EP1088404A1

EP1088404A1 - Verfahren und vorrichtung zum umsetzen einer zufallszahlen-sequenz in trägerfrequenzen für eine mobilfunkübertragung

Info

Publication number: EP1088404A1
Application number: EP98936228A
Authority: EP
Inventors: Jürgen KOCKMANN; Olaf Dicker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2001-04-04
Also published as: CA2335302A1; WO1999066653A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umsetzen einer Zufallszahlen-Sequenz in Trägerfrequenzen fx für eine Mobilfunkübertragung. Dabei wird ein Schieberegister (25) bereitgestellt, das einen Registerinhalt von n Bits aufweist. Der Registerinhalt wird um 1 Bit verschoben, woraufhin eine Entscheidung stattfindet, ob der Wert einer Anzahl von k Bits des Registerinhaltes größer als eine Gesamtzahl Y von möglichen Trägerfrequenzen fx ist, wobei k kleiner gleich n ist. Für den Fall, daß die Entscheidung positiv ausfällt, wird der Registerinhalt wiederum um 1 Bit verschoben und die Entscheidung wird wiederholt. Für den Fall, daß die Entscheidung negativ ausfällt, wird der Wert der k Bits zum Auswählen einer nächsten Trägerfrequenz fx verwendet. Die Auswahl der Trägerfrequenz erfolgt dabei beispielsweise aus einer Tabelle, in der die möglichen Trägerfrequenzen bestimmten Positionen zugeordnet sind. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind einfach und zuverlässig und kostengünstig in ein Mobilfunkgerät zu implementieren.

Description

Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zum Umsetzen einer Zufallszahlen- Sequenz m Tragerfrequenzen für eine Mobilfunkubertragung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umsetzen einer Zufallszahlen-Sequenz m Tragerfrequenzen für eine Mobilfunkubertragung.

Als Verfahren zur Übertragung von Daten auf mehreren Tragerfrequenzen ist das sogenannte Frequency Hoppmg Spread Spectrum (Frequenzsprung-Streuspektrum) -System bekannt. Unter einem Frequency Hoppmg Spread Spectrum-System ist dabei ein System zu verstehen, bei dem zur Funkubertragung von Da- ten eine Vielzahl an Tragerfrequenzen bereitgestellt wird und die aktuell verwendete Tragerfrequenz periodisch gewechselt wird. Insbesondere bei einem Zeitmultiplex (TDMA) -System kann ein Wechsel der Tragerfrequenz nach jedem Zeitschlitz oder Zeitrahmen der Zeitmultiplex-Ubertragung (oder Vielfa- chen davon) erfolgen. Ein solches Frequency Hoppmg Spread Spectrum-System hat Vorteile dahingehend, daß die Energie der gesamten Funkubertragung über sämtliche Tragerfrequenzen verteilt wird. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn ein allgemein erfugbares Frequenzband, wie beispielsweise das 2,4 GHz-ISM(Industπal, Scientific, Medical) -Band verwendet wird. Für die Verwendung dieses Frequenzbandes ist gemäß den einschlagigen Vorschriften (FCC part 15) eine Obergrenze für die maximal pro Tragerfrequenz auftretende Energie festge^¬ legt, um eine Störung anderer Teilnehmer so gering wie mog- lieh zu halten. Weiterhin schreibt die FCC part 15 vor, daß mindestens 75 verschiedene Tragerfrequenzen bereitgestellt werden müssen.

Im DECT-Standard sind 24 Zeitschlitze, eweils 12 für upl k und für downlmk, in einem 10 ms-Rah en definiert. Die FCC part 15 stellt jedoch nur eine Bandbreite von weniger als 1 MHz dem ISM-Band zur Verfugung. Um dieses Erfordernis zu erfüllen, wurde die Anzahl der Zeitschlitze auf 12 Zeitschlitze in einem 10 ms Zeitrahmen reduziert, d. h. jeweils 6 Zeitschlitze für uplink und für downlink.

Mit 6 Zeitschlitzen für jede Richtung und unter Aufrechterhaltung des DECT-Zeitrahmens von 10 ms würde jeder Zeitschlitz eine Länge von 833 μs aufweisen. Die Zeitschlitze im DECT-Standard haben eine Länge von 417 μs . Bei einem langsamen Frequenzsprungsystem (Slow Frequency Hopping) ist ein inaktiver DECT-Zeitschlitz von 417 μs zwischen benachbarten aktiven Zeitschlitzen, in denen Daten übertragen werden, erforderlich. Damit sind bei derartigen Systemen nur jeweils 6 aktive Zeitschlitze in jeder Richtung zur Datenübertragung verwendet. Wenn derartige Systeme, die auf der Basis eines Slow Frequency Hopping arbeiten, auch im ISM-Band die Erfordernisse der FCC part 15 erfüllen sollen, muß wiederum ein inaktiver Blind-Zeitschlitz von 417 μs zwischen benachbarten aktiven Zeitschlitzen vorhanden sein. Dieser Blind-Zeitschlitz hat damit die halbe Länge eins vollen Zeitschlitzes von 833 μs, wodurch, wenn ein Basiszeitrahmen von 10 ms beibehalten wird, in jedem Rahmen vier aktive Zeitschlitze jeweils für uplink und downlink bereitstehen, zwischen denen jeweils Blindzeitschlitze gesendet werden. Die vier aktiven Zeitschlitze haben jeweils eine Länge von 833 μs, während die Blind-Zeitschlitze jeweils eine Länge von 417 μs aufweisen. Bei diesem Aufbau kann weiterhin die Frequenzprogrammierung für das Frequency Hopping im nächsten folgenden aktiven Zeitschlitz am Ende des vorausgehenden aktiven Zeitschlitzes durchgeführt werden. Während den Blind-Zeitschlit- zen kann dabei die programmierte Anfangssequenz im nächsten aktiven Zeitschlitz eingestellt werden.

Als Vorteil des Frequency Hopping Spread Spectrum Systems ist zu nennen, daß durch das Bereitstellen einer großen An- zahl von Trägerfrequenzen das System unempfindlicher gegen Störungen wird. Darüber hinaus erhöht sich die Abhörsicherheit des Systems gegenüber Dritten, da der Dritte in der Re- gel nicht weiß, auf welche Tragerfrequenz nach einem gewissen Zeitraum gewechselt wird.

Die Sequenz an Tragerfrequenzen, die zur Übertragung nach- einander verwendet werden, wird durch einen Algorithmus ermittelt. Em solcher Algorithmus ist m identischer Weise m der Feststation sowie jeder Mobilstation der Mobilfunkubertragung implementiert. Wenn somit e Mobilteil mit der zugehörigen Feststation synchronisiert ist, werden das Mobil- teil und die Feststation synchron miteinander die durch die Sequenz des (identischen) Algorithmus vorgegebenen Trager- frequenzwechsel vornehmen.

Der Algorithmus sollte sicherstellen, daß jede Tragerfre- quenz m einem gewissen Zeitraum gleich oft und gleich lang verwendet wird.

Im FCC part 15 ist festgelegt, daß innerhalb einer Zeitdauer von 30 ms zumindest 75 verschiedene Frequenzen verwendet werden müssen, wobei ede Frequenz maximal 0,4 s verwendet werden darf. Im Mittel müssen dabei alle Frequenzen gleich häufig benutzt werden. In der Regel weisen die Basisstatio- nen und die zugehörigen Mobilstationen jeweils identische Zufallszahlen-Generatoren auf, auf dessen Basis und mit des- sen Hilfe der Algorithmus zum Auswahlen bzw. Zuordnen der Tragerfrequenzen arbeitet. Die verschiedenen Tragerfrequenzen bzw. zugeordnete Tragerfrequenzwerte können dabei beispielsweise m einer Tabelle abgelegt sein, wobei jeder Tra^¬ gerfrequenz eine bestimmte Position zugeordnet ist. Die Po- sition wird durch den Algorithmus auf der Basis des Zufalls^¬ zahlen-Generators ermittelt, wobei die jeweilige Tragerfrequenz aus der Tabelle ausgelesen wird.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, e Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die einfacher Weise em Umsetzen einer Zufallszahlen-Sequenz m Tragerfrequenzen für eine Mobilfunkubertragung ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelost. Die abhangigen Ansprüche bilden die Erfindung m besonders vorteilhafter Weise weiter.

Gemäß der Erfindung ist em Verfahren zum Umsetzen einer Zuf llszahlen-Sequenz Tragerfrequenzen für eine Mobilfunkubertragung vorgesehen. Dabei wird ein Schieberegister mit einem Registerinhalt von n Bits bereit gestellt. Der Regi- steπnhalt wird um 1 Bit verschoben. Daraufhin wird entschieden, ob der Wert einer Anzahl von k Bits des Register- mhaltes großer als eine Gesamtzahl y von möglichen Tragerfrequenzen ist, wobei k kleiner n ist. Falls diese Entscheidung positiv ausfallt, wird der Registerinhalt wiederum um 1 Bit verschoben und die Entscheidung wird wiederholt. Falls die Entscheidung negativ ausfallt, wird der Wert der k Bits zum Auswahlen einer nächsten Tragerfrequenz verwendet.

Vorteilhafterweise sind die k Bits aufeinanderfolgende unte- re Bits (least significant Bits) des Schieberegisters. Da im FCC part 15 mindestens 75 Tragerfrequenzen verwendet werden dürfen, jedoch höchstens 96 Tragerfrequenzen zur Verfugung stehen, ist es besonders gunstig, wenn k=7 ist, da mit 7 Bits Werte von 0 bis 127 erzeugt werden können, so daß die maximal 96 Adresswerte der Tragerfrequenzen bzw. der Trager- frequenzwerte m der Tabelle erzeugt werden können.

Vorteilhafterweise umfaßt das Schieberegister 16 Bits, so daß das Schieberegister leicht m 8- und 16- Bitprozessoren implementiert werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zum Umsetzen einer Zufallszahlen-Sequenz m Tragerfrequenzen für eine Mobilfunkubertragung vorgesehen. Diese Vor- richtung umfaßt em Schieberegister mit einem Registerinhalt von n Bits. Weiterhin ist eine Einrichtung zum Verschieben des Registerinhaltes um 1 Bit vorgesehen. Die erfmdungsge- mäße Vorrichtung umfaßt zusätzlich eine Einrichtung zum Entscheiden, ob der Wert einer Anzahl von k Bits des Registerinhaltes größer als eine Gesamtzahl y von möglichen Trägerfrequenzen ist, wobei k<n ist. Fällt die Entscheidung posi- tiv aus, wird der Registerinhalt um 1 Bit verschoben und die Entscheidung wird wiederholt. Fällt die Entscheidung negativ aus, wird der Wert der k Bits zum Auswählen einer nächsten Trägerfrequenz verwendet.

Vorteilhafterweise sind die k Bits aufeinanderfolgende untere Bits des Schieberegisters. Dabei ist weiterhin von Vorteil, wenn die Anzahl k=7 ist, da durch 7 Bits bis zu 127 verschiedene Werte erzeugt werden können, die zur Auswahl der maximal 96 verschiedenen Trägerfrequenzen aus der ent- sprechenden Tabelle dienen.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Registerinhalt n des Schieberegisters gleich 16 ist. Hierdurch kann das Schieberegister leicht in 8- Bit oder 16- Bit Prozessoren implemen- tiert werden.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels und bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Mobilfunk-Übertragungssystem mit einer erfindungsgemäßen Feststation,

Fig. 2 einen Zeitrahmen eines Datenübertragungsstan- dards, wie er bei der vorliegenden Erfindung anwendbar ist,

Fig. 3 detailliert den inneren Aufbau einer erfindungsgemäßen Feststation, und

Fig. 4a ein Schieberegister, wie es bei der vorliegenden Erfindung Anwendung findet. Fig. 4b den Inhalt des Schieberegisters für die verschiedenen Takte einer Periode, und

Fig. 5 em Flußdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens und der Vorrichtung zur Umsetzung der Zufallssequenz m Tragerfrequenzen.

Bezugnehmend auf Fig. 1 soll zuerst der allgemeine Aufbau einer Mobilfunkubertragung erläutert werden. Wie allgemein üblich weist die Anordnung zur Funkubertragung von Daten eine Feststation 1 und mehrere Mobilteile (Mobilstationen) , kabellose Telefone 2, 3 ... auf. Die Feststation 1 st mit einer Endstellenleitung 10 mit dem Festnetz verbunden. Zwi- sehen der Feststation 1 und der Endstellenleitung 10 können zur Kommunikation eine Schnittstellenvorrichtung vorgesehen sein, die nicht dargestellt ist. Die Feststation 1 weist eine Antenne 6 auf, mittels der beispielsweise über einen ersten Funkubertragungsweg 8 mit dem Mobilteil 2 oder über ei- nen zweiten Funkubertragungsweg 9 eine Kommunikation mit dem Mobilteil 3 stattfindet. Die Mobilteile 2, 3 ... weisen zum Empfang bzw. zum Senden von Daten jeweils eine Antenne 7 auf. In Fig. 1 ist schematisch der Zustand dargestellt, m dem die Feststation 1 mit dem Mobilteil 2 aktiv kommuniziert und somit Daten austauscht. Das Mobilteil 3 befindet sich hingegen m dem sogenannten Idle Locked Modus, m dem es Stand-By-artig auf einen Anruf von der Feststation 1 her wartet. In diesem Zustand kommuniziert das Mobilteil 3 nicht mit der Feststation 1, sondern es empfangt vielmehr nur pe- riodisch die Daten beispielsweise eines Zeitschlitzes von der Feststation, um sich auf die Tragerfrequenzen fx nachsynchronisieren zu können.

Der interne Aufbau der Feststation 1 ist m Fig. 1 schema- tisch dargestellt. Die Sprachmformationsdaten werden einem HF-Modul 4 zugeführt, das von einer Tragerfrequenz-Sequenz- emheit angesteuert wird. Der genaue Aufbau einer erfm- dungsgemaßen Feststation 1 wird spater beschrieben.

Bezugnehmend auf Fig. 2 soll nunmehr em Ubertragungsstan- dard erläutert werden, wie er bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Wie aus Fig. 2 ersichtlich werden auf mehreren Tragerfrequenzen fx, von denen zehn dargestellt sind, zeitlich nacheinander Daten m mehreren Zeitschlitzen, im dargestellten Fall 24 Zeitschlitze Zx, m einem Zeitmul- tiplex-Verfahren TDMA (Time Division Multiple Access) übertragen. Im dargestellten Fall wird dabei im Wechselbetrieb (Duplex) gearbeitet, d. h., nachdem die ersten zwölf Zeitschlitze Zx von der Feststation 1 gesendet worden sind, wird auf Empfang geschaltet, und sie empfangt m der Gegenrich- tung die zweiten zwölf Zeitschlitze (Z13 bis Z24) von einer oder mehreren Mobilstationen.

Für den Fall, daß der sogenannte DECT-Standard zur Übertragung verwendet wird, betragt die zeitliche Dauer eines Zeitrahmens 10 ms, und es sind 24 Zeitschlitze Zx vorgesehen, nämlich zwölf Zeitschlitze für die Übertragung von der Feststation zu Mobilteilen und weitere zwölf Zeitschlitze Zx zur Übertragung von den Mobilteilen zu der Feststation. Gemäß dem DECT-Standard sind zehn Tragerfrequenzen fx zwischen 1,88 GHz und 1,90 GHz vorgesehen.

Natürlich sind bei der vorliegenden Erfindung auch andere Rahmenstrukturen verwendbar, beispielsweise solche mit im Vergleich zum DECT-Standard halbierter Zeitschlitz-Anzahl .

Die vorliegende Erfindung findet aber auch insbesondere Anwendung für Übertragungen im sogenannten 2,4 GHz-ISM (Industrial, Scientific, Medical) -Frequenzband. Das allgemein zugangliche ISM-Frequenzband weist eine Bandbreite von 83,5 MHz auf. Über diese 83,5 MHz müssen gemäß der FCC part 15 mindestens 75 Tragerfrequenzen fx verteilt sein. Besonders vorteilhaft ist eine Aufteilung der Bandbreite von 83,5 MHz auf 96 Trägerfrequenzen, d. h. ein Kanalabstand von 864 kHz. Die oben genannten Frequenzbänder und Standards sind rein als Beispiel genannt. Grundsätzliche Voraussetzung für eine Anwendbarkeit bei der vorliegenden Erfindung ist es le- diglich, daß ein sogenanntes Frequency Hopping Spread

Spectrum verwendet wird, d. h. daß mehrere Trägerfrequenzen zur Verfügung stehen, und daß die zur Übertragung gewählte Trägerfrequenz periodisch gewechselt wird. Für einen solchen Wechsel ist es vorteilhaft, wenn die Daten in Zeitschlitzen Zx übertragen werden (Zeitmultiplex-Verfahren) . Geeignet ist also beispielsweise der DECT-Standard sowie jeder andere abgewandelte und auf diesem DECT-Standard basierende Standard.

Bezugnehmend auf Fig. 3 soll nun der innere Aufbau einer er- findungsgemäßen Feststation 1 näher erläutert werden. Wie in Fig. 3 zu sehen, werden dem HF-Modul 4 Informationsdaten zugeführt, wenn von der Feststation 1 zu einem Mobilteil 2, 3... mittels der Antenne 6 gesendet werden soll und von dem HF-Modul 4 werden Informationsdaten ausgegeben, wenn Daten von Mobilteilen empfangen werden. Das HF-Modul 4 moduliert die digitalen codierten Informationsdaten auf eine Trägerfrequenz fx. Die aktuell zu verwendende Trägerfrequenz fx wird dabei von einer Trägerfrequenz-Sequenzeinheit vorgegeben, die allgemein mit 20 bezeichnet ist. In der Trägerfre- quenz-Sequenzeinheit 20 ist eine Erfassungseinrichtung 24 vorgesehen, der das demodulierte Signal von dem HF-Modul 4 zugeführt wird. Störung bedeutet dabei, daß entweder eine Störung im eigentlichen Sinne oder eine Belegung durch einen anderen Sender vorliegt. Eine Störung im Sinne der vorlie- genden Beschreibung kann also beispielsweise dadurch erfaßt werden, daß ein empfangenes Signal auf einer Trägerfrequenz demoduliert wird und erfaßt wird, ob auf dieser Trägerfrequenz ein Signalpegel vorliegt oder nicht. Eine gestörte Trägerfrequenz ist also in diesem Fall eine solche Träger- frequenz, auf die ein Signal aufmoduliert ist, das einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Störungen im eigentlichen Sinne können durch das Auftreten von CRC-Fehlern oder Burst-Verlusten erfaßt werden.

Die Erfassungseinrichtung 24 bestimmt also anhand des demo- dulierten Signals von dem HF-Modul 4, wie hoch der auf eine bestimmte Tragerfrequenz fx aufmodulierte Signalanteil ist. Falls der erfaßte Signalanteil über einem vorbestimmten Grenzwert liegt oder einer der oben genannten Fehler aufgetreten ist, gibt die Erfassungseinrichtung 24 em Storungs- Erfassungssignal zu einer Sperr-/Freιgabeemheιt 21. Abhangig von dem Storer-Erfassungssignal von der Erfassungsemrichtung 24 gibt die Sperr-/Freιgabeemheιt 21 eine Sper- rung-/Freιgabemformatιon zu einem Prozessor 23. Diese Sperr-/Freιgabemformatιon zeigt an, welche der Tragerfre- quenzen fx aufgrund der Erfassung einer Störung durch die Erfassungseinrichtung 24 gesperrt bzw. wieder freigegeben sind, wie spater erläutert werden wird.

Mittels der Erfassungseinrichtung 24 und der Sperr-/Freι- gabeemπchtung 21 wird also eine unabhängige Prozedur geschaffen, durch die gestörte Frequenzen gesperrt und wieder freigegeben werden können. Neben den Sperr-Freigabemforma- tionen von der Sperr-/Freιgabeemheιt 21 wird dem Prozessor 23 eine Sequenz von einem Zufallsgenerator 22 zugeführt. Aufgrund eines m dem implizierten Zufallsalgoπthmus erzeugt der Zufallsgenerator 22 eine zufällig verteilte Abfolge an Tragerfrequenz-Werten innerhalb des vorbestimmten Frequenzbandes. Der Zufallsgenerator 22 fuhrt somit eine von der Prozedur der Frequenzsperrung für den Fall einer Störung unabhängige Prozedur aus. Der Prozessor 23 gibt schließlich em Ansteuersignal zu dem HF-Modul 4, das den zu verwendenden Tragerfrequenz-Wert dem HF-Modul 4 vorgibt.

Wie Fig. 3 durch einen Pfeil von dem Prozessor 23 zu dem Zufallsgenerator 22 dargestellt ist, gibt der Prozessor 22 vor, wieviel verschiedene Werte dieser erzeugen soll. Diese Anzahl der zu erzeugenden Werte entspricht der Anzahl der zu erzeugenden Trägerfrequenzen, die beispielsweise gemäß der US-Vorschrift FCC part 15 wenigstens 75 sein muß.

Insbesondere in einem Mobilteil gibt der Prozessor 23 dem Zufallszahlengenerator 22 darüber hinaus einen Startwert für dessen Algorithmus vor. Diesen Startwert erhält die Mobilstation von der Feststation zur Synchronisierung mitgeteilt, die dadurch erreicht wird, daß derselbe Startwert und derselbe Algorithmus verwendet wird. Bei gleichem Startwert und gleichem Algorithmus werden zwangsweise von der Feststation und dem Mobilteil die gleichen Sequenzen erzeugt.

Die Feststation 1 ist der Master bei der Frequenzzuweisung, d. h. zu Beginn eines Verbindungsaufbaus wird der Zufalls- zahlengenerator in einem Mobilteil mit dem Zustand des Zufallszahlengenerators 22 der Feststation 1 initialisiert. Anschließend erzeugen die Zufallszahlengeneratoren im Mobilteil 2, 3 ... und in der Feststation 1 synchron im Takt und autonom voneinander die gleichen Trägerfrequenz-Werte.

Die Prozedur zur Frequenzsperrung, die durch die Erfassungseinrichtung 24 und die Sperr-/Freigabeeinheit 21 ausgeführt wird, verwendet während der gesamten Verbindungszeit zwischen der Feststation 1 und einem Mobilteil 2, 3 ... ein unidirektionales Protokoll auf der Luftschnittstelle. Wird von der Erfassungseinrichtung 24 eine der möglichen Frequenzen fx von der Feststation 1 als gestört befunden, so teilt also die Feststation 1 allen Mobilteilen, mit denen es Verbindungen betreibt, mit, daß diese gestörte Frequenz, wenn sie durch die Frequenz des Zufallszahlengenerators erzeugt wird, durch eine andere, als nicht gestört erfaßte Trägerfrequenz zu ersetzen ist. Der Zufallsgenerator 22 wird durch die Frequenzsperrung nicht beeinflußt. Diese Frequenzsperrung wird von der Sperr-/Freigabeeinheit 21 wieder zurückge- nommen, wenn die gesperrte Trägerfrequenz zur Übertragung wieder geeignet ist bzw. wenn sie länger als eine vorher definierte Zeit gesperrt war. Bezugnehmend auf Fig. 4a und 4b soll nun erläutert werden, wie die Zufallszahlen durch einen einfach in einem Prozessor zu implementierenden Algorithmus erzeugt werden können und gleichzeitig die benötigte Rechenzeit gering gehalten werden kann.

Wie in Fig. 4a ersichtlich, ist Grundlage des Algorithmus ein rückgekoppeltes Schieberegister 25 mit der Länge x, wo- bei in dem dargestellten Beispiel die Länge x gleich 4 ist. Die Rückführungsstruktur des Registers ist I_r={l,4}. Dies bedeutet, gemäß dem dargestellten Beispiel wird im Sinne einer Rückkopplung das erste Bit mit dem vierten Bit durch eine Modulo2-Addition 26 verknüpft und das Ergebnis dieser Mo- dulo2-Addition 26 wird an die Stelle des höchstwertigen Bits gesetzt, wobei diese Stelle durch ein Verschieben des Registerinhalts um ein Bit nach rechts frei wird.

Zu Beginn wird das Schieberegister 25 wie dargestellt mit dem Wert 0001 geladen. Für jeden neuen Wert werden die Inhalte des Schieberegisters 25 um ein Bit nach rechts geschoben, wobei wie dargestellt jeweils das linke Bit neu berech^¬ net wird. Die Art der Rückkopplung, d.h. im vorliegenden Beispiel die Modulo2-Addition des linken Bits mit dem rech- testen Bit des Schieberegisters 25 kann verändert werden. Durch eine Veränderung der Art der Rückkopplung 27 und der Anzahl der rückgekoppelten Bits können somit verschiedene Sequenzen mit unterschiedlicher Länge erzeugt werden. Die Sequenzlänge, d.h. die Periodizität nach der sich die er- zeugte Sequenz periodisch wiederholt, ist je nach Rückkopp^¬ lung maximal 2ⁿ-l, wobei n die Anzahl der Bits des Schieberegisters 25 ist. Bei der dargestellten Anordnung (n=4, I_r{l,4) ist somit die Sequenzlänge gleich 15 (und somit für eine Vier-Bit-Register maximal) , d.h. nach 15 erzeugten Wer- ten wiederholen sich die erzeugten Werte periodisch. Der Wert 0 wird bei rückgekoppelten Schieberegistern nicht erzeugt. In Fig. 4b ist dargestellt, wie der Inhalt des Schie- beregisters 25 für das m Fig. 4a dargestellte Beispiel für die entsprechenden Takte einer Periode ist.

Fig. 4a ist insbesondere als Beispiel zur Erzeugung von Zu- fallszahlen durch e ruckgekoppeltes Schieberegister zu verstehen. In der Praxis kann beispielsweise em Schieberegister mit 16 Bit verwendet werden. Em solches Schieberegister kann problemlos m 8- und 16-Bιt-Prozessoren implementiert werden. Durch die verschiedenen Möglichkeiten der Ruckkopplung 27 lassen sich bei einem 16-Bιt Schieberegister 2048 verschiedene Sequenzen erzeugen. Die Sequenzlange ist bei einem 16-Bιt-Schιeberegιster maximal 2¹⁶-1=65535. Wenn somit eine Tragerfrequenz entsprechend einem Wert der erzeugten Zufallssequenz wahrend der Dauer eines Rahmens von beispielsweise 10ms beibehalten wird, betragt die zeitliche Dauer der Periode 65535 x 10ms ~ 10,9 mm. Dies bedeutet, daß sich eine Sequenz maximaler Lange bei einem 16-Bιt-Re- gister nur alle 10,9 mm wiederholt.

Die Verwendung eines Zufallsgenerators mit dem dargestellten Algorithmus hat weiterhin den Vorteil, daß unterschiedliche Tragerfrequenz-Hopsequenzen durch einfach zu definierende Ruckkopplungen erzeugt werden können.

In dem Fall eines Schieberegisters mit 16 Bit ist die Anzahl der möglichen Werte der Sequenz der Tragerfrequenzen wie erläutert 65535. Indessen kann die Zahl der tatsachlich genutzten Tragerfrequenzen wesentlich geringer und darüber hinaus variabel sein. Somit kann die Tragerfrequenz nicht direkt durch eine Umsetzung der Werte der Zufallssequenz erhalten werden.

Die Werte der Zufallssequenz werden mittels des im Flußdiagramm von Figur 5 erläuterten Verfahrens zum Auswahlen bzw. Festlegen der jeweils nächsten Tragerfrequenz verwendet. Die verschiedenen Stufen des m Figur 5 gezeigten Flußdiagrammes sind dabei mit entsprechenden Einrichtungen den Zufalls- zahlen-Generator 22 implementiert. Anfangs wird dabei m einem Initialisierungsschπtt 28 m einer entsprechenden In- ltialisierungsemrichtung das Schieberegister 25 initialisiert. Dabei kann das Schieberegister beispielsweise auf den Wert "1" gesetzt werden. In einem sich anschließenden Verschiebungsschritt 29 wird m einer entsprechenden Verschiebeeinrichtung der Inhalt des Schieberegisters um 1 Bit verschoben. Daraufhin wird m einem Entscheidungsschritt 30 m einer entsprechenden Entscheidungsemrichtung entschieden, ob der Wert einer Anzahl von k Bits großer als die Gesamtzahl y der möglichen Tragerfrequenzen fx ist. Die Gesamtzahl y der Tragerfrequenzen kann beispielsweise 96 sein. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Wert k=7 ist, wie oben erläutert wurde. Diese 7 Bits sind dabei vorteilhafterweise die 7 am Anfang des Schieberegisters 25 liegenden unteren (least significant) Bits. Die 7 Bits können maximal einen Wert von 127 darstellen, wahrend die Gesamtzahl der Tragerfrequenzen maximal 96 ist. Somit w rd, wenn der Wert der 7 Bits großer als die Gesamtzahl der Tragerfrequenzen ist, zu Schritt 29 zurückgegangen, m dem das Schieberegister 25 wiederum um 1 Bit verschoben wird. Daraufhin wird wieder geprüft ob der Wert der k Bits großer als die Gesamtzahl der Tragerfrequenzen ist. Fallt die Entscheidung im Schritt 30 negativ aus, d. h. ist der Wert der k Bits kiemer als die Gesamtzahl der Tragerfrequenzen, so wird der entsprechende Wert der k Bits einem Schritt 31 zur Auswahl bzw. zum Festlegen der nächsten Tragerfrequenz fx verwendet. Dabei sind den beispielsweise 96 möglichen verschiedenen Trager^¬ frequenzen fx m einer Tabelle Adressen von 1 bis 96 zuge- ordnet. Betragt der Wert der k Bits somit beispielsweise 73, so ist dieser Wert 73 kleiner als die Gesamtzahl 96 der Tragerfrequenzen. Der Wert 73 wird somit im Schritt 31 bzw. m einer entsprechenden Einrichtung zur Auswahl der sich an der Adresse 73 der Tabelle befindenden Tragerfrequenz verwen- det. Dabei können m der Tabelle auch Tragerfrequenzwerte gespeichert sein, die jeweils einer bestimmten Tragerfrequenz zugeordnet sind. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit in einfacher Weise die Umsetzung einer Zufallszahlen-Sequenz in Trägerfrequenzen, das einfach in einen Prozessor zu implementieren ist. Weiterhin sind das erfindungsgemäße Verfahren und damit die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach, zuverlässig und außerdem ohne großen Kostenaufwand zu verwirklichen, wobei gleichzeitig die benötigte Rechenzeit gering gehalten wird.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Umsetzen einer Zufallszahlen-Sequenz in Trägerfrequenzen fx für eine Mobilfunkubertragung, mit den folgenden Schritten:

Bereitstellen eines Schieberegisters (25) mit einem Regi sterinhalt von n Bits,

Verschieben des Registerinhaltes um 1 Bit,

Entscheiden, ob der Wert einer Anzahl von k Bits des Regi- sterinhaltes größer als eine Gesamtzahl y von möglichen Trägerfrequenzen fx ist, wobei k < n ist, falls die Entscheidung positiv ausfällt, Verschieben des Registerinhaltes um 1 Bit und Wiederholen der Entscheidung, falls die Entscheidung negativ ausfällt, Verwenden des Wer- tes der k Bits zum Auswählen einer nächsten Trägerfrequenz fx.

2 . Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die k Bits aufeinanderfolgende untere Bits des Schiebe^¬ registers sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzahl y der möglichen Trägerfrequenzen fx mindestens 75 ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß n gleich 16 ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß k gleich 7 ist.

6. Vorrichtung zum Umsetzen einer Zufallszahlen-Sequenz in Trägerfrequenzen fx für eine Mobilfunkubertragung, mit einem Schieberegister (25) mit einem Registerinhalt von n Bits, eine Einrichtung (29) zum Verschieben des Registerinhaltes um 1 Bit, einer Einrichtung (30) zum Entscheiden, ob der Wert einer Anzahl von k Bits des Registerinhaltes größer als eine Gesamtzahl y von möglichen Trägerfrequenzen fx ist, wobei k < n ist, wobei, falls die Entscheidung positiv ausfällt, der Registerinhalt um 1 Bit verschoben und die Entscheidung wie- derholt wird, oder, falls die Entscheidung negativ ausfällt, der Wert der k Bits zum Auswählen einer nächsten Trägerfrequenz fx verwendet wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die k Bits aufeinanderfolgende untere Bits des Schieberegisters sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzahl y der möglichen Trägerfrequenzen fx min^¬ destens 75 ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Registerinhalt n des Schieberegisters (25) gleich 16 ist .

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl k gleich 7 ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister (25) in ein 8-Bit oder 16-Bit Pro^¬ zessor integriert ist.