DE69733339T2

DE69733339T2 - Verfahren und vorrichtung zum empfang einer symbolsequenz

Info

Publication number: DE69733339T2
Application number: DE69733339T
Authority: DE
Inventors: Jacobus Haartsen
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: EE03643B1; MY121617A; JP3762792B2; EE9800331A; DE69733339D1; SE9601152D0; EP0885500A1; BR9708260A; HK1018671A1; CN1219313A; SE9601152L; AU715979B2; EP0885500B1; CN1294716C; SE515911C2; PL183699B1; AU2313097A; PL328967A1; JP2000507423A; WO1997036395A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung für die asynchrone Erfassung einer digitalen Sequenz, die einem Empfänger bekannt ist.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Die Synchronisierung von Sendern und Empfängern ist ein zentraler Teil von modernen digitalen Kommunikationssystemen. Bei drahtlosen digitalen Kommunikationssystemen, wie beispielsweise Zeitmultiplexsystemen (TDMA) oder Codemultiplexsystemen (CDMA), von welchen das Codemultiplexsystem die zwei gewöhnlichsten Lösungen bei Frequenzsprungsystemen (FHSS) und Direktsequenzsystemen (DSSS) hat, ist es nötig, Sender und Empfänger wechselseitig zu synchronisieren, so dass der Empfänger den richtigen Zeitschlitz bei TDMA oder die richtige Codephase bei CDMA empfangen wird.
Ein Verfahren zum Synchronisieren von Sendern und Empfängern bei digitalen Kommunikationssystemen besteht für den Sender im Senden einer digitalen Sequenz, die dem Empfänger bekannt ist. Der Empfänger verwendet eine Suchprozedur, bei welcher der Empfänger nach der bekannten digitalen Sequenz sucht. Wenn eine dem Empfänger bekannte digitale Sequenz gefunden wird, wird ein Synchronisierungszeitimpuls erzeugt und als Zeitreferenz verwendet, um damit Sender und Empfänger zu synchronisieren.
Die Fähigkeit zum Empfangen eines Systemidentifikationssignals ist auch eine Anwendung eines asynchronen Empfangs. Eine Suchprozedur, bei welcher der Empfänger nach bekannten Signalen sucht, wird auch bei automatischen Identifikationssystemen angewendet. Ein solches automatisches Identifikationssystem ist z. B. eine Funkfrequenzidentifikation (RFID), mit welcher die Lokalisierung von z. B. Fahrzeugen, Angestellten, Kriminellen und Tieren überwacht werden kann. Das zu überwachende Objekt trägt einen Sender, der ein eindeutiges Signal sendet. Dieses Signal wird zu einem dem Empfänger unbekannten Zeitpunkt gesendet, was bedeutet, dass das Signal asynchron ist, und dieses wird auf eine Erfassung des bekannten Signals hin im Signal registriert.
Eine wohlbekannte Technik für den asynchronen Empfang der dem Empfänger bekannten digitalen Sequenz enthält die Verwendung eines Korrelators, der z. B. als transversales Filter implementiert sein kann, wobei die Länge des Filters gleich der Länge der bekannten digitalen Sequenz ist. Dieses Filter bewirkt eine Korrelation einer empfangenen digitalen Sequenz und der früher dem Empfänger bekannten digitalen Sequenz, was in einem Wert resultiert, der proportional zu der Gleichheit zwischen der empfangenen Sequenz und der bekannten Sequenz ist. Damit eine empfangene bekannte digitale Sequenz registriert wird, muss das Ergebnis der Korrelation einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigen.
Die Leistungsfähigkeit, die durch die zuvor beschriebene Korrelation erreicht werden kann, hängt direkt von der Länge der bekannten digitalen Sequenz ab. Je länger eine bekannte digitale Sequenz ist, um so besser ist die mit der Korrelation erreichte Leistungsfähigkeit. Jedoch gibt es eine praktische obere Grenze für die Länge des Transversalfilters, da lange Filter in einem hohen Energieverbrauch resultieren. Es ist wichtig, einen Energieverbrauch bei z. B. mobilen Einheiten auf einem niedrigen Pegel zu halten. Lange transversale Filter sind auf bezüglich einer Implementierung komplex.
Ein Nachteil bei der zuvor beschriebenen Technik besteht somit darin, dass ein langes Filter in einem hohen Energieverbrauch resultiert und dass seine Implementierung auch komplex ist.
Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung von langen transversalen Filtern besteht darin, dass ihre Implementierung einen großen Speicherbereich erfordert, der Speicherbereich ist in mobilen Einheiten begrenzt.
Ein weiterer Nachteil bei der zuvor beschriebenen Technik besteht darin, dass die Länge der bekannten Sequenz permanent ist, d. h. nicht geändert werden kann.
Die US-Patentspezifikation 5,422,916 beschreibt ein Synchronisierungsverfahren unter Verwendung einer bekannten digitalen Sequenz, wobei die umgebenden Umgebungen die empfangene Sequenz mit einem Burst eines einfallenden Rauschens beeinflusst haben können, so dass eine Identifikation einer bekannten digitalen Sequenz mehr als nur ein Korrelieren der empfangenen digitalen Sequenz und der bekannten digitalen Sequenz erfordert. Eine aus einer sogenannten Barker-Sequenz abgeleitete 64-Bit-Sequenz wird als die bekannte digitale Sequenz verwendet.
Dieses bekannte Verfahren enthält ein Vergleichen der empfangenen digitalen Sequenz mit der bekannten digitalen Sequenz, um die Anzahl von Fehlern in der empfangenen digitalen Sequenz zu zählen. Wenn das Ergebnis einen bestimmten Schwellenwert übersteigt, wird der Erfassungsprozess fortgeführt, indem geprüft wird, dass die Anzahl von Fehlern in der empfangenen digitalen Sequenz eine obere Grenze nicht übersteigt. Wenn dies nicht der Fall ist, wird die empfangene digitale Sequenz in vier Teile aufgeteilt, die jeweils aus 16 Bits bestehen. Diese vier Teile werden mit jeweils zwei und zwei miteinander verbunden, was in sechs neuen 32-Bit-Worten resultiert. Die Anzahl von Fehlern wird dann in jedem dieser neuen 32-Bit-Worte berechnet, und ein Zähler wird um ein Inkrement für jedes der Worte weitergeschaltet, in welchem die Anzahl von Fehlern einen spezifischen Wert nicht übersteigt. Nachdem alle sechs Worte geprüft worden sind, wird angenommen, dass die bekannte digitale Sequenz empfangen worden ist, wenn das Ergebnis im Zähler einen spezifischen Wert übersteigt.
Das bekannte Verfahren löst nur das Problem in Bezug auf Bursts eines einfallenden Rauschens, aber das zu langen Korrelatoren und langen Korrelationen gehörende Problem bleibt.
In der im September 1995 abgehaltenen PIMRC-Konferenz wurde ein Bericht über einen parallelen Hybrid-Korrelator veröffentlicht (an improved hybrid PN code acquisition for CDMA personal wireless communication, IEEE-95: 0-7803-3002-1/95). Der Parallel-Hybrid-Korrelator ist in diesem Dokument beschrieben, d. h. eine Mischung aus einem seriellen und parallelen Korrelator. Die bekannte Sequenz wird in Segmente aufgeteilt, die abhängig von zwei Konstruktionsparametern N₁ und N₂ sind. Diese Parameter werden in Bezug auf das erwünschte Maß an Parallelität (N₁) und Serialität (N₂) unterschiedlich ausgewählt. Die Codezugriffszeit ist dann niedrig, wenn viele parallele Korrelatoren verwendet werden, wohingegen eine Maschinenhardwarekomplexität hoch wird. Die Hardware wird dann einfach, wenn ein serieller Korrelator verwendet wird, wohingegen die Codezugriffszeit lang wird. Das in dem Dokument beschriebene Verfahren stellt einen Kompromiss zwischen einem parallelen und einem seriellen Korrelator dar. Die Länge M des Segments wird gemäß M = θ/(N₁ × N₂) ausgewählt, wobei θ die Länge der bekannten Sequenz ist. Jeder der Korrelatoren enthält eines der M Segmente als ein Korrelationssegment. Wenn ein erstes Segment gefunden wird, schaltet das System von einem Suchmode (H₀) zu einem Verifizierungsmode (H₁). A-Tests werden im Verifizierungsmode ausgeführt, und dann, wenn B-Tests davon ein Korrelator-Ausgangssignal haben, das eine Gruppe von Schwellenwerten übersteigt, wird eine Umschaltung zu einem Ablaufverfolgungsprozess durchgeführt. Der Zugriffsprozess wird beendet, wenn die richtige Codephase zu dem Code-Ablaufverfolgungssystem bzw. Codeüberwachungssystem geliefert wird, und sonst wird der Zugriffsprozess dann erneut aktiviert, wenn eine falsche Codephase geliefert wird.
Das Verfahren bezieht sich lediglich auf eine Art zum Erhöhen von Korrelationsempfangsraten und kann in Systemen angewendet werden, in welchen dies entscheidend ist. Das Verfahren löst daher nicht die Probleme, welche die vorliegende Erfindung lösen soll.
In US-A-428 674 wird ein Synchronisierungssignal von einer Vielzahl von empfangenen Synchronisierungsworten abgeleitet. In US-A-4 347 606 werden Bitübereinstimmungen erfasst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Lösen des zu der asynchronen Erfassung einer langen digitalen Sequenz gehörenden Problems mit einem Korrelator, dessen Länge wenigstens dieselbe wie die Länge der digitalen Sequenz ist. Der Erfassungsprozess wird mit im Wesentlichen derselben hohen Wahrscheinlichkeit wie derjenigen eines Korrelators gleicher Länge zu der bekannten digitalen Sequenz ausgeführt.
Ein weiteres Problem, welches die Erfindung lösen soll, besteht in einem eines Beibehaltens eines Energieverbrauchs auf einem niedrigen Pegel bei dem asynchronen Empfang der digitalen Sequenz.
Die Erfindung soll auch eine Implementierung des bei dem asynchronen Empfang von digitalen Sequenzen verwendeten Korrelators vereinfachen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die vorgenannten Probleme überwunden und gelöst, indem die bekannte digitale Sequenz in eine vorbestimmte Anzahl von Segmenten aufgeteilt wird, von welchen jedes einem entsprechenden Schwellenwert zugeteilt wird. Eine Korrelation mit der ankommenden digitalen Sequenz wird segmentweise bewirkt, und dafür, dass anzunehmen ist, dass ein Segment nicht empfangen worden ist, ist es für die Summe des Korrelationswerts des gerade empfangenen Segments und die Summe der früher ausgeführten Korrelationen nötig, den entsprechenden Schwellenwert des gerade empfangenen Segments zu übersteigen. Wenn alle Segmente empfangen sind und der Korrelationswert des letzten Segments zu der Summe der Korrelationswerte von früheren Segmenten addiert worden ist, wobei die Summe einen End-Korrelationswert ergibt, den Schwellenwert entsprechend dem letzten Segment übersteigt, wird angenommen, dass eine bekannte digitale Sequenz empfangen worden ist. Ein Synchronisierungszeitimpulssignal wird dann erzeugt.
Das erfinderische Verfahren ist durch die charakteristischen Merkmale gekennzeichnet, die im Anspruch 1 aufgezeigt sind.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein letzterer Teil der Symbolsequenz, die zum Empfänger ankommt, auf eine gleiche Weise korreliert, während eine wahre Symbolsequenz berücksichtigt wird, die später angekommen sein kann. Dieses Ausführungsbeispiel hat die charakteristischen Merkmale, die im Anspruch 9 aufgezeigt sind.
Beim Ausführen des erfinderischen Verfahrens muss eine Korrelator im Empfänger nur so lang wie ein Segment sein, um dadurch in einem kürzeren Korrelator zu resultieren, der wiederum eine Korrelatorkomplexität, eine Speichernutzung und einen Energieverbrauch reduziert.
Eine erfinderische Anordnung zum Ausführen des Verfahrens löst das vorgenannte Problem dadurch, dass die digitale Sequenz in einem Empfänger empfangen wird, der einen Korrelator, eine Steuereinheit, einen Zeitgeber, einen Speicher und einen Addierer aufweist. Die empfangene digitale Sequenz wird in eine vorbestimmte Anzahl von Segmenten aufgeteilt, und jedes der Segmente hat einen individuellen Schwellenwert ihm zugeteilt. Die empfangene Sequenz wird Segment für Segment korreliert, und jeder Korrelationswert wird zu der Summe von allen früheren Korrelationswerten addiert. Dabei beeinflusst die Größe der Summe der früheren Korrelationswerte den Vergleich mit den Schwellenwerten, d. h. ein Akkumulationseffekt wird erhalten. Anfänglich wartet der Korrelator auf die Ankunft des ersten Segments. Es wird angenommen, dass das erste Segment empfangen wird, wenn das Korrelator-Ausgangssignal den Schwellenwert übersteigt, der dem ersten Segment entspricht. Das Korrelator-Ausgangssignal für das erste Segment wird in einem der Speicher gesichert, und einer der Zeitgeber wird mit dem Zeitpunkt geladen, zu welchem das zweite Segment des Korrelatorsignals gemessen werden soll. Dieser Zeitpunkt ist der Punkt bezüglich einer Zeit, zu welcher für das nächste empfangene digitale Segment angenommen wird, dass es seinen maximalen Korrelationswert hat. Auf ein Signal von einem Zeitgeber hin wird das neue Korrelator-Ausgangssignal zu dem im Speicher gespeicherten Wert addiert. Diese Summe soll den Schwellenwert einer Kombination aus dem ersten und dem zweiten Segment übersteigen, und wenn ein solches der Fall ist, wird die Summe im Speicher gesichert. Wenn andererseits die Summe einen entsprechenden Schwellenwert nicht übersteigt, wird der Speicher gelöscht, d. h. auf Null gesetzt, und wartet der Korrelator wieder auf das erste Segment.
Die Anordnung ist damit durch die Merkmale charakterisiert, die aus dem Anspruch 17 offensichtlich sind. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen Vorrichtung haben die charakteristischen Merkmale, die in den Ansprüchen 18–22 aufgezeigt sind.
Die zuvor beschriebene Prozedur wird für alle Segmente ausgeführt, und wenn die Summe des Korrelator-Ausgangssignals und des Speicherwerts den entsprechenden Schwellenwert des zu diesem Moment bezüglich einer Zeit während eines Empfangs korrelierten Segments nicht übersteigt, wird der Speicher gelöscht und wartet der Korrelator wieder auf das erste Segment. Wenn alle Segmente in der Sequenz empfangen worden sind und die Summe des Korrelationswerts des letzten Segments und des im Speicher gespeicherten Werts den entsprechenden Schwellenwert des letzten Segments übersteigt, wird angenommen, dass die gesamte digitale Sequenz empfangen worden ist. Die Steuereinheit erzeugt dann das Synchronisierungszeitimpulssignal an einem Ausgang, um anzuzeigen, dass eine digitale Sequenz empfangen worden ist, womit eine Kommunikationsverbindung zwischen einem Sender und dem Empfänger aufgebaut werden kann.
Die erfinderische Anordnung hat den signififlanken Vorteil, dass ermöglicht wird, dass kürzere Korrelatoren bei der Erfassung einer langen digitalen Sequenz, einer sogenannten Signatur, zum Synchronisieren eines Senders und eines Empfängers in einem Funksystem oder in einem Datenkommunikationssystem oder beim Erfassen eines Bestätigungssignals für ein automatisches Identifikationssystem verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil, der durch die vorliegende Erfindung geleistet wird, besteht darin, dass sie ermöglicht, dass lange digitale Sequenzen, die eine höhere Wahrscheinlichkeit für eine richtige Erfassung ergeben, als Signatur verwendet werden, ohne die Verwendung eines Korrelators zu erfordern, der gleich lang wie die digitale Sequenz ist.
Der Zweck der Erfindung besteht im Ermöglichen der Verwendung der digitalen Sequenz bei einer synchronen Synchronisation, während nichts desto weniger ein Korrelator verwendet wird, der kürzer als die digitale Sequenz ist. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht im Ökonomisieren eines Energieverbrauchs in mobilen Einheiten durch Verwenden von relativ kurzen Korrelatoren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf ein beispielhaftes Zeigen ihrer Ausführungsbeispiele und auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, wobei:
1 eine schematische Ansicht eines drahtlosen Telekommunikationssystems ist;
2 ein Blockschema ist, das einen als transversales Filter implementierten Korrelator darstellt;
3 ein Blockschema ist, das einen erfinderischen sequentiellen Korrelator darstellt;
4–7 Zeitdiagramme mit separaten Beispielen von Sequenzintervallen sind;
8 ein Ablaufdiagramm ist, das die sequentielle Korrelationsprozedur darstellt;
9 ein Blockschema ist, das ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfinderischen sequentiellen Korrelators darstellt;
10 ein Blockschema ist, das ein weiteres Beispiel des sequentiellen Korrelators darstellt;
11 ein detailliertes Blockschema ist, das eine Steuereinheit, einen Zeitgeber, einen Addierer und einen Speicher darstellt;
12 ein weiteres detaillierteres Blockschema der Steuereinheit, des Zeitgebers, des Addierers und des Speichers ist;
13 ein Ablaufdiagramm ist, das ein alternatives Ausführungsbeispiel der sequentiellen Korrelationsprozedur darstellt;
14 ein weiteres Ablaufdiagramm ist, das die sequentielle Korrelationsprozedur darstellt; und
15 ein Blockschema ist, das den Korrelator darstellt, wobei die Abtaststelle berücksichtigt worden ist.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 stellt schematisch die Art dar, auf welche ein drahtloses Telekommunikationssystem einen Empfänger 103 mit einem Sender 100 durch synchrones Empfangen einer bekannten Symbolsequenz SS synchronisiert. Der Sender 100 sendet die dem Empfänger 103 bekannte Sequenz über eine Antenne 101, und die bekannte Sequenz SS wird in einem verzerrten Zustand durch eine an dem Empfänger 103 angeschlossene Antenne 102 empfangen. Die empfangene Sequenz SS läuft durch einen Abwärtsmischer 104, einen A/D-Wandler 105 und in einen Korrelator 300 als die bekannte Symbolsequenz in digitaler Form, obwohl sie als Ergebnis von Unzulänglichkeiten des Übertragungsmediums verzerrt ist. Der Korrelator 300 und eine Entscheidungsbildungseinheit 107 sind in einem Suchmode, d. h. Warten auf die bekannte digitale Sequenz SS, die auf eine Erfassung im Empfänger 103 hin zum Initiieren eines Synchronisationszeitimpulssignals 108 funktioniert. Im Suchmode liefert der Korrelator 300 einen Korrelationswert 110 zur Entscheidungsbildungseinheit 107, die den Korrelationswert mit einem vorbestimmten Wert vergleicht. Wenn die bekannte digitale Symbolsequenz SS im Korrelator 300 empfangen wird, wird der Korrelationswert 110 den vorbestimmten Wert übersteigen. Die Entscheidungsbildungseinheit 107 sendet dann das Synchronisationszeitimpulssignal 108 zu einer Empfängereinheit 109, in welcher ein vom Sender 100 gesendetes informationstragendes Funksignal demoduliert wird. Der Empfänger 103 erhält damit dieselbe Zeitreferenz wie der Sender 100, und eine Kommunikationsverbindung kann dann aufgebaut werden. Wenn die Kommunikationsverbindung aufgebaut ist, wird eine Nachricht 111, die empfangen worden ist, durch eine RF-Demodulation (ein Abwärtsmischen bei 104) eines vom Sender 100 empfangenen Funksignals verarbeitet, und darauffolgend bei 105 einer A/D-Wandlung unterzogen. Der Empfänger 109 erzeugt ein Ausgangssignal 112, das die erwünschte Nachricht bildet.
2 stellt die Art dar, auf welcher ein Korrelator, wie beispielsweise der Korrelator 300, mit einem transversalen Filter auf eine bekannte Weise implementiert sein kann. Ein Korrelator dieser Art wird in vielen Zusammenhängen innerhalb einer drahtlosen Telekommunikation und einer Datenkommunikation verwendet, und zwar unter anderem zum synchronen Empfangen einer digitalen Sequenz, und auf eine Bestätigung der empfangenen digitalen Sequenz hin wird das Synchronisationszeitimpulssignal 108 durch eine Entscheidungsbildungseinheit im Empfänger erzeugt, um Sender und Empfänger miteinander zu synchronisieren.
Das transversale Filter enthält ein Schieberegister 200 mit einem Eingang 201 und eine vorbestimmte Anzahl von Zeitverzögerungseinheiten 220, 221, 222, 223 mit Ausgängen 202, 203, 204, 205 und eine vorbestimmte Anzahl von Multiplizierern 206, 207, 208, 209, die jeweils zwei Eingänge und einen Ausgang 210, 211, 212, 213 haben, wovon ein Eingang an jedem Multiplizierer mit einem jeweiligen Schieberegisterausgang 202, 203, 204, 205 verbunden ist. Der andere Eingang 214, 215, 216, 217 jedes Mutiplizierers ist mit einer Korrelationssequenz mit Korrelationskoeffizienten C₀, C₁, C₂, ..., C_L–1 verbunden, wobei diese die im Empfänger gespeicherte bekannte digitale Sequenz sind. Das Filter hat eine Summiereinheit 218 mit einem Ausgang 219 und einer spezifischen Anzahl von Eingängen, wobei jeder der Eingänge mit einem jeweiligen Ausgang 210, 211, 212, 213 der Multiplizierer 206, 207, 208, 209 verbunden ist.
Dieser Korrelator fungiert zum Korrelieren einer empfangenen digitalen Sequenz und einer dem Korrelator beflanken Sequenz. Für jede empfangene digitale Sequenz wird an dem Ausgang 219 der Summiereinheit 218 ein Signal erhalten, das proportional zu der Korrelation zwischen der empfangenen und der bekannten digitalen Sequenz ist.
Die empfangene digitale Sequenz wird Bit für Bit in den Zeitverzögerungseinheiten 220, 221, 222, 223 über den Schieberegistereingang 201 verschoben. Nach jeder Verschiebung werden die Korrelationskoeffizienten C₀, C₁, C₂, ..., C_L–1 mit dem Teil der Sequenz multipliziert, der in das Schieberegister 200 verschoben worden ist. Das Ergebnis von allen Multiplikationen wird an den Ausgängen 210, 211, 212, 213 ausgelegt und in der Summiereinheit 218 addiert, welche dann den Summierwert an den Ausgang 219 sendet. Dies kann mathematisch als Faltungssumme beschrieben werden; wenn das Ausgangssignal am Ausgang 219 mit r(k) bezeichnet ist und die Korrelationskoeffizienten mit C_i bezeichnet sind und die empfangene digitale Sequenz mit x(i) bezeichnet ist, wird die folgende Beziehung gültig sein:
Die Länge L des Filters, d. h. die Anzahl von Zeitverzögerungseinheiten 220, 221, 222, 223 im Schieberegister und die Anzahl von Multiplizierern 206, 207, 208, 209 ist ausgewählt, um der Anzahl von Bits in der bekannten Sequenz zu entsprechen. Wenn eine binäre Darstellung ausgewählt wird, die z. B. aus –1/+1 besteht, und wenn die empfangene digitale Sequenz und die bekannte digitale Sequenz wechselseitig dieselben sind, wird am Ausgang 219 der Summiereinheit ein Signal erhalten, das gleich L ist, d. h. gleich der Länge der empfangenen digitalen Sequenz.
Das Korrelator-Ausgangssignal wird selten den maximalen Wert L erreichen, wenn es beim Vorhandensein von Rauschen korreliert wird. Es ist daher nötig, über den Schwellenwert zu entscheiden, bei welchem angenommen wird, dass die empfangene digitale Sequenz ausreichend ähnlich der bekannten digitalen Sequenz sein wird, und damit die empfangene digitale Sequenz als ein Synchronisationssignal zu akzeptieren. Ein Synchronisationssignal, das einer empfangenen digitalen Sequenz entspricht, wird manchmal auch Signatur genannt.
Es gibt wenigstens drei wichtige Überlegungen, die für den asynchronen Empfang der bekannten digitalen Sequenz mit einem Korrelator durchgeführt werden müssen. Als erstes muss es dann, wenn eine Signatur in einer empfangenen Sequenz gefunden wird, möglich sein, die Signatur mit einem hohem Maß an Wahrscheinlichkeit zu erfassen. Die Wahrscheinlichkeit eines Fehlens der übertragenen Signatur definiert, was als falsche Zurückweisungsrate (FR = False Reject) bezeichnet wird. Die Sequenz wird empfangen, aber die Signatur wird aufgrund eines Fehlers, wie beispielsweise einer Interferenz oder eines Rauschens nicht erfasst. Als zweites muss das Korrelator-Ausgangssignal den vorbestimmten Schwellenwert nicht übersteigen, wenn ein zufälliges Korrelator-Eingangssignal der Signatur gleicht. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Korrelator die Signatur in einem Zufallsrauschen erfasst, definiert das, was als Falschalarmrate (FA = False Alarm) bezeichnet wird. Als drittes ist es beim Synchronisieren äußerst wichtig, dass die ausgewählte Signatur gute Auto-Eigenschaften und Kreuzkorrelationseigenschaften hat, d. h. der Korrelationswert soll nur hoch sein, wenn die empfangene Sequenz und die bekannte Sequenz übereinstimmen, und soll für alle anderen Verschiebungen zwischen der empfangenen Sequenz und der bekannten Sequenz niedrig sein. Somit soll eine unterschiedliche Spitze erhalten werden, wenn die empfangene Sequenz exakt mit der bekannten Sequenz übereinstimmt.
Die F-Raten- und die FR-Ratenwerte sind abhängig von dem vorbestimmten Schwellenwert, der durch den Korrelationswert überschritten werden muss, damit ein Synchronisationszeitimpuls durch die Entscheidungsbildungseinheit 107 erzeugt wird, wobei dieser Schwellenwert durch die Anzahl von Bits definiert wird, die in einer empfangenen digitalen Sequenz im Vergleich mit der bekannten digitalen Sequenz richtig sein müssen. Wenn der Schwellenwert derart gewählt wird, dass er nahe der Länge L der Signatur ist, z. B. L – 2, wird die FR-Rate einen hohen Wert haben, da nur einige wenige Fehler in der empfangenen digitalen Sequenz im Vergleich mit der bekannten digitalen Sequenz, bei dem Beispiel 2 Fehler, in einer Zurückweisung der Erfassung resultieren werden. Wenn andererseits ein niedriger Schwellenwert ausgewählt wird, wie z. B. 5, wird die FA-Rate einen hohen Wert haben, da nur einige wenige richtige Bits in der empfangenen digitalen Sequenz, bei dem dargestellten Fall 5 richtige Bits, in einem Synchronisationszeitimpuls resultieren werden. Es wird somit ein Schwellenwert gefunden, bei welchem die FA-Rate und die FR-Rate minimal sind. Der Wert der FA-Rate und der FR-Rate wird dann, wenn die Raten gleichzeitig minimal sind, von der Länge L der Signatur abhängen. Je länger die Signatur ist, um so niedriger sind die FA-Rate und die FR-Rate zur gleichen Zeit. Gleichermaßen hängen die Auto-Eigenschaften und Kreuzkorrelationseigenschaften der Signatur von der Länge der Signatur ab. Je länger die Signatur ist, umso besser sind die Auto-Eigenschaften und die Kreuzkorrelationseigenschaften, die im Besitz von dieser sind. Jedoch gibt es eine obere praktische Grenze bezüglich der Länge der Signatur, weil lange Signaturen lange Korrelatoren erfordern, wobei es schwierig ist, diese Korrelatoren zu implementieren und sie einen hohen Energieverbrauch haben.
Obwohl die vorliegende Erfindung einen kurzen Korrelator verwendet, hat dieser Korrelator im Wesentlichen dieselben Eigenschaften wie ein langer Korrelator. Dies wird durch Aufteilen der bekannten digitalen Sequenz in eine vorbestimmte Anzahl von Segmenten S1, S2, ... Sn erreicht, und mittels der Länge des zum Empfangen der Signatur entsprechend der Länge des längsten Elements verwendeten Korrelators. Eine Korrelation wird dann segmentweise bewirkt, wobei jedes der Segmente einen entsprechenden Schwellenwert TV1, TV2, ..., TVn hat. Wenn das erste Segment S1 empfangen wird und der Segment-Korrelationswert a1 seinen entsprechenden Schwellenwert TV1 überschritten hat, wird der Korrelationswert a1 in einen Speicher geladen. Dann wird auf das zweite Segment S2 gewartet, und wenn das zweite Segment empfangen wird, wird der gespeicherte Wert a1 zu dem Schwellenwert a2 des zweiten Segments addiert. Das Ergebnis dieser Addition, nämlich ein Summierwert a1 + a2, muss den Schwellenwert TV2 entsprechend dem zweiten Segment übersteigen, wenn das zweite Segment S2 derart angesehen werden soll, dass es empfangen worden ist. Das Synchronisationszeitimpulssignal wird dann erzeugt, wenn alle Segmente empfangen sind und die Summe der Korrelationswerte a1, a2, ..., an der Segmente ihren entsprechenden Schwellenwert TVn überschritten hat. Wenn die Summe von früheren Korrelationswerten a1 + a2 + ... + a(m – 1), addiert zu dem Korrelationswert am des letzten korrelierten Segments Sm, den Schwellenwert TVm entsprechend dem letzten korrelierten Segment nicht übersteigt, werden frühere empfangene Segmente zurückgewiesen, und es wird wieder auf das erste Segment S1 gewartet.
Die 4, 5a, 6 und 7 stellen einige Beispiele dafür dar, wie eine Sequenz in Segmente aufgeteilt werden kann. Auf die Zeit wird in den Figuren mit T Bezug genommen. Das erste Segment in der Sequenz ist mit S1 bezeichnet, das zweite Segment in der Sequenz ist mit S2 bezeichnet, usw. 4 stellt ein Beispiel dafür dar, wie eine Sequenz in drei Segmente von wechselseitig unterschiedlichen Längen aufgeteilt wird, während 5a zeigt, wie eine Sequenz in drei Segmente von gleichen Längen und mit unterschiedlichen Bitmustern aufgeteilt wird. 6 zeigt eine Sequenz, die in vier Segmente gleicher Längen und mit wechselseitig denselben Bitmustern aufgeteilt ist, und 7 zeigt eine Sequenz mit vier Segmenten gleicher Länge und wechselseitig gleichen Bitmustern mit der Ausnahme des Segments S3, welches in Bezug auf die anderen Segmente invertiert ist. Das binäre Bitmuster eines Segments kann auf unterschiedliche Arten gewählt werden. Die Bits können zufällig verteilt werden oder können als eine Sequenz ausgewählt werden, die gute Auto- Eigenschaften und Kreuzkorrelationseigenschaften hat, wie beispielsweise einen Maximallängencode, eine sogenannte Barker-Sequenz, eine sogenannte Gold-Sequenz oder irgendeine andere Sequenz, die erwünschte Eigenschaften hat. Die unterschiedlichen Segmente in 7 sind relativ zueinander invertiert, und diese Segmentinversion kann auch auf unterschiedliche Arten gewählt werden. Die Segmentinversion kann zufällig sein oder kann zu einer Sequenz ausgewählt sein, die gute Auto-Eigenschaften und Kreuzkorrelationseigenschaften hat, wie z. B. einen Maximallängencode, eine Barker-Sequenz, eine Gold-Sequenz oder irgendeine andere Sequenz mit erwünschten Eigenschaften. Mit einer Segmentinversion wird im Erfassungsprozess ein weiterer Korrelator erhalten, der als Segment-Korrelator bezeichnet ist. Die Segmentinversion kann auch auf noch weitere Ebenen bzw. Pegel erweitert werden, um eine Mehrfachsequenz zu erhalten, die aus mehreren der zuvor beschriebenen Segmentinversionen zusammengesetzt ist. Mehrere Mehrfachsequenzen werden kombiniert, um eine Supersequenz zu bilden, und mehrere Supersequenzen werden kombiniert, um eine Hypersequenz zu bilden. Durch Aufteilen der bekannten Sequenz in diese Ebenen, werden fünf Korrelatoren erhalten, die die Auto-Eigenschaften und Kreuzkorrelationseigenschaften der Sequenz weiter verbessern.
Um ausreichend gute Auto-Eigenschaften und Kreuzkorrelationseigenschaften für die Synchronisierungssequenz in einer Rauschatmosphäre zu erhalten, wird die Sequenz vorzugsweise wenigstens 64 Bits enthalten. Als Beispiele für Längen, die in einer Sequenz zur Synchronisation verwendet werden, kann angegeben werden, dass GSM eine Synchronisierungssequenz verwendet, die aus 64 Bits eines Synchronisierungsbursts auf einem Synchronisierungskanal (SCH) besteht; das CODIT-Projekt (CDMA) eine Spreizsequenz auf einem Steuerkanal (PCCH) verwendet, der eine Länge von 255 Bits hat; IS-95, welches ein CDMA-System von QUALCOMM ist, verwendet Spreizsequenzen, die 64 und 32768 Bits enthalten.
3 stellt ein Ausführungsbeispiel einer erfinderischen Anordnung dar. Ein Korrelator 300 hat einen Eingang 301, einen Koeffizienteneingang 302 und einen Ausgang 303. Der Eingang 302 ist eine gemeinsame Bezeichnung für die Eingänge 214–217 der Darstellung der 2. Ein Eingang 305 zu einem Addierer 304 ist mit dem Ausgang 303 des Korrelators verbunden, wobei der Addierer einen weiteren Eingang 306 und einen Ausgang 307 hat. Ein Speicher 308 hat eine Vielzahl von Eingängen und einen Ausgang 309, wobei ein Eingang 310 mit dem Ausgang 307 des Addierers verbunden ist. Eine Steuereinheit 311 hat eine Vielzahl von Eingängen und Ausgängen, wobei ein Ausgang 312 mit dem Koeffizienteneingang 302 an dem Korrelator 300 verbunden ist, ein weiterer Ausgang 313 das Synchronisationszeitimpulssignal Ts erzeugt, ein Eingang 314 mit dem Ausgang 307 am Addierer 304 verbunden ist, ein Ausgang 315 mit einem Eingang 316 am Speicher 308 verbunden ist und ein Eingang 322 mit einem Eingang 318 des Speichers 308 verbunden ist. Ein Zeitgeber 319 hat eine Vielzahl von Eingängen und Ausgängen, wobei ein Eingang 320 mit einem Ausgang 323 an der Steuereinheit verbunden ist, ein Eingang 321 mit einem Ausgang 317 an der Steuereinheit verbunden ist und ein Ausgang 324 mit einem Eingang 325 an der Steuereinheit verbunden ist.
Damit die Anordnung funktioniert, ist es nötig, dafür zu sorgen, dass die Anordnung einen zentralen Takt enthält. Dieser Takt ist in keiner Figur gezeigt. Eine synchronisierte Logik ist auch eine Voraussetzung, und es ist nötig, dass alle Einheiten mit der zentralen Einheit getaktet werden. Die Anordnung kann entweder auf Aufwärts-Impulsflanken oder Abwärts-Impulsflanken eines Impulses in einem Impulszug von dem zentralen Takt synchronisiert werden. Signale, die zwischen unterschiedlichen Einheiten in der Anordnung gesendet werden, haben eine Entsprechung bezüglich Ausgängen, die aktiv werden, d. h. Änderungspegel, wobei diese Änderung bezüglich eines Pegels an den Eingängen auf eine erste erhaltene Taktimpulsflanke (Aufwärts- oder Abwärtsflanke) von dem zentralen Takt erfasst wird.
Der Korrelator 300 ist angeordnet, um ein digitales Segment an seinem Eingang 301 zu empfangen und um an seinem Ausgang 303 ein Ausgangssignal zu erzeugen, das proportional zu der Korrelation zwischen dem empfangenen digitalen Segment und dem bekannten digitalen Segment ist. Der Eingang 302 des Korrelators ist angeordnet, um die verschiedenen Korrelationskoeffizienten C₀, C₁, ..., C_LS–1 zu dem Korrelator 300 zu liefern, wobei diese Korrelationskoeffizienten das Bitmuster des bekannten digitalen Segments sind. Der Addierer 304 funktioniert zum Addieren eines Werts an seinem einen Eingang 306 und um von dem Ausgang 309 des Speichers 308 zu dem Korrelationswert an seinem anderen Eingang 305 beliefert zu werden, von dem Ausgang 303 des Korrelators beliefert zu werden. Ein Ergebnis der Addition wird am Ausgang 307 erhalten. Der Addierer 304 und der Speicher 308 bilden zusammen einen Akkumulator 1106. Die Steuereinheit 311 ist aufgebaut, um eine Korrelation aller Segmente zu steuern, die bezüglich einer Anzahl, einer Länge und einer Konfiguration vorbestimmt sind. Die Steuereinheit 311 hat somit Information in Bezug auf entsprechende Schwellenwerte der Segmente und diesbezüglich, wie die bekannte digitale Sequenz aufgebaut ist, d. h. über die Anzahl von Segmenten, die Längen der Segmente und die Bitmuster der Segmente. Der Eingang 314 der Steuereinheit ist mit dem Eingang 307 des Addierers für einen Vergleich des durch den Ausgang 307 gelieferten Werts mit dem vorbestimmten Schwellenwert verbunden, wobei dieser Schwellenwert zu dem Segment gehört, dessen Korrelationswert zuletzt in dem Addierer 304 addiert wurde. Vor dem Empfang und vor der Akzeptanz des ersten Segments S1 durch die Steuereinheit 311 ist der Ausgang 315 mit einem Signal LD1 aktiv. Wenn der Ausgang 315, der mit dem Speichereingang 316 verbunden ist, aktiv ist, wird der Korrelationswert direkt in den Speicher ohne eine Addition geladen. Das Signal LD1 wird dann verwendet, wenn eine Addition des Korrelationswerts und des Werts im Speicher nicht nötig ist. Das Signal LD1 bleibt aktiv, wenn der Wert am Eingang 314 den Schwellenwert nicht übersteigt, was bedeutet, dass der im Speicher gespeicherte Wert durch den nächsten Korrelationswert vom Korrelator 300 überschrieben werden wird. Der Zeitgeber 319 fungiert zum Empfangen an seinem Eingang 320 eines Signals LD3 von der Steuereinheit 311, wobei dieses Signal einen vorbestimmten Zeitgeberstartwert initiiert, dessen Größe proportional zu der Länge des nächsten ankommenden Segments ist. Beispielsweise wird der Zeitgeber 319 dann, wenn das nächste ankommende Segment aus 30 Bits besteht, mit 30 geladen. Der Startwert wird durch Reduzieren des Werts um Eins (1) auf Null abwärts gezählt, und zwar jedes Mal dann, wenn der mit dem Zeitgebereingang 321 verbundene Steuereinheitsausgang 323 (DN3) aktiv ist und der Zeitgeber gleichzeitig eine Taktimpulsflanke von dem zentralen Takt empfängt. Der Zeitgeber 319 sendet ein Signal Z am Ausgang 324 zur Steuereinheit 311, wenn der nächste Korrelationswert zu dem Wert im Speicher 308 zu addieren ist, d. h. wenn der Zeitgeber den Wert Null erreicht und der letzte Korrelationswert darauffolgend mit seinem entsprechenden Schwellenwert verglichen werden soll. Weil erwartet wird, dass der Korrelationswert des nächsten ankommenden Segments maximal ist, wenn das Gesamte des empfangenen Segments im Schieberegister des Korrelators verschoben wird, sind alle anderen Korrelationswerte während dieses Verschiebens des Segments uninteressant, und die Anordnung wartet damit vor einem Addieren des Korrelationswerts des nächsten ankommenden Segments zu dem im Speicher gespeicherten Wert, bis der Korrelationswert des Segments maximal ist. Die Steuereinheit 311 ist auch aufgebaut, um am Eingang 325 das Signal S vom Ausgang 324 des Zeitgebers zu empfangen, wobei das Signal Z ein Signal ACC1 vom Steuereingangsausgang 322 zum Speichereingang 318 initiiert. Infolge davon initiiert das Signal ACC1 eine Additionsprozedur im Addierer 304, und darauffolgend einen Vergleich des Werts am Eingang 314 an der Steuereinheit 311 mit einem entsprechenden in der Steuereinheit vorgespeicherten Schwellenwert. Die Steuereinheit 311 kann nach dem Vergleich drei mögliche Entscheidungen treffen. 1) Wenn der Wert einen entsprechenden Schwellenwert übersteigt und das letzte Segment empfangen worden ist; werden die folgenden Signale erzeugt: das Synchronisationszeitimpulssignal Ts von der Steuereinheit 311 am Ausgang 313, das Signal LD1 am Ausgang 315 und die Korrelationskoeffizienten des ersten Segments am Ausgang 312. 2) Wenn der Wert einen entsprechenden Schwellenwert übersteigt und er nicht das letzte Segment ist, das empfangen wird, erzeugt die Steuereinheit 311 die Korrelationskoeffizienten des nächsten ankommenden Segments am Ausgang 312. Der Zeitgeber wird auch mit der Länge des nächsten ankommenden Segments initiiert. 3) Wenn der Wert einen entsprechenden Schwellenwert nicht übersteigt, wird folgendes erzeugt: das Signal LD1 von der Steuereinheit 311 am Ausgang 315 und die Korrelationskoeffizienten für das erste Segment S1 am Ausgang 312. Der Speicher 308 ist aufgebaut, um an seinem Eingang 316 das Signal LD1 zu empfangen, was veranlasst, dass der Korrelationswert über den Eingang 310 direkt in den Speicher 308 geladen wird, ohne den Korrelationswert und den im Speicher gespeicherten Wert zu addieren. Der Speicher 308 ist auch aufgebaut, um das Signal ACC1 zu empfangen, wobei dieses Signal eine Addition des Korrelationswerts und des im Speicher gespeicherten Werts im Addierer 304 und ein Laden des Ergebnisses in den Speicher anzeigt. Ein gegebener Korrelationswert oder die Summe einer Anzahl von Korrelationswerten kann auch gleich seinem entsprechenden Schwellenwert sein oder diesen übersteigen. Die wesentliche Sache besteht darin, dass sie einem Schwellenwert entsprechen, der zu dem Korrelationswert oder zu der Summe einer Anzahl von Korrelationswerten gehört.
5b stellt die Konfiguration einer empfangenen digitalen Sequenz dar, während 5a die entsprechende bekannte digitale Sequenz darstellt. Die Ereignisse, die stattfinden, wenn die empfangene digitale Sequenz gemäß 5b empfangen wird und die bekannte digitale Sequenz gemäß 5a erwartet wird, wird nun detaillierter beschrieben werden. Wenn die in 5a gezeigte digitale Sequenz zur Synchronisation verwendet wird, wird der Korrelator 300 eine Länge von L = 7 haben, weil ein Segment 7 Bits lang ist. Es soll angenommen werden, dass vorbestimmt worden ist, dass das Segment S1 einen Schwellenwert TV1 = 3 haben wird, das Segment S2 den Schwellenwert TV2 = 4 haben wird, das Segment S3 den Schwellenwert TV3 = 7 haben wird und das Segment S4 den Schwellenwert TV4 = 9 haben wird. Die Auswahl der Schwellenwerte TV1, TV2, TV3, TV4 impliziert, dass dafür dass ein Schwellenwert einmal überschritten wird, hängt von dem früheren Korrelationswert ab, was nun gezeigt werden wird. Der Korrelator hat die Korrelationskoeffizienten (C₀, C₁, C₂, C₃, C₄, C₅, C₇) = (+1, +1, –1, –1, +1, +1, +1,) für das Segment S1 in 5a empfangen und wartet dann auf das erste Segment S1. Der Ausgang 315 an der Steuereinheit 311 ist aktiv, was bedeutet, dass die Korrelationswerte direkt in den Speicher 308 geladen werden und in der Steuereinheit 311 verglichen werden. Das Ausgangssignal 303 wird nun einen Wert gleich 5 erreichen, bis das Gesamte des ersten Segments S1 der empfangenen digitalen Sequenz in 5b im Korrelator verschoben ist, weil nur ein Bit C₃ im ersten Segment fehlerhaft ist, wobei der Wert der Korrelationswert a1 = 5 für S1 ist und größer als der zu S1 gehörende Schwellenwert TV1 = 3 ist. Die Tatsache, dass das Korrelator-Ausgangssignal 303 größer als der Schwellenwert TV1 des ersten Segments S1 ist, wird in der Steuereinheit 311 entdeckt, und die Steuereinheit sendet das Signal LD3 zum Zeitgeber 319, um ein Laden des früher angegebenen Startwerts zu initiieren. Die Zeitgeber-Startwerte sind allgemein von wechselseitig unterschiedlichen Größen, wobei die Größen von der Länge des nächsten ankommenden Segments abhängen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben alle Segmente die Länge 7 und ist der Zeitgeber-Startwert im dargestellten Fall auch 7. Die Steuereinheit 311 sendet auch die neuen Korrelationskoeffizienten für S2 (in 5a gezeigt) zu dem Korrelator über den Korrelatoreingang 302 aus. Der Zeitgeber 319 zählt jedes Mal dann, wenn der Ausgang DN3 an der Steuereinheit aktiv ist, mit einem Inkrement abwärts, und zwar zur gleichen Zeit, zu welcher der Zeitgeber eine Taktimpulsflanke von dem zentralen Takt empfängt. Wenn der Zeitgeber 0 erreicht, was einer Erwartung entspricht, dass das Korrelator-Ausgangssignal 303 für S2 seinen höchsten Wert erreicht, sendet der Zeitgeber 319 das Signal S zur Steuereinheit 311. Infolge davon sendet die Steuereinheit 3111 das Signal ACC1 zum Speicher 308, um eine Addition des Korrelationswerts a2 für S2 und den im Speicher gespeicherten Wert zu initiieren, wobei dieser Wert der Korrelationswert a1 des ersten Segments S1 ist, welcher gleich 5 ist. Die Addition wird im Addierer 304 bewirkt und resultiert in a1 + a2 = 6, da S2 in 5b drei Fehlerbits hat, was den Korrelationswert a1 = 1 ergibt. Der Wert a1 + a2 = 6 wird in den Speicher 308 geladen. Der Schwellenwert TV2 für S2 wird als 4 bestimmt, was bedeutet, dass angenommen wird, dass S2 empfangen worden ist, und der Zeitgeber 319 wird damit mit dem Startwert geladen, der der Länge von S3 entspricht. Die nächste durchzuführende Addition erfolgt für den Korrelationswert A3 von S3 und den im Speicher gespeicherten Wert a1 + a2, welcher nun 6 ist. Das Ergebnis der Addition ist a1 + a2 + a3 = 9, was höher als der Schwellenwert TV3 entsprechend S3 ist. Die nächste Addition erfolgt zwischen dem Korrelationswert a4 von S4, welcher 1 ist, und dem im Speicher gespeicherten Wert, welcher 9 ist, was in der Summe a1 + a2 + a3 + a4 = 10 resultiert, was höher als der Schwellenwert TV4 = 9 des letzten Segments S4 ist, und die Steuereinheit 311 erzeugt folglich das Synchronisationszeitimpulssignal Ts am Ausgang 313.
Wenn die Bitmuster von jeweiligen Segmenten wechselseitig dieselben sind und gute Auto-Eigenschaften und gute Kreuzkorrelationseigenschaften haben, werden die einzelnen Segmente gute Auto-Eigenschaften und gute Kreuzkorrelationseigenschaften haben, wohingegen die vollständige Signatur keine guten Auto-Eigenschaften und keine guten Kreuzkorrelationseigenschaften haben wird. Der Grund dafür kann sein, dass das Synchronisationszeitimpulssignal Ts ein oder mehrere Segmente zu früh oder zu spät erzeugt worden ist. Dies wird durch ein Beispiel erklärt werden. Es soll angenommen sein, dass wird fünf Segmente haben, wobei jedes 30 Bits enthält, was eine Signaturlänge von 150 ergibt, und dass der letzte Schwellenwert zum Erzeugen eines Synchronisationszeitimpulssignals 110 ist. Ebenso soll angenommen sein, dass das erste Segment eine Menge an Rauschen enthält und vollständig fehlerhaft ist, und dass die nächsten ankommenden Segmente fehlerlos sind, wenn sie empfangen werden. Wenn die Anordnung das zweite Segment empfängt, zeigt sie an, dass es das erste Segment ist, und wenn die Anordnung rechtzeitig anzeigt, dass es das fünfte Segment ist, das empfangen wird, ist es tatsächlich ein Rauschen, das empfangen wird. Der gesamte Empfang ist somit um ein Segment versetzt. Jedoch deshalb, weil vier fehlerbehaftete Segmente empfangen werden (das zweite Segment bis zu und einschließlich des fünften Segments in der richtigen Sequenz), was bedeutet, dass die Summe 30 + 30 + 30 + 30 = 120 bereits erhalten worden ist, wird das Synchronisationszeitimpulssignal erzeugt werden, obwohl zu einer Zeit entsprechend der Länge von einem Segment zu spät. Eine Prüfung wird durchgeführt, um sicherzustellen, dass alle Segmente richtig empfangen worden sind, indem eine Codierung auf Segmentebene bestimmt wird, und das Synchronisationszeitimpulssignal wird zu dem richtigen Zeitpunkt erhalten, d. h. wenn das letzte Segment in der Sequenz erfasst wird. Diese Segmentcodierung wird durch Invertieren von einem oder mehreren Segmenten in Bezug auf die übrigen Segmente bewirkt, was eine weitere Korrelation zur Verfügung stellt, wenn auch auf einer Segmentebene. 7 stellt ein Beispiel für eine solche Segmentcodierung dar.
9 stellt ein Ausführungsbeispiel einer erfinderischen Anordnung dar, bei welcher bekannte digitale Segmente empfangen werden, die denselben Bitmustern mit invertierten und nicht invertierten Versionen zugeteilt worden sind, zur Synchronisation des Senders und des Empfängers. Die in 9 gezeigte Anordnung unterscheidet sich von der in 3 gezeigten Anordnung dadurch, dass sie mit einem Multiplizierer 900 zwischen dem Korrelator 300 und dem Addierer 304 versehen ist, und dadurch, dass die Steuereinheit 311 nicht mit dem Korrelator 300 verbunden ist, da dieselben Korrelationskoeffizienten für alle Segmente verwendet werden. Wenn ein invertiertes Segment in dem Korrelator 300 mit den Korrelationskoeffizienten korreliert wird, die für ein nicht invertiertes Segment beabsichtigt sind, wird ein Ausgangssignal erhalten, dessen Wert genauso groß wie ein nicht invertiertes Segment ist, wenn auch mit einem negativen Wert. Ein Ausgang 902 an der Steuereinheit ist mit einem Eingang 901 am Multiplizierer verbunden. Die Steuereinheit 311 liefert dem Multiplizierer 900 +1 und –1 in einer derartigen Reihenfolge, dass positive Korrelationswerte erhalten werden. Wenn ein invertiertes Segment zu korrelieren ist, liefert die Steuereinheit –1 zum Multiplizierer, was in einem positiven Korrelationswert für das invertierte Segment resultiert, während dann, wenn ein nicht invertiertes Segment zu korrelieren ist, die Steuereinheit +1 zum Multiplizierer liefert. Wenn die Segmente fehlerhaft empfangen werden, werden stromab vom Multiplizierer negative Korrelationswerte erhalten. Wenn ein negativer Korrelationswert stromab vom Multiplizierer 900 erhalten wird, beeinflusst dies den neu begonnenen Erfassungsprozess, weil der negative Korrelationswert zu dem im Speicher 308 gespeicherten Wert addiert wird, was in einer Summe resultiert, die kleiner als der früher gespeicherte Wert ist. Dies bedeutet, dass die gesamte Summe aus dem Korrelationswert seinen entsprechenden Schwellenwert nicht übersteigen wird und der Erfassungsprozess daher mit dem Segment S1 erneut begonnen wird. Die Anordnung der 9 funktioniert bezüglich anderer Aspekte auf dieselbe Weise wie die Anordnung der 3. Die Steuereinheit enthält Information diesbezüglich, welcher Schwellenwert jeweils von den Segmenten überschritten wird, und auch diesbezüglich, ob +1 oder –1 zu den Segmenten gehört. Ein Segmentkorrelator wird mit diesem Multiplizierer erhalten.
10 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Teils des erfinderischen Korrelators dar. Diese Anordnung enthält eine spezifizierte Anzahl von Zählern, Speichern und Zeitgebern zum gleichzeitigen Empfangen von Signaturen. Die Verwendung von nur einem Zähler, einem Speicher und einem Zeitgeber kann veranlassen, dass die durch den Sender gesendete Signatur ein Fehltreffer bzw. vermisst wird, da die Anordnung "passiv" ist, wenn das Segment S1 angenommen bzw. akzeptiert wird, d. h. auf das Segment 2 wartet, und daher keine weitere Signatur erfassen kann. Beispielsweise dann, wenn sie durch ein Rauschen fehlgeleitet wird, um zu glauben, dass das Segment S1 empfangen worden ist, und die richtige Signatur während der "passiven Zeit" der Anordnung ankommt, wird die Anordnung das richtige Signal nicht erfassen, da sie auf das Segment S2 für die falsche Signatur wartet. Wenn stattdessen mehrere Zähler, Zeitgeber und Speicher verwendet werden, ist es möglich, mehrere mögliche Signaturen zur gleichen Zeit zu verarbeiten. Die Verwendung von mehreren Zählern, Speichern und Zeitgebern ermöglicht auch, dass ein niedriger Schwellenwert für das erste Segment S1 bestimmt wird, ohne irgendein Segment aufgrund von falschen Alarmen vermissen zu müssen, die in 10 gezeigte Anordnung enthält eine Einheit 1000, eine spezifische Anzahl von Speichern 308, Addierern 304 und Invertern 900 und eine Zeitgebereinheit 1001, die alle Zeitgeber 319 enthält. Derselbe Signalaufbau wie derjenige, der früher beschrieben ist, wird verwendet, womit das Prinzip dasselbe wie dasjenige ist, das früher beschrieben ist, obwohl die verschiedenen Speicher, Inverter, Addierer und Zeitgeber initiiert werden, um ein Signal mittels ihrer Adressen zu empfangen, die auf einem Adressenbus 1002 ausgesendet werden. Das dargestellte Signal RESET3 ist jedoch neu, wobei diese Signal ein globales Rücksetzsignal ist, das dann übertragen wird, wenn die empfangene Signatur die Bedingung erfüllt, dass das Synchronisationszeitimpulssignal gesendet werden soll.
Die erfinderischen Anordnungen, die früher unter Bezugnahme auf die 3 und 9 beschrieben sind, werden nun detaillierter unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben werden.
11 die Steuereinheit 311, den Zeitgeber 319, den Speicher 308 und den Addierer 304 in einem detaillierteren Blockschema dar. Somit ist 11 ein detaillierteres Blockschema der Anordnung in 3, obwohl der Korrelator nicht enthalten ist. Die Steuereinheit 311 enthält einen Komparator 1100, der ein Ausgangssignal C zu einer finiten Zustandsmaschine 1102 liefert. Dieses Ausgangssignal C ist von dem Verhältnis zwischen einem Eingangssignal X, welches das Addierer-Ausgangssignal ist, und einem Eingangssignal Y, welches der entsprechende Schwellenwert ist, abhängig. Der Schwellenwert 1107 wird von einem Register 1101 in der Steuereinheit 311 verteilt. Die Steuereinheit 311 enthält auch einen Zähler 1103, der jedes Mal dann aufwärts zählt, wenn ein Ausgang UP2 an der finiten Zustandsmaschine, der mit einem Eingang UP2 am Zähler 1103 verbunden ist, zur selben Zeit aktiv ist, wie der Zähler 1103 eine Taktimpulsflanke vom zentralen Takt empfängt. Der Ausgang UP2 wird nach jedem angenommenen Segment aktiv. Der Zähler 1103 sendet. Eine Segmentnummer 1109 zum Register 1101 und zur finiten Zustandsmaschine 1102, so dass das Register und die Maschine wissen, welches Segment zu verarbeiten ist. Die finite Zustandsmaschine kann als Kombinationsnetzwerk (d. h. logische NICHT-UND- und NICHT-ODER-Gatter) implementiert sein, oder mit einem ROM-Speicher, der entscheidet, welche Steuersignale gesendet werden sollen. Die Entscheidung wird gemäß den Wert von Eingangssignalen Z, C und der Segmentnummer getroffen. Der Zeitgeber 319 enthält einen Zähler 1104 und wenigstens ein Register 1105. Das Register 1105 enthält die Startwerte für den Zeitgeber 319, und diese Startwerte werden zu dem Zähler 1104 auf das Signal LD3 von der finiten Zustandsmaschine heruntergeladen. Der Zähler 1104 wird mit dem Signal DN3 von der finiten Zustandsmaschine 1102 auf Null nach unten gezählt, und dann, wenn er bei Null ist, liefert er das Signal Z zu der finiten Zustandsmaschine. Die finite Zustandsmaschine sendet dann das Signal ACC1 zu dem Speicher 308 zur Addition des im Speicher gespeicherten Werts zu dem Korrelationswert. Unterschiedliche Signale werden von der finiten Zustandsmaschine 1102 gemäß den mit dem Vergleich erhaltenen Ergebnis gesendet. Wenn die Beziehung X > Y erfüllt ist, wird das Signal UP2 gesendet, wobei das Signal den Zähler um ein Inkrement nach oben stuft, wodurch der neue Wert des Zählers 1103 die Nummer des nächsten ankommenden Segments sein wird. Der Zähler 1103 hält ein Konto von dem Segment, welches das nächste ist, in einer Leitung für eine Korrelation und einen Vergleich. Neue Korrelationskoeffizienten 1108, die im Register 1101 gespeichert sind, werden auch zu dem Korrelator 300 gesendet, wenn der Zähler 1103 nach oben geschritten ist. Das Signal LD3 wird auch von der Steuereinheit zum Zähler 1105 gesendet, um den Zähler 1104 mit einem neuen Startwert zu laden. Wenn die Beziehung X > Y nicht erfüllt ist, wird das Signal RESET2 gesendet, um den Zähler 1103 auf Null zu setzen. Das Signal LD1 wird von der finiten Zustandsmaschine 1102 zum Speicher gesendet, um den Korrelationswert direkt in den Speicher zu laden. Das Signal LD1 wird dann verwendet, wenn das erste Segment S1 erfasst werden soll. Das Synchronisationszeitimpulssignal Ts wird dann gesendet, wenn das letzte Segment korreliert wird und die Beziehung X > Y erfüllt ist. Der Addierer 304 und der Speicher 308 sind gemeinsam mit einem Akkumulator 1106 implementiert.
12 stellt ein Ausführungsbeispiel der Steuereinheit 311 des in 9 dargestellten Ausführungsbeispiels dar. Der Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel der 11 und dem Ausführungsbeispiel der 12 besteht darin, dass das Register 1101 Inversionskoeffizienten 1200 des Inverters 900 enthält, so dass ein positiver Korrelationswert immer im Addierer 304 erhalten werden wird. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet gleiche oder invertierte Segmente, um es damit für die Steuereinheit 311 unnötig zu machen, neue Korrelationskoeffizienten auszusenden.
Ein Ablaufdiagramm der 8 stellt die durch die in 3 gezeigte Anordnung verwendeten Prozedur dar, wenn die dem Empfänger bekannte Sequenz erfasst wird, wobei diese Erfassung durch Korrelieren in Segmenten bewirkt wird. Zuerst werden die Korrelationskoeffizienten C₀, C₁, ..., C_LS–1 im Korrelator in ihre vorbestimmten Werte in einer Stufe 800 eingestellt, wobei die Korrelationskoeffizienten dem ersten beflanken Segment S1 entsprechen. Das erste Segment 500 wird dann für die empfangene Sequenz in einen Schritt 801 korreliert. Der Korrelationswert a1 des ersten Segments S1 wird in einem Schritt 802 in den Speicher 308 geladen. Ein Vergleich wird dann zwischen dem Korrelationswert a1 und dem Schwellenwert TV1 entsprechend dem ersten Segment S1 in einem Schritt 803 durchgeführt. Wenn der Korrelationswert a1 den Schwellenwert TV1 gemäß einer Nein-Alternative nicht übersteigt, was anzeigt, dass das erste bekannte Segment S1 derart angesehen wird, dass es nicht empfangen worden ist, wird die Korrelation im Schritt 801 mit denselben Korrelationskoeffizienten wiederholt, und ein neuer Versuch wird durchgeführt, um das erste Segment S1 zu finden. Wenn der Korrelationswert den Schwellenwert TVl gemäß einer Ja-Alternative übersteigt, zeigt dies, dass das erste Segment S1 derart angesehen wird, dass es empfangen worden ist, und in einem Schritt 804 wird der Zeitgeber 319 auf den Zeitpunkt t1a eingestellt, bei welchem angenommen wird, dass der Korrelationswert a2 des zweiten Segments S2 seinen maximalen Wert erreicht, wobei dieser Korrelationswert a2 dann zu dem im Speicher gespeicherten Korrelationswert a1 addiert wird. Der Zeitpunkt t1a, zu welchem angenommen wird, dass der Korrelationswert des zweiten Segments seinen maximalen Wert erreicht haben wird, ist die Zeit, bei welcher das gesamte zweite Segment 501 in das Schieberegister 200 verschoben worden ist. Die Korrelationskoeffizienten des zweiten bekannten Segments S2 werden in einem Schritt 805 zu dem Korrelator gesendet. Die Prozedur ist nun passiv, und liegt in einem Schritt 806 in einem Wartezustand auf den Zeitgeber 319, um zu signalisieren, dass der Korrelationswert a2 des zweiten Segments zu dem Wert a1 im Speicher 308 addiert werden soll. Der Korrelationswert a2 des zweiten Segments S2 wird zu dem Wert a1 im Speicher 308 in einem Schritt 807 addiert. Die Summe a1 + a2 wird dann in einen Schritt 808 in den Speicher geladen. Die Summe a1 + a2 dieser Addition wird in einem Schritt 809 verglichen. Wenn gemäß einer Nein-Alternative die Summe a1 + a2 den entsprechenden Schwellenwert TV2 des zweiten Segments S2 nicht übersteigt, springt die Prozedur zurück zum Schritt 800. Wenn andererseits die Summe a1 + a2 den Schwellenwert TV2 entsprechend dem zweiten Segment S2 gemäß einer Ja-Alternative übersteigt, wird im Schritt 810 eine Prüfung ausgeführt, um sicherzustellen, dass alle Segmente der bekannten digitalen Sequenz empfangen worden sind, Wenn gemäß einer Nein-Alternative nicht alle Segmente empfangen worden sind, springt die Prozedur zurück zum Schritt 804. Die Prozedur wird vom Schritt 804 zum Schritt 810 unter der Voraussetzung wiederholt, dass die Summe a1 + a2 ... + a1 + am des Korrelationswerts am eines Segments und der zu diesem Moment im Speicher gespeicherte Wert a1 + a2 ... + a1 den Schwellenwert TVm entsprechend dem Segment übersteigt. Wenn alle Segmente gemäß einer Ja-Alternative empfangen worden sind und alle Schwellenwerte TV1, ..., TVn im Schritt 809 überschritten worden sind, wird es derart angesehen, dass eine bekannte digitale Sequenz, d. h. eine Signatur, empfangen worden ist. Diesbezüglich wird das Synchronisationszeitimpulssignal Ts in einem Schritt 811 erzeugt und beim Synchronisieren des Senders 100 mit dem Empfänger 103 verwendet. Die Prozedur ist damit beendet, und ein Rücksprung kann zu dem Schritt 800 durchgeführt werden, wo auf eine neue Signatur gewartet wird. Die Buchstaben A, B und C sind einfach zum Identifizieren entsprechender Stellen im Ablaufdiagramm verwendet.
13 stellt schematisch die Art dar, auf welche die in 9 gezeigte Anordnung eine Signatur empfängt. Zuerst wird das Segment S1 in einem Schritt 801 korreliert, und in einem Schritt 1300 wird der Korrelationswert a1 mit +1 oder –1 multipliziert, um einen positiven Korrelationswert zu erhalten. Das Produkt der Multiplikation wird im Schritt 802 in den Speicher 308 geladen. Die Schritte 801, 1300 und 802 werden für jedes der Segmente wiederholt, die den Schwellenwert entsprechend dem ersten Segment S1 nicht übersteigen, wobei dies in einem Schritt 803 geprüft wird. Wenn angenommen wird, dass das Segment S1 empfangen worden ist, was impliziert, dass die Größe des Korrelationswerts a1 den Schwellenwert TV1 entsprechend dem ersten Segment übersteigt, wird in einem Schritt 804 der Zeitgeber mit einem Wert geladen, der einem Zeitpunkt t1a entspricht, bei welchem das Produkt aus dem Korrelationswert a2 des Segments S2 und aus einem der Koeffizienten +1 oder –1 zu dem Korrelationswert a1 des Segments S1 addiert werden soll. In einem Schritt 806 wartet die Anordnung darauf, dass der Korrelationswert a2 des Segments S2 erhalten wird. Wenn der Korrelationswert a2 des Segments S2 erhalten wird, wird dieser Wert in einem Schritt 1301 mit +1 oder –1 multipliziert. Das Produkt wird in einem Schritt 807 zu dem Wert a1 im Speicher 308 addiert, und die Summe a1 + a2 der Addition wird in einem Schritt 808 in den Speicher 308 geladen. Die vorgenannte Summe a1 + a2 wird in einem Schritt 809 verglichen, um festzustellen, ob die Summe den Schwellenwert TV2 entsprechend dem zweiten Segment übersteigt oder nicht. Wenn der Schwellenwert gemäß einer Nein-Alternative nicht überschritten wird, springt die Prozedur zurück zum Schritt 801, und gemäß einer Ja-Alternative wird eine weitere Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob alle Segmente empfangen worden sind oder nicht, und zwar in einem Schritt 810. Wenn gemäß der Nein-Alternative nicht alle Segmente empfangen worden sind, wird ein Rücksprung zum Schritt 804 durchgeführt. Die Schritte 804, 806, 1301, 807, 808, 809 und 810 werden ausgeführt, bis gemäß einer Ja-Alternative im Schritt 810 alle Segmente empfangen worden sind, und in einem Schritt 809 akzeptiert bzw. angenommen worden sind, womit das Synchronisationszeitimpulssignal Ts in einem Schritt 811 erzeugt wird, womit die Erfassungsprozedur beendet ist. Dann wird ein Rücksprung zum Schritt 801 durchgeführt und auf eine neue Signatur gewartet.
Nun wird die Prozedur, der durch die in 10 dargestellte Anordnung gefolgt wird, in einfachen Ausdrücken unter Bezugnahme auf 14 erklärt werden. Die Anordnung der 10 enthält mehrere Zähler, Zeitgeber und Speicher. Der jeweilige Zustand der verschiedenen Zähler, Zeitgeber und Speicher ist symbolmäßig in 14 durch zwei unterschiedliche Zustände gezeigt, d. h. "Warten auf das Segment S1" und "Warten auf das nächste Segment". Diejenigen Zähler, Zeitgeber und Speicher, die den Zustand "Warten auf das Segment S1" haben, sind frei, um zum Erfassen von Signaturen verwendet zu werden. Ein Zähler, ein Zeitgeber und ein Speicher schalten zu dem Zustand "Warten auf das nächste Segment" um, wenn sie zur Erfassung zugeteilt worden sind, was dann stattfindet, wenn der erste Korrelationswert a1 den ersten Schwellenwert TV1 überschritten hat. Zähler, Zeitgeber und Speicher, die die Zustände "Warten auf das nächste Segment" besetzen, schalten zu dem Zustand "Warten auf das Segment S1" um, wenn eine Signatur erfasst wird. Wenn ein Schwellenwert in einem vorangehenden Erfassungsprozess nicht überschritten wird, schalten der Zähler, der Zeitgeber und der Speicher, die für genau diese Erfassung verwendet wurden, von dem Zustand "Warten auf das nächste Segment" zu dem Zustand "Warten auf das Segment S1" um. Dieser Zähler, dieser Zeitgeber und dieser Speicher werden dann für einen neuen Erfassungsprozess verfügbar. Das ist im Prinzip dieselbe Prozedur wie diejenige, die unter Bezugnahme auf 13 beschrieben ist, wenn auch mit der Ausnahme, dass mehrere Erfassungen von möglichen Signaturen gleichzeitig bewirkt werden können. Dies kann mit oder ohne Segmentinversionskoeffizienten bewirkt werden. In Bezug auf die Blöcke 801–811 wird Bezug genommen auf die Beschreibung der 8 und 13. In einem Schritt 1400 wird entschieden, ob ein Zeitgeber auf Null nach unten gezählt ist, so dass der Korrelationswert gemäß einer Ja-Alternative addiert wird. In einem Schritt 1401 wird angezeigt, dass ein Zeitgeber frei ist, d. h. für die Erfassung einer neuen möglichen Signatur verwendet werden kann, während in einem Schritt 1402 alle Zeitgeber auf Null gesetzt oder gelöscht sind, nachdem das Synchronisationszeitimpulssignal Ts erzeugt worden ist.
Es ist im Vorangehenden gesagt worden, dass die Werte vor einem Durchführen des Vergleichs mit jeweiligen Schwellenwerten in den Speicher geladen werden. Das ist jedoch nicht nötig. Es kann veranlasst werden, dass die Prozedur weniger Schritte enthält, indem der Vergleich zuerst mit den jeweiligen Schwellenwerten durchgeführt wird, und nur diejenigen Schwellenwerte in den Speicher geladen werden, die gemäß dem Vergleich überschritten sind. Diese Prozedur erniedrigt auch weiterhin den Energieverbrauch.
Die Abtaststellen in den einzelnen Bits im empfangenen Bitstrom sind in den zuvor beschriebenen Anordnungen und Prozeduren nicht berücksichtigt worden. In Wirklichkeit jedoch hat jedes Bit eine bestimmte Form, und aus diesem Grund wird ein Abtasten vorzugsweise in der Mitte von jedem Bit im Bitstrom liegen. Die Abtastzeit ist bei Anwendungen mit oben beschriebenen Korrelatoren nicht bekannt, und es ist daher bevorzugt, gegen unterschiedliche Abtastpunkte im Bitstrom zu korrelieren. Beim Bestimmen der besten Abtaststelle ist es normal, die empfangene Sequenz K-mal (wobei K normalerweise 4 oder 16 ist) über abzutasten. 15 zeigt einen Korrelator, der vier Korrelationen mit einem jeweiligen Bit ausführt (K = 4), anstelle von einer Korrelation mit einem jeweiligen Bit, wie es oben beschrieben ist. Die Zeitverzögerungseinheiten 220, 221, 222, 223 sind zwischen einem jeweiligen Ausgang 202, 203, 204, 205 im Schieberegister 200 vervierfacht worden, was bedeutet, dass jedes Bit in der Sequenz mit den Korrelationskoeffizienten C₀, C₁, ..., C_LS–1 viermal multipliziert werden wird. Wenn der in 15 gezeigte Korrelator ein Teil des sequentiellen Korrelators ist, wie beispielsweise des in 3 gezeigten Korrelators, wird alles viermal schneller ausgeführt. Die neuen Zeitverzögerungseinheiten 1500 sind in 15 gezeigt. Die Zeitgeber in der Zeitgebereinheit 1001 enthalten nun unterschiedliche Zeitreferenzen für die Bitphase und auch für die Abtastphase.
Alternativ dazu können K parallele Korrelatoren zum Korrelieren gegenüber unterschiedlichen Abtastpunkten verwendet werden. Jeder Korrelator wird dann bei normalen Symbolraten ausgeführt.

Claims

Verfahren zum Erfassen einer Symbolsequenz (SS, 1) bei einem asynchronen Empfang mittels einer bekannten digitalen Sequenz, mit den folgenden Schritten: a) Teilen der bekannten digitalen Sequenz in wenigstens zwei separate Segmente (S1, S2, ...); b) Zuteilen einer Anzahl von spezifischen Schwellenwerten (TVl, TV2, ...) gleich der Anzahl der Segmente; c) Korrelieren (801) der empfangenen Symbolsequenz (SS) und der ersten Sequenz (S1) der bekannten digitalen Sequenz, um damit einen ersten Korrelationswert (a1) zu erhalten; d) Speichern (802) des ersten Korrelationswerts (a1); e) Korrelieren der empfangenen Symbolsequenz (SS) und des zweiten Segments (S2) der bekannten digitalen Sequenz, um damit einen zweiten Korrelationswert (a2) zu erhalten; f) Addieren (807) des zweiten Korrelationswerts (a2) zu dem gespeicherten ersten Korrelationswert (a1), um einen ersten Summierungswert (a1 + a2) zu erhalten; g) Vergleichen (809) des ersten Summierungswerts (a1 + a2) mit einem zweiten (TV2) der Schwellenwerte, womit eine Anzeige dafür erhalten wird, dass die Symbolsequenz erfasst worden ist, wenn die Summe den zweiten Schwellenwert (TV2) übersteigt, gekennzeichnet durch – Speichern des ersten Korrelationswerts (a1) gemäß Schritt d) nur in einem Fall, wenn dieser Wert einen ersten (TV1) der Schwellenwerte übersteigt, womit ein Einstellen eines bestimmten ersten Zeitpunkts (t1a) gemäß der Länge des zweiten Segments durchgeführt wird, wobei der Zeitpunkt (t1a) einem Zeitpunkt entspricht, zu welchem erwartet wird, dass das Ausgangssignal für das zweite Segment (SS2) des Korrelators seinen höchsten Wert erreicht, und – Durchführen der Korrelation der empfangenen Symbolsequenz (SS) und des zweiten Segments (S2) der bekannten digitalen Sequenz gemäß Schritt e) zum ersten Zeitpunkt (t1a).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die digitale Sequenz in mehr als zwei Segmente (S1, S2, S3, S4, ...) aufgeteilt wird, gekennzeichnet durch – Wiederholen des Schritts d) mit einem Speichern des ersten Summierungswerts (a1 + a2) wenigstens dann, wenn der Wert die Schwellenwerte des zweiten Schwellenwerts (TV2) übersteigt; – Wiederholen eines Einstellens eines zweiten Zeitpunkts (t2a) gemäß der Länge des dritten Segments; – Wiederholen des Schritts e) für das dritte Segment (S3) beim zweiten Zeitpunkt (t2a), um damit einen dritten Korrelationswert (a3) zu erhalten; – Wiederholen des Schritts f) durch Addieren des dritten Korrelationswerts (a3) zu dein ersten Summierungswert (a2 + a3), um einen zweiten Summierungswert (a1 + a2 + a3) zu erhalten; – Wiederholen des Schritts g) für den zweiten Summierungswert (a1 + a2 + a3) und einen dritten Schwellenwert (TV3); und – Wiederholen der Schritte d), e), f) und g) für eine Anzahl von Malen entsprechend der Anzahl von aufgeteilten Segmenten in der digitalen Sequenz.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–2, gekennzeichnet durch Wiederholen des Schritts d) bis zu und einschließlich von dem Schritt g), bis das letzte Segment in der digitalen Sequenz korreliert worden ist; und Erzeugen eines Synchronisierungszeit-Pulssignals (Ts) in Verbindung mit einem letzten Summierungswert (a1 + a2 + ...), der einen letzten Schwellenwert überstiegen hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, gekennzeichnet durch Teilen der bekannten digitalen Sequenz in Segmente von wechselseitig unterschiedlichen Längen; und Zuteilen neuer Korrelationskoeffizienten (C0, C1, C2, ...) vor jeder Korrelation.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, gekennzeichnet durch Teilen der bekannten digitalen Sequenz in Segmente von wechselseitig gleichen Längen.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Zuteilen unterschiedlicher Bitmuster zu den Segmenten; und Zuteilen (800, 805) neuer Korrelationskoeffizienten (C0, C1, C2, ...) vor jeder Korrelation.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Zuteilen derselben Bitmuster zu den Segmenten.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Zuteilen eines bestimmten Bitmusters zu einem Teil der Segmente; und Zuteilen einer invertierten Version desselben Bitmusters zu übrigen Segmenten, um eine spezifische Segmentsequenz zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentsequenz ein sogenannter Code maximaler Länge ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentsequenz eine sogenannte Gold-Sequenz ist.
Verfahren nach einen der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentsequenz eine sogenannte Barker-Sequenz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7–11, wenn wenigstens der erste Korrelationswert (a1) den ersten Schwellenwert (TV1) der Schwellenwerte überstiegen hat, gekennzeichnet durch die Schritte zum Bewirken einer neuen Korrelation gemäß den Schritten c) und e) in einem weiteren Teil der empfangenen Symbolsequenz (SS), der später als der Teil der Symbolsequenz (SS) empfangen wird, für welchen eine Korrelation gemäß den Schritten c) und e) bereits begonnen hat, wobei wiederholte Korrelationswerte (b1, b2, b3, ...) erhalten werden, wobei diese Werte gemäß den Schritten d) und f) gespeichert und addiert werden und gemäß dem Schritt g) mit jeweiligen Schwellenwerten (TV1, TV2, ...) verglichen werden, nachdem man den Zeitpunkt eingestellt hat, wodurch die Aufmerksam auf irgendeine wahre Symbolsequenz gezogen wird, die nach einer früher erfassten falschen Symbolsequenz empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Nullsetzen (1402) von wenigstens einem Zeitgeber nach einer Erzeugung des Synchronisierungszeit-Pulssignals.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitmuster der Segmente ein sogenannter Code maximaler Länge ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitmuster der Segmente eine sogenannte Gold-Sequenz ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitmuster der Segmente eine sogenannte Barker-Sequenz ist.
Anordnung zum Erfassen einer Symbolsequenz (SS) bei einem asynchronen Empfang mittels einer bekannten digitalen Sequenz, wobei die Anordnung folgendes aufweist: – wenigstens einen Korrelator (300), der zum Korrelieren der empfangenen Symbolsequenz (SS) und der Segmente (S1, S2) der bekannten digitalen Sequenz funktioniert, um damit einen ersten und einen zweiten Korrelationswert (a1, a2) zu erhalten; – wenigstens einen Speicher (308) zum Speichern des ersten Korrelationswerts (a1); – wenigstens einen Addierer (304), der zum Addieren des zweiten Korrelationswerts (a2) zu dem gespeicherten Korrelationswert (a1) funktioniert, um einen ersten Summierungswert (a1 + a2) zu erhalten; – eine Steuereinheit (311), die zum Vergleichen des ersten Summierungswerts (a1 + a2) mit einem zweiten (TV2) der Schwellenwerte funktioniert, womit eine Anzeige dafür erhalten wird, dass die Symbolsequenz erfasst worden ist, wenn der erste Summierungswert (a1 + a2) den zweiten Schwellenwert (TV2) übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Anordnung weiterhin wenigstens einen Zeitgeber (319) zum Einstellen eines bestimmten Zeitpunkts (t1a) aufweist, wobei der Zeitpunkt einem Zeitpunkt entspricht, zu welchem erwartet wird, dass das Ausgangssignal für das zweite Segment (S2) des Korrelators (300) seinen höchsten Wert erreicht; und – die Steuereinheit (311) angeordnet und eingerichtet ist, um den ersten Korrelationswert (a1) mit dem ersten (TV1) der Schwellenwerte zu vergleichen, wobei die Steuereinheit den ersten Korrelationswert (a1) im Speicher (308) speichert und den Zeitpunkt (t1a) an dem Zeitgeber (319) nur dann einstellt, wenn der erste Korrelationswert (a1) den ersten (TV1) der Schwellenwerte übersteigt.
Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, – dass der Korrelator (300) zum Korrelieren der empfangenen Symbolsequenz (SS) und der Segmente (S3, S4, ...) der bekannten digitalen Sequenz funktioniert, nachdem der erste und der zweite Korrelationswert (a1, a2) erhalten worden sind, um damit einen dritten und einen vierten Korrelationswert (a3, a4, ...) zu erhalten; – dass der Speicher (308) wenigstens dann zum Speichern der Summierungswerte (a1 + a2, a1 + a2 + a3, a1 + a2 + a3 + a4, ...) der Korrelationswerte funktioniert, wenn die Summierungswerte den Schwellenwert (TV2, TV3, TV4, ...) übersteigen; – dass der Addierer (304) zum Addieren der Korrelationswerte (a3, a4, ...) zu den gespeicherten Summierungswerten (a1 + a2, a1 + a2 + a3, a1 + a2 + a3 + a4, ...) funktioniert, um neue Summierungswerte (a1 + a2 + a3, a1 + a2 + a3 + a4, ...) zu erhalten, wobei die neuen Summierungswerte im Speicher (308) gespeichert werden; – dass wenigstens ein Zeitgeber (319) zum Einstellen bestimmter Zeitpunkte (t3a, t4a, ...) enthalten ist; und – dass die Anordnung einer Steuereinheit (311) zum Einstellen des Zeitgebers und für einen Vergleich der neuen Summierungswerte (a1 + a2 + a3, a1 + a2 + a3 + a4, ...) mit den Schwellenwert (TV3, TV4, ...) enthält, und um dann, wenn die Symbolsequenz (SS) erfasst worden ist, anzuzeigen, welche erhalten ist, wenn die Schwellenwerte (TV3, TV4, ...) durch jeweilige Summierungswerte (a1 + a2 + a3, a1 + a2 + a3 + a4, ...) überschritten worden sind.
Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (311) zum Zuteilen neuer Korrelationskoeffizienten (C0, C1, C2, ...) vor jeder Korrelation funktioniert.
Anordnung nach einem der Ansprüche 17–19, gekennzeichnet durch einen Multiplizierer zum Multiplizieren der Korrelationswerte (a1, a2, ...) mit einem spezifizierten Koeffizienten, um einen Segment-Korrelator zu erhalten.
Anordnung nach einem der Ansprüche 17–20, gekennzeichnet durch eine Addierer-Speicher-Multiplizierer-Einheit (1000) und eine Zeitgebereinheit (1001), die zum Unterstützen einer gleichzeitigen Korrelation von möglichen Symbolsequenzen funktionieren; und dadurch, dass die Anordnung einen Adressenbus (1102) enthält, der so angeordnet und eingerichtet ist, dass eine durch die Steuereinheit (311) gegebene Adresse die Auswahl von aktiven Einheiten steuert.
Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (311) auch zum Einstellen von wenigstens einem Zeitgeber in der Zeitgebereinheit (1001) auf Null funktioniert, wenn die Symbolsequenz erfasst worden ist.