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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Kommunikations-Vorrichtung zum Senden und Empfangen
von Steuer- und Benutzerdaten-Bursts in einem digitalen Kommunikations-System
und auf ein Verfahren zum Unterscheiden zwischen Daten-Bursts einer
ersten Art, die von einer ersten Kommunikations-Vorrichtung übertragen
werden, und Daten-Bursts einer zweiten Art, die von der ersten Art verschieden
sind und von einer zweiten Kommunikations-Vorrichtung in einem digitalen
Kommunikations-System übertragen
werden. Die Kommunikations-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann
eine Basis-Station oder ein mobiles Endgerät des Kommunikations-Systems
sein. Die erste Kommunikations-Vorrichtung und die zweite Kommunikations-Vorrichtung
können
eine Basis-Station bzw. ein mobiles Endgerät oder zwei mobile Endgeräte sein, die
direkt miteinander kommunizieren. Die vorliegende Erfindung ermöglicht insbesondere
die Unterscheidung der Verkehrsrichtung von empfangenen Daten-Bursts.
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In einem digitalen Radio-Kommunikations-System
dient eine Basis-Station gewöhnlich
dazu, in vorbestimmten Zellen mit mehreren mobilen Endgeräten oder
Benutzerausrüstungs-Endgeräten zu kommunizieren.
Die Übertragung
von Daten von der Basis-Station zu den mobilen Endgeräten wird Rückverbindung
genannt, und die Übertragung
von Daten von den mobilen Endgeräten
zu der Basis-Station wird Hinverbindung genannt. In manchen Kommunikations-Systemen
ist eine direkte Übertragung von
Daten-Bursts zwischen den mobilen Endgeräten möglich. Die Daten, die entweder
Steuerdaten oder Benutzerdaten, z. B. Sprachdaten, sein können, werden
in Daten-Bursts übertragen.
Für die Übertragung von
Daten-Bursts sind mehrere Übertragungskanäle definiert.
Die Übertragungskanäle hängen von
dem einzelnen benutzten Kommunikations-System ab. In jedem Kommunikations-System
sind jedoch Übertra gungskanäle für die Übertragung
von Synchronisierungsdaten, Steuerdaten und Benutzerdaten notwendig.
Mittels der Synchronisierungsdaten synchronisieren die mobilen Endgeräte deren
Zeitmultiplex-Rahmen mit der Zeitsteuerung der Basis-Stationen. Die Steuerdaten-Kanäle werden
z. B. von den Basis-Stationen benutzt, um Rundsende-Steuerdaten
zu allen mobilen Endgeräten
in der jeweiligen Zelle zu übertragen.
Der Synchronisierungskanal kann Teil eines Steuerkanals, beispielsweise
des Rundsende-Steuerkanals sein. Die Daten-Kanäle
werden von den mobilen Endgeräten
benutzt, um Benutzerdaten zu den Basis-Stationen zu übertragen,
und sie werden von den Basis-Stationen benutzt, um Benutzerdaten
zu den mobilen Endgeräten
zu übertragen.
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Ein Beispiel für den Aufbau des Zeitmultiplex-Rahmens
eines Datenträgerzugriffs-Steuerkanals
MAC (Media Access Control Channel), der die meisten gemeinsamen
Kanäle
umfasst, ist in 1 gezeigt.
Der in 1 gezeigte Aufbau
des MAC-Zeitmultiplex-Rahmens
umfasst einen Steuerkanal, z. B. einen Rundsende-Steuerkanal (BCCH),
der von den Basis-Stationen benutzt wird, um Steuerdaten zu allen
mobilen Endgeräten
in den jeweiligen Zellen zu übertragen,
Verkehrskanäle
für eine
Hinverbindungs- oder Rückverbindungs-Übertragung
von Benutzerdaten und einen Kanal mit wahlfreiem Zugriff RACH (Random
Access Channel). Der Kanal mit wahlfreiem Zugriff RACH wird von
den mobilen Endgeräten
benutzt, um Service-Anforderungen zu den Basis-Stationen zu übertragen.
Beispielsweise sendet das mobile Endgerät, wenn es einen Benutzerdaten-Kanal zum Übertragen
von Benutzerdaten zu einer Basis-Station benötigt, eine Service-Anforderung über den
Kanal mit wahlfreiem Zu-griff RACH an die Basis-Station. Die Basis-Station,
welche die Service-Anforderung empfängt, antwortet auf die Anforderung
durch Rücksenden
einer entsprechenden Erlaubnis- oder Zurückweisungsmeldung an das mobile
Endgerät.
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Wie in 1 gezeigt
enthalten die verschiedenen Kanäle Trainingssequenzen,
Einleitungen und/oder Datenvorsätze.
Für eine
exakte Synchronisierung der Empfangseinheit, d. h. einer Basis-Station
oder eines mobilen Endgeräts,
die/das Daten-Bursts auf einem Übertragungskanal
empfängt, werden
hauptsächlich
Trainingssequencen oder Synchronisierungs-Datenvorsätze benutzt, um einen zuverlässigen Empfang
und eine Benutzung der übertragenen
Daten zu ermöglichen.
Eine Trainingssequenz besteht beispielsweise aus einer vorbestimmten
Anzahl von Wiederholungsmustern oder Zeichen, wobei jedes Zeichen
aus einer bestimmten Anzahl von Mustern besteht. Typischerweise
sind alle Zeichen oder Wiederholungsmuster in einer gegebenen Trainingssequenz
identisch, d. h. sie haben die gleiche Form oder den gleichen Inhalt.
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Um das Beispiel GSM (Global System
for Mobile Communications) zu betrachten, sei angemerkt, dass die
normalen Benutzerdaten-Bursts, die Synchronisierungs-Bursts und
die Bursts zum Erreichen des wahlfreien Zugriffs jeweils eine Trainingssequenz
enthalten. In den normalen Benutzerdaten-Bursts befindet sich die Trainingssequenz
in der Mitte eines Zeitschlitzes und umfasst 26 Bits. In einem Synchronisierung-Burst
befindet sich die Trainingssequenz ebenfalls in der Mitte eines
Zeitschlitz, umfasst jedoch 64 Daten-Bits. In einem Burst zum Erreichen des
wahlfreien Zugriffs befindet sich die Trainingssequenz in dem Vorderteil
des Zeitschlitzes und umfasst 41 Bits. In diesem Fall kann eine
Kommunikations-Vorrichtung, welche die verschiedenen Arten von Daten-Bursts
empfängt,
leicht die verschiedenen Arten von Daten-Bursts aus deren verschiedenen
Trainingssequenzen unterscheiden, und Rückverbindungs- und Hinverbindungs-Daten-Bursts
können
ohne Probleme erkannt werden. Die Druckschriften
EP 767 557 A1 u. WO 98/25356 offenbaren
Verfahren und Vorrichtungen zum Empfangen von Signalen in dem System
GSM. Gemäß beiden
Druckschriften wird die Unterscheidung empfangener verschiedener
Burst-Arten mittels einer Kreuzkorrelation mit einer bekannten Bitsequenz durchgeführt. Ein
mobiles Endgerät
kann daher leicht zwischen einem Rund sende-Steuerdaten-Burst, der von
einer Basis-Station an alle mobilen Endgeräte in der entsprechenden Zelle
rundgesendet wird, und Benutzerdaten-Bursts oder Bursts zum Erreichen des
wahlfreien Zugriffs unterscheiden, die von anderen mobilen Endgeräten zu der
Basis-Station übertragen
werden. Die Benutzung von Trainingssequenzen verschiedener Längen oder
Formen für
die verschiedenen Arten von Daten-Bursts, wie sie z. B. in der Druckschrift
WO 98/25356 vorgeschlagen ist, erfordert jedoch einen komplexen
Detektoraufbau in der Empfangseinheit, weil sich die Empfangseinheit mit
vielen verschiedenen Arten von Trainingssequenzen zu befassen hat.
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Die Druckschrift
US 5,282,227 offenbart eine Vorrichtung
zum Erkennen eines Musters von Zeichen aus der Amplitude des Ergebnissignals
seiner Autokorrelation.
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Abhängig von dem Vielfachzugriffs-System, z.
B. das Frequenzteilungs-Vielfachzugriffs-System, das Zeitmultiplex-Vielfachzugriffs-System
oder das Kode-Vielfachzugriffs-System,
das in einem Kommunikations-System benutzt wird, kann ein mobiles Endgerät weitere
Kriterien, z. B. eine Frequenz- oder Kodeunterscheidung ausnutzen,
die zum Unterscheiden zur Verfügung
stehen, wenn Daten-Bursts von einer Basis-Station oder von anderen
mobilen Endgeräten übertragen
worden sind. In diesem Fall kann sogar die Benutzung identischer
Trainingssequenzen in den verschiedenen Arten von Daten-Bursts möglich sein.
Wenn jedoch keine weiteren Kriterien zur Verfügung stehen, wie dies z. B.
in einer Zeitmultiplex-Duplex-Betriebsart (TDD-Betriebsart) der
Fall ist, bei der die gleiche Trägerfrequenz
benutzt wird, kann ein mobiles Endgerät nicht unterscheiden, ob die
Daten-Bursts von
einer Basis-Station oder von anderen mobilen Endgeräten kommen,
wenn identische Trainingssequenzen in den verschiedenen Daten-Bursts benutzt
werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht daher darin, eine Kommunikations-Vorrichtung zum Senden
und Empfangen von Steuer- und Benutzerdaten-Bursts in einem digitalen
Kommunikations-System zu schaffen, die in der Lage ist, auf leichte
und einfache Weise zwischen zwei Arten von Daten-Bursts zu unterscheiden. Die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung besteht ferner darin, ein Verfahren zum
Unterscheiden zwischen Daten-Bursts einer ersten Art, die von einer
ersten Kommunikations-Vorrichtung übertragen werden, und Daten-Bursts
einer zweiten Art, die von der ersten Art verschieden sind und von
einer zweiten Kommunikations-Vorrichtung in einem digitalen Kommunikations-System übertragen
werden, zu schaffen.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch
eine Kommunikations-Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Steuer-
und Benutzerdaten-Bursts in einem digitalen Kommunikations-System
nach Anspruch 1 gelöst.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird
ferner durch ein Verfahren zum Unterscheiden zwischen Daten-Bursts
einer ersten Art, die von einer ersten Kommunikations-Vorrichtung übertragen
werden, und Daten-Bursts einer zweiten Art, die von der ersten Art
verschieden sind und von einer zweiten Kommunikations-Vorrichtung
in einem digitalen Kommunikations-System übertragen werden, nach Anspruch
8 gelöst.
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Die Kommunikations-Vorrichtung und
das Unterscheidungs-Verfahren
gemäß der vorliegenden Erfindung
ermöglichen
im besonderen die Unterscheidung zwischen verschiedenen Verkehrsrichtungen.
Dadurch ist eine empfangende Kommunikations-Vorrichtung in der Lage,
zu unterscheiden, ob ein empfangener Daten-Burst von Interesse ist
oder nicht.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht demzufolge
die Benutzung von Trainingssequenzen mit sehr ähnlichen Formen in den verschiedenen
Arten von Daten-Bursts, die für
verschiedene Verkehrsrichtungen, z. B. für die Hinverbindung und die
Rückverbindung,
in dem Kommunikations-System benutzt werden, so dass der allgemeine
Aufbau der Kommunikations-Vorrichtungen
in dem Kommunikations-System merklich vereinfacht wird. Insbesondere können sehr ähnliche
Aufbauten zum Erzeugen der Trainingssequenzen auf der Senderseite
und zum Korrelieren der auf der Empfängerseite empfangenenen Trainingssequenzen
in den verschiedenen Kommunikations-Vorrichtungen vorgesehen werden.
Ferner kann für
alle verschiedenen Arten von Daten-Bursts ein einziger Erfassungs-
oder Erkennungsaufbau in der Kommunikations-Vorrichtung benutzt
werden. Demzufolge können
die Kommunikations-Vorrichtungen in einfacher und kostengünstiger Weise
gebaut werden.
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Die Trainingssequenzen verschiedener
Arten von Bursts können
mit einem sehr ähnlichen
Inhalt oder einer sehr ähnlichen
Form gebildet sein, müssen
jedoch zu verschiedenen Phasenwerten an dem Ausgang des Autokorrelations-Mittels
auf. der empfangenden Seite führen,
so dass die verschiedenen Arten von Daten-Bursts unterschieden werden können. Demzufolge
ist die Kommunikations-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
in der Lage, auf einfache und leichte Weise zwischen zwei verschieden
Arten von Daten-Bursts zu unterscheiden.
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Die Trainingssequenzen, die in den
verschiedenen Arten von Daten-Bursts benutzt werden, müssen keine
identischen Längen
haben, solange sie zu verschiedenen Phaseninformationen in dem Autokorrelations-Ergebnis
auf der Empfängerseite
führen. Demzufolge
können
Inhalt und Länge
der verschiedenen Trainingssequenzen, die in den verschiedenen Arten
von Daten-Bursts benutzt werden, voneinander verschieden sein. Falls
die erste Trainingssequenz z. B eine Länge von 8 Zeichen hat und die zweite
Trainingssequenz eine Länge
von 6 Zeichen hat, wobei jedes Zeichen die gleiche Anzahl von Mustern
hat, könnten
die Amplituden des Spitzenwerts des Autokorrelations-Ergebnisses
verschieden sein. Ein wichtiges Charakteristikum der vorliegenden
Erfindung besteht jedoch darin, dass die Phaseninformation des Autokorrelations-Er gebnisses
für die
zwei Trainingssequenzen verschieden ist, so dass die verschiedenen
Arten von Daten-Bursts unterschieden werden können. Selbst wenn die Trainingssequenzen
verschiedene Längen
haben, kann der gleiche Autokorrelator-Aufbau auf der Empfängerseite benutzt werden.
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Die vorliegende Erfindung bietet
das Konzept eines digitalen Kommunikations-Systems, in dem die Basis-Stationen
Daten-Bursts einer ersten Art senden, die eine erste Trainingssequenz
enthalten, und die mobilen Endgeräte Daten-Bursts einer zweiten Art senden, die
eine zweite Trainingssequenz enthalten. Alternativ dazu oder zusätzlich können verschiedene
mobile Endgeräte
des Kommunikations-Systems Daten-Bursts senden, die jeweils verschiedene
Trainingssequenzen haben. Beispielsweise kann ein erstes mobiles
Endgerät
Daten-Bursts einer ersten Art senden, die eine erste Trainingssequenz
enthalten, und ein zweites mobiles Endgerät kann Daten-Bursts einer zweiten
Art senden, die eine zweite Trainingssequenz enthalten. Demzufolge
ist eine empfangende Einrichtung, z. B. eine Basis-Station oder
ein mobiles Endgerät,
in der Lage, die Verkehrsrichtung empfangener Daten-Bursts zu unterscheiden.
Dadurch sind die ersten Trainingssequenzen und die zweiten Trainingssequenzen
voneinander verschieden, haben jedoch eine sehr ähnliche Form. Die Formen der
ersten bzw. der zweiten Trainingssequenzen werden derart gewählt, dass
das Ergebnis einer Autokorrelations-Prozedur auf der Empfängerseite
verschiedene Phasenwerte für
die erste bzw. die zweite Trainingssequenz zeigt, so dass sie klar
unterschieden werden können. Demzufolge
können
eine unnötige
Verarbeitung und eine Energieverschwendung in der empfangenden Kommunikations-Vorrichtung
auf der Grundlage der Unterscheidung, ob der empfangene Daten-Burst von
Interesse ist oder nicht, vermieden werden.
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Das Erkennungsmittel der Kommunikations-Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst Mittel zum Erfassen der Phase des Autokorrelations-Ergebnisses
der Trainingssequenz. Das Erkennungsmittel kann ferner Mittel zum
Vergleichen der erfassten Phase mit einem vorbestimmten Phasenschwellwert
zum Erkennen der Art des empfangenen Daten-Bursts umfassen. Diese erste Alternative
ermöglicht
eine sehr exakte Phasenbestimmung, die ferner für die Berechnung eines exakten
Werts des Frequenzversatzes der übertragenen
Daten-Bursts benutzt werden kann.
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In einer zweiten Alternative umfasst
das Erkennungsmittel vorteilhafterweise Mittel zum Erfassen des
Vorzeichenwerts des realen Teils des Autokorrelations-Ergebnisses
bezüglich
der Trainingssequenz und Mittel zum Bestimmen der Art des empfangenen
Daten-Bursts auf der Grundlage des Vorzeichenwerts. Diese zweite
Alternative ermöglicht
einen sehr einfachen Aufbau des Erkennungsmittels, da nur der Vorzeichenwert
zu beachtetn ist.
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Ferner wird vorteilhafterweise in
der ersten Trainingssequenz, jedoch nicht in der zweiten Trainingssequenz,
jedes Zeichen oder Muster in Beziehung zu dem jeweiligen vorhergehenden
Zeichen oder Muster invertiert, so dass die verschiedenen Phasen-Kennlinien
der jeweiligen Autokorrelations-Ergebnisse eine einfache Erkennung
der Art des empfangenen Daten-Bursts ermöglichen. Typischerweise sind
die Muster der Zeichen der Trainingssequenzen komplexe Werte, so
dass das Invertieren eines Zeichens in Beziehung zu einem anderen
Zeichen bedeutet, dass die Muster des einen Zeichens negative komplexe
Werte der Muster des anderen Zeichens sind. Der Inhalt, d. h. die
absoluten Werte der Muster und demzufolge der Zeichen der verschiedenen
Daten-Bursts kann
der gleiche sein, oder er kann für
die verschiedenen Arten von Daten-Bursts verschieden sein.
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Ferner bestehen vorteilhafterweise
alle Zeichen der ersten bzw. der zweiten Trainingssequenz aus der
gleichen Anzahl von Mustern und haben einen identischen absoluten
Wert.
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Dies vereinfacht außerordentlich
die allgemeine Ausführung
der Kommunikations-Vorrichtungen, da alle Vorrichtungen mit beinahe
den gleichen erzeugenden und empfangenden Mitteln für die Trainingssequenzen
aufgebaut sein können.
Obwohl sich die ersten und zweiten Trainingssequenzen sehr wenig
voneinander unterscheiden, ergibt das Autokorrelations-Ergebnis
verschiedene Phasenwerte für die
erste bzw. die zweite Trainingssequenz, so dass eine klare Unterscheidung
zwischen den verschiedene Arten von Daten-Bursts möglich ist.
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Vorteilhafterweise ist die Kommunikations-Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein mobiles Endgerät
des Kommunikations-Systems. Dabei ist die erste Burst-Art ein Rückverbindungs-Daten-Burst
von einer Basis-Station, und die zweite Burst-Art ist ein Hinverbindungs-Daten-Burst von
einem anderen mobilen Endgerät.
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Die vorliegende Erfindung wird in
der folgenden Beschreibung mehr ins einzelne gehend anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die vorliegenden Figuren erklärt.
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1 zeigt
ein Beispiel für
den Aufbau eines Zeitmultiplex-Rahmens eines Datenträgerzugriffs-Steuerkanals.
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2 zeigt
einen Grundaufbau einer Kommunikations-Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3 zeigt
den Grundaufbau einer Trainingssequenz gemäß der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
den allgemeinen Aufbau eines Autokorrelations-Mittels und eines Erkennungsmittels,
die in einer Kommunikations-Vorrichtung benutzt werden können, wie
sie in 2 gezeigt ist.
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5 zeigt
ein Beispiel für
ein Autokorrelations-Ergebnis, das von dem in 4 gezeigten Autokorrelations-Mittel für eine erste
Trainingssequenz gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgegeben wird.
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6 zeigt
ein Beispiel für
ein Ausgangssignal des in 4 gezeigten
Autokorrelations-Mittels für
eine zweite Trainingssequenz gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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7 zeigt
ein erstes Beispiel für
ein Erkennungsmittel, das in einer Kommunikations-Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung benutzt werden kann.
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8 zeigt
ein zweites Beispiel für
ein Erkennungsmittel, das in einer Kommunikations-Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung benutzt werden kann.
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In 2 ist
der allgemeine Aufbau einer Kommunikations-Vorrichtung 1 zum Senden und Empfangen
von Steuer- und Benutzerdaten-Bursts in einem digitalen Kommunikations-System
gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Die Kommunikations-Vorrichtung 1 kann
ein mobiles Endgerät
oder eine Basis-Station oder Teil eines mobilen Endgeräts oder
einer Basis-Station des Kommunikations-Systems sein. Die Kommunikations-Vorrichtung 1 umfasst
eine Antenne 2 zum Empfangen von Daten-Bursts von einer
sendenden Seite, z. B, einer Basis-Station des Kommunikations-Systems.
Die empfangenen Daten-Bursts werden einem Mittel in Form einer Hochfrequenzeinrichtung 3 zugeführt, welche die
empfangenen Hochfrequenz-Bursts in Basisbandsignale rückumwandelt.
Die rückumgewandelten
Signale werden einem sog. IQ-Demodulationsmitttel 4 zugeführt, in
dem sie demoduliert werden, um eine Datensequenz zu gewinnen, und
werden dann einem Korrelationsmittel 5 zum Autokorrelieren der
Daten zugeführt.
Nach der Autokorrelation wird das Autokorrelations-Ergebnis einem
Erkennungsmittel 7 zum Erkennen der Art der empfange nen
Daten-Bursts auf der Grundlage eines Phasenwerts des Autokorrelations-Ergebnisses
der Trainingssequenz des Daten-Bursts zugeführt. Die Information über die Art
des empfangenen Daten-Bursts kann z. B. für die Entscheidung benutzt
werden, ob eine weitere Verarbeitung, z. B. in einem Dekodierungsmittel 6,
durchgeführt
wird oder nicht. Es ist ersichtlich, dass die in 2 dargestellte Kommunikations-Vorrichtung 1 nur
sehr allgemein die wichtigen Teile hinsichtlich der vorliegenden
Erfindung zeigt, jedoch alle weiteren notwendigen Elemente zum Senden
und Empfangen von Information in dem Kommunikations-System, Umsetzen
empfangener Daten-Bursts in sichtbare oder hörbare Signale für einen
Benutzer und Umsetzen von Sprach- oder Schreibdaten in zu einer
anderen Kommunikations-Vorrichtungn zu übertragende Daten-Bursts umfasst.
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Die Kommunikations-Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in der Lage, zwischen der ersten Art von Daten-Bursts und der zweiten
Art von Daten-Bursts, die von der ersten Art von Daten-Bursts verschieden
ist, durch Verarbeitung des Autokorrelations-Ergebnisses der ersten
Trainingssequenz der ersten Art von Daten-Bursts und der zweiten
Trainingssequenz der zweiten Art von Daten-Bursts zu unterscheiden.
In dem Fall, in dem die erste Art von Daten-Bursts von einer Basis-Station übertragen
wird und die zweite Art von Daten-Bursts von einem mobilen Endgerät des Kommunikations-Systems übertragen
wird, ist die Kommunikations-Vorrichtung 1 daher in der
Lage, zwischen Hinverbindungs- und Rückverbindungs- Daten-Bursts
zu unterscheiden und um auf der Grundlage dieser Unterscheidung über die
weitere Verarbeitung der empfangenen Daten-Bursts zu entscheiden.
In dem Fall, in dem die erste Art von Daten-Bursts von einem ersten mobilen Endgerät übertragen
wird und die zweite Art von Daten-Bursts von einem zweiten mobilen Endgerät des Kommunikations-Systems übertragen wird,
ist die Kommunikations-Vorrichtung 1 daher in der Lage,
zwischen Daten-Bursts, die von dem ersten mobilen Endgerät des Kommunikations-Systems übertragen
wird, ist die Kommunikations-Vorrichtung 1 daher in der
Lage, zwischen Daten-Bursts, die von dem ersten mobilen Endgerät kommen,
und Daten-Bursts, die von dem zweiten mobilen Endgerät kommen,
zu unterscheiden und auf der Grundlage dieser Unterscheidung über die
weitere Verarbeitung der empfangenen Daten-Bursts zu entscheiden.
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Der allgemeine Aufbau der ersten
und zweiten Trainingssequenzen gemäß der vorliegenden Erfindung
ist in 3 gezeigt. Die
ersten und zweiten Trainingssequenzen können die gleiche Länge, d.
h. die gleiche Anzahl von Mustern oder Zeichen s1, s2, ... s(k – 1), s(k)
haben, wobei jedes Zeichen aus der gleichen Anzahl von Mustern besteht.
Die Zeichen der ersten Trainingssequenz sind miteinander identisch,
d. h. haben die gleiche Mustersequenz. Für die Zeichen und demzufolge
die Muster der ersten Trainingssequenz gilt die folgende Gleichung Sk(t) = Sk – 1(t)wobei
0 < k < K und 0 < t < T ist. K ist die
Gesamtanzahl von Zeichen innerhalb der Trainingssequenz, T ist die
Dauer oder Länge
eines Zeichens, und t kann als die Zeit oder die Musteranzahl betrachtet
werden. Es sei angemerkt, dass die Muster komplexe Werte haben.
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In der zweiten Trainingssequenz wird
jedes Zeichen in Beziehung zu dem vorhergehenden Zeichen invertiert.
Die Zeichen der zweiten Trainingssequenz haben die gleichen absoluten
Werte. Beispielsweise haben die ersten, zweiten, dritten Muster usw.
der jeweiligen Zeichen die gleichen absoluten Werte. Für die Zeichen
und demzufolge Muster der zweiten Trainingssequenz gilt daher die
folgende Gleichung Sk(t)
= Sk – 1(t)
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Zeit oder die Musteranzahl betrachtet
werden. Die zweite Trainingssequenz kann, muss aber nicht die gleiche
Länge oder
Anzahl von Zeichen wie die erste Trainingssequenz und die gleiche
Dauer oder Anzahl von Mustern innerhalb der Zeichen wie die erste
Trainingssequenz haben. Der Inhalt, d. h. die absoluten Werte der
Zeichen, der ersten und der zweiten Trainingssequenz ist identisch,
wobei jedes Zeichen der zweiten Trainingssequenz in Beziehung zu
dem vorhergehenden Zeichen invertiert wird, was bedeutet, dass jedes
erste, zweite, dritte Muster usw. des einen Zeichens der negative
Wert des jeweiligen ersten, zweiten, dritten Musters usw. des vorhergehenden
Zeichens wird. Die Zeichen der ersten Trainingssequenz werden nicht
in Beziehung zueinander invertiert. Durch Invertieren der Zeichen
der zweiten Trainingssequenz in dieser Weise kann in der Autokorrelations-Prozedur,
die in dem Erkennungsmittel 7 durchgeführt wird, ein unterschiedliches
Phasenverhalten für
die ersten und zweiten Trainingssequenzen erzielt werden, so dass
die ersten und zweiten Trainingssequenzen und daher die erste Art
und die zweite Art von Daten-Bursts voneinander unterschieden werden
können.
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Es sei angemerkt, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf die zuvor beschriebene Invertierung der Zeichen
in der zweiten Trainingssequenz beschränkt ist, sondern dass es ebenfalls
möglich
ist, nur jedes dritte, vierte Zeichen usw. oder nur ein oder zwei
Zeichen der zweiten Trainingssequenz in Beziehung zu den entsprechenden
Mustern der ersten Trainingssequenz zu invertieren, solange eine
Phasendifferenz des Autokorrelations-Ergebnisses der ersten und
der zweiten Trainingssequenz erzielt wird. Ferner müssen nicht
alle der Zeichen der ersten und der zweiten Trainingssequenz notwendigerweise
die gleichen absoluten Werte haben. Wenn jedoch alle Zeichen der
ersten und der zweiten Trainingssequenzen die gleichen absoluten
Werte haben, können
die Erzeugungs- und Übertragungseinrichtungen
auf der Senderseite in allen Kommunikations-Vorrichtungen des Kom munikations-Systems
benutzt werden, wodurch nur geringfügige Modifizierungen für die verschiedenen
Arten notwendig sind. Die Empfangs- und Erkennungsaufbauten auf
der empfangenden Seite, wie z. B. das Korrelationsmittel 5 und
das Erkennungsmittel 7 der Kommunikations-Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung, können
in allen Kommunikations-Vorrichtungen
des Systems benutzt werden, sie in der Lage sind, Trainingssequenzen verschiedener
Längen
zu verarbeiten. Wenn z. B. eine erste Trainingssequenz, die eine
Länge von 8 Zeichen
hat, und eine zweite Trainingssequenz, die eine Länge von 6 Zeichen
hat, empfangen werden, werden beide Trainingssequenzen in gleicher
Weise durch das Korrelationsmittel 5 verarbeitet, wobei
die Amplitude des Sptizenwerts des Korrelations-Ergebnisses und
die Position des Spitzenwerts des Korrelations-Ergebnisses verschieden
sein können.
Das Erkennungsmittel 7 ist jedoch noch in der Lage, die erste
und die zweite Trainingssequenz auf der Grundlage der Phaseninformation
bezüglich
des Autokorrelations-Ergebnisses zu unterscheiden.
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4 zeigt
ein mehr ins einzelne gehendes Beispiel für das Korrelationsmittel 5 zum
Autokorrelieren empfangenener Daten-Bursts der Kommunikations-Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die empfangenen Daten-Bursts werden durch das IQ-Demodulationsmitttel 4 verarbeitet,
und die entsprechenden Ausgangssignaldaten werden dem Korrelationsmittel 5 in
Form von Datenmustern zugeführt.
In dem Korrelationsmittel 5 werden die Muster einem Verzögerungsmittel 8 zum
Verzögern
der Muster um einen Faktor Dac zugeführt und
dann einem Mittel 9 zum Berechnen des zugeordneten komplexen
Werts der Daten zugeführt.
Die zugeordneten komplexen Datenmuster, die von dem Mittel 9 ausgegeben
werden, werden in einem Multiplizierer 12 mit den empfangenen
und nichtverzögerten
Mustern multiplziert. Wenn das Verzögerungsmittel 8 die
empfangenen Daten z. B. um ein Muster verzögert, wird der zugeordnete
komplexe Wert jedes vorhergehenden Musters in dem Multiplizierer 12 mit
dem unmit telbar nachfolgenden Muster multiplziert. Das Multiplikationsprodukt,
das von dem Multiplizierer 12 ausgegeben wird, wird dann
einem dynamischen Durchschnittswert-Bildungsmittel 13 zugeführt, das
die sich ändernden
Durchschnittswerte innerhalb eines Fensters der Größe W berechnet.
Ferner wird in einem entsprechenden Berechnungsmittel 10 der
absolute Quadratwert der empfangenen Daten berechnet und dann einem
dynmamischen Durchschnittswert-Bildungsmittel 11 zugeführt, das
eine dynamische Durchschnittswert-Berechnung innerhalb des gleichen
Fensters der Größe W durchführt.
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Ein Dividierglied 14 dividiert
das Ausgangssignal des dynamischen Durchschnittswert-Bildungsmittels 13 durch
das Ausgangssignal des dynamischen Durchschnittswert-Bildungsmittels 11,
so dass ein normierter Wert x(i)/y(i) gewonnen wird, der das Autokorrelations-Ergebnis
ist. Das Ausgangssignal des Dividierglieds 14 kann dann
weiter zum Zwecke einer Schwellwerterfassung und/oder einer Maximumsuche
verarbeitet werden, um den korrekten Spitzenwert des Korrelations-Ergebnisses
z. B. unter Benutzung eines Absolutwert-Bildungsmittels 15 zum Berechnen
des absoluten Werts des normierten Ausgangssignals des Dividierglieds 14 und/oder
weiterer notwendiger Mittel festzustellen. Das Ausgangssignal des
Absolutwert-Bildungsmittels 15 zeigt z. B. am Ende der
Trainingssequenz einen Autokorrelations-Ergebnisspitzenwert, der
von der Kommunikations-Vorrichtung 1 benutzt werden kann, um
den korrekten Zeitpunkt festzustellen und um mit anderen Kommunikations-Vorrichtungen
des Kommunikations-Systems synchronisiert zu werden.
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Ferner kann der komplexe Wert des
Autokorrelations-Ergebnisses in der Autokorrelations-Ergebnis-Spitzenwertposition
benutzt werden, um den Frequenzversatz abzuschätzen. Idealerweise sollte der Autokorrelations-Ergebnis-Spitzenwert
so exakt wie möglich
dem Zeitpunkt des letzten Musters der Trainingssequenz entsprechen.
Das normierte Ausgangssignal des Dividierglieds 14, d.
h. das Autokorrelations-Ergebnis, wird ferner von dem Erkennungsmittel 7 zum
Erkennen der Art des empfangenen Daten-Bursts benutzt.
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Es sei angemerkt, dass sowohl das
Absolutwert-Bildungsmittel 10 und das dynamische Durchschnittswert-Bildungsmittel 11 als
auch das Dividierglied 14 optional sind und dass ein nichtnormiertes Signal
benutzt werden kann, um den Autokorrelations-Ergebnis-Spitzenwert
zu erfassen und um in dem Erkennungsmittel 7 die Art eines
empfangenen Daten-Burst zu erkennen. In diesem Fall ist das Ausgangssignal
des dynamischen Durchschnittswert-Bildungsmittels 13 das
Autokorrelations-Ergebnis.
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Der Verzögerungswert Dac,
um den die Muster in dem Verzögerungsmittel 8 verzögert werden, sollte
die folgende Gleichung Dac = T/Ts erfüllen,
wobei Ts die Abtastrate des Telekommunikations-Systems
ist. Ferner sollte das Fenster W für den sich ändernden Durchschnittswert
die folgende Gleichung W = T × (K – 1)/Ts erfüllen.
T ist die Dauer eines Zeichens in der ersten und der zweiten Trainingssequenz,
und K ist die Gesamtanzahl von Zeichen innerhalb der ersten bzw.
der zweiten Trainingssequenz. Ferner sollte die Bedingung f ≤ ± 1/4T
erfüllt sein,
wobei f der maximal zulässige
Frequenzversatz des Systems ist.
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In 5 ist
ein Beispiel für
das Ausgangssignal des Absolutwert-Bildungsmittels 15 gezeigt.
Das Diagramm zeigt dabei die Amplitude A mit einer durchgehenden
Linie und die Phase φ des
Ausgangssignals des Absolutwert-Bildungsmittels 15 mit einer
gestrichelten Linie. Die horizontale Achse gibt die Anzahl von Mustern
an. Das Beispiel, das in 5 gezeigt
ist, beruht auf einer ersten Trainingssequenz mit T/Ts =
16 und K = 6. Der Autokorrelations-Ergebnis-Spitzenwert ist bei
dem letzten Muster der Trainingssequenz, d. h. bei der Musterzahl 96 zu sehen.
Für das
in 5 gezeigte Beispiel
gilt die zuvor angegebene Gleichung sk(t)
= sk – 1(t).
Demzufolge hat jedes Zeichen der Trai ningssequenz die gleiche Form
und den gleichen Inhalt von Mustern. Wie ersichtlich, bleibt die
Phase φ,
die durch die gestrichelte Linie angegeben ist, wobei diese Phase
die Phase des Ausgangssignals des Dividierglieds 14 ist, während der
gesamten Trainingssequenz und selbst über den Autokorrelations-Ergebnis-Spitzenwert
hinaus Null.
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6 zeigt
den absoluten Wert der Amplitude A und die Phase φ des Ausgangssignals
des Autokorrelations-Mittels 5 für die zweite Trainingssequenz,
welche die folgende Gleichung sk(t) = –sk – 1(t) erfüllt. In
diesem Fall ist jedes Zeichen der Trainingssequenz in Beziehung
zu dem jeweiligen vorhergehende Zeichen invertiert. Die Trainingssequenz,
die in dem in 6 gezeigten
Beispiel benutzt ist, erfüllt die
Parameter T/Ts = 16 und K = 4, so dass das
letzte Muster der Trainingssequenz dasjenige mit der Musterzahl 64 ist,
bei der die Amplitude A den Autokorrelations-Ergebnis-Spitzenwert zeigt.
Die Phase φ des Autokorrelations-Ergebnisses
bei dem Autokorrelations-Ergebnis-Spitzenwert oder während der
Dauer der Trainingssequenz erlaubt eine klare Unterscheidung von
der ersten Trainingssequenz, die in 5 gezeigt
ist. Im Unterschied zu der Trainingssequenz des in 5 gezeigten Beispiels, bei dem die Phase φ während der
gesamten Dauer der Trainingssequenz und über den Autokorrelations-Ergebnis-Spitzenwert
hinaus Null bleibt, zeigt die Phase φ der Trainingssequenz des in 6 gezeigten Beispiels, in der
jedes Zeichen in Beziehung zu dem vorhergehenden Zeichen invertiert
ist, eine merklich verschiedene Phasenkennlinie während der
Trainingssequenz und am Ende der Trainingssequenz, d. h. bei der
Musterzahl 64. Demzufolge kann auf der Grundlage der Phaseninformation
des Autokorrelations-Ergebnisses eine klare Unterscheidung zwischen
den verschiedenen Trainingssequenzen und daher zwischen den verschiedenen
Arten von Daten-Bursts erreicht werden. Dadurch kann der Phasenwert
des Autokorrelations-Ergebnisses
während
des Teils der Trainingssequenz vor dem Autokorrelations-Ergebnis-Spitzenwert
oder der Phasenwert bei dem Autokorrelations-Ergebnis-Spitzenwert
für die
Unterscheidung benutzt werden.
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In 7 u. 8 sind zwei Beispiele für das Erkennungsmittel 7 zum
Erkennen der Art eines Daten-Bursts auf der Grundlage des Phasenwerts
des Autokorrelations-Ergebnisses der Trainingssequenz gezeigt. Bei
dem in 7 gezeigten Beispiel
umfasst das Erkennungsmittel 7 ein Zerteilungsmittel 16 zum Zerteilen
des Autokorrelations-Ergebnisses in einen realen Teil und einen
imaginären
Teil, wobei der reale Teil einem Vorzeichendetektor 17 zum
Erfassen des Vorzeichens des realen Teils des (normierten) Autokorrelations-Ergebnisses
zugeführt
wird. Dabei kann die Vorzeichenerfassung des realen Teils des Autokorrelations-Ergebnisses
als eine vereinfachte Phasenerfassung betrachtet werden, da der
Vorzeichenwert des realen Teils in dem Fall positiv ist, in dem
der absolute Wert der Phase des realen Teils kleiner als oder gleich π/2 ist, und
der Vorzeichenwert des realen Teils des Autokorrelations-Ausgangssignals
negativ ist, wenn der absolute Wert des realen Teils des Autokorrelations-Ergebnisses
kleiner als π,
aber größer als π/2 ist. Der
Vorzeichendetektor 17 gibt daher die Information aus, dass
der reale Teil des Autokorrelations-Ergebnisses positiv oder negativ
ist. Diese Information wird einem Mittel 18 zum Bestimmen
der Art des empfangenen Daten-Bursts auf der Grundlage der Information
aus dem Vorzeichendetektor 17 und zum Erzeugen entsprechender
Steuerinformation für
weitere Verarbeitungsschritte zugeführt, die in der Kommunikations-Vorrichtung 1 durchzuführen sind.
Der Aufbau des in 7 gezeigten
Erkennungsmittels 7 ist einfach und leicht auszuführen.
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Das Beispiel für das Erkennungsmittel 7,
das in 8 gezeigt ist,
ist komplexer als das Beispiel, das in 7 gezeigt ist, da das Erkennungsmittel 7 gemäß diesem
Beispiel ein Mittel 19 zum Erfassen der Phase des Autokorrelations-Ergebnisses
der Trainingssequenz und Mittel zum Vergleichen der erfassten Phase
mit einem vorbestimmten Phasenschwellwert zum Erkennen der Art des
empfangenen Daten-Bursts umfasst. Demzufolge wird die Phase des
Autokorrelations-Ergebnisses exakt in dem Mittel 19 zum
Erfassen bestimmt und kann z. B. außerdem dazu benutzt werden,
einen Frequenzversatz für
die Daten zu bestimmen, die von einer anderen Kommunikations-Vorrichtung übertragen
werden. Dabei kann das Mittel 19 zum Erfassen z. B. den
Winkel des Autokorrelations-Ergebnisses berechnen und dann den Phasenwert
aus dem berechneten Winkel berechnen.
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Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich
ermöglicht
die vorliegende Erfindung die Benutzung sehr einfacher Trainingssequenzen
in Daten-Bursts verschiedener Arten, wodurch die Trainingssequenzen
der verschiedenen Arten sehr ähnlich,
aber auf der Empfängerseite
noch unterscheidbar aufgebaut sein können, so dass eine Unterscheidung
zwischen Hinverbindungs- und Rückverbindungsverkehr durchgeführt werden
kann. Ferner wird das Autokorrelations-Mittel 5, das zur
Erfassung des Autokorrelations-Ergebnis-Spitzenwerts zur Erreichung
der Synchronisierung benutzt wird, außerdem zum Unterscheiden der
verschiedenen Arten von Daten-Bursts mittels seiner Phaseninformation
benutzt. Demzufolge bietet die Verwendbarkeit des Autokorrelations-Mittel 5 sowohl
in Basis-Stationen als auch in mobilen Endgeräten des Kommunikations-Systems eine
leichte und kostengünstige
Ausführungsweise.