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1. TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Rahmen-Synchronisationsschaltung,
die auf eine Datenübertragung
mit Rahmenstruktur angewendet wird und ein Kommunikationssystem,
das diese Rahmen-Synchronisationsschaltung verwendet, wobei die
hier beschriebenen Rahmen-Synchronisationsschaltungen und Kommunikationssysteme
insbesondere anwendbar sind in fehleranfälligen Kanälen.
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2. TECHNOLOGISCHER
HINTERGRUND
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Beim Senden von Informationsdaten
ist es häufig üblich, redundante
Daten in Übereinstimmung mit
spezifischen Codierregeln anzufügen
zum Erfassen und Korrigieren von Übertagungsfehlern, die in den Übertragungskanälen auftreten
oder zum Komprimieren der Informationsdaten gemäß spezifischer Codierregeln,
um die zu sendende Datenmenge zu komprimieren. Die Kombination aus
Informationsdaten und redundanten Daten wird als "Rahmen" bezeichnet.
Jede Rahmeneinheit wird dann am empfangenden Ende dekodiert. Damit
das empfangende Ende in der Lage ist, die Rahmen zu erfassen, ist weithin
ein Verfahren verwendet worden, bei dem ein einzigartiges Wort,
das die Rahmenposition anzeigt, innerhalb des Rahmens angefügt worden
ist. Während
die Position dieses einzigartigen Wortes im Rahmen nicht speziell
eingeschränkt
worden ist, ist es häufig
am Kopf des Rahmens angebracht, um die Schaltungsstruktur zu vereinfachen.
Demnach wird das empfangende Ende durch Erfassen des einzigartigen
Wortes in die Lage versetzt, die Rahmenposition zu identifizieren
und die übertragenen
Informationsdaten zu dekodieren.
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11 zeigt
ein Blockdiagramm einer konventionellen Rahmen-Synchronisationsschaltung. Eine über einen
Anschluss 1 empfangene Datenreihe D wird einem
Eingangspuffer 15 zugeführt,
der sich innerhalb einer Erfassungsschaltung für ein einzigartiges Wort 12 befindet
und wird darin gespeichert. Der Eingangspuffer 15 generiert
Daten, die die Länge
des einzigartigen Wortes sind durch sequenzielles Verschieben jedes
Bits der empfangenen Datenreihen D und führt alle
generierten Daten als Eingangsgröße einem
Komparator 16 zu. Ein Generator 17 für ein einzigartiges
Wort führt
dem Komparator 16 das korrekte einzigartige Wort als andere
Eingangsgröße zu. Der
Komparator 16 vergleicht dann die generierten Daten und
das korrekte einzigartige Wort und gibt, wenn sie übereinstimmen
eine "1" oder wenn sie nicht übereinstimmen
eine "0" an die Synchronitäts-
bzw. Gleichlaufbestimmungsschaltung 13 aus.
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Wenn beispielsweise die in 12(A) gezeigte Datenreihe D empfangen
wird, wird die Ausgangsgröße des Komparators 16,
wie in 12(B) gezeigt. Man beachte
bitte, dass dieses Beispiel vorraussetzt, dass kein Übertragungsfehler
auf den Übertragungskanälen auftritt
und dass es in den Informationsdaten kein Muster gibt, das zufällig mit dem
Bitmuster des einzigartigen Wortes übereinstimmt.
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Der Betrieb der Synchronität-Bestimmungsschaltung 13 wird
nun unter Bezugnahme auf 13 erläutert werden. 13 ist ein Zustandsübergangsdiagramm
für eine
konventionelle Synchronität-Bestimmungsschaltung.
Der erste Zustand ist der Asynchron-Zustand S1, in dem
die Rahmen nicht synchronisiert sind. In dieser Erläuterung
wird eine Ausgangsgröße von "1"
des Komparators 16 als "erfasst" definiert, was anzeigt,
dass ein Bitmuster, welches mit dem einzigartigen Wort übereinstimmt,
in der empfangenen Datenreihe D erfasst worden ist und eine
Ausgangsgröße "0" wird
definiert als "nicht erfasst", was anzeigt, dass kein Bitmuster
in der empfangenen Datenreihe D erfasst worden ist, welches mit
dem einzigartigen Wort übereinstimmt.
Wenn ein mit dem einzigartigen Wort übereinstimmendes Muster erfasst
wird, geht der Betriebszustand der Synchronität-Bestimmungsschaltung 13 über in den Rückwartszustand 1 S2.
Wenn kein mit dem einzigartigen Wort übereinstimmendes Bitmuster
bestimmt worden ist, verbleibt der Betriebszustand der Schaltung
im Asynchron-Zustand S1 und wartet auf die nächste Ausgangsgröße des Komparators 16.
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Nach dem Übergang zum Rückwartszustand 1 S2 springt
die Synchronität-Bestimmungsschaltung 13 um
die feste Rahmenlänge
durch die empfangene Datenreihe D, wartet auf die Ausgangsgröße vom Komparator 16 und
bestimmt, ob ein Bitmuster, das mit dem einzigartigen Wort übereinstimmt,
"erfasst" worden ist oder "nicht erfasst" worden ist. Auf die selbe
Weise wie oben geht, wenn ein übereinstimmendes
Bitmuster "erfasst" wird, der Betriebszustand der Synchronität-Bestimmungsschaltung über in den Rückwärtszustand-2 S3 und
bestimmt wieder, ob ein übereinstimmendes
Bitmuster "erfasst" worden ist oder "nicht erfasst" worden ist.
Dieses Bestimmen wird dann in der selben Weise wiederholt für die auf den
Rückwärtszustand-2 S3 folgenden
Zustände, wobei
der Betriebszustand der Synchronität-Bestimmungsschaltung 13 am
synchronisierten Zustand S5 ankommt, sobald ein Bitmuster,
das mit dem einzigartigen Wort übereinstimmt,
kontinuierlich erfasst worden ist.
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Demgegenüber, wenn kein Bitmuster, das mit
dem einzigartigen Wort übereinstimmt,
erfasst wird zwischen dem Rückwärtszustand-1 S2 und
dem Rückwärtszustand-N S4,
kehrt der Betriebszustand der Synchronität-Bestimmungsschaltung 13 unmittelbar
zurück
zum Asynchron-Zustand 1. Dieser Bereich von Zuständen vom
Rückwärtszustand-1 S2 zum
Rückwärtszustand-N S4 wird
als "Rückwärtsschutz"
bezeichnet und wird erstellt zum Verhindern fehlerhafter Synchronisierung.
Wenn es nämlich
ein Bitmuster in der empfangenen Datenreihe D gibt, das zufällig mit
dem einzigartigen Wort übereinstimmt (aber
nicht das einzigartige Wort ist), dann wird dieses Bitmuster inkorrekt
als einzigartiges Wort identifiziert, was zu einer falschen Erfassung
führt.
Diese Art der fehlerhaften Erfassung kann jedoch vermieden werden
durch N-maliges Wiederholen der Übereinstimmungsbestimmung
zwischen dem Bitmuster und dem einzigartigen Wort.
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Selbst im synchronisierten Zustand S5 setzt die
Synchronität-Bestimmungsschaltung 13 das Springen
durch die empfangene Datenreihe D um eine feste Rahmenlänge fort
und bestimmt, ob ein Bitmuster, das mit dem einzigartigen Wort übereinstimmt,
"erfasst" worden ist oder "nicht erfasst" worden ist. Wenn ein mit
dem einzigartigen Wort übereinstimmendes
Bitmuster bestimmt worden ist, verbleibt die Synchronität-Bestimmungsschaltung 13 in
dem synchronisierten Zustand während,
wenn kein übereinstimmendes
Bitmuster erfasst worden ist, der Betriebszustand der Synchronität-Bestimmungsschaltung 13 übergeht
in den Vorwärtszustand-1 S6.
Nach dem Übergang
in den Vorwärtszustand-1 S6 setzt Synchronität-Bestimmungsschaltung 13 das
Springen durch die empfangende Datenreihe D um die feste
Rahmenlänge
fort, wartet auf die Ausgangsgröße des Komparators 16 und
bestimmt dann, ob ein übereinstimmendes
Bitmuster "erfasst" worden ist oder "nicht erfasst" worden ist.
Wenn kein übereinstimmendes
Bitmuster bestimmt worden ist, geht der Betriebszustand der Synchronität-Bestimmungsschaltung 13 über in den
Vorwärtszustand-2 S7 und bestimmt
wieder, ob ein übereinstimmendes
Muster "erfasst" worden ist oder "nicht erfasst" worden ist. Dieses
Bestimmen wird dann auf die selbe Weise wiederholt für auf den
Vorwärtszustand-2 S7 folgende
Zustände.
Der Betriebszustand der Synchronität-Bestimmungsschaltung 13 erreicht
den Asynchron-Zustand S1, sobald es ein kontinuierliches Nichtbestimmen
eines mit dem einzigartigen Wort übereinstimmenden Bitmusters
gibt. Andererseits, wenn ein mit dem einzigartigen Wort übereinstimmendes
Bitmuster zwischen dem Vorwärtszustand-1 56 und
dem Vorwärtszustand-M S8 erfasst
worden ist, kehrt der Betriebszustand der Synchronität-Bestimmungsschaltung 13 unmittelbar
zurück
zu dem synchronisierten Zustand S5. Der Bereich der Zustände von
dem Vorwärtszustand-1 S6 zum
Vorwärtszustand-M S8 wird
als "Vorwärtsschutz"
bezeichnet und ist vorgesehen zum Verhindern von Synchronisationsverlust.
Mit anderen Worten, selbst wenn das einzigartige Wort aufgrund eines Übertragungsfehlers
nicht erfasst worden ist, ist es möglich, Synchronisationsverluste
zu verhindern, weil die Übereinstimmungsbestimmung M mal
wiederholt wird.
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Manchmal wird die Rahmencodierung
variabler Länge
verwendet. zum Komprimieren des Datenumfangs beim kodieren von bewegten
Bildern. In diesem Fall kann die Länge der Rahmen verändert werden,
sodass selbst wenn ein einzigartiges Wort erfasst worden ist und
die Rahmenposition identifiziert worden ist, es nicht möglich ist,
die Position des nächsten
einzigartigen Wortes vorauszusagen. Aus diesem Grund ist es möglich, ein
Verfahren zu verwenden wie zum Beispiel das obige Verfahren fester Rahmenlänge. Es
ist jedoch eher erforderlich, durch jedes Bit einer empfangenen
Datenreihe D sequenziell durchzugehen für alle Rahmen, die Übereinstimmungsbestimmungen
wiederholend bis ein mit dem einzigartigen Wort übereinstimmendes Muster erfasst
worden ist. Entsprechend ist es möglich, Synchronisationsschutz
zu verwenden, wie er in 13 gezeigt
ist. In diesem Fall hat dann die fälschliche Erfassung eines einzigartigen
Wortes zuverlässigste Ergebnisse.
Wenn nämlich
ein Bitmuster, das mit dem einzigartigen Wort zufällig übereinstimmt,
in der empfangenen Datenreihe D vorliegt, wird es als korrekte
Position des Rahmens bestimmt. Als ein Ergebnis werden bedeutungslose
Daten extrahiert und dekodiert.
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Als ein dieses vermeidendes Verfahren
kann eine Operation im Voraus auf die Datenreihe angewendet werden,
die als "Stopfen" bekannt ist. Dieses Verfahren prüft die zu sendenden
Daten und fügt
ein vorbestimmtes Dummy-Bit bzw. Leer-Bit in den Abschnitt der Daten
ein, der mit dem einzigartigen Wort übereinstimmt, sodass eine fehlerhafte
Bestimmung des einzigartigen Wortes vermieden wird. Dieses Verfahren
wird in großem
Umfang verwendet bei den internationalen Standards für Bildcodierung
wie zum Beispiel MPEG und Ähnlichem.
Wenn beispielsweise das einzigartige Wort "11111111" ist, dann wird
für die Teile
der zu sendenden Daten, in denen "1" aufeinanderfolgend öfter oder
gleich 8 Bit ist, eine "0" eingefügt bei dem achten Bit als ein
Leer-Bit. Als ein
Ergebnis kann die minimale Hammingdistanz zwischen dem einzigartigen
Wort und der übertragenen
Datenreihe als oberhalb oder gleich 1 eingestellt werden, hierdurch
fehlerhafte Erfassung vermeidend.
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Ferner ist ein Verfahren vorgeschlagen
worden, in dem viel strengere Rahmen-Synchronisation erhalten werden
kann durch Anwenden von Codierregeln auf die Informationsdaten innerhalb
des Rahmens (es wird Bezug genommen auf die Gebrauchsmusteranmeldung:
Sho 57-64815). In dieser Fehlererfassungs-/Korrektureinrichtung
wird ein Verfahren gemeinsam mit dem obigen Verfahren des Erfassens eines
einzigartigen Wortes verwendet, in dem die Anzahl von Codierverletzungen
in der empfangenen Datenreihe überwacht
wird. Wenn die Verletzungszahl unterhalb eines festgelegten Schwellwertes liegt,
wird bestimmt, dass die Momentanposition die korrekte Position zur
Rahmen-Synchronisation ist.
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Es ist, wie oben beschrieben, ein
einzigartiges Wort als Synchronisationscode verwendet worden in
dem Fall eines Verfahrens von sowohl fester Rahmenlänge als
auch variabler Rahmenlänge,.
Als ein Ergebnis wurde, wenn ein Übertragungsfehler auf den Übertragungskanälen auftrat,
das einzigartige Wort nicht erfasst oder fehlerhaft erfasst, was
zu einem Synchronisationsverlust oder einer Falschsynchronisation
führte.
Andererseits, wenn der Versuch gemacht worden ist, die Situation
durch Erhöhen
der Länge
des einzigartigen Wortes zu verbessern, führt dies zu Redundanz, weil
es erforderlich ist, die Hammingdistanz zwischen dem einzigartigen
Wort und der empfangenden Datenreihe D zu vergrößern.
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Wenn es eine hohe Wahrscheinlichkeit
fehlerhafter Erfassung oder Fehl-Erfassung gibt, ist ferner die
Technik des Erhöhens
der Anzahl der Schritte in Vorwärtsschutz
(S2 ~ S4) und Rückwärtsschutz (S6 ~ S8),
die in dem Zustandsübergangsdiagramm der 13 gezeigt worden ist, verwendet
worden zum Vermeiden von Synchronisationsverlust oder fehlerhafter
Synchronisation. Diese Methode ist jedoch nachteilig dahingehend,
dass eine lange Zeit erforderlich ist zum Erreichen von Synchronisation oder
zum Entdecken einer irgendwann aufgetretenen Fehlsynchronisation.
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Darüber hinaus wird es in dem Fall
variabler Rahmenlängen,
wenn das oben beschriebene Stopfen ausgeführt wird, erforderlich, Leer-Daten
einzufügen.
Entsprechend muss Redundanz in den zu übertragenden Daten vorgesehen
sein, bloß um
Rahmen-Synchronisation einzurichten. Auch kann, um Fehlerfassung
bedingt durch Übertragungsfehler
zu vermeiden, ein Verfahren überlegt
werden, bei dem während
der Übereinstimmungsbestimmung
eine feste Anzahl von Nichtübereinstimmungen
von Bits zugelassen wird. Jedoch muss in diesem Fall zum Aufrechterhalten
einer größeren Hammingdistanz
die Anzahl von eingefügten
Leer-Bits erhöht
werden, demnach die Redundanz weiter erhöhend.
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Das in der Gebrauchsmusteranmeldung
Sho 57-64815 offenbarte Verfahren kann auch überlegt werden, in dem alle
zu sendenden Informationsdaten kodiert werden unter Verwendung der
selben Codierregeln. Jedoch kann dieses Verfahren nicht angewendet
werden, wenn nur ein Teil der Informationsdaten codiert ist wie
zum Beispiel in dem Fall von PDC, einem wohl bekannten hochkapazitiven
Digitalsignalübertragungsverfahren
(siehe ARIB RCR STD-S7C Kapitel 5, Sprachcodiersystem, CODEC). Wenn dieses
Verfahren verwendet wird, führt
es alternativ zu einer signifikanten Verschlechterung in der Fähigkeit
des Synchronisierens von Rahmen. Es ist nämlich typischerweise der Fall,
dass der nichtcodierte der Informationsdaten eine Zufallsreihe ist. Wenn
die Erfassung von Codierungsverletzungen durchgeführt wird
an diesem Abschnitt der Daten tritt regelmäßig fehlerhafte Erfassung auf
in der gleichen Weise, wie sie in dem Fall des Erfassens eines einzigartigen
Wortes auftritt, sodass es schwer wird, die korrekte Position zur
Rahmen-Synchronisation zu kennen. Speziell, wenn dieses Verfahren
verwendet wird auf Drahtlosübertragungskanäle, wobei Übertragungsfehler
regelmäßig auftreten,
kann eine fehlerhafte Erfassung resultieren mit selbst größerer Häufigkeit,
wenn nicht der Erfassungsschwellwert, der oben beschrieben worden
ist zum Vermeiden von Fehlerfassungen vorsichtig eingestellt worden
ist.
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Wenn ein Übertragungsfehler vorliegt
ist es im allgemeinen der Fall, dass das einzigartige Wort zuverlässiger ist
als ein durch Codierregelverletzungen erhaltenes Ersatzsignal. Aus
diesem Grund gibt es, wenn die Position für die unter Verwendung des einzigartigen
Wortes erhaltene Rahmen-Synchronisation
ersetzt wird durch die unter Verwendung von Codierregelverletzungen
erhalten Rahmen-Synchronisationsposition,
eine Sorge dahingehend, das die Zuverlässigkeit der Rahmen-Synchronisation
verschlechtert wird. Andererseits offenbart zum Vermeiden dieses
Problems die Gebrauchsmusteranmeldung Sho 57-64815 ein Erfassungsverfahren,
das sich über
eine Vielzahl von Rahmen erstreckt. Jedoch wird in diesem Fall die
zum Einrichten von Rahmen-Synchronisation erforderliche Zeit länger. Entsprechend
ist dieses Verfahren nachteilig dahingehend, dass es eine längere Zeit
zum einrichten einer Anfangsrahmensynchronisation benötigt und
zum Erkennen, sobald ein Synchronisationsverlust auftritt.
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In der Veröffentlichung von Bakhiyari,
S. et al, "A Robust Type II Hybrid ARQ Scheme with Code Combining
for Mobile Communications", Bericht der spezifischen Rim-Konferenz über Kommunication, Computer
und Signalverarbeitung, USA, New York, IEEE, 1993, Seiten 214–217, wird
ein Typ-II-Hybrid-ARQ-Schema
unter Verwendung von Faltungscodierung und Codekombination vorgeschlagen
und analysiert für
das landgestützte
Mobilkommunikationssystem. Das Protokoll wendet ein adaptiertes
Codierschema für
den Kopf an, das die Coderate entsprechend der Kanalbedingungen
auswählt.
Bis zu drei unterschiedliche Codierregeln sind offenbart als an
den Datensignalen in dem System ausgeführt, nämlich ein Synchronisationsmuster
mit einzigartigem Rahmen, ein Fehlererfassungscode und ein Fehlerkorrektur(Faltungs-)Code.
Von diesen wird nur das einzigartige Muster für Rahmen-Synchronisationszwecke verwendet.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde erlangt
unter Betrachtung der oben beschriebenen Umstände und hat das Ziel des Bereitstellens
einer Rahmen-Synchronisationsschaltung, in der selbst in dem Fall
eines Übertragungskanals,
bei dem viele Übertragungsfehler
auftreten, keine Erhöhung
des Redundanzumfangs erforderlich ist für die Rahmen-Synchronisation,
eine geringere Wahrscheinlichkeit von Synchronisationsverlust oder
Falschsynchronisation vorliegt und wobei die Zeit, die erforderlich
ist zum Einrichten von Synchronisation oder zum Erkennen, wenn Synchronisationsverlust
aufgetreten ist, kurz ist.
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Das Grundkonzept hinter der vorliegenden Erfindung
ergibt sich basierend auf den folgenden Umständen oder Eigenarten. Nämlich:
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- 1. Um die Daten, wenn sie auf einem Übertragungskanal
gesendet werden, in dem regelmäßig Übertragungsfehler auftreten,
zu schützen,
ist es weiterverbreitete Praxis, einen Fehlererfassungscode oder
einen Fehlerkorrekturcode auf die Daten anzuwenden oder die Daten
mehrmals zu senden. Um den Redundanzumfang in diesem Fall zu reduzieren,
werden häufig
mehrere Fehlererfassungs- und Fehlerkorrekturcodes verwendet, in
denen der Grad von Redundanz und die Codierregeln sich ansprechend
auf den Empfindlichkeitsgrad der Informationsdaten bezüglich Übertragungsfehlern
unterscheiden.
- 2. In dem Falle der Codierregeln für redundante Daten, die bei
der Fehlererfassungs- und Korrekturcodierung erforderlich sind,
oder bei Mehrfachübertragung,
ist es möglich,
Codierung ohne Verletzung der Codierregeln nur auszuführen, wenn
die Daten aus der korrekten Rahmenposition extrahiert worden sind.
Zusätzlich
zu Fehlern in der Position für
die Rahmen-Synchronisation veranlassen ferner Übertragungsfehler auf den Übertragungskanälen das Auftreten
von Codierregelverletzungen.
- 3. Das Erfassen von Codierregelverletzungen kann ausgeführt werden
unter Verwendung der Hammingdistanz zwischen einzigartigen Wörtern oder
der Wahrscheinlichkeit von Fehlerkorrekturcodierung. Der Zusammenhang
zwischen diesen Werten und der Wahrscheinlichkeit eines Verlustes
oder eine fehlerhaften Erfassung der Rahmen-Synchronisationszeitabstimmung, das
heißt,
der Zusammenhang zwischen diesen Werten und der Zuverlässigkeit
der Rahmen-Synchronisationszeitabstimmung
wird abhängig
von den Codierregeln und dem Charakter der Übertragungskanalfehler variieren.
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Um die oben beschriebenen Probleme
zu lösen
werden in einer Rahmen-Synchronisationsschaltung, die verwendet
wird beim Empfangen einer Datenreihe, in der M (2 ≤ M)
Codierregeln ausgeführt worden
sind an einigen oder allen der Informationsdaten in einem Rahmen, N Wahrscheinlichkeits-Berechnungsvorrichtungen
vorgesehen, die jede der Wahrscheinlichkeiten entsprechend N (2 ≤ N ≤ M) Codierregeln
aus den M Codierregeln berechnen; N Gewichtungsvorrichtungen,
die jeden Koeffizienten mit der Ausgangsgröße der Wahrscheinlichkeits-Berechnungsvorrichtung
multiplizieren; eine Addiervorrichtung, die die Ausgangsgrößen jeder
der Gewichtungsvorrichtungen addiert; und eine Bestimmungsvorrichtung,
die die Ausgangsgröße der Addiervorrichtung
mit einem Schwellwert vergleicht und die Position für die Rahmen-Synchronisation
basierend auf dem Ergebnis dieses Vergleichs bestimmt.
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Die Wahrscheinlichkeits-Berechnungsvorrichtung
ist mit einer Hamming-Distanzberechnungsvorrichtung zum Berechnen
der Hammingdistanz zwischen der empfangenen Datenreihe und dem vorbestimmten
einzigartigen Wort vorgesehen, das die Rahmenposition angibt; und
mit einer Fehleranzahlberechnungsvorrichtung zum Berechnen der Anzahl von
Fehlern nachdem Fehlerkorrektur und die Codierung an dem Abschnitt
der empfangenen Datenreihe durchgeführt worden sind, die entsprechend
der Golay-Fehlerkorrekturcodierung (23, 12) codiert
worden sind.
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Um die zuvor erwähnten Probleme zu lösen wird
in einer Rahmen-Synchronisationsschaltung, die zum Empfangen einer
Datenreihe verwendet wird, in das Hinzufügen eines die Rahmenposition angebenden
einzigartigen Wortes als eine Regel unter den M (2 ≤ M)
Codierregeln verwendet wird, die durchgeführt werden an einigen oder
allen Informationsdaten in dem Rahmen, eine Erfassungsvorrichtung
vorgesehen zum Erfassen der Hammingdistanz zwischen der empfangenen
Datenreihe und dem einzigartigen Wort; eine Generiervorrichtung,
die den vorbestimmten Schwellwert mit der Hammingdistanz vergleicht
und ein Erfassungssignal generiert, das WAHR wird, wenn die Hammingdistanz
unterhalb des Schwellwertes liegt; N Wahrscheinlichkeits-Berechnungsvorrichtungen
zum Berechnen jeder der Wahrscheinlichkeiten entsprechend N (2 ≤ N ≤ M) Codierregeln
aus den M Codierregeln in Bezug auf die empfangene Datenreihe; N Gewichtungsvorrichtungen
zum Multiplizieren jedes der Koeffizienten mit der Ausgangsgröße der Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltung;
eine Addiervorrichtung zum Addieren der Ausgangsgrößen jeder
der Gewichtungsvorrichtungen; und eine Bestimmungsvorrichtung zum Vergleichen
der Ausgangsgrößen der
Addiervorrichtung mit einem Schwellwert und zum Bestimmen der Position
für die
Rahmen-Synchronisation basierend auf dem Ergebnis dieses Vergleichs.
Darüber
hinaus ist diese Rahmen-Synchronisationsschaltung
dadurch gekennzeichnet, dass die Wahrscheinlichkeits-Berechnungsvorrichtung,
die Gewichtungsvorrichtung, die Addiervorrichtung und die Bestimmungsvorrichtung
mit einer Zeitabstimmung arbeiten, bei der das Bestimmungssignal
WAHR wird.
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Zusätzlich ist die oben beschriebene
Rahmen-Synchronisationsschaltung
auch mit einer ersten Steuervorrichtung versehen zum Steuern mindestens
eines von entweder dem Koeffizienten der Gewichtungsvorrichtung
oder dem Schwellwert der Bestimmungsvorrichtung ansprechend auf
den Zustand des Übertragungskanals,
der der empfangenen Datenreihe zugeordnet ist.
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Die oben beschriebene Rahmen-Synchronisationsschaltung
ist auch mit einer Synchronisationszustandsbestimmungsvorrichtung
zum Bestimmen des Rahmen-Synchronisationszustandes versehen und
einer zweiten Steuervorrichtung zum Steuern von mindestens einem
von dem Schwellwert der Bestimmungsvorrichtung oder dem Koeffizienten
der Gewichtungsvorrichtung basierend auf einem Rahmen-Synchronisationszustand
in der Vergangenheit.
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Zudem können Softdemodulationsdaten,
die Mehrpegeldaten sind, als empfangene Datenreihe verwendet werden.
In diesem Fall besteht die Wahrscheinlichkeits-Berechnungsvorrichtung
aus einer Hamming-Distanzberechnungsvorrichtung für Mehrpegeldaten.
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Um die oben erwähnten Probleme zu lösen kann
ein Kommunikationssystem vorgeschlagen werden, das eine Vielzahl
von Basisstationen umfasst, die über
ein Netz von Kommunikationsschaltungen miteinander verbunden sind
und ein Kommunikationsendgerät,
das mit irgendeiner der Vielzahl von Basisstationen mit Hilfe von
Drahtloskommunikation kommuniziert und das verschiedene Daten zu einem
anderen, mit dem Netz von Kommunikationsschaltungen verbundenen
Endgerät
sendet und von diesem empfängt,
oder das verschiedene Daten zu einer anderen Basisstation aus der
oben erwähnten Vielzahl
von Basisstationen sendet und von dieser empfängt, wobei das Kommunikationsendgerät mit einer
ersten Empfangsvorrichtung versehen ist zum Empfangen und Demodulieren
eines Signals von der Basisstation; N ersten Wahrscheinlichkeits-Berechnungsvorrichtungen
zum Berechnen jeder der Wahrscheinlichkeiten entsprechend den N (2 ≤ N ≤ M)
Codierregeln aus den M Codierregeln für die empfangene Datenreihe
und von der ersten Empfangsvorrichtung demoduliert; N erste
Gewichtungsvorrichtungen zum Multiplizieren jedes der Koeffizienten
mit der Ausgangsgröße der ersten
Wahrscheinlichkeits-Berechnungsvorrichtung; eine erste Addiervorrichtung zum
Addieren jeder der Ausgangsgrößen der
ersten Gewichtungsvorrichtungen; eine erste Bestimmungsvorrichtung
zum Vergleichen der Ausgangsgrößen der
ersten Addiervorrichtung mit dem Schwellwert und Bestimmen der Position
zur Rahmen-Synchronisation basierend auf den Ergebnissen dieses
Vergleichs; und eine erste Datenverarbeitungsvorrichtung zum Extrahieren
von Daten aus der empfangenen Datenreihe basierend auf den Ergebnissen
des Bestimmens durch die erste Bestimmungsvorrichtung.
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Ferner ist die oben erwähnte Basisstation
mit einer zweiten Empfangsvorrichtung versehen zum Empfangen und
Demodulieren des Signals von dem Kommunikationsendgerät; N zweite
Wahrscheinlichkeits-Berechnungsvorrichtungen zum Berechnen jeder
der Wahrscheinlichkeiten in bezug auf die N (2 ≤ N ≤ M)
Codierregeln aus den M Codierregeln für die empfangene und von der
zweiten Empfangsvorrichtung demodulierte Datenreihe; N zweite Gewichtungsvorrichtungen
zum Multiplizieren jedes der Koeffizienten mit der Ausgangsgröße der zweiten
Wahrscheinlichkeits-Berechnungsvorrichtung; eine zweite Addiervorrichtung
zum Addieren jeder der Ausgangsgrößen der zweiten Gewichtungsvorrichtungen;
eine zweite Bestimmungsvorrichtung zum Vergleichen der Ausgangsgrößen der
zweiten Addiervorrichtung mit dem Schwellwert und Bestimmen der
Position zur Rahmen-Synchronisation basierend auf dem Ergebnis dieses
Vergleichs; und eine zweite Datenverarbeitungsvorrichtung zum Extrahieren
von Daten aus der empfangenen Datenreihe basierend auf den Ergebnissen
des Bestimmens durch die zweite Bestimmungsvorrichtung.
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Entsprechend stellt die vorliegende
Erfindung eine Rahmen-Synchronisationsschaltung
bereit, in der selbst in dem Fall eines Sendekanals, in dem regelmäßig Übertragungsfehler
auftreten, es keine Erhöhung
der Redundanz erfordert für
die Rahmen-Synchronisation, niedrige Wahrscheinlichkeit des Verlustes
oder der falschen Erfassung von Rahmen-Synchronisationszeitabstimmung vorliegt,
die der Hauptgrund für
Falschsynchronisation oder Synchronisationsverlust ist, und in der
nur eine kurze Zeit erforderlich ist zum Einrichten der Synchronisation oder
zum Erkennen, sobald eine Synchronisation aufgetreten ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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1 ist
ein Blockdiagramm einer Rahmen-Synchronisationsschaltung
gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
den Zusammenhang zwischen Bitverschiebung und der Hammingdistanz,
berechnet durch die Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltung A1 in
der selben Ausführungsform;
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3 zeigt
den Zusammenhang zwischen Bitverschiebung und der Anzahl von Fehlern
in der selben Ausführungsform;
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4 zeigt
den Zusammenhang zwischen Bitverschiebung und den Ausgangsdaten
des Addierers 21, wenn die Gewichtungskoeffizienten k1, k2 beide
auf "1" eingestellt sind in der selben Ausführungsform;
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5 ist
ein Blockdiagramm einer Rahmen-Synchronisationsschaltung
gemäß der zweiten Ausführungsform;
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6 ist
ein Blockdiagramm einer Rahmen-Synchronisationsschaltung
gemäß der dritten Ausführungsform;
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7 ist
ein Schaltungsdiagramm der Synchronisationsbestimmungsschaltung 23' gemäß der dritten
Ausführungsform;
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8 ist
ein Blockdiagramm einer Rahmen-Synchronisationsschaltung
gemäß der vierten Ausführungsform;
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9 ist
ein Flussdiagramm zum Zeigen des Betriebs der Rahmen-Synchronisationsschaltung
gemäß der vierten
Ausführungsform;
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10 ist
ein Blockdiagramm eines Mobilkommunikationssystems, das die Rahmen-Synchronisationsschaltung
der vorliegenden Erfindung verwendet;
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11 ist
ein Blockdiagramm einer konventionellen Rahmen-Synchronisationsschaltung;
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12 ist
ein Zeitdiagramm zum Erläutern des
Betriebs einer konventionellen Rahmen-Synchronisationsschaltung; und
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13 ist
ein Zustandsübergangsdiagramm einer
konventionellen Synchronität-Bestimmungsschaltung.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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A. ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Um die Erläuterung zu vereinfachen, wird
die minimale Anzahl von Codierregeln, die in dieser Ausführungsform
angewendet werden, zwei sein. Die erste Codierregel wird das Anfügen eines
einzigartigen Wortes als Synchronisationscode sein und die zweite
Codierregel wird die Fehlerkorrekturcodierung für einen Abschnitt der Informationsdaten
sein. In dieser Erläuterung
ist die Länge
des einzigartigen Wortes beispielsweise 32 Bit während Golay (23, 12),
ein bekannter Binärkomplettcode,
verwendet werden wird als Beispiel eines Fehlerkorrekturcodes. In
dem Golay-Code ist die minimale Distanz ein binärer (23, 12)
Linearcode von 7. Man beachte bitte zusätzlich, dass diese Art von
Codes weithin verwendet wird und entsprechend nicht die Allgemeinheit
der Erläuterung schmälert.
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1: Aufbau der ersten Ausführungsform
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Die Rahmen-Synchronisationsschaltung
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren
erläutert. 1 ist ein Blockdiagramm
einer Rahmen-Synchronisationsschaltung gemäß der ersten Ausführungsform.
In dieser Figur sind A1, A2, ... AN Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltungen,
die verbunden sind mit dem Eingangsanschluss 20. Diese
Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltungen A1, A2,
... AN berechnen die Wahrscheinlichkeit der Codierregeln. 1 zeigt N Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltungen A1, A2,
... AN. Jedoch ist es ausreichend, das es so viele Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltungen
gibt, wie Codierregeln verwendet werden. Da in diesem Beispiel die
erste und zweite Codierregel verwendet werden, wird die Wahrscheinlichkeit
berechnet unter Verwendung von zwei Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltungen A1 und A2.
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Die Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltung
A1 entspricht der ersten Codierregel und enthält ein vorbestimmtes einzigartiges
Wort. Die Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltung A2 vergleicht konstant
das einzigartige Wort und die eingegebene Datenreihe D während des
Verschiebens der empfangenen Datenreihe um 1 Bit auf einmal und
gibt die Hammingdistanz zwischen den beiden aus als Wahrscheinlichkeitsdaten d1.
Inzwischen führt
die Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltung A2 Fehlerkorrekturdekodierung
aus, wenn sie um 1 Bit auf einmal durch die Positionen der eingegebenen
empfangenen Datenreihe D schiebt, die unter Verwendung
von Golay (23, 12) Fehlerkorrekturcodierung codiert
worden ist und gibt die erhaltene Zahl von Fehlern als Wahrscheinlichkeitsdaten
d2 aus.
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B1, B2, ... BN sind
Gewichtungsschaltungen, die jeweils mit den Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltungen A1, A2,
... AN verbunden sind. Die Gewichtungsschaltungen B1, B2,
... BN multiplizieren die Gewichtungskoeffizienten k1, k2,
... kN mit Wahrscheinlichkeitsdaten d1, d2,
... dN und geben gewichtete Wahrscheinlichkeitsdaten d1', d2',
... dN' aus. Die Gewichtskoeffizienten k1, k2,
... kN werden eingestellt nach der Berücksichtigung der Codierregeln
und der Eigenschaft der auf den Übertragungskanälen generierten Übertragsfehler,
sodass die Position für
die Rahmen-Synchronisation akkurat bestimmt werden kann. Wie in
dem Fall der Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltung A1, A2,
... AN ist es ausreichend, die selbe Anzahl von Gewichtungsschaltungen B1, B2,
... BN bereitzustellen, wie Codierregeln verwendet werden.
Entsprechend werden Gewichtungsschaltungen B1, B2 in
diesem Beispiel verwendet.
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Die Ziffer 21 kennzeichnet
einen Addierer, der die Gewichtungswahrscheinlichkeitsdaten d1', d2',
... dN' hinzufügt
und das Ergebnis ausgibt. 22 ist eine Bestimmungsschaltung
mit Schwellwert, die die Ausgabedaten des Addierers 21 mit
dem vorbestimmten Schwellwert vergleicht und ein Bestimmungssignal DT generiert,
das "0" ist, wenn die Ausgabedaten oberhalb des Schwellwertes sind
und "1" ist, wenn die Ausgabedaten unterhalb des Schwellwertes sind. 23 ist
eine Synchronität-Bestimmungsschaltung,
die bestimmt, ob Synchronität
eingerichtet worden ist oder nicht basierend auf dem Schwellwertbestimmungssignal
DT und generiert ein Synchronbestimmungssignal SD, das
"1" ist, wenn Synchronität
eingerichtet worden ist oder "0", wenn keine Synchronität eingerichtet
worden ist. Dieses Synchronität-Bestimmungssignal SD wird
ausgegeben an nachfolgende Schaltungen (nicht dargestellt) über den
Ausgangsanschluss 24. Die einfachste Methode ist, das Bestimmungssignal DT zu
verwendet, wie es ist, derart, dass ein Bestimmungssignal von "1"
anzeigt, das Synchronität
erreicht worden ist und ein Bestimmungssignal von "0" anzeigt, dass
keine Synchronität
eingerichtet worden ist.
-
2: Betrieb der ersten Ausführungsform
-
Nun wird der Betrieb der ersten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. In dieser Erläuterung
ist das einzigartige Wort verteilt worden zu dem 0. Wort, dem 100.
Wort, dem 200. Wort, dem 300. Wort in der empfangenen Datenreihe D.
-
Annehmend, dass die empfangene Datenreihe
D über
einen Übertragungskanal
empfangen worden ist, in dem Übertragungsfehlen
gemäß einiger spezifischer
Wahrscheinlichkeiten generiert worden sind, dann ist die Hamming-Distanz
(Wahrscheinlichkeit), die bei der Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltung A1 berechnet
worden ist und die Bit-Verschiebung, beispielsweise wie in 2 gezeigt. In diesem Beispiel
ist die Hamming-Distanz (der Wert, der durch die Wahrscheinlichkeitsdaten
d1 angezeigt ist) 0 oder 1 an der korrekten Rahmenposition (d. h., der
Position des 0., 100., 200. oder 300. Wortes ). Der Grund, dass
die Hamming-Distanz 1 bei dem 100. Wort ist, ist wegen eines Übertragungsfehlers, der
im Übertragungskanal
aufgetreten ist. Demgegenüber
kann für
Zeitpunkte, die von dem 100. Wort abweichen, die Hamming-Distanz
verstanden werden als variierend von 0~32.
Im Allgemeinen können Informationsdaten,
die von dem einzigartigen Wort abweichen, regelmäßig angesehen werden als zufällig. Aus
diesem Grund ist es möglich,
dass das einzigartige Wort und eine Hamming-Distanz zufällig näher zueinander sein können oder
dass ein Bit-Muster vollständig
identisch mit dem einzigartigen Wort sein kann an einer inkorrekten
Rahmenposition. In diesem Beispiel ist die Hamming-Distanz 2 bei
dem 105ten Wort und ist 0 bei dem 60., 140. und 250. Wort. Da es
in diesem Fall schwierig ist, diese Hamming-Distanzen aus den Hamming-Distanzen zu erkennen,
die von der korrekten Rahmenposition erhalten wurden, wird die Rahmen-Synchronisationsposition
bestimmt basierend nur auf dem Erfassen des einzigartigen Wortes.
Entsprechend führt
dies zu einer falschen Synchronisation.
-
Als nächstes wird die empfangene
Datenreihe D einer Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltung A2 zugeführt, die
empfangene Datenreihe D. decodiert und die Anzahl von Fehlern
(den Wert, der durch die Wahrscheinlichkeitsdaten d2 angegeben wird)
bestimmt. Der Zusammenhang zwischen der Anzahl von Fehlern und den
Bit-Verschiebungen ist beispielhaft in 3 gezeigt. Wenn die Wahrscheinlichkeit
an der korrekten Synchronisationsposition berechnet worden ist,
ist die Anzahl von Fehlern 0 oder 1. Der Grund, dass die Anzahl
von Fehlern "1" beim 200. Wort ist, ist dass ein Bit-Übertragungsfehler in den Informationsdaten
aufgetreten ist. Demgegenüber
mag verstanden werden, dass die Anzahl von Fehlern zwischen 0 und
3 liegt bei von dem 200. Wort verschiedenen Wörtern. In diesem Beispiel ist die
Anzahl von Fehlern 0 oder 1 beim 80. Wort und beim 190. Wort und
beim 230. Wort. Da es schwierig ist, die Anzahl von Fehlern in diesem
Fall zu diskriminieren aus der Anzahl von Fehlern, die von der korrekten
Rahmenposition erhalten worden sind, wird die Position der Rahmen-Synchronisation
basierend nur auf der Anzahl von Fehlern bestimmt, was zu einer
fehlerhaften Synchronisation führt.
-
Entsprechend tritt fehlerhafte Synchronisation
auf, weil ein Bestimmen der Rahmen-Synchronisationsposition nur
basierend auf entweder der Anzahl von Fehlern oder der Erfassung
des einzigartigen Wortes vorgenommen worden ist. Demnach werden
in dieser Ausführungsform
die Wahrscheinlichkeitsdaten d1, d2 mit Gewichtskoeffizienten k1, k2 multipliziert,
um gewichtete Wahrscheinlichkeitsdaten d1', d2' zu
erhalten, die bei einem Addierer 21 addiert werden. Ein
Bestimmen der Position für
die Synchronisation wird dann basierend auf diesen Ausgabedaten
vorgenommen.
-
Wenn hier die Gewichtungskoeffizienten k1, k2 beide
auf 1 eingestellt sind, dann nehmen die Ausgangsdaten des Addierers 21 die
in 4 gezeigten Werte
an. In diesem Fall ist an der korrekten Rahmen-Synchronisationsposition
der Ausgangsdatenwert 0 bei dem 0. Wort, 1 bei dem 100.
Wort, 0 bei dem 200. Wort und 0 bei dem 300. Wort. Im Gegensatz
hierzu wird der Ausgangsdatenwert 3 an jeder der Positionen
des 60., 140. und 250. Worts, bei denen ein Erfassen des einzigartigen
Wortes nur zu einer Falschbestimmung führen kann. Ferner wird das Ausgangsdatenwort
jeweils 6, 13 und 18 an jeder der Positionen des 80., 190. bzw.
230. Wortes, wo das Erfassen der Anzahl von Fehlern nur zu einer
falschen Bestimmung führen
würde.
Wenn der Schwellwert der Bestimmungsschaltung mit dem Schwellwert 22 beispielsweise
"2" ist, dann ist es entsprechend möglich, Synchronisation einzurichten
an der korrekten Position für
die Rahmen-Synchronisation. In
allen anderen Fällen
resultiert Asynchronisation.
-
In diesem Ausführungsbeispiel wird dann die Wahrscheinlichkeit
entsprechend einer Vielzahl von Arten von Codierregeln berechnet
bei den Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltungen A1 ~ AN. Diese
werden dann gewichtet und ein Bestimmen der Position für die Rahmen-Synchronisation
wird hierauf basierend durchgeführt.
Als ein Ergebnis kann, selbst wenn ein fehleranfälliger Übertragungskanal verwendet
wird, die Länge
des einzigartigen Wortes verkürzt
werden. Ferner sind die Zeit, die benötigt wird zum Einrichten der
Synchronisation sowie die Zeit, die benötigt wird zum Entdecken, wenn
einmal Synchronisationsverlust aufgetreten ist, reduziert.
-
B. Zweite Ausführungsform
-
Diese Ausführungsform ist äquivalent
der ersten Ausführungsform
mit der Ausnahme der Gewichtungskoeffizienten
k1, k2 ..., kN die
ansprechend auf den Zustand des Übertragungskanals
umschalten. Zudem wird in diesem Beilspiel die Rahmen-Synchronisationsschaltung
bei Mobilkommunikation angewendet, wie sie z. B. von einem Zellulartelefon
oder ähnlichem
verwendet wird.
-
5 ist
ein Blockdiagramm einer Rahmen-Synchronisationsschaltung
gemäß der zweiten Ausführungsform.
In dieser Fig. ist CS eine Kanalinformation, die den Zustand
des Übertragungskanals anzeigt.
Die Kanalinformation CS zeigt die Schwundhöhe und die
empfangene elektrische Feldstärke
des Funkkanals an. Schwund (d. h. Fluktuation in der empfangenen
elektrischen Feldstärke)
wird generiert, wenn die Mobilstation sich mit hoher Geschwindigkeit
bewegt. In diesem Fall, wenn die empfangene elektrische Feldstärke unter
einen festgelegten Wert fällt,
tritt ein Burst-Fehler auf. Andererseits sind Kanalfehler, wenn
die Mobilstation angehalten wird, häufig Zufallsfehler. Entsprechend
ist es möglich,
die Eigenschaft der Fehler, die auf dem Übertragungskanal generiert
werden, unter Bezugnahme auf die Schwankungshöhe der Kanalinformation CS zu
kennen.
-
Eine Steuerschaltung bzw. ein Controller 25 ist
in 5 gezeigt. Die Steuerschaltung 25 generiert ein
Steuersignal zum Steuern der Gewichtkoeffizienten k1, k2 ..., kN basierend
auf Kanalinformation CS und gibt dieses Steuersignal an
die Gewichtungsschaltung B1, B2 ..., BN ab.
-
Die jeweilige Zuverlässigkeit
der von den Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltungen A1, A2 ..., AN zugeführten Wahrscheinlichkeitsdaten d1, d2 ..., dN unterscheiden
sich abhängig
von dem Zustand des Übertragungskanals.
Dieser Punkt wird nun detailliert erläutert. Hier, wie in Ausführungsform 1,
erfasst die Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltung A1 die
Hamming-Distanz
zwischen der empfangenen Datenreihe D und dem einzigartigen Wort
als Wahrscheinlichkeitsdaten d1. Die Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltung A2 erfasst
die Anzahl von Fehlern als Wahrscheinlichkeitsdaten d2.
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Wenn die Mobilstation sich bei hoher
Geschwindigkeit bewegt, ist der im Sendekanal generierte Kanalfehler
regelmäßig ein
Burst-Fehler, wie oben beschrieben. Wenn ein Kanalfehler in diesem Fall
bei einer korrekten Position zur Rahmen-Synchronisation auftritt, dann tritt
ein kontinuierlicher Fehler an dem einzigartigen Wort zur Rahmen-Synchronisation
auf. Als ein Ergebnis wird die Hamming-Distanz zwischen der empfangenen
Datenreihe D und dem einzigartigen Wort größer. Andererseits, wenn
die Mobilstation angehalten wird, können in dem Übertragungskanal
auftretende Kanalfehler als Zufallsfehler betrachtet werden. Selbst
wenn ein Fehler an der korrekten Rahmen-Synchronisationsposition
auftritt, ist dementsprechend die Wahrscheinlichkeit, dass eine
Vielzahl von Kanalfehlern in dem einzigartigen Wort auftreten, niedrig.
Aus diesem Grund ist die Hamming-Distanz zwischen der empfangenen
Datenreihe D und dem einzigartigen Wort klein. Wenn der Übertragungskanal
in einem Zustand ist, in dem ein Burst-Fehler leicht auftritt, ist entsprechend
die Zuverlässigkeit
der Wahrscheinlichkeitsdaten D1 gering während, wenn
der Übertragungskanal
sich in einem Zustand befindet, in dem ein Zufallsfehler leicht
auftritt, die Zuverlässigkeit
der Wahrscheinlichkeitsdaten d1 hoch ist.
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Die Änderung in den Wahrscheinlichkeitsdaten d2,
die einhergeht mit der Änderung
des Zustandes des Sendekanals, differiert entsprechend dem Codierverfahren
für die
empfangene Datenreihe D. Beispielsweise, wenn ein Code,
der resistent ist bezüglich
Burst-Fehlern, wie z. B. ein FAIA-Code verwendet wird als Codierverfahren,
ist die akkurate Bestimmung noch möglich, selbst wenn ein Burst-Fehler
auftritt. In diesem Fall ist die Zuverlässigkeit der Wahrscheinlichkeitsdaten d2 hoch,
unabhängig
von dem Zustand des Übertragungskanals.
Entsprechend variieren die Zuverlässigkeit der Wahrscheinlichkeitsdaten
d1 und der Wahrscheinlichkeitsdaten d2 gegenseitig in Übereinstimmung
mit der Änderung
des Zustands des Übertragungskanals.
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Die Zuverlässigkeit der Wahrscheinlichkeitsdaten d1, d2,
..., dN, die von den Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltungen A1, A2,
..., AN erhalten werden, ändert sich individuell und
gegenseitig entsprechend dem Zustand des Übertragungskanals. Diese Ausführungsform
fokussiert auf diesem Punkt. In dieser Ausführungsform wird nämlich die Zuverlässigkeit
der Wahrscheinlichkeitsdaten d1, d2, ..., dN basierend
auf Kanalinformation DS berechnet, wobei die Gewichtungskoeffizienten k1, k2,
..., kN variiert werden ansprechend auf die berechnete
Zuverlässigkeit.
In dem vorangegangenen Beispiel wird, wenn von der Kanalinformation CS bestimmt wird,
dass der Zustand des Übertragungskanals
einer ist, in dem Burst-Fehler leichter auftreten, dann wird der
Gewichtungskoeffizient k1 kleiner gemacht und der relative
Beitrag von den Wahrscheinlichkeitsdaten d1 wird reduziert.
Andererseits, wenn von der Kanalinformation CS bestimmt
wird, dass der Zustand des Übertragungskanals
einer ist, in dem Zufallsfehler leicht auftreten, wird dann der
Gewichtungskoeffizient k1 auf einen regulären Wert
eingestellt. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Gewichtungskoeffizienten k1, k2,
..., kN geeignet zu steuern, so dass selbst wenn der Zustand
des Sendekanals sich ändert,
die Position für
die Rahmen-Synchronisation akkurat bestimmt werden kann.
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C. Dritte Ausführungsform
-
Diese Ausführungsform ist äquivalent
der ersten Ausführungsform
mit der Ausnahme, dass der Schwellwert für die Bestimmungsschaltung
mit Schwellwert gesteuert wird basierend auf vergangenen Ergebnissen
zur Synchronisationsbestimmung. In dieser Ausführungsform wird variable Längencodierung
ausgeführt
an den Informationsdaten mit Helferdaten, die dem Kopf bzw. Header
der empfangen Datenreihe D vorgelegte Rahmenlänge angeben.
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6 ist
ein Blockdiagramm einer Rahmen-Synchronisationsschaltung
gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Eine Synchronität-Bestimmungsschaltung 23' generiert ein
Schwellwertsteuersignal SS basierend auf einem Bestimmungssignal
mit Schwellwert DT und der empfangenen Datenreihe D,
die über
den Eingangsanschluss 20 zugeführt wird. Das Schwellwertsteuersignal
SS indiziert den Schwellwert und wird zurückgeführt zu der Bestimmungsschaltung
und Schwellwert 22, ein Ändern des Schwellwertes veranlassend.
-
Ein Schaltungsdiagramm für die Synchronität-Bestimmungsschaltung 23' ist
in 7 gezeigt. Die empfangene
Datenreihe D und das Bestimmungssignal mit Schwellwert DT werden
einer Trennschaltung 230 zugeführt, die Helferdaten HD aus
der empfangenen Datenreihe D basierend auf der Rahmen-Synchronisationsposition
("1") abtrennt, die angezeigt wird durch das Bestimmungssignal mit Schwellwert
DT. Diese Helferdaten HD werden dann dem Abwärtszähler 231 zugeführt. Nach
dem Laden der Helferdaten bzw. des Helferdatenwortes HD beginnt
der Abwärtszähler 231 ein
Abwärtszählen unter Verwendung
eines Taktsignals, das aus der empfangenen Datenreihe regeneriert
worden ist. Sobald der gezählte
Wert "0" erreicht, generiert der Abwärtszähler 231 ein Schnellübertragssignal
bzw. Ripple-Übertragssignal RC,
das in diesem Fall "1" und in allen anderen Fällen "0" wird.
-
Da die Helferdaten HD die
Länge des
Rahmens anzeigen, ist die Zeitabstimmung, bei der das Ripple-Übertragssignal RC "1"
wird gleich der Zeitabstimmung, mit der das Erfassen des nächsten einzigartigen
Wortes vorhergesagt wird. Wenn die momentane Rahmen-Synchronisationsposition
korrekt erfasst worden ist und die nächste Rahmen-Synchronisationsposition korrekt
erfasst worden ist, dann sind, vorausgesetzt, dass kein Übertragungsfehler
bei den Helferdaten HD auftritt, die Zeitabstimmungen,
mit denen das Ripple-Übertragungssignal RC und
das Bestimmungssignal mit dem Schwellwert DT "1" werden äquivalent.
Andererseits, wenn eine fehlerhafte Synchronisation in einem von
diesen auftritt, werden die. Zeitabstimmung, bei der das Ripple-Übertragssignal RC "1"
wird und die Zeitabstimmung, bei der das Bestimmungssignal mit Schwellwert DT "1"
wird, nicht übereinstimmen.
Eine UND-Schaltung 232 erfasst
den vorangegangenen Fall und gibt eine "1" aus, wenn das Erfassen
der Rahmen-Synchronisationsposition
kontinuierlich und korrekt ist. Eine EXPLOSIV-ODER-Schaltung 232 erfasst
den letzteren Fall und gibt eine "1" aus, wenn fehlerhafte Synchronisation
auftritt. Die Ausgangsgröße der UND-Schaltung 232 wird
dem Aufwärtszähleranschluss
zugeführt
und die Ausgangsgröße der EXPLOSIV-ODER-Schaltung 232 wird
dem Abwärtszähleranschluss
des Auf/Ab-Zählers 234 zugeführt.
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Wenn in diesem Fall kontinuierliche
und korrekte Rahmen-Synchronisationspositionen
bestimmt werden, wird der Zählerwert
des Aufwärts/Abwärts-Zählers 234 erhöht, während, wenn
falsche Synchronisation auftritt, der Zählerwert vermindert wird. Entsprechend
gibt der Zählerwert
des Aufwärts/Abwärts-Zählers 234 zu
einem gegebenen Zeitpunkt den Grad an, zu dem die letzten Synchronisationsergebnisse
WAHR waren. Die Schwellwertschaltung 235 generiert ein
Schwellwertsteuersignal SS basierend auf dem Zählerwert,
wobei der Schwellwert basierend auf diesem Signal gesteuert wird.
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Wenn jedoch die empfangene Datenreihe D der
Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltung A1 Rahmen-Synchronisationsschaltung über einen Übertragungskanal
zugeführt
wird, in dem Burst-Fehler leicht auftreten, wird angenommen, dass
sobald Synchronisation korrekt eingerichtet worden ist an einer
Position der Daten, in denen es keine Übertragungsfehler gibt, es
leicht ist, darauf folgend die korrekte Synchronisationsposition
für Daten
zu erfassen, in denen einige Übertragungsfehler
vorliegen. Wenn in diesem Fall der Schwellwert der Bestimmungsschaltung
mit Schwellwert 22 eingestellt werden kann auf einen niedrigen
Wert, kann die fehlerhafte Synchronisation reduziert werden. Andererseits,
wenn die empfangene Datenreihe D über einen Sendekanal eindringt,
auf dem Übertragungsfehler leicht
auftreten, tritt die kontinuierliche Asynchronisation leicht auf.
Entsprechend kann in dem Fall, in dem ein Zustand von Asynchronisation
sich fortsetzt angenommen werden, dass Asynchronisation leicht darauf
folgend auftritt. In dieser Art Situation ist es möglich Asynchronisation
zu vermeiden, wenn der Schwellwert der Schwellwertbestimmungsschaltung 22 auf
einen hohen Wert eingestellt ist.
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In diesem Beispiel wird der Schwellwert
der Bestimmungsschaltung mit Schwellwert 22 gesteuert ansprechend
auf den Zählerwert
des Aufwärts/Abwärts-Zählers 234,
welcher die vergangenen Synchronisationsergebnisse anzeigt. Speziell
wird Steuerung ausgeführt
durch Einstellen des Schwellwertes auf einen niedrigen Wert, wenn
der Zählerwert
groß ist
und Einstellen des Schwellwertes auf einen hohen Wert, wenn der
Zählerwert
klein ist. Als ein Ergebnis wird der Schwellwert adaptiv gesteuert,
es ermöglichend,
Asynchronisation oder falsche Synchronisation zu vermeiden.
-
D. Vierte Ausführungsform
-
Die vierte Ausführungsform ist äquivalent
der ersten Ausführungsform
mit der Ausnahme des Vorsehens einer Erfassungsschaltung für ein einzigartiges
Wort 30 und einer ersten Bestimmungsschaltung mit Schwellwert 31.
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8 ist
ein Blockdiagramm einer Rahmen-Synchronisationsschaltung
gemäß der vierten Ausführungsform.
In dieser Fig. berechnet die Erfassungsschaltung eines einzigartigen
Wortes 30 die Hamming-Distanz zwischen der empfangenen
Datenreihe und dem einzigartigen Wort und gibt diesen Wert an die
erste Bestimmungsschaltung mit Schwellwert 31 ab. Diese
Bestimmungsschaltung mit Schwellwert 31 generiert ein Auslöse- bzw.
Trigger-Signal TS, das "1" ist, wenn die Hamming-Distanz
unterhalb dem ersten Schwellwert liegt und "0" in allen anderen
Fällen.
Dieser erste Schwellwert wird eingestellt, um ein Erfassungs- bzw.
Bestimmungsversäumnis
des Übersehens
einer Synchronisationsposition zu vermeiden und derart, dass der Umfang
der Berechnungen reduziert werden kann. Während es eine Möglichkeit
der fehlerhaften Bestimmung der Synchronisationsposition gibt in
dem Fall einer Zeitabstimmung, bei der das Trigger-Signal "1" wird,
tritt ein versäumtes
Bestimmen nicht auf.
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Das Trigger-Signal TS wird
ein Auslöser
für die
Schaltung 100 (d. h. die Rahmen-Synchronisationsschaltung
der ersten Ausführungsform)
verwendet, die durch die unterbrochenen Linien in 8 eingefasst ist. Dieser Punkt wird nun
erläutert
unter Bezugnahme auf 9. 9 ist ein Flussdiagramm zum
Zeigen des Betriebs der Rahmen-Synchronisationsschaltung.
In dieser Figur wird, wenn das Eingeben der empfangenen Datenreihe D beginnt
(Schritt ST1), eine Bestimmung ausgeführt, ob ein Trigger-Signal TS "1"
ist (Schritt ST2). Wenn das Trigger-Signal TS "0" ist,
wird das Bestimmen wiederholt, bis das Trigger-Signal TS "1"
wird. Sobald das Trigger-Signal TS "1" ist, geht die Verarbeitung
zu Schritt ST3, wo Berechnungen ausgeführt werden durch die Schaltung 100.
Die Verarbeitung kehrt dann zu Schritt ST2 zurück und die Verarbeitung bei
den Schritten ST2 und ST3 wird dann wiederholt ausgeführt. Mit
anderen Worten, eine erste Stufe des Bestimmens von Synchronisation
wird ausgeführt
durch die Erfassungsschaltung des einzigartigen Wortes 30 und
eine erste Bestimmungsschaltung mit Schwellwert 31, während eine
zweite Stufe des Bestimmens ausgeführt wird durch die Schaltung 100.
Da die Rahmen- Synchronisationsposition
gefolgert wird mit Hilfe dieses Erststufenbestimmens von Synchronisation, kann
der Umfang der Berechnungen, die von der Schaltung 100 ausgeführt werden
müssen,
reduziert werden. Dann wird bei der Zweitstufenbestimmung der Synchronisation
das Identifizieren der Rahmen-Synchronisationsposition korrekt ausgeführt.
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Als ein Ergebnis werden in dieser
Ausführungsform
Berechnungen durch die Schaltung 100 nur in dem Fall ausgeführt, wenn
das Trigger-Signal TS "1" ist. Daher ist es möglich, die
Rahmen-Synchronisationsposition korrekt zu identifizieren während der
Umfang der Berechnungen reduziert wird. Insbesondere beim Berechnen
der Fehlerzahl als Wahrscheinlichkeit bei der Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltung
ist es gewöhnlich
notwendig, den Überschuss
in dem Galoisschen Feld zu erhalten. Da es notwendig ist, den Überschuss
zu berechnen während
der aufeinanderfolgenden Verschiebung durch die Rahmen-Synchronisationsposition um
ein Bit auf einmal ist es darüber
hinaus möglich, den
Umfang der Berechnungen signifikant zu reduzieren.
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E. Modifikationen
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht
beschränkt
auf die vorangegangenen Ausführungsformen,
sondern kann beispielsweise auf die folgenden Arten modifiziert
werden.
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- 1. In jeder der vorangegangenen Ausführungsformen kann
Faltungscodierung auf die empfangene Datenreihe ausgeführt worden
sein. In diesem Fall kann die Wahrscheinlichkeit zur Zeit der Viterbi-Decodierung berechnet
werden bei einer der Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltungen A1 ~ AN.
Zusätzlich ist
es auch akzeptabel, die Wahrscheinlichkeit bei den Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltungen A1 ~ AN basierend
auf dem Erfassen von einzigartigen Wörtern unterschiedlicher Längen, CRC-Fehlererfassung,
Huffman-Codierregelverletzungen,
Stopffehlerbestimmungen oder Ähnlichem
zu bestimmen.
- 2. In den vorangegangenen Ausführungsformen ist es nicht wesentlich,
dass die Anzahl von Codierregeln, die er empfangenen Datenreihe
zugeordnet sind und die Anzahl von Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltungen A1 ~ AN koinzidieren
bzw. übereinstimmen.
Speziell, wenn es M Codierregeln gibt, kann akzeptiert
werden, N Wahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltungen bereitzustellen,
die jede der Wahrscheinlichkeiten entsprechend N Codierregeln aus M Codierregeln
(2 ≤ N ≤ M)
berechnen.
- 3. Die zweiten und dritten Ausführungsformen können kombiniert
werden. In der zweiten Ausführungsform
werden die Gewichtungskoeffizienten k1 ~ kN basierend
auf Kanalinformation CS gesteuert, jedoch es ist auch akzeptabel,
den Schwellwert zur Bestimmungsschaltung mit Schwellwert 22 basierend
auf dieser Information zu steuern. In der dritten Ausführungsform
wurde der Schwellwert basierend auf dem Schwellwertsteuersignal
SS gesteuert, jedoch ist es akzeptabel, den Gewichtungskoeffizienten k1 ~ kN unter
Verwendung dieses Signals zu steuern. Zusätzlich können diese Modifikationen in
geeigneter Weise kombiniert werden mit den zweiten bis vierten Ausführungsformen.
- 4 Zudem kann die empfangene Datenreihe aus weichen Demodulationsdaten
bestehen, die Mehrpegeldaten sind. In diesem Fall kann die Wahrscheinlichkeit
basierend auf dem Weich-Demodulationswert erhalten werden oder der
Hamming-Distanz-Berechnung unter Verwendung von Werten, die durch Weichwerte
erhalten werden.
-
F. Anwendungsbeispiele
-
Diese Anwendung betrifft ein Mobilkommunikationssystem,
das die in den ersten bis vierten Ausführungsformen erläuterten
Rahmen-Synchronisationsschaltung verwendet und insbesondere die
der zweiten Ausführungsform.
Hier ist 10 ein Blockdiagramm
eines Mobilkommunikationssystems. Dieses Mobilkommunikationssystem
setzt sich zusammen aus einer Mobileinrichtung 40, die
tragbar ist oder die in einem Fahrzeug oder Ähnlichem installiert ist und
einer Basisstation 50, die die Mobileinrichtung 40 mit
einem Kommunikationsnetz 60 verbindet und mit der Mobileinrichtung 40 unter
Verwendung von Drahtloskommunikation kommuniziert. Während nur eine
Mobileinrichtung 40 und eine Basisstation 50 in der
Figur gezeigt sind, ist es für
sich selbst sicherlich akzeptierbar, jeweils eine Vielzahl davon
zu sein.
-
Die Mobileinrichtung 40 setzt
sich aus einer Antenne 401 zusammen, einem Sender und Empfänger 402,
einer Rahmen-Synchronisationsschaltung 403,
einem Datenprozessor 404, einem Sprachprozessor 405,
einem Lautsprecher 406, einem Mikrofon 407 und Ähnlichen.
Der Sender und Empfänger 402 moduliert
das von dem Datenprozessor 404 zugeführte Signal, sendet das modulierte
Signal zur Basisstation 50 über die Antenne 401,
demoduliert das an der Antenne 401 empfangene Signal und
stellt das Signal dem Datenprozessor 404 zur Verfügung.
-
Die Rahmen-Synchronisationsschaltung 403 ist
eine Rahmen-Synchronisationsschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wenn die Rahmen-Synchronisationsschaltung 403 die
Rahmenposition unter Verwendung des Signals (Rahmenzusammensetzungssignal),
das von dem Sender und Empfänger 402 zugeführt worden
ist, identifiziert und eine Synchronisation einrichtet, dann wird
das Synchronität-Bestimmungssignal SD,
das "1" anzeigt, dem Datenprozessor 404 zugeführt. In
dem Fall, in dem Synchronisation nicht eingerichtet worden ist,
wird dann ein Synchronität- Bestimmungssignal SD,
das "0" anzeigt, dem Datenprozessor 404 zugeführt.
-
Der Datenprozessor 404 extrahiert
die Benutzerdaten (Daten, Sprachdaten), das Fehlerkorrektursignal,
das Fehlererfassungssignal und Ähnliches aus
dem Signal (Rahmenzusammensetzungssignal), das von dem Sender und
Empfänger 402 zugeführt wird,
in Übereinstimmung
mit dem Synchronität-Bestimmungssignal SD.
Zur selben Zeit wird eine Verwürfelung
oder Ähnliches
zu den Sprachdaten vom Sprachprozessor 405 hinzugefügt, woraufhin
Steuerdaten zugefügt
werden, der Rahmen zusammengesetzt wird und die Daten dem Sender
und Empfänger 402 zugefügt werden.
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Der Sprachprozessor 405 setzt
die Sprachdaten, die vom Datenprozessor 404 extrahiert
worden sind, in ein analoges Sprachsignal um unter Verwendung eines
D/A-Umsetzers. Das Analogsprachsignal wird dann über den Lautsprecher 406 ertönen lassen.
Als Nächstes
setzt der Sprachprozessor 405 das Analogsprachsignal, das
von dem Mikrofon 407 eingegeben worden ist, in Sprachdaten
um über
einen A/D-Umsetzer, codiert die Sprachdaten unter Verwendung des
spezifizierten Verfahrens und führt die
Daten dem Datenprozessor 404 zu.
-
Die Basisstation 50 setzt
sich aus einer Antenne 501 zusammen, einem Sender und Empfänger 502,
einer Rahmen-Synchronisationsschaltung 503, einem
Datenprozessor 504, einem Netz-Controller 505 und Ähnlichem.
Der Sender und Empfänger 502 moduliert
das von dem Datenprozessor 504 empfangene Signal und sendet
es zur Mobileinrichtung 40 über die Antenne 501.
Das an der Antenne 501 empfangene Signal wird dann demoduliert
und dem Datenprozessor 504 zugeführt.
-
Die Rahmen-Synchronisationsschaltung 503 ist
eine Rahmen-Synchronisationsschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wenn die Rahmen-Synchronisationsschaltung 503 die
Rahmenposition unter Verwendung des Signals (Rahmenzusammensetzungssignal)
identifiziert, das vom Sender und Empfänger 502 zugeführt worden
ist, und Synchronisation einrichtet, dann wird das Synchronität-Bestimmungssignal SD,
das "1" anzeigt, dem Datenprozessor 504 zugeführt. In
dem Fall, in dem keine Synchronisation eingerichtet worden ist,
wird dann das Synchronität-Bestimmungssignal SD,
das "0" anzeigt, dem Datenprozessor 504 zugeführt.
-
Der Datenprozessor 504 extrahiert
die Benutzerdaten (Daten, Sprachdaten), Fehlerkorrektursignal und
Fehlererfassungssignal und Ähnliches aus
dem Signal (Rahmenzusammensetzungssignal), das von dem Sender und
Empfänger 502 zugeführt worden
ist, in Übereinstimmung
mit dem Synchronität-Bestimmungssignal SD.
Zur selben Zeit wird eine Verwürfelung
oder Ähnliches
im Signal vom Netz-Controller 505 zugeführt, woraufhin
Steuerdaten angefügt
werden, der Rahmen zusammengesetzt wird und die Daten dem Sender
und Empfänger 502 zugeführt werden.
-
Der Netz-Controller 505 setzt
die Sprachdaten, die durch den Datenprozessor 504 extrahiert worden
sind, unter Verwendung eines D/A-Umsetzers in ein analoges Sprachsignal
um. Das analoge Sprachsignal wird dann zum Kommunikationsnetz 60 gesendet.
Als Nächstes
setzt der Netz-Controller 505 das von dem Kommunikationsnetz 60 zugeführte Signal
in ein Digitalsignal um unter Verwendung eines A/D-Umsetzers, codiert
das Signal unter Verwendung des spezifizierten Verfahrens und führt es dem Datenprozessor 504 zu.
Als ein Ergebnis des obigen Entwurfs werden Benutzerdaten (Daten,
Sprachdaten), Fehlerkorrektursignale, Fehlererfassungssignale und Ähnliche
aus empfangenen Signalen bei den jeweiligen Datenprozessoren 404, 504 der
Mobileinrichtung 40 und der Basisstation 50 basierend
auf einem von der Rahmen-Synchronisationsschaltung 403, 503 jeweils
zugeführten
Synchronität-Bestimmungssignal
SD extrahiert. Entsprechend kann die Rahmen-Synchronisationsposition
direkt bestimmt werden. Ferner kann die Zeit, die zum Einrichten
von Synchronisation benötigt
wird, reduziert werden während
die Entdeckungszeit, sobald Synchronisationsverlust aufgetreten
ist, auch verkürzt
werden.
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Vorstehend ist jede der bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erläutert worden.
Jedoch ist das technische Gebiet der vorliegenden Erfindung nicht
hierauf beschränkt,
sondern vielmehr kann die vorliegende Erfindung mit mannigfaltigen
Modifikationen ausgeführt
werden, die zu diesen Ausführungsformen
hinzugefügt
worden sind. In diesem Fall sollte klar sein, dass die Erfindung,
die auf diese Weise realisiert ist, noch innerhalb des Schutzbereichs
der Patentansprüche
liegt.