DE69709382T2

DE69709382T2 - Verbesserte synchronisation eines empfängers mit einem sender der nicht lineare metrische transformationen gebraucht

Info

Publication number: DE69709382T2
Application number: DE69709382T
Authority: DE
Inventors: Amer Hassan; Torbjorn Solve; Yi-Pin Wang
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1996-10-09
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2017-10-08
Also published as: EP0931390A2; BR9712220A; AU720022B2; US5838745A; CA2268280A1; WO1998016032A3; DE69709382D1; AU4895597A; WO1998016032A2; JP2001502139A; KR20000048938A; TW361028B; EP0931390B1; CN1240077A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Synchronisationsverfahren und Vorrichtungen zur Synchronisierung eines Empfängers, wie in einem Funktelefon, welches in einem zellularen Kommunikationssystem betrieben wird, mit einem Sender, der Signale an den Empfänger sendet. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Synchronisationsverfahren und zugehörige Schaltungen, wobei digital codierte Synchronisationssignale an den Empfänger übertragen werden, und von dem Empfänger verwendet werden, um den Empfänger mit dem Sender zu synchronisieren. Insbesondere bezieht sich das vorliegende Verfahren auf ein Synchronisationsverfahren und zugehörige Schaltungen, wobei die Synchronisation durchgeführt wird unter Verwendung von nicht-linearen Transformationsmetriken, wie logarithmischen Metriken, wodurch der Einfluss der Fehlerkomponente in einer Synchronisationsberechnung verringert wird, und sowohl der Rechenaufwand als auch die zur Erreichung der Synchronisation erforderliche Zeit verringert werden.
Die Synchronisationssignale haben Charakteristiken, welche ihre Erfassung durch den Empfänger durch einen Korrelationsprozess verringerter Komplexität erlauben. Die Synchronisation des Empfängers wird schnell bewirkt, da nur eine verringerte Zahl von Berechnungen erforderlich ist, um die Synchronisationssignale zu erfassen.
Die Synchronisationssignale haben einen hohen Rauschabstand, um ihre Erfassung durch den Empfänger zu vereinfachen, selbst wenn die Signale auf einem Kommunikationskanal übertragen werden, der einer starken Dämpfung oder einer Verzerrung durch Mehrwegübertragung unterworfen ist. Da die Synchronisationssignale digital codiert sind, können die Signale mit einem TDM-Kommunikationskonzept (TDM = Time Division Multiplex, d. h. Zeitaufteilungs-Multiplex) gesendet werden, wie jene, die in mehreren herkömmlichen zellularen Kommunikationssystemen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung wird daher vorteilhaft in einem zellularen Kommunikationssystem ausgeführt, wie einem terrestrischzellularen Kommunikationssignal, oder einem Satellitenzellularen Kommunikationssystem. Wenn sie während ausgewählter Zeitschlitze gesendet werden, um Abschnitte eines Steuersignals zu bilden, das von einer zellularen Netzwerkstation auf Steuerkanälen erzeugt wird, an ein Funktelefon, und das Funktelefon ansprechend auf die Erfassung der Synchronisationssignale mit dem Sender synchronisiert, sowohl um andere Abschnitte des Steuersignals als auch andere Signale zu empfangen, die auf anderen Daten- oder Sprechkanälen erzeugt werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein Kommunikationssystem wird mindestens durch einen Sender und einen Empfänger gebildet, die durch einen Kommunikationskanal verbunden sind. Kommunikationssignale, welche von dem Sender gesendet werden, werden auf dem Kommunikationskanal gesendet, um vom Empfänger empfangen zu werden.
Ein Funkkommunikationssystem ist ein Kommunikationssystem, in dem der Kommunikationskanal aus einem oder mehr Frequenzbändern des elektromagnetischen Frequenzstroms gebildet wird. Da es nicht erforderlich ist zwischen dem Sender und dem Empfänger eine feste bzw. verdrahtete Verbindung zu bilden, wird ein Funkkommunikationssystem vorteilhaft dann verwendet, wenn die Verwendung solcher fester oder verdrahteter Verbindungen ungünstig oder unpraktisch wäre.
Ein zellulares Kommunikationssystem ist eine Art von Funkkommunikationssystem. Wenn die Infrastruktur des zellularen Kommunikationssystems, welche im folgenden als Netzwerk bezeichnet wird, überall in einem geografischen Gebiet eingerichtet ist, ist ein Teilnehmer des zellularen Systems im allgemeinen in der Lage in dem System telefonisch zu kommunizieren, wenn er an irgend einem Ort in dem vom System erfassten geografischen Gebiet positioniert ist.
Während herkömmliche, terrestrisch-zellulare Kommunikationsnetzwerke in größeren Teilen der Welt eingerichtet worden sind, haben manche Gebiete keine solchen Netzwerke. Beispielsweise in Gebieten geringer Bevölkerungsdichte könnte ein terrestrisch-zellulares Kommunikationssystem unwirtschaftlich sein. Ebenso sind existierende terrestrisch-zellulare Netzwerke auch nach verschiedenen, unterschiedlichen Standards aufgebaut worden.
Ein Funktelefon, d. h. ein Handapparat oder Zellulartelefon, welches in einem der Kommunikationssysteme betrieben werden kann, ist manchmal in anderen solchen Systemen nicht betreibbar. Selbst in einem Gebiet, in dem ein zellulares Kommunikationsnetzwerk eingerichtet worden ist, könnte ein Benutzer damit möglicherweise nicht kommunizieren, wenn der Benutzer versucht ein Funktelefon zu verwenden, welches konstruiert ist, um nur mit einem anderen zellularen Kommunikationsnetzwerk betrieben zu werden.
Satelliten-zellulare Kommunikationssysteme, wie das ACeS- System (Association of South East Asian Nations (ASEAN) Cellular Satellite System), welches entworfen ist, um eine Telefonabdeckung mittels Verwendung eines geostationären Satelliten bereitzustellen, sind vorgeschlagen worden, welche wenn sie implementiert sind, es einem Benutzer gestatten werden telefonisch über das Satelliten-zellulare Kommunikationssystem telefonisch zu kommunizieren, wenn sie sich an beinahe jedem beliebigen Ort befinden. Indem Abwärtsverbindungsstrecken-Signale (down-link) zwischen einem Satelliten-gestützten Senderempfänger und dem Funktelefon bzw. Aufwärtsverbindungsstrecken-Signale (up-link) zwischen dem Funktelefon und dem Satelliten-gestützten Senderempfänger übertragen werden, wird eine telefonische Kommunikation zwischen dem Funktelefon und dem Satelliten-gestützten Senderempfänger möglich. Durch Bewirkung von zusätzlichen Kommunikationsverbindungsstrecken (englisch: links) zwischen dem Satelliten-gestützten Senderempfänger und einer Bodenstation, wird der Benutzer des Funktelefons in der Lage sein über die Bodenstation und den Satelliten-gestützten Senderempfänger mit einer anderen Partei telefonisch zu kommunizieren.
Aufgrund der inhärenten Effizienzen digitaler Kommunikationstechniken sind viele bereits installierte zellulare Kommunikationsnetzwerke umgewandelt worden, und viele neuvorgeschlagene zellulare Kommunikationssysteme wie das ACeS-System sind entworfen worden, um digitale Kommunikationstechniken auszunutzen. Andere Kommunikationssysteme benutzen auf ähnliche Weise digitale Kommunikationstechniken, oder es ist geplant sie umzuwandeln, um digitale Kommunikationstechniken auszunutzen.
Um korrekt zu arbeiten, insbesondere wenn das Kommunikationssystem digitale Kommunikationstechniken verwendet, muss das Funktelefon mit einer Netzwerkstation des zellularen Kommunikationsnetzwerks synchronisiert sein. Herkömmlicherweise werden Synchronisationssignale von der Netzwerkstation an das Funktelefon gesendet, um das Funktelefon mit der Netzwerkstation zu synchronisieren. Andere Kommunikationssysteme benützen auf ähnliche Weise herkömmliche Synchronisationssignale für ähnliche Zwecke.
In einem TDM-Kommunikationssystem, wie einem System mit TDMA (TDMA = Time Division Multiple Access, d. h. Zeitaufteilungs- Mehrfachzugriff), wird eine Kommunikation durch die Verwendung von Rahmen bewirkt. Bei TDMA wird ein gegebenes Frequenzband in eine Reihe von diskreten Rahmen aufgeteilt, wovon jeder eine Reihe von diskreten Zeitschlitzen hat, und jeder Zeitschlitz der Verwendung durch einen anderen Teilnehmer dient. Obwohl viele Systeme acht Zeitschlitze pro Rahmen verwenden, sieht ACeS mehrere Benutzer pro Zeitschlitz vor, wodurch es effektiv ein 16- oder 32-Schlitzsystem wird. Während jedes Zeitschlitzes kann Information in Burst-Form bzw. Bündelform in Übereinstimmung mit einer bestimmten digitalen Bit-Konfiguration übertragen werden. Ein normaler Burst ist die Übermittlung von Sprech- oder Dateninformation. Andere Burst-Arten sind Hochleistungs-Synchronisationsbursts, wovon Gruppen die zuvor erwähnten Synchronisationssignale bilden, welche vorzugsweise ungleichmäßig über viele Rahmen innerhalb eines Multirahmens beabstandet sind, d. h. 102 aufeinanderfolgende Rahmen in dem ACeS-System. Der anfängliche Hochleistungs-Synchronisationsburst in einem solchen Signal wird jedoch an den Beginn des ersten Rahmens in einem Multirahmen platziert, was die Multirahmen-Grenze signalisiert, und die verbleibenden Synchronisationsbursts, gewöhnlich drei, welche Hochleistungs-Broadcastbursts bilden können, sind innerhalb des Multirahmens mit bekannten Verschiebungen gegenüber dem anfänglichen Synchronisationsburst ungleichmäßig beabstandet.
Es ist jedoch offensichtlich, dass ein Funktelefon oder Zellulartelefon beim Einschalten nicht mit dem digitalen Bit- Strom synchronisiert ist, der aus dem Sender hervortritt, und die Multirahmengrenze feststellen muss, d. h. den Beginn des anfänglichen Synchronisationsbursts innerhalb jenes Bit- Stroms. Sobald der erste Synchronisationsburst und die Multirahmengrenze gefunden sind, ist der Empfänger mit der Sendung synchronisiert. Es können jedoch viele Multirahmen der Sendung vergehen und eine bedeutende Zahl von Verarbeitungsschritten durchgeführt worden sein, bevor die Synchronisation erreicht ist.
Herkömmlicherweise werden zwei Arten von Synchronisation durchgeführt: grob und fein. Die Grobsynchronisation ist entworfen, um die Bit-Stromauswahl auf einen besonderen Abschnitt von aufeinanderfolgenden Bits einzuengen, welche hoffentlich den anfänglichen Hochleistungs- Synchronisationsburst enthalten. Die Feinsynchronisation bestimmt dann den genauen Ort des anfänglichen Synchronisationsbursts innerhalb jenes Abschnitts, durch Korrelation oder Abgleichen eines Segments der ausgewählten aufeinanderfolgenden Bits mit einem Bitmuster, und das Verschieben des Segments Bit für Bit, bis die Korrelation und Synchronisation erzielt sind. Der Schwerpunkt der vorliegenden Erfindung richtet sich jedoch auf die schnellere Grobsynchronisation.
Zusätzlich zu Synchronisationsbursts sind weitere Hochleistungs-Bursts im digitalen Bitstrom vorhanden, welche die Grobsynchronisationsprozedur stören könnten. Auch könnten Hochleistungs-Rufbursts bzw. -Pagingbursts vorhanden sein, insbesondere in einer ACeS-Umgebung, um schwer zu erreichende Teilnehmer zu kontaktieren. Das Vorhandensein dieser anderen Hochleistungs-Nichtsynchronisationsbursts im Bitstrom machen die Synchronisationserzielung kompliziert. Herkömmlicherweise wird die Grobsynchronisation innerhalb einer Zahl erster Ordnung, N von Operationen erzielt, wobei N hauptsächlich von der Rauschstärke und der Menge von vorhandenen Nichtsynchronisations-Hochleistungs-Bursts abhängt. Zum Beispiel, wenn die an den Empfänger übertragenen Signale starker Dämpfung oder Mehrwege-Verzerrung unterworfen sind, ist die Synchronisation schwieriger, da der Bitstrom während der Übertragung zum Empfänger verzerrt oder gedämpft werden könnte.
Jede Art und Weise, um trotz des Vorhandenseins dieser Nichtsynchronisations-Hochleistungs-Bursts im gesendeten Bitstrom eine Synchronisation zu erzielen, welche eine geringe Zahl von Verarbeitungsschritten und weniger Zeit erforderlich macht, wäre vorteilhaft.
Eine Technik zur Synchronisation eines Empfängers mit einem Sender, wie ein Funktelefon eines zellularen Kommunikationssystems, welche die Zahl der Verarbeitungsschritte verringert, wird in der der gleichen Anmelderin gehörenden und mit-anhängigen Patentanmeldung des vorliegenden Erfinders dargelegt mit dem Titel "Synchronisation Method, and Associated Circuitry, for Improved synchronization Receiver with a Transmitter using Early-Late Testing during Coarse Synchronisation", US- Patentanmeldung 08/727,370, welche als US-Patent 5,805,646 erteilt wurde, die zusammen mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde. Gemäß der verwandten Anmeldung werden digital codierte Synchronisationssequenzen vom Sender zum Empfänger übertragen, und der Empfänger synchronisiert sich mit den Synchronisationsseguenzen, welche nach einem ausgewählten Format übertragen werden.
Insbesondere verwendet die verwandte Patentanmeldung ein Leistungsprofilverfahren während der Grobsynchronisation, um die Energie zu berechnen, welche in jedem einer Vielzahl von Bins akkumuliert ist, d. h. Untereinheiten eines Zeitschlitzes, und durch Verwendung von a priori Kenntnissen über die Beabstandung zwischen Hochleistungs- Synchronisationsbursts, wird die in den Bins akkumulierte Energie kombiniert, um die korrekte Multirahmengrenze festzustellen und dadurch die Synchronisation zu vereinfachen. Bei einem Signal/Rausch-Verhältnis (C/N) von z. B. - 10dB ist die Rauschvarianz 10 mal so groß wie die Signalstärke, und es wurde gefunden, dass ein Telefon unter Verwendung des zuvor beschriebenen Leistungsprofilverfahrens eine Grobsynchronisation innerhalb von zehn Multirahmen erzielen kann. Dementsprechend ist die zur Erreichung der Synchronisation erforderliche Zeit ungefähr 4.7 Sekunden (10 · 0.47 Sekunden pro ACeS-Multirahmen).
EP-0 551 803 beschreibt ein Verfahren zur Synchronisation eines empfangene Signalrahmens in einem TDMA-Funksystem mit einer lokal erzeugten (TR) Trainingssequenz, und zur Bestimmung einer Kanalabschätzung auf der Grundlage des Vergleichs des empfangenen Signalrahmens und der lokal erzeugten Trainingssequenz.
US-5,390,216 beschreibt ein Synchronisationsverfahren für ein Mobilfunktelefon. Die Anfangssynchronisation beinhaltet eine grobe Frequenzsynchronisation, grobe Rahmensynchronisation, feine Frequenzsynchronisation und feine Rahmensynchronisation. Die grobe Frequenzsynchronisation beruht auf einer Burst-unabhängigen Operation, und kann daher nach der Erfassung einer Trägerfrequenz mittels des Hochfrequenzempfangs des Funkempfängers einer ersten Frequenzabschätzung unterworfen werden. Eine grobe Rahmensynchronisation wird durchgeführt mittels eines Frequenzkorrektur-Bursts, welcher einen Zeitschlitz im wesentlichen voll einnimmt, wobei eine nicht-modulierte Welle einer Wiederholung von Bits des gleichen binären Logikwerts entspricht.
US-5,383,225 beschreibt eine Synchronisationseinrichtung für die TDMA-Abstimmung eines Signals mit einer unbekannten Frequenz. Eine Synchronisationseinrichtung sammelt Abtastwerte eines Basisbandsignals während eines Zeitfensters und führt eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) bezüglich der Abtastwerte durch. Das Fenster wird an einen identischen Punkt in einem folgenden Fenster bewegt, und die FFT wird wiederholt, bis ein spektraler Datensatz hoher Zuverlässigkeit erhalten wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Technik für ein besseres Synchronisationsverhalten zu schaffen, durch Verringerung des Einflusses der Fehlerkomponente in einer Grobsynchronisationsberechnung, und durch Verringerung der Zahl von Multirahmen, die erforderlich ist, um die Grobsynchronisation zu erzielen, wodurch die zur Erzielung der Synchronisation erforderliche Zeit verringert wird.
Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die zuvor genannte Berechnungs- und Zeitverringerung durch Verwendung von nicht-linearen Transformationsmetriken zu erzielen, insbesondere den Berechnungsaufwand durch die Verwendung von logarithmischen Transformationsmetriken zu komprimieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft vorteilhaft ein verbessertes Synchronisationsverfahren und zugehörige Schaltungen, um eine Grobsynchronisation eines Senders mit einem Empfänger zu erzielen, wie mit einem Funktelefon, welches in einem zellularen Kommunikationssystem betrieben werden kann.
Die digital codierten Synchronisationssignale werden gesendet, und der Empfänger empfängt diese Signale und synchronisiert sich grob mit diesen Signalen unter Verwendung einer nicht-linearen Metrik, wie einer logarithmischen Metrik, womit die Zahl der Berechnungen und der notwendige Zeitaufwand zur Erzielung einer anfänglichen Grobsynchronisation mit dem Sender reduziert wird, durch Reduzieren des Einflusses der Fehlerkomponente, welche innerhalb der Zeitabtastwerte der Synchronisationssignale vorhanden ist.
Die Schaltungseinrichtung und ihr zugehöriges Synchronisationsverfahren der vorliegenden Erfindung werden vorteilhaft in einem zellularen Kommunikationssystem verwendet, um darin betreibbare Funktelefone mit einer Netzwerksstation zu synchronisieren. In einem terrestrischzellularen Kommunikationssystem werden die Synchronisationssignale an das Funktelefon als Abschnitte eines Steuersignals gesendet, das bei einer zellularen Basisstation erzeugt wird. In einem Satelliten-zellularen Kommunikationssystem bilden die Synchronisationssignale Abschnitte eines Steuersignals, das bei einem Netzwerksteuerzentrum oder einer Bodenstation erzeugt wird, und werden mittels eines Satelliten-gestützten Senderempfängers zum Funktelefon gesendet.
Bei diesen und anderen Aspekten synchronisiert daher ein Verfahren und eine zugehörige Schaltungseinrichtung einen Empfänger mit einem Sender. Der Empfänger und der Sender sind mittels eines Kommunikationskanals gekoppelt. Ein Steuersignal wird vom Sender auf dem Kommunikationskanal gesendet. Das Steuersignal ist nach einem Multirahmenformat formatiert und enthält Synchronisationssignale. Der digitale Bitstrom, welcher das Steuersignal bildet, wird beim Empfänger erfasst, und der Empfänger summiert die Energien innerhalb einer Vielzahl von Hochleistungs-Burst-Bins, wobei die innerhalb jener Bins akkumulierten Energien unter Verwendung einer nicht-linearen Leistungsmetrik, insbesondere einer logarithmischen Leistungsmetrik, berechnet werden, um dadurch eine verbesserte Grobsynchronisation zwischen dem Empfänger und dem Sender mit einem geringeren Berechnungsfehler, weniger Berechnungen und in kürzerer Zeit zu schaffen.
Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihres Umfangs erhält man aus den begleitenden Zeichnungen, welche unten kurz zusammengefasst sind, durch die folgende detaillierte Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungen der Erfindung, und durch die angehängten Ansprüche.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 veranschaulicht ein funktionales Blockdiagramm eines Satelliten-zellularen Kommunikationssystems, welches die Schaltungseinrichtung und das Verfahren einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwirklicht; und
Fig. 2 veranschaulicht ein funktionales Blockdiagramm eines Abschnitts eines Funktelefons in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

Unter Bezugnahme erst auf Fig. 1 enthält ein Satellitenzellulares Kommunikationssystem, welches allgemein als 10 abgebildet ist, die Schaltungseinrichtung und führt die Methodologie einer Ausführung der vorliegenden Erfindung aus. Während das Kommunikationssystem 10 der veranschaulichten Ausführung ein Satellitenzellulares Kommunikationssystem bildet, versteht man sogleich, dass die Schaltungseinrichtung und Methodologie der vorliegenden Erfindung analog in anderen Arten von Kommunikationssystemen ausgeführt werden können, einschließlich zum Beispiel einem terrestrischzellularen Kommunikationssystem oder anderer Art von Funktelefon- Kommunikationssystem.
Das Kommunikationssystem 10 enthält mindestens eine Bodenstation 12, welche mit einem drahtgebundenen Telefonnetzwerk gekoppelt ist. Eine solche Kopplung ist in der Figur durch die Leitungen 14 dargestellt, welche sich von der Bodenstation 12 erstrecken.
Die Bodenstation 12 enthält Senderempfänger-Schaltungen für den Sendeempfang von Kommunikationssignalen, unter anderem mit einem Satelliten-gestützten Senderempfänger 16. Der Satelliten-gestützte Senderempfänger kann nicht nur für den Sendeempfang von Kommunikationssignalen mit der Bodenstation 12 betrieben werden, sondern auch mit anderen Land-gestützten Vorrichtungen, wie der Senderempfänger-Schalteinrichtung eines Netzwerksteuerzentrums 18. Der Senderempfänger 16 kann hier primär als eine Weiterleitungsstation betrieben werden, um bei der Bodenstation 12 erzeugte Signale zum Netzwerksteuerzentrum 18 weiterzuleiten, und umgekehrt. Der Senderempfänger 16 enthält vorzugsweise weiterhin eine Steuerschaltungseinrichtung, welche es gestattet die Frequenzkanäle, auf welchen die zum Senderempfänger 16 gesendeten Signale gesendet werden, um von dort weitergeleitet zu werden, zu ändern, um die für die Kommunikation im Kommunikationssystem 10 zugewiesenen Frequenzkanäle am effizientesten zu nutzen.
Eine Senderempfänger-Schaltungseinrichtung des Netzwerksteuerzentrums 18 ist ihrerseits in der Lage einen Sendeempfang von Kommunikationssignalen mit anderen Satelliten-gestützten Senderempfängern durchzuführen, wie einem Senderempfänger 22. Der Senderempfänger 22 führt ähnlich dem Senderempfänger 16 einen Sendeempfang von Kommunikationssignalen mit Land-gestützten Senderempfängern durch, zum Beispiel einem Funktelefon 24. Erneut kann der Senderempfänger 22 primär betrieben werden, um ihm gesendete Kommunikationssignale weiterzuleiten, und enthält erneut vorzugsweise eine Steuerschaltungseinrichtung zur Auswahl der Frequenzkanäle, auf welchen ihm gesendete Signale an andere Kommunikationsstationen weitergeleitet werden.
Eine Kommunikation gemäß dem Kommunikationssystem 10 gestattet einem Benutzer eines Funktelefons 24 telefonisch zu kommunizieren, wenn er an einem beliebigen Ort in großen Bereichen der Welt positioniert ist. Solange wie der Benutzer des Funktelefons 24 positioniert ist, um eine Übertragung und einen Empfang von Kommunikationssignalen mit einem Satelliten-gestützten Senderempfänger zu gestatten, ist der Benutzer in der Lage telefonisch mit einem Benutzer eines anderen Funktelefons zu kommunizieren, oder mit einer Telefonvorrichtung eines herkömmlichen drahtgebundenen Netzwerks.
Um korrekt zu arbeiten, muss das Funktelefon 24 jedoch mit dem zellularen Netzwerk synchronisiert sein. Sobald es korrekt synchronisiert ist, können Sprechkommunikationen oder andere Kommunikationen zwischen dem Funktelefon und dem zellularen Netzwerk bewirkt werden.
Wie in der zuvor erwähnten verwandten Anmeldung beschrieben, kann eine Grobsynchronisation zwischen einem Empfänger, wie dem Funktelefon 24, und einer Sendestation, wie dem zellularen Netzwerk, unter Verwendung eines linearen Leistungsprofilverfahrens erreicht werden. Nach diesem Verfahren wird die Synchronisation durch die Verwendung von Energie-Bin-Berechnungen der entlang eines Kommunikationskanals gesendeten Synchronisationssequenzen bewirkt, und durch Verwendung von breiten Hochleistungs- Synchronisationssequenzen hohen Rauschabstands wurde eine adäquate Übertragung gesichert, trotz bedeutender Dämpfungspegel oder Mehrwegeverzerrung.
Ein Satellitenkommunikationssystem, das für das Kommunikationssystem 10 der vorliegenden Erfindung ein Beispiel sein kann, ist wie jenes in der verwandten Anmeldung beschriebene ein Kommunikationssystem, in welchem Leistungssignale zwischen dem Satelliten des Kommunikationssystems und dem Funktelefon 24 übertragen werden. Daher hat das Signal-zu-Rausch-Leistungsverhältnis C/N typischerweise einen relativ niedrigen Wert. Wenn eine Antenne am Funktelefon nicht orientiert ist, um die besten ihm gesendeten Signale zu erfassen, ist das Signalrauschverhältnis von Signalen, die beim Funktelefon tatsächlich empfangen werden, noch weiter verringert. In dem vorgeschlagenen Satelliten-zellularen Kommunikationssystem ACeS ist es erforderlich Rufsignale bzw. Pagingsignale mit einem Abstand von 30 Dezibel über mittlerem weißen Gauss'schen Rauschen (AWGN, average white gaussian noise) zu senden. Eine solche Anforderung entspricht allgemein in einem Funktelefon einer Empfindlichkeit, um ein Rufsignal mit einem C/N-Verhältnis von ungefähr minus zehn Dezibel zu erfassen. Da ein Funktelefon mit dem zellularen Netzwerk korrekt synchronisiert sein muss, um das Pagingsignal korrekt zu empfangen, erfordert das Kommunikationssystem eine Synchronisationsfähigkeit hohen Rauschabstands, um eine Synchronisation in der Gegenwart dieser anderen Hochleistungs-Nichtsynchronisationssignale zu gestatten. Man versteht, dass obwohl der anfängliche Synchronisationsburst, d. h. jener, der die Multirahmengrenze markiert, ein Hochenergie-Synchronisationsburst ist, die verbleibenden drei "Synchronisatioris"-Bursts Hochleistungs-Rundfunksignale bzw. Hochleitungs-Broadcast-Signale darstellen können. Ein Synchronisationsmuster kann daher solche Broadcast-Signale enthalten, welche als Synchronisationsbursts dienen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur besseren Unterscheidung zwischen den zuvor beschriebenen Hochleistungsbursts, welche nicht der Synchronisation dienen, und den gewünschten Synchronisationsbursts, die es dem Funktelefon gestatten mit dem Netzwerk synchronisiert zu werden. In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Synchronisation ein Zweistufenprozess. Eine Grobsynchronisation wird zunächst bewirkt, danach wird eine Feinsynchronisation bewirkt. Während der Grobsynchronisation gestatten Hochleistungs- Synchronisationsbürsts (HPS, high-power synchronization), welche wie besprochen durch einige Hochleistungs-Broadcast- Bursts (HBB) begleitet werden können, auch eine Synchronisation des Funktelefons auf ein erstes Synchronisationsniveau, trotz des Vorhandenseins von damit nicht in Beziehung stehenden Hochleistungs-Bursts, wie aufgrund von Paging bzw.. Rufen, und während der folgenden Feinsynchronisation ist eine Erfassung auf innerhalb eines einzigen Symbolbits möglich, und es wird ein präziserer Frequenz-Offset bereitgestellt. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft hauptsächlich, aber nicht ausschließlich, die schnelle und genaue Erzielung einer Grobsynchronisation.
Wenn das Funktelefon 24 eingeschaltet wird, beginnt die Vorrichtung eine Grobsynchronisationsprozedur. Der Grobsynchronisationsprozess verringert die Zeit-(und Frequenz-)Ungewissheit auf ein ausgewähltes Niveau, was wiederum die Zahl der Operationen verringert, die erforderlich sind, um eine Feinsynchronisation durchzuführen. In einer Ausführung sucht das Funktelefon alle möglichen Primärträger, wenn das Funktelefon eingeschaltet wird. Ein Primärträger ist der Träger, welcher die Steuerkanäle multiplext. In einer anderen Ausführung wird angenommen, dass sich das Funktelefon in einem Gebiet vorangemeldet hat, unter Verwendung der nominellen Steuerkanäle, vor dem Empfang von Rufsignalen bzw. Paging-Signalen.
In jeder Ausführung wird die Systemsynchronisation durchgeführt unter Verwendung von Hochleistungsbursts innerhalb des Übertragungsstroms, welche vorbestimmte Muster von Synchronisationsbursts enthalten. Die Bursts sind zeitlich gemultiplext mit anderen Steuerkanälen und Verkehrskanälen, wie den Hochleistungs-Broadcast-Signalen auf dem Broadcast-Steuerkanal (BCCH, Broadcast Control Channel), einem Paging-Kanal bzw. Rufkanal oder anderen Übertragungskanälen.
Obwohl die Sequenzierungsschemata, welche in der verwandten Patentanmeldung dargelegt sind, eine Grobsynchronisation schnell und mit hohem Abstand bewirken, um die Erfassung zu vereinfachen, ist die vorliegende Erfindung auf weitere Verbesserungen der Technik gerichtet.
Herkömmliche Techniken zur Grobsynchronisation, wie das Leistungsprofilverfahren oder "lineare" Leistungsmetriken, welche in der verwandten Patentanmeldung verwendet werden, berechnen eine Summierung von diskreten Leistungsabtastwerten, um die innerhalb einer Vielzahl von Bins, welche das Synchronisationsmuster ausmachen, akkumulierte Energie zu berechnen.
Man versteht, dass ein Bin, welches eine Untereinheit eines Zeitschlitzes ist, darin eine Vielzahl von diskreten aufeinanderfolgenden Bits bildet. Es gibt typischerweise 4 Bins innerhalb eines Zeitschlitzes. Somit ist die Energiemenge, welche in einem gegebenen Bin akkumuliert ist, die Summe der Energien, die, in den jeweiligen, entsprechenden darin liegenden Bits akkumuliert sind, z. B. in einem Zeitschlitz mit einem herkömmlichen 156.25 Bit-Format kann ein Bin einen Bruchteil jener Menge bilden, was mit 4 Bins pro Zeitschlitz ungefähr 39.0625 Bits äquivalent ist. Dementsprechend werden alle diskreten Bit-Energien summiert, um die Energie für jenes bestimmte Bin zu berechnen. Da ein Hochleistungsburst innerhalb eines gegebenen Zeitschlitzes alle vier darin liegenden Bins füllt, ist die Energiesummierung für ein Hochleistungs-Burstsignal bedeutend höher als ein normaler Burst.
Der empfangene Signalabtastwert bei einem gegebenen Bit i kann als ri, einer komplexen Zahl, dargestellt werden, wobei
ri = si + ni (1)
Man versteht, dass si die Signalkomponente von ri ist, und ni die Rauschkomponente von ri. Ausführlicher gesagt, si = sI,i + jsQ,i, wobei sI,i die Signalkomponente des Inphasenkanals darstellt, j die imaginäre Quadratwurzel von minus 1 darstellt und SQ,i die Signalkomponente des Quadraturphasenkanals darstellt, der dem Inphasenkanal orthogonal ist. Ähnlich gilt ni = nI,i + jnQ,i. Der herkömmliche Leistungsmetrik-Ansatz mit linearen Transformationen verwendet ein Bin-Metrik (B), welche verwendet wird um die in einem Bin l akkumulierte Energie durch die Formel zu berechnen:
Bl = ri ² = ( si ² + sini* + nisi* + ni ²) (2)
wobei die Summierung stattfindet über die empfangenen Signalabtastwerte über die jeweiligen Bits im Bin l, d. h. ab dem Anfangs-Bit, mit dem das Bin l beginnt, bei x, bis zum abschließenden Bin-Bit, bei y.
Das "*" bedeutet eine konjugierte Komplexe der angegebenen Variablen. Wie aus Gleichung (2) hervorgeht, verstärkt der herkömmliche Leistungsmetrikansatz die Rauschkomponente, indem die ni ²-Komponente nach dem Quadrieren eingefügt wird. Folglich, wenn das Signalräuschverhältnis für ri sehr klein ist, d. h. ein verrauschter Kanal, bei dem ni groß ist, hat ri ² ein noch kleineres Signalrauschverhältnis. Die zuvor erwähnte Bin-Metrik B wird dann verwendet, um die Energien innerhalb anderer Bins, z. B. anderer Synchronisationsbins, zu berechnen, und die resultierende Summe wird verwendet, um Entscheidungen über die Synchronisationszeit zu treffen. Für eine weitere Diskussion der Summierung von Bin-Metrik- Energien (B) sei auf die zuvor erwähnte, verwandte, mit anhängige Patentanmeldung verwiesen.
Alternativ kann eine Integration verwendet werden, um die im Bin * akkumulierte Energie zu berechnen, durch die Formel:
Bl = r(t) ²dt = ( s(t) ² + s(t)n*(t) + n(t)s*(t) + n(t) ²)dt (3)
wobei r(t) eine Funktion darstellt, welche über den Bereich t = x bis t = y integriert ist, d. h. über die darin liegenden jeweiligen Bits, d. h. vom Start-Bit x bis zum End-Bit y. Es sollte jedoch verstanden werden, dass obwohl die Summierungsgleichung die diskreten Energiewerte innerhalb jedes Bits innerhalb des Bins l berechnet und akkumuliert, die Integrationstechnik die Bin-Energieberechnung ohne Abtastung durchführt. Ähnlich werden die Funktionen s(t) und n(t), welche Signal- bzw. Rauschfunktionen für r(t) darstellen, und ihre entsprechenden konjugiert komplexen Funktionen s*(t) und n*(t) über den gleichen Bereich integriert.
Die vorliegende Erfindung versucht die Rauschkomponente des Signals soweit wie möglich zu minimieren, durch Verwendung von nicht-linearen Transformationen der empfangenen Signalleistung als Metrik für die Grobsynchronisation, insbesondere eine logarithmische Metrik. Somit, statt der linearen Berechung einer jeweiligen Bin-Energie gemäß Gleichung (2), und der Verstärkung des Effekts der Rauschkomponente, wird eine andere Gleichung vorgeschlagen:
Bl = log ri ² = 2 log si + ni (4)
Wie aus dem Vergleich der Gleichungen (2) und (4) hervorgeht, ist das Signalrauschverhältnis für log ( si + ni ) höher als jenes von ri, wenn ri ein C/N kleiner Null hat. Dementsprechend wird der Rauschbeitrag des Signals durch die Verwendung der obigen nicht-linearen, logarithmischen Metrik (4) beim Grobsynchronisationsprozess komprimiert oder minimiert.
Alternativ kann eine Integration, wie bei Gleichung (3), verwendet werden:
Bl = log r(t)² dt = 2 log s(t) dt (5)
was auch die Rauschkomponente komprimiert. Ferner, unter Verwendung dieser Technik in einem ACeS-System wurde entdeckt, dass das zellulare Telefon 24 die anfängliche Grobsynchronisation innerhalb ungefähr sechs Multirahmen erreichen kann, d. h. ungefähr 2.82 Sekunden, was eine 40%ige Zeitverbesserung gegenüber dem zuvor bestimmten linearen Leistungsmetrik-Ansatz darstellt, der in der verwandten Anmeldung dargelegt wird, welcher zehn Multirahmen und ungefähr 4.7 Sekunden erforderte.
Andere nicht-lineare Transformationen (F), welche für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein: den Absolutwert der empfangenen Signalabtastwerte, d. h. den Modulus, der erhalten wird durch Ziehen der Quadratwurzel des Produkts des empfangenen Signalabtastwerts ri, welcher eine komplexe Zahl sein kann, mit der konjugiert komplexen ri*:
eine Verallgemeinerung der obigen Transformation (6), um die n-te Wurzel zu erhalten:
Fi = riri* 1/n, (7)
der Logarithmus der empfangenen Signalleistung, welcher verallgemeinert ist:
Fi = log riri* 1/n, (8)
und die entsprechenden funktionalen Äquivalente der obigen Transformationen (6) bis (8):
F = r(t)r*(t) 1/n, (10)
F = log r(t)r*(t) 1/n, (11)
und Kombinationen der obigen Transformationen.
Durch die Verwendung irgend einer der obigen nicht-linearen Transformationsgleichungen wird der Beitrag der Rauschkomponente innerhalb des Signals verringert, was zu einem besseren Signal führt. Wie in der mit-anhängigen Anmeldung ausführliche beschrieben, wenn die Bin-Metriken eines gegebenen Abschnitts des Bit-Stroms (der die Steuersignalübertragung darstellt) und daraus die anderen ungleichmäßig verschobenen Abschnitte summiert werden, wird der akkumulierte Energiebetrag mit anderen Summierungen im Multirahmen verglichen, und der maximale Energiewert, der die beste Musterübereinstimmung darstellt, wird ausgewählt. Da die Multirahmengrenze wahrscheinlich in der Nähe jener Auswahl ist, wird die Feinsynchronisation, d. h. ein aufwendiger und recht intensiver Bit-Verschiebungsprozess zur Erreichung einer präzisen Bitweisen Synchronisation, stark vereinfacht.
Für Anwendungen zwischen Mobilgerät und Satellit, wie in ACeS, wo eine Synchronisation bei - 10 dB erforderlich ist, wurde gefunden, dass die logarithmische Transformation der empfangenen Signalleistung (3) eine attraktive Wahl für die zuvor beschriebenen Rausch-Unterdrückungseigenschaften ist.
Die Synchronisationsverbesserungen der vorliegenden Erfindung profitieren von der Verwendung von Early-Late Tests, kombiniert mit den zuvor beschriebenen nicht-linearen Metriken. Da die Synchronisation von Hochleistungs-Burst- Mustern abhängt, kann das Vorliegen von anderen Hochleistungs-Bursts auf dem gleichen Steuerkanalträger Synchronisationsprobleme bewirken. Durch die Verwendung von Early-Late-Testmetriken, welche in der zuvor erwähnten korrespondierenden Patentanmeldung einer der vorliegenden Erfinder offenbart ist, welche hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird, werden diese Probleme gemildert.
Unter Bezugnahme nun auf Fig. 2 der Zeichnungen, ist ein Blockdiagramm eines Abschnitts des Funktelefons 24, wie ein zellulares Telefon, abgebildet, welches ihm gesendete Steuersignale empfängt, wie aus dem Netzwerksteuerzentrum 18 über den in Fig. 1 gezeigten Senderempfänger 22. Das Funktelefon 24 enthält eine Empfängerschaltungseinrichtung 27, welche abgestimmt werden kann, um über eine Antenne 28 Signale, welche dem Funktelefon gesendet werden, zu erfassen und zu empfangen. Signale, welche repräsentativ sind für die empfangenen Signale, werden an einen Auswähler 30 angelegt, welcher betrieben werden kann, um Abschnitte des ankommenden, empfangenen Signals zur Analyse auszuwählen. Insbesondere teilt der Auswähler 30 das Steuersignal in aufeinanderfolgende Abschnitte, welche einzeln verarbeitet werden, wie unten beschrieben. Man sollte jedoch verstehen, dass der Auswähler 30 den Auswahlprozess fokussieren kann, z. B. besser auf Hochleistungsbursts ansprechen, beim Versuch die Suche nach dem anfänglichen Synchronisationsburst, der die Multirahmengrenze bedeutet, zu konzentrieren.
Die Energie, welche innerhalb der ausgewählten Abschnitte akkumuliert ist, wie die Energie innerhalb eines gegebenen Bins, wird dann unter Verwendung der zuvor beschriebenen nicht-linearen Leistungsmetriken berechnet. Ein Leistungsberechner 32 summiert die Energien, welche innerhalb der jeweiligen Bits innerhalb des Bins akkumuliert sind. Diese Energiesumme kann dann an einen Akkumulator 34 weitergegeben werden, welcher die neue Summe zu vorherigen Summen hinzu addiert, z. B. durch Berechnung von Energien, welche in ungleichen Bins enthalten sind, unter Verwendung von Early-Late-Tests, in Übereinstimmung mit der Offenbarung, welche in der mit-anhängigen Patentanmeldung dargelegt ist. Die Summe im Akkumulator 34 kann dann mit einem Betrag verglichen werden, der in einem Speicher 36 gespeichert ist, unter Verwendung eines Schieberegisters 38, und die Summe im Akkumulator 34 kann mit jener im Speicher 36 vertauscht werden, wenn eine gegebene Bedingung erfüllt ist, z. B. die Summe im Akkumulator 34 größer ist. Andere Information über das bestimmte Bin, z. B. Indexinformation, kann auch im Speicher 36 gespeichert sein, um auf den (die) besonderen Wert(e) zu verweisen. Auf diese Weise kann ein gegebenes Bin innerhalb eines Bit-Stroms aus Steuerdaten, welcher die beste Wahrscheinlichkeit aufweist ein Teil des Synchronisationsbursts zu sein, der die Multirahmengrenze markiert, bestimmt werden, und die Feinsynchronisation begonnen werden.
Man versteht, dass obwohl das innerhalb jedes Multirahmens übertragene Synchronisationsburstmuster nur aus Hochleistungs-Synchronisationsbursts bestehen kann, auch andere Hochleistungsbursts, wie jene aus dem Broadcast-Kanal, als Synchronisationsbursts dienen können. Der Grund hierfür ist, dass die in der vorliegenden Erfindung und der verwandten Anmeldung verwendete Akkumulationstechnik nicht die Quelle der Energie unterscheidet, sondern nur ihr Vorliegen. Somit dienen die Broadcast-Kanäle, welche typischerweise bei einem normalen Pegel niedrige Leistung senden, wenn sie bei voller Leistung senden, als Synchronisationsburst.
Die vorangehenden Beschreibungen betreffen bevorzugte Beispiele zur Implementierung der Erfindung, und der Umfang der Erfindung sollte nicht durch diese Beschreibung beschränkt werden. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird statt dessen durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

1. Verfahren zur Grobsynchronisation eines Empfängers (24) mit einem Sender (18) unter Verwendung einer nichtlinearen Leistungsmetrik, wobei der Empfänger (24) und der Sender (18) mittels eines Kommunikationskanals miteinander gekoppelt sind, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

Senden eines Steuersignals auf dem Kommunikationskanal aus dem Sender (18), wobei das Steuersignal aufgeteilt ist in eine Abfolge von aufeinanderfolgenden Multirahmen, wobei jeder der Multirahmen eine Vielzahl von diskreten Rahmen umfasst, und jeder der Multirahmen mindestens ein Hochleistungs-Synchronisationssignal umfasst;

Erfassen des während des Sendeschritts gesendeten Steuersignals am Empfänger (24);

Wählen eines gegebenen Abschnitts des Steuersignals innerhalb eines gegebenen Multirahmens; und

Berechnen der innerhalb des gegebenen Abschnitts akkumulierten Energie unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Sendeschritt jeder der Multirahmen eine Vielzahl von Hochleitungs- Synchronisationssignalen umfasst, die Synchronisationssignale innerhalb jedes Multirahmens in Übereinstimmung mit einem Muster und jeweils um ungleiche Verschiebungswerte beabstandet sind, und eine Vielzahl der Multirahmen ferner andere Hochleistungssignale, welche nicht der Synchronisation dienen, umfassen;

wobei in dem Erfassungsschritt der Empfänger auch die anderen Signale erfasst;

wobei in dem Auswahlschritt der gegebene Abschnitt ein Hochleistungssignal innerhalb des gegebenen Multirahmens enthält;

wobei in dem Berechnungsschritt ferner die Energien berechnet werden, welche innerhalb einer Vielzahl von anderen Abschnitten des Steuersignals akkumuliert sind, beabstandet von dem gegebenen Abschnitt in Übereinstimmung mit dem Muster, und unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik; und

ferner umfassend die Schritte:

Summieren der Energien, welche innerhalb des gegebenen und anderer Abschnitte des Steuersignals akkumuliert sind; und

Vergleichen der Energiesumme, die in dem Summierschritt akkumuliert wurde, mit einer entsprechenden Energiesumme für verschiedene gegebene und andere Abschnitte innerhalb des in Übereinstimmung mit dem Verfahren bestimmten, gegebenen Multirahmens, wobei die maximale Energiesumme innerhalb des gegebenen Multirahmens ausgewählt wird für eine spätere Feinsynchronisation.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die nichtlineare Leistungsmetrik eine logarithmische Leistungsmetrik ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Berechnens unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = log ri ² = 2 log si + ni

wobei ri den empfangenen Signalabtastwert innerhalb eines jeweiligen Bits i innerhalb des gegebenen Abschnitts darstellt, wobei i von x bis y läuft, si und ni jeweils die Signal- und Rauschkomponenten von ri darstellen, und Bl die akkumulierte Energie innerhalb des gegebenen Abschnitts darstellt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Berechnens unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = log r(t) ²dt = 2 log( s(t) + n(t) )dt

wobei r(t) eine Funktion darstellt, die über den Bereich von t = x bis t = y entsprechend dem gegebenen Abschnitt integriert wird, s(t) und n(t) jeweils Signal- und Rauschfunktionen für r(t) darstellen, und Bl die akkumulierte Energie innerhalb des gegebenen Abschnitts darstellt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Berechnens unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = riri* 1/n

wobei ri den empfangenen Signalabtastwert innerhalb eines jeweiligen Bits i innerhalb des gegebenen Abschnitts darstellt, wobei i von x bis y läuft, ri* den komplex-konjugierten Wert von ri darstellt, n eine Zahl größer als 1 ist, und Bl die akkumulierte Energie innerhalb des gegebenen Abschnitts darstellt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei n gleich 2 ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Berechnens unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = r(t)r*(t) 1/ndt

wobei r(t) eine Funktion darstellt, welche über den Bereich von t = x bis t = y entsprechend dem gegebenen Abschnitt integriert wird, r*(t) die komplex-konjugierte Funktion von r(t) darstellt, n eine Zahl größer als 1 ist, und Bl die akkumulierte Energie innerhalb des gegebenen Abschnitts darstellt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei n gleich 2 ist.

10. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Berechnens unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik die indem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = log riri* 1/n

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei n gleich 2 ist.

12. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt der Berechnung unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = log r(t)r*(t) 1/n

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei n gleich 2 ist.

14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Berechnens unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie gemäß einer Kombination von mindestens zwei der folgenden Formeln berechnet:

Bl = log ri ² = 2 log si + ni ,

Bl = riri* 1/n, und

Bl = log riri* 1/n

wobei ri den empfangenen Signalprobenwert innerhalb eines jeweiligen Bits i innerhalb des gegebenen Abschnitts darstellt, wobei i von x bis y läuft, si und ni jeweils die Signal- und Rauschkomponenten von ri darstellen, ri* den komplex-konjugierten Wert von ri darstellt, n eine Zahl größer 1 ist, und Bl die akkumulierte Energie innerhalb des gegebenen Abschnitts darstellt.

15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Berechnung unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach einer Kombination von mindestens zwei der folgenden Formeln berechnet:

Bl = log r(t) ²dt = 2 log( s(t) + n(t) ) dt,

Bl = r(t)r*(t) 1/ndt, und

Bl = log r(t)r*(t) 1/ndt

wobei r(t) eine Funktion darstellt, welche über den Bereich von t = x bis t = y entsprechend dem gegebenen Abschnitt integriert wird, s(t) und n(t) jeweils Signal- und Rauschfunktionen für r(t) darstellen, r*(t) die komplex-konjugierte Funktion von r(t) darstellt, n eine Zahl größer als 1 ist, und Bl die akkumulierte Energie innerhalb des gegebenen Abschnitts darstellt.

16. In einem Kommunikationssystem (10), das eine erste Kommunikationsstation (18) und eine zweite Kommunikationsstation (24) hat, wobei die erste (18) und zweite (24) Kommunikationsstation über einen Kommunikationskanal miteinander gekoppelt sind, eine Kombination mit der ersten (18) und zweiten (24) Kommunikationsstation von Schaltungen für die Synchronisierung der zweiten Kommunikationsstation (24) mit der ersten Kommunikationsstation (18) unter Verwendung einer nichtlinearen Leistungsmetrik, wobei die Schaltungen umfassen:

einen Steuersignalgenerator, der an der ersten Kommunikationsstation (18) positioniert ist, wobei der Steuersignalgenerator dazu dient, ein Steuersignal zu erzeugen und auf dem Kommunikationskanal zu senden, wobei das Steuersignal unterteilt ist in eine Abfolge von aufeinanderfolgenden Multirahmen, wobei jeder der Multirahmen eine Vielzahl von diskreten Rahmen umfasst, und jede der Multirahmen mindestens ein Hochleistungs- Synchronisationssignal umfasst;

einen Steuersignaldetektor (27), der an der zweiten Kommunikationsstation (24) positioniert ist, wobei der Steuersignaldetektor zur Erfassung des von dem Steuersignalgenerator erzeugten und gesendeten Steuersignals dient;

ein Auswahlmittel (30), das mit dem Detektor gekoppelt ist, zur Auswahl eines gegebenen Abschnitts des Steuersignals innerhalb eines gegebenen Multirahmens; und

ein Berechnungsmittel (32), das mit dem Auswahlmittel (30) gekoppelt ist, zur Berechnung der Energie, die mit dem gegebenen Abschnitt akkumuliert ist, unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik.

17. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 16,

wobei der Steuersignalgenerator eine Vielzahl von Hochleistungs-Synchronisationssignalen innerhalb jedes Multirahmens erzeugt und sendet, wobei die Synchronisationssignale innerhalb jedes Multirahmens in Übereinstimmung mit einem Muster und jeweils durch ungleiche Verschiebungswerte getrennt beabstandet sind, wobei eine Vielzahl der Multirahmen ferner andere Hochleistungssignale, welche nicht der Synchronisation dienen, umfassen;

wobei das Auswahlmittel (30) ein Hochleistungssignal innerhalb des Multirahmens auswählt;

wobei das Berechnungsmittel (32) ferner die Energien berechnet, die innerhalb einer Vielzahl von anderen Abschnitten des Steuersignals akkumuliert sind, verschoben von dem gegebenen Abschnitt in Übereinstimmung mit dem Muster, und unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik; und

ferner umfassend:

einen Akkumulator (34) zum Summieren der Energien innerhalb der jeweiligen Abschnitte des Steuersignals; und

ein Vergleichsmittel (38) zum Vergleichen der in dem Akkumulator (34) akkumulierten Energiesumme mit einer entsprechenden Energiesumme für verschiedene gegebene und andere Abschnitte innerhalb des gegebenen Multirahmens, und bestimmt in Übereinstimmung mit dem Verfahren, wobei die maximale Energiesumme innerhalb des gegebenen Multirahmens für eine spätere Feinsynchronisation ausgewählt wird.

18. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 16, wobei die nichtlineare Leistungsmetrik eine logarithmische Leistungsmetrik ist.

19. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 18, wobei das Berechnungsmittel (32) die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = log ri ² = 2 log si + ni

20. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 18, wobei das Berechnungsmittel (32) die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = log r(t) ²dt = 2 log( s(t) + n(t) )dt

21. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 16, wobei das Berechnungsmittel (32) die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = riri* 1/n

22. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 21, wobei n gleich 2 ist.

23. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 16, wobei das Berechnungsmittel (32) die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = r(t)r*(t) 1/ndt

24. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 23, wobei n gleich 2 ist.

25. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 18, wobei das Berechnungsmittel (32) die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = log riri* 1/n

26. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 25, wobei n gleich 2 ist.

27. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 18, wobei das Berechnungsmittel (32) die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = log r(t)r*(t) 1/n

wobei r(t) eine Funktion darstellt, welche über den Bereich von t = x bis t = y, entsprechend dem gegebenen Abschnitt integriert wird, r*(t) die komplex-konjugierte Funktion von r(t) darstellt, n eine Zahl größer als 1 ist, und Bl die akkumulierte Energie innerhalb des gegebenen Abschnitts darstellt.

28. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 25, wobei n gleich 2 ist.

29. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 16, wobei das Berechnungsmittel (32) unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie gemäß einer Kombination von mindestens zwei der folgenden Formeln berechnet:

Bl = log ri ² = 2 log si + ni ,

Bl = riri* 1/n, und

Bl = log riri* 1/n

30. Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 16, wobei das Berechnungsmittel (32) unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie gemäß einer Kombination von mindestens zwei der folgenden Formeln berechnet:

Bl = log r(t) ²dt = 2 log( s(t) + n(t) )dt,

Bl = r(t)r*(t) 1/ndt, und

Bl = log r(t)r*(t) 1/ndt

31. Ein Empfänger (24), der unter Verwendung einer nichtlinearen Leistungsmetrik mit einem Sender synchronisierbar ist, wobei der Empfänger (24) umfasst:

einen Steuersignaldetektor (27), um die Übertragung eines Steuersignals an ihn zu erfassen, wobei das Steuersignal vom Sender gesendet wird, und das Steuersignal unterteilt ist in eine Abfolge von aufeinanderfolgenden Multirahmen, wobei jeder der Multirahmen eine Vielzahl von diskreten Rahmen enthält, und jeder der Multirahmen mindestens ein Hochleistungs- Synchronisationssignal umfasst;

ein Auswahlmittel (30), das mit dem Detektor (27) gekoppelt ist, um einen gegebenen Abschnitt des Steuersignals innerhalb eines gegebenen Multirahmens auszuwählen; und

ein Berechnungsmittel (32), das mit dem Auswahlmittel (30) gekoppelt ist, um die innerhalb des gegebenen Abschnitts akkumulierte Energie zu berechnen, unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik.

32. Empfänger (24) nach Anspruch 31,

wobei der Steuersignalgenerator eine Vielzahl von Hochleistungs-Synchronisationssignalen innerhalb jedes Multirahmens erzeugt und sendet, wobei die Synchronisationssignale innerhalb jedes Multirahmens in Übereinstimmung mit einem Muster und jeweils durch ungleiche Verschiebungswerte getrennt beabstandet sind, wobei eine Vielzahl der Multirahmen ferner aridere Hochleistungssignale, welche nicht der Synchronisation dienen, umfassen;

wobei das Berechnungsmittel (32) ferner die Energien berechnet, die innerhalb einer Vielzahl von anderen Abschnittendes Steuersignals akkumuliert sind, verschoben von dem gegebenen Abschnitt in Übereinstimmung mit dem Muster, und unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik; und

ferner umfassend:

33. Empfänger (24) nach Anspruch 31, wobei die nichtlineare Leistungsmetrik eine logarithmische Leistungsmetrik ist.

34. Empfänger (24) nach Anspruch 31, wobei das Berechnungsmittel (32) die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = log ri ² = 2 log si + ni

35. Empfänger (24) nach Anspruch 31, wobei das Berechnungsmittel (32) die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = log r(t) ²dt = 2 log( s(t) + n(t) )dt

36. Empfänger (24) nach Anspruch 31, wobei das Berechnungsmittel (32) die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = riri* 1/n

37. Empfänger (24) nach Anspruch 36, wobei n gleich 2 ist.

38. Empfänger (24) nach Anspruch 31, wobei das Berechnungsmittel (32) die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = r(t)r*(t) 1/ndt

39. Empfänger (24) nach Anspruch 38, wobei n gleich 2 ist.

40. Empfänger (24) nach Anspruch 33, wobei das Berechnungsmittel (32) die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = log riri* 1/n

41. Empfänger (24) nach Anspruch 40, wobei n gleich 2 ist.

42. Empfänger (24) nach Anspruch 33, wobei das Berechnungsmittel (32) die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie nach der Formel berechnet:

Bl = log r(t)r*(t) 1/n

43. Empfänger (24) nach Anspruch 42, wobei n gleich 2 ist.

44. Empfänger (24) nach Anspruch 31, wobei das Berechnungsmittel (32) unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie gemäß einer Kombination von mindestens zwei der folgenden Formeln berechnet:

Bl = log ri ² = 2 log si + ni ,

Bl = riri* 1/n, und

Bl = log riri* 1/n

45. Empfänger (24) nach Anspruch 31, wobei das Berechnungsmittel (32) unter Verwendung der nichtlinearen Leistungsmetrik die in dem gegebenen Abschnitt des Steuersignals akkumulierte Energie gemäß einer Kombination von mindestens zwei der folgenden Formeln berechnet:

Bl = logt r(t) ²dt = 2 log( s(t) + n(t) )dt,

Bl = r(t)r*(t) 1/ndt und

Bl = log r(t)r*(t) 1/ndt