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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Codiervorrichtung in mobilen
Kommunikationssystemen, und insbesondere eine Vorrichtung zum Erzeugen
einer quasi-orthogonalen Code-Maske.
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In
CDMA (Code Division Multiple Access) Kommunikationssystemen stellt
eine Orthogonalmodulation unter Anwendung orthogonaler Codes eine
Mehrkanalübertragung
zwischen Codekanälen
als eine Möglichkeit
zur Erhöhung
der Kanalkapazität
bereit. IS-95/IS-95A
wendet die orthogonale Mehrkanalübertragung
auf einer Vorwärtsverbindung
an, und eine Rückwärtsverbindung
kann eine Durchlaufzeitanpassung anwenden.
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Kanäle auf der
Vorwärtsverbindung
in IS-95/IS95A werden durch unterschiedliche in 1 dargestellte orthogonale Codes unterschieden.
Gemäß 1 stellt "W" einen orthogonalen Code dar, und jeder
Codekanal wird durch einen vorab zugewiesenen orthogonalen Code
identifiziert. Die Vorwärtsverbindung
verwendet einen Faltungscode mit einer Coderate R = 1/2, BPSK (Binary
Phace Shift Keying – binäre Phasenumtastungs)-Modulation
und eine Brandbreite von 1,2288 MHz. Daher können orthogonale Codes eine
Mehrkanalübertragung
zwischen 64 Vorwärtskanälen (= 1,2288
MHz/9,6 x2) bereitstellen.
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Sobald
ein Modulationsverfahren und eine minimale Datenrate festgelegt
worden sind, kann die Anzahl verfügbarer orthogonaler Codes erhalten
werden. In der Zukunft können
CDMA-Kommunikationssysteme die Kanalkapazität durch Erhöhen der Anzahl von Kanälen steigern,
welche einen Verkehrskanal, einen Pilotkanal und einen Steuerkanal
umfasst, was zu einer verbesserten Leistung führt.
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Jedoch
bringt die Zunahme in der Anzahl von Kanälen einen Mangel in der Anzahl
verfügbarer
orthogonaler Codes mit sich, und schränkt dadurch die Kanalkapazität ein. Dieser
Nachteil kann durch die Verwendung quasi-orthogonaler Codes, welche
eine minimale Interferenz mit orthogonalen Codes mit sich bringen, und
eine variable Datenrate überwunden
werden.
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Die
Erzeugung von quasi-orthogonalen Codes ist in der Koreanischen Patentanmeldung
Nr. 97-47457 offenbart. Um einen quasi-orthogonalen Code zu erzeugen,
werden Folgenmaskenwerte eines quasi-orthogonalen Codes in einem
Speicher gespeichert und zur Nutzung nach Bedarf ausgelesen. Wenn
ein Maskenwert 64 Bits belegt, ist ein 64 Bit-Speicher erforderlich.
Daher hat das herkömmliche
Erzeugungsverfahren quasi-orthogonaler
Code-Masken einen Nachteil, da es eine erhöhte Hardwarekomplexität erfordert.
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EP 0 565 506 A2 beschreibt
eine Mehrfachzugriftscodierung für
Funkkommunikation, in welcher individuelle Informationssignale mit
einem gemeinsamen Blockfehlerkorrekturcode codiert werden und in
einer eindeutigen Verschlüsselungsmaske
oder Signaturfolge, welche aus einem Satz von Verschlüsselungsmasken
mit ausgewählten
Korrelationseigenschaften entnommen werden, zugewiesen werden. Der
Satz von Verschlüsselungsmasken
wird so ausgewählt,
dass die Korrelation zwischen der Modulo-2-Summe von zwei Masken
mit einem beliebigen Codewort in dem Blockcode eine konstante Größe unabhängig von
dem Maskensatz und den einzelnen verglichenen Masken ist. Wie es
in diesem Dokument beschrieben ist, müssen diese Verschlüsselungsmasken
Bent-Folgen sein.
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Daher
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Vorrichtung mit einer einfachen Hardwarestruktur für die Erzeugung
quasi-orthogonaler Code-Maskenwerte
mit minimaler Interferenz mit orthogonalen Codes in einem Mobilkommunikationssystem
bereitzustellen, welches orthogonale Codes verwendet.
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Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
werden durch den Gegenstand der abhängigen Ansprüche definiert.
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Ferner
besteht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
einer Vorrichtung zum Erzeugen quasi-orthogonaler Code-Maskenwerte
unter Verwendung einer Bent-Funktion in einem mobilen Kommunikationssystem,
welches orthogonale Codes verwendet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird eine Vorrichtung zum Erzeugen einer quasi-orthogonalen Code-Maske in einem Kommunikationssystem
bereitgestellt. In der Vorrichtung erzeugt ein Zähler erste bis achte Zählersignale
x1–xβ, welche
Bent-Funktionen
repräsentieren,
und ein Logikoperator empfängt
die ersten bis achten Zählersignale
x1–x8
und führt
eine Operation von x1*x2+ x1*x3 + x1*x4 + x1*x5 + x1*x7 + x1*x8
+ x2*x6 + x2*x7 + x3*x4 + x3*x5 + x3*x6 + x4*x5 + x4*x6 + x4*x7
+ x4*x8 + x5*x7 + x7*x8 + x1 + x2 + x5 + x7 durch, um ein Maskensignal
zu erzeugen.
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Die
vorstehenden Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
durch die detaillierte Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen deutlicher, in welchen:
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1 eine Orthogonal-Mehrkanalübertragung
zwischen Vorwärtscodekanälen in einem
CDMA-Kommunikationssystem darstellt;
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2 ein Blockschaltbild einer
Erzeugungsvorrichtung für
quasi-orthogonale Code-Masken
darstellt; und
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3 die zeitbezogenen Wellenformen
von sechs Taktsignalen darstellt, welche von einem in 2 dargestellten Binärzähler ausgegeben
werden.
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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung und einem
Verfahren zum einfachen Erzeugen eines quasi-orthogonalen Code-Maskenwertes
unter Verwendung einer Bent-Funktion (siehe Macwilliams and Sloane,
The Theory of Error-Correcting Code). Nach dem Stand der Technik
(Koreanische Patentanmeldung Nr. 97-47457) ist eine quasi-orthogonale
Code-Maske eine Kasami-Folge, welche sich aus der XOR-Verknüpfung von
zwei PN-Folgen ergibt. Die Kasami-Folge kann als ein Satz von Kombinationen
zweier Bent-Funktionen ausgedrückt
werden. Demzufolge wird ein quasi-orthogonaler Code-Maskenwert als ein
Satz von Kombinationen zweier Bent-Funktionen ausgedrückt und
unter Verwendung von Hardware wie nachstehend in der vorliegenden
Erfindung ausgeführt,
implementiert.
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Für Masken
mit quasi-orthogonalen Folgen mit einer Länge von 64 Bits, sind beispielsweise
die geeigneten Bent-Funktionen in Tabelle 1 aufgelistet.
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Die
quasi-orthogonalen Folgenmasken können unter Verwendung der 6
Bent-Funktionen
von Tabelle 1 gemäß Darstellung
in der nachstehenden Tabelle 2 berechnet werden:
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Demzufolge
sind die sich ergebenden quasi-orthogonalen Masken so wie sie in
der nachstehenden Tabelle 3 dargestellt sind:
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Die
in Tabelle 1 dargestellten Bent-Funktionen werden auf der Basis
einer Regel erzeugt. D. h., für quasi-orthogonale
Folgen mit einer Länge
64 = 26, wechseln sich eine 0 und eine 1
(20 = 1) in der Bent-Funktion x1 ab. Zwei
aufeinanderfolgende Nullen und Einsen (21 =
2) wechseln sich in der Bent-Funktion x2 ab, vier aufeinanderfolgende
Nullen und Einsen (22 = 4) wechseln sich
in der Bent-Funktion x3 ab, acht aufeinanderfolgende Nullen und
Einsen (23 = 8) wechseln sich in der Bent-Funktion
x4 ab, sechzehn aufeinanderfolgende Nullen und Einsen (24 = 16) wechseln sich in der Bent-Funktion
x5 ab, und zweiundreissig aufeinanderfolgende Nullen und Einsen
(25 = 32) wechseln sich in der Bent-Funktion
x6 ab. Jede von den vorstehenden Bent-Funktionen x1 bis x6 wird
wiederholt, bis eine Länge
von 64 erreicht wird.
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Im
Lichte des Vorstehenden werden acht Bent-Funktionen benötigt, um
quasi-orthogonale
Folgen mit einer Länge
von 256 = 28 zu erzeugen. Diese Bent-Funktionen
können
erzeugt werden, indem jede von den in Tabelle 1 dargestellten sechs
Bent-Funktionen
viermal wiederholt wird, um die gewünschte Länge von 256 zu erreichen, und
durch Bent-Funktionen x7 und x8 addiert werden. Die Bent-Funktion
x7 wird durch Abwechseln von 64 aufeinander folgenden Nullen und
Einsen erzeugt, und die Bent-Funktion
x8 wird durch die Abwechseln von 128 aufeinander folgenden Nullen
und Einsen erzeugt, wobei jede Folge wiederholt wird, bis eine Länge von
256 erreicht wird.
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Für die quasi-orthogonalen
Folgen mit einer Länge
von 64 werden die Masken M1, M2 und M3 durch Anwenden der Formeln
von Tabelle 2 auf die Bent-Funktionen x1 bis x6 von Tabelle 1 erzeugt.
Die Ergebnisse dieser Berechnungen sind in Tabelle 3 dargestellt.
Beispielsweise wird die Maske M1 erzeugt, indem die Bent-Funktionen
x1 bis x6, welche jeweils 64 Binärwerte
besitzen, in die M1-Erzeugungsformel von Tabelle 2 eingesetzt wird.
Somit können
die Masken als Sätze
Kombinationen von zwei Bent-Funktionen
ausgedrückt werden.
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Die
in Tabelle 4 dargestellten Maskenerzeugungsformeln werden unter
Verwendung der nachstehenden Prozedur erhalten. Es werde angenommen,
dass eine Bent-Funktion f(νl, ..., νm) mit k Variablen gegeben ist, und nur zwei
Bool'sche Funktionen
f(νl, ..., νk–1)
und f2(νl, ..., νm) jeweils mit (k – 1) Variablen vorhanden sind, welche
die nachstehende Gleichung erfüllen. f(νl, ..., νk) = f(νl, ..., νk–1)
+ f1(νl, ..., νk–1)
+ f2(νl, ..., νk–1)
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Dann
kann eine Folgenfunktion mit einer Periode 2m in
Termen einer Folgenfunktion der Periode 2m–1, welche
wiederum in Termen eine Folgenfunktion mit einer Periode 2m–2 ausgedrückt werden
kann, ausgedrückt werden.
Der Ausdruck der Folgenfunktion mit der Periode 2m–2 kann
durch m-malige Wiederholung dieser Prozedur erhalten werden.
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Zum
Erzeugen eines Satzes von Kombinationen aus zwei Bent-Funktionen
für eine
quasi-orthogonale Code-Maske von 00010111 mit der Länge 8 können 00
und 01 der Länge
2 in dem ersten Halbterm (0001) als 0 bzw. 1 in der Bent-Funktion
erster Ordnung ausgedrückt
werden, und dann wird der Term 0001 der Länge 4 zu 0 + x2x(0 + x1) =
x1x2 in der Bent-Funktion zweiter Ordnung.
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01
und 11 der Länge
2 in dem letzten Halbterm (0111) werden als x1 bzw. 1 in der Bent-Funktion erster Ordnung
ausgedrückt,
und der Term 0111 der Länge
4 wird zu x1 + x2x(x1 +1) – x1
+ x2 + x1x2 in der Bent-Funktion zweiter Ordnung.
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Dann
ist die gesamte Maskenfunktion 00010111 als x1x2 + x3x(x1x2 + x1
+ x2 + x1x2) = x1x2 + x3x(x1 + x2) = x1x2 + x1x3 + x2x3 definiert.
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Das
Verfahren eine Maskenfunktion als einen Satz von Kombinationen zweier
Bent-Funktionen
auszudrücken,
kann unter Verwendung des nachstehenden Algorithmus (für die Erzeugung
eines Bool'schen Funktionsausdruckes)
implementiert werden:
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Ein
komplexer quasi-orthogonaler Code kann durch Vorzeichen- und Phasen-Anteile
ausgedrückt werden.
In ähnlicher
Weise können
Vorzeichenkomponenten einer komplexen quasi-orthogonalen Code-Maske
als ein Satz von Kombinationen von zwei Funktionen ausgedrückt werden.
Tabelle 6 und 8 stellen Kombinationen von Sätzen von zwei Bent-Funktionen
für Vorzeichenkomponenten
einer quasi-orthogonaler Code-Maske mit einer Länge von 256 gemäß Darstellung
in Tabelle 5 bzw. Vorzeichenkomponenten einer komplexen quasi-orthogonalen
Code-Maske mit einer Länge
von 512 gemäß Darstellung
in 7 dar.
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2 ist ein Blockschaltbild
einer Vorrichtung zum Erzeugen quasi-orthogonaler Code-Masken unter Verwendung
von Bent-Funktionen gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Hier besitzen quasi-orthogonale Code-Masken
beispielsweise eine Länge
von 64.
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Gemäß 7 gibt ein binärer Zähler 10 den Bent-Funktionen
entsprechende Sechszählersignale
x1 bis x6 aus. Die Wellenformen der Zählersignale sind in 3 dargestellt. Ein Taktsignal
wird in den Takteingang CLK des Binärzählers 110 als Bezugstakt
eingegeben, und die nachfolgenden Ausgangssignale werden von dem
Binärzähler 110 erzeugt:
ein erstes Zählersignal
x1 mit einer doppelten Impulsbreite von der des Taktsignals; ein
zweites Zählersignal
x2 mit einer doppelten Impulsbreite von der des ersten Zählersignals
x1, ein drittes Zählersignal
x3 mit einer doppelten Impulsbreite von der des zweiten Zählersignals
x2, ein viertes Zählersignal
x4 mit einer doppelten Impulsbreite von der des dritten Zählersignals
x3, ein fünftes
Zählersignal
x5 mit einer doppelten Impulsbreite von der des vierten Zählersignals
x4, und ein sechstes Zählersignal
x6 mit einer doppelten Impulsbreite von der des fünften Zählersignals
x5. Ein UND-Gatter 120 gibt ein Signal Y12 aus, das aus
der Eingabe des ersten und zweiten Zählersignals x1 und x2 resultiert.
Ein UND-Gatter 121 gibt ein Signal Y13 aus, das aus der
Eingabe des ersten und dritten Zählersignals
x1 und x3 resultiert. Ein UND-Gatter 122 gibt ein Signal
Y15 aus, das aus der Eingabe des ersten und fünften Zählersignals x1 und x5 resultiert. Ein
UND-Gatter 123 gibt ein Signal Y16 aus, das aus der Eingabe
des zweiten und sechsten Zählersignals
x1 und x5 resultiert. Ein UND-Gatter 124 gibt ein Signal
Y23 aus, das aus der Eingabe des zweiten und dritten Zählersignals
x2 und x3 resultiert. Ein UND-Gatter 125 gibt ein Signal
Y24 aus, das aus der Eingabe des zweiten und vierten Zählersignals
x2 und x4 resultiert. Ein UND-Gatter 126 gibt ein Signal
Y25 aus, das aus der Eingabe des zweiten und fünften Zählersignals x2 und x5 resultiert.
Ein UND-Gatter 127 gibt ein Signal Y26 aus, das aus der
Eingabe des zweiten und sechsten Zählersignals x2 und x6 resultiert.
Ein UND-Gatter 128 gibt ein Signal Y34 aus, das aus der
Eingabe des dritten und vierten Zählersignals x3 und x4 resultiert.
Ein UND-Gatter 129 gibt ein Signal Y35 aus, das aus der
Eingabe des dritten und fünften
Zählersignals
x3 und x5 resultiert. Ein UND-Gatter 130 gibt ein Signal
Y45 aus, das aus der Eingabe des vierten und fünften Zählersignals x4 und x5 resultiert.
Ein UND-Gatter 131 gibt ein Signal Y46 aus, das aus der
Eingabe des vierten und sechsten Zählersignals x4 und x6 resultiert.
Ein UND-Gatter 132 gibt ein Signal Y56 aus, das aus der
Eingabe des fünften
und sechsten Zählersignals
x5 und x6 resultiert.
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Ein
XOR-Gatter 140 gibt die Maskenfolge M1 mittels XOR-Verknüpfung der
Signale Y12, Y13, Y23, Y34, Y15 und Y46 aus. Ein XOR-Gatter 141 gibt
die Maskenfolge M2 mittels XOR-Verknüpfung der Signale Y12, Y13,
Y34, Y25, Y35, Y26, Y46 und Y56 aus. Ein XOR-Gatter 142 gibt
die Maskenfolge M3 mittels XOR-Verknüpfung der Signale Y12, Y13,
Y34, Y15, Y45, Y16 und Y56 aus.
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Im
Betrieb erzeugt der Binärzähler 10 die
sechs Signale, welche die in Tabelle i dargestellten Bent-Funktionen
repräsentieren.
Das Modell 74HC161 kann als ein geeigneter Binärzähler 110 verwendet werden,
wobei jedoch auch andere geeignete Binärzähler verwendet werden können. Wie
vorstehend festgestellt, erzeugt das UND-Gatter 120 unter
Verwendung der Eingabe der ersten und zweiten Zählersignale x1 und x2 das Signal
Y12, welches eine Folge x1x2 repräsentiert, die in den Masken
M1, M2 und M3 verwendet werden. In ähnlicher Weise erzeugt das
UND-Gatter 121 unter Verwendung der Eingabe der ersten
und dritten Zählersignale
x1 und x3 das Signal Y13, welches eine Folge x1x3 repräsentiert,
die in den Masken M1 und M2 verwendet wird. Auf diese Weise arbeiten
die UND-Gatter 120 bis 132 so, dass sie ihre jeweiligen
Signale erzeugen, welche in geeigneten Kombinationen kombiniert
werden, um Maskenfolgen M1, M2 und M3 unter Verwendung von XOR-Gattern 140, 141 bzw. 142 zu
erzeugen. Demzufolge erzeugt das XOR-Gatter 140 für die Eingabe
von Y12 (= x1x2), Y13 (= x1x3), Y23 (= x2x3), Y24 (= x2x4), Y15
(= x1x5) und Y46 (= x4x6) die Maskenfolge M1 gemäß der Formel für die Maske
M1 in der Tabelle 2. In derselben Weise erzeugt das XOR-Gatter 141 für die Eingabe
von Y12 (= x1x2), Y13 (= x1x3), Y34 (= x3x4), Y25 (= x2x5), Y35
(= x3x5), Y26 (= x2x6), Y46 (= x4x6) und Y56 (= x5x6) die Maskenfolge
M2 und für
die Eingabe von Y12 (= x1x2), Y24 (= x2x4), Y34 (= x3x4), Y15 (=
x1x5), Y45 (= x4x5), Y16 (= x1x6) und Y56 (= x5x6) erzeugt das XOR-Gatter 142 die
Maskenfolge M3.
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Quasi-orthogonale
Codes mit einer Länge
von 128 werden in derselben Weise wie die quasi-orthogonalen Codes
mit einer Länge
von 64 erzeugt. In ähnlicher
Weise kann eine Erzeugungsvorrichtung für eine quasi-orthogonale Maske
mit einer von Länge
256 erzielt werden, indem der binäre Zähler so gesteuert wird, dass
er Taktsignale der gewünschten
Länge erzeugt,
und indem die UND-Gatter entsprechend den in Tabelle 4 dargestellten
Termen konfiguriert werden.
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Tabelle
6 und 8 stellen dar, dass die Folgen (Tabelle 5 und Tabelle 7),
welche der Vorzeichenkomponente der komplexen quasi-orthogonalen
Code-Maske entsprechen, als ein Satz von Kombinationen von zwei Funktionen,
wie z. B. der binären
quasi-orthogonalen
Folgen (Tabelle 3) ausgedrückt
werden können.
Demzufolge werden in dem Falle der quasi-orthogonalen Folgen mit
der Länge
256, die Operatoren mittels der Formel der Tabelle 6 gebildet, um
dadurch die Erzeugungsvorrichtung der quasi-orthogonalen Masken zu verkörpern. Auch
in dem Falle der quasi-orthogonalen Folgen mit der Länge 512,
werden die Operatoren mittels der Formel der Tabelle 8 gebildet,
um dadurch die Erzeugungsvorrichtung der quasi-orthogonalen Masken
zu verkörpern.
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Wie
es vorstehend beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung dahingehend
vorteilhaft, dass Folgen quasi-orthogonaler Masken leicht erzeugt
werden, indem sie unter Verwendung von einfacher Hardware implementiert
werden.
