專利名稱：用于時隙編碼數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)、方法和信號的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于時隙編碼數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)、方法和信號。
背景技術：
在一個時隙編碼傳輸系統(tǒng)中，依靠在一個時幀中的一個或更多脈沖的暫時位置執(zhí)行編碼。經(jīng)常被用于時隙編碼傳輸?shù)囊环N調(diào)制方法是PPM(脈沖位置調(diào)制)方法，它即適用于接線范圍，又適用于無線通信系統(tǒng)。在一個PPM碼元中，1dL比特通過one脈沖的位置編碼。每一個碼元細分成L個時隙，它也被稱作碼片(chip)。經(jīng)由一個分配表，被發(fā)射的信息確定碼片(chip)的位置，它具有一個“1”，也就是說一個脈沖。PPM傳輸?shù)膬?yōu)點例如在于功率效率和耐高通濾波。一個例子是IrDa(紅外數(shù)據(jù)結合)的4-PPM模式接口。實施中的一個實質(zhì)問題是在接收端PPM碼元的同步。
假如PPM碼元在接收端是同步的，僅僅解碼發(fā)射信息是可能的，也就是說它們的相角是已知的。假如在時分復用(TDM)模式下有同時操作，則TDM幀必須被附加同步。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是建立一種通信系統(tǒng)，它允許時隙編碼數(shù)據(jù)信號更好的同步，該目的進一步在于確定一種相關方法和一種適當?shù)男盘枴?br> 關于該通信系統(tǒng)，本發(fā)明的上述目的是由一種具有用于借助于時隙編碼通過傳輸媒質(zhì)發(fā)射數(shù)據(jù)流的裝置的通信系統(tǒng)完成的，其中一種同步碼形被提供用于插入數(shù)據(jù)流，選擇該同步碼形，使它與所有時隙編碼的有效數(shù)據(jù)信號相差一個規(guī)定的海明距離，且與數(shù)據(jù)信號相應的時隙無關，并且使它與同步碼形的所有時移版本相差一個規(guī)定的海明距離。
在這種通信系統(tǒng)中，同步碼形具有一種相對于所有時隙編碼的有效數(shù)據(jù)信號特殊的、指定的海明距離，并與它們的相角無關。一種有效的數(shù)據(jù)信號被認為是一種按照相應的時隙編碼的相應編碼規(guī)則形成的一種信號。在一種4-PPM系統(tǒng)中，一種4-PPM符號例如在每一種情形中都包括4個時隙，也被稱作碼片。編碼規(guī)則用于4-PPM情形，即在一個PPM碼元的時間幀中，它僅是在每一種情形中具有值“1”的一個碼片，也就是說在一個PPM碼元的時間幀中，在每一種情況下可能僅出現(xiàn)一個脈沖。此外，同步碼形具有一個相對于被發(fā)射同步碼形的所有相移版本的特殊的、規(guī)定的海明距離，該被發(fā)射同步碼形的所有時移版本由有效時隙編碼碼元鄰接。
因此，在任何需要時間及時的插入用于同步碼形是可能的，而不僅僅是在數(shù)據(jù)傳輸開始的一個訓練序列中。在ATM(異步傳輸模式)數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下，例如，在每一個ATM信元之前發(fā)送同步碼形是可能的，。因此即使在一個同步失敗之后，也可以保證下一個ATM信元的正確接收。
如權利要求2要求的那樣，在通信系統(tǒng)的有利的實施例中，按要求選擇的傳輸誤差的容差可以實現(xiàn)，因此即使給定差的信道，也可以實現(xiàn)一個可靠的同步。一方面，由于在時隙編碼的每一個可能有效地數(shù)據(jù)序列和同步碼形之間有一個足夠的海明距離，因此一旦接收一個擾亂的同步碼形，就可以校正碼片誤差。另一方面，通過錯誤接收的一個同步碼形的可能性可以保持得很低。
如權利要求3要求的那樣，在本發(fā)明的有利實施例中，當接收的數(shù)據(jù)流和同步碼形之間的差異的一個特定閾值沒有達到或剛剛達到時，執(zhí)行一個新同步。例如，假如閾值是C，那末能夠校正同步碼形傳輸期間出現(xiàn)的C誤差。該同步碼形與時隙編碼的每一種可能的數(shù)據(jù)序列相差特定數(shù)目的位置，且與其碼片的延遲無關，以便在正常的時隙編碼數(shù)據(jù)傳輸期間不會因為傳輸誤差而使假同步通過同步碼形的隨機模仿而發(fā)生。該數(shù)目位置表示海明距離。假如該數(shù)目的大小是D，因此傳輸誤差必定在用于被模仿的同步碼形的同步碼形長度(D-C)范圍內(nèi)發(fā)生。為了保證相對于正確的碼片時鐘的發(fā)射同步碼形的識別，同步碼形與同步碼形的時移版本和具有任意鄰接時隙編碼數(shù)據(jù)的同步碼形的時移版本相差一個不需要的、但必須相當于明距離D的特定海明距離E。
因此，假如一個接收的碼片序列與同步碼形僅相差特定數(shù)目的可以依據(jù)需要和可能的費用選擇的碼片，則將它分配給這個同步碼形以產(chǎn)生一個同步脈沖。
在如權利要求4所要求的本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，通信系統(tǒng)是一種TDMA(時分多址)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，同步碼形可以用來同時執(zhí)行TDMA時間幀的幀同步和時隙同步碼元例如PPM碼元的碼元同步。
在如權利要求5所要求的本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，接收碼片序列與所存儲的同步碼形的比較借助N-相移寄存器執(zhí)行，例如借助于同門，該寄存器的N個平行輸出與存儲的同步碼形成對地比較。使用在同步檢測器的費用可以保持得很低，特別是由于這樣的事實，具有超前”0”脈沖的(非一致)的同門輸出的附加值僅產(chǎn)生C+2模。
檢測器產(chǎn)生一個準確的同步脈沖，只要它內(nèi)部存儲的長度N的碼形相當于大量的容許位數(shù)或誤差的最后N位接收的碼片。在這種情況下，存儲在檢測器中的同步碼形相當于插入數(shù)據(jù)流并發(fā)射的同步碼形，或者它構成發(fā)射同步碼形的一部分。因此，為了維持信號平均值或滿足字節(jié)定位，延伸發(fā)送的同步碼形是可能的。接收端的存儲的同步碼形與所接收數(shù)據(jù)流的比較在每一個碼片時鐘脈沖完成。
權利要求6所要求保護的同步檢測器可以特別容易的和高成本效益地實現(xiàn)。
權利要求7涉及一種按照本發(fā)明的時隙編碼信號，權利要求8涉及一種相關傳輸方法。
附圖簡述下面將結合

圖1—圖8對本發(fā)明的一些圖示說明的示范性實施例進行詳細描述，其中圖1示出了一種具有4個通信節(jié)點的通信系統(tǒng)，它連接有一個公共傳輸媒質(zhì)，圖2示出了4-PPM(PPM＝脈沖位置調(diào)制)傳輸?shù)脑?，圖3示出了具有分配有效數(shù)據(jù)信號的海明距離3的傳輸同步碼形Tx和一個接收同步碼形Rx的例子，圖4示出了一種用于具有接收同步碼形Rx的接收碼片序列連續(xù)比較的同步檢測器，圖5示出了用于4-PPM和海明距離3的傳輸同步碼形Tx和接收同步碼形Rx，圖6示出了用于4-PPM和海明距離4的傳輸同步碼形Tx和接收同步碼形Rx，
圖7示出了用于4-PPM和海明距離5的傳輸同步碼形Tx和接收同步碼形Rx，和圖8示出了用于4-PPM和海明距離6的傳輸同步碼形Tx和接收同步碼形Rx，發(fā)明的具體實施方式
圖1示出了一種具有4個通信節(jié)點0、1、2、3的通信系統(tǒng)。4個通信節(jié)點0到3每一個都連接到一個公共傳輸媒質(zhì)5。公共傳輸媒質(zhì)5最好是適合于光數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿劫|(zhì)，例如一個光學總線系統(tǒng)或一個借助于紅外線用于無線信息傳輸?shù)男诺?。在一個時分多址方法中，公共傳輸媒質(zhì)最好由4個通信節(jié)點使用。時隙編碼遠程通信被提供用于經(jīng)由公共傳輸媒質(zhì)5發(fā)射數(shù)據(jù)。在時隙編碼傳輸系統(tǒng)中，編碼借助于在一個時間幀中的一個或更多脈沖的臨時位置執(zhí)行。用于時隙編碼數(shù)據(jù)傳輸?shù)母Ｊ褂玫恼{(diào)制方法是PPM(脈沖位置調(diào)制)方法，它既適合于有線又適合于無線通信系統(tǒng)。
圖2示出了4-PPM(PPM＝脈沖位置調(diào)制)傳輸?shù)脑?。例如這樣一種傳輸用于IrDa(紅外數(shù)據(jù)結合)接口。在4-PPM碼元之內(nèi)，在一個脈沖位置編碼2比特。每一個4-PPM碼元再分成4個時隙，它們也被稱作碼片。被發(fā)射的信息經(jīng)由分配表確定具有一個脈沖，也就是信息“1”的碼片位置，。碼片的持續(xù)時間在圖2中通過Tc指定，同時，具有4碼片的碼元的持續(xù)時間通過Ts指定。圖2示出了在每種情況下具有持續(xù)時間Ts的4 PPM碼元，在第一碼元中的第一碼片具有值“1”，同時，在第二碼元中它(具有值1的碼片)是第二碼片，在第三碼元中它是第三碼片，在第四碼元中它是第4碼片。在每種情況下，這都通過加外框的和陰影線的矩形表示。
假如4-PPM碼元可以在接收端同步(也就是說它們的相角是公知的)，則僅僅可以編碼發(fā)射的信息。為了能夠在接收端完成同步，則在發(fā)射端的數(shù)據(jù)流中插入一個同步碼形?，F(xiàn)在，為了在接收端提供同步，則執(zhí)行關于同步碼形的數(shù)據(jù)流的連續(xù)校驗。
圖3示出了一個傳輸同步碼形Tx和一個接收同步碼形Rx的例子。在時間軸10上，傳輸同步碼形Tx和接收同步碼形Rx被標繪成時間的函數(shù)，傳輸同步碼形的長度由Tx表示，而接收同步碼形由Rx表示。必須記住在接收端的接收同步碼形Rx僅僅構成發(fā)射端的傳輸同步碼形Tx的局部，傳輸同步碼形Tx的剩余碼片可用來保證特殊特征，例如傳輸信號的平均值，或者僅對應于傳輸?shù)淖止?jié)定位的其它要素。圖3的接收同步碼形Rx與每一個可能的4-PPM序列至少在3位置上不同，因此具有相對于時隙編碼的所有有效數(shù)據(jù)信號的海明距離3，并與他們的相角無關。一個有效數(shù)據(jù)信號被認為是依照相應的時隙編碼的相應的編碼規(guī)則形成的信號。至于按照圖2和圖3的4-PPM系統(tǒng)，編碼規(guī)則僅僅在于任何時候在一個4-PPM碼元的時間幀內(nèi)一個碼片可以具有值“1”，也就是說，任何時候僅僅一個脈沖可以在一個4-PPM碼元的時間幀內(nèi)出現(xiàn)。此外，接收端的接收同步碼形Rx具有相對于由有效的4-PPM碼元鄰接的傳輸同步碼形Tx的所有時移版本的海明距離3。
相應的有效4-PPM數(shù)據(jù)序列描述在圖3的時間軸10下面，在每種情況下選擇數(shù)據(jù)序列，以便引起相當于接收同步碼形Rx的最大可能數(shù)目。在時間軸11上描述的數(shù)據(jù)序列中，用于4-PPM碼元的碼元時鐘是在傳輸同步碼形Tx和接收同步碼形Rx的時鐘前面的一個碼片(chip)。在時間軸12上描述的數(shù)據(jù)序列的碼元時鐘對應于傳輸同步碼形Tx和接收同步碼形Rx的時鐘。
在時間軸13上描述的數(shù)據(jù)序列的碼元時鐘是在傳輸同步碼形Tx和接收同步碼形Rx的碼元時鐘之后的一個碼片(chip)，并且在時間軸14上描述的數(shù)據(jù)序列的碼元時鐘是在傳輸同步碼形Tx和接收同步碼形Rx的時鐘之后的兩個碼片(chip)。
盡管選擇了相應的數(shù)據(jù)序列，使它盡可能與接收同步碼形Rx的最大可能數(shù)目一樣大，但在每種情況下，差異出現(xiàn)在3個位置上。接收同步碼形Rx和4-PPM數(shù)據(jù)序列(例子)相異的這些位置用圓點做標記。
為了使同步階段被正確的檢測，只要具有鄰接數(shù)據(jù)的移位傳輸同步碼形Tx位于同步檢測器的相移寄存器中，3位的海明距離就被保證。
通過這樣一種碼形在任何需要時間而不僅僅在數(shù)據(jù)傳輸開始的訓練序列內(nèi)發(fā)送同步碼形是可能的。例如，在ATM(異步傳輸模式)數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下在每一個ATM信元之前發(fā)送碼形是可能的。因此即使在一個同步丟失之后，也可以確保正確接收下一個ATM信元。
圖4示出了同步檢測器，借助于該檢測器完成了具有接收同步碼形Rx的接收碼片序列的連續(xù)比較。同步檢測器具有為此目的的一個N位移位寄存器20。如通過箭頭21描述的那樣，移位寄存器20在輸入一側饋送接收到的碼片序列的數(shù)據(jù)流。同步檢測器具有一個字長N的一個靜態(tài)的數(shù)據(jù)存儲器22，其中存儲有接收同步碼形Rx。移位寄存器20和靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器21每一個都具有N位并行輸出。數(shù)據(jù)存儲器22和移位寄存器20的字長N與接收同步碼形Rx的字長N一致。數(shù)據(jù)存儲器22和移位寄存器20的N位輸出成對的連接到同門23的輸入。同門23的輸出連接到閾值鑒別器24的輸入。借助于同門23，存儲在移位寄存器20中的數(shù)據(jù)信號與存儲在數(shù)據(jù)存儲器22中的接收同步碼形Rx一比特一比特地比較。同門23的輸出信號被加到閾值鑒別器24。當超出一個規(guī)定閾值時，閾值鑒別器就產(chǎn)生同步脈沖25。閾值通過大量的可校誤差確定。圖3的接收同步碼形Rx與每一個可能有效的4-PPM序列在至少3個位置上不同，并因此具有涉及所有有效數(shù)據(jù)信號的海明距離。在這種碼形的情況下，閾值可以被固定在例如1、2或3的值上，據(jù)此誤差概率被要求用于非檢測或接收同步碼形Rx的模仿。
用于閾值鑒別器24的費用可以保持的很低，特別是依靠具有邏輯值“0”(非一致)的同門23的輸出的附加值僅僅產(chǎn)生模C+2的事實。
圖5到圖8示出了例如用于4-PPM的傳輸同步碼形Tx和接收同步碼形Rx。
在這種情況下，圖5中所示的碼形用于海明距離3，圖6中的用于海明距離4，圖7中的用于海明距離5，和圖8中的用于海明距離6。Tx和Rx碼形總是成對的確定，首先描述Tx模式，然后是Rx模式。
選擇上述碼形應該考慮下面的標準。
首先考慮第一標準，即Tx碼形具有與相關的PPM信號相同的平均值，也就是說(1/L)。盡管有可能通過OOK信號來取得在碼形和甚至擁有短碼形的信號之間的海明距離，但必須在碼形之前和/或之后插入一個附加序列，在該附加序列范圍內(nèi)，接收機可以被設置以改變信號平均值。例如，在按IEEE820.11標準標準化的同步方法的情況下，這個單獨的序列長32個碼片。
考慮第二標準，Tx碼形具有類似于一個L-PPM序列的高通特征。因此，在碼形搜索期間，選擇被限制在隨后的碼形，與PPM數(shù)據(jù)序列相比，其具有下述的特征

這個邊界條件可以放松或調(diào)整用于其它應用。
最后，考慮第三標準，接收同步碼形Rx具有涉及所有有效PPM數(shù)據(jù)序列的一個最小海明距離，并與相角(碼片中)和涉及的傳輸同步碼形Tx(通過有效的PPM符號鄰接)的所有相移版本無關。因此在任何需要時間而不僅僅在一個訓練序列內(nèi)發(fā)送碼形也是可能的。在IR系統(tǒng)的具體實例中，在每一個ATM信元之前發(fā)送碼形。因此，即使在一個同步丟失之后，也可以保證下一個ATM信元的正確接收。
借助于計算機程序執(zhí)行搜索，并且將該搜索限制到長度是L＝4的倍數(shù)的傳輸同步碼形Tx。滿足上述條件的傳輸同步碼形Tx的最小長度Ntx被給定用于每一個海明距離。因為碼形的數(shù)量可以是非常大，所以僅僅指定那些接收同步碼形Rx的長度Nrx是最小的碼形。反映的變量也一直適用于規(guī)定的碼形。因為Tx碼片達到3字節(jié)，所以建立碼形等于dh＝6的海明距離。
依靠通信系統(tǒng)的應用和要求，可以修改上述標準和/或設置其它的標準，因此，借助于計算機仿真可以建立可選擇的碼形。
在沒有被檢測的發(fā)射碼形概率和在PPM數(shù)據(jù)序列(誤報警)期間錯誤的產(chǎn)生的同步脈沖概率之間的同步誤差概率必須加以區(qū)分。這兩個概率分別通過pe，loss和pe，！alse表示。
假如Rx碼形的長度是Nrx，同時鑒別器閾值容忍dc誤差，則發(fā)送碼形不使用下述概率檢測Pe,loss=1-(1-Pe,chip)Nrx-Σi=1dc(Nrxi)pe,chipi(1-Pe,chip)Nrx-1-------(1)]]>Pe，chip是碼片的誤差概率。此外與此相反，當至少dh-dc誤差發(fā)生在至少dh不同的碼片位置內(nèi)(dh海明距離)時，一個誤報警發(fā)生了。對于每一個碼片時鐘脈沖，誤報警的概率是Pe,false≤Σi=(dh-dc0)dh(dhi)Pe,chipi(1-Pe,chip)dh-1-------(2)]]>然而，僅僅當一個只是在dh位置與Rx碼形不同的PPM數(shù)據(jù)序列被發(fā)送時，同等的碼元是有效的。這種結合的概率通過用于距離5和6的各種Rx碼形的簡單仿真來確定。在所有的情況下概率小于1/1000。相同可能的數(shù)據(jù)遵循這種事實，即為了一個粗略的估計，(2)乘以(J/1000)也是可能的。實質(zhì)上，僅從一個規(guī)定的訓練序列和載波檢測之后的傳輸開始搜索碼形是簡單的，同時在成功的檢測之后終止搜索。在這種情況下，為了沒有虛假的檢測，僅僅需要從訓練序列而不是從每一種可能的PPM數(shù)據(jù)序列中辨別碼形。
權利要求
1.一種具有用于借助于時隙編碼經(jīng)由傳輸媒質(zhì)發(fā)射數(shù)據(jù)流的裝置的通信系統(tǒng)，其中提供有一個插入數(shù)據(jù)流的同步碼形，選擇該同步碼形，使它與時隙編碼的所有有效數(shù)據(jù)信號相差一個規(guī)定的海明距離且與數(shù)據(jù)信號的相應時隙無關，并且使它與同步碼形的時移版本相差一個規(guī)定的海明距離。
2.如權利要求1所述的通信系統(tǒng)，特征在于規(guī)定的海明距離大于或等于2。
3.如權利要求1所述的通信系統(tǒng)，特征在于同步檢測器被提供用于接收數(shù)據(jù)流與同步碼形的連續(xù)比較，并且其中同步檢測器被提供來，當在接收數(shù)據(jù)流和同步碼形之間的海明距離低于規(guī)定閾值時，產(chǎn)生一個同步脈沖。
4.如權利要求3所述的通信系統(tǒng)，特征在于通信系統(tǒng)是一種TDMA(時分多址)系統(tǒng)，其中同步檢測器既用于時隙編碼的碼元同步，又用于TDMA時間幀的幀同步。
5.如權利要求3所述的通信系統(tǒng)，特征在于同步檢測器具有一個并行輸出移位寄存器，數(shù)據(jù)流被饋送到其輸入測，還在于在同步檢測器中存儲有同步碼形，以及同步檢測器被提供用于將存儲的同步碼形與移位寄存器輸出信號成對地進行比較。
6.一種用于在一個時隙編碼信號的數(shù)據(jù)流內(nèi)檢測同步碼形的同步檢測器，該同步檢測器具有一個并行輸出移位寄存器，數(shù)據(jù)流被饋送到其輸入側，其中在同步檢測器中存儲有同步碼形，同時同步檢測器被提供用于將存儲的同步碼形與與移位寄存器輸出信號成對地進行比較。
7.一種按規(guī)定時間間隔接收同步碼形的時隙編碼信號，選擇該同步碼形，使它與時隙編碼的所有有效數(shù)據(jù)信號相差一個規(guī)定的海明距離，且與數(shù)據(jù)信號的相應時隙無關，并且使與它同步碼形的時移版本相差一個規(guī)定的海明距離。
8.一種借助于時隙編碼經(jīng)由一種傳輸媒質(zhì)發(fā)射數(shù)據(jù)流的方法，其中一種同步碼形被提供用于插入數(shù)據(jù)流，選擇該碼形，使它與時隙編碼的所有有效數(shù)據(jù)信號相差一個規(guī)定的海明距離，且與數(shù)據(jù)信號的相應時隙無關，并且使它與同步碼形的時移版本相差一個規(guī)定的海明距離。
9.一種用于具有用于借助于時隙編碼經(jīng)由傳輸媒質(zhì)發(fā)射數(shù)據(jù)流的裝置的通信系統(tǒng)的終端，其中提供有一個插入數(shù)據(jù)流的同步碼形，選擇該同步碼形，使它與時隙編碼的所有有效數(shù)據(jù)信號相差一個規(guī)定的海明距離，且與數(shù)據(jù)信號的相應時隙無關，并且使它與同步碼形的時移版本相差一個規(guī)定的海明距離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有用于借助于時隙編碼經(jīng)由傳輸媒質(zhì)發(fā)射數(shù)據(jù)流的裝置的通信系統(tǒng)。一種同步碼形提供用于插入數(shù)據(jù)流,并且以這樣一種方式選擇該同步碼形:使該同步碼形與時隙編碼的所有有效數(shù)據(jù)信號相差一個規(guī)定的海明距離,且與數(shù)據(jù)信號的相應時隙無關,并且使它與同步碼形的時移版本相差一個規(guī)定的海明距離。
文檔編號H04L25/49GK1372390SQ02107728
公開日2002年10月2日 申請日期2002年2月2日 優(yōu)先權日2001年2月7日
發(fā)明者M·青克, M·沃爾夫 申請人:皇家菲利浦電子有限公司