Eine Zustandsstatusausgabe 3008c ist für jedes Endbit verfügbar. Schließlich ist auch eine Zweigmetrikdeltaausgabe für die Endbits 3008d verfügbar. Diese Ausgabedaten werden in nachfolgenden Schritten des Ablaufdiagramms 3000 verwendet. Nach Schritt 3008 wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3010 fortgesetzt.
  • In Schritt 3010 der vorliegenden Ausführungsform bestimmt eine Abfrage, ob die akkumulierte beste Metrik über einem ersten Schwellenwert liegt. Der erste Schwellenwert kann in Abhängigkeit von den charakteristischen Merkmalen des Kommunikationssystems, auf das er angewendet wird, und von Simulationstestergebnissen sehr unterschiedlich sein. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3010 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Insbesondere kann der Controller 256 Ausgabedaten des Viterbi-Decodierers 262, die im Speicher 258 gespeichert sind, bewerten, um Schritt 3010 auszuführen. Wenn die akkumulierte beste Metrik über dem ersten Schwellenwert liegt, wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3012 fortgesetzt. Wenn jedoch die akkumulierte beste Metrik nicht über dem ersten Schwellenwert liegt, wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3014 fortgesetzt.
  • Die vorliegende Ausführungsform für Schritt 3010 verwendet einen Schwellenwert, um zu bestimmen, ob das Ergebnis der Abfrage akzeptabel ist. So wird zum Beispiel in einer Ausführungsform eine Gleitskala verwendet, um einen Grad des Vertrauens in Abhängigkeit davon zu bestimmen, wie nahe die akkumulierte beste Metrik am ersten Schwellenwert liegt. Somit ist ein sehr hoher Grad des Vertrauens feststellbar, wenn die akkumulierte beste Metrik weit unter dem ersten Schwellenwert liegt. Ein sehr geringer Grad des Vertrauens ist dann feststellbar, wenn zum Beispiel die akkumulierte beste Metrik weit über dem ersten Schwellenwert liegt. Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch gut für die Verwendung von vielen unterschiedlichen Arten der Bewertung.
  • Schritt 3012 ergibt sich, wenn die akkumulierte beste Metrik, wie in Schritt 3010 bestimmt, über dem ersten Schwellenwert liegt. In Schritt 3012 der vorliegenden Ausführungsform wird ein geringer Grad des Vertrauens für den gewählten potentiellen Frame festgestellt. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3012 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Insbesondere kann der Controller 256 einen geringen Grad des Vertrauens feststellen und ihn in Form von Daten im Speicher 258 speichern, um Schritt 3012 auszuführen. Nach Schritt 3012 wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3016 fortgesetzt.
  • Schritt 3014 ergibt sich, wenn die akkumulierte beste Metrik, wie in Schritt 3010 bestimmt, nicht über dem ersten Schwellenwert liegt. In Schritt 3014 der vorliegenden Ausführungsform wird als Antwort auf die in Schritt 3010 erfolgte Abfrage ein hoher Grad des Vertrauens für den gewählten potentiellen Frame festgestellt. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3014 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Insbesondere kann der Controller 256 einen hohen Grad des Vertrauens feststellen und ihn in Form von Daten im Speicher 258 speichern, um Schritt 3014 auszuführen. Nach Schritt 3014 wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3016 fortgesetzt.
  • In Schritt 3016 der vorliegenden Ausführungsform bestimmt eine Abfrage, ob eine Differenz aus einer akkumulierten besten Metrik und einer akkumulierten zweitbesten Metrik eines Datenframes über einem zweiten Schwellenwert liegt. Der zweite Schwellenwert kann in Abhängigkeit von den charakteristischen Merkmalen des Kommunikationssystems, auf das er angewendet wird, und von Simulationstestergebnissen sehr unterschiedlich sein. Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch gut für die Verwendung eines Schwellenwertes, der in Abhängigkeit von den charakteristischen Merkmalen des Kommunikationssystems, auf das er angewendet wird, sehr unterschiedlich sein kann. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3016 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Insbesondere kann der Controller 256 Ausgabedaten des Viterbi-Decodierers 262, die im Speicher 258 gespeichert sind, bewerten, um Schritt 3016 auszuführen. Wenn die rechnerische Differenz aus der akkumulierten besten Metrik und der akkumulierten zweitbesten Metrik über dem zweiten Schwellenwert liegt, wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3018 fortgesetzt. Wenn jedoch die rechnerische Differenz aus der akkumulierten besten Metrik und der akkumulierten zweitbesten Metrik nicht über dem zweiten Schwellenwert liegt, wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3020 fortgesetzt.
  • Die vorliegende Ausführungsform für Schritt 3016 verwendet einen Schwellenwert, um zu bestimmen, ob das Ergebnis der Abfrage akzeptabel ist. So wird zum Beispiel in einer Ausführungsform eine Gleitskala verwendet, um einen Grad des Vertrauens in Abhängigkeit davon zu bestimmen, wie weit die rechnerische Differenz aus der akkumulierten besten Metrik und der akkumulierten zweitbesten Metrik über einem zweiten Schwellenwert liegt. Somit ist ein sehr hoher Grad des Vertrauens feststellbar, wenn die rechnerische Differenz weit unter dem zweiten Schwellenwert liegt. Ein sehr geringer Grad des Vertrauens ist dann feststellbar, wenn zum Beispiel die rechnerische Differenz weit über dem zweiten Schwellenwert liegt. Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch gut für die Verwendung von vielen unterschiedlichen Arten der Bewertung.
  • Schritt 3018 ergibt sich, wenn die rechnerische Differenz aus der akkumulierten besten Metrik und der akkumulierten zweitbesten Metrik, wie in Schritt 3016 bestimmt, über dem zweiten Schwellenwert liegt. In Schritt 3018 der vorliegenden Ausführungsform wird ein geringer Grad des Vertrauens für den gewählten potentiellen Frame festgestellt. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3018 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Insbesondere kann der Controller 256 einen geringen Grad des Vertrauens feststellen und ihn in Form von Daten im Speicher 258 speichern, um Schritt 3018 auszuführen. Nach Schritt 3018 wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3022 fortgesetzt.
  • Schritt 3020 ergibt sich, wenn die rechnerische Differenz aus der akkumulierten besten Metrik und der akkumulierten zweitbesten Metrik, wie in Schritt 3016 bestimmt, nicht über dem zweiten Schwellenwert liegt. In Schritt 3020 der vorliegenden Ausführungsform wird als Antwort auf die in Schritt 3016 erfolgte Abfrage ein hoher Grad des Vertrauens für den gewählten potentiellen Frame festgestellt. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3020 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Insbesondere kann der Controller 256 einen hohen Grad des Vertrauens feststellen und ihn in Form von Daten im Speicher 258 speichern, um Schritt 3020 auszuführen. Nach Schritt 3020 wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3022 fortgesetzt.
  • In Schritt 3022 der vorliegenden Ausführungsform bestimmt eine Abfrage, ob der Zustand jedes Bits in einem Endbitabschnitt des Datenframes im Trellis-Diagramm mit einem erwarteten Zustand jenes Bits übereinstimmt. 2D zeigt, wie Schritt 3022 implementiert wird. Insbesondere kann, wenn der beste Metrikzustand, zum Beispiel Zustand d 294 für Pfad 292 am Ende des Datenabschnitts 278 des Trellis-Diagramms 200d, gegeben ist, die vorliegende Ausführungsform den erwarteten Zustand des ersten Bits im Endbitabschnitt 280 des Trellis-Diagramms zum Beispiel mit Hilfe einer Zustandstabelle bestimmen. Der erwartete Zustand ist bestimmbar, weil in der vorliegenden Ausführungsform a priori festgestellt worden ist, dass die Endbits den Wert „0" haben. Der tatsächliche Zustand, der aus dem Dateninhalt des ersten Endbits berechnet worden ist, wird mit diesem erwarteten Zustand verglichen und gezählt, wenn er eine Übereinstimmung zeigt. Entsprechend ist ein erwarteter Zustand des nächsten Bits des Endbitabschnitts des Trellis-Diagramms bestimmbar, wenn der erwartete Zustand des vorherigen Bits und die Kenntnis, dass a priori ein Endbitwert von „0" festgestellt wor den ist, gegeben sind. Die Zahl wird inkrementiert, wenn die beiden Zustände übereinstimmen. Dieser Prozess setzt sich für alle Bits im Endbitabschnitt des Trellis-Diagramms fort. In einer Ausführungsform wird die Zählung nur unter Verwendung des besten Metrikzustandes durchgeführt, zum Beispiel für den besten einzelnen Pfad durch den Datenabschnitt 278 des Trellis-Diagramms.
  • In einer anderen Ausführungsform ist der Schritt 3022 jedoch für alle für den Datenabschnitt 278 des Trellis-Diagramms festgestellten Datenpfade durchführbar. Im Wesentlichen wird erwartet, dass das Trellis-Diagramm 200d am Punkt 298, einem durchgängigen Nullzustand, endet. In Abhängigkeit vom besten Metrikzustand am Ende des Datenabschnitts des Trellis-Diagramms könnten jedoch mehrere Zustandsänderungen zulässig sein, bevor der durchgängige Nullzustand des letzten Bits in der Endbitfolge erreicht wird. Daher stellt die vorliegende Ausführungsform durch Vergleichen des erwarteten Zustandes mit dem tatsächlichen Zustand jedes Bits im Endbitabschnitt des Trellis-Diagramms ein wirksames Verfahren zur Beurteilung des Grads des Vertrauens dahin gehend bereit, ob die durch den Viterbi-Decodierer verwendete Framerate die tatsächliche Framerate des Datenframes ist.
  • Die vorliegende Ausführungsform für Schritt 3022 verwendet einen Schwellenwert, um zu bestimmen, ob das Ergebnis der Abfrage akzeptabel ist. So wird zum Beispiel in einer Ausführungsform eine Gleitskala verwendet, um einen Grad des Vertrauens in Abhängigkeit von der Menge der übereinstimmenden Zustände, zum Beispiel zwischen den tatsächlichen und erwarteten Zuständen, zu bestimmen. Somit ist ein sehr hoher Grad des Vertrauens feststellbar, wenn in einem Fall die Zustände aller acht Bits im Endbitabschnitt des Datenframes übereinstimmen. Ein sehr geringer Grad des Vertrauens ist dann feststellbar, wenn zum Beispiel nur ein bis drei Zustande übereinstimmen. Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch gut für die Verwendung von vielen unterschiedlichen Arten der Bewertung.
  • In einer Ausführungsform, die Schritt 3022 implementiert, beinhaltet der Endbitabschnitt des Datenframes die letzten acht Bits bei einem Faltungscode mit einer Einflusslänge K = 9. Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch gut für die Ver wendung von anderen Bitlängen und anderen Abschnitten des Datenframes, und zwar in Abhängigkeit von den charakteristischen Merkmalen des Kommunikationssystems, auf das sie angewendet wird. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3022 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Insbesondere kann der Controller 256 Ausgabedaten des Viterbi-Decodierers 262, die im Speicher 258 speicherbar sind, bewerten, um Schritt 3022 auszuführen.
  • Schritt 3022 ist in 2A weiter veranschaulicht. In 2A weist der Endbitabschnitt 210 des Datenframes 206a einen durchgängigen Nullzustand auf. Ausgehend von dieser a-priori Kenntnis wird erwartet, dass sich das Zustandsdiagramm des Endbitabschnitts des Datenframes auf eine spezifische Art und Weise ändert, und zwar beginnend mit dem besten Metrikzustand, mit dem es beginnt. Folglich sollte das Trellis-Diagramm in 2D Übergänge haben, die sich letzten Endes einem durchgängigen Nullzustand annähern. Diese Schlussfolgerung ergibt sich, wenn man voraussetzt, dass der logische Pegel der Endbits „0" beträgt und dass der Viterbi-Decodierer für das Decodieren die richtige Framerate verwendet hat. Daher weist im vorliegenden Beispiel und in der vorliegenden Ausführungsform mindestens einer der decodierten Pfade die gewünschte Zustandsänderung (zum Beispiel in Richtung eines durchgängigen Nullzustandes) des Endbitabschnitts des Signals auf. Dann besteht ein hoher Grad des Vertrauens dahin gehend, dass die Framerate, die der Viterbi-Decodierer für das Decodieren gewählt hat, die tatsächliche Framerate des Datenframes ist. Wenn die Zustände aller Bits mit dem erwarteten Zustand in einem Endbitabschnitt des Datenframes nicht in einem akzeptablen Maße übereinstimmen, zum Beispiel die Zählung den Schwellenwert nicht überschreitet, wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3024 fortgesetzt. Wenn jedoch die Zustände aller Bits mit dem erwarteten Zustand in einem akzeptablen Maße übereinstimmen, zum Beispiel die Zählung den Schwellenwert erreicht oder überschreitet, wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3026 fortgesetzt. In einer Ausführungsform ist ein Schwellenwert verwendbar, um zu bestimmen, was eine akzeptable Übereinstimmung zwischen erwarteten und tatsächlichen Zuständen für jedes Bit im Endbitabschnitt des Datenframes ausmacht.
  • Schritt 3024 ergibt sich, wenn die Zustände der Endbits, wie in Schritt 3022 bestimmt, nicht in einem akzeptablen Maße mit den erwarteten Zuständen übereinstimmen. In Schritt 3024 der vorliegenden Ausführungsform wird ein geringer Grad des Vertrauens für den gewählten potentiellen Frame festgestellt. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3024 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Insbesondere kann der Controller 256 einen geringen Grad des Vertrauens feststellen und ihn in Form von Daten im Speicher 258 speichern, um Schritt 3024 auszuführen. Nach Schritt 3024 wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3027 fortgesetzt.
  • Schritt 3026 ergibt sich, wenn die Zustande der Endbits, wie in Schritt 3022 bestimmt, in einem akzeptablen Maße mit den erwarteten Zuständen übereinstimmen. In Schritt 3026 der vorliegenden Ausführungsform wird als Antwort auf die in Schritt 3022 erfolgte Abfrage ein hoher Grad des Vertrauens für den gewählten potentiellen Frame festgestellt. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3026 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Insbesondere kann der Controller 256 einen hohen Grad des Vertrauens feststellen und ihn in Form von Daten im Speicher 258 speichern, um Schritt 3026 auszuführen. Nach Schritt 3026 wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3027 fortgesetzt.
  • In Schritt 3027 der vorliegenden Ausführungsform bestimmt eine Abfrage, ob die Zweigmetrikdeltas der Endbits einen Schwellenwert überschreiten. Schritt 3027 implementiert die folgende Prozedur. Für jeden Zustand einer vorgegebenen Zeitstufe im Endbitabschnitt (zum Beispiel 280 in 2D) des Trellis-Diagramms (zum Beispiel 200d) wird eine Zweigmetrik für eine Eingabe einer „erwarteten Null" und eine Zweigmetrik für eine Eingabe einer „erwarteten Eins" berechnet und jeweils summiert (zum Beispiel nach unten stehender Gleichung 1.1). Es gibt 256 Zustände für eine vorgegebene Zeitstufe bei einer Einflusslänge K = 9. Dann wird ein Delta (zum Beispiel nach unten stehender Gleichung 1.1) aus der Differenz aus der summierten Zweigmetrik einer „erwarteten Eins" und der summierten Zweigmetrik einer „erwarteten Null" für jede Zeitstufe berechnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine kleine Zweigmetrik ein gutes Metrikergebnis. Dann werden die Deltas aller Zeitstufen im Endbitabschnitt summiert, um eine Deltasumme zu erhalten (zum Beispiel nach unten stehender Gleichung 1.2). Zwar zeigt die vorliegende Ausführungsform eine spezifische Anzahl von Zuständen und Zeitstufen, zum Beispiel Endbits, doch eignet sich die vorliegende Erfindung auch gut für die Verwendung einer beliebigen Anzahl von Zuständen und Zeitstufen. In mathematischer Form sind die Gleichungen der vorliegenden Ausführungsform die folgenden: Delta (Endbit) = {Σ[Zweigmetriken einer erwarteten Eins (Zustände)] –Σ[Zweigmetriken einer erwarteten Null (Zustände)]}; (Gleichung 1.1)für Zustände = 1 bis 2K-1, wobei K die Einflusslänge ist. Deltasumme = Σ Delta (Endbits); (Gleichung 1.2) für Endbits = 1 bis 8, für K = 9
  • Wenn die Deltasumme ein großer positiver Wert ist, wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3028 fortgesetzt. Wenn die Deltasumme jedoch eine kleinere Zahl ist, wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3029 fortgesetzt.
  • Schritt 3028 ergibt sich, wenn die Deltasumme ein großer positiver Wert ist. In Schritt 3028 wird ein hoher Grad des Vertrauens dahin gehend festgestellt, dass die durch den Viterbi-Decodierer verwendete Framerate die richtige ist, weil alle Endbits gemäß dem a priori festgestellten Nullpegel der Endbits den Wert „0" haben sollten. Daher sollten die summierten Zweigmetriken einer „erwarteten Null" einen kleinen Wert bereitstellen, während die summierten Zweigmetriken einer „erwarteten Eins" einen großen Wert bereitstellen sollten. Folglich sollte die Deltasumme eine große positive Zahl sein, wenn die richtige Framerate verwendet wurde.
  • Schritt 3029 ergibt sich, wenn die Deltasumme ein kleinerer Wert ist. In Schritt 3029 wird ein geringer Grad des Vertrauens dahin gehend festgestellt, dass die durch den Viterbi-Decodierer verwendete Framerate nicht die richtige ist, weil bei einer falsch gewählten Framerate ein entgegengesetzter logischer Pegel im Endbitabschnitt des Datenframes existieren kann. Folglich bilden die summierten Zweigmetriken einer „erwarteten Null" einen großen Wert, während die summierten Zweigmetriken einer „erwarteten Eins" einen kleinen Wert bilden. Daher kann die Deltasumme eine kleinere Zahl sein. Es kann jedoch viele unterschiedliche Deltasummenkombinationen geben.
  • Alternative Ausführungsformen der Schritte 3027 bis 3029 können eine subjektive Bewertung mit einer Gleitskala vornehmen, um den durch dieses Verfahren bereitgestellten Grad des Vertrauens zu bestimmen. So wird zum Beispiel in einer Ausführungsform eine Gleitskala verwendet, um einen Grad des Vertrauens in Abhängigkeit davon zu bestimmen, wie nahe die akkumulierte beste Metrik am ersten Schwellenwert liegt. Somit ist ein sehr hoher Grad des Vertrauens feststellbar, wenn die akkumulierte beste Metrik weit unter dem ersten Schwellenwert liegt. Ein sehr geringer Grad des Vertrauens ist dann feststellbar, wenn zum Beispiel die akkumulierte beste Metrik weit über dem ersten Schwellenwert liegt. Außerdem ist es so, dass die vorliegende Ausführungsform zwar eine spezifische Gleichung zur Bestimmung der Deltasumme verwendet, aber auch alternative äquivalente mathematische Gleichungen verwendbar sind.
  • In Schritt 3030 der vorliegenden Ausführungsform bestimmt eine Abfrage, ob alternative potentielle Frameraten existieren. In der vorliegenden Ausführungsform existieren mehrere Zwischenframeraten, zum Beispiel die Datenrate B 220b, die der halben Rate entspricht, und die Datenrate C 220c, die einem Viertel der Rate entspricht. Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch gut für die Verwendung von nur zwei Frameraten. Wenn in der letzteren Ausführungsform die Ergebnisse für die erste gewählte potentielle Framerate einen konstanten geringen Grad des Vertrauens darstellen, ist in einem Eliminationsprozess die alternative Framerate als die richtige annehmbar, anstatt den Test nochmals durchzuführen. Als Alternative dazu sind beide Raten in einer anderen Ausführungsform überprüfbar, um zu bestimmen, welche von beiden einen höheren Grad des Vertrauens aufweist, und zwar auf der Grundlage des Abstandes, den das Korrelationsergebnis bei jeder einzelnen Framerate zum jeweiligen Schwellenwert aufweist, der bei unterschiedlichen Frameraten unterschiedlich sein kann. In einer anderen Ausführungsform ist auch ein Gewichtungsprozess durchführbar, um eine Entscheidung hinsichtlich des Grads des Vertrauens einer bewerteten Framerate zu treffen. In noch einer anderen Ausführungsform ist das Ablaufdiagramm 3000 zur Bewertung von Frameraten verwendbar, deren Anzahl die Anzahl der in der ursprünglichen Ausführungsform verwendeten Raten bei weitem übertrifft. Wenn keine alternativen Zwischenframeraten existieren, wird das Ablaufdiagramm 3000 mit Schritt 3032 fortgesetzt. Wenn alternative Zwischenframeraten existieren, kehrt das Ablaufdiagramm 3000 zu Schritt 3004 zurück, um die geeigneten Schritte für eine neue alternative Framerate zu wiederholen.
  • In Schritt 3032 der vorliegenden Ausführungsform wird der als Ergebnis der Schritte des Ablaufdiagramms 3000 erhaltene Grad des Vertrauens dem Kommunikationsgerät zugeführt. In einer Ausführungsform wird der Schritt 3032 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Insbesondere können der Speicher 258 und der Controller 256 die Framerate und das damit verknüpfte decodierte Signal wählen und sie als Ausgabedaten dem Basisbandprozessor 260 zuführen, und zwar in Abhängigkeit vom erhaltenen zusammengesetzten oder individuellen Grad des Vertrauens. Auf diese Art und Weise stellt die vorliegende Erfindung einen zuverlässigen Grad des Vertrauens der Framerate eines Datenframes im Wesentlichen zeitlich parallel zur Decodieroperation selbst bereit. Somit überwindet die vorliegende Erfindung einige Beschränkungen des Standes der Technik. Nach Schritt 3032 wird das Ablaufdiagramm 3000 beendet. In einer anderen Ausführungsform ist der erfindungsgemäß erhaltene Grad des Vertrauens mit äußeren herkömmlichen Frameratenbestimmungsalgorithmen (unter Verwendung von Gewichtsfaktoren in einer anderen Ausführungsform) kombinierbar, um zu einem endgültigen Grad des Vertrauens zu gelangen. Gewichtsfaktoren werden verwendet, weil einige Tests einen zuverlässigeren Grad des Vertrauens bereitstellen können als andere Tests.
  • Zwar zeigt das Ablaufdiagramm 3000 der vorliegenden Ausführungsform eine spezifische Reihenfolge und Anzahl von Schritten, doch eignet sich die vorliegende Erfindung auch für alternative Ausführungsformen. So sind zum Beispiel nicht alle Schritte, die für das Ablaufdiagramm 3000 bereitgestellt sind, für die vorliegende Erfindung erforderlich. Insbesondere führt das Ablaufdiagramm 3000 einen mehrgliedrigen Test zur Feststellung eines Grads des Vertrauens durch. Das heißt, dass das Ablaufdia gramm 3000 mehrere Metrikarten testet, um zu bestimmen, ob die für den Viterbi-Decodierer gewählte Framerate die tatsächliche Framerate des Datenframes widerspiegelt. Mit anderen Worten ist jeder einzelne Test, zum Beispiel Schritt 3010, 3016, 3022 oder 3027, unabhängig, also unter Verzicht auf die jeweils anderen Tests, durchführbar. Außerdem sind zusätzliche Schritte zu den dargestellten Schritten hinzufügbar.
  • Desgleichen ist die Reihenfolge der Schritte in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung modifizierbar. Außerdem ist es so, dass das Ablaufdiagramm 3000 zwar als einzelner serieller Prozess dargestellt ist, aber auch als fortlaufender oder paralleler Prozess implementierbar ist. So leuchtet zum Beispiel ein, dass das Ablaufdiagramm 3000 für jede der mehreren potentiellen Frameraten, die ein Kommunikationssystem haben kann, wiederholbar ist. Außerdem ist ein zusammengesetzter Grad des Vertrauens auf der Grundlage einer Zusammensetzung der individuellen Grade des Vertrauens feststellbar, die in den unterschiedlichen Tests bestimmt werden, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt werden. So kann zum Beispiel ein Test mit einem sehr hohen Grad des Vertrauens einen anderen Test, der einen mittelmäßigen Grad des Vertrauens hat, außer Kraft setzen. Außerdem ist eine Gewichtung der individuellen Grade des Vertrauens, die sich aus den unterschiedlichen Tests ergeben, durchführbar, um den zusammengesetzten Grad des Vertrauens dahin gehend zu bestimmen, dass eine gegebene Framerate die Framerate ist, mit der ein Datenframe übertragen wurde.
  • Zwar verwenden die Schritte des Ablaufdiagramms 3000 eine geringe Metrik, um eine hohe Übereinstimmung in einem Signal anzuzeigen, doch eignet sich die vorliegende Erfindung auch gut für die Verwendung eines alternativen Metrikszenarios. Außerdem ist es so, dass die vorliegende Ausführungsform zwar unterschiedliche Tests in den Schritten zur Bewertung eines Datenframes für unterschiedliche Frameraten durchführt, die vorliegende Erfindung sich aber auch gut für alternative Testkonfigurationen eignet.
  • Viele der Befehle für die Schritte und die Eingabe- und Ausgabedaten der Schritte des Ablaufdiagramms 3000 verwenden den Speicher 222 und den Controller 256. Der Speicher für die vorliegende Ausführungsform kann entweder ein Festspeicher sein, zum Beispiel ein Nur-Lese-Speicher (ROM), oder ein temporärer Speicher, zum Beispiel ein Direktzugriffsspeicher (RAM). Der Speicher 222 kann auch ein beliebig anders gearteter Speicher sein, der in der Lage ist, Programmbefehle zu enthalten, zum Beispiel eine Festplatte, eine CD-ROM oder ein Flash-Speicher. Außerdem kann der Controller 256 entweder ein Spezial-Controller, ein existierender Systemprozessor oder ein Spezial-DSP-Chip zur digitalen Signalverarbeitung sein. Als Alternative dazu sind die Befehle unter Verwendung einer Art Zustandsmaschine implementierbar.
  • Nun soll auf 4 Bezug genommen werden, die ein Ablaufdiagramm der Schritte, die zur Implementierung einer zweiten Ausführungsform zur Bestimmung der Framerate eines Datenframes in einem Kommunikationsgerät verwendet werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Durch die Verwendung der Ablaufdiagramm-Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Framerate eines Datenframes unter Anwendung neuer Strategien genauer bestimmbar. Folglich stellt die vorliegende Erfindung eine Verbesserung hinsichtlich der Kapazität, Wiedergabetreue und Leistung digitaler Kommunikation bereit. Zwar wendet die vorliegende Ausführungsform das Ablaufdiagramm 4000 auf ein digitales CDMA-Kommunikationssystem an, doch ist die vorliegende Erfindung auf jedes Kommunikationssystem anwendbar, dessen Ziel die Feststellung einer Datenrate ist. Auch ist die vorliegende Erfindung sowohl auf mobile Einheiten als auch auf Basisstationen anwendbar, die für Operationen auf dem Gebiet der Telekommunikation verwendet werden.
  • Das Ablaufdiagramm 4000 beginnt mit Schritt 4002. In Schritt 4002 der vorliegenden Ausführungsform wird ein Signal empfangen. In einer Ausführungsform wird der Schritt 4002 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Die Antenne 252 empfängt ein Signal, das durch den Transceiver 254 verarbeitet und an den Basisbandprozessor 260 zur digitalen Signalverarbeitung übertragen wird. In einer Ausführungsform kann das Kommunikationsgerät 200c ein Mobiltelefon oder eine Basisstation in einem digitalen CDMA-Kommunikationssystem darstellen. Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch gut für alternative Kommunikationssysteme. 5 stellt eine Ausführungsform bereit, die Schritt 4002 implementiert. Nach Schritt 4002 wird das Ablaufdiagramm 4000 mit Schritt 4004 fortgesetzt.
  • In Schritt 4004 der vorliegenden Ausführungsform wird eine potentielle Framerate ausgewählt und formatiert. In einer Ausführungsform wird der Schritt 4004 in 5 implementiert, wo das Formatieren der unterschiedlichen ausgewählten Frameraten gezeigt wird. Schritt 4004 ergibt sich, weil die vorliegende Ausführungsform ein Kommunikationssystem mit „variabler Rate" verwendet. Somit kann die Rate, mit der Daten zwischen zwei Geräten übertragen werden, eine von vielen möglichen Raten sein. Die vorliegende Ausführungsform verwendet vier mögliche Frameraten, zum Beispiel die volle Rate A 220a, die halbe Rate B 220b, die Viertelrate C 220c und die Achtelrate D 220d (siehe 2B). Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch gut für ein Kommunikationssystem mit einer beliebigen Anzahl von Datenübertragungsraten. In einer Ausführungsform wird der Schritt 4006 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Eine potentielle Framerate ist aus den im Speicher 258 des Kommunikationsgeräts 200c gespeicherten Frameraten auswählbar und an den Basisbandprozessor 260 zur Bewertung des Datenframeabschnitts des Signals übertragbar. 5 stellt mehrere Fälle einer Ausführungsform bereit, die Schritt 4002 implementiert. Nach Schritt 4004 wird das Ablaufdiagramm 4000 mit Schritt 4006 fortgesetzt.
  • In Schritt 4006 der vorliegenden Ausführungsform wird ein Datenframe durch den Viterbi-Decodierer mit der ausgewählten potentiellen Framerate decodiert. In einer Ausführungsform wird der Schritt 4006 durch das Kommunikationsgerät 200c in 2C implementiert. Insbesondere ist der Viterbi-Decodierer 262 des Kommunikationsgeräts 200c so ausgelegt, dass er einen Datenframe decodiert. Es leuchtet ein, dass dem Fachmann der Aufbau und die Funktion des Viterbi-Decodierers 262 gut bekannt sind. Es leuchtet weiterhin ein, dass ein Viterbi-Decodierer typischerweise die folgenden Ausgabedaten bereitstellt. Erstens gibt ein „Symboldetektorabschnitt" des Viterbi-Decodierers acht Zweigmetrikdeltas, zum Beispiel „weiche Entscheidungsausgabedaten", am Ende des empfangenen Datenframes aus. Diese Zweigmetrikdeltas entsprechen den acht Endbitausgabedaten 4006a des Ablaufdiagramms 4000. Parallel dazu gibt ein „Folgedetektorabschnitt" des Viterbi-Decodierers die decodierten Bits des Datenframes aus. Die vorliegende Ausführungsform verwendet die decodierten Bits, die den acht Endbits, zum Beispiel „harte Entscheidungsausgabedaten", 4006b des Ablaufdiagramms 4000 entsprechen. Diese Ausgabedaten werden in nachfolgenden Schritten des Ablaufdiagramms 4000 verwendet. Nach Schritt 4006 wird das Ablaufdiagramm 4000 mit Schritt 4008 fortgesetzt.
  • Schritt 4008 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die folgenden Unterschritte. Erstens werden die in Schritt 4006 erhaltenen harten und weichen Entscheidungsausgabedaten jeweils kombiniert, um acht „Softsymbole" zu erhalten. Die harten und weichen Entscheidungen sind je nach vorgegebener Präferenz auf vielfältige Art und Weise kombinierbar. Die Softsymbol-Ausgabedaten sind zuverlässig, da sie sich aus einer Kombination aus a-priori Kenntnis, zum Beispiel den Zweigmetrikdeltas, und dem tatsächlichen Decodierprozess, zum Beispiel den decodierten Endbits, ergeben.
  • Der zweite Unterschritt von Schritt 4008 ordnet die acht Softsymbole logischen Endbitpegeln zu, die a priori festgestellt wurden. Die vorliegende Ausführungsform vollzieht diesen Abschnitt des Schritts 4008 durch Bestimmen der Korrelation zwischen jedem der acht Softsymbole und jedem jeweiligen erwarteten Endbitwert. Somit erhält man ein „Korrelationsergebnis". Der letzte Unterschritt vergleicht des Korrelationsergebnis mit einem Schwellenwert für die aktuell gewählte Framerate, der aus dem a priori festgestellten Pegel der Endbits bestimmt wurde. Folglich erhält man ein „Vergleichsergebnis". In einer Ausführungsform gibt es unterschiedliche Schwellenwerte für unterschiedliche verfügbare Frameraten. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Betrag, um den das Korrelationsergebnis unter den Schwellenwerten liegt, einem zunehmenden Grad des Vertrauens dahin gehend, dass die für das Codieren verwendete Framerate die für die Datenübertragung verwendete Framerate ist. Das in Schritt 4008 erhaltene Vergleichsergebnis ist zum Zwecke der späteren Bezugnahme im Speicher speicherbar. 5 stellt eine Ausführungsform bereit, die Schritt 4008 implementiert. Nach Schritt 4008 wird das Ablaufdiagramm mit Schritt 4010 fortgesetzt.
  • In Schritt 4010 der vorliegenden Ausführungsform bestimmt eine Abfrage, ob alternative potentielle Frameraten existieren. Wenn keine alternativen potentiellen Frameraten existieren, wird das Ablaufdiagramm 4000 mit Schritt 4012 fortgesetzt. Wenn jedoch alternative Frameraten existieren, kehrt das Ablaufdiagramm 4000 zu Schritt 4004 zurück, um die geeigneten Schritte für die alternativen Frameraten zu wiederholen. Diese Schritte werden wiederholt, bis alle potentiellen Frameraten überprüft worden sind und die Vergleichsergebnisse, oder der Grad des Vertrauens, von allen vorliegen.
  • Schritt 4012 ergibt sich, wenn die Abfrage in Schritt 4010 ergibt, dass keine alternativen potentiellen Frameraten existieren. In Schritt 4012 der vorliegenden Ausführungsform werden die Vergleichsergebnisse aller potentiellen Frameraten verarbeitet, um die Rate mit dem höchsten Grad des Vertrauens zu bestimmen. In einer Ausführungsform basiert diese Bestimmung auf der Differenz aus dem Korrelationsergebnis jeder einzelnen Framerate und seinem jeweiligen Schwellenwert. In einer anderen Ausführungsform ist auch ein Gewichtungsprozess durchführbar, um eine Entscheidung hinsichtlich des Grads des Vertrauens einer bewerteten Framerate zu treffen. In noch einer anderen Ausführungsform ist das Ablaufdiagramm 4000 zur Bewertung von Frameraten verwendbar, deren Anzahl die Anzahl der in der ursprünglichen Ausführungsform verwendeten Raten bei weitem übertrifft. Nach dieser Ratenbestimmung wird das Ablaufdiagramm 4000 mit Schritt 4014 fortgesetzt.
  • In Schritt 4014 der vorliegenden Ausführungsform werden die bestimmte Framerate und ihr in den vorherigen Schritten erhaltene Grad des Vertrauens dem Kommunikationsgerät zugeführt. In einer Ausführungsform wird der Schritt 4014 durch das Kommunikationsgerät in 2C implementiert. Ein zusammengesetzter Grad des Vertrauens, mit Gewichtsfaktoren in einer Ausführungsform, ist im Speicher 258 speicherbar. Ein hoher Grad des Vertrauens kann dazu führen, dass der Datenframe durch den Basisbandprozessor 260 verarbeitet und aus diesem ausgegeben wird, und zwar mit der geeigneten Framerate. Nach Schritt 4014 wird das Ablaufdiagramm 4000 beendet.
  • Das Ablaufdiagramm 4000 gelangt zu einem Grad des Vertrauens dahin gehend, dass ein Datenframe eine spezifische Framerate hat. Diese Entscheidung ergibt sich auf der Grundlage von nach einer harten Entscheidung decodierten Endbits aus dem Folgedetektorabschnitt des Viterbi-Decodierers sowie von weiche Entscheidungen darstellenden Endbit-Zweigmetrikdeltas aus dem Symboldetektorabschnitt des Viterbi-Decodierers. Diese Kombination aus harten und weichen Entscheidungen stellt eindeutige Softsymbol-Ausgabedaten bereit und führt dadurch zu einer zuverlässigeren Analyse und Bestimmung der Framerate. Somit stellt die vorliegende Ausführungsform einen zuverlässigen zusätzlichen Test bereit, der die Framerate eines Datenframes eindeutig anzeigen kann. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch in Kombination mit anderen Frameratentests verwendbar.
  • Zwar zeigt das Ablaufdiagramm 4000 der vorliegenden Ausführungsform eine spezifische Reihenfolge und Anzahl von Schritten, doch eignet sich die vorliegende Erfindung auch für alternative Ausführungsformen. So sind zum Beispiel nicht alle Schritte, die für das Ablaufdiagramm 4000 bereitgestellt sind, für die vorliegende Erfindung erforderlich. Außerdem sind zusätzliche Schritte zu den dargestellten Schritten hinzufügbar. Desgleichen ist die Reihenfolge der Schritte in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung modifizierbar. Außerdem ist es so, dass das Ablaufdiagramm 4000 zwar als einzelner serieller Prozess dargestellt ist, aber auch als fortlaufender oder paralleler Prozess implementierbar ist. So leuchtet zum Beispiel ein, dass das Ablaufdiagramm 4000 für jede der mehreren potentiellen Frameraten, die ein Kommunikationssystem haben kann, wiederholbar ist.
  • Viele der Befehle für die Schritte und die Eingabe- und Ausgabedaten der Schritte des Ablaufdiagramms 4000 verwenden den Speicher 222 und den Controller 256. Der Speicher für die vorliegende Ausführungsform kann entweder ein Festspeicher sein, zum Beispiel ein Nur-Lese-Speicher (ROM), oder ein temporärer Speicher, zum Beispiel ein Direktzugriffsspeicher (RAM). Der Speicher 222 kann auch ein beliebig anders gearteter Speicher sein, der in der Lage ist, Programmbefehle zu enthalten, zum Beispiel eine Festplatte, eine CD-ROM oder ein Flash-Speicher. Außerdem kann der Controller 256 entweder ein Spezial-Controller, ein existierender Systemprozessor oder ein Spezial-DSP-Chip zur digitalen Signalverarbeitung sein. Als Alternative dazu sind die Befehle unter Verwendung einer Art Zustandsmaschine implementierbar.
  • Nun soll auf 5 Bezug genommen werden, die ein Diagramm mehrerer beispielhafter Datenframes in unterschiedlichen Stufen des Übertragens und Empfangens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die beispielhaften Datenframes zeigen das Format der uncodierten Daten und den empfangsseitig für die unterschiedlichen potentiellen Frameraten durchgeführten Formatierungsprozess. Der Datenframe 500a zeigt die uncodierte Datenframe-Eingabe mit einer Rate 1/2 bei einem Faltungscodierer mit einer Einflusslänge von K = 9. Die Framerate hat Datenbits und endet mit acht Endbits B1 bis B8, wie zu sehen ist. Der Datenframe 500b ist ein faltungscodierter Frame mit zwei Symbolen pro uncodiertes Datenbit. So sind zum Beispiel C81 und C82 die zwei codierten Symbole, die dem Endbit B8 entsprechen, während C71 und C72 die zwei codierten Symbole sind, die dem Endbit B7 entsprechen. Wenn der codierte Frame mit der vollen Rate übertragen wird, entsprechen die übertragenen Symbole genau den codierten Symbolen. Der Datenframe 500c zeigt einen mit der vollen Rate übertragenen Datenframe, wobei gilt: T71 = C71 T72 = C72 T81 = C81 T82 = C82
  • Der oben dargestellte Frame wird übertragen und empfangen, wie das in Schritt 4002 des Ablaufdiagramms 4000 beschrieben ist, was eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet.
  • Die Datenframes 500d bis 500e zeigen eine Ausführungsform mehrerer Fälle unterschiedlicher Formatierungen eines empfangenen Datenframes. Das Formatieren der Datenframes mit unterschiedlichen Frameraten stellt im Wesentlichen eine Ausführungsform des Schritts 4004 des Ablaufdiagramms 4000 bereit. Die nachfolgende Analyse der Datenframes mit den unterschiedlichen formatierten Raten stellt eine Ausführungsform des Schritts 4008 des Ablaufdiagramms 4000 bereit.
  • So stellt zum Beispiel der Datenframe 500d einen mit der vollen Übertragungsrate formatierten Datenframe bereit. Folglich entsprechen empfangene Symbole genau den übertragenen Symbolen, zum Beispiel: F71 = T71 = C71 F72 = T72 = C72 F81 = T81 = C81 F82 = T82 = C82
  • Der Datenframe 500d zeigt, dass die mit der vollen Rate formatierten Symbole genau mit den aus dem Codierer ausgegebenen Symbolen übereinstimmen. Folglich stimmen, wenn dieser formatierte Frame dem Viterbi-Decodierer zugeführt wird, die empfangenen Symbole mit den erwarteten Symbolen überein. Daher liefert der Decodierer korrekte Decodier-Ergebnisse. Auch führen die Zweigmetrikdeltas der Endbits daher zu hohen Werten, zum Beispiel einem guten Korrelationsergebnis.
  • Dagegen ist der Datenframe 500e mit der halben Rate formatiert. Jedes Paar empfangener Symbole wird kombiniert, in der vorliegenden Ausführungsform zum Beispiel addiert, um ein Halbratensymbol bereitzustellen. Somit ist der Datenframe 500e ein formatierter Frame, wobei gilt: H81 = (T71 + T72) = (C71 + C72) H82 = (T81 + T82) = (C81 + C82)
  • Der Datenframe 500e zeigt, dass die mit der halben Rate formatierten empfangenen Symbole mit den aus dem Codierer ausgegebenen Symbolen nicht übereinstimmen. Folglich stimmen, wenn dieser formatierte Frame dem Viterbi-Decodierer zugeführt wird, die empfangenen Symbole nicht mit den erwarteten Symbolen überein. Daher werden dem Decodierer keine korrekten Daten zugeführt und der Decodierer liefert keine korrekten Decodier-Ergebnisse. Außerdem kann, wenn unterschiedliche empfangene Symbole addiert werden, das Ergebnis dazu führen, dass das Zweigmetrikdelta ein geringer Wert ist, zum Beispiel ein schlechtes Korrelationsergebnis. Wenn zum Bei spiel unterschiedliche Zweigsymbole T81 und T82 addiert werden, ergeben sie das Symbol H82. Da T81 und T82 entgegengesetzte logische Pegel haben können, kann das Ergebnis H82 in der Mitte liegen. Dieser mittlere Wert führt dazu, dass das Zweigmetrikdelta ein geringer Wert ist. Zusammenfassend ist festzustellen, dass die oben erwähnten Datenframes zeigen, wie das Ablaufdiagramm 4000 die Formatierungsunterschiede zusammen mit der a-priori Kenntnis der Endbits nutzt, um die Framerate eines Datenframes zuverlässig zu bestimmen.
  • In Anbetracht der hierin vorgestellten Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung wirksam ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Kapazität, Wiedergabetreue und Leistung digitaler Kommunikation bereit. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Framerate eines Datenframes in einem Kommunikationssystem mit variabler Rate bereit. Insbesondere bestimmt die vorliegende Erfindung die Framerate unter Anwendung neuer Strategien. Außerdem funktioniert die vorliegende Erfindung bei Auftreten eines beträchtlichen Kanalrauschens mit Präzision. Außerdem sind das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung leicht zu implementieren und bei der Verwendung in bestehenden Kommunikationssystemen mit variabler Rate dienlich.
  • Die oben stehenden Beschreibungen spezifischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung vorgestellt worden. Dabei ist keine erschöpfende Darstellung oder eine Beschränkung der Erfindung auf genau die offenbarten Formen beabsichtigt, und offensichtlich sind zahlreiche Modifizierungen und Variationen angesichts der oben beschriebenen Lehre möglich. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung bestmöglich zu erklären, um dadurch andere Fachleute in die Lage zu versetzen, die Erfindung und verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifizierungen, die auf die spezielle beabsichtigte Verwendung zugeschnitten sind, bestmöglich zu verwenden. Der Schutzbereich der Erfindung soll durch die hier beigefügten Ansprüche bestimmt sein.
  • 1A (Stand der Technik)
    • 106
    Pilotton + Daten
  • 2A
    • 202
    Amplitude
    204
    Zeit
  • 2B
    • 202
    Amplitude
    204
    Zeit
    220a
    volle Rate A
    220b
    halbe Rate B
    220c
    Viertelrate C
    220d
    Achtelrate D
    222a
    Endabschnitt
    222b
    Endabschnitt
    222c
    Endabschnitt
    222d
    Endabschnitt
    224a
    Zone
    224b
    Zone
    224c
    Zone
    226a
    Daten
    226b
    Daten
    226c
    Daten
    226d
    Daten
  • 2C
    • 254
    Transceiver
    256
    Controller
    258
    Speicher
    260
    Basisbandprozessor
    262
    Viterbi-Decodierer
    264
    Einheit zur zyklischen Redundanzprüfung (CRC)
  • 2D
    • 270
    Zustand
    272
    Zeit
    282
    Start
  • 5
    • Data
    Daten
    500a
    Uncodierte Daten (Eingabe mit Rate 1/2, K = 9 Faltungscodierer)
    500b
    Ausgabedaten des Faltungscodierers
    500c
    Mit voller Rate übertragene Daten
    500d
    Empfangene Daten – formatiert mit voller Rate
    500e
    Empfangene Daten – formatiert mit halber Rate
  • 3
    • Start
    Start
    End
    Ende
    Yes
    Ja
    No
    Nein
    3002
    Empfange Signal
    3003
    Wähle einen Datenframeabschnitt des Signals aus
    3004
    Wähle eine potentielle Framerate für Datenframe und formatiere Datenframe entsprechend
    3006
    Empfange Datenframe in Viterbi-Decodierer
    3008
    Decodiere Datenframe mit potentieller Framerate durch Viterbi-Decodierer
    3008a
    Akkumulierte beste Metrik
    3008b
    Akkumulierte zweitbeste Metrik
    3008c
    Zustandsstatus für Endbits
    3008d
    Zweigmetrikdeltas für Endbits
    3010
    Test 1: Liegt akkumulierte beste Metrik über einem ersten Schwellenwert?
    3012
    Geringer Grad des Vertrauens für potentielle Framerate
    3014
    Hoher Grad des Vertrauens für potentielle Framerate
    3016
    Test 2: Liegt rechnerische Differenz aus akkumulierter bester Metrik und akkumulierter zweitbester Metrik über einem zweiten Schwellenwert?
    3018
    Geringer Grad des Vertrauens für potentielle Framerate
    3020
    Hoher Grad des Vertrauens für potentielle Framerate
    3022
    Test 3: Stimmt Zustandswert mit erwartetem Zustand jedes Bits im Endbitabschnitt des Datenframes überein?
    3024
    Geringer Grad des Vertrauens für potentielle Framerate
    3026
    Hoher Grad des Vertrauens für potentielle Framerate
    3027
    Test 4: Überschreiten die Zweigmetrikdeltas für Endbits einen Schwellenwert?
    3028
    Hoher Grad des Vertrauens für potentielle Framerate
    3029
    Geringer Grad des Vertrauens für potentielle Framerate
    3030
    Gibt es zur potentiellen Framerate eine Alternative?
    3032
    Führe Grad des Vertrauens für potentielle Frameraten dem Kommunikationsgerät zu
  • 4
    • Start
    Start
    End
    Ende
    Yes
    Ja
    No
    Nein
    4002
    Empfange Signal
    4004
    Wähle potentielle Datenframerate und formatiere Datenframe
    4006
    Decodiere Datenframe mit Viterbi-Decodierer mit gewählter potentieller Framerate
    4006a
    Acht Zweigmetrikdeltas für weiche Entscheidung
    4006b
    Acht decodierte Endbits für harte Entscheidung
    4008a
    Kombiniere acht harte Entscheidungen mit acht weichen Entscheidungen, um acht decodierte Softsymbole zu erhalten
    4008b
    Korreliere acht decodierte Softsymbole mit acht erwarteten Endbits, um Korrelationsergebnis zu erhalten
    4008c
    Vergleiche Korrelationsergebnis mit Schwellenwert für aktuelle Framerate, um Vergleichsergebnis zu erhalten
    4010
    Gibt es zur potentiellen Framerate eine Alternative?
    4012
    Verarbeite die Vergleichsergebnisse von allen potentiellen Frameraten und treffe eine Entscheidung über Grad des Vertrauens für die richtige Framerate
    4014
    Führe Grad des Vertrauens für potentielle Framerate dem Kommunikationsgerät zu

Claims (8)

  1. Ein Verfahren zur Bestimmung einer Framerate aus einer Mehrzahl von potentiellen Frameraten, die zur Übertragung eines Signals in einem Kommunikationssystem mit variabler Rate verwendet werden, wobei besagtes Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Auswählen eines Datenframes des besagten Signals (3003), b) Auswählen (3004) einer Framerate aus der Mehrzahl von potentiellen Frameraten, c) Abtasten (3004) eines Abschnitts des besagten Datenframes mit besagter ausgewählter potentieller Framerate, d) Decodieren (3006) des abgetasteten Datenframeabschnitts durch einen Viterbi-Decodierer (262) und Bestimmen einer besten akkumulierten Pfadmetrik in einem durch den Viterbi-Decodierer implementierten Trellis-Diagramm (200d) auf der Grundlage einer a-priori Kenntnis übertragener Daten für besagten Datenframeabschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin umfasst: e) Bestimmen (3008b) einer zweitbesten akkumulierten Pfadmetrik im Trellis-Diagramm, f) Vergleichen (3016) der Differenz aus der besten akkumulierten Pfadmetrik und der zweitbesten akkumulierten Pfadmetrik mit einem ersten Schwellenwert, und g) Bestimmen (3032) eines Grads des Vertrauens zu besagter ausgewählter potentieller Framerate auf der Grundlage des Vergleichsschritts, h) Bestimmen der Framerate auf der Grundlage zumindest des Grads des Vertrauens.
  2. Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Datenframeabschnitt ein Endbitabschnitt (210) des besagten Datenframes ist.
  3. Das Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass besagte a-priori Kenntnis des besagten Abschnitts des besagten Datenframes darin besteht, dass besagte übertragene Daten in besagtem Endbitabschnitt des besagten Datenframes einen niedrigen logischen Pegel haben.
  4. Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren außerdem vor dem Schritt g) den folgenden zusätzlichen Schritt umfasst: ii) Vergleichen eines Zustandes jedes Bits im decodierten Datenframeabschnitt mit der a-priori Kenntnis der besagten übertragenen Daten für den Datenframeabschnitt, und wobei der Grad des Vertrauens zusätzlich auf der Grundlage des in Schritt ii) durchgeführten Vergleichs angegeben wird.
  5. Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren außerdem die folgenden Schritte umfasst: i) Empfangen (4006a) eines Zweigmetrikdeltas von besagtem Viterbi-Decodierer für jedes Bit in einem Endbitabschnitt des besagten Datenframes, j) Empfangen (4006b) eines decodierten Bits von besagtem Viterbi-Decodierer für jede Bitposition in besagtem Endbitabschnitt des besagten Datenframes, k) Kombinieren (4008) der Zweigmetrikdeltas, um decodierte Softsymbole zu erhalten, l) Korrelieren (4008) der decodierten Bits für jede Bitposition in besagtem Endbitabschnitt des Datenframes, um ein Korrelationsergebnis zu erhalten, m) Vergleichen (4008) des Korrelationsergebnisses mit einem zweiten Schwellenwert für die ausgewählte potentielle Framerate, und wobei der Grad des Vertrauens zusätzlich auf der Grundlage des Ergebnisses des in Schritt m) durchgeführten Vergleichs angegeben wird.
  6. Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem die folgenden Schritte umfasst: i) Berechnen einer Zweigmetrik einer „erwarteten Null" für jeden Zustand einer vorgegebenen Stufe des Trellis-Diagramms, j) Summieren der sich aus Schritt i) ergebenden besagten Zweigmetriken einer „erwarteten Null", k) Berechnen einer Zweigmetrik einer „erwarteten Eins" für jeden Zustand einer vorgegebenen Zeitstufe des Trellis-Diagramms, l) Summieren der sich aus Schritt k) ergebenden besagten Zweigmetriken einer „erwarteten Eins", m) Berechnen eines Deltas, wobei besagtes Delta gleich einer Differenz aus der in Schritt j) erhaltenen Summe und der besagten in Schritt 1) erhaltenen Summe ist, n) Wiederholen der Schritte i) bis m) für jede Zeitstufe in einem Endbitabschnitt des besagten Datenframes, und o) Summieren der sich aus Schritt n) ergebenden Deltas, um eine Deltasumme zu erhalten, und außerdem dadurch gekennzeichnet, dass der Grad des Vertrauens zusätzlich auf der Grundlage eines Vergleichs der Deltasumme mit einem zweiten Schwellenwert angegeben wird.
  7. Eine Vorrichtung (200), umfassend: einen Empfänger (254) zum Empfangen eines Signals, das in einem Kommunikationssystem mit variabler Rate mit einer Framerate aus einer Mehrzahl von potentiellen Frameraten übertragen wird, Ratenbestimmungsmittel (360), die das Auswählen einer Framerate aus der Mehrzahl von potentiellen Frameraten ermöglichen, einen Abtaster zum Auswählen eines Abschnitts des Datenframes und zum Abtasten des Datenframeabschnitts mit besagter ausgewählter potentieller Framerate, und einen Viterbi-Decodierer (262) zum Decodieren des abgetasteten Datenframeabschnitts und zum Ausgeben einer besten akkumulierten Pfadmetrik in einem durch den Viterbi-Decodierer implementierten Trellis-Diagramm auf der Grundlage einer a-priori Kenntnis übertragener Daten für besagten Datenframeabschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ratenbestimmungsmittel so ausgelegt ist, dass es eine zweitbeste akkumulierte Pfadmetrik bestimmt und eine Differenz aus der besten akkumulierten Pfadmetrik und der zweitbesten akkumulierten Pfadmetrik mit einem zweiten Schwellenwert vergleicht, und das Ratenbestimmungsmittel außerdem so ausgelegt ist, dass es einen Grad des Vertrauens zur ausgewählten potentiellen Framerate auf der Grundlage des Vergleichs bestimmt und die Framerate auf der Grundlage zumindest des Grads des Vertrauens bestimmt.
  8. Ein rechnerlesbarer Datenträger, der Befehle speichert, die durch den Rechner ausführbar sind, und der so ausgelegt ist, dass er ein in Anspruch 1 beanspruchtes Verfahren zur Bestimmung einer Framerate aus einer Mehrzahl von potentiellen Frameraten, die zur Übertragung eines Signals in einem Kommunikationssystem mit variabler Rate verwendet werden, durchführt.
DE60035099T 1999-10-26 2000-09-21 Verfahren zur bestimmung der rahmenfrequenz eines datenrahmens in einem kommunikationssystem Expired - Lifetime DE60035099T2 (de)

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