DE69926857T2

DE69926857T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Frequenz durch ein asynchrones Übertragungsnetzwerk und Funktelefonienetzwerk, das die Vorrichtung verwendet

Info

Publication number: DE69926857T2
Application number: DE69926857T
Authority: DE
Inventors: Rabih Abouchakra; Henri Symolon; Gerard Vergnaud; Raphael Roux
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: ATE303022T1; FR2786964B1; FR2786964A1; US6819685B1; EP1006686B1; EP1006686A1; DE69926857D1; JP2000174821A

Description

Die vorliegende Erfindung findet im Bereich der Telekommunikation, und insbesondere bei der Ausführung eines Sprechfunknetzes Anwendung.
In einem derartigen Netz muss ein Phasenabgleich zwischen den Taktgebern der verschiedenen Basisstationen gewährleistet werden und es ist oft erforderlich, Vorrichtungen einzusetzen, um diesen Abgleich aufrecht zu erhalten, obwohl die Frequenz eines solchen Taktgebers dazu neigt, im Lauf der Zeit abzuweichen. Diese Erfindung bietet Vorteile in dem Fall, in dem diese Stationen Informationen in Form von Pakten austauschen, die über ein asynchrones Übertragungsnetz übertragen werden. Solche Informationen sind beispielsweise menschliche Stimmen oder Daten im Rahmen von Kommunikationen, die zwischen den Teilnehmern dieses Netzes hergestellt werden. Diese Pakete werden im Allgemeinen von einer solchen Station in konstanten Intervallen versandt. Das asynchrone Netz weist ihnen jedoch bestimmte Übertragungszeiträume zu, die von zufälligen Schwankungen beeinflusst werden.
Um den oben genannten Phasenabgleich auszuführen, ist ein erstes Verfahren unter der Bezeichnung SRTS für Synchronous Residual Time Stamp bekannt. Darin wird ein Referenz-Taktgeber eingesetzt, dessen Signale von den Basisstationen über eine Übertragungsvorrichtung empfangen werden, die diesen Signalen konstante Übertragungszeiträume zuweist. Es weist den Nachteil auf, dass diese Vorrichtung diesen Taktgeber mit allen Stationen verbinden muss, was seine Ausführung kostenaufwändig macht.
Daher wurde ein zweites bekanntes Verfahren definiert, um den genannten Phasenabgleich aufrecht zu erhalten, sofern dieser vorher durchgeführt wurde. Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass dafür nur das asynchrone Netz genutzt wird, das außerdem erforderlich ist, um die Pakete, die die Informationen enthalten, zu übertragen. Es weist außerdem den Vorteil auf, dass die Pakete die einzigen Signale sind, die in dieses Netz injiziert werden. Es ist unter der Bezeichnung „adaptive Synchronisation" bekannt. Im Wesentlichen werden die Intervalle, die zwischen den Paketen auftreten, die am Ausgang des asynchronen Netzes empfangen werden, permanent kumuliert und das Ergebnis dieser Kumulation wird mit der Summe der gleichen Anzahl an theoretischen Intervallen verglichen, die vom lokalen Taktgeber definiert wurden. Das Ergebnis dieses Vergleichs besteht bei diesem Verfahren in einem Fehlersignal, d.h. dass dieses Signal zur Definition einer eventuellen Erhöhung oder Verringerung der Frequenz dieses Taktgebers verwendet wird, wobei eine Schwankung dieses Signals im Rahmen einer Rückkopplungsschleife diese Frequenz verändert und eine Schwankung dieser Frequenz dieses Signal verändert. Auf diese Weise erfolgt mit diesem Verfahren eine Rückkopplung der Frequenz mit der eines Referenztaktgebers, der die Übertragung der Pakete taktet. Diese Regelung erfolgt dergestalt, dass sich eine eventuelle Verschiebung der langsamen Frequenz des Referenztaktgebers auf den lokalen Taktgeber auswirken würde. Dieses Verfahren weist insbesondere den Nachteil auf, dass es die Frequenz des lokalen Taktgebers durch einen Niederfrequenzjitter, auf Englisch als „Wander" bezeichnet, beeinträchtigt.
Diese bekannten ersten und zweiten Verfahren sind in der Norm ITU-T, I.363.1 in den Paragraphen 2.5.2.2.2 und 2.5.2.2.1 detailliert beschrieben.
In dem Artikel von Mills DL, <<Measured Performances of the Network Real Time Protocol in the Internet System>>; DARPA Network Working Group Report RFC-1128, Universität Delaware, Seiten i, ii und 1 bis 18, werden ausschließlich die Vorrichtungen zur Messung der Genauigkeit eines Taktgebersignals, das von einem entfernten Taktgeber geliefert wird, beschrieben.
Im Dokument CA2184517 wird ein anderes Verfahren zur Regelung der Frequenz eines Taktgebers über ein asynchrones Übertragungsnetz beschrieben, bestehend aus:

– einem Schritt zur Übertragung einer Folge von so genannten Einstellsignalen, in der jeweils Zeitpunkte markiert werden, wobei die markierten Zeitpunkte in dieser Folge an aufeinander folgenden Intervallen mit dem gleichen Wert voneinander getrennt sind, wobei dieser Wert ein Referenzintervall darstellt,
– einem Schritt zur Übertragung der Einstellsignale über dieses asynchrone Übertragungsnetz, wobei diese Signale über dieses Netz mit unterschiedlichen Übertragungszeiträumen übertragen werden,
– einem Schritt zum Empfang einer Folge von Einstellsignalen am Ausgang des asynchronen Übertragungsnetzes, wobei die von den empfangenen Signalen markierten Zeitpunkte Empfangzeiträume darstellen, die jeweils den durch die Folge der Einstellsignale markierten Zeitpunkten entsprechen, wobei diese Empfangssignale in dieser empfangenen Folge vorhanden sind und jeweils einen Anfang in Form eines der genannten Empfangszeitpunkte aufweisen, sowie ein Ende in Form eines dieser Zeitpunkte, der auf den Anfang dieser Folge folgt,
– einem Schritt zur Bestimmung der zeitlichen Verschiebungen, die jeweils den empfangenen Signalen zugeordnet sind, wobei jede dieser Verschiebungen zwischen zwei Zeitpunkten auftritt, die einander entsprechen und wie folgt zugeordnet werden:
– einer der genannten empfangenen Folge, die aus Zeitpunkten gebildet wird, die jeweils durch diese empfangenen Signale markiert werden, wobei jeder Zeitpunkt durch einen Zeitstempel (<<Time Stamp>> – dieser wird zum Zeitpunkt der Übertragung in ein Datenpaket eingefügt, wobei jeder Stempel dem Wert des Inhalts eines Zählers entspricht, der von dem Taktgeber hochgezählt wird, der die Übertragung der Pakete steuert und der den Referenztaktgeber darstellt) markiert wird,
– und der andere einer theoretischen Folge, die durch einen lokalen Zähler definiert wird, der in regelmäßigen Abständen von einem lokalen Taktgeber hochgezählt wird, um eine Folge an theoretischen Werten zu erzeugen, die mit der empfangenen Folge (von Zeitstempeln) identisch und synchron wäre, wenn die beiden Taktgeber vollkommen synchron wären, wobei die Berechnung einer Verschiebung darin besteht, die Differenz zwischen dem Zeitstempel eines empfangenen Pakets und dem theoretischen Wert zum Zeitpunkt des Empfangs zu berechnen.
– einem Schritt zur Berechnung der minimalen Verschiebung in einer Folge von aufeinander folgenden Verschiebungen (wobei die minimale Verschiebung einer ATM-Zelle entspricht, die in minimaler Zeit im Netz übertragen wurde),
– und einem Schritt zur Einstellung der Frequenz des lokalen Taktgebers, um den Durchschnitt einer Folge von nacheinander berechneten, minimalen Verschiebungen nahe Null zu halten.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Einstellung der Frequenz eines lokalen Taktgebers, ausgehend von einem Referenztaktgeber, über ein asynchrones Übertragungsnetz und sie hat insbesondere zum Ziel, zu diesem Zweck eine kostengünstige, schnelle, präzise und stabile Regelung einzusetzen, d.h. insbesondere ohne jeglichen störenden Jitter.
Zu diesem Zweck hat sie insbesondere ein Verfahren zur Regelung der Frequenz eines lokalen Taktgebers über ein asynchrones Übertragungsnetz zum Gegenstand, wobei dieses Verfahren, in dem Signale empfangen werden, besteht aus:

– einem Schritt zur Übertragung einer Folge von so genannten Einstellsignalen im Takt der Referenzfrequenz, in der jeweils Zeitpunkte markiert werden, wobei die markierten Zeitpunkte in dieser Folge an aufeinander folgenden Intervallen mit dem gleichen Wert voneinander getrennt sind, wobei dieser Wert ein Referenzintervall darstellt und wobei dieses Referenzintervall einer vordefinierten Anzahl an Zeiträumen eines Übertragungstaktgebers entspricht,
– einem Schritt zur Übertragung der Einstellsignale über dieses asynchrone Übertragungsnetz, wobei diese Signale über dieses Netz mit unterschiedlichen Übertragungszeiträumen übertragen werden,
– einem Schritt zum Empfang einer Folge von Einstellsignalen am Ausgang des asynchronen Übertragungsnetzes, nachdem diese auf der Basis einer Referenzfrequenz getaktet und anschließend in verschiedenen Übertragungszeiträumen über dieses Netz übertragen wurden, wobei die von den empfangenen Signalen markierten Zeitpunkte Empfangzeiträume darstellen, die jeweils den durch die Folge der Einstellsignale markierten Zeitpunkten entsprechen, wobei diese Empfangssignale in dieser empfangenen Folge vorhanden sind und jeweils einen Anfang in Form eines der genannten Empfangszeitpunkte aufweisen, sowie ein Ende in Form eines dieser Empfangszeitpunkte, der auf den Anfang dieser Folge folgt,
– einem Schritt zur Bestimmung der zeitlichen Verschiebungen, die jeweils den empfangenen Signalen zugeordnet sind, wobei jede dieser Verschiebungen zwischen zwei Zeitpunkten auftritt, die einander entsprechen und wie folgt zugeordnet werden: einer wird einer empfangenen Folge zugeordnet, die von den jeweils von diesen empfangenen Signalen markierten Zeitpunkten gebildet werden, und die andere einer theoretischen Folge, die von dem genannten lokalen Taktgeber definiert wird, wobei dieser Zeitpunkt der empfangenen Folge von dem genannten Signal markiert wird, das dieser Verschiebung zugeordnet ist,
– einem Schritt zur Auswahl der empfangenen Signale mit minimalen Übertragungszeiträumen unter den empfangenen Signalen, wobei ein empfangenes Signal ausgewählt wird, wenn die diesem Signal zugeordnete Verschiebung eine minimale Verschiebung in Bezug auf die Verschiebungen aufweist, die einer Gruppe von aufeinander folgenden Zeitpunkten der genannten empfangene Folge zugeordnet sind, wobei dieser Auswahlschritt die Wahl einer Abfolge von Suchtaktzeiten beinhaltet, wobei jede dieser Taktzeiten einen Anfang und ein Ende aufweist, die durch eine Zahl voneinander getrennt sind, die unter den genannten theoretischen Intervallen gewählt wird, wobei diese Zahl über drei beträgt und die Dauer dieser Taktzeit darstellt, wobei diese Taktzeit eine Abfolge der genannten Empfangszeiträume beinhaltet und die Suchschritte jeweils für diese Suchtaktzeiten ausgeführt werden und die folgenden Schritte umfassen:
• Auswahl eines Suchanfangs, der in einem Zeitpunkt besteht, der nicht nach dem Beginn dieser Taktzeit liegen kann,
• für jeden der genannten Empfangszeiträume, Berechnung einer Verschiebung, die diesem Zeitpunkt zugeordnet ist, wobei es sich bei dieser Verschiebung um die genannte Verschiebung des genannten Berechnungsbereichs handelt, der einen Anfang, entsprechend diesem Suchanfang, und ein Ende entsprechend diesem Zeitpunkt aufweist, und
• Definition einer Einstellgrenze, wobei diese Grenze durch einen der genannten Empfangszeitpunkte dieser Taktzeit dargestellt wird und so gewählt wird, dass es sich bei der genannten Verschiebung am, die dieser Grenze zugeordnet ist, um die kleinste der diesen Zeitpunkten zugeordneten genannten Verschiebungen handelt, wobei die genannten Anfänge und Enden der genannten Einstellbereiche durch die genannten Einstellgrenzen dargestellt werden,
– einem Schritt zur Erstellung eines Fehlersignals ausgehend von den ausgewählten Signalen,
– einem Schritt zur Rückkopplung der Frequenz des lokalen Taktgebers (HR) mit der Referenzfrequenz mit Hilfe eines der Fehlersignale; wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ermittlung der zeitlichen Verschiebungen die folgenden Schritte umfasst:
– einen Schritt zur Auswahl eines theoretischen Intervalls, das in Bezug auf die Taktzeit dieses lokalen Taktgebers definiert wird und der Dauer des Referenzintervalls möglichst nahe kommt,
– einen Schritt, der aus einer Abfolge von Einsätzen dieses lokalen Taktgebers besteht, um einen Messwert für jedes der genannten Empfangsintervalle zu liefern, wobei dieser Wert ein Messintervall darstellt, das zu dem genannten Ende dieses Intervalls endet,
– einen Schritt zur Definition einer Vielzahl an Berechnungsbereichen, wobei jeder dieser Bereiche einen Anfang und ein Ende aufweist, die jeweils durch zwei der genannten Empfangszeitpunkte dargestellt werden,
– und Schritte, die für jeden der genannten Berechnungsbereiche ausgeführt werden, die zumindest Folgende beinhalten:
• einen Schritt zur Addition der genannten Messintervalle, die in diesem Bereich enden, wobei das Ergebnis dieser Addition ein kumuliertes Messintervall dieses Bereichs darstellt, wobei die Anzahl dieser Intervalle die Anzahl an Intervallen dieses Bereichs darstellt,
• einen Schritt zur Multiplikation des genannten theoretischen Intervalls mit der genannten Anzahl an Intervallen dieses Bereichs, wobei das Ergebnis dieser Multiplikation ein kumuliertes theoretisches Intervall dieses Bereichs darstellt, und
• einen Schritt zur Berechnung der Verschiebung dieses Bereichs, wobei dieser Bereich einen algebraischen Wert gleich dem genannten kumulierten Messintervall dieses Bereichs abzüglich dem genannten kumulierten theoretischen Intervall dieses Bereichs aufweist, sowie dadurch, dass der Schritt zur Erzeugung des genannten Fehlersignals ausgehend von den gewählten Signalen für jeden Berechnungsbereich umfasst:
– einen Schritt zur Berechnung der kumulierten Verschiebung dieses Berechnungsbereichs, wobei es sich bei der genannten kumulierten Verschiebung des genannten ersten Bereichs um die genannte Verschiebung am dieses Bereichs handelt, wobei die genannte kumulierte Verschiebung der genannten folgenden Bereiche der algebraischen Summe der genannten Verschiebungen am des folgenden Bereichs und der vorhergehenden Bereiche dieses folgenden Bereichs in der genannten Abfolge der Bereiche entspricht,
– und einen Schritt zur Erzeugung eines Fehlersignals, dargestellt durch die genannte kumulierte Verschiebung eines Bereichs dieser Abfolge von Berechnungsbereichen.

In der Beschreibung dieser Erfindung wird ein Signal als „schnell" bezeichnet und sein Übertragungszeitraum wird als „minimal" bezeichnet, wenn diese Dauer dem kürzesten oder fast dem kürzesten Übertragungszeitraum der empfangenen Signale am Ausgang des asynchronen Netzes während der Taktzeit, beginnend mit dem Empfang dieses schnellen Signals, entspricht. Es können mehrere solche Taktzeiten definiert werden und ein minimaler Übertragungszeitraum kann in jeder dieser Taktzeiten gesucht und gefunden werden. Solche Taktzeiten werden im Folgenden als „Suchtaktzeiten" bezeichnet.
Typischerweise wird das Fehlersignal ausgehend von den zeitlichen Verschiebungen erstellt, die den empfangenen Signalen jeweils zugeordnet werden. Jede dieser Verschiebungen tritt zwischen zwei Zeitpunkten auf, die sich entsprechen und von denen einer zu einer empfangenen Folge gehört, die aus Zeitpunkten gebildet wird, die jeweils durch die genannten empfangenen Signale markiert werden, und der andere zu einer theoretischen Folge, die von dem genannten lokalen Taktgeber definiert wird, wobei dieser Zeitpunkt der empfangenen Folge demjenigen entspricht, der von dem Signal, das dieser Verschiebung zugeordnet wird, markiert wird.
In der empfangenen Folge bilden die markierten Zeitpunkte eine Abfolge mit teilweise zufälligen Intervallen. Sie bilden jedoch typischerweise eine Abfolge mit konstantem Intervall in einer Folge, die diese Signale gebildet haben, als sie übertragen wurden, wobei dieses Intervall ausgehend von der Referenzfrequenz definiert wird. Die von dem lokalen Taktgeber definierte theoretische Folge weist dann konstante Intervalle auf, wenn die Frequenz dieses Taktgebers selbst konstant ist.
Es können verschiedene Vorrichtungen eingesetzt werden, um die schnellen Signale auszuwählen. Eine solche Vorrichtung besteht beispielsweise darin, jedes Signal mit einer Zeitmarkierung zu versehen, in der die Uhrzeit angegeben ist, zu der es in das Übertragungsnetz injiziert wurde. Diese Uhrzeit wird dann mit der vom lokalen Taktgeber für den Empfang dieses Signals definierten Uhrzeit verglichen und anhand dieses Vergleichs ist es möglich, die schnellen Signale zumindest annähernd auszuwählen. Diese Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass die Kosten des Verfahrens durch das Hinzufügen von Zeitmarkierungen erhöht werden. Im Rahmen der Erfindung wird ein empfangenes Signal daher vorzugsweise als schnelles Signal ausgewählt, wenn die diesem Signal zugeordnete Verschiebung in einer Gruppe solcher Verschiebungen einen minimalen Wert aufweist. Diese Gruppe wird durch die Verschiebungen gebildet, die den Zeitpunkten der empfangenen Folge, die in einer der oben angeführten Suchtaktzeiten enthalten ist, zugeordnet werden.
Anhand der beiliegenden Schemazeichnungen wird diese Erfindung im Folgenden genauer erläutert, wobei beispielhaft angeführt wird, wie sie umgesetzt werden kann.
1 stellt einen Teil eines Sprechfunknetzes dar, in dem diese Erfindung umgesetzt wird.
2 stellt ein Zeitdiagramm dar, in dem die Signalübermittlung zwischen einem Sender und einem Empfänger des Netzes aus 1 abgebildet ist.
3 stellt ein Zeitdiagramm dar, in dem ein mit dem oben genannten Empfänger durchgeführter zeitlicher Vergleich abgebildet ist.
4 zeigt einen in diesem Empfänger implementierten Algorithmus.
5 stellt ein Diagramm dar, in dem für jeden der möglichen Werte des Übertragungszeitraums eines Signals in einem asychronen Übertragungsnetz die Wahrscheinlichkeitsdichte des Auftretens dieses Wertes angeführt ist.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung und das genannte zweite bekannte Verfahren umfassen beide im Wesentlichen die folgenden Schritte:

– Einen Schritt zur Übertragung einer Folge von Signalen, die jeweils die Zeitpunkte dieser Folge markieren, wobei diese Signale und diese Zeiträume jeweils eine übertragene Folge, die auf der Achse 90 in 2 abgebildet ist, die nicht dargestellten Einstellsignale und die markierten Zeitpunkte L₁ ... L_i darstellen. Diese markierten Zeitpunkte sind in dieser übertragenen Folge durch aufeinander folgende Intervalle mit dem gleichen Wert getrennt, wobei dieser Wert ein Referenzintervall darstellt. Das Bauteil, das diese Signale überträgt, ist in 1 mit E bezeichnet und wird im Folgenden Sender genannt. Es wird von dem Taktgeber HE getaktet, der im Folgenden als Referenztaktgeber bezeichnet wird und das Referenzintervall entspricht einer vordefinierten Anzahl an Taktzeiten dieses Taktgebers. Die Frequenz F dieses Taktgebers stellt die oben genannte Referenzfrequenz dar. Sie ist typischerweise konstant. Die vorliegende Erfindung wäre jedoch auch hilfreich, wenn diese Frequenz verändert würde. Die Zeit tE, die auf der Achse 90 aufgetragen ist, entspricht der von diesem Taktgeber definierten Zeit.
– Einen Schritt zur Injektion der Folge, die über das bereits genannte asynchrone Übertragungsnetz N übertragen wird.
– Einen Schritt zum Empfang der Einstellsignale am Ausgang des Netzes durch einen Empfänger R, der vom Sender E entfernt ist. Diese Signale bilden für diesen Empfänger eine Folge, bestehend aus der oben genannten empfangenen Folge, wobei die Zeitpunkte, die von diesen Signalen gekennzeichnet werden, in dieser Folge die Empfangszeitpunkte M₁ ... M_i darstellen, die jeweils den Zeitpunkten L₁ ... L_i entsprechen.

Typischerweise werden die Pakete, die die Informationen beinhalten, über das Netz N des Senders E an den Empfänger R übertragen, um im Rahmen einer Telefoneinrichtung eine Kommunikation zu erstellen. In diesem Fall können die Einstellsignale vorteilhafterweise aus diesen Paketen bestehen, wobei der von einem solchen Paket markierte Zeitpunkt zum Beispiel der durch den Kopf dieses Pakets definierte Anfang sein kann. Die oben genannten Schritte zum Senden, Injizieren und zum Empfang sind in diesem Fall zur Umsetzung der Kommunikationen erforderlich und ihr Einsatz im Verfahren zur Frequenzrückkopplung erfordert keinerlei Änderungen der Telefoneinrichtung.
Die Empfangsintervalle d₁ .. d_i erscheinen in dieser empfangenen Folge. Jedes Intervall, wie beispielsweise d₁, weist einen Anfang auf, z.B. M₁, der durch einen der Empfangszeitpunkte dargestellt wird, sowie ein Ende, z.B. M₂, das durch den Zeitpunkt dargestellt wird, der diesem Anfang in dieser Folge folgt. Diese Empfangszeitpunkte sind auf der Achse 91 in 2 und 3 aufgetragen. Die Empfangsintervalle sind voneinander verschieden, weil das Übertragungsnetz den Einstellsignalen unterschiedliche Übertragungszeiträume zugewiesen hat, die auf zufällige Weise von einem Signal zum anderen geschwankt haben, wobei jeder dieser Zeiträume dennoch einem Basiszeitraum entspricht, der durch die Netzstruktur und die Position des Senders und des Empfängers in Bezug zu diesem vorgegeben ist.
Der Empfänger R wird von dem oben genannten lokalen Taktgeber HR getaktet. Dieser Taktgeber weist eine einstellbare Frequenz und eine durch diese Frequenz definierte Taktzeit auf. Die Zeit t, die auf den Achsen in 3 aufgetragen ist, entspricht der von diesem Taktgeber definierten Zeit.

– Einen Schritt zur Auswahl eines theoretischen Intervalls „e", das in Bezug auf die Taktzeit dieses lokalen Taktgebers definiert wird. Typischerweise wird dieses Intervall zu Beginn des Verfahrens so gewählt, dass seine Dauer so nah wie möglich am Referenzintervall liegt. Dafür werden die bekannten Näherungswerte der Frequenz des Referenztaktgebers und des lokalen Taktgebers berücksichtigt.
– Eine Abfolge von Einsätzen dieses lokalen Taktgebers, um einen Messwert für jedes der Empfangsintervalle zu liefern, wobei dieser Wert ein Messintervall darstellt, das zum genannten Ende dieses Intervalls endet. Dieser Einsatz des lokalen Taktgebers hat zur Folge, dass das Messintervall gleichzeitig repräsentativ für die Dauer des Empfangsintervalls sowie proportional zur Frequenz dieses Taktgebers ist.
– Die Definition einer Vielzahl an Berechnungsbereichen, wobei jeder dieser Bereiche einen Anfang und ein Ende aufweist, die jeweils zwei Empfangszeitpunkte darstellen.
– Außerdem werden Schritte für jeden der Berechnungsbereiche ausgeführt. Diese Schritte werden typischerweise im Empfänger ausgeführt und umfassen mindestens die Folgenden:
– Einen Schritt zur Addition der Messintervalle, die in diesem Bereich enden. Das Ergebnis dieser Addition stellt das kumulierte Messintervall D dieses Bereichs dar und die Anzahl dieser Intervalle stellt die Anzahl an Intervallen dieses Bereichs dar.
– Einen Schritt zur Multiplikation des theoretischen Intervalls mit der Anzahl an Intervallen dieses Bereichs. Das Ergebnis dieser Multiplikation stellt das theoretische kumulierte Intervall E dieses Bereichs dar.
– Schließlich einen Schritt zur Berechnung der Verschiebung „a" dieses Bereichs. Diese Verschiebung weist einen algebraischen Wert auf, der gleich dem kumulierten Messintervall dieses Bereichs abzüglich des genannten theoretischen kumulierten Intervalls dieses Bereichs ist. Sie stellt eine der oben genannten Verschiebungen dar, die zwischen zwei Zeitpunkten auftreten, von denen einer zu einer empfangenen Folge und der andere zu einer theoretischen Folge gehört. Die Zeitpunkte der theoretischen Folge sind auf der Achse 92 in 3 aufgetragen. Sie sind durch eine ganze Zahl an theoretischen Intervallen vom Anfang dieses Bereichs getrennt, wobei diese Anzahl im Fall von Zeitpunkt C_n, der zur Berechnung dieser Verschiebung berücksichtigt wurde, der Anzahl an Intervallen dieses Bereichs entspricht.

Das Verfahren beinhaltet außerdem Schritte zur Einstellung der Frequenz des lokalen Taktgebers, wobei jeder dieser Schritte einen Abschlussschritt einer Einstellsequenz darstellt und auch eine Gruppe zur Einstellung dieses Schritts umfasst, wobei diese Gruppe mindestens einen genannten Berechnungsbereich umfasst. Die Berechnungsbereiche dieser Gruppe stellen jeweils die Einstellbereiche dar, die kumulierte Verschiebung A dieser Gruppe entspricht der algebraischen Summe der Verschiebungen der Einstellbereiche. Ein Vorgang dieses Schritts nimmt eine mehr oder weniger große Änderung an der Frequenz des lokalen Taktgebers vor, je nachdem, ob die kumulierte Verschiebung dieser Gruppe negativ oder positiv ist, so dass die kumulierte Verschiebung wie oben beschrieben ein Fehlersignal darstellt.
Typischerweise hängen die Umsetzung dieses Vorgangs und die Tragweite dieser Änderung insbesondere von den vorhergehenden Einstellschritten und von dem absoluten Wert der kumulierten Verschiebung ab, um eine stabile, und vorzugsweise schnelle und präzise Rückkopplung zwischen dem theoretischen Intervall und dem Referenzintervall auszuführen. Diese Rückkopplung entspricht der vorgenannten Rückkopplung zwischen der Frequenz des lokalen Taktgebers und dem Referenztaktgeber oder der letzteren Frequenz, multipliziert mit einer bekannten, vordefinierten Zahl. Ihre Stabilität, Schnelligkeit und Präzision hängen insbesondere von der Auswahl der Einstellbereiche ab.
Wenn das bekannte Verfahren zur adaptiven Synchronisation mit Hilfe der oben verwendeten Begriffe beschrieben wird, ergibt sich daraus, dass die Berechnungsbereiche dieses bekannten Verfahrens einen gemeinsamen Anfang aufweisen und dass sie jeweils einen Einstellbereich darstellen. Dieser Anfang liegt in einer Anfangsphase der Umsetzung des Verfahrens und wird durch den Anfangszeitpunkt dieser Umsetzung bestimmt. Jeder der späteren Empfangszeitpunkte nach diesem Anfang stellt dann das Ende eines solchen Bereichs dar, so dass jeder der Bereiche dem vorhergehenden Bereich einfach ein Intervall hinzufügt.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von diesem bekannten Verfahren insbesondere in folgenden Punkten:

– Es umfasst einen Schritt zur Auswahl einer Abfolge von Suchtaktzeiten wie z.B. P_n-1 und P_n in 3, wobei jede dieser Taktzeiten einen Anfang und ein Ende aufweist, die durch eine gewählte Anzahl an theoretischen Intervallen voneinander getrennt sind. Diese Anzahl ist größer als drei und entspricht der Dauer „k" dieser Taktzeit. Diese Taktzeit beinhaltet eine Abfolge von Empfangszeiträumen.
– Es umfasst außerdem Suchschritte, die jeweils für diese Suchtaktzeiten ausgeführt werden und jeweils die folgenden Schritte umfassen:
– Einen Schritt zur Auswahl eines Suchanfangs, der einen Zeitpunkt darstellt, der nicht nach dem Beginn dieser Taktzeit liegt.
– Für jeden der Empfangszeitpunkte dieser Taktzeit einen Schritt zur Berechnung der diesem Zeitpunkt zugeordneten Verschiebung. Diese Verschiebung entspricht der Verschiebung eines Berechnungsbereichs mit einem Anfang, gekennzeichnet durch diesen Suchanfang, und einem Ende, gekennzeichnet durch diesen Zeitpunkt.
– Schließlich einen Schritt zur Definition einer Einstellgrenze wie z.B. B_n. Diese Grenze wird durch einen der Empfangszeitpunkte dieser Taktzeit gekennzeichnet. Sie wird so gewählt, dass die dieser Grenze zugeordnete Verschiebung „am" die kleinste der diesen Zeitpunkten zugeordneten Verschiebungen darstellt. Sie entspricht dem minimalen Verschiebungszeitpunkt dieser Taktzeit. Entsprechend ihrem Definitionsmodus ist das Verschiebungssignal, das sie in der empfangenen Folge markiert, eines der oben genannten schnellen Signale. Der Übertragungszeitraum dieses Signals ist genauer gesagt der kürzeste Zeitraum dieser Taktzeit.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Anfänge und die Enden der Einstellbereiche somit nur von den Einstellungsgrenzen dargestellt, die wie oben erläutert definiert wurden. Die Grenzen B_n-1 und B_n begrenzen beispielsweise einen solchen Bereich mit der Dauer Dm.
Diese Auswahl der Berechnungsbereiche, die zur Erstellung des Fehlersignals verwendet werden, weist den Vorteil auf, dass die Frequenzschwankungen, die sich aus bestimmten Schwankungen der Übertragungszeiträume, denen die aufeinander folgenden Einstellsignale unterliegen, unterdrückt oder zumindest stark verringert werden. Dieser Vorteil ergibt sich aus dem selektiven Einsatz von schnellen Signalen zur Bestimmung der Bereichsgrenzen. Er hängt mit einer Tatsache zusammen, die bekannt ist und im Rahmen dieser Erfindung vorteilhaft eingesetzt wird, und die sich zeigt, wenn die oben genannten Suchtaktzeiten ausreichend lang sind. Diese Tatsache besteht darin, dass sich die Differenz zwischen den Übertragungszeiträumen zweier zufällig ausgewählter Signale im Durchschnitt erheblich verringert, wenn diese beiden Signale ausschließlich unter den schnellen Signalen gewählt werden, als wenn diese Signale unter allen übertragenen Signalen gewählt werden. Diese Verringerung der durchschnittlichen Differenz zwischen zwei Übertragungszeiträumen hängt mit der Tatsache zusammen, dass bei einer großen Anzahl an übertragenen Signale die Anzahl der in einem Intervall mit gegebener Länge vorhandenen Übertragungszeiträume, z.B. „u" in 5, um so größer ist, je näher dieses Intervall an dem oben genannten Basiszeitraum TTm liegt, wobei diese Anzahl durch die Wahrscheinlichkeitsdichte p angegeben wird, damit der Übertragungszeitraum einen Wert TT aufweist.
In der Abfolge der Suchtaktzeiten besteht der Beginn, z.B. M₁, jeder Taktzeit, z.B. P_n, vorzugsweise aus dem Ende der vorhergehenden Taktzeit P_n-1.
Vorzugsweise wird der Suchanfang dieser Taktzeit für jede Suchtaktzeit, bestehend aus der berücksichtigten Taktzeit P_n, durch die Einstellgrenze B_n-1 einer Suchtaktzeit P_n-1 dargestellt, die dieser betreffenden Taktzeit in der Abfolge der Suchtaktzeiten vorausgeht. Ein Einstellbereich hat also einen Anfang und ein Ende, jeweils dargestellt durch die beiden Einstellgrenzen B_n-1 und B_n dieser beiden Taktzeiten.
Die Dauer „k" der aufeinander folgenden Suchtaktzeiten wird an den Verkehr im Netz N angepasst. Diese kann konstant sein. Sie kann jedoch auch vorteilhaft verlängert werden, wenn sich das Netz N einer Überlastung nähert, da es besser ist, dass ein Einstellsignal nur ausgewählt wird, wenn sein Übertragungszeitraum den Basiszeitraum nur wenig überschreitet. Ein Signal mit einem solchen Übertragungszeitraum wird im Folgenden als „ausreichend schnell" bezeichnet. Der oben genannte Vorteil ergibt sich dann aus der Tatsache, dass die Übertragungszeiträume bei einer drohenden Überlastung die Tendenz haben, sich von dem Basiszeitraum TTm zu entfernen. Die Verlängerung der Dauer „k" bietet dann die Möglichkeit, in jeder der Suchtaktzeiten ein solches, ausreichend schnelles Signal zu finden, obwohl sich der Anteil derartiger Signale in sämtlichen Einstellsignalen verringert. Wenn die Auslastung des Netzes N später wieder geringer wird, wird die Dauer „k" auf den Basiswert zurückgeführt, um eine unnütze Verlängerung der Synchronisierungszeitraums zu vermeiden, der erforderlich ist, um die Frequenz des lokalen Taktgebers wieder in den Bereich der Referenzfrequenz zurückzuführen.
Eine Änderung der Frequenz des lokalen Taktgebers könnte nach jedem Einstellbereich durchgeführt werden, wobei dieser Bereich dann eine Einstellgruppe für sich darstellt.
Dagegen bilden die Bereiche jeder Einstellgruppe vorzugsweise eine Abfolge von Bereichen, wobei die Einstellsequenz für jeden Einstellbereich Dm dieser Gruppe die Berechnung der kumulierten Verschiebung A dieses Bereichs beinhaltet. Die kumulierte Verschiebung des ersten Bereichs dieser Abfolge ist die Verschiebung „am" dieses Bereichs und die kumulierte Verschiebung jedes folgenden Bereichs ist die algebraische Summe der Verschiebungen „am" des folgenden Bereichs und der vorhergehenden Bereiche. Im Verfahren wird dann durch die kumulierte Verschiebung eines Bereichs dieser Gruppe ein Fehlersignal erstellt.
Die Einstellsequenzen bilden vorzugsweise auch eine Abfolge. Das Verfahren beinhaltet dann außerdem einen Schritt zur Definition eines tolerierten Verschiebungsbereichs, wobei sich dieser Bereich zwischen einem positiven Verschiebungsgrenzwert und einem negativen Verschiebungsgrenzwert erstreckt, die typischerweise den gleichen absoluten Wert S aufweisen. Es umfasst außerdem einen Schritt zur Definition einer Abfolge von Frequenzinkrementen f für die jeweiligen Einstellsequenzen. Die oben genannte Frequenzänderung für jede Einstellsequenz wird nur dann vorgenommen, wenn die kumulierte Verschiebung A eines Bereichs der Einstellgruppe dieser Sequenz den tolerierten Einstellbereich überschreitet, wobei diese Änderung eine Amplitude gleich dem für diese Sequenz definierten Frequenzinkrement aufweist. Dieser Bereich stellt dann den letzten Bereich dieser Einstellgruppe dar. Die Größe und die Entwicklung des Frequenzinkrements werden entsprechend festgelegt, um die Stabilität, die Schnelligkeit und die Präzision der Rückkopplung zu gewährleisten.
In einer ersten Phase des Rückkopplungsverfahrens kann die Frequenzabweichung des lokalen Taktgebers in Bezug auf die Referenzfrequenz groß sein. Um das Verfahren zu beschleunigen, hat das Inkrement „f" dann vorzugsweise einen im Vergleich zum Basisinkrement „h" erhöhten Wert und es steigt weiter an, bis eine Überschreitung der Referenzfrequenz erfasst wird. Jedes Mal, wenn eine solche Überschreitung erfasst wird, verringert sich dieses Inkrement, bis es schrittweise auf das Basisinkrement zurückgeführt wurde, um die Stabilität der Rückkopplung zu gewährleisten. Wenn erneut eine Frequenzabweichung auftritt, bleibt dieses Inkrement zunächst während einer bestimmten Anzahl an Einstellgruppen konstant, wobei es der Frequenz F die gleiche Steigungsrichtung vorgibt, anschließend steigt es ausgehend von einem Wert gleich dem Basisinkrement, multipliziert mit der gleichen Zahl an, und zwar bis eine erneute Überschreitung erfasst wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht in einem System zur Regelung der Frequenz über ein asynchrones Übertragungsnetz. In diesem System wird das Verfahren der vorliegenden Erfindung umgesetzt. Dazu enthält es den Empfänger R und den lokalen Taktgeber HR und dieser Empfänger enthält ein Rückkopplungsprogramm, um im Wesentlichen die Anweisungen auszuführen, die im Algorithmus in 4 aufgeführt sind.
Diese Anweisungen werden jeweils zu den Empfangszeitpunkten ausgeführt, wobei die Signale, die diese Zeitpunkte markieren, an einem mit „Unterbrechung" bezeichneten Eingang empfangen werden. Dies sind folgende:

– Auslesen des Intervalls d_i, das zwischen dem Empfangszeitpunkt M_i+1 und dem Empfangszeitpunkt M_i, der diesem Zeitpunkt in der empfangenen Folge vorausgeht, gemessen wird, wobei i ein Index für den ersten Empfangszeitpunkt nach Beginn jeder Suchtaktzeit mit dem Wert 1 ist,
– Ausführung von D = D + d_i, wobei D das kumulierte gemessene Intervall eines Berechnungsbereichs innerhalb dieser Taktzeit ist,
– Ausführung von E = E + e, wobei E das kumulierte theoretische Intervall und e das theoretische Intervall ist,
– Ausführung von a = D – E, wobei a die Verschiebung dieses Bereichs ist,
– Ausführung von i = i + 1,
– Beantwortung der Frage a < am?, wobei am eine Größe ist, die der Bewertung dient, bis die der Berechnungsgrenze zugeordnete Verschiebung dargestellt wird,
– wenn die Antwort auf die vorhergehende Frage „ja" lautet:
– Ausführung von am = a,
– Ausführung von Dm = D, wobei Dm von den späteren Anweisungen definiert wird,
– Ausführung von Ein = E,
– unabhängig von der Antwort auf die vorhergehende Frage Beantwortung der Frage i = k?, wobei k die Dauer dieser Suchtaktzeit ist,
– wenn die Antwort auf die vorhergehende Frage „nein" lautet, warten auf den nächsten Empfangszeitpunkt, (diese Anweisung ist in der Abbildung mit „Rückkehr" bezeichnet),
– wenn die Antwort auf die vorhergehende Frage „j a" lautet und wenn mehr als einer der oben definierten Vorgänge dem Programm entspricht, wird dieser Vorgang ausgeführt,
– Ausführung von i = 1,
– Ausführung von D = D – Dm,
– Ausführung von E = E – Em,
– Ausführung von am = aM, wobei aM eine vordefinierte Größe ist, die mindestens gleich dem größten vorhersehbaren Wert der dem Empfangszeitraum zugeordneten Verschiebung ist, und
– Warten auf den nächsten Empfangszeitpunkt.

Vorzugsweise enthält dieses System außerdem ein Inkrement-Rechenwerk G zur Berechung des Frequenzinkrements f. Dieses Rechenwerk erhält Informationen vom Empfänger R und gibt Informationen an den lokalen Taktgeber HR weiter. Die oben angeführte Anweisung zur Ausführung eines Vorgangs umfasst dann die folgenden Anweisungen:

– Ausführung von A = A + am, wobei A bei der Inbetriebnahme dieses Systems eine variable Größe mit dem Wert Null ist,
– Beantwortung der Frage IAI > S?, wobei S ein absoluter Wert ist, der für den positiven und negativen Verschiebungsgrenzwert gleich ist.
– wenn die Antwort auf die vorhergehende Frage „nein" lautet, warten auf den nächsten Empfangszeitpunkt,
– wenn die Antwort auf die vorhergehende Frage „ja" lautet, Beantwortung der Frage A > S?
– wenn die Antwort auf die vorhergehende Frage „nein" lautet, Ausführung von A = A + S
– Ausführung der Änderung F = F + f, wobei F die Frequenz des lokalen Taktgebers ist und jede Änderung von einem Befehl dieses Taktgebers durch den Empfänger R mit Hilfe des Inkrementrechenwerks G erfolgt,
– Information des Rechenwerks G über die vorgenannte Änderung (die Informationsanweisungen dieses Rechenwerks sind nicht abgebildet),
– wenn die Antwort auf die vorhergehende Frage „ja" lautet, Ausführung von A = A – S,
– Ausführung der Änderung F = F – f, und
– Information des Rechenwerks G über die vorgenannte Änderung.

Vorzugsweise ist der lokale Taktgeber HR mit einer Phasenregelungsvorrichtung JR ausgerüstet, die entsprechend programmiert ist, um einen provisorischen Phasenabgleich zwischen diesem lokalen Taktgeber und einer Zeitbasis außerhalb des Systems anhand des Austauschs eines Synchronisierungssignals mit dieser Zeitbasis auszuführen. Dieser Austausch erfolgt über eine Übertragungsvorrichtung, die diesen Signalen konstante Übertragungszeiträume vorgibt. Das System der vorliegenden Erfindung stellt dann ein Synchronisationssystem dar, mit dem anhand der oben beschriebenen Frequenzrückkopplung ein dauerhafter Phasenabgleich erzielt werden kann.
Die Zeitbasis besteht beispielsweise aus dem Taktgeber HE des Senders E, wobei dieser Taktgeber mit einer Sendevorrichtung JE ausgerüstet ist, die mit der Vorrichtung JR kommuniziert. Die Vorrichtungen JR und JE ermöglichen die Ausführung eines anfänglichen Phasenabgleichs zwischen den Taktgebern HE und HR. Sie verwenden dafür die Antennen LE und LR, die zum Sender E bzw. zum Empfänger R gehören. Die Frequenzrückkopplung ermöglicht es anschließend, diesen Abgleich mit akzeptabler Präzision zumindest über den Zeitraum aufrecht zu erhalten, bis ein erneuter Phasenabgleich durch diese Vorrichtungen erfolgt. Dieser Zeitraum kann durch die Rückkopplung erheblich verlängert werden. Auf diese Weise ist es möglich, den genannten Funkkanal nicht zu blockieren.
Die Sequenz zum Austausch von Synchronisierungssignalen zwischen den Vorrichtungen JE und JR kann analog zu dem NTP-Protokoll erfolgen, das in den Veröffentlichungen RFC 1305 und RFC 1261 beschrieben ist. Im Folgenden wird eine solche Sequenz beschrieben, wobei als vereinbart gilt, dass jeder Sende- oder Empfangszeitpunkt eins Signals mit Hilfe des Taktgebers der Vorrichtung, die dieses Signal sendet oder empfängt, definiert wird: Zur Zeit H₀, die nicht abgebildet ist, sendet die Vorrichtung JE ein erstes Signal, das mit einer Zeitmarkierung versehen ist, die diese Zeit angibt. Zur Zeit H₁ empfängt die Vorrichtung JR dieses Signal und zur Zeit H₂ sendet sie ein zweites Signal, das mit Zeitmarkierungen versehen ist, in denen die Zeiten H₀, H₁ und H₂ angegeben sind. Zur Zeit H₃ empfängt die Vorrichtung JE dieses zweite Signal und zur Zeit H₄ sendet sie ein drittes Signal mit den Zeitmarkierungen H₀, H₁, H₂, H₃ und H₄ und einem Element, in dem der Wert des Hin- und Rücksendezeitraums RTD = H₁ – H₂ + H₃ – H₀ angegeben ist. Zu dem Zeitpunkt, an dem die Vorrichtung JR dieses dritte Signal empfängt, stellt sie den lokalen Taktgeber HR ein, damit dieser für diesen Zeitpunkt die Zeit H₄ + ½ RTD angibt.
Diese Erfindung hat außerdem ein Sprechfunknetz zum Gegenstand, das eine Vielzahl an Basisstationen umfasst, die über das asynchrone Übertragungsnetz N miteinander verbunden sind. Dieses Netz ist durch die Tatsache gekennzeichnet, dass mindestens eine dieser Basisstationen ein der oben angeführten Beschreibung entsprechendes System darstellt. Typischerweise stellen der oben beschriebene Sender E und der Empfänger R jeweils eine dieser Basisstationen dar. Die Antennen LE und LR ermöglichen diesem Sender und diesem Empfänger, mit den mobilen Endgeräten des Netzes zu kommunizieren.
In einem solchen Netz verarbeitet jede der Basisstationen, die einen Empfänger wie z.B. R darstellen, zahlreiche Kommunikationen, d.h. sie empfängt, verarbeitet und sendet verschiedene Pakete, wobei die Verarbeitungsvorgänge Änderungen, Weiterleitungen etc. umfassen können. Dieser Empfänger beinhaltet also zur Durchführung dieser Vorgänge ein Programm, das im Folgenden als Hauptprogramm bezeichnet wird. Bei jedem Eintreffen eines Pakets wird dieses Hauptprogramm unterbrochen, um das oben genannte Rückkopplungsprogramm auszuführen. In 4 wird das Eintreffen solcher Pakete daher mit dem Begriff „Unterbrechung" bezeichnet. Der Begriff „Rückkehr" bezeichnet dann die Rückkehr zum Hauptprogramm in Erwartung der Ankunft des nächsten Pakets.
Die Vorteile der Erfindung ergeben sich in dem Fall, in dem die Basisstationen eines solchen Netzes nahe genug beieinander liegen, sodass die Übertragungszeiträume der Funkwellen zwischen den mobilen Endgeräten der Teilnehmer und den Basisstationen nahezu vernachlässigt werden können. Dies ist bei einem lokalen Sprechfunknetz gemäß dem europäischen Standard für digitale schnurlose Telefonie DECT der Fall, in dem die Abstände zwischen den Stationen häufig zwischen 20 und 500 m betragen und in dem jede Station mit einem Rahmenynchronisationstaktgeber ausgerüstet ist, der von einem Taktgeber wie z.B. HE und HR gesteuert wird, und eine Frequenz von 100 Hz aufweist. Die Aufrechterhaltung des Phasenabgleichs zwischen den Rahmensynchronisationstaktgebern ist in diesem Fall erforderlich, um die Weiterverbindung (Hand over) einer Kommunikation zwischen zwei Basisstationen zu ermöglichen, wenn einer der an dieser Kommunikation beteiligten Teilnehmer den Standort wechselt. Die vorliegende Erfindung erleichtert die Weiterverbindung.
Bestimmte oben genannte Größen können beispielsweise innerhalb der folgenden Bereiche auftreten und/oder die folgenden Werte aufweisen:

– Dauer k der Suchtaktzeiten: zwischen 10 und 10 000, ein typischer Wert beträgt 250.
– Frequenz der Taktgeber: ein typischer Wert ist 16 384 KHz,
– Basiszeitraum TTm für die Weiterleitung eines Pakets im Netz N: unter 100 ms,
– theoretisches Intervall „e": zwischen 1 und 100 ms, ein typischer Wert liegt bei 8 ms,
– Verschiebungsgrenzwert S; zwischen 3 200 und 32 000 ns, ein typischer Wert liegt bei 12 800 ns,
– Basis-Frequenzinkrement h: ein typischer Wert ist 0,28 Hz.

Beim Vorhandensein einer anfänglichen Frequenzabweichung, die zwischen zwei Taktgebern wie HE und HR mehrere Hertz erreichen kann, ermöglicht diese Erfindung die Stabilisierung der Taktgeberfrequenz innerhalb eines Synchronisationszeitraums von etwa ein oder zwei Minuten. Die gewünschte Gleichheit zwischen den beiden Frequenzen wird dann mit einer entsprechenden Präzision erreicht, so dass die zeitliche Abweichung zwischen den beiden Rahmensynchronisationstaktgebern über einen Zeitraum von zwei oder drei Minuten bei unter 4 000 ns aufrecht erhalten werden kann. Ein solcher Zeitraum bietet die Möglichkeit, für praktisch regelmäßig wiederkehrende Vorgänge zur Ausführung des Phasenabgleichs, auf einfache Weise verfügbare Zeitintervalle zwischen zwei Telefonverbindungen in einem Funkkanal zu finden, der für solche Vorgänge vorgesehen ist.

Claims

Verfahren zur Regelung der Frequenz eines lokalen Taktgebers (HR) über ein asynchrones Übertragungsnetz (N), bestehend aus: – einem Schritt zum Senden einer Folge von so genannten Einstellsignalen mit dem Takt einer Referenzfrequenz, die jeweils Zeitpunkte (L₁ ... L_i) markieren, wobei diese markierten Zeitpunkte in dieser gesendeten Folge durch aufeinander folgende Intervalle mit dem gleichen Wert voneinander getrennt sind, wobei dieser Wert ein Referenzintervall darstellt, wobei dieses Referenzintervall gleich einer vordefinierten Anzahl an Taktzeiten eines Sendetaktgebers (HE) ist, – einem Schritt zur Übertragung der Einstellsignale über dieses asynchrone Übertragungsnetz, wobei diese Signale in diesem Netz mit unterschiedlichen Übertragungszeiträumen übertragen werden, – einem Schritt zum Empfang einer Folge von Einstellsignalen am Ausgang des asynchronen Übertragungsnetzes, wobei die von diesen empfangenen Signale markierten Zeitpunkte Empfangszeitpunkte (M₁ .. M_i) darstellen, die jeweils den von der Folge von Einstellsignalen markierten Zeitpunkten (L₁ ... L_i) entsprechen, wobei in dieser empfangenen Folge Empfangsintervalle (d₁ ... d_i) vorhanden sind, die jeweils (d₁) einen Anfang (M₁), bestehend aus einem der genannten Empfangszeitpunkte, und ein Ende (M₂) aufweisen, bestehend aus dem Empfangszeitraum, der in dieser Folge diesem Anfang folgt, – einen Schritt zur Bestimmung der zeitlichen Verschiebungen (am), die jeweils den empfangenen Signalen zugeordnet werden, wobei jede dieser Verschiebungen zwischen zwei Zeitpunkten (B_n, C_n) auftritt, die sich entsprechen und von denen einer zu einer empfangenen Folge, die aus den jeweils durch diese empfangenen Signale markierten Zeitpunkten besteht, und der andere zu einer theoretischen Folge gehört, die durch den genannten lokalen Taktgeber (HR) definiert wird, wobei dieser Zeitpunkt der empfangenen Folge durch das genannte, dieser Verschiebung zugeordnete Signal markiert wird, – einem Schritt zur Auswahl der empfangenen Signale, deren Übertragungszeiträume unter den empfangenen Signalen minimal sind, wobei ein empfangenes Signal ausgewählt wird, wenn es sich bei der diesem empfangenen Signal zugeordneten Verschiebung unter den einer Gruppe von aufeinander folgenden Zeitpunkten (P_n) zugeordneten Verschiebungen der genannten empfangenen Folge um eine minimale Verschiebung handelt, wobei dieser Auswahlschritt die Auswahl einer Abfolge von Suchtaktzeiten (P_n-1, P_n) umfasst, wobei jede dieser Taktzeiten einen Anfang und ein Ende aufweist, die durch eine gewählte Anzahl der genannten theoretischen Intervalle voneinander getrennt sind, wobei diese Anzahl über 3 liegt und die Dauer (k) dieser Taktzeit darstellt, wobei diese Taktzeit eine Abfolge von so genannten Empfangszeitpunkten umfasst, und die Suchschritte jeweils für die Suchtaktzeiten ausgeführt werden und jeweils die folgenden Schritte umfassen: – Auswahl eines Suchanfangs, bestehend aus einem Zeitpunkt, der nicht nach dem Beginn dieser Taktzeit liegt, – Berechnung der diesem Zeitpunkt zugeordneten Verschiebung für jeden der genannten Empfangszeitpunkte dieser Taktzeit, wobei diese Verschiebung der genannten Verschiebung des genannten Berechnungsbereichs entspricht, mit einem Anfang, entsprechend diesem Suchanfang, und einem Ende entsprechend diesem Zeitpunkt, und – Definition einer Einstellgrenze (B_n), wobei diese Grenze durch einen der genannten Empfangszeitpunkte dieser Taktzeit dargestellt wird und so gestaltet ist, dass es sich bei der genannten, dieser Grenze zugeordneten Verschiebung (am) um die kleinste der diesen Zeitpunkten zugeordneten Verschiebungen handelt, wobei die genannten Anfänge und Enden der genannten Einstellbereiche (Dm) durch die genannten Einstellgrenzen (B_n-1 und B_n) dargestellt werden, – einem Schritt zur Erstellung eines Fehlersignals ausgehend von den gewählten Signalen, – einem Schritt zur Rückkopplung der Frequenz des lokalen Taktgebers (HR) mit der Referenzfrequenz mit Hilfe dieses Fehlersignals; wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Festlegung der zeitlichen Verschiebungen die folgenden Schritte umfasst: – einen Schritt zur Auswahl eines theoretischen Intervalls (e), das in Bezug auf die Taktzeit dieses lokalen Taktgebers (HR) definiert wird und das der Dauer des Referenzintervalls so nah wie möglich kommt, – einen Schritt, bestehend aus einer Abfolge von Einsätzen dieses lokalen Taktgebers (HR), um einen Messwert für jedes der genannten Empfangsintervalle zu liefern, wobei dieser Wert ein Messintervall darstellt, das zum Ende dieses Intervalls endet, – einen Schritt zur Definition einer Vielzahl an Berechnungsbereichen, wobei jeder dieser Bereiche einen Anfang und ein Ende aufweist, die jeweils von zwei der genannten Empfangszeitpunkte dargestellt werden, – und Schritte, die für jeden der genannten Berechnungsbereiche ausgeführt werden, wobei diese Schritte mindestens die Folgenden umfassen: – einen Schritt zur Addition der genannten Messintervalle, die innerhalb dieses Bereichs enden, wobei das Ergebnis dieser Addition ein kumuliertes Messintervall (D) dieses Bereichs darstellt, wobei die Anzahl dieser Intervalle die Anzahl an Intervallen dieses Bereichs darstellt, – einen Schritt zur Multiplikation des genannten theoretischen Intervalls (e) mit der genannten Anzahl an Intervallen dieses Bereichs, wobei das Ergebnis dieser Multiplikation ein kumuliertes theoretisches Intervall (E) dieses Bereichs darstellt, und – einen Schritt zur Berechnung einer Verschiebung (a) dieses Bereichs, wobei diese Verschiebung einen algebraischen Wert (D – E) aufweist, der dem genannten kumulierten Messintervall dieses Bereichs, abzüglich dem genannten kumulierten theoretischen Intervall dieses Bereichs entspricht sowie dadurch, dass der Schritt zur Erstellung des genannten Fehlersignals ausgehend von den ausgewählten Signalen, für jeden Berechnungsbereich beinhaltet: – einen Schritt zur Berechnung der kumulierten Verschiebung (A) dieses Berechnungsbereichs, wobei die genannte kumulierte Verschiebung des genannten ersten Bereichs die genannte Verschiebung (am) dieses Bereichs darstellt, wobei die genannte kumulierte Verschiebung jedes der genannten folgenden Bereiche der algebraischen Summe der genannten Verschiebungen (am) dieses folgenden Bereichs und der diesem Bereich vorhergehenden Bereiche in der genannten Abfolge der Bereiche entspricht, – und einen Schritt zur Erstellung eines Fehlersignals, bestehend aus der genannten kumulierten Verschiebung eines Bereichs dieser Abfolge von Berechnungsbereichen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei dieses Verfahren durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass es außerdem Schritte zur Einstellung der Frequenz des genannten lokalen Taktgebers beinhaltet, wobei jeder dieser Schritte den Abschlussschritt einer Einstellsequenz darstellt, die auch eine Gruppe zur Einstellung dieses Schritts umfasst, wobei diese Gruppe mindestens einen genannten Berechnungsbereich beinhaltet, wobei die Berechnungsbereiche dieser Gruppe jeweils Einstellbereiche darstellen, wobei die kumulierte Verschiebung (A) dieser Gruppe jeweils durch die algebraische Summe der genannten Verschiebungen dieser Einstellbereiche dargestellt wird, wobei ein Vorgang dieses Schritts die Frequenz des genannten lokalen Taktgebers (HR) erhöht oder verringert, je nachdem, ob die genannte kumulierte Verschiebung dieser Gruppe negativ oder positiv ist, so dass diese kumulierte Verschiebung das genannte Fehlersignal darstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei dieses Verfahren durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass der Anfang (M₁) jeder dieser Taktzeiten (P_n) in der genannten Abfolge von Suchtaktzeiten durch das Ende der vorhergehenden Taktzeit (P_n-1) dargestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei dieses Verfahren durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass für jede genannte Suchtaktzeit, die eine bestimmte Taktzeit (P_n) darstellt, der genannte Suchanfang dieser Taktzeit durch die genannte Einstellgrenze (B_n-1) einer Suchtaktzeit (P_n-1) dargestellt wird, die dieser bestimmten Taktzeit in der Abfolge der Suchtaktzeiten vorangeht, wobei der genannte Einstellbereich einen Anfang und ein Ende aufweist, die jeweils durch die beiden genannten Einstellgrenzen (B_n-1, B_n) dieser beiden Taktzeiten dargestellt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die genannten Dauer (k) der Suchtaktzeiten zwischen 10 und 10 000 beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die genannten Einstellsequenzen eine Abfolge von Sequenzen bilden und dieses Verfahren außerdem die folgenden Schritte umfasst: – Definition eines tolerierten Verschiebungsbereichs zwischen einem positiven Verschiebungsgrenzwert (S) und einem negativen Verschiebungsgrenzwert (–S), und – Definition einer Abfolge von Frequenzinkrementen (f) für die genannten Einstellsequenzen, wobei die genannte Frequenzänderung der genannten Einstellsequenz nur vorgenommen wird, wenn die genannte kumulierte Verschiebung (A) des Bereichs der genannten Einstellgruppe dieser Sequenz den genannten tolerierten Einstellbereich überschreitet, wobei diese Änderung eine Amplitude aufweist, die dem genannten Frequenzinkrement (f) entspricht, das für diese Sequenz definiert wurde, wobei dieser Bereich dann den letzten Bereich dieser Einstellgruppe darstellt.
System zur Regelung der Frequenz eines lokalen Taktgebers (HR) über ein asynchrones Übertragungsnetz (N), bestehend aus: – Vorrichtungen zum Senden einer Folge von so genannten Einstellsignalen mit dem Takt einer Referenzfrequenz, die jeweils Zeitpunkte (L₁ ... L_i) markieren, wobei diese markierten Zeitpunkte in dieser gesandten Folge durch aufeinander folgende Intervalle mit dem gleichen Wert voneinander getrennt sind, wobei dieser Wert ein Referenzintervall darstellt, wobei dieses Referenzintervall gleich einer vordefinierten Anzahl an Taktzeiten eines Sendetaktgebers (HE) ist, – Vorrichtungen zur Übertragung der Einstellsignale über dieses asynchrone Übertragungsnetz, wobei diese Signale mit unterschiedlichen Übertragungszeiträumen über dieses Netz übertragen werden, – Vorrichtungen zum Empfang einer Folge von Einstellsignalen am Ausgang des asynchronen Übertragungsnetzes, wobei die von diesen empfangenen Signalen markierten Zeitpunkte Empfangszeitpunkte (M₁ ... M_i) darstellen, die jeweils den von der Folge von Einstellsignalen markierten Zeitpunkten (L₁ ... L_i) entsprechen, wobei in dieser empfangenen Folge Empfangsintervalle (d₁ ... d_i) vorhanden sind, die jeweils (d₁) einen Anfang (M₁), bestehend aus einem der genannten Empfangszeitpunkte, und ein Ende (M₂) aufweisen, bestehend aus dem Empfangszeitraum, der in dieser Folge diesem Anfang folgt, – Vorrichtungen zur Ermittlung der zeitlichen Verschiebungen (am), die den empfangenen Signalen zugeordnet werden, wobei jede dieser Verschiebungen zwischen zwei Zeitpunkten (B_n, C_n) auftritt, die sich entsprechen und von denen einer zu einer empfangenen Folge von Zeitpunkten, die jeweils von diesen empfangenen Signalen markiert werden, und der andere zu einer theoretischen Folge gehört, die durch den genannten lokalen Taktgeber (HR) definiert wird, wobei dieser Zeitpunkt der empfangenen Folge durch das genannte, dieser Verschiebung zugeordnete Signal markiert wird, – Vorrichtungen zur Auswahl der empfangenen Signale, deren Übertragungszeiträume unter den empfangenen Signalen minimal sind, wobei ein empfangenes Signal ausgewählt wird, wenn die genannte, diesem empfangenen Signal zugeordnete Verschiebung unter den einer Gruppe von aufeinander folgenden Zeitpunkten (P_n) der genannten empfangenen Folge zugeordneten Verschiebungen eine minimale Verschiebung aufweist, wobei dieser Auswahlschritt die Auswahl einer Abfolge von Suchtaktzeiten (P_n-1, P_n) umfasst, wobei jede dieser Taktzeiten einen Anfang und ein Ende aufweist, die durch eine bestimmte Anzahl an genannten theoretischen Intervallen voneinander getrennt sind, wobei diese Anzahl größer ist als drei und die Dauer (k) dieser Taktzeit darstellt, wobei diese Taktzeit eine Abfolge der genannten Empfangszeitpunkte umfasst, – und Suchvorrichtungen, bestehend aus: – Vorrichtungen zur Auswahl eines Suchanfangs, dargestellt durch einen Zeitpunkt, der nicht nach dem Anfang dieser Taktzeit liegt, – Rechenvorrichtungen zur Berechnung einer diesem Zeitpunkt zugeordneten Verschiebung für jeden der genannten Empfangszeitpunkte dieser Taktzeit, wobei es sich bei dieser Verschiebung um die Verschiebung des genannten Berechnungsbereiches handelt, mit einem Anfang, dargestellt durch diesen Suchanfang, und einem Ende, dargestellt durch diesen Zeitpunkt, und – Vorrichtungen zur Definition einer Einstellgrenze (B_n), wobei diese Grenze aus einem der genannten Empfangszeitpunkte dieser Taktzeit besteht und so gestaltet ist, dass die genannte Verschiebung (am), die dieser Grenze zugeordnet ist, die kleinste der diesen Zeitpunkten zugeordneten genannten Verschiebungen ist, wobei die genannten Anfänge und Enden der genannten Einstellbereiche (Dm) durch die genannten Einstellgrenzen (B_n-1 und B_n) dargestellt werden, – Vorrichtungen zur Erstellung eines Fehlersignals, ausgehend von den ausgewählten Signalen, – und Vorrichtungen zur Rückkopplung der Frequenz eines lokalen Taktgebers (HR) mit der Referenzfrequenz mit Hilfe dieses Fehlersignals; wobei dieses System dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorrichtungen zur Bestimmung der zeitlichen Abweichungen umfassen: – Vorrichtungen zur Auswahl eines theoretischen Intervalls (e), das in Bezug auf die Taktzeit dieses lokalen Taktgebers (HR) definiert wird und der Dauer des Referenzintervalls so nah wie möglich kommt, – Vorrichtungen zur Lieferung eines Messwerts für jedes der genannten Empfangsintervalle unter Verwendung dieses lokalen Taktgebers (HR), wobei dieser Wert ein Messintervall darstellt, das zum genannten Ende dieses Intervalls endet, – Vorrichtungen zur Definition einer Vielzahl an Berechnungsbereichen, wobei jeder diese Bereiche einen Anfang und ein Ende aufweist, die jeweils durch zwei der genannten Empfangszeitpunkte dargestellt werden, wobei diese Vorrichtungen umfassen: – Vorrichtungen zur Addition der genannten Messintervalle, die innerhalb dieses Bereichs enden, wobei das Ergebnis dieser Addition ein kumuliertes Messintervall (D) dieses Bereichs darstellt, wobei die Anzahl dieser Intervalle die Anzahl der Intervalle dieses Bereichs darstellt, – Vorrichtungen zur Multiplikation des genannten theoretischen Intervalls (e) mit der genannten Anzahl an Intervallen dieses Bereichs, wobei das Ergebnis dieser Multiplikation das kumulierte theoretische Intervall (E) dieses Bereichs darstellt, und – Vorrichtungen zur Berechnung der Verschiebung (a) dieses Bereichs mit einem algebraischen Wert (D – E) gleich dem genannten kumulierten Messintervall dieses Bereichs abzüglich des genannten kumulierten theoretischen Intervalls dieses Bereichs; sowie dadurch, dass die Vorrichtungen zur Erstellung des genannten Fehlersignals ausgehend von den ausgewählten Signalen für jeden Messbereich beinhalten: – Vorrichtungen zur Berechnung der kumulierten Verschiebung (A) dieses Berechnungsbereichs, wobei die genannte kumulierte Verschiebung des genannten ersten Bereichs die genannte Verschiebung (am) dieses Bereichs darstellt, wobei die kumulierte Verschiebung jedes der genannten folgenden Bereiche die algebraische Summe der genannten Verschiebungen (am) dieses folgenden Bereichs und der diesem Bereich vorausgehenden Bereiche in der genannten Abfolge der Bereiche darstellt, – und Vorrichtungen zur Erstellung eines Fehlersignals, dargestellt von der genannten kumulierten Verschiebung eines Bereichs dieser Abfolge von Berechnungsbereichen.
System gemäß Anspruch 7, wobei der genannte Empfänger (R) beinhaltet: – Vorrichtungen zum Auslesen des Intervalls D_i, das zwischen diesem Empfangszeitpunkt (M_i+1) und dem vorhergehenden Empfangszeitpunkt (M_i) in der genannten Empfangsfolge gemessen wird, wobei i ein Index ist, der für den ersten Empfangszeitpunkt nach Beginn jeder so genannten Suchtaktzeit den Wert 1 aufweist, – Vorrichtungen zur Ausführung von D = D + d_i, wobei D das genannte kumulierte Messintervall eines Berechnungsbereichs innerhalb dieser Taktzeit darstellt, – Vorrichtungen zur Ausführung von E = E + e, wobei E das genannte kumulierte theoretische Intervall und e das genannte theoretische Intervall darstellt, – Vorrichtungen zur Ausführung von a = D – E, wobei a die genannte Verschiebung dieses Bereichs darstellt, – Vorrichtungen zur Ausführung von i = i + 1, – Vorrichtungen zur Beantwortung der Frage a < am?, wobei am eine Größe ist, die so lange weiter ansteigt, bis sie die genannte Verschiebung aufweist, die der Berechnungsgrenze zugeordnet ist, – Vorrichtungen zur Ausführung, wenn die Antwort auf die Frage a < am? „ja" lautet, von: – am = a, – Dm = D, wobei Dm von den nachfolgenden Anweisungen definiert wird. – und Ein = E, – Vorrichtungen zur Beantwortung der Frage i = k?, wobei k die genannte Dauer dieser Suchtaktzeit darstellt, unabhängig von der Antwort auf die Frage a < am?, und – Vorrichtungen zum Abwarten des nächsten Empfangszeitpunkts, wenn die Antwort auf die Frage i = k? „nein" lautet; – Vorrichtungen, die, falls die Antwort auf die Frage i = k? „ja" lautet und falls außerdem ein genannter Vorgang dem genannten Programm entspricht, diesen Vorgang ausführen, und Ausführung von: – i = 1, – D = D – Dm, – E = E – Em, – am = aM, wobei aM eine vordefinierte Größe ist, die mindestens dem größten vorhersehbaren Wert einer dem Empfangszeitpunkt zugeordneten genannten Verschiebung entspricht, – und Abwarten des nächsten Empfangszeitpunkts.
System gemäß Anspruch 8, das außerdem ein Inkrementrechenwerk (G) umfasst, um das genannte Frequenzinkrement zu berechnen, wobei dieses Rechenwerk Informationen von dem genannten Empfänger (R) enthält und die Informationen an den genannten lokalen Taktgeber (HR) weiterleitet, wobei das genannte Rechenwerk umfasst: – Vorrichtungen zur Ausführung von A = A + am, wobei A eine variable Größe ist, die bei Inbetriebnahme dieses Systems den Wert Null aufweist, – Vorrichtungen zur Beantwortung der Frage IAI > S?, wobei S einen absoluten Wert darstellt, der für den genannten positiven und negativen Abweichungsgrenzwert gleich ist, – Vorrichtungen zum Abwarten des nächsten Empfangszeitpunkts, wenn die Antwort auf die Frage IAI > S? „nein" lautet, – Vorrichtungen zur Beantwortung der Frage A > S?, wenn die Antwort auf die Frage IAI > S? „ja" lautet, – Vorrichtungen, falls die Antwort auf die Frage A > S? „nein" lautet, zur: – Ausführung von A = A + S – Umsetzung der genannten Änderung F = F + f, wobei F die Frequenz des genannten lokalen Taktgebers und f das genannte Frequenzinkrement darstellt, wobei jede genannte Änderung anhand eines Befehls dieses genannten Taktgebers durch den genannten Empfänger mit Hilfe des genannten Inkrementrechenwerks G ausgeführt wird, – Übermittlung der Informationen über die vorhergehende Änderung an das Rechenwerk G, – Vorrichtungen, falls die Antwort auf die Frage A > S? „ja" lautet, zur: – Ausführung von A = A – S, – Umsetzung der genannten Änderung F = F – f, und – Übermittlung der Informationen über die vorhergehende Änderung an das Rechenwerk G.
System gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der genannte lokale Taktgeber (HR) mit einer Phasenregelungsvorrichtung (JR) ausgerüstet ist, die entsprechend programmiert ist, um einen provisorischen Phasenabgleich zwischen diesem lokalen Taktgeber und einer Zeitbasis (HE, JE) außerhalb des Systems auszuführen, der anhand des Austauschs von Synchronisationssignalen mit dieser Zeitbasis durchgeführt wird, wobei dieser Austausch über eine Übertragungsvorrichtung erfolgt, die diesen Signalen konstante Übertragungszeiträume vorgibt.
Sprechfunknetz, das eine Vielzahl an Basisstationen beinhaltet, die über ein asynchrones Übertragungsnetz (N) miteinander verbunden sind, wobei dieses System durch die Tatsache gekennzeichnet ist, dass mindestens eine dieser Basisstationen ein System gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 darstellt.