DE3590158T1 - Verfahren zum Erhalt der Zeit- und Frequenzsynchronisation in Modems, das bekannte Symbole (als Nichtdaten) als Teil in deren normal übermittelten Datenformat verwendet - Google Patents

Description

Dipl.-Ιιιμ. OHn F-'limi-l. Dip! -lug. Manl'rcil Säger, Patenlanwiihe, Cosimastr. 81, D-S München 81

Für die vorliegende Anmeldung wir die Priorität der US-Patentanmeldung 601,320 vom 17.04.1984 in Anspruch genommen.

Vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Kommunikationssysteme und ist insbesondere auf ein Verfahren zum Erhalt der Zeit- und Frequenzsynchronisation in einem Modem gerichtet, und zwar unter Verwendung eines anpassungsfähigen Entzerrers, ohne daß die Nachrichtenquelle einen Synchronisationsvorspann übermitteln' muß.

Es gibt eine Vielzahl von Kommunikationsgliedern, wie HF-Übermittlungswege bzw. Dezistrecken und gestörte Satelitenkommunikationsglieder, die Verzerrungen oder Verfälschungen in über das Glied übermittelte Nachrichten einbringen und es dadurch schwierig gestalten, die Originalnachricht originalgetreu am Empfänger zu reproduzieren. Diese Verzerrung (einschließlich verlorener Teile des Signals) können das Ergebnis einer Vielzahl von Wirkungen sein, beispielsweise Vielstrekkenempfang, Gruppenverzögerungsverzerrung, Rauschamplitudenindifferenz, streuender Schwund oder im allgemeinen ein Schmieren oder eine Zeitspreizung der Zeitantwort des Kommunikationsgliedes. Aufgrund dieser widrigen Einflüsse werden selten die gleichen Daten wie die Originalnachricht erhalten, so daß eine Art von Anti-Verzerrungskompensation in dem Empfänger verwendet werden muß.

Eine solche Anti-Verzerrungskompensation schließt in typischer Art und Weise die Verwendung eines anpas-

Dipl.-Ιημ. t.ltlo ΙΊίίμοΙ. Dipl.-Ing. Munlred Siigor. l\iU*iH;iiiwälle, Cosimaslr. 81, I)-R München 81

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sungsfähigen Entzerrers ein (beispielsweise einen Entscheidungs-Feedback-Entzerrer), durch welchen die Verzerrungseinführungscharakteristika des Kanals geschätzt werden und durch welchen das empfangene Signal modifiziert wird, um die Verzerrung des Kanals zu kompensieren. Aufgrund der Tatsache, daß die Charakteristikeh des Kanals dynamisch sind, ist es notwendig, die Einstellung der Soll-Werte kontinuierlich aufzufrischen bzw. auf neue Werte zu bringen (beispielsweise die Wichtungskoeffizienten) des Entzerrers. Zu diesem Zweck ist herausgefunden worden, daß durch Einstreuen von Blocks bekannter Symbole innerhalb der übermittelten Datennachricht der Entzerrer kontinuierlich die bekannten Daten-Synchronisationssignale (Bursts) in den empfangenen Signalen mit einer gespeicherten Wiedergabe dieser bekannten Daten vergleicht und sich selbst einstellt, um Unterschiede in dem gespeicherten Abbild und den empfangenen Bursts so zu korrigieren, daß eine Drift aufgrund großer fehlerhafter Sychronisationssignale und/oder aufgrund des Signalschwundes verhindert wird. Ein solches Verfahren ist bekannt (US-PS 4,365,338).

Wie in vorstehend genanntem Patent beschrieben ist, wer den üblicher Weise in Signal-Wiedergewinnungssystemen Entzerrer als Teil des Signal-Korrektur-Verfahrens verwendet, um den Entzerrer sich selbst an das ankommende Signal anpassen zu lassen. Hierzu ist es für den Em⁴ pfänger notwendig, sich auf den Träger zu setzen Und sich fluchtend bezüglich der Symbolrate der ankommenden Daten auszurichten. Dies wird typischer Weise durch Ver wendung eines Synchronisations-Vorspanns erreicht, beispielsweise durch einen vorherbestimmten und für ein

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. Oiio Hikel, ΠίρΙ.-Ιημ. Manfred Säger, l'.ilcnuuiwiilto. C'osimaslr. 81, I)-S München 81

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vorherbestimmtes Zeitintervall übermitteltes Signal, dem eine umgekehrte Phase des Signals folgt. Durch diesen Synchronisations-Vorspann wird die Trägerwiedergewinnungsschleife und der Symbol-Ratenzeitimpuls entsprechend dem einkommenden Signal festgehalten und es wird eine Zeitsteuerung für den Entzerrer bereitgestellt, so daß dieser in der Durchführung seiner eigenen Aufgäbe, nämlich der Kompensation fortschreiten kann, die erfordert, daß das Abbild des bekannten Symbol-Bursts, beispielsweise ein PN (positiv-negativ Code) mit den bekannten Daten (PN-Code) in dem empfangenen Signal synchronisiert werden, auf welchem der Entzerrer arbeitet. Während der Synchronisations-Vorspann den Empfänger befähigt, die Synchronisation zwischen den übermittelten und den bekannten Bezugs-Daten-Bursts zum Wiederherstellen des Signals durch den Empfänger nach einem ernsten und/oder ausgedehnten Signalschwund zu erzielen, muß der Synchronisations-Vorspann oft erneut übermittelt werden, wobei die erzielbare Bandbreite reduziert wird.

Gemäß der Erfindung wird der Notwendigkeit zur Übermittlung oder erneuten Übermittlung eines Synchronisations-Vorspanns zum erfolgsgemäßen Betrieb eines Entzerrers für ein Modem begegnet durch ein Signalverarbeitungsverfahren, durch welches der Empfänger zu jeder Zeit sich selbst synchronisieren oder erneut synchronisieren kann bezüglich der übermittelten Datensignale, die über einen dynamisch streuenden Kanal empfangen werden, und zwar durch eine Technik, die von dem Vorteil des Einschlußes bekannter Symbol-Bursts Gebrauch macht, die in die unbekannten Daten eingestreut werden, so daß sie in dem System gemäß vorstehend genanntem Patent verwendet werden können. Kurz bewirkt dieses Verfahren die

Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, l';iicnt;in\\iilic, Cosinwsir. 81, D-S München 81

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Verarbeitung der ankommenden Signale (mit eingestreutön Bursts bekannter Daten (beispielsweise PN-Folgen) und unbekannter Daten), und zwar in einer der Verarbeitung von Daten ähnlichen Weise, die entsprechend einem gespreizten Spektrum codiert sind. Ein Abbild oder entsprechende Abbilder des bekannten Signal-Bursts wird ( komplex ) mit dem ankommenden Signal korreliert, um die Riegelstelle an einem bekannten Bezugs-Symbol-Burst zu lokalisieren. Nachdem ein bekannter Symbolblock lokalisiert werden konnte, wird ein Symbolraten-Zeitimpuls (Bit-Synchronisation) eingestellt, um jeglichen Versatz im Timing herauszufinden, das zum Sampling der empfangenen Daten verwendet wird, wobei dann eine grobe und dann eine Feinfrequenz-Versatz-Einstellung bewirkt wird, so daß der lokale Oszillator auf die übermittelte Frequenz eingestellt und auf dieser Frequenz gehalten werden kann.

Es folgt die Beschreibung eines bevorzugten Ausführuhgs beispiels gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. In dieser zeigt:

Fig. 1 ein Zeitdiagramm des Formats der Rahmen von übermittelten Symbolen, die in Übereinstimmung mit den Prinzipien vorliegender Erfindung verarbeitet werden;

Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm eines Empfängers unter Verwendung einer Zeit- und Frequenzsynchronisation gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm einer Stufe des Korrelation-Detektors gemäß dem Empfänger nach Figur 2;

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Dipl. liu·. Olio ΙΊί'ιιΐιΊ. Dipl. Ing. M;inl"rcil Siigcr. l'iitciHanwällo. Cosiivustr. 81. Dh München 81

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Fig. 4 die Symbol-Timing-Beziehungen in Korrelations-Betrieb des Korrelationsdetektors gemäß Figur 3 für aufeinanderfolgende Rahmen von Symbolen;

Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm von aufeinanderfolgenden Anordnungen der zeitverzögerten Korrelations-Detektorstufen nach Figur 3;

Fig. 6 ein Schaubild mit der Änderung der durchschnittlichen Phase der komplexen Korrelation über einem bekannten Bezugs-Symbol-Block für eine Abweichung in der Frequenz zwischen dem Empfänger und dem Sender und

Fig. 7 Vektor-Diagramme entsprechend dem Phasenände- und 8 rungsdiagramm gemäß Figur 6.

Vor der Beschreibung der Erfindung im Detail sei darauf hingewiesen, daß das verbesserte Zeit- und Frequenzsynchronisationsverfahren gemäß vorliegender Erfindung in erster Linie eine neue Kombination herkömmlicher Signal-Wiederherstellungs-Hardware (beispielsweise Empfänger, Filter etc.) und einem verbindenden Verarbeitungs-Subsystem darstellt, die die Zeit- und Frequenzsynchronisation und Synchronisationsschritte an wiederhergestellten Signal-Repräsentationswerten ausführt, die von der Empfänger-Hardware erhalten werden. Demgemäß sind die Struktur, die Steuerung und die Anordnung solcher Komponenten in den schematischen Blockdiagrammen der Zeichnungen durch leichtverständliche Blockdarstellungen gezeigt, die nur jene spezifischen Details zeigen, die für vorliegende Erfindung wichtig sind, um nicht die Offenbarung mit strukturellen Details zu erschweren, die leicht vom Durchschnittsfachmann durchgeführt wer-

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Dipl.-Ιημ. OUo flügel, Dipl.-I ng. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, 0-8 München 81

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den können. Zusätzlich ist die Darstellung der Signalverarbeitungsausrüstung in geeignete Einheiten zusammengezogen, welche ihrerseits speziellen Signalverarbeitungsschritten gewidmet sind, beispielsweise dem Korrelations-Entzerrer, dem Korrelations-Detektor, dem Steuerprozessor und dem Zeitsignalgenerator, deren Einzelheiten nachfolgend beschrieben sind, um jene Teile zu unterstreichen, die am wichtigsten für das Verständnis vorliegender Erfindung sind. Infolgedessen stellen die Blockdiagramm-Illustrationen in der Zeichnung nicht notwendiger Weise die mechanische Struktur und Ausbildung eines exemplarischen Zeit- und Frequenz Synchronisations-Systems dar, beabsichtigen aber in er ster Linie, die Hauptkomponenten der Anordnung des systems in funktioneller Gruppierung aufzuzeigen, wobei vorliegende Erfindung besser verstanden werden kann.

Vor der Beschreibung der eigentlichen Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es nützlich, das Format des Signals zu bestimmen, das über ein Kommunikationsglied von Interesse übermittelt worden ist, beispielsweise über einen HF-Kanal oder ein Satelliten-Verbindungsglied, welches empfangen und kohärent in dem Empfänger demoduliert werden soll. Solch ein Signal besteht vorzugsweise aus einem Block bekannter Bezugssymbole (beispielsweise eine definierte PN-Folge oder jeweilige Anordnungen von solchen Folgen), die in die unbekann ten Daten eingestreut sind. Wie vorstehend kurz mit Be zug auf die US-PS 4,365,338 ausgeführt, werden beim Sender Blocks bekannter Bezugssymbole mit den unbekann ten Daten vermengt und der Empfänger kann dann dynamisch auf den neuesten Stand auf einer fortlaufenden Basis gebracht werden, indem die empfangenen Signale mit dem eigenen Abbild der bekannten Bezugssignale korreliert werden. Beim vorstehend genannten Stand der

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Technik sind diese verschachtelten Blocks von unbekannten Daten und bekannten Bezugssymbolen von einem Synchronisations-Vorspann eingeleitet, der von dem Modem zur Erzielung der Frequenz-und Zeitsynchronisation verwendet wird. In Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung ist jedoch ein solcher Vorspann unnötig, da die Signalwiedergewinnung und das Verarbeitungsverfahren die Frequenz- und Zeitsynchronisation ausschließlich durch die Verwendung von Blocks bekannter Bezugssymbole erhält, die verwendet werden, um dynamisch die Chrakteristiken des Modems des Entzerrers auf d-e.n neuesten Stand zu bringen.

Unter Bezugnahme auf Figur 1 ist ein Beispiel für das vorstehend genannte Signalformat gezeigt, welches Blocks Il bekannter Bezugssymbole enthält, beispielsweise eine PN-Folge endlicher Länge, die sich mit den Blocks 12 unbekannter Datensymbole abwechseln. Zum Zwecke der Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform vorliegender Erfindung wird einer Datenrate von 2,56 Mb/s (BPSK) ein Block von 86 bekannten Bezugssymbolen 11 mit Blocks 12 von 1194 unbekannten Datensymbolen '·-' abgewechselt, so daß sich eine Spanne von insgesamt 1280 Symbolen (bekannt und unbekannt) in einem Rahmen ergibt . Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf das eine oder andere Verhältnis von bekannten zu unbekannten Symbolen oder auf die BPSK-Modulation beschränkt ist. Zum Zwecke der Signalverarbeitung und der Datenwiederherstellung werden die ankommenden Daten pro Symbol zweimal sondiert, so daß von jedem Rahmen erhaltener Daten angenommen werden kann, daß er 2560 Symbolmuster enthält, bestehend aus einem Block von 172 bekannten Symbolexemplaren und einen Block von 2388 unbekannter Symbolmuster.

Dipl.-Int;. Olio .Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. Patenlanwiiltc, Cosiniastr. 81, I)-S München Rl

Wie in dem vorstehend benannten Stand der Technik beschrieben ist, kann aufgrund der Einfügung bzw. dem Einstreuen von Blocks von bekannten Symbolen unter aufeinanderfolgende Blocks unbekannter Symbole der Entzerrer in dem Empfänger auf einen Signalmechanismus zugreifen, durch den seine Wichtungskoeffizienten kontinuierlich und dynamisch auf den neuesten Stand gebracht werden, wodurch die Störungseinwirkungen bei dem betreffenden Kommunikationskanal kompensiert werden. Für vorliegendes Beispiel sei unterstellt, daß der maximale Zeit-Schmier-Effekt des Kanals, der¹ kompensiert werden soll, eine Weite von zehn Symbolen aufweist. Aufgrund dessen sollte die Spanne des Entzerrers breit genug sein, um letztgenannten Spann zu umgeben, oh ne daß sich eine Störung ergibt. Bei einer Musterehtnah merate von zwei Mustern von Symbol ist die Spanne dtes Entzerrers zwanzig entnommene Muster breit. Die Art, in welcher das Signalverarbeitungs-Subsystem, welches Teil der Empfangsanordnung vorliegender Erfindung ist, die eingestreuten Blocks bekannter Bezugssymbole lokalisiert und den Entzerrer befähigt, sich dynamisch nachzuregeln, wird nachfolgend unter Bezugnahme der Betriebsweise der Vorrichtung gemäß Figur 2 beschriebe«.

Bezugnehmend auf Figur 2 ist dort ein schematisches Blockdiagramm eines Empfängers ersichtlich, der ein Frequenz- und Zeitsynchronisationssystem in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung verwendet. Ankommende IF-Signale, die eine Aufeinanderfolge von Rahmen mit kodierten Daten (wie in Figur 1 gezeigt) aufweisen, sind über ein Verbindungsglied 21 über einen Regelverstärker AGC-Schaltkreis 22 mit einem Leistungsteiler 23 verbunden. Der AGC-Schaltkreis 22 wird durch den

Dipl.-Iiig; Otto Hügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger. Patentanwälte. C'osiniastr. 81, D-8 München 81

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Ausgang eines Pegelreglers 32 gesteuert, der auf die Durchschnittsamplitude der In-Phase (I) und Quadratur-Phase (Q) Signale des Basisbandes anspricht, die von dem ankommenden Basisband-Signal extrahiert werden, der durch einen Sample- und Hold- AD-Wandler 31 zugeführt wird und die Amplitude des ankommenden IF-Signals in Übereinstimmung mit dem Ausgang des Pegelreglers 32 einstellt. Die Basisband-Wandlung zu den I- und Q-Komponenten wird ausgeführt durch ein Paar von Mixern 24, 25, die das Analogsignal IF von einem Leistungsteiler 32 erhalten und das IF-Signal multiplizieren durch die quadratischen Ausgänge des Teilers 45, der eingangsseitig den Ausgang eines numerisch (digital) gesteuerten Oszillators (NCO) 44 empfängt, der nominal bei der IF-Trägerfrequenz arbeitet. Der Oszillator 44 wird durch ein Zeitsteuersignal angetrieben, welches über die Leitung 51 von einer Steuerverärbeitungseinheit 41 zugeführt wird. Wie nachfolgend im Detail noch besprieben wird, führt der Prozessor 41 digitale Steuersignale über Leitungen 51 und 52 zu, die auf die Information gründen, die von dem Korrelator 3 5 für die bekannte Symbolfolge erhalten werden, um so den Bit-Synchronisations-Zeitimpuls 33 ebenso zu steuern wie die grobe und feine Frequenzeinstellung des Oszillators 44.

Bei der Wiederherstellung des Originalsignals wird der Oszillator 44 vorzugsweise schrittweise durch aufeinanderfolgende Frequenz-Unterteilbänder oder -bereiche durchgestimmt mit der Folge der Synchronisationsschritte oder Stufen, die nachfolgend beschrieben werden, wobei jeder Schritt für jeden Bereich durchgeführt wird, solange bis das Signal erhalten worden ist. Dann erfolgt innerhalb dieses Frequenzbe-

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Dipl.-I πι:. Ouo Flügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. PaleiUanwälte, Cosimaslr. Xl, D-S München 81

reichs die Bit-Synchronisation, die von der Grob- und Feinfrequenzeinstellung des Oszillators 44 gefolgt wird. Zum Zwecke vorliegender Beschreibung sei unterstellt, daß die Frequenz eines interessierenden Signals in dem Frequenzbereich liegt, der gegenwärtig durch den Oszillator 44 abgetastet wird.

Wie vorstehend beschrieben werden die Analog-Basisband-Signale I und Q, die von den Mixern 24 und 25 ausgegeben werden, an einen A-D-Wandler 31 durch jeweilige Tiefpaßfilter 26 und 27 angelegt. Der A-D-Wandler 31 entnimmt I- und Q-Basisbandsignale als Funktion der Bitrate der Digitaldaten, die in dem empfangenen Signal unter der Steuerung des Bitraten-Zeitimpulssignalö enthalten sind, welches durch einen zweiten NCO 33 in Abhängigkeit von dem Steuersignal 52 erzeugt wird, das von dem Prozessor 41 zugeführt wird. Wie vorstehend ausgeführt, wird durch dieses Zeitimpulssignal der Konverter 31 zum Entnehmen von Mustern aus dem ankommenden Signal angeregt, und zwar zweimal pro Symbol. Der A-D-Wandler 31 quantisiert den Pegel der Signälmuster des Basisband-Analogsignals mit der gewünschten Auflösung, beispielsweise 8 Bits, und führt den sich ergebenden Digitalcode zu dem Pegelregler 32, der die Pegel der Regelverstärker 22 einstellt, um das entnommene Signal mit geeigneter Amplitude zu erhalten. Die Digital-Signalwerte werden ebenso durch den A-D-Wandler 31 dem Datenbearbeitungsbereich, nämlich dem Phasenwender 38, dem Entzerrer 34 und dem Korrelator 35 zugeführt.

Der Phasenwender 38 (der eine optimale Hilfe für den Entzerrer darstellt aber für die Wiederherstellung nicht notwendig ist) besteht aus einem gesteuerten

Dipl.-In;-:. OUo llügol. Dipl.-Ing. Manfred Säger, Palentanwältc, Cosiivuslr. 8I. D-8 München 81

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logischen Schaltkreis und antwortet auf Steuersignale auf der Leitung 53 von dem Prozessor 41 und bewirkt eine zweidimensional Rotation der I- und Q-Kanalmuster, welche von dem A-D-Wandler 31 in Übereinstimmung mit folgener Gleichung erhalten werden:

I + JQ= (I"- + jQ"~ ) (cos θ + j sin θ) (1)

oder gleichbedeutend,

I = I^ cos θ - Q*»sin 9,Q = Q^ cos θ~ + I sin Θ, . (2) wobei sin θ und cos θ repräsentative Werte von dem Prozessor 41 über die Leitung 43 gekuppelt werden, so daß der Phasenwender 38 sofortige Phasenverbesserungen bei fortschreitender Frequenz durchführen kann, wie nachfolgend beschrieben wird.

Die phasenkorrigierten I- und Q- digitalkodierten Werte, die durch den Phasenwender 38 ausgegeben werden, sind an den Entzerrer 34 und den Korrelator 35 für die bekannte Symbolfolge angeschlossen, die nachfolgend detailierter bei der Beschreibung von Figur 3 beschrieben werden. Da die Einzelheiten des Entzerrers 34 zum Verständnis vorliegender Erfindung nicht notwendig sind, werden sie hier nicht beschrieben. Es genügt zu sagen, daß in der gezeigten und hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform der Entzerrer 34 anpassungsfähig ausgebildet ist (sowie ein Entscheidungs-Feedback-Entzerrer), welcher den Inhalt der Blocks bekannter Bezugssymbole 11 (Figur 1) verwendet, um die Wichtungskoeffizienten-Werte für die aufeinanderfolgenden Stufen der Symbolkorrektur auf den neuesten Stand zu bringen. Zum Zwecke vorliegender Beschreibung der Erfindung kann der Entzerrer 34 dem Entzerrer-Schema entsprechen, welches in dem vorstehend genannten Patent beschrieben ist,und es kann - ebenfalls wie vorstehend angegeben - unterstellt werden, daß eine Span-

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Dipl.-lug. Otto Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger, l'atenlanwälie, Cosimastr. 81, I)-S München 81

ne von 20 Symbolmustern abgedeckt werden kann. Der korrigierte I- und Q-Wert, der jeweils durch den Entzerrer 34 hergestellt wird, wird jeweils an einen im Datenfluß hinten gelegenen Datenentscheidungsschaltkreis 42 zur Wiederherstellung der Originaldaten angelegt.

Wie vorstehend ausgeführt, sind die phasenkorrigierten I- und Q-Codes, die von dem Phasenwender 3 8 zur Verfügung gestellt werden, an einen Korrelator 35 für die bekannte Referenz-Symbol-Folge angelegt. Dieser Korrelator 35 (im Detail in Figur 3 dargestellt) führt eine (komplexe) Kreuz-Relation zwischen einer Folge bekannter Bezugssymbole (entsprechend jenen, die in den ursprünglich übermittelten Signalblocks 11 (Figur 1) enthalten sind) und den empfangenen Signalen sowohl des I- als auch des Q-Kanals aus und liefert davon Informationen betreffend die Frequenz, die Zeit und die Phase an dem Prozessor 41, so daß dieser seinerseits die erforderlichen Steuersignale auf die Leitungen 51, 52 und 53 zu den Oszillatoren 33 und 44 und dem Phasenwender 32 jeweils abgeben kann.

Ein wesentlicher Aspekt vorliegender Erfindung ist, wie vorstehend erwähnt, im Gegensatz zum Stand der Technik die Tatsache, daß die Frequenz- und Zeit-Synchronisation nicht durch Verwendung eines Synchronisations-Vorspanns oder -kopfes erfolgt, was vor dem Beginn des Absendens der aktuellen Daten übermittelt werden muß. Statt dessen werden Blocks bekannter Symbole in eingestreuter, zufällig statistischer Form verwendet, um die Zeit- und Frequenz synchronisation zu erhalten, ebenso wie die richtige

Dip! Ιημ; (.utn I-'KmH. Dipl.-Ins!. Miinl'icd Siii'.cr. IVilenumwiihe, Ciisiniiistr. 81, D-8 München 81

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Frequenz- und Phasenlage, so daß ein Synchronisations-Vorspann nicht erforderlich ist. Hierdurch kann der Empfänger wirksam dadurch in einfacher Weise in Betrieb gesetzt werden, indem er eingeschaltet wird, anstatt zuerst eine Anfrage zur Übermittlung eines Synchronisations-Vorspanns von dem Sender zu erfragen, wobei die Datenquelle unterbrochen wird; diese Aufgabe ist ebenso erforderlich für einen längeren Ausfall des Signals beispielsweise im Fall schweren Schwundes.

Ein herkömmliches Betriebsverfahren über nicht streuende Kanäle würde typischer Weise folgendes Verfahren anwenden: zunächst wird eine Trägerfrequenz mit bestimmter Phasenlage über eine vorderendige Spurschleife, beispielsweise eine Costas-Schleife erhalten (jede der herkömmlichen, zu diesem Zweck verwendeten Schleifen wird jedoch beinahe vollständig unwirksam unter den schweren Zwischensymbol-Interferenzen, die in hochstreuenden Kanälen angetroffen werden). Danach wird die Synchronisation mit der Symbolrate (Bit-Synchronisations-Zeitimpuls) durch Verwendung von einer oder verschiedenen Arten herkömmlicher Bit-Synchronisations-Schleifen ausgeführt (dies ist ebenso auf streuenden Kanälen nicht möglich, da jedes Symbol über mehrere Symbol-Intervalle gestreut ist). Schließlich werden die I- und Q-Ausgangs-Bit-Entscheidungen abgetastet, um die Rahmen-Synchronisations-Bits zu lokalisieren (wobei kein anpassungsfähiger Entzerrer verwendet wird).

Ein solches herkömmliches Verfahren, das über hochstreuenden Kanälen verwendet wird, würde die Wiedergewinnung und Zeitherstellung in derselben Aufeinan-

Dipl.-Ing. Olio Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. Ι';ιΐοη!;ιη\νϋΙΐο, Cosimastr. 81,1)-S Munition XI

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derfolge durchführen, jedoch durch Verwendung eines Synchronisations-Vorspanns, wie folgt beschrieben:

Zunächst wird die Trägerfrequenz (und vielmals die Phase) gewonnen. Dies wird vervollständigt durch die Übermittlung eines vorherbestimmten Tonsignals als Anfangsteil des Synchronisations-Vorspanns. Danach wird das Einprägen oder Aufbringen der Symbolrate darauf (Bit-Synchronisationsprägung) ausgeführt. Dies kann durch Verwendung einer zweiten Phase des Synchronisations-Vorspanns erzielt werden, beispielsweise die abwechselnde Musterfolge "eins-null" (1010.. oder durch Verwendung eines hochstabilen Oszillators sowohl in dem Empfänger als auch in dem Sender. Schließlich wird das Einprägen der Referenz-Symbol (PN) -Folge durch Überwachung des Synchronisations-Vorspanns bzw. dessen Kontrolle erzielt (Tonsignal oder wechselndes "eins-null" -Muster) und Starten des Betriebs eines Generators für bekannte Symbole bei Nachweis der Phasenumkehr (Rahmen-Zeitmarkierun^) in dem vorbeschriebenen Tonsignal oder dem Symbolmuster.

Vorliegende Erfindung führt andererseits diese Synchronisationsschritte in gerade umgekehrter Ordnung und vorzugsweise ohne die Notwendigkeit eirtes Synchronisations-Vorspanns aus. Zuerst wird die Folge bekannter Symbole in dem empfangenen Signal lo-* kalisiert und der Ort durch Kreuz-Korrelation (in dem Detektor 35) des empfangenen Signals mit gespeicherten Abbildern der Folge bekannter Bezugssymbole bestimmt. Nachdem ein annehmbarer Korrelations-Wert nachgewiesen worden ist, um die Folge bekannter Syittbole zu lokalisieren, wird der Symbolraten-Zeitimpuls 33 eingestellt, solange bis der Ort des Korrelat-

Dipl.-Ιημ. Olio Flügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. I'iilenuiiiwiilic. Cosimastr. 81, D-8 München 81

tions-Scheitelwertes wirksam stabilisiert ist. Schließlich werden bei genau lokalisierter Folge der periodisch eingefügten Bezugssymbole (Rahmensynchronisation) und stabilisiertem Zeitimpuls für die Symbolrate (Bit-Synchronisation) die Grob- und Feinfrequenzeinstellungs-Prozedur durch den Prozessor 41 durchgeführt, um den Ausgang des Oszillators 44 in die vorbeschriebene Toleranzweite der übermittelten Frequenz zu bringen. Der Betrieb des Entzerrers 34 kann nun wirksam werden. Diese Folge von Betriebs- und Verfahrensschritten, die durch den Prozessor 41 zur Erzielung der genannten Betriebsweisen ausgeführt werden, werden nachfolgend im Einzelnen beschrieben:

Synchronisation der Folge bekannter Symbole (Rahmensynchronisation) :

Wie vorstehend kurz beschrieben besteht die Anfangsaufgabe des Empfängers darin, die Blocks bekannter Bezügssymbole, die in den Fluß der Daten mit unbekannten Bezugssymbolen in den jeweiligen aufeinanderfolgenden Rahmen von Symbolen eingestreut sind, zu lokalisieren. Diese Arbeit wird durch einen Korrelations-Detektor für eine bekannte Symbolfolge durchgeführt, der eine (komplexe) Kreuz-Korrelation der empfangenden I- und Q-Basisband-Signale (Digitalwerte) mit den gespeicherten Abbildern des Blocks bekannter Symbole (Digitalwerte) durchführt, der in Blocks inbekannter Daten in aufeinanderfolgenden Rahmen eingestreut ist. Zu diesem Zweck kann der bekannte Detektor 35 in der in Figur 3 dargestellten Art ausgebildet sein. Wie darin gezeigt, werden die I- und Q-Ausgangswörter von dem Phasenwender 32 über Leitun-

Dipl.-Ing. Olio 1 lügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, l'atenUinwälte, Cosiniastr. 81. D-8 München 81

gen 61, 62 jeweils an Akkumulatorenstufen 71, 72 angelegt. Jede Akkumulatorstufe kann aus einer seriell verbundenen binären arithmetischen Logik-Einheit (ALU) und einem Speicherregister bestehen, welchem jeweils die empfangenen Symbolwerte für den I- und den Q-Kanal und ein Bezugssymbol-Wert zugeführt werden, der über die Leitung 66 von einem ROM 64 (Nachschau-Tabelle) unter der Steuerung eines Zählerö 63 zugeführt wird, um entweder das Addieren oder das Subtrahieren aufeinanderfolgend empfangener Werte zu der aufaddierten Summe in dem Speicherregister zu steuern. Es sei angemerkt, daß für eine andere als die BPSK Modulation diese komplexe Korrelation eine zusätzliche Hardware, nämlich vier anstelle Von zwei Akkumulatoren-Stufen QPSK und vier Vielfach-Akkumulatoren-Stufen für jegliches anderes Modulationsformat erfordert (achtfache PSK).

Der Zähler 63 wird aufeinanderfolgend durch den Steuerprozessor 41 mit der Muster-Zeitimpuls-Rate (beispielsweise 5,12 MHz) inkrementiert, so daß eine Folge aufeinanderfolgender Adress-Codes über die Leitungen 67 zum Zugriff auf den Inhalt des ROMs 64 erzeugt wird. Dieses enthält in 172 aufeinanderfolgenden Spei cherplätzen Digitalwerte, entsprechend den aufeinanderfolgenden Nullen und Einsen einer PN-Folge, die mit den empfangenen Symbol-Mustern durch die Tätigkeit der Akkumulatoren 71 und 72 korreliert werden sollen. Der Inhalt der Akkumulatoren 71 und 72 wird periodisch an Puffer-Register 73 und 74 (alle Muster-Zeitimpulse) angelegt. Der Inhalt der Puffer-Register 73 und 74 wird ausgelesen und an den Prozessor 41 angelegt, in welchem sie quadriert werden, die quadrierten Werte aufsummiert sowie die sich er-

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gebende Summe mit einem Schwellenwert verglichen. Wenn dieser überstiegen wird, ist ein Korrelations-Schwellenwert indentifiziert und dadurch die Stelle der bekannten Symbolfolge innerhalb des Rahmens nachgewiesen.

Beim Ausüben seiner Aufgabe, nämlich des Nachweises der Stelle der bekannten Bezugssymbol-Folge innerhalb eines empfangenen Rahmens von Daten,arbeitet der Detektor 3 5 an aufeinanderfolgenden Teilen der empfangenen Symbole in einer nachfolgend noch zu beschreibenden Art und Weise unter Bezugnahme auf Figur 4, die diagrammartig die Symbol/Zeit Beziehung unter aufeinanderfolgenden Rahmen von empfangenen Symbolen und Blocks bekannter Bezugssymbole darstellt, die damit durch den Korrelations-Detektor 35 korreliert sind.

Insbesondere zeigt Figur 4 (ähnlich wie in Figur 1) eine Folge von Rahmen mit Symbolmustern (Rahmen (i-1), Rahmen (i), Rahmen (i+1)), wie sie empfangen und von dem A-D-Wandler 31 ausgegeben worden sind. Wie vorstehend beschrieben besteht jeder Rahmen aus einem Block von 172 Bezugssymbolmustern (am Beginn jedes Rahmens), gefolgt von einem Block von 2388 unbekannten Symbolmustern, die den Rest des Rahmens auffüllen. Wenn der Empfänger perfekt bezüglich des ankommenden Rahmens von Symbolen synchronisiert wäre, wäre die bekannte erzeugte Bezugssymbol-Folge zeitlich in Übereinstimmung mit dem bekannten Bezugssymbol-Block in jedem Rahmen, wie in Figur 4 gezeigt. Zu Beginn zur Zeit t. für den Rahmen (i) und danach für 172 Symbolmuster zur Zeit t.,I₇₂* Wenn der Korrelations-Detektor 35 in Betrieb gesetzt wird, beginnt jedoch der Anfang der Generierung einer bekannten Bezugssymbol-Folgen-Schwelle zu einem Zeitpunkt, der nicht notwendiger Weise be-

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züglich der Zeit t., t.. ,. etc. synchronisiert ist (das bedeutet zu Beginn jedes Rahmens), vielmehr zu einem willkürlichen Zeitpunkt t , wie in Figur 4 als innerhalb jenes Teils des Rahmens (i) auftretend, während welchem unbekannte Datenmuster empfangen werden. Durch Ausführung eines Verfahrens aufeinanderfolgender Korrelationen kann der Korrelations-Detektor 35 die bekannte Bezugsfolge lokalisieren und dabei die Rahmensynchronisation wie nachfolgend beschrie ben erzielen.

Wenn der Detektor 35 anfänglich eingeschaltet wird, werden der Zähler 63 und die Akkumulatoren 71 und 72 zurückgesetzt. Unter Verwendung des Zeitdiagramms tjemäß Figur 4 beginnt dieses anfängliche Einschaltet! zum Zeitpunkt t . Während der nächsten aufeinanderfolgenden 171 Zeitimpulse von dem Prozessor 41 der Zähler 63 inkrementiert und die dabei anfallende bekannte Bezugssymbol-Musterfolge, wie sie in Figur als Folge Rl wirkt mit jenen 172 Symbolmustern im Rah-men F. korreliert, welche durch den A-D Wandler 31 zum Zeitpunkt t ausgegeben werden, wobei die Ergebnisse in den I- und Q-Kanal-Akkumulatoren 71 und 72 jeweils aufaddiert werden. Für das in Figur 4 dargestellte Beispiel enthält eine Korrelation zwischen den Daten-Symbolmustern D. und der PN-Folge Rl ungenügend Energie erhalten, um als Stelle der bekannten Bezugsfolge identifiziert zu werden, da die PN-Folge Rl nicht mit der Dekannten Bezugsfolge R, im Rahmen f(i) zeitgleich bzw. damit synchronisiert ist, vielmehr zu einem willkürlich unbekannten Datenblockteil D.. Der Anschluß der Inhalte der Akkumulatoren 71, 72 jeweils über Puffer-Register 73, 74 zu dem Prozessor 41 zum Nachweis des Korrelations-Scheitelwertes findet aufeinan-

Dipl.-Ing. Otlii !flügel. Dipl.-liii;. Manfred Säficr, l'aienlamvaUe, Cosiniastr. 81. D-8 München 81

derfolgend bzw. nach dem Auftreten des 172ten Musterwerts vom ROM 64 statt. Um ein ausreichendes Zeitfenster zur Signalverarbeitung für diesen Zweck bereitzustellen ist ein Verarbeitungsintervall von 25 Symbolmustern von dem Musterzeitpunkt t,₇₂ bis zum Musterzeitpunkt t-.g₇ vorgesehen. Auf diese Weise tritt ein Korrelationsverarbeitungs-, Hilfs- oder Unterrahmen während eines Intervalls von 197 Mustern auf. Dieser numerische Wert ist einfach zu Zwecken der Einfachheit und mathematischen Effizienz in Sachen der Musterentnahmespanne eines Rahmens gewählt worden. Es sei angemerkt, daß die Integralzahl (hier 13) mal die Anzahl der zu verarbeitenden Hilfsrahmen 2561 Muster abdeckt. Deshalb wird für jeden nachfolgenden Rahmen (i+1), (i+2) eine Iteration bzw. Annäherung in der Zeit des Beginns des ersten Korrelations-Blocks zu erwarten sein, und zwar durch den Detektor 35 bei genau einer Musterentnahme. Auf diese Weise wird nach 197 Rahmen jede der 2560 Musterstellen zur Korrelation mit der bekannten Bezugssymbolfolge geprüft sein. Dies bedeutet für vorliegendes Beispiel in der schlechtesten Fallsituation, daß die erforderliche Zeit für den Korrelations-Detektor 35 um die bekannte Bezügssymbolfölge zu lokalisieren 197 Rahmen ausmacht oder (197 Rahmen X 2560 Muster/Rahmen τ 5,12 Muster/Sek. = ) 95,5 Millisekunden.

Nachdem der Korrelations-Detektor 3 5 den bekannten Bezugssymbol-Block lokalisiert hat, kann die Steuerzeit, die durch den Prozessor 41 bereitgestellt wird, wirksam eine Zurückstellung der Hauptteile (Master reset) für zahlreiche Empfängerelemente bewirken, so daß der Entzerrer 34 zu dieser Zeit unter Verwendung des bekannten Bezugssymbol-Blocks nunmehr

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zu der in dem Empfänger erzeugten Bezugsfolge synchronisiert richtig arbeiten kann.

Symbolraten-Zeitimpuls-Synchronisation (Bit-Synchronisation) :

Wie vorstehend erwähnt, werden die Eigenschaften des interessierenden Kanals als zeitlich streuend betrachtet (hier über eine vorbestimmte Symbolspanne von 10 Symbolen), so daß sogar trotz erhaltener Rahmen-Synchronisation die Korrelation der Zeitabweichung durchgeführt werden muß. Dies wird in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung dadurch ausgeführt, daß kontinuierlich die gespeicherte bekannte Bezugssymbolfolge mit dem Block von Bezugssymbolen in den empfangenen Mustern korreliert wird, über eine Symbol-MusterSpanne^ welche die Unsicherheit in der Zeitstreuung abdeckt. Aus diesem Grunde muß der Korrelations-Detektor 3ί> eine Vielzahl von Korrelator-Stufen aufweisen, die vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 3 beschrieben sind, die aber so miteinander verbunden sind, daß dadurch eine Iteration der Symbolzeitabweichungen für benachbarte Stufen bewirkt werden kann.

Ein Blockdiagramm einer solchen Konfiguration ist in Figur 5 dargestellt und weist jeweils Kanalschieberegister (für den Kanal I und Q (81 und 82) auf mit einer Vielzahl (N=21) Stufen 81-2...81-N und 82-2...,2-N. Die Eingangsleitungen 61, 62 für die Kanäle I und Q sind jeweils an die Akkumulatoren 71-1 und 72-1 und die erste Stufe 81-2 und 82-2 der jeweiligen Register, wie dargestellt, angeschlossen. Von den Stufen 81-2... 82-N und 82-2...82-N sind aufeinanderfolgende einzelne Muster zeitverzögerte Versionen der Musterwerte

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des I- und Q-Kanals an die Korrelator-Akkumulatoren 71-2...71-N und 72-2...72-N angeschlossen, wobei die aufeinanderfolgend verzögerten Muster mit dem gespeicherten Abbild der bekannten Musterfolge korreliert werden, das von dem ROM 64 unter Steuerung des Prozessors 41 erhalten wird, wie vorstehend in Verbindung mit der Beschreibung von den Figuren 3 und 4 beschrieben. Der Prozessor 41 überwacht die Stelle der Korrelations-Energie und stellt als Antwort auf eine Zeitversetzung der Energie den Musterzeitimpuls 33 üBer ein Steuersignal auf der Leitung 52 ein.

Diese Überwachung der Korrelations-Energie über den interessierenden, schmierenden Unsicherheitsbereich mit einer Spanne von zehn Symbolen kann dadurch ausgeführt werden, daß der Pegel der Ausgänge der Endakkumüiatoren (d.h. der erste und zweiundzwanzigste) 71-1, 71-N und 72-1, und 72-N gemessen wird. Wenn die Korrelations-Energie genau zentrisch angeordnet ist oder in die interessierende Zehn-Symbol-Spanne fällt,, sollten die Ausgänge der End-Akkumulatoren auf gegenüberliegenden Enden der 22-Symbol-Spanne im wesentlichen gleich sein. Für einen Drift oder eine Abweichung der Korrelations-Energie in Richtung auf das eine oder andere Ende der Spanne entsprechend der Notwendigkeit zur Einstellung des Musterdaten-Zeitimpulses tritt eine wahrnehmbare Differenz zwischen den Wertinhalten der End-Akkumulatoren auf. Dieser Unterschied wird dann zur Erzeugung eines Steuercodes auf der Leitung zum Einstellen des Musterzeitimpulses 33 verwendet, um eine Bit-Synchronisationsbedingung zu erhalten; das bedeutet, daß der Musterzeitimpuls beschleunigt oder verzögert wird durch den Steuer-

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code auf der Leitung 52, so daß der vorstehend genannten Korrelations-Abweichung begegnet werden und die gespeicherte Bezugssymbolfolge in Übereinstimmung mit dem empfangenen Teil der Bezugssymbolfolge jedes Rahmens in zeitliche Ausrichtung zueinander gebracht werden kann. Diese Betriebsweise geht während des nachfolgenden Normalbetriebs des Empfängers weiter, wobei die Synchronisation erhalten bleibt.

Frequenz-Einhaltung bzw. -Einprägung Grobfrequenz-Einstellung

Wie vorstehend kurz ausgeführt wird gemäß vorliegender Erfindung die Signalwiederherstellung und die verwendete Synchronisations-Folge in einer umgekehrten Ordnung bezüglich herkömmlicher Systeme ausgeführt. Hier dient die dritte Aufgabe mit der Rahmen-Synchronisation und der vervollständigten Bit-Synchronisation zum Einstellen des Ausgangs des Oszillators 44 um die Einstellung des Empfängers bezüglich des ankommenden IF-Signals zu verfeinern.

Insbesondere wird eine Differenz in der Ausgangsfrequenz des numerisch gesteuerten Oszillators 44 in dem Empfänger von jener des örtlichen Oszillators in dem Sender als Variation bzw. Veränderung der Phase der komplexen Relation über einzelne Teile einer interessierenden Spanne von Symbolmustern angesehen. Dies ist in Figur 6 als Rampe C dargestellt. Wie dort gezeigt, ist über die erste Hälfte A der Musterspanne der Bezugsfolge-Symbole (Muster 1-86) die durchschnittliche Phase der komplexen Korrelation mit dem Wert 21 zu bezeichnen, wohingegen die zweite Hälfte der Musterspanne (Muster 87-172) die durchschnittliche Phase

DijM.-liig. OtId Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81

- au·

der komplexen Korrelation mit dem dazu unterschiedlichen Wert 22 versehen ist. Die komplexen Werte dieser beiden aufeinanderfolgenden 86 Muster-Korrelationen können als Vektoren 21' und 22' dargestellt werden (vgl. Figur 7). Der Unterschied zwischen diesen beiden Werten stellt die Abweichung dar und wird durch den Prozessor 41 zur Erzeugung eines Steuercodes auf der Leitung 51 verwendet, um den numerisch gesteuerten Oszillator 44 einzustellen, innerhalb eines Bereichs von 500 Hz bezüglich des Wertes des Oszillators beim Sender, und zwar durch aufeinanderfolgende Iteration über einige Rahmen hinweg. Bei vorliegender Ausführungsform ist die Abweichung JL± zwischen den Vektoren 21' und 22' genau 180° bei einem Frequenzunterschied von 29,77 KHz zwischen Sender und Empfänger. Wie in Figur 8 gezeigt, würde nämlich Vektor 22' von Vektor 21' durch ,τ= /OS. , oder - Z\ abweichen, wobei [ /\ . | = | / \ - | Deswegen weiß der Prozessor 41 nicht, in welche Richtung (+oder -) der Ausgang des Oszillators 44 einzustellen, ist.

Aus diesem Grund wird die maximale Frequenzabweichung, die durch anfängliche Grobeinstellung erzielt werden kann, auf +29,77 KHz beschränkt. Um ausreichend empfindlich die anfängliche Stelle der bekannten Symbolfolge erhalten zu können, unter Verwendung des Korrelations-Detektors ist der Abstand der abgetasteten Frequenzbereiche signifikant kleiner als dieser Wert, in typischer Weise in etwa zumindest die Hälfte; ein 10 KHz Frequenzabstand wird vorzugsweise für diese besondere Ausführungsform der Erfindung verwendet. Der Abstand stellt deshalb sicher, daß die Frequenzabweichung vor dieser Grobfrequenzeinstellung gut innerhalb der Grenzen der unzweideutigen Lösung liegt.

3690158

Dipl.-Ing. Otto Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. l';iieni:inwiilic, Cosimaslr. 81, U-R München 8t

fs

Feinfrequenzeinstellung

Die Feinfrequenzeinstellung wird nach der Grobfrequenzeinstellung, wie sie vorstehend beschrieben ist, ausgeführt. Sie entspricht im wesentlichen iden tisch der Grobeinstellung mit Ausnahme, daß sie nur einmal pro Block bekannter Bezugssymbol-Muster im Gegensatz zum zweimaligen Ausführen pro Block jener Muster ausgeführt wird. Der Vergleich wird zwischen benachbarten Blocks ausgeführt, aufgrund der Tat·** sache, daß die Phasen für solche EinstellungS^Blocks innerhalb von 180° liegt, so daß sowohl Betrag als auch Länge der Abweichung bestimmt werden kann. Hier wird der Vergleich der durchschnittlichen Phase der komplexen Korrelations-Werte für aufeinanderfolgende Blöcke verwendet, um einen Feinsteiler oder eine Feinfrequenzeinstellung des Oszillators 44 zu bewirken, so daß dieser gegenüber jenem defe Senders angepaßt ist.

Bei einem sich einstellenden Grad an Abweichungen kann für weitere Feinereinstellungen bei Änderungen in der Frequenz (hier über einige Bezugsblöcke) uhter Verwendung des vorstehend genannten Verfahrens in gewünschtem Maße erzielt werden. Diese Feineinstellung kann dann weiter bewirkt werden, als Frequenzspurschleife während des nachfolgenden normalen (Daten-Modus) Betriebs des Empfängers. Wiederum ist das Meßentervall bis zu jenem Ausmaß begrenzt, das - für die erlaubte Frequenzabweichung - die Phasenabweichung auf weniger als 180° begrenzt ist, so daß sowohl der Betrag als auch die Richtung der Änderung durch den Prozessor 41 nachgewiesen werden kann, so daß der Generator die notwendigen Steuerspannungen auf der Leitung 51 für den Oszillator 44

Dipl.-In«; OtIo ΙΊϋμοΙ. I Jipl.-Ing.. Manl'red Säger, I'aienlanwa'lle, Cosimaslr. 81, D-8 München 81

einstellen kann. Auf diese Weise wird für vorliegende Ausführungsform eine unzweideutige Lösung der Anfangsabweichungen von weniger als +500 Hz erzielt.

Es sei angemerkt, daß bei der Frequenzbeschreibung gemäß der Signalwiederherstellung und der Zeit-Synchronisation gemäß vorliegender Erfindung ein beträchtlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Versuchen erzielt wird, eine wirksame Verwendung der Signalfolgen zu erzielen, die periodisch in die unbekannten Daten eingestreut werden, die zum dynamischen Einstellen des Entzerrers des Modems empfangen werden. Selbst im Fall einer schweren Störung, Doppler-Schwunderscheinungen und fehlendem Signal, kann nach dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung schnell eine Wiederherstellung und Synchronisation bezüglich des gesendeten Signals erzielt werden, ohne daß ein Synchronisations-Vorspann erforderlich ist. In diesem Hinblick sei beobachtet, daß die periodisch eingefügte Signalfolge nicht auf ein bestimmtes Einfügungsformat beschränkt ist. Auf diese Weise können beispielsweise einige verschiedene Folgen, die in aufeinanderfolgenden Rahmen auftreten, solange verwendet werden, wie die vollständige Gruppierung periodisch wiederholt worden ist oder es können einige lange PN-Codes mit einer groben äußeren Zeit-Synchronisation verwendet werden. Bei vorliegender Erfindung muß die Auflösung der Rahmenabtastung zumindest gleich der groben Zeitunsicherheit in dem äußeren Zeit-Bezugs-Signal sein. In diesem Falle hat der Korrelations-Detektor ein a priori Wissen der Folgegruppen und verwendet ein Abbild für jede zum vorstehend genannten Betrieb.

Claims (58)

,ΠΙρΙ.-Ιημ. OHo Hut!·-·!. IMpl.-hui. Manfred Siigcr. IViici'.tiimvüii.·. ('n;in\:islr. Xl. I)-S München SI HARRIS CORPORATION W. Nasa Blvd., Melbourne Florida 32901 U.S.A. VERFAHREN ZUM ERHALT DER ZEIT- UND FREQUENZSYNCHRONISATION IN MODEMS, BEKANNTE SYMBOLE (ALS NICHTDATEN) ALS TEIL IN DEREN NORMAL ÜBERMITTELTEN DATENFORMAT VERWENDEST ANSPRUCHE

1. Verfahren zur Verwendung in einem Kommunikätibhsempfanger, in dem empfangende Signale aufeinanderfolgende Datensymbole enthalten, zwischen denen Folgen von vorherbestimmten bekannten Symbolen eingestreut sind, wobei die bekannten Symbole in dem Empfänger zur Bewirkung einer Kompensation bezüglich der eingeführten Störungscharakteristiken eines Kanals verwendet werden, über welchen empfangene Signale gesendet Worden sind, gekennzeichnet durch folgende den Empfänger zum Nachweis der Datensymbole befähigenden Verfahrensschritte:

a) das ausgewählte Kombinieren eines Abbildes der bekannten Datensymbole mit den empfangenen, die Symbole repräsentierenden Signale, um auf diese Weise innerhalb der empfangenen Signale die Stelle zu identifizieren, an der die Folge der vorherbestimm-

Dip! Ιημ. ί UIo Hi'mel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. Patentanwälte, Cosimastr. 81, L)-S München 81

ten bekannten Symbole eingefügt worden sind und

(b) Kompensation der eingeführten Störungscharakteristika des Kanals in Übereinstimmung mit dem Inhalt der empfangenen Signale, dessen Stellen innerhalb der empfangenen Signale jenen der eingestreuten, vorherbestimmten bekannten Symbolen, die in Verfahrensschritt (a) identifiziert worden sind, entsprechen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

g e k e η η ζ e i c h η e t, daß von den am Empfänger empfangenen Signale Muster mit einer mit einer Rate entnommen werden, die wirksam der Datenrate der gesendeten Symbole entspricht und weiterhin durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

(c) Ausführen von Schritt (a) über eine vorherbestimmte Symbolspanne, die ein Zeitintervall abdeckt, welches mit den eingeführten Störungscharakeristika dieses Kanals zusammenhängen und

(d) Steuerung der Rate, mit welcher die durch den Empfänger empfangenen Signale als Muster entnommen werden in Übereinstimmung gemäß Schritt (c).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schritt (a) die Korrelation der Abbilder der bekannten Symbole mit den empfangenen, die Symbole repräsentierenden Signale zur Lokalisierung der aufeinanderfolgenden Folgen von eingestreuten bekannten Symbole unter den empfangenen Signalen aufweist.

Dipl. -I hi:. Otto Hügel, Dipl.-Ing. Manfred Siiger. Piilcnumw iilto. Cosimiislr. 8I. DS Mi'inilnii >SI

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus den an dem Empfänger empfangenen Signalen Muster mit einer Rate entnommen werden, die tatsächlich der Datenrate der gesendeten Symbole entspricht und weiterhin folgende Schritte einschließt:

(c) Ausführen von Schritt (a) über eine vorherbestimmte Symbolspanne, die ein Zeitintervall abdeckt, das mit den eingeführten Störungscharakteristika des Kanals in Verbindung steht.

(d) Steuerung der Rate, mit der aus den an dem Empfänger empfangenen Signale Muster entnommen werden in Übereinstimmung mit Schritt (c).

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (d) noch die Steuerung der Rate aufweist, mit welcher aus den am Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden, um so die in Schritt (a) enthaltene Korrelations-Energie innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der vorherbestimmten Symbolspanne aufrechterhält.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die» an dem Empfänger ankommenden Signale mit einem lokalen Frequenzsignal kombiniert werden, die in diesem Empfänger zum Erzeugen eines nach unten konvertierten bzw.verwandelten Signals generiert werden und eine Folge von Daten und bekannten Symbolen enthält, und daß das Verfahren des weiteren den Schritt einschließt:

Dip!. Ing.'(.Mio Flügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. l';itcNUnn\älic. ("osinwslr. 81. D-H München 81

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(e) Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenzsignals in Übereinstimmung mit Schritt (a).

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die ankommenden Signale am Empfänger mit einem lokalen Frequenzsignal kombiniert werden, das in dem Empfänger zur Erzeugung eines nach unten konvertierten Signals generiert wird und die Folge von Daten und bekannten Symbolen enthält und weiterfolgenden Schritt einschließt:

(e) Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenzsignäls in Übereinstimmung mit der Differenz in den Korrelations-Werten für aufeinanderfolgende Symbolintervalle, über welcher die Korrelation gemäß Schritt (a) jeweils ausgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge k e η η ζ e ic h η e t, daß Schritt (e) folgende Teilschritte aufweist:

(el) Steuern der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals, in Übereinstimmung mit der Differenz in den Korrelations-Werten, die von dem ersten Teil der Symbolspanne genannter Folge von bekannten Symbolen erhalten werden, und über einen zweiten Teil der Symbolspanne der Folge von bekannten Symbolen, über die die Korrelation gemäß Schritt (a) jeweils ausgeführt wird und

(e2) Steuern der Frequenz des lokalen Frequenzsignals in Übereinstimmung mit den Korrelations-Werten, die von einer der eingestreuten Folgen bekannter Symbole und einer nachfolgenden empfangenen ein-

Dipl.-ΐημ. »Mi< > I'limcl. l)i|-.!.-lnii. Manfred Super, l'alciu.-mu.iiic. Cosimasir. Kl. I)-S Munch·, π ΚΙ

gestreuten Folge bekannter Symbole erhalten werden^ für die die Korrelation in Schritt (a) jeweils ausgeführt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (a) folgende Teilschritte aufweist:

(al) Die Korrelation der Abbilder der bekannten Symbole mit einem vorherbestimmten Teil einer Folge empfangener symbolrepräsentativer Signale, wobei die Länge des vorherbestimmbaren Teils der Anzahl von Datensymbolen unmittelbar vor und unmittelbar nach einer Folge von eingestreuten bekannten Symbolen üu-v züglich der Anzahl von Symbolen in der Folge bekarthter Symbole entspricht,

(a2) Erzeugung eines für die Korrelations^Energie repräsentativen Signals von Schritt (al) und

(a3) Identifizierung der Stellung der Folge bekannter Symbole innerhalb der empfangenen Symbole repräsentativen Signale, die an der vorherbestimmten Stelle als Antwort auf das in Schritt (a2) erzeugte Signal auftritt, welches einen vorherbestimmten kegel übersteigt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß Schritt (a) folgenden weiteren Teilschritt aufweist:

(a4) Wiederholung der Schritte (al) - (a3) für aufeinanderfolgende Teile der Folge von empfangenen, symbolrepräsentativer Signale bis der Schritt (a3)

Dipl. Iπι;. (Hfl,) ΙΊϊιμιΊ, Dipl.-Ing. Miinfred Säger, I';iteiil;inwälle, Cosimaslr. 81. D-8 München 81

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die Stelle der Folge bekannter Symbole identifiziert.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennze ichnet, daß die Folge bekannter Symbole eine Positiv-Negativ Symbolfolge darstellt.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge k en η ze ic h η e t, daß die am Empfänger empfangenen. Signale als Muster mit einer Rate entnommen werden, die tatsächlich der Datenrate der übermittelten Symbole entspricht und des weiteren folgende Schritte aufweist:

(c) Ausführen des Schritts (a) über eine vorherbestimmbare Symbolspanne, die ein Zeitintervall überspannt, welches mit den eingeführten Störungscharakteristika des Signals verbunden ist bzw. zusammenhängt und

(d) Steuerung der Rate, bei welcher von den am Empfänger empfangenen Signale Muster in Übereinstimmung mit Schritt (c) entnommen werden.

13.. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (d) die Steuerung der Rate umfaßt, bei der aus den am Empfänger empfangenen Signalen Muster herausgenommen werden, um so die Korrelations-Energie aufrechtzuerhalten, die in Schritt (a) erhalten worden ist, und zwar innerhalb eines vorherbestimmten Teils der vorherbestimmbaren Symbolspanne.

Dipl. liiii. Otto niigol. Dipl.-Ing. Miiiil'rcd Siigcr, l'atcnuiiiuälle. C'osiniustr. 81. I)-S Miinclvjii Xl

. Vh-

14. Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

Erste Einrichtungen zur wahlweisen Kombination eines Abbildes der bekannten Symbole mit empfangenen symbolrepräsentativen Signalen um innerhalb der empfangenen Signale die Folgen der vorherbestimmten bekannten Signale, die eingestreut sind, zu identifizieren und

Zweite Einrichtungen, die an die erste Einrichtung angeschlossen sind, um die eingeführten Störungscharakteristika des Kanals zu kompensieren in Übereinstimmung mit dem Inhalt der empfangenen Signale, deren Stellen innerhalb aller empfangener Signale jönen der eingestreuten, vorherbestimmten bekannten Symbole entspricht, die durch die erste Einrichtung identifiziert werden.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß aus den am Empfänger empfangenen Signale Muster entnommen werden mit einer Rate, die tatsächlich der Datenrate der übermittelten Symbole entspricht, wobei die erste Einrichtung aufweist:

Eine Einrichtung zum wahlweisen Kombinieren des Abbildes der bekannten Datensymbole mit den empfangenen symbolrepräsentativen Signalen über eine vorherbestimmbare Symbolspanne, die ein Zeitintervall abdeckt, welches mit den eingeführten Störungscharakteristika des Kanals zusammenhängt, und

Einrichtungen zur Steuerung der Rate, bei der aus

5901

Dipl. Ins;. (Min Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Säger. Patentanwälte, (osimastr. Xl. D-8 München 81

/β

den am Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden, in Übereinstimmung mit der ausgewählten Kombination der ersten Einrichtung über der vorherbestimmten Symbolspanne.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennz e ichne t, daß die erste Einrich tung eine Einrichtung zur Korrelation der Abbilder der bekannten Symbole mit den empfangenen symbolrepräsentativen Signalen aufweist, um auf diese Weise die aufeinanderfolgenden Folgen von eingestreuten bekannten Symbolen unter den empfangenen Signalen zu lokalisieren.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß aus den am Empfänger empfangenen Signale Muster entnommen werden mit einer Rate, die in tatsächlicher Beziehung zu der Datenrate der übermittelten Symbole steht, wobei die erste Einrichtung aufweist:

Einrichtungen zur Korrelation der Abbilder der bekannten Signale mit den empfangenen symbolrepräsen tativen Signalen über eine vorherbestimmbare Symbolspanne, die ein Zeitintervall abdeckt, welches mit den eingeführten Störungscharakteristika dieses Kanals in Beziehung steht und

Einrichtungen zur Steuerung der Rate, mit welcher empfangene Signale am Empfänger als Muster in Übereinstimmung mit der Korrelation der ersten Einrichtung über die vorherbestimmbare Symbolspanne entnommen werden.

Dipl.-Ing. Olio Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Siiger, l'atenianwalte. Cosimastr. Sl. I)-S München Sl

-9

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine Einrichtung zur Steuerung der Rate aufweist, bei welcher aus den am Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden, um so die Korrelations-Energie innerhalb eines vorherbestimmbaren Teils der vorbestimmten Symbolspanne zu erhalten.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Empfänger ankommenden Signale mit dem Ausgang eines lokalen oder örtlichen Frequenz-Signal-Generators in dem Empfänger kombiniert werden, um nach unten konvertierte Signale herzustellen, die Folgen von Daten und bekannten Symbolen enthält, und daß die Einrichtung des weiteren eine Einrichtung zur Steuerung des Pre¹-quenz des lokalen Frequenz-Signals in Übereinstimmung mit dem Ausgang der ersten Einrichtung aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennze ichnet, daß die ankommenden Signale mit dem Ausgang eines lokalen Frequenz-Signal-Generators kombiniert werden, um nach unten konvertierte Signale herzustellen, welche Folgen Von Daten und bekannten Symbolen enthält, und daß die Vorrichtung des weiteren eine Einrichtung zur Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals in Übereinstimmung mit der Abweichung in den Korrelations-Werten für aufeinanderfolgende Symbol-Intervalle aufweist, über die die Korrelationen jeweils durch die erste Einrichtung ausgeführt sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervor-

Oii'l 11:«. Olio I Hh!cI. Dipl.-Ing. Manfred Säger. l'alL-nlanwälk·. (osimaslr. 81, I)-S München 81

richtung eine Einrichtung zur Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signal-Generators in Übereinstimmung mit dem Unterschied in den Korrelations-Werten aufweist, die über einen ersten Teil der Symbolspanne der Folge bekannter Symbole und über einen zweiten Teil der Symbolspanne der Folge bekannter Symbole aufweist, über die die Korrelationen jeweils ausgeführt werden durch die erste Vorrichtung, und daß die Vorrichtung zur Steuerung der Frequenz des lokalen Signal-Generators in Übereinstimmung mit Differenz in den Korrelations-Werten dient, die von einer der eingestreuten Folgen bekannter Symbole und einer danach empfangenen, eingestreuten Folge bekannter Symbole erhalten werden, für die die Korrelationen jeweils durch die erste Einrichtung ausgeführt werden.

22. Vorrichtung nach Anspruch 14, d ad u r c h g e kenn ζ e ic h η e t, das die erste Einrichtung aufweist

Einrichtungen zur Korrelation der Abbilder der bekannten Symbole mit einem vorherbestimmbaren Teil einer Folge von empfangenen symbolrepräsentativen Signalen, wobei die Länge der vorherbestimmten Teile der Anzahl von Datensymbolen unmittelbar vor und nach der Folge von eingestreuten bekannten Symbolen zuzüglich der Anzahl von Symbolen in der Folge der bekanntön Symbole entspricht, Einrichtungen zur Zeugung eines der Korrelations-Energie repräsentativen Signals, welches durch die Korrelations-Einrichtung erhalten wird und

Einrichtungen zur Identifizierung der Stelle bzw. des Ortes der Sequenz bekannter Symbole innerhalb

Dipl.-Ιιιμ. Dito Flügel, Oipl.-Ing. Manfred Säger, I':itcm;inu;ilte. (nsiivuslr. Xl. l)-8 München Hl

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der Folgen empfangener Symbol-Repräsentativer-Signale, die an vorherbestimmten Stellen als Antwort auf das Signal auftreten, welche durch die Signalerzeugungsvorrichtung erzeugt wird bei Überschreiten eines vorherbestimmten Pegels.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelations-Einrichtung Einrichtungen zur Wiederholung seiner Korrelations-Funktion für aufeinanderfolgende Teile der Folge von empfangenen symbolreprasentativen Daten aufweist, bis die Identifizierungseinrichtung die Stelle der Folge von bekannten Symbolen identifiziert hat.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge bekannter Symbole eine Positiv-Negativ-Symbolfolge darstellt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung aufweist:

Einrichtungen zur Korrelierung der Abbilder der bekannten Symbole mit einem vorherbestimmbaren Teil einer Folge von empfangenen, symbolreprasentativen Signalen, wobei die Länge des vorherbestimmbaren Teils der Anzahl von Datensymbolen unmittelbar vor und nach der Folge von eingestreuten bekannten Symbolen zuzüglich der Anzahl von Symbolen in der Sequenz bekannter Symbole entspricht,

Dil'i.-li!).:.-Olio Hügel. Dipl.-ΐημ. Manfred Super, i*;HciiUiii\salle, (osimastr. SI, D-8 München

SI

Einrichtungen zur Generierung eines Signals, das für die Korrelations-Energie repräsentativ ist, welche von der Korrelations-Einrichtung erhalten wird und

Einrichtungen zur Identifizierung der Stelle der Folge von bekannten Symbolen innerhalb der Folge empfangener symbolrepräsentativer Signale, die an den vorherbestimmbaren Stellen in Abhängigkeit zu dem Signal auftreten, welches durch die Signal-Erzeugungs-Vorrichtung bei Überschreiten eines bestimmten Pegels erzeugt werden.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine Einrichtung zur Steuerung der Rate aufweist, mit welcher aus den am Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden, so daß die Korrelations-Energie innerhalb eines vorherbestimmbaren Teils der vorherbestimmbaren Symbolspanne erhalten wird.

27. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennze ichnet, daß die zweite Einrichtung einen anpassungsfähigen Entzerrer aufweist, dessen Anzahl von Stufen der vorherbestimmbaren Symbolspanne entspricht.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine Einrichtung aufweist, durch die der anpassungsfähige Entzerrer die richtige Reihenfolge in Übereinstimmung mit den Inhalten der empfangenen Signale aufstellt, dessen Stellen innerhalb der em-

IJipl.-Iiiti. Otto I'li'mcl. Dip!.-Ing. Manfred Säger. I'atcnianwiiltc. Cosimaslr. 81. D-8 München 81

pfangenen Signale jenen der eingestreuten, vorherbestimmten bekannten Symbole entspricht, die durch die erste Einrichtung identifiziert werden auf der Grundlage der durch die erste Einrichtung identifizierten Stelle.

29. Verfahren zur Verwendung in einem Kommunikationssystem, bei dem Signale über einen Kommunikations-Kanal übermittelt und formatiert werden als aufeinanderfolgende Rahmen von Symbolen, wobei jeder Rahmen einen Block erster vorherbestimmter Mitglieder" un¹· bekannter Informations-Symbole aufweist, die Wiedergewonnen werden sollen, und einen Block einer zweiten vorherbestimmten Anzahl von bekannten Bezugssymbolen aufweist, so daß für aufeinanderfolgende Rahmen von Symbolen Blocks von unbekannten Informätiöns-Symbolen unterbrochen werden durch eingestreute Blocks bekannter Bezugssymbole, wobei die bekannten Symbole am Empfänger verwendet werden, um eine Kompensation der eingeführten Störungscharakteristika eines Kanals bereitzustellen, über den die empfangenen Signale übermittelt worden sind, wobei das Verfahren zur Wiederherstellung der unbekannten Informations-Symbole folgende Schritte aufweist:

(a) Korrelierung einer sequentiell aufeinanderfolgend erzeugten Abbildes des Blocks bekannter Symbole mit Folgen von empfangenen symbolreprasentativen Signalen, wobei jede Folge eine Spanne eines Rahmens von Symbolen abdeckt, so daß das erzeugte Abbild des Blocks bekannter Symbole mit dem Block bekannter Symbole in den empfangenen Signalen synchronisiert wird und

Dir!.-Ins;. ' 'i!>, Πϊιι:ι·Ι. |)ipl.-lim. Manfred Säger. PiilcnUmwiille, Cosim.istr. 81, D-S München 81

(b) Kompensation der eingeführten Störungscharakteristika des Kanals in Übereinstimmung mit dem Inhalt der empfangenen Signale entsprechend der bekannten Blocks von Symbolen in aufeinanderfolgenden Rahmen von Symbolen und

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß aus den am Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden mit einer Rate, die tatsächlich mit der Datenrate der übermittelten Symbole in Beziehung steht und/des weiteren folgende Schritte aufweist:

(c) Ausführen von Schritt (a) über eine vorherbestimmte Symbolspanne, die ein Zeitintervall abdeckt, das mit den eingeführten Störungscharakteristika des Kanals in Verbindung steht und

(d) Steuerung der Rate, mit der aus den am Empfänger Empfangenen Signale Muster entnommen werden in Übereinstimmung mit Schritt (c).

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (d) die Steuerung der Rate aufweist, bei welcher aus den am Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden,, so daß eine Korrelations-Energie, die in Schritt (a) innerhalb eines vorherbestimmten Teils der vorherbestimmbaren Symbolspanne erhalten wird.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch

g e kenn zeichnet, daß die am Empfänger ankommenden Signale mit einem lokalen Frequenzsignal kombiniert werden, daß in dem Empfänger zu Erzeugung

Dipl. In!', oito I lügol. Dipl.-Inil. Μ;ιηΙϊαΙ Säger, l'atcnt iin\.i!u\ Cosimastr. Xl. D-8 München SI

nach unten konvertierter Signale gneriert wird, die in den Rahmen unbekannter Informations-Symbolen und bekannter Informations-Symbolen enthalten sind, wobei das Verfahren des weiteren den Schritt (e) zur Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenzsignals in Übereinstimmung mit Schritt (a) aufweist.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Block bekannter Symbole eine Positiv-Negativ Symbolfolge aufweist.

34. Vorrichtung zur Signalannäherung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 29, so daß der Empfänger die unbekannten Informationssymbole wiederherstellen kann, gekennzeichnet durch

Erste Einrichtungen zur Korrelierung eines sequentiell erzeugten Abbildes des Blocks bekannter Symbole mit Folgen von empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen, bei jede Folge eine Spanne eines Rahmens von Symbolen abdeckt, so daß das erzeugte Abbild des Blocks bekannter Symbole mit dem Block von bekannten Symbolen, die in dem empfangenen Signal enthalten sind, synchronisiert wird und

Durch eine zweite Vorrichtung, die an die erste Einrichtung angeschlossen ist und die eingeführten Storungscharakteristika des Kanals kompensiert, und zwar in Übereinstimmung mit dem Inhalt der empfangenen Signale entsprechen den bekannten Blocks von Symbolen in aufeinanderfolgenden Rahmen von Symbolen,

35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch

Dipl.-Inu.Ott!) 1 "HiUv-I. Dipl.-Im;. Manlrotl Säger, IVik-niitnwiille. Cosimastr. Xl. 0-8 München 81

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gekennzeichnet, daß von durch den Empfänger empfangene Signale Muster entnommen werden mit einer Rate, die tatsächlich der Datenrate der übermittelten Symbole entspricht, und wobei die erste Einrichtung aufweist:

Einrichtungen zum ausgewählten kombinieren der Abbilder der bekannten Symbole mit den empfangenen symbolrepräsentativen Signalen über eine vorbestimmte Symbolspanne, die ein Zeitintervall abdeckt, das mit den eingeführten Störungscharakteristika des Kanals in Beziehung steht, und

durch eine Einrichtung zur Steuerung der Rate, mit der von den durch den Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden in Übereinstimmung mit dem wahlweisen Kombinierungsbetrieb der ersten Einrichtung über die vorherbestimmte Symbolspanne.

36. Verfahren gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung zur Steuerung der Rate aufweist, mit der aus den mit dem Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden, um die Korrelations-Energie innerhalb des vorherbestimmten Teils der vorherbestimmten Symbolspanne erhalten werden.

37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die ankommenden Signale an dem Empfänger mit einem lokalen Frequenzsignal kombiniert werden, das in dem Empfänger generiert wird, um nach unten konvertierte Signale herzustellen, die die Rahmen von unbekannten Informations-Symbolen und bekannten Informationen enthält,

Dipl.-Ιιιμ. OUo ΙΊϋμοΙ. Dipl.-lug. Manfred Säger, Patentanwälte. Cosimastr. 8I, D-S München 8I

und daß die Signal verarbeitende Vorrichtung des weiteren Einrichtungen zur Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der ersten Einrichtung aufweist.

38. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Block bekannter Symbole eine Positiv-Negativ-Symbolfolge aufweist.

39. Verfahren zur Verwendung in einem Kommunikations-Empfänger, in dem Signale empfangen werden und dabei aufeinanderfolgende Datensymbole enthält, zwischen denen aufeinanderfolgend bekannte Symbole eingestreut sind, · wobei ein Verfahren zum Betrieb des Empfängers folgende Schritte aufweist, damit der Empfänger die Datensymbole nachweisen kann:

(a) Die wahlweise Kombination eines Abbildes der bekannten Symbole mit empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen bis der Zeitpunkt des Auftretens der Folgen der vorherbestimmten Symbole in den empfangenen Signalen identifiziert worden ist.

(b) Einstellung der Zeit, zu der das Abbild der bekannten Symbole generiert wird, um eine vorherbestimmte Zeitausrichtung zwischen den Abbildern der bekannten Symbole und einer empfangenen bekannten Symbolfolge zu erreichen und

(c) Einstellung der Frequenz, durch deren Erzeugung das Einstellen des Empfängers auf eine Modulations-Frequenz für die Symbole bewirkt wird.

Dipl.-lii.ti. Oito Flügel. Dipl.-Ing. Manlrcd Säger, PalenlaiiwiiUc. Cosimastr. 81. D-8 München

40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß von den an dem Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden mit einer Rate, die tatsächlich der Datenrate der übermittelten Symbole entspricht und wobei der Schritt (a) über eine vorherbestimmbare Symbolspanne ausgeführt wird und Schritt (b) das Steuern der Rate aufweist, mit welcher aus den am Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden.

41. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (a) die Korrelation der Abbilder der bekannten Symbole mit den empfangenen symbölrepräsentativen Signalen aufweist, um auf diese Weise die Aufeinanderfolge von eingestreuten bekannten Symbolen unter den empfangenen Signalen zu lokalisieren.

42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Empfänger empfangenen Signale mit einer Rate gemustert werden, die tatsächlich der Datenrate der übermittelten Symbole entspricht, und wobei Schritt (a) über eine vorherbestimmbare Symbolspanne ausgeführt wird und Schritt (b) die Steuerung der Rate einschließt, mit der aus den am Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden.

43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch ge k e η η ζ ei c h η e· t, daß Schritt (b) das Steuern der Rate aufweist, mit der von den durch den Empfänger empfangenen Signale Muster entnommen werden, so daß eine Korrelations-Energie erhalten

Dipl.-Ing. OtIo Hügel. Dipl.-Ing. Manfred Siiger, l'alonUinv.allo. Cnsirmstr. 81, I)-S Münrfion 81

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wird, die in Schritt (a) innerhalb des vorherbestimmbaren Teils der vorherbestimmten Symbolspanne erhalten wird.

44. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (c) die Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals enthält, und zwar entsprechend der Modulations-Frequenz in Übereinstimmung mit der Differenz in den Korrelations-Werten für aufeinanderfolgende Symbol-Intervalle, über die Korrelation in Schritt (a) jeweils ausgeführt wird.

45. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (c) folgende Teilschritte aufweist:

(el) die Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals in Übereinstimmung mit der Differenz in den Korrelations-Werten, die von dem ersten Teil der Symbolspanne der Folge bekannter Symbole und über einen zweiten Teil der Symbolspanne der Folge bekannter Symbole erhalten wird, über denen jeweils die Korrelation gemäß Schritt (a) ausgeführt wird und

(c2) Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals in Übereinstimmung mit der Differenz in den Korrelations-Werten, die von einer der eingestreuten Folgen bekannter Symbole und einer nachfolgend empfangenen, eingestreuten Folge bekannter Symbole erhalten wird, für die jeweils die Korrelation gemäß Schritt (a) ausgeführt wird.

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Diri.-!nil. (Mio 1 IiiiicI. Dipl.Ing. M;inlrc(l Siiger. P.ilenUimviillc. Cosimaslr. 81, D-S München 81

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46. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (a) folgende Teilschritte aufweist:

(al) Korrelierung der Abbilder der bekannten Symbole mit einem vorherbestimmten Teil einer Folge von empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen, wobei die Länge des vorherbestimmbaren Teils der Anzahl von Datensymbolen unmittelbar vor und nach einer Folge von eingestreuten bekannten Symbolen zuzüglich der Anzahl von Symbolen in der Folge von bekannten Symbolen entspricht,

(a2) Erzeugung eines der Korrelations-Energie repräsentativen Signals, welche in Schritt (al) erhalten wird und

(a3) Identifizierung der Stelle der Folge von bekannten Symbolen innerhalb der Folge von empfangenen, Symbol-repräsentativen Signalen, wobei sie an vorherbestimmten Stellen als Antwort auf das Signal auftreten, welches in Schritt (a2) bei Überschreiten eines vorherbestimmten Pegels auftritt.

47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) des weiteren folgende Teilschritte aufweist:

(a4) Wiederholung der Schritte (al) - (a3) für aufeinanderfolgende Teile der Folge von empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen solange, bis in Schritt (a3) die Stelle der Folge von bekannten Symbolen identifiziert wird.

35901 ΠφΙ.-Ιιν.!. Olto Hügel, Dipl.-Ing. Minified Säger, PMk-nüinuulte. Cosimiisir. 81. I)-S München 81

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48. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge bekannter Symbole eine Positiv-Negativ-Symbolfolge darstellt.

49. Vorrichtung in einem Kommunikations-Empfänger, in dem Signale empfangen werden und dabei aufeinanderfolgende Datensymbole enthält, zwischen denen eingestreute Folgen von vorherbestimmten bekannten Symbolen angeordnet sind, wobei die signalverarbeitende Vorrichtung folgende Teile aufweist, damit der Empfänger die Datensymbole nachweisen kann:

Eine erste Einrichtung zur Kombination eines Abbildes der bekannten Symbole mit empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen solange bis der Zeitpunkt des Auftretens der Folgen von vorherbestimmten bekannten Symbolen in den empfangenen Signalen identifiziert worden ist;

Zweite Einrichtungen, die auf den Betrieb der ersten Einrichtung ansprechen zur Einstellung der Zeit, zu der das Abbild der bekannten Symbole generiert ist um eine vorherbestimmte Zeitausrichtung zwischen den Abbildern der bekannten Symbole und einer empfangenen bekannten Symbolfolge zu erhalten und

Dritte Einrichtung, die auf dem Betrieb der ersten und zweiten Einrichtung ansprechen zur Einstellung der Frequenz, durch deren Erzeugung die Einstellung des Empfängers auf eine Modulations-Frequenz für die Symbole bewirkt wird.

50. Vorrichtung nach Anspruch 49, dadurch

'3590

Dipl.-Ιημ. Olio I^1-IUUl¹I. Dipl.-Ιημ. Manfred Säger. Patentanwälte, Cosiniastr. 81, D-8 München 81

gekennzeichnet, daß von den im Empfänger empfangenen Signalen Muster in Übereinstimmung mit dem Betrieb der zweiten Einrichtung mit einer Rate entnommen werden, die tatsächlich der Datenrate der übermittelten Symbole entspricht, und wobei

die erste Einrichtung eine Einrichtung zum wahlweisen kombinieren der Abbilder der bekannten Datensymbole mit den empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen über eine vorherbestimmbare Symbolspanne aufweist und

die zweite Einrichtung eine Einrichtung zur Steuerung der Rate umfaßt, bei der von den im Empfänger empfangenen Signalen Muster in Übereinstimmung mit dem wahlweisen bzw. selektiven Kombinationsbetrieb der ersten Einrichtung über die vorherbestimmte Symbolspanne entnommen werden.

51. Vorrichtung nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine Einrichtung zur Korrelation der Abbilder der bekannten Symbole den empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen aufweist, um auf diese Weise die aufeinanderfolgende Folge von eingestreuten bekannten Symbolen unter den empfangenen Signalen zu lokalisieren.

52. Vorrichtung nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß von den am Empfänger empfangenen Signalen Muster in Übereinstimmung mit dem Betrieb der zweiten Einrichtung entnommen werden, und zwar mit einer Rate, die mit der

Dipl.-Ing. Olio l'lügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Piilcnlanwältc. Cosiniiislr. 81. I)-S München 81

Datenrate der übermittelten Symbole in tatsächlicher Beziehung steht und

wobei die erste Einrichtung eine Einrichtung zum Korrelieren des Abbildes der bekannten Signal mit den empfangenen symbolrepräsentativen Signalen über eine vorherbestimmbare Symbolspanne aufweist und

die zweite Einrichtung eine Einrichtung zur Steue rung der Rate aufweist, mit der aus den von dem Empfänger empfangenen Signalen Muster in Übereinstimmung mit dem Korrelations-Betrieb der ersten Einrich tung über die vorherbestimmbare Symbolspanne entnommen werden.

53. Vorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine Einrichtung zur Steuerung der Rate aufweist, bei der von an dem Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden, so daß die Korrelations-Energie innerhalb eines vorherbestimmbaren Teils der vorherbestimmbaren Symbolspanne erhalten wird.

54. Vorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung eine Einrichtung zur Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenzsignals entsprechend der Modulations-Frequenz in Übereinstimmung mit der Differenz in den Korrelations-Werten für aufeinanderfolgende Symbolintervalle aufweist, über denen die Korrelationen jeweils durch die erste Einrichtung ausgeführt werden.

3S9M58

Dip!.-In;'.,

llii:: !. Dipl.-Ing. ManlVoil Säger. IViientunwalte, Cosiniastr. 81, D-S München Sl

55. Vorrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung zur Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signal-Generators in Übereinstimmung mit der Differenz in den Korrelations-Werten aufweist, die von einem ersten Teil der Symbolspanne der Folge bekannter Symbole und über einen zweiten Teil der Symbolsparine der Folge von bekannten Symbolen erhalten wird, über denen jeweils Korrelationen durch die erste Einrichtung ausgeführt werden, und zur Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals in Übereinstimmung mit der Differenz in den Korrelations-Werten, die von einer einer eingestreuten Folge bekannter' Symbole und einer nachfolgenden empfangenen eingestreuten Folge bekannter Symbole erhalten werden, für die die Korrelationen jeweils durch die erste Einrichtung ausgeführt werden.

56. Vorrichtung nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet,, daß die erste Einrichtung aufweist:

Einrichtungen zum Korrelieren der Abbilder der bekannten Symbole mit einem vorherbestimmten Teil einer Folge empfangener, symbolrepräsentativen Signale, wobei die Länge der vorherbestimmten Teile der Anzahl von Datensymbolen unmittelbar vor und nach einer Folge eingestreuter, bekannter Symbole zuzüglich der Anzahl von Symbolen in der Folge bekannter Symbolen entspricht.

Eine Einrichtung zur Erzeugung eines der Korrelationsenergie repräsentativen Signals welche durch die Korrelations-Vorrichtung enthalten wird und

Dipl.-Int;. Olio I lüiicl, Dipl.-lnü. Manfred Siiyi-r. Patentanwälte, Cosimastr. SI. I)-S München Hl

-SA-

durch eine Einrichtung zur Identifizierung der Stelle der Folge bekannter Symbole innerhalb der Folge von empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen, wie sie an der vorherbestimmten Stelle als Antwort auf das Signal auftritt, welches durch die Signalerzeugungseinrichtung bei Überschreiten eines vorherbestimmten Pegels auftritt.

57. Vorrichtung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelations Vorrichtung eine Einrichtung zur Wiederholung eines Korrelations-Betriebs für aufeinanderfolgende Teile der Folge von empfangenen, symbolrepräsentativen Signalen aufweist, bis die Identifizierungs-Vorrichtung die Stelle der Folge von bekannten Symbolen identifiziert.

58. Vorrichtung nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge von bekannten Symbolen eine Positiv-Negativ-Symbolfolge darstellt.

Dipl.-lng. Olio Hügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, l'ulenlanwiillc, Cosiniaslr. 81, D-8 München GEÄNDERTE ANSPRÜCHE

:n 81

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die am Empfänger ankommenden Signale mit einem lokalen Frequenzsignal kombiniert werden, daß in dem Empfänger zu Erzeugung nach unten konvertierter Signale gneriert wird, die in den Rahmen unbekannter Informations-Symbolen und bekannter Informations-Symbolen enthalten sind, wobei das Verfahren des weiteren den Schritt (e) zur Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenzsignals in Übereinstimmung mit Schritt (a) aufweist.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Block bekannter Symbole eine Positiv-Negativ Symbolfolge aufweist.

34. Vorrichtung zur Signalannäherung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 29, so daß der Empfänger die unbekannten Informationssymbole wiederherstellen kann, gekennzeichnet durch

Erste Einrichtungen zur Korrelierung eines sequentiell erzeugten Abbildes des Blocks bekannter Symbole mit Folgen von empfangenen, Symbol-Repräsentativen-Signalen, bei jede Folge eine Spanne eines Rahmens von Symbolen abdeckt, so daß das erzeugte Abbild des Blocks bekannter Symbole mit dem Block von bekannten Symbolen, die in dem empfangenen Signal enthalten sind, synchronisiert wird und

Durch eine zweite Vorrichtung, die an die erste Einrichtung angeschlossen ist und die eingeführten Storungscharakteristika des Kanals kompensiert, und

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Dipl.-lng. Olio Flügel, Dipl.-lng. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimaslr. 81, D-8 München 81

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zwar in Übereinstimmung mit dem Inhalt der empfangenen Signale entsprechen den bekannten Blocks von Symbolen in aufeinanderfolgenden Rahmen von Symbolen.

35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß von durch den Empfänger empfangene Signale Muster entnommen werden mit einer Rate, die tatsächlich der Datenrate der übermittelten Symbole entspricht, und wobei die erste Einrichtung aufweist:

Einrichtungen zum ausgewählten kombinieren der Abbilder der bekannten Symbole mit den empfangenen Symbol-Repräsentativen-Signalen über eine vorbestimmte Symbolspanne, die ein Zeitintervall abdeckt, das mit den eingeführten Storungscharakteristika des Kanals in Beziehung steht, und

durch eine Einrichtung zur Steuerung der Rate, mit der von den durch den Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden in Übereinstimmung mit dem wahlweisen Kombinierungsbetrieb der ersten Einrichtung über die vorherbestimmte Symbolspanne.

36. Vorrichtung gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung zur Steuerung der Rate aufweist, mit der aus den mit dem Empfänger empfangenen Signalen Muster entnommen werden, um die Korrelations-Energie innerhalb des vorherbestimmten Teils der vorherbestimmten Symbolspanne erhalten werden.

37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die ankommenden Signale an dem Empfänger mit einem lokalen Frequenz-

Dipl.-Ing. Olio ΓΊί'ιμοΙ, Dipl.-Ine. Manfred Säger, l'utcnUinwültc, Cosimastr. 8i, D-8 München 81

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signal kombiniert werden, das in dem Empfänger generiert wird, um nach unten konvertierte Signale herzustellen, die die Rahmen von unbekannten Informations-Symbolen und bekannten Informationen enthält, und daß die Signal verarbeitende Vorrichtung des weiteren Einrichtungen zur Steuerung der Frequenz des lokalen Frequenz-Signals in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der ersten Einrichtung aufweist.

38 . Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Block bekannter Symbole eine Positiv-Negativ-Symbolfolge aufweist.