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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung:
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Diese
Erfindung betrifft einen Empfänger
von Direktsequenz-(DS-)Spreizspektrums-(SS-)Kommunikationen
und insbesondere ein Verfahren zum Erlangen einer Schlitzzeitgabe
während
einer anfänglichen
Zellensuchsynchronisation.
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2. Beschreibung des zugehörigen Standes
der Technik:
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Wenn
Energie an eine mobile Station angelegt wird, wird die Aufgabe einer
Synchronisation mit einer Basisstation initiiert. Diese Aufgabe
wird "anfängliche
Zellensuche" genannt.
Die Charakteristika des universellen mobilen Telekommunikationssystems
(UMTS) und der Prozedur für
eine anfängliche Zellensuche,
auf welche sich die folgende Beschreibung bezieht, sind in der Veröffentlichung
des Europäischen
Telekommunikationsstandardinstituts (ETSI) TR 01 146 Version 3.0.0., "Universal Mobile
Telecommunications System, Concept evaluation" beschrieben. Wie es Fachleuten auf
dem Gebiet klar sein wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf
eine Verwendung mit UMTS beschränkt,
und sie kann auch auf andere WCDMA-(Breitband-Codevielfachzugriffs-)Systeme
angewendet werden. es wird Bezug genommen auf das US-Patent Nr.
5,982,809 für Liu,
welches einen Teil des Standes der Technik bildet.
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Die
anfängliche
Zellensuche durch die mobile Station wird in drei Schritten durchgeführt, und
der erste Schritt ist die Erlangung einer Schlitzsynchronisation
zu den Übertragungen
der Basisstation, die über
einen Fading-Pfad das stärkste
Signal an den Empfänger
der mobilen Station liefert. Nimmt man Bezug auf 1,
die eine schematische Darstellung von Basisstations-Rundsendungen
ist, sind Basisstations-Sendungen mit 1 dargestellt, der Übertragungskanal
mit 2 und der Empfänger
der mobilen Station mit 3. In 1 sind anhand
eines Beispiels die Übertragungen
von nur zwei Basisstation BTS1 und BTS2 gezeigt.
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Diese
Basisstations-Übertragungen
sind nicht miteinander synchronisiert und sind beibehalten, um über gemeinsame
Zeitintervalle fester Dauer, die Schlitze genannt werden, und gemeinsame
Frameintervalle fester Dauer, die Frames genannt werden, zu übertragen.
Ein Frame weist 15 Schlitze auf. In 1 ist der
Beginn eines Schlitzes für
die Übertragungen
von der Basisstation BTS2 ab dem Beginn eines Schlitzes für die Übertragungen
von der Basisstation BTS1 um ein beliebiges Ausmaß von "t" Sekunden verzögert gezeigt.
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Die
Basisstations-Übertragungen
enthalten einen Synchronisationskanal (SCH), der mit der Schlitzgrenze
ausgerichtet ist, und einen primären gemeinsamen
physikalischen Kanal für
eine Steuerung (PCCPCH). Der Synchronisationskanal weist einen primären Synchronisationscode
(PSC) und einen sekundären
Synchronisationscode (SSC) auf, wie es in 2 dargestellt
ist. In 2 ist der primäre Synchronisationscode
für jeden
Schlitz als cp dargestellt, sind die sekundären Synchronisationscodes
für jeweilige
Schlitze als Cs i,0 bis Cs i,14 dargestellt.
Der als der primäre
Synchronisationscode (Cp) übertragene Code
wird am Anfang jedes Schlitzes durch alle Basisstationen regeneriert.
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Die
BTS-Übertragungen
zum Empfänger 3 werden
durch den Kanal 2 beeinflusst bzw. beeinträchtigt werden.
In 1 sind die Übertragungen der
Basisstation BTS2 derart dargestellt, dass sie über einen 3-Pfad-(Mehrfachpfad-)Kanal 22 empfangen
werden, während
die Übertragungen
der Basisstation BTS1 derart dargestellt sind, dass sie über einen
2-Pfad-Kanal 21 empfangen werden. Die Signale von den Basisstationen
BTS1 und BTS2 werden im Kanal 2 effektiv summiert, bevor
sie beim Empfänger 3 ankommen,
wie es durch "Σ" in 1 dargestellt ist.
Eine Korrelation des empfangenen Signals mit dem erwarteten primären Synchronisationscode,
der im Empfänger
gespeichert ist, liefert eine Anzahl von Korrelationsspitzen. Die
Spitzen werden durch beispielsweise ein PSC-Wurzel-Nyquist-Filter bzw.
ein angepasstes PSC-Filter 31 erfasst. Die höchste erfasste
Spitze entspricht der Basisstation des Netzwerks (der gefundenen
Basisstation), auf welche der Empfänger sich synchronisieren wird.
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Der
zweite Schritt einer anfänglichen
Zellensuche bildet eine Framesynchronisation und identifiziert die
Codegruppe der im ersten Schritt gefundenen Basisstation. Der dritte
Schritt einer anfänglichen Zellensuche
bestimmt den Verwürfelungscode,
der der gefundenen Basisstation zugeordnet ist.
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Ein
Korrelationsprozess wird Abtastung für Abtastung und über einen
Schlitz durchgeführt.
Die Anzahl von Verschiebungen der verwendeten Eingangsdaten ist
das Produkt aus der Anzahl von Chips pro Schlitz und der Überabtastrate
(OSR). Für
die Ergebnisse des Korrelationsprozesses wird ein Durchschnitt über eine
Anzahl von Schlitzen gebildet, und die Position der Abtastung bzw.
Probe mit einer höchsten
Korrelationsleistung wird als die Schlitzgrenze ausgewählt. Die
Anzahl von Schlitzen, die beim Prozess eines Bildens eines Durchschnitts
verwendet werden, wird Durchschnittsbildungstiefe genannt.
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Es
ist auch möglich,
die Positionen der größten Spitzen
von der Anzahl von Spitzen, die im ersten Schritt gefunden werden,
auszuwählen
und zu speichern. Diese Information kann dann für die übrigen zwei Schritte verwendet
werden, um die beste Schlitzzeitgabe zu bestimmen, wenn eine erfasste Spitze
ausgewählt
ist, liefert aber keine zufrieden stellenden Ergebnisse im zweiten
und/oder im dritten Schritt. In einem solchen Fall können andere
Spitzen, die im ersten Schritt erfasst sind, ausgewählt und
im zweiten und im dritten Schritt verwendet werden.
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Es
sind Pipeline-Verfahren bekannt, durch welche unterschiedliche Zellensuchschritte
an unterschiedlichen Teilen der empfangenen Daten (Eingangsblöcken) arbeiten.
Die Größe des erforderlichen
Eingangspuffers hängt
von der Durchschnittsbildungstiefe der einzelnen Schritte ab. Für eine Durchschnittsbildungstiefe
von einem Frame pro Schritt ist die erforderliche Puffergröße gleich
einem Frame von Daten.
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Das
Vorsehen von irgendeiner Art von Speicherungsspeicher gehört zu dem
Zellensuchprozess. Eine zufrieden stellende Leistungsfähigkeit
des zweiten und des dritten Schritts hängt von einer zufrieden stellenden
Leistungsfähigkeit
vor dem ersten und dem zweiten Schritt ab. Wenn derselbe (oder ein
Teil desselben) Datenteilabschnitt bei allen drei Schritten verwendet
wird und wenn eine Durchschnittsbildung auf verschiedene Schritte
angewendet wird, erhöht sich
die erforderliche Speichergröße. Eine
Anwendung einer Durchschnittsbildung auf den ersten Schritt ist
aufgrund der Veränderungen
bezüglich
Kanalzuständen
nötig.
Um eine zuverlässige
Schlitzzeitgabenäherung
zu erhalten, wäre
es normalerweise nötig,
eine Durchschnittsbildung über
eine Anzahl von Schlitzen zu implementieren. Eine Durchschnittsbildung
kann auch (über
eine Anzahl von Frames) auf den zweiten und den dritten Schritt
angewendet werden.
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Um
die Schlitzzeitgabe zu erhalten, ist die minimale erforderliche
Eingangsdatenlänge
für den ersten
Schritt entsprechend einer Korrelation eines einzigen Schlitz mit
dem primären
Synchronisationscode (PSC) [(CHIPS_PRO_SCHLITZ + CHIPS_PRO_SYMBOL) × OSR – 1]. Die
Anzahl von Chips pro Zeitschlitz wird als CHIPS_PRO_SCHLITZ ausgedrückt, und
die Anzahl von Chips pro Symbol als CHIPS PRO SYMBOL. Da eine Synchronisation für den zweiten
Schritt auf einem Codewort basiert, das über einen Frame übertragen
wird, wird ein Frame von Eingangsdatenabtastungen für den zweiten Schritt
ins Auge gefasst. Gleichermaßen
würde ein Frame
von Eingangsdatenabtastungen für
den dritten Schritt die periodische Übertragung der Verwürfelungscodes
unterbringen.
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Während alle
drei Schritte am selben Datenblock arbeiten und unter der Annahme
einer Durchschnittsbildungstiefe von 15 Schlitzen (d.h. 1 Frame) für den ersten
Schritt, wird ein Eingangsdatenpuffer für den Zellensuchprozess (38656 × OSR – 1) komplexe
Abtastungen speichern müssen.
Für eine
OSR von 4 und unter Verwendung von 8 Bits pro I (Gleichphasen-)
und 8 Bits pro Q (Quadratur-)Komponente von jeder Eingangsabtastung
wird die erforderliche Puffergröße als 309246
Bytes gefunden werden. Die Speichergröße würde sich natürlich weiter
erhöhen, wenn
Durchschnittsbildungstiefen von mehr als 1 Frame auf den zweiten
und/oder den dritten Schritt angewendet würden. Eine Puffergröße, die
zum Unterbringen von wenigstens 2 Frames von Daten, d.h. 614400
Bytes, ausreichend ist, wäre
besser.
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In
EP-A-O 942 543 ist ein Schlitzzeitgabe-Erfassungsverfahren offenbart,
wobei nur Daten von Energie- bzw. Leistungswerten, von Energhie-
bzw. Leistungswerten bei Stellen, wie den Ordinalzahlen von Daten,
die innerhalb oberer N Leistungswerte in einer abfallenden Reihenfolge
von Leistungswerten fallen, gespeichert werden und der N-te als
eine Schwelle dient. Die Schwellen in den Schlitzintervallen werden
akkumuliert, um einen Basiswert zu erhalten. Nur vorbestimmte N
Daten der Daten der Leistungswerte werden entsprechend einer Stelleninformation
gespeichert. Wenn Daten entsprechend den Stellen, die den N Daten
entsprechen, in die M Daten fallen, werden momentan erhaltene Daten
zu den Daten bei jeder Stelle addiert, um neue Daten zu erzeugen.
Wenn Daten entsprechend den Stellen, die den N Daten entsprechen,
aus den M Daten fallen, werden momentan erhaltene Daten zu dem Basiswert
addiert, um neue Daten zu erzeugen. Neue Daten werden durch Addieren
der Schwelle zu Daten von den M Daten erzeugt, die einer Stelle
entsprechen, wo keine Daten in die N Daten fallen. Wenn die Anzahl
von erzeugten Daten M oder darüber
ist. werden nur obere M Daten zusammen mit Stellenin formation gespeichert.
Wenn eine Schlitzdurchschnittsbildung eine vorbestimmte Anzahl von
Malen durchgeführt
wird, werden die M Daten durch vorbestimmte Anzahl geteilt und dient
ein Quotient als Durchschnittswert.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, effiziente Verfahren zum Implementieren
einer anfänglichen Zellensuche
in einem WCDMA-System zur Verfügung
zu stellen, die die Größe von Eingangspuffern signifikant
reduzieren.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zum Erlangen einer Schlitzzeitgabe zur Verfügung gestellt,
wenn ein Empfänger
von Direktsequenzspreizspektrums-Kommunikationen
mit Übertragungen
einer Netzwerk-Basisstation synchronisiert wird, wie es in den Ansprüchen definiert
ist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: wiederholtes
Korrelieren eines über
einen Funkkanal empfangenen Synchronisationscodes mit einem im Empfänger gespeicherten
Synchronisationscode; bei jeder wiederholten Korrelation zuordnen
eines Werts zu resultierenden Spitzen; Bringen der resultierenden
Spitzen in eine Reihenfolge gemäß den zugeordneten
Werten; und Auswählen
von Spitzen mit einem höchsten Rang
für eine
Schlitzzeitgabe.
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Die
obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen offensichtlich werden, die Beispiele der vorliegenden
Erfindung darstellen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung von Basisstations-Übertragungen;
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2 stellt
die Zusammensetzung von Basisstations-Übertragungen dar;
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3 ist
ein Ablaufdiagramm, das das Verfahren einer Schlitzsynchronisation
gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 ist
ein Beispiel eines Spitzenpufferinhalts;
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5 zeigt
Information in dem in 4 gezeigten Spitzenpuffer, der
gemäß den Spitzenpositionen
neu angeordnet ist;
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6A ist
ein Beispiel eines Spitzenpufferinhalts mit einem Alterungsfaktor;
und
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6B zeigt
Information in dem in 6A gezeigten Spitzenpuffer,
der gemäß den Spitzenpositionen
neu angeordnet ist.
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BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Die
Speichererfordernisse für
den ersten Schritt des Zellensuchprozesses können signifikant reduziert
werden, wenn die Korrelationsspitzen eher auf einer Schlitz-für-Schlitz-Basis ausgewählt werden,
als nach einer Anzahl von Schlitzen. Die Notwendigkeit zum Erhalten
eines Durchschnitts über
einer Anzahl von Schlitzen beim Auswählen der Korrelationsspitzen
bleibt jedoch, und man muss sich bei irgendeinem zu implementierenden
Verfahren damit abfinden. Das hierin beschriebene Verfahren erfüllt das
Erfordernis zur Durchschnittsbildung, während das Ausmaß an erforderlichem
Speicher signifikant reduziert wird.
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Weitere
Details werden unter Bezugnahme auf 3 angegeben
werden, wo ein Ablaufdiagramm, das das Verfahren der vorliegenden
Erfindung beschreibt, gezeigt ist. Die Daten des primären Synchronisationscodes
(PSC), die im ersten Schlitz empfangen werden, werden mit dem im
Empfänger gespeicherten
PSC korreliert, und die maximalen Spitzen, die aus der Korrelation
entstehen, werden ausgewählt
und in einem Puffer (d.h. einem Spitzenpuffer) gesichert. Die maximalen
Spitzen, die aus den Korrelationen mit aufeinander folgenden Schlitzen entstehen,
werden auch auf ähnliche
Weise gefunden und in separaten Spitzenpuffern gesichert. Die Anzahl
von Spitzenpuffern, die verwendet werden, ist gleich der Durchschnittsbildungstiefe
für den
ersten Schritt.
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Die
in einem jeweiligen Spitzenpuffer gesicherte Information in Bezug
auf eine jeweilige Spitze, die aus einer Korrelation resultiert,
ist ein Wert mit einer Gruppe von Zahlen. Eine Zahl in der Gruppe
von Zahlen ist als die Ordnung der Spitze zugeordnet. Der höchsten Spitze,
die zu einem Spitzenpuffer gesichert ist, ist die höchste Ordnung
zugeordnet, der zweithöchsten
Spitze ist die zweithöchste
Ord nung zugeordnet, usw. Das schwächste Element jedes Puffers
ist der niedrigsten Ordnung 1 zugeordnet.
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Eine
Zahl in der Gruppe von Zahlen ist als die Energie bzw. Leistung
der Spitze zugeordnet. Dies wird durch die Addition des quadratischen
Korrelationsergebnisses, das aus der I (gleichphasigen) Komponente
erhalten wird, zu dem quadratischen Korrelationsergebnis, das für die Q-(Quadratur-)Komponente
erhalten wird, abgeleitet. Eine Zahl in der Gruppe von Zahlen ist
die Position der Spitze innerhalb des Schlitzes, welche die Position
[Modulo(CHIPS_PRO_SCHLITZ × OSR)
+ 1] der Eingangsdaten ist, mit welchen der primäre Synchronisationscode für Korrelation
ausgerichtet ist, die diese Spitze erzeugt. Für jeden empfangenen Schlitz
entspricht die Ausrichtung mit der ersten empfangenen Abtastung
einer Position 1 und ist die Ausrichtung mit der letzten Abtastung
des Schlitzes eine Position CHIPS_PRO_SCHLITZ × OSR.
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Nimmt
man Bezug auf die 4 und 5, wird
dann, wenn alle Spitzenpuffer gefüllt worden sind, die gesicherte
Information entsprechend den Spitzen gemäß den Positionen der Spitzen
neu angeordnet. Ein Parameter, den wir M nennen werden, wird für jede Position
berechnet. Der Wert M für
irgendeine Position hängt
von der Ordnung und der Leistung bzw. Energie der Spitze bei dieser
Position ab, so dass M = Σ(Leistung × Ordnung)
gilt. Die Spitzen entsprechen den größten Werten von M Werten als
die Ausgabe des ersten Schritts ausgewählt. Das in den 4 und 5 angegebene
Beispiel hat die Anzahl von Spitzen, die bei der Korrelation erfasst sind,
als 3 und die Durchschnittsbildungstiefe des ersten Schritts ist
3. Die Inhalte der drei Spitzenpuffer sind in 4 gezeigt.
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Die
in den drei Spitzenpuffern gesicherten Daten werden gemäß der Position
jeder Spitze neu angeordnet. Es wird aus 5 gesehen
werden, dass die Positionen entsprechend den drei größten Werten
von M Positionen 2, 10 und 50 sind. Diese Positionen werden als
die Ausgabe des ersten Schritts zurückgebracht. Die Alterung jedes
Spitzenpuffers kann auch berücksichtigt
werden, wenn der Parameter M berechnet wird. Ein zusätzlicher
Gewichtungsfaktor, der mit dem Alter jedes Puffers abnimmt, kann
enthalten sein, wenn der Parameter M bestimmt. Mit dem Einschließen des
zusätzlichen Gewichtungsfaktors
(Alterungs_Faktor) wird der Parameter M erhalten werden als M = Σ(Leistung × Ordnung × Alterungs_Faktor).
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Nimmt
man Bezug auf die 6A und 6B ist
ein Beispiel zum Erhalten eines Werts des Parameters M gezeigt,
wenn der Alterungsfaktor berücksichtigt
wird. Bei diesem Beispiel ist der dem ersten Spitzenpuffer zugeordnete
Alterungsfaktor Eins, für
den zweiten Spitzenpuffer 0,5 und für den dritten Spitzenpuffer
0,25.
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In 3 gezeigte
detaillierte Prozeduren werden beschrieben werden.
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Zuerst
wird der Inhalt jedes Spitzenpuffers in einem Schritt S1 gelöscht, wird
ein geeigneter Spitzenpuffer in einem Schritt S2 ausgewählt und
wird in einem Schritt S3 eine Eingangsabtastung vorgenommen. Das
PSC-Wurzel-Nyquist-Filter wird dann auf die Eingangsabtastung angewendet,
um Spitzen in einem Schritt S4 zu erfassen, und die Energie bzw. Leistung
jeder erfassten Spitze wird in einem Schritt S5 gefunden.
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Als
Nächstes
wird bestimmt, ob eine Bedingung, dass die erfasste Energie bzw.
Leistung kleiner als alle Spitzenleistungen bzw. -energien im momentanen
Spitzenpuffer ist und die Zahl einer verarbeiteten Abtastung gleich
oder kleiner als CHIPS_PRO_SCHLITZ × OSR ist, gilt oder nicht. Wenn
die Bedingung erfüllt
ist, geht die Steuerung zurück
zum Schritt S3, um die nächste
Abtastung zu verarbeiten. Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, dann
wird der Inhalt des Spitzenpuffers, der die Spitzenpositionen und
die Spitzenleistung enthält,
in einem Schritt S7 aktualisiert und neu geordnet.
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Nach
der Verarbeitung im Schritt S7 wird in einem Schritt S8 bestimmt,
ob die Anzahl der verarbeiteten Schlitze gleich der Durchschnittsbildungstiefe
des ersten Schritts ist oder nicht. Wenn nicht, geht die Steuerung
zurück
zum Schritt S2. Wenn die Bedingung des Schritts S8 erfüllt ist,
dann werden unter Verwendung aller Spitzenpuffer alle Spitzen gemäß ihrer
Positionen in einem Schritt S9 gruppiert, wird der vorgenannte Parameter
M = Σ(Leistung × Ordnung)
für jede
Position in einem Schritt S10 ausgewertet und werden Spitzenpositionen
entsprechend den größten Werten
des Parameters M als Schlitzzeitgabe in einem Schritt S11 ausgewählt.
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Die
Schlitzzeitgabe wird über
die obige Reihe von Prozeduren erlangt.
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Obwohl
bei diesen Verfahren die Puffergröße von der Anzahl von erwünschten
Spitzen und der verwendeten Durchschnittsbildungstiefe abhängt, wird sie
signifi kant kleiner sein, als es für existierende Verfahren nach
dem Stand der Technik erforderlich ist.
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Während bevorzugte
Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung unter Verwendung spezifischer Ausdrücke beschrieben
worden sind, dient eine solche Beschreibung nur illustrativen Zwecken, und
es ist zu verstehen, dass Änderungen
und Variationen durchgeführt
werden können,
ohne vom Schutzumfang der folgenden Ansprüche abzuweichen.