DE69732482T2 - Verfahren und einrichtung zur verbesserten demodulation von phasensprungsignalen - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur verbesserten demodulation von phasensprungsignalen Download PDF

Info

Publication number
DE69732482T2
DE69732482T2 DE69732482T DE69732482T DE69732482T2 DE 69732482 T2 DE69732482 T2 DE 69732482T2 DE 69732482 T DE69732482 T DE 69732482T DE 69732482 T DE69732482 T DE 69732482T DE 69732482 T2 DE69732482 T2 DE 69732482T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
phase
sample
data
error
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69732482T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69732482D1 (de
Inventor
Aravanan Gurusami
Michael Nekhamkin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Application granted granted Critical
Publication of DE69732482D1 publication Critical patent/DE69732482D1/de
Publication of DE69732482T2 publication Critical patent/DE69732482T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/22Demodulator circuits; Receiver circuits
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/22Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/233Demodulator circuits; Receiver circuits using non-coherent demodulation
    • H04L27/2338Demodulator circuits; Receiver circuits using non-coherent demodulation using sampling
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/02Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
    • H04L7/033Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop
    • H04L7/0334Processing of samples having at least three levels, e.g. soft decisions
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/02Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
    • H04L7/033Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop
    • H04L7/0337Selecting between two or more discretely delayed clocks or selecting between two or more discretely delayed received code signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Selektieren des Abtastzeitpunktes gegenüber dem Start jeder Periode eines periodischen Taktsignals, zum Decodieren einer Sequenz von Datensymbolen aus einer kontinuierlichen Wellenform, wobei die genannte Decodierung jedes Datensymbols in der Sequenz durch den Wert der Wellenform zu dem selektierten Abtastzeitpunkt bestimmt wird, wobei das genannte Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:
    • – Begrenzung jeder Periode des genannten periodischen Taktes durch einen Satz einzigartiger Zeitpunkte, gegenüber dem Start der genannten Periode, und
    • – Abtastung der genannten kontinuierlichen Wellenform zu jedem der genannten Zeitpunkte innerhalb jeder Periode zum Erhalten eines diskreten Abtastwertes, assoziiert mit jedem einzigartigen Zeitpunkt.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Anordnung zum Decodieren eines Stromes von Datensymbolen aus einer kontinuierlichen Wellenform. wobei jedes der genannten Datensymbole einen Wert einer begrenzten Anzahl diskreter Werte hat, und wobei jeder der genannten diskreten Werte durch eine Charakteristik der genannten kontinuierlichen einzigartig identifiziert werden kann, wobei die Anordnung Mittel aufweist zum Abtasten der genannten Charakteristik der kontinuierlichen Wellenform zum Erhalten eines Abtastwertes.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Phasenumgetastete (PSK) Modulation ist besonders effizient für die Übertragung digitaler Daten. In Phasenumtastmodulation wird ein Dateneinheitswert in der Phase eines Trägersignals codiert. In einem binären System kann beispielsweise der Dateneinheitswert gleich Null als eine Phasen von Null Grad codiert werden, und der Wert Eins kann als eine Phasen von 180 Grad codiert werden. In einem Vierersystem können Datenwerte von 00, 01, 11 und 10 als Phasen von 45, 135, 225 und 315 Grad codiert werden. Um die Dateneinheit von dem empfangenen PSK modulierten Signal zu decodieren, muss die Phase des Signals mit der Phase der Bezugsträgersignals an dem Sender verglichen werden.
  • Dieses Bezugssignal wird oft bei dem Empfänger dadurch hergeleitet, dass es beispielsweise mit Hilfe einer phasenverriegelten Schleifenschaltung (PLL) mit der Trägerfrequenz verriegelt wird. Das Ausgangssignal der phasenverriegelten PLL wird auf der Frequenz des Trägers sein, mit einer festen Phasenbeziehung zu dem Bezugssignal des Senders. Das Verriegeln auf dem Trägersignal kann ein zeitaufwendiger Prozess sein. Das Steigern der Geschwindigkeit, mit der eine Verriegelung erzielt wird, hat den negativen Effekt der Steigerung der Empfindlichkeit der Verriegelung vor Störungen. Das Herleiten der absoluten Phase von dem Signal führt ebenfalls zu einer Phasendoppelsinnigkeit, weil es unmöglich ist, zu bestimmen, welche der empfangenen Phasen wirklich der Bezugsphase an dem Sender entspricht. Zum Schaffen einer Verriegelung und zum Bilden einer Empfängerbezugsphase, die mit der Bezugsphase des Senders übereinstimmt, wird eine Präambelsequenz bekannter Daten übertragen, und zwar vor dem wirklichen Nachrichteninhalt.
  • Differentielle PSK Modulation überwindet die Notwendigkeit, eine Bezugsphase zu bilden. Der dateneinheitswert wird als eine Änderung der Phase statt als eine spezifische Phase codiert. Das bedeutet beispielsweise in einem binären System, dass ein datenwert von Null als keine Änderung in der Phase codiert werden kann, während ein datenwert gleich Eins als eine 180Änderung in der Phase codiert würde. Die bedeutet, eine Datenreihe von 111001 würde als eine Reihe von drei Änderungen der Phase codiert werden, wonach zwei Perioden ohne Änderung in der Phase folgen würden, wonach eine Änderung der Phase folgt. Es sei bemerkt, dass oben stehend die wirkliche Phase irrelevant war; ungeachtet der Ausgangsphase würden drei Änderungen als 111 decodiert werden. Zum Detektieren der richtigen Anzahl "nicht Änderung" der Phase, wird eine Nenndatenperiode vorausgesetzt. Auf diese Weise entspricht das Fehlen einer Änderung der Phase während zwei Datenperioden einem Muster von 00 Daten. Eine ähnliche Änderung der Phasencodierung kann für Dreier-, Vierer- und höhere Dateneinheitstypen angewandt werden.
  • Differentielle PSK Modulation und die entsprechende differentielle PSK Demodulation bieten im Vergleich zu der absoluten PSK Modulation und Demodulation Vorteile. Durch Anwendung von differentieller Modulation und Demodulation braucht der Empfänger nicht mit dem Sender verriegelt zu sein, und der Empfänger braucht nicht ein bekanntes Bezugssignal zu empfangen. Der Träger braucht nicht vor dem ersten codierten Datenitem zu bestehen, so dass eine Änderung der Phase detektiert werden kann, aber es braucht keine spezifische Datensequenz übertragen zu werden.
  • Differentielle Modulation und Demodulation aber steigern die etwaige Fehlerrate wesentliche. Ein Fehler bei der Ermittlung der Änderung der Phase für eine Dateneinheit wird diese Dateneinheit, sowie die nächste Dateneinheit beeinträchtigen. Das bedeutet beispielsweise in der oben genannten binären Codierung, wenn drei Änderungen übertragen wurden, und es wurde keine einzige Änderung detektiert, dass die nächste Änderung als eine Nichtänderung bei der offenbar ungeänderten Phase erscheinen wird, oder, die nächste Nichtänderung wird als Änderung erscheinen. Wegen dieser Verdopplung von Fehlern, wir oft absolute PSK Modulation in Umgebungen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit von Fehlern bevorzugt, wie verursacht durch Störung und andere Interferenzen. Wie aber erwähnt, absolute Phasendemodulation ist typischerweise zeitaufwendiger oder kostenaufwendiger als differentielle Phasenmodulation.
  • Obschon differentielle Modulation Idealerweise die Notwendigkeit einen absoluten Phasenbezugswert zu bilden, eliminiert, können durch eine Differenz in Datenperioden und/oder Abtastzeiten zwischen dem Sender und Empfänger Fehler eingeführt werden. Typischerweise wird der Empfänger die Phase des empfangenen Signals durch Abtastung an einer geeigneten Stelle in allen Datenperioden ermitteln. Eine geeignete Abtaststelle ist typischerweise eine Stelle weit entfernt von den Übergangsstellen zwischen Datenperioden, damit diese für richtige Datenwerte repräsentativ sind. Für eine richtige Demodulation wird die geeignete Abtaststelle eine Verarbeitung des Signals erfordern um einen relativ stabilen Teil innerhalb der Datenperiode zu ermitteln und wird erfordern, dass der Empfänger und der Sender eine im Wesentlichen gleichwertige Datenfrequenz beibehalten. Zum Bilden dieser Ausgangsabtaststelle hängen herkömmliche differentielle PSK codierte Protokolle eine Präambel des bekannten Inhalts an jede Datennachricht.
  • Insgesamt erfordern, sogar wenn differentielle PSK Modulation und Demodulation eine Reduktion in der erforderlichen Synchronisation zwischen Sender und Empfänger gestatten, herkömmliche Demodulationstechniken dennoch die Übertragung und Decodierung einer Präambel und werden gekennzeichnet als hätten sie wesentlich höhere Fehlerraten als nicht differentielle Techniken. Auch werden, weil die Präambel als eine Basis zum Decodieren der nachfolgenden Nachricht benutzt wird, Fehler in der Bildung dieser Basis als eine Steigerung in der Wahrscheinlichkeit von Fehlern beim Decodieren der wirklichen Nachricht reflektiert.
  • Auch relevant für die vorliegende Erfindung ist, dass es eine Zunahme der Notwendigkeit gibt für effiziente und effektive Protokolle für Netzwerke mit mehrfachem Zugriff: Netzwerke mit mehreren Sendern zu einem gemeinsamen Empfänger oder einem Satz von Empfängern. Bei derartigen Netzwerken ist es oft erwünscht, dass jeder Sender kurze Nachrichtenpakete überträgt, so dass die Latenzzeit zwischen Übertragung von demselben Sender minimal ist. Dies minimiert die Speicheranforderungen in jedem Sender, und minimiert auch etwaige aufgetretene Verzögerungen, oder Lücken in der Übertragung von mehreren Paketen. Bei derartigen Netzwerken ist es wichtig, die Gesamtkosten zu minimieren, d.h. den Nichtnachrichteninhalt jedes Pakets und es ist wichtig, Unterschiede in den Sendercharakteristiken zu erlauben. In einer derartigen Umgebung wird eine Demodulationstechnik, die eine lange Zeit braucht zur Verriegelung mit einem Sender, nicht effektiv sein, weil die Zeit, in der jeder Sender sendet, gering sein soll. Auf gleiche Weise wird eine Demodulationstechnik, die eine genaue Übereinstimmung zwischen der Sende- und der Empfangsfrequenz oder -phase erfordert, nicht effektiv sein, weil es eine Varianz zwischen den Charakteristiken der einzelnen Sender oder deren Übertragungsstrecken gibt.
  • US-A-5280501 beschreibt ein Verfahren, wie oben definiert. Zum Selektieren der genannten Abtaststelle in der Zeit von dem Satz genannter einzigartiger Punkte in der Zeit, in US-A-5280501 werden etwaige Bitabtaststellen gewichtet, und zwar auf Basis der Verletzbarkeit des Datensignals für Störungen in der Nähe jeder etwaigen Bitabtaststelle. Dies ist eine relativ komplexe und deswegen nachteilige Technologie. Weiterhin ist die Gewichtung auf Basis der Verletzbarkeit des Datensignals durch Störungen modulationsabhängig und/oder codierungsabhängig. Für verschiedene Modulationen und/oder verschiedene Codierungen sollen verschiedene Gewichtungen angewandt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen wie oben definiert, wobei dieses Verfahren relativ einfach ist und relativ allgemein anwendbar.
  • Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung zu schaffen wie oben definiert, wobei diese Anordnung relativ einfach ist und relativ allgemein verwendbar.
  • Dazu weist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung das Kennzeichen auf, dass das Verfahren weiterhin die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:
    • – das Vergleichen jedes diskreten Abtastwertes mit einem Satz idealer Abtastwerte zum Ermitteln eines mit jedem einzigartigen Zeitpunkt assoziierten Fehlerwertes,
    • – das Akkumulieren einer Fehlerstatistik für jeden der genannten einzigartigen Zeitpunkte auf Basis jedes der genannten ermittelten Fehlerwerte, und
    • – das Selektieren des genannten Zeitpunktes aus dem Satz der genannten einzigartigen Zeit punkte auf Basis der genannten Fehlerstatistik.
  • Durch Ermittlung der Fehlerwerte und durch Akkumulation der Fehlerstatistik auf Basis der ermittelten Fehlerwerte und durch Selektion des genannten Abtastpunktes auf Basis der genannten Fehlerstatistik ist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung relativ einfach und allgemein anwendbar.
  • Die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass die Anordnung weiterhin die nachfolgenden Elemente umfasst:
    • – Mittel zum Vergleichen des Abtastwertes mit der einzigartig identifizierbaren Charakteristik entsprechend jedem der diskreten Symbolwerte zum Erhalten eines decodierten Symbolwertes und eines Differenzwertes, der mit diesem Abtastwert assoziiert ist,
    • – Mittel zum Akkumulieren eines Satzes decodierter Symbolwerte und einer Fehlerstatistik, die von dem genannten Differenzwert abhängig ist, wobei die genannte Akkumulation durch wiederholte Abtastungen zu einer Vielzahl periodischer Zeitintervalle effektuiert wird, wobei jeder der genannten Sätze mit der Zeit der genannten Abtastungen innerhalb der genannten periodischen Intervalle assoziiert ist,
    • – Mittel zum Selektieren des Satzes decodierter Symbolwerte in Abhängigkeit von der genannten Fehlerstatistik zum Bilden des decodierten Stromes von Datensymbolen.
  • JP-A-8107430 beschreibt eine Detektion eines Versatzes einer Abtastzeit und eine Korrektur der Abtastzeit für den Versatz. Dazu analysiert ein Frequenzanalysiermittel die Frequenz eines Abtastsignals und erzeugt eine analysierte Ausgangsphase. In Reaktion darauf bildet ein Entscheidungsmittel eine Übertragungsphase. Ein Phasendifferenzdetektionsmittel detektiert die Phasendifferenz zwischen der analysierten Ausgangsphase und der Übertragungsphase. Diese Phasendifferenz bildet eine Basis für den Versatz. Dies alles geschieht für verschiedene Frequenzträger. Auf diese Weise beschreibt JP-A- 8107430 nicht das oben definierte Begrenzen, Abtasten und Vergleichen, Akkumulieren und Selektieren.
  • JP-A-7297871 beschreibt eine Detektion eines Symbolidentifikationspunktes. Dazu werden komplexe Korrelationen durchgeführt, wodurch ein Block mit einem Synchronisationswort erforderlich ist. Auf diese Weise basiert JP-A-7297871 auf der Verwendung eines Synchronisationswortes. Dies ist ungünstig, wie bereits oben erwähnt wurde. Die Korrelationsleistung wird berechnet und die Stelle, an der diese Korrelationsleistung einen maximalen Wert hat, gibt den Symbolidentifikationspunkt an. JP-A-7297871 beschreibt nicht das oben definierte Begrenzen, Abtasten, Vergleichen, Akkumulieren und Selektieren.
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt die Anwendung von trägersunabhängiger und präambelunabhängiger PSK-Demodulation für eine bessere Leistung unter störenden Umständen. Obschon differentielle PSK Demodulation (DPSK) traditionell minderwertig ist gegenüber absoluter Phasendemodulation (PSK) in Termen von Fehlerrate, hat es sich herausgestellt, dass DPSK durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung durchaus geeignet ist zur Anwendung in einer störungsbeeinflussten Umgebung. Die vorliegende Erfindung eignet sich für absolute Phasenmodulation, sowie für andere Formen von Modulation, wie noch beschrieben wird.
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird Demodulation durch Akkumulation eines Hauptteils der Paketsymbole und durch die Wahl eines einwandfreien Abtastpunktes zur Ermittlung der Phase oder der Phasenänderungen durchgeführt, und zwar auf Basis einer Minimalen Fehlertechnik. Die Anwendung der vorliegenden Erfindung vermeidet die Fehler, die durch eine Trägerphasenverschiebung in einem absoluten Phasendemodulationsschema (PSK) eingeführt werden würden, sowie Decodierungsfehler, die durch eine Phasenermittlung auf Basis eines empfangenen Subsatzes, beispielsweise einer Präambel, des empfangenen Pakets eingeführt werden würden. Die vorliegende Erfindung befasst sich auch mit Übertragungen von vielen Sendern mit unterschiedlichen Übertragungscharakteristiken, indem eine effektive Demodulation des empfangenen Pakets von jedem Sender berücksichtigt wird nur und im Wesentlichen auf Basis des empfangenen Pakets von diesem Sender, unabhängig von den Charakteristiken irgendeines anderen Senders.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 zeigt die Modulation eines absolut codierten binären PSK Signals, ein empfangenes Phasenmuster und zwei alternative Demodulationsergebnisse, wie diese durch bekannte Demodulatoren ermittelt werden können.
  • 2 zeigt die Modulation eines absolut codierten binären PSK Signals, ein empfangenes Phasenmuster, und Demodulationsergebnisse nach der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt die Modulation eines absolut codierten Quadratur PSK Signals, ein empfangenes Phasenmuster, und zwei alternative Demodulationsergebnisse, wie diese durch bekannte Demodulatoren ermittelt werden können.
  • 4 zeigt die Modulation eines absolut codierten "Pulse Position Modulated (PPM) Signals und ein empfangenes Phasenmuster.
  • 5 zeigt die Modulation eines absolut codierten Quadratur PSK Signals, ein empfangenes Phasenmuster, und Demodulationsergebnisse nach der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt die Modulation eines differentiell codierten Quadratur PSK Signals, ein empfangenes Phasenmuster, und Demodulationsergebnisse nach der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm zur Demodulation nach der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt die Phasencodierung eines binären Datenmusters unter Anwendung der absoluten Phase. Das Trägersignal ist als das in der Zeit variierende sinusförmige Signal 100 dargestellt. Der zu codierende Datenstrom ist als Signal 110 dargestellt. Das codierte Signal, das modulierte PSK Signal, ist als Signal 120 dargestellt. In diesem Beispiel wird, wenn das Datensignal niedrig ist, das codierte Signal 120 zu dem Träger 100 gleichphasig sein; wenn das Datensignal hoch ist, wird das codierte Signal um 180° gegenüber dem Träger phasenverschoben. Dies ist durch ein niedriges Datensignal bei 111 und ein entsprechendes phasengleiches Signal bei 121 und ein hohes Datensignal bei 112 und ein entsprechendes phasenverschobenes Signal bei 122 dargestellt. Es sei bemerkt, dass bei dieser Codierung die Phase des codierten Signals entweder 0 Grad oder 180 Grad ist und die Phase keine Werte zwischen diesen zwei Werten annimmt.
  • Das Signal 130 ist eine Darstellung des codierten Signals 120 nachdem dieses Signal durch Störung oder durch andere Interferenzen während der Übertragung beeinflusst worden ist. Die detektierte Phase dieses Signals gegenüber einem angenommenen oder ermittelten Träger, wie oben beschrieben, ist als Signal 140 beschrieben. Wie erwartet gibt es eine starke Übereinstimmung zwischen dem Datenstrom 110 und dem detektierten Phasensignal 140, wie durch Phasensegmente 141, 142,... 146 entsprechend den Datensegmenten 111, 112,..., 116 dargestellt. Durch Störung und andere Interferenzen aber zeigt das detektierte Phasensignal 140 weder einen scharfen, noch einen allmählichen Übergang zwischen den zwei codierten Phasen von 0 und 180 Grad. Und durch Störung oder durch andere Faktoren kann die detektierte Phase variieren, wie bei 148 dargestellt, sogar wenn die codierte Phase konstant ist.
  • Die Umwandlung dieses nicht binär bewerteten Phasensignals in das erforderliche decodierte binäre Signal geht traditionell mit einer Abtastung der empfangenen Phase mit einem festen Intervall entsprechend der Trägerphase einher. Wenn die Phase unterhalb des Mittelpunktes zwischen 0 und 180 Grad an diesem Abtastpunkt ist, wird der decodierte Datenwert als niedrig aufrechterhalten und wenn die Phase über dem Mittelpunkt zwischen 0 und 180 Grad bei diesem Punkt liegt, wird der decodierte Datenwert als hoch aufrechterhalten. Der Abtastpunkt wird als ein zeitbezogener Wert gegenüber dem Start eines periodischen Bezugssignals spezifiziert und das Signal wird zu dem betreffenden Zeitpunkt innerhalb jeder nachfolgenden Bezugssignalperiode abgetastet. Dieses Bezugssignal soll dieselbe Periode haben wie die Datensignalperiode. Die Wahl dieses Abtastpunktes ist für die einwandfreie Decodierung des empfangenen phasencodierten Signals entscheidend. Wie auf der Linie 1f dargestellt, führt die Wahl eines einwandfreien Abtastpunktes 158 zu der Decodierung des empfangenen phasencodierten Signals 140 zu einer genauen Darstellung des ursprünglichen Datenstroms. Wie dargestellt, ist der decodierte Strom 150 identisch zu dem Datenstrom 110, bloß verschoben in der Zeit. Wie durch das Signal 160 dargestellt, führt aber die Wahl eines nicht richtigen Abtastpunktes 168 zu einer ungenauen Decodierung dieses empfangenen phasencodierten Signals 140; das decodierte Signal 160 ist wesentlich anders als der codierte Datenstrom 110.
  • Traditionell wird zum Ermitteln des richtigen Abtastpunktes der Datenstrom ein bekanntes Muster als eine Präambel für die wirkliche Datennachricht enthalten. Der Abtastpunkt wird eingestellt bis der decodierte Strom dem bekannten Muster entspricht. Wenn beispielsweise die ersten fünf Datenwerte 111 bis 115 die Präambel enthielten, würde der Empfänger im Voraus wissen, dass die ersten fünf decodierten Werte einem 0-1-1-1-0-Muster entsprechen müssen. Anwendung eines nicht richtigen Abtastpunktes 168 würde ein 0-1-1-1-1-Muster erzeugen, während Anwendung eines richtigen Abtastpunktes 158 das erforderliche 0-1-1-1-0-Muster erzeugen würde. Das wiederholte Auftreten dieses ermittelten Abtastpunktes 158 würde dann benutz werden zum Decodieren der nachfolgenden Datennachricht. Wie in der Beschreibung des Standes der Technik erwähnt, kann diese Ermittlung des richtigen Abtastpunktes zeitaufwendig sein und die nachfolgende Decodierung auf Basis dieser Ermittlung ist stark abhängig von der Qualität dieser Ermittlung, sowie von etwaigen nachfolgenden Phasenverschiebungen oder Frequenzschwankungen zwischen dem Träger des Senders und dem Bezugsträger den Empfängers. Wenn beispielsweise eine Störspitze verursacht hat, dass der fünfte Abtastwert 165 unter dem Mittelpunkt liegt, hätte der Mittelpunkt 168 ein 0-1-1-1-0-Muster erzeugt. Sollte der Empfänger diesen Abtastpunkt benutzen, so wären die nachfolgenden Daten nicht einwandfrei, wie durch den decodierten Wert 166 im vergleich zu den ursprünglichen Daten 116 dargestellt.
  • Es ist daher u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine zuverlässigere und stabilere Ermittlung des richtigen Abtastpunktes zur Decodierung des empfangenen Phasensignals zu schaffen. In 2 ist der ursprüngliche Datenstrom 110, das detektierte Phasensignal 140 und einen Satz decodierter Ströme entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt. 2 zeigt ebenfalls einen decodierten Strom 250, der gebildet wird, wenn Abtastpunkte 258 verwendet werden. Auch dargestellt unmittelbar unter jedem Abtastpunkt 258 sind Fehlergrößen 259, assoziiert mit dem Abtastpunkt. Diese Größen basieren auf einem Vergleich mit der Decodierung eines idealen empfangenen Phasensignals. Idealerweise soll die detektierte Phase entweder 0 oder 180 Grad sein. Wenn die Phase aber bei 258a abgetastet wird, liegt die Phase unter Null. Der Betrag dieser Phase unter Null ist durch den Fehlervektor 259a dargestellt. Auf gleiche Weise ist, wenn bei 258b abgetastet, die Phase über 180. Der Betrag dieser Phase über 180 ist durch den Fehlervektor 259b dargestellt. Der decodierte String 250 entspricht der Ermittlung ob jeder abgetastete Punkt über oder unter dem Mittelpunkt liegt, wie bei dem herkömmlichen Verfahren, nun aber assozi iert mit dem decodierten String 250 ist ein Maß der Qualität dieser Decodierung, entsprechend den Fehlervektoren 259. Es sei bemerkt, dass diese Fehlervektoren sich nicht auf Werte des ursprünglichen Datenstroms 110 beziehen; sie sind eine Vergleichung mit den Werten, auf welche die Phase begrenzt ist bei der Codierung des Datenstroms anzunehmen, in dem vorliegenden Fall entweder 0 oder 180 Grad.
  • Der decodierte Strom 260 entspricht der Anwendung der Abtastpunkte 268 auf das empfangene Phasensignal 140. Differenzvektoren 269 von dem idealen Fall von 0 und 180 Grad, sind unter jedem Abtastpunkt dargestellt. Es sei bemerkt, dass obschon der decodierte Strom 260 zu dem decodierten Strom 250 zunächst identisch ist, die mit den Abtastpunkten 268 assoziierten Fehler wesentlich größer sind als diejenigen, die mit den Abtastpunkten 258 assoziiert sind, beispielsweise bei 269c und 269d, dies im Vergleich zu 259c und 259d. Dem Gesicht nach dürfte es einleuchten, dass die Abtastpunkte 268 gegenüber dem gesamten detektierten Phasensignal "zu früh" auftreten. Die Fehlervektoren 269 schaffen eine quantifizierbare Größe dieser nicht einwandfreien Abtastung. Wenn die Abtastpunkte 268 zur nachfolgenden Datendecodierung verwendet werden würden, würde die Fehlerrate höher sein als diejenige, die erzeugt werden würde durch Verwendung von Abtastpunkten 158, weil nur eine geringfügige Änderung in der Phase dafür sorgen würde, dass die Abtastpunkte 168 einen nicht einwandfreien Wert decodieren, wie bei 165 dargestellt. In dem oben für ein herkömmliches Verfahren gegebenen Beispiel für ein herkömmliches Verfahren mit einer Präambel von 0-1-1-1-0 hätten die Abtastpunkte 268 eine richtige Präambeldecodierung geschaffen, hätten aber daraufhin fehlerhafte Datensymbole erzeugt. Durch Verwendung der Fehlervektoren aber kann quantifizierbar ermittelt werden, dass der Abtastpunkt 258 eine bessere Wahl ist als 268.
  • Es sei bemerkt, dass es die Schätzung der Fehlervektoren ist, die zu der Ermittlung führt, dass statt der oben erwähnten etwas unzuverlässigen Vergleichung der decodierten Werte mit einem bekannten Muster, die decodierten Werte nicht genau sind. Um diese Fehlervektoren quantifizierbar zu schätzen kann die Summe der Größen der Fehlervektoren benutzt werden, oder die Summe der quadrierten Fehler, oder jede andere beliebige vergleichbare Statistik. Statistische Tests, wie der Chi-Aquare-Test oder andere Test, können benutzt werden zum Ermitteln der Signifikanz der Differenz zwischen derartigen Maßen oder zum Ermitteln der Anzahl Abtastwerte, die zum zuverlässigen Detektieren des optimalen Abtastpunktes erforderlich sind. In der bevorzugten Ausführungsform ist zwecks der rechnerischen Einfachheit die Summe der Größe der Fehler benutzt zum Schätzen der Qualität des detektierten Stromes.
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Anzahl decodierter Ströme simultan erzeugt, wobei jeder Strom der Anwendung verschiedener Abtastpunkte entspricht. Assoziiert mit jedem dieser decodierten Ströme wird die Akkumulation von Fehlervektoren sein, die Summe der Größe der Fehler an jedem Abtastpunkt, im Vergleich zu den idealen Phasenwerten von 0 und 180 Grad. Aus diesem Satz decodierter Ströme wird der eine mit der kleinsten Summe von Fehlern ermittelt als die genaueste Radstellung des ursprünglichen Datenstroms. Auf ideale Weise wird abhängig von der Größe des zum Speichen der alternativen decodierten Ströme und deren Summe von Fehlern verfügbaren Speichers die ganze Datennachricht auf diese Weise verarbeitet. Dadurch wird jede Varianz in der Frequenz- oder Phasenbeziehung zwischen dem Träger des Senders und dem angenommenen Träger des Empfängers in Bezug auf die ganze Datennachricht ausgewiesen. Die Speicheranforderung entspricht der Anzahl Datenbits in der Datennachricht mal der Anzahl Sätze alternativer decodierter Ströme, plus dem Speicher für eine Summe von Fehlern assoziiert mit jedem alternativen decodierten Strom. Typischerweise wird die Anzahl alternativer Sätze in Abhängigkeit von der erwarteten Varianz ermittelt als eine Funktion des Abtastpunktes. Wenn beispielsweise erwartet wird, dass das empfangene Phasensignal ziemlich störungsfrei ist, kann die Ermittlung eines Abtastpunktes innerhalb von +/- 60 Grad ausreichen und folglich werden 6 Sätze der alternativen decodierten Ströme erzeugt, die je einem Abtastpunkt von 60 Grad (360/6) versetzt von dem vorhergehenden Strom entsprechen. Wenn erwartet wird, dass das empfangene Signal wesentlich gestört ist, können dichter beisammen liegende Abtastpunkte verwendet werden. Für die bevorzugte Ausführungsform werden 16 Sätze alternativer decodierter Ströme erzeugt, entsprechend einer Abtastpunktgenauigkeit von 22,5 Grad (360/16).
  • Vorzugsweise wird das ganze Datenpaketverarbeitet zum Erzeugen von 16 alternativen decodierten Datenpaketen. Die Erzeugung von 16 Sätzen mit ATM Paketen, die 53 Bytes enthalten, würde 16 mal 53 Bytes plus die Speicherung von 16 Summen für insgesamt weniger als 1 Kilobyte erfordern. Von diesem Satz mit 16 decodierten Paketen wird das Paket mit dem kleinsten akkumulierten Fehler als derjenige ermittelt, der die genaueste Darstellung der ursprünglich codierten 53 Bytes ist. Wenn nicht genügend Speicherraum verfügbar ist zum Verarbeiten des ganzen Pakets, kann ein Subsatz des Datenpa kets verwendet werden. Nach Selektion des Satzes mit dem kleinsten akkumulierten Fehler in diesem Subsatz kann der mit diesem Satz assoziierte Abtastpunkt zum Decodieren des restlichen Teils des Pakets benutzt werden. Wenn das Datenpaket extrem lang ist, kann es ebenfalls als eine Gruppe von Subpaketen verarbeitet werden, wobei jedes Subpaket aus dem Satz von 16 alternativen Subpaketen selektiert wird, wonach der Prozess für das nächste Subpaket wiederholt werden kann.
  • Übereinstimmend mit der vorliegenden Erfindung kann die Verarbeitung nachfolgender Pakete oder Subpakete unabhängig von der Ermittlung der richtigen Phase aus dem vorhergehenden Paket oder Subpaket gemacht werden, mit einer wiederholt feineren Auflösung der richtigen Phase. Das bedeutet, ohne dass im Voraus die richtige Phase bekannt ist, entsprechen die oben beschriebenen Sätze decodierter Ströme gleichmäßig verteilten Phasen über die ganzen 360 Grad möglicher Phasenwinkel. Wenn die ungefähr richtige Phase bekannt ist, könnten diese Sätze nahe bei diesem ungefähren Wert liegend verteilt werden und Phasen weit entfernt von dieser ungefähren Phase könnten ignoriert werden. Auf gleiche Weise kann nach der vorliegenden Erfindung die Anzahl alternativer decodierter Sätze reduziert werden, wenn die ungefähr richtige Phase ermittelt worden ist, oder auf Basis der Ergebnisse einer statistischen Analyse oder auf Basis eines sequentiellen Schätzungsprozesses.
  • 3 zeigt eine Form eines Quadraturphasencodierten Signals. Der Datenstrom 310 besteht aus Symbolen, die einen oder vier Werte haben können, dargestellt auf der Linie 3b als vier mögliche Pegel, nachstehend als Datenwerte 0, 1, 2 und 3 bezeichnet, obwohl die wirklich codierten Daten nicht unmittelbar den numerischen Werten von 0, 1, 2 oder 3 entsprechen können. Alle vier Werte werden durch je einen von vier möglichen Phasenwinkeln gegenüber dem Träger 100 codiert. Für eine optimale Leistung werden quadraturphasencodierte Signale um neunzig Grad getrennt. Wie in 3 dargestellt, entspricht das Datensignal 311 mit dem niedrigsten Pegel einer Phasenverschiebung von –135 Grad, dargestellt bei 321. Das Signal mit dem nächst höheren Pegel 312 entspricht einer Phasenverschiebung von –45 Grad, dargestellt bei 322. Das nächst höhere Signal 316 entspricht einer Phasenverschiebung von 45 Grad, dargestellt bei 326. Das Signal mit dem höchsten Pegel 313 entspricht einer Phasenverschiebung von 135 Grad, dargestellt bei 323. Es gibt alternative Methoden zum Codieren vierwertiger Datensymbole in Quadraturphasensignale, was dem Fachmann durchaus bekannt sein wird. Die spezifischen Codierungen eines Da tensymbols in einen Phasenwinkel ist für die vorliegende Erfindung nicht signifikant. So könnte beispielsweise eine alternative Codierung ein "Pulse Position Modulation" (PPM) Signal benutzen, wobei die Position des Impulses innerhalb jedes Takizyklus das Datensymbol darstellt, wie in 4 dargestellt, wobei das Signal 400 den träger darstellt, wobei 410 den Datenstrom darstellt, wobei 420 das PPM codierte Signal darstellt, wobei 430 das empfangene PPM codierte Signal darstellt und wobei 440 die detektierte Phase dieses empfangenen Signals darstellt.
  • In jeder der einzelnen Codierungen ist das signifikante Merkmal, dass die Phase des Signals bekanntlich einen von vier möglichen Werten annimmt und dass das codierte Signal nimmt nicht einen anderen Phasenwert annimmt. 3 zeigt das empfangene Signal 330 und die Phase 340 dieses Signals, gegenüber einer angenommenen Trägersignalphase. Entsprechend dem empfangenen Binärphasensignal 140 aus 1 entspricht das empfangene Quadraturphasensignal 340 in der Form dem ursprünglichen Datenstrom 310. Das Phasensegment 341 entspricht dem datenwert 311, 342 entspricht 312, 343 entspricht 313 und 346 entspricht 316. Es sei aber bemerkt, dass die Phase des empfangenen Signals Zwischenwerte aufweist, wie das Segment 349, die in dem ursprünglichen Datenstrom 310 nicht vorhanden sind. Die genaue Ermittlung des ursprünglichen Quandary-Datenstroms, erfordert, wie in dem oben beschriebenen Binärfall, dass das empfangene Phasensignal an den richtigen Abtastpunkten abgetastet wird, damit die fehlerhafte Decodierung vermieden wird, wie diese auftreten dürfte, wenn abgetastet, während die Phase auf einem Zwischenwert steht. Das Signal 350 stellt auf Basis abgetasteter Punkte 358 eine richtige Decodierung dar; wie ersichtlich entspricht der decodierte Strom 350 dem codierten Datenstrom 310, aber in der Zeit verschoben. Das Signal 360 stellt auf Basis der Abtastpunkte 368 eine nicht richtige Decodierung dar, weil der Abtastpunkt zu schnell in jeder Periode auftritt.
  • 5 zeigt wie 2 den ursprünglichen Quandary-Datenstrom 310, das empfangene Phasensignal 340 und einen Satz decodierter Ströme, die je verschiedenen Abtastpunkten entsprechen. Wie dargestellt sind die Abtastpunkte 568 und 578 richtige Abtastpunkte, während 558 und 588 dies nicht sind. Das bedeutet, dass Benutzung der Abtastpunkte 568 oder 578 zu decodierten Strömen 560 und 570 führt, die genaue Darstellungen des ursprünglichen Datenstroms 310 sind, während die Ströme 550 und 580 fehlerhafte Decodierungen sind. Auch dargestellt in 5 sind Fehlervektoren 559, 569, 579 und 589 entsprechend Abtastpunkten 558, 568, 578 bzw. 588.
  • Die Decodierung und die Fehlermessung erfolgt wie nachstehend beschrieben. Der Bereich des empfangenen Phasensignals wird in vier Segmente aufgeteilt, wobei jedes Segment um jede der vier möglichen codierten Phasen zentriert ist. In dem gegebenen Beispiel würden mit den codierten Phasen von –135, –45, 45 und 135 Grad, entsprechend den Datensymbolen 0, 1, 2 und 3 die Segmente sich von –180 bis –90, von –9- bis 0, von O bis 90 und von 90 bis 180 Grad erstrecken. Das decodierte Signal wird davon abhängig sein, in welchem Segment die detektierte Phase liegt. Ein auf ideale Weise übertragenes Signal würde ein Phasensignal erzeugen, das nur eine der vier codierten Phasen annimmt. Deswegen ist eine Phase, die von einer dieser codierten Phasen abweicht, fehlerhaft und der Betrag des Fehlers wird durch die Differenz zwischen dieser Phase und dem am meisten nahe liegenden ideal codierten Phasenwert gemessen. Das bedeutet, dass eine detektierte Phase von 49 Grad als ein datenwert von 2 decodiert wird und einen Fehler von 4 Grad hat entsprechend einer ideal übertragenen Phase von 45 Grad, entsprechend einem codierten Datenwert 2. Winkeldifferenzen gegenüber einer Periode von 360 Grad werden benutzt zum Messen von Phasenfehlern. Eine detektierte Phase von 203 Grad wird zu einem Datenwert 0 decodiert und hat einen Fehler von –22 Grad gegenüber einer idealen Phase von 225 (entsprechend –135) Grad. Diese Differenzen gegenüber der am meisten nahe liegenden Phase von vier übertragenen Phasenwerten sind als Fehlervektoren 559, 569, 579 und 589 dargestellt. Wie ersichtlich sind die Vektoren 559 und 589 wesentlich größer als die Vektoren 569 und 579, wobei eine Angabe gemacht wird, dass höchstwahrscheinlich decodierte Ströme 550 und 580, die diesen höheren Fehlervektoren entsprechen, fehlerhaft sind. Es sei bemerkt, dass nach der vorliegenden Erfindung diese Ermittlung, dass 550 und 580 von einer geringeren Qualität sind als 550 und 570, basiert auf einer Vergleichung des detektierten Phasenwinkels mit dem Satz codierter Phasenwerte, ohne Berücksichtigung der übertragenen bestimmten Datenwerte.
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Satz decodierter Ströme gleichzeitig verarbeitet, je auf Basis eines anderen Abtastpunktes innerhalb der Datenperiode. Die Summe der Größe der Fehler wird für jeden decodierten Strom akkumuliert und der Strom mit dem kleinsten Fehler wird als die genaueste Darstellung des ursprünglichen Datenstroms selektiert.
  • Es sei bemerkt, dass, wie oben dargestellt, eine Verzerrung in dem Phasenbezugswert den akkumulierten Fehler beeinflussen wird. Das bedeutet beispielsweise, wenn die Bezugsphase des Empfängers eine Differenz gegenüber der Phase des Trägers von 10 Grad hatte, die oben genannten Fehler von 4 und –22 Grad im Wesentlichen entweder Fehler von 14 und 12 Grad oder Fehler von –6 bzw. –32 Grad wären, und zwar je nachdem, ob der Empfänger dem Träger nach- oder voreilt. Herkömmliche Verzerrung korrigierende Techniken für statistische Messungen können angewandt werden, und zwar gleichzeitig mit der vorliegenden Erfindung, oder in der bevorzugten Ausführungsform, wird eine andere Technik angewandt. In der bevorzugten Ausführungsform wird der erste abgetastete Punkt in jedem Satz als ein Bezugswert eingestellt, d.h. ein Abtastwert mit einem Fehler 0. Von diesem Bezugswert aus werden die vier Segmente ermittelt, wobei eines der Segmente diesen referenzierten Abtastwert als Mittelwert hat, und wobei jedes andere Segment um ein Vielfaches von 90 Grad von diesem bezugswert getrennt ist. Auf diese Weise ist eine Empfängerbezugsphase nicht erforderlich.
  • Es sei aber bemerkt, dass für eine absolute Phasencodierung, wie bisher beschrieben, eine Korrelation zwischen der empfangenen Phase und der Trägerphase aufgebaut werden muss, damit die datenwerte einwandfrei decodiert werden. Wenn beispielsweise der erste Abtastwert als Bezugswert eingestellt wird, ist es notwendig, zu ermitteln, ob dieser erste Abtastwert einem datenwert gleich 0, 1, 2 oder 3 entsprach, oder ob diese detektierte Phase einer Phase von –235, –45, 45 oder 135 entspricht, dies bezogen auf den ursprünglichen Träger. In der bevorzugten Ausführungsform ist, wenn absolute Phasencodierung angewandt wird, nur eine einzige Einheit bekannter Information von dem Sender erforderlich um mit einem minimalen Fehler einwandfrei zu decodieren.
  • Wie in der Beschreibung des Standes der Technik erwähnt, eliminiert differentielle Phasencodierung die Notwendigkeit zwischen der übertragenen Trägerphase und der empfangenen Phase einen Bezugswert zu schaffen. Die vorliegende Erfindung eignet sich durchaus für differentiell codierte Signale. 6 zeigt ein differentielles quadraturcodiertes Signal. In dieser Figur ist die Phasenänderung vom einen Abtastwert zum anderen eine Angabe des codierten Datenwertes. Ein datenwert gleich Eins wird als eine 90° Phasenverschiebung von dem vorhergehenden Wert codiert; ein Datenwert gleich zwei ist eine 180° (gleichwertig mit –180°) Phasendrehung; ein Datenwert gleich drei ist eine Phasendrehung von 270° (gleich –90°). Auf diese Weise gibt in 6 das empfangene Signal 640 eine annähernd 90 Grad Phasenverschiebung zwischen den Perioden 641 und 642 an, entsprechend einem Datenwert gleich Eins, dem codierten Datenwert bei 312. Zwischen 642 und 643 erfährt das Signal eine Phasendrehung von etwa –9-°, entsprechend einem Datenwert 3, dem codierten Datenwert bei 313. Auf gleiche Weise tritt zwischen 643 und 644 eine andere Phasendrehung von –90° auf, entsprechend einem anderen datenwert von 3, dem codierten Datenwert bei 314. Zwischen 644 und 645 tritt keine Phasenverschiebung auf, entsprechend einem Datenwert gleich 0, bei 315. Wie dargestellt ist die detektierte Phasensequenz 640 nicht entsprechend dem ursprünglichen Datenstrom 310, eher, die Änderungen in dem detektierten Phasensignal 640 sind repräsentativ für den Datenstrom 310.
  • Eine einwandfreie Decodierung dieses detektierten Phasensignals 640 erfordert, wie in allen vorhergehenden Beispielen, die richtige Selektion von Abtastpunkten. 6 zeigt einen Satz mit decodierten Strömen, die je auf einer anderen Reihe von Abtastpunkten basiert sind. Die Abtastpunkte 668 decodieren eine nicht genaue Darstellung 660 des Datenstroms 310, während die Abtastpunkte 668, 678 und 688 genaue Darstellungen 650, 670 und 680 des Datenstroms decodieren. Es sei bemerkt, dass der Mischeffekt einen Fehler in der Verarbeitung differentiell codierter Signal herbeiführt. Die detektierte Phasenänderung bei 668a ist fehlerhaft; die detektierte Phase bei 668n ist richtig, aber da die vorhergehende Phase fehlerhaft war, ist die detektierte Phasenänderung dieses einwandfrei detektierten Signals fehlerhaft. Das bedeutet ein einziges Phasendetektionsfehler verursachte zwei Phasendetektionsfehler, wie bei 664 und 665 dargestellt.
  • Nach der vorliegenden Erfindung sind Fehler gegenüber einer Phasenänderung von 0, 90, 180 und 270 Grad bei 659, 669, 679 und 689 dargestellt. Auch hier ist es bekannt, dass die Phasenänderung eines idealen Signals ein Vielfaches von 90 Grad ist; jede Abweichung von einem Vielfachen von 90 wird als das Fehlermaß an den Abtastpunkten akkumuliert. Nach der vorliegenden Erfindung kann dieser Fehler gegenüber jeder Differenz zwischen jedes Phase des Abtastwertes oder als die Differenz jeder Phase gegenüber einem referierten ersten Abtastwert akkumuliert werden. So würde beispielsweise eine abgetastete Phasensequenz von 0-85-280-180-260, wenn mit dem ersten Abtastwert verglichen, eine Fehlersequenz von –5, +10, 0, –10 zeigen. Wenn verglichen mit jeder vorhergehenden Phase würde die Sequenz zu einer Fehlersequenz von –5, +15, –10, 0 führen. Jede der beiden differentiellen Fehlermethoden wird effektiv sein. Die letztere ist weniger empfindlich für Verzerrungen an dem ersten Abtastwert, aber jeder Phasenfehler hat einen mischenden Effekt auf die Akkumulation der Größe der Fehler. Auch hier können herkömmliche Maßnahmen zum Korrigieren statistischer Größen für Verzerrungen und Mischeffekte angewandt werden, wenn ein höherer Grad an Genauigkeit erforderlich ist. In der bevorzugten Ausführungsform wird zur rechnerischen Einfachheit der erste Abtastwert in jedem Satz als ein bezugswert gebildet, und alle Phasenänderungen sind relativ zu diesem bezugswert. Auf diese Weise wird beispielsweise das Signal 660 zunächst bei 668a abgetastet und zeigt einen Phasenwert unterhalb der Linie des Bezugswertes 0. Bei 668b zeigt es einen Phasenwert unterhalb der Linie des Bezugswertes 90; bei 668c zeigt es einen Phasenwert über der Linie des Bezugswertes von 0 Grad. Gegenüber dem ersten Abtastwert bei 668a ist der Fehler bei 668c die Summe des Betrags, um den der Abtastwert bei 668c über der Linie von 0 Grad liegt, plus den Betrag, den der Abtastwert bei 668a unterhalb der 0 Grad Linie liegt.
  • Wie in dem binären Fall ist die bevorzugte Ausführungsform für quandärdatenphasencodierte Signale, ob absolut oder differentiell codiert, das ganze Datenpaket zu verarbeiten, und zwar zum Ermitteln des alternativen decodierten Stromes, der die kleinsten Fehler über das ganze Datenpaket zeigt. Diese Technik aber kann auch angewandt werden zum Ermitteln eines Abtastpunktes, der für eine nachfolgende Codierung eines langen Datenpakets benutzt werden soll. Das in 6 dargestellte Beispiel zeigt, obschon das Signal 650 eine genaue Darstellung des Datensignals 310 ist, eine Anzahl großer Fehler, beispielsweise bei 659c dargestellt. Wäre die Störung etwas größer gewesen um die Phase an diesem Abtastpunkt zu reduzieren, so wäre der decodierte Wert fehlerhaft gewesen. Auf diese Weise ist ersichtlich, dass der gemessene Fehler auch eine Anzeige der mit jedem der Abtastpunkte assoziierten Rauschmarge ist. Die Selektion des Abtastpunktes mit den geringsten akkumulierten Fehlern entspricht der Selektion eines Abtastpunktes mit der größten Rauschmarge. Wenn der decodierte Datenwert allein benutzt wäre, wie bei den bekannten Verfahren, zum Ermitteln des Abtastpunktes zur nachfolgenden Decodierung, kann dieser Abtastpunkt 658 mit der niedrigen Rauschmarge selektiert worden sein.
  • Nach der vorliegenden Erfindung sind die Speicheranforderungen dieselben wie in dem binären Fall; die Größe des Pakets mal der Anzahl alternativer Decodierungen in dem Satz plus der akkumulierten Summe von Fehlern für jede alternative Decodierung. In der bevorzugten Ausführungsform werden 16 Sätze benutzt, wodurch eine 22,5 Grad Drehung gegenüber dem richtigen Abtastpunkt geschaffen wird.
  • Obschon die bisher beschriebenen Ausführungsformen sich mit Abtasten befassen innerhalb einer Datenperiode zum Ermitteln der Phase, sind die Grundlagen der vorliegenden Erfindung nicht auf nur Phasendetektion begrenzt. Jedes beliebige Demodulationsschema, das die Ermittlung eines geeigneten periodischen Abtastpunktes erfordert, kann für die oben beschriebenen Methoden geeignet sein, wenn es einen Parameter des codierten Signals gibt, der diskret identifiziert werden kann, unabhängig von dem codierten Datenwert. Die Verwendung von Phasenabtastwerten illustriert die Grundlagen der vorliegenden Erfindung. Es dürfte einleuchten, dass der Fachmann imstande sein wird, mehrere Anordnungen herzuleiten, die obschon nicht explizit beschrieben oder hier dargestellt, die Grundlagen der vorliegenden Erfindung in sich haben und folglich im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.
  • 7 zeigt das Prinzip der vorliegenden Erfindung in Form eines Flussdiagramms. Wie dargestellt, erfordert der Prozess die Ermittlung eines Fehlerfaktors, der unabhängig ist von dem Datenwert. Wie oben erwähnt, und wie in diesem Flussdiagramm dargestellt, ist diese Ermittlung des Fehlerfaktors nicht allein begrenzt auf die Messung und den vergleich von Phasenwerten. Die Items 710 und 730 bilden eine Schleife zum Verarbeiten des Datenpakets. Auf ideale Weise ist die Anzahl zu decodierender Symbole gleich der Anzahl Symbole in dem ganzen Paket, wie oben beschrieben. Innerhalb jeder Datensymbolperiode werden N Abtastwerte genommen, je zu einem anderen Zeitpunkt innerhalb der Periode, entsprechend beispielsweise Abtastperioden 658, 668, 678 und 688 nach 6. Wie oben erwähnt, ist in der bevorzugten Ausführungsform N gleich 16. Diese Abtastung der N Abtastwerte ist durch das Item 721 innerhalb der durch die Items 720 und 727 gebildeten Schleife dargestellt. Wie bei 722 dargestellt, wird, wenn dies der erste Abtastwert für jeden der N Abtastwerte ist, d.h. wenn dies die erste Datenperiode ist, der abgetastete Wert als Bezugswert, Ref(I) gespeichert, wobei I der Index für jede der N Abtastzeiten innerhalb der Datenperiode ist. Außerdem wird die akkumulierte fehlerstatistische SumErr(I) auf 0 bei 724 ausgelöst. Der Datenwert wird con dem abgetasteten Wert bei 725 decodiert; diese Decodierung wird jedem beliebigen angewandten Codierungsschema entsprechen, wie dies dem Fachmann einleuchten dürfte. Für PSK Demodulation würde die oben für die absolute oder differentielle Codierung beschriebene Decodierung in dem Block 725 durchgeführt. Der decodierte Datenwert wird für diese Abtastzeit, I, in dieser Datenperiode, J, als Data(I,J) gespeichert. Aufeinander folgende Abtastwerte werden nach der ersten Datenperiode den Bezugsabtastwert benutzen zum ermitteln des mit diesem Abtastwert assoziierten Fehlers in dem Block 729. Der ermittelte Fehler wird für jede Abtastzeit, I, in SumErr(I), bei 729 akkumuliert.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform für den Fehlerermittlungsblock 728 ist in 7b dargestellt. Es wird für dieses Beispiel vorausgesetzt, dass die Codierung der Datensymbole einen Satz mit charakteristischen Wertes benutzte, die um einen einheitlichen Betrag, Q, getrennt sind. Das heißt beispielsweise in einer binären PSK Codierung, dass die charakteristischen Phasen entsprechend den Datenwerten 0 und 1 um 180 Grad getrennt werden; auf diese weise wäre Q gleich 180. In der Quadratur PSK Codierung ist Q gleich 90 Grad. Die Differenz zwischen dem Abtastwert und dem bezugswert wird in 750 berechnet. Dieser wäre Idealerweise ein Vielfaches von Q. Eine Anzahl alternativer Methoden kann angewandt werden zum Messen der Differenz zwischen diesem Differenzwert und dem nächsten Vielfachen von Q. Wie in den Blöcken 751 bis 753 dargestellt, ist eine Methode, den Wert um ein halbes Q zu versetzen, danach einen Modulo-Q-Vorgang durchzuführen, dann den Versatz zu entfernen. Wenn beispielsweise der Differenzwert als 85 Grad ermittelt wäre, ist das nächste Vielfache von 90 gleich 90 und der Differenzwert wäre –5. Unter Anwendung der beschriebenen Prozedur wäre 45 zu 85 hinzugefügt, was zu insgesamt 130 führt; 130 modulo 90 führt zu 40; 40 weniger 45 führt zu –5. Diese –5 ist der Fehlerwert im vergleich mit dem nächsten Vielfachen von 90. Dieser Wert wird eingestellt, und zwar in Übereinstimmung mit den Fehlerakkumulationsmitteln. Wenn beispielsweise die Varianz des Fehlers benutzt wird zum Schätzen des Akkumulationsfehlers, würde das Quadrat des Fehlers bei 780 berechnet werden. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Einfachheit der Berechnung wegen die Summe der Größe der Fehler als die vergleichbare Statistik benutzt und deswegen wird der absolute Wert des Fehlers bei 780 berechnet und dieser Wert wird zur Berechnung in dem Block 729, wie oben beschrieben, zurückgeführt.
  • Nachdem alle Symbole für jede Abtastzeit decodiert worden sind, werden die akkumulierten Fehler in 731 verglichen und der Index für die bevorzugte Abtastzeit, die mit dem kleinsten akkumulierten Fehler, wird als Index S gespeichert. Die in dieser Abtastzeit decodierten Datenwerte, in jeder Datenperiode, Data(S,J), werden als die richtigen decodierten Werte in den Blöcken 732734 decodiert und zur nachfolgenden Verarbeitung bei 735 zurückgeführt.
  • Wie es einem Fachmann einleuchten dürfte, können alternative Mittel angewandt werden zum Effektuieren der gleichen Ergebnisse. 7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform mit einer minimalen rechnerischen Komplexität. Wie es einem Fachmann einleuchten dürfte, könnte das Flussdiagramm in 7 in Hardware, oder Software oder aber in einer Kombination der beiden implementiert werden. Die Fehlerberechnungsprozedur bei 728 könnte durch einen anderen Algorithmus ersetzt werden, und die Akkumulation bei 729 könnte mehr sein als eine reine Summierungsoperation. Auf gleiche Weise könnte die "Fehler"-Messung eine unmittelbare Angabe der Qualität sein statt des Kehrwertes der Qualität und der Block 731 könnte modifiziert werden um den Satz mit dem höchsten Wert zu finden, statt des kleinsten Wertes. Wenn beispielsweise die messbare Charakteristik der Abstand in der Zeit von einem Übergang wäre, kann es bevorzugt werden, den Abtastpunkt am weitesten von derartigen Übergängen zu wählen, d.h. mit dem größten akkumulierten Abstand.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Selektieren des Abtastzeitpunktes gegenüber dem Start jeder Periode eines periodischen Taktes, zum Decodieren einer Sequenz von Datensymbolen aus einer kontinuierlichen Wellenform, wobei die genannte Codierung jedes Datensymbols in der Sequenz durch den Wert der Wellenform zu dem selektierten Abtastzeitpunkt bestimmt wird, wobei das genannte Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – Begrenzung (720) jeder Periode des genannten periodischen Taktes durch einen Satz einzigartiger Zeitpunkte, gegenüber dem Start der genannten Periode, und – Abtastung (721) der genannten kontinuierlichen Wellenform zu jedem der genannten Zeitpunkte innerhalb jeder Periode zum Erhalten eines diskreten Abtastwertes, assoziiert mit jedem einzigartigen Zeitpunkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Vergleichen (728) jedes diskreten Abtastwertes mit einem Satz idealer Abtastwerte zum Ermitteln eines mit jedem einzigartigen Zeitpunkt assoziierten Fehlerwertes, – das Akkumulieren (729) einer Fehlerstatistik für jeden der genannten einzigartigen Zeitpunkte auf Basis jedes der genannten ermittelten Fehlerwerte, und – das Selektieren (731) des genannten Zeitpunktes aus dem Satz der genannten einzigartigen Zeitpunkte auf Basis der genannten Fehlerstatistik.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Wellenform die Phase eines empfangenen Signals darstellt, wobei die genannten idealen Abtastwerte je ein anderer Phasenwert sind, und, wobei jeder der genannten Fehlerwerte zu der Phasendifferenz zwischen dem betreffenden diskreten Abtastwert und dem einen der genannten idealen Abtastwerten, der in der Phasen am nächsten liegt, zu dem genannten diskreten Abtastwert unmittelbar proportional ist.
  3. Anordnung zum Decodieren eines Stromes von Datensymbolen von einer kontinuierlichen Wellenform, wobei jedes der genannten Datensymbole einen von einer begrenzten Anzahl diskreter Werte hat, und wobei jeder der genannten diskreten Werte einzigartig identifiziert werden kann durch eine Charakteristik der genannten kontinuierlichen Wellenform, wobei die genannte Anordnung die nachfolgenden Elemente aufweist: – Mittel zum Abtasten der genannten Charakteristik der kontinuierlichen Wellenform zum Erhalten eines Abtastwertes, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung weiterhin die nachfolgenden Elemente umfasst: – Mittel zum Vergleichen des Abtastwertes mit der einzigartig identifizierbaren Charakteristik entsprechend jedem der diskreten Symbolwerte zum Erhalten eines decodierten Symbolwertes und eines Differenzwertes, der mit diesem Abtastwert assoziiert ist, – Mittel zum Akkumulieren eines Satzes decodierter Symbolwerte und einer Fehlerstatistik, die von dem genannten Differenzwert abhängig ist, wobei die genannte Akkumulation durch wiederholte Abtastungen zu einer Vielzahl periodischer Zeitintervalle effektuiert wird, wobei jeder der genannten Sätze mit der Zeit der genannten Abtastungen innerhalb der genannten periodischen Intervalle assoziiert ist, – Mittel zum Selektieren des Satzes decodierter Symbolwerte in Abhängigkeit von der genannten Fehlerstatistik zum Bilden des decodierten Stromes von Datensymbolen.
  4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Charakteristik der genannten Wellenform die Phase der Wellenform ist.
  5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Differenzwert zu dem Winkelabstand zwischen dem Abtastwert und dem diskreten Symbolwert, der in Winkelabstand zu dem genannten Abtastwert am nächsten ist, unmittelbar proportional ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Fehlerstatistik zu der Summe der Größen der genannten Differenzwerte unmittelbar proportional ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Fehlerstatistik zu der Varianz der Differenzwerte innerhalb jedes Satzes unmittelbar proportional ist.
DE69732482T 1996-12-09 1997-12-04 Verfahren und einrichtung zur verbesserten demodulation von phasensprungsignalen Expired - Fee Related DE69732482T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US762642 1996-12-09
US08/762,642 US5764707A (en) 1996-12-09 1996-12-09 Method and apparatus for improved phase shift keyed (PSK) signal demodulation
PCT/IB1997/001514 WO1998026545A2 (en) 1996-12-09 1997-12-04 A method and apparatus for improved phase shift keyed (psk) signal demodulation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69732482D1 DE69732482D1 (de) 2005-03-17
DE69732482T2 true DE69732482T2 (de) 2006-01-05

Family

ID=25065680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69732482T Expired - Fee Related DE69732482T2 (de) 1996-12-09 1997-12-04 Verfahren und einrichtung zur verbesserten demodulation von phasensprungsignalen

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5764707A (de)
EP (1) EP0886943B1 (de)
JP (1) JP2000505974A (de)
KR (1) KR100484554B1 (de)
DE (1) DE69732482T2 (de)
WO (1) WO1998026545A2 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09270723A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Alps Electric Co Ltd 携帯電話機の受信回路用ic
US6748441B1 (en) * 1999-12-02 2004-06-08 Microsoft Corporation Data carousel receiving and caching
US7190741B1 (en) 2002-10-21 2007-03-13 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Real-time signal-to-noise ratio (SNR) estimation for BPSK and QPSK modulation using the active communications channel
JP4554451B2 (ja) * 2005-06-29 2010-09-29 京セラ株式会社 通信装置、通信システム、変調方法、及びプログラム
US9558498B2 (en) 2005-07-29 2017-01-31 Excalibur Ip, Llc System and method for advertisement management
US8533040B2 (en) * 2005-12-30 2013-09-10 Yahoo! Inc. System and method for optimizing the selection and delivery of advertisements
CN116865874B (zh) * 2023-07-13 2024-08-20 南京师范大学 一种周期相位声涡旋发射器、声编码通信系统、方法及用途

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4896334A (en) * 1988-10-24 1990-01-23 Northern Telecom Limited Method and apparatus for timing recovery
JPH0316488A (ja) * 1989-06-14 1991-01-24 Atein Kaihatsu Kk 映像信号のサンプリング位相検出方式
US5280501A (en) * 1990-10-09 1994-01-18 Seko Corp. Data bit synchronization
US5241545A (en) * 1990-11-14 1993-08-31 Motorola, Inc. Apparatus and method for recovering a time-varying signal using multiple sampling points
US5465412A (en) * 1993-05-19 1995-11-07 Motorola, Inc. Apparatus and method for determining a point in time for detecting a sampled signal in a receiver
JP3120136B2 (ja) * 1994-04-26 2000-12-25 松下電器産業株式会社 Tdmaデータ受信装置
JP3421879B2 (ja) * 1994-10-05 2003-06-30 ソニー株式会社 復調装置
US5694434A (en) * 1996-01-17 1997-12-02 Motorola, Inc. Methods and apparatus for processing burst signals in a telecommunication system

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990082550A (ko) 1999-11-25
KR100484554B1 (ko) 2005-08-31
EP0886943A2 (de) 1998-12-30
US5764707A (en) 1998-06-09
DE69732482D1 (de) 2005-03-17
WO1998026545A3 (en) 1998-08-13
JP2000505974A (ja) 2000-05-16
EP0886943B1 (de) 2005-02-09
WO1998026545A2 (en) 1998-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69429779T2 (de) Digitale kommunikationseinrichtung unter verwendung einer vierfachen differenzfrequenzumtastung
DE68927039T2 (de) Herstellung der Synchronisation unter Verwendung der Bitfehlerrate und des Störabstands in einem kohärenten Phasensprungdemodulator
DE69839375T2 (de) Digitaler Demodulator für hierarchische Übertragung
DE69422350T2 (de) Verfahren zur Phasenrückgewinnung und -abgleich für MSK Signale
DE3414768C2 (de)
DE4136147C2 (de)
DE69528255T2 (de) Verfahren und gerät zur sicheren winkelmodulationsbasierten kommunikation
DE102007028221A1 (de) Empfangseinheit eines Fahrzeugkommunikationssystems
CN1061186C (zh) 用于曼彻斯特编码fm信号的解码器
EP1592164A2 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Bestimmen eines Taktsignal-Abtastzeitpunkts für Symbole eines Modulationsverfahrens
DE69837109T2 (de) Schaltung zum erreichen von synchronität
DE69838228T2 (de) Einrichtung zur Erzeugung der absoluten Phase eines von einem Empfänger empfangenen Signals
DE3586441T2 (de) Kontrollschaltung fuer mehrpegelsignale.
US5598439A (en) Method and apparatus for symbol clock phase recovery
DE69732482T2 (de) Verfahren und einrichtung zur verbesserten demodulation von phasensprungsignalen
DE2743656A1 (de) Differential-detektorsystem mit nicht-redundanter fehlerkorrektur
DE10318643B4 (de) Mehrwertiges FSK Frequenzmodulationssystem
DE602005004262T2 (de) Taktrückgewinnungsschaltung und empfänger zur verwendung der schaltung
DE69838227T2 (de) Empfänger für mit einer Vielzahl von PSK-Modulationsschemata modulierte Signale
DE10025237A1 (de) Verfahren und Vorrichtung für zeitgleiche Synchronisation und verbesserte automatische Frequenznachführung in einer Kommunikationsvorrichtung
DE69715271T2 (de) Anordnung zur Phasenmehrdeutigkeitsauflösung für ein BPSK-Kommunikationssystem
LU82155A1 (de) System zum empfang frequenzmodulierter digitaler nachrichtensignale
DE69018897T2 (de) Verfahren zur Erfassung einer bestimmten Signalfolge, das die Effekte von Mehrwegübertragung vermindert.
EP1039705B1 (de) Verfahren, Empfangseinrichtung und Funkstation zum Detektieren eines Datensymbols
DE69834943T2 (de) Schaltung zur Trägerrückgewinnung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee