DE69937290T2

DE69937290T2 - Off-line breitbandnetzschnittstelle

Info

Publication number: DE69937290T2
Application number: DE69937290T
Authority: DE
Inventors: Eric San Francisco OJARD; Jason Menlo Park TRACHEWSKY; John T. Woodside HOLLOWAY; Edward H. Portola Valley Frank; Kevin H. San Francisco PETERSON
Original assignee: Broadcom Corp
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2019-02-27
Also published as: WO1999046886A2; EP1062783A2; ATE375668T1; WO1999046886A3; US6266350B1; AU2884899A; US6130894A; US6760347B1; AU755353B2; US7142553B1; US20090040940A1; EP1062783B1; US7440410B2; JP2002507082A; US6850493B1; US20040252648A1; CA2322213A1; DE69937290D1; CA2322213C

Description

HINTERGRUND
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft das Empfangen von Daten von einem physisch gemeinsam genutzten Medium in einer Netzwerkschnittstelle, wobei ein Teil der erforderlichen Signalverarbeitung unabhängig vom Empfangen der Daten offline erfolgt.
2. HINTERGRUND
Paketvermittelte Kommunikationsnetzwerke werden oft bei der Übertragung von Daten über gemeinsam genutzte Kommunikationskanäle verwendet. Gemeinsam genutzte Kommunikationskanäle können in einer Vielzahl von physischen Medien wie beispielsweise Twisted-Pair-Kupferkabeln, Koaxialkabeln, Stromkabeln, optischen Kabeln, drahtlosen Funkfrequenz- und drahtlosen Infrarotmedien vorkommen. Ein System, das eine weite Verbreitung für die kommerzielle Nutzung gefunden hat, ist Ethernet. (Siehe "Multipoint Data Communication System With Collision Detection," US-Patent Nr. 4,063,220 , erteilt am 13. Dezember 1977 an Metcalfe et al.) Eine Mehrfachzugriff-Technik wird in Systemen wie Ethernet verwendet, um den Zugriff zwischen mehreren Stationen zu koordinieren, die sich um die Nutzung des gemeinsam genutzten Kanals bemühen. Ethernet basiert auf 1-persistentem CSMA/CD (Mehrfachzugriff mit Prüfung des Trägermediums und Kollisionserkennung), wobei ein Algorithmus zur Kollisionsauflösung verwendet wird, der als BEB (Binary Exponential Backoff) bezeichnet wird.
Ein typisches paketvermitteltes Netzwerk ist in 1 gezeigt. In 1 sind die Stationen 102, 104, 105 und 106 mit einem gemeinsam genutzten Medium 101 verbunden. Obwohl in 1 nur vier Stationen gezeigt sind, kann eine beliebige Anzahl von Stationen mit dem gemeinsam genutzten Medium 101 verbunden sein. Bei dem gemeinsam genutzten Medium 101 kann es sich um ein beliebiges aus der Vielzahl von verfügbaren physischen Medien handeln, die Twisted-Pair-Kupferkabel, Koaxialkabel, Stromkabel, optische Kabel und drahtlose Medien (Funkfrequenz oder Infrarot) umfassen.
Die Station 102 weist eine Netzwerkschnittstelle 103 auf. Alle Stationen, die mit dem gemeinsam genutzten Medium 101 verbunden sind, weisen eine Netzwerk schnittstelle ähnlich der Netzwerkschnittstelle 103 auf. Die Netzwerkschnittstelle 103 steuert den Zugriff auf das gemeinsam genutzte Medium 101 von der Host-Station 102 aus und stellt die Konvertierung zwischen für die Host-Station formatierten Daten und Datenpaketen auf dem gemeinsam genutzten Medium 101 bereit.
2 zeigt eine typische, in eine Host-Station 220 eingebaute Ethernet-Netzwerkschnittstelle 210. Siehe "Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specification," ANSI/IEEE-Standard 802.3, fünfte Ausgabe, 29.07.1996. Bei der Ethernet-Netzwerkschnittstelle 210 handelt es sich um eine typische Netzwerkschnittstelle 103 (1), die den Zugriff auf das gemeinsam genutzte Medium 101 von einer Host-Station 220 aus bereitstellt.
In der Regel sind die Funktionen zur Signalverarbeitung in der Netzwerkschnittstelle 210 in einer Bitübertragungsschicht 200 (PHY-Schicht) und in einer Medienzugriffssteuerungs-Schicht 201 (MAC-Schicht) zusammengefasst. Die Bitübertragungsschicht 200 (die unterste Schicht der Schnittstelle) bildet eine Schnittstelle zur MAC-Schicht 201. Die Signale ReceiveBit (RB), TransmitBit (TB), collisionDetect (CD) und carrierSense (CS) werden zwischen der PHY-Schicht 200 und der MAC-Schicht 201 ausgetauscht. Die Medienzugriffssteuerungs-Schicht (MAC-Schicht) 201 implementiert einen Algorithmus zur Zugriffssteuerung und nimmt eine Umsetzung zwischen einer Abtastpaket-Bitstromausgabe von der PHY-Schicht 200 und einem für den Host formatierten Datenpaket-Bitstrom vor, der mit der Host-Station 220 kompatibel ist.
Auf der PHY-Schicht 200 koppelt ein Hybrid-Element 209 sowohl Empfangs- als auch Übertragungselemente der PHY-Schicht 200 mit dem gemeinsam genutzten Medium 101. Die Empfangselemente umfassen einen CODEC/Demodulator 203 und eine Trägersignalprüfung 202. Der CODEC/Demodulator 203 erkennt zusammen mit der Trägersignalprüfung 202 das Vorhandensein einer Übertragung auf dem gemeinsam genutzten Medium 101. Die Trägersignalprüfung 202 gibt das Signal carrierSense (CS) aus, das angibt, ob ein Datenpaket auf dem gemeinsam genutzten Medium 101 erkannt wird oder nicht. Ferner konvertiert der CODEC/Demodulator 203 durch das Hybrid-Element 209 von dem gemeinsam genutzten Medium 101 empfangene analoge Datenpakete in den Abtastpaket-Bitstrom von der PHY-Schicht 200. In der Regel umfasst der CODEC/Demodulator 203 einen Ver stärker mit regelbarer Verstärkung, Anti-Aliasing- und Empfangsfilter sowie einen Analog/Digital-Wandler. Die Anti-Aliasing- und Empfangsfilter des CODEC/Demodulators 203 führen die Symbolverarbeitung durch, die erforderlich ist, um dem Effekt entgegen zu wirken, den die Kanalverzerrung durch das gemeinsam genutzte Medium 101 auf ein empfangenes Datenpaket hat. Daher erfolgt ein Hauptteil der Signalverarbeitung, die erforderlich ist, um Datenpakete von dem gemeinsam genutzten Medium 101 zu empfangen und zu verarbeiten, in Echtzeit in dem CODEC/Demodulator 203. Der CODEC/Demodulator 203 muss in der Lage sein, Datenpakete von dem gemeinsam genutzten Medium 101 mit der Übertragungsgeschwindigkeit des gemeinsam genutzten Mediums 101 zu verarbeiten. Die Ausgabe des CODEC/Demodulators 203, das Abtastpaket, ist eine fast vollständig verarbeitete Form des empfangenen Datenpakets und ist im Wesentlichen in das Host-Datenformat konvertiert worden.
Die Übertragungselemente der PHY-Schicht 200 umfassen einen CODEC/Modulator 205. Der CODEC/Modulator 205 umfasst in der Regel einen Verstärker mit regelbarer Verstärkung, einen Digital/Analog-Wandler sowie Rekonstruktionsfilter. Der CODEC/Modulator 205 konvertiert einen Ausgangsdatenstrom in geeignete Übertragungsdatenpakete, die auf dem gemeinsam genutzten Medium 101 durch das Hybrid-Element 209 übertragen werden. Die Kollisionserkennung 204 vergleicht die übertragenen Übertragungsdatenpakete mit empfangenen Datenpaketen, um das Vorhandensein weiterer Übertragungen von anderen Stationen zu erkennen. Eine Datenkollision tritt auf, wenn eine weitere Station während der Zeit, in der die Station 210 versucht, ein Datenpaket zu übertragen, ein Datenpaket überträgt. Die Kollisionserkennung 204 generiert das Signal collisionDetect (CD), das angibt, ob eine Datenkollision erkannt wurde oder nicht.
Die Bitübertragungsschicht 200 gibt das Signal CD von der Kollisionserkennung 204 und das Signal CS von der Trägersignalprüfung 202 an den MAC-Controller 206 in der MAC-Schicht 201 aus. Die PHY-Schicht 200 gibt außerdem das Signal receiveBit (RB) an die Empfangswarteschlange 207 der MAC-Schicht 201 aus und empfängt das Signal transmitBit (TB) von der Übertragungswarteschlange 208 der MAC-Schicht 201.
Die Empfangswarteschlange 207 empfängt das abgetastete Paket in einer Folge von receiveBit-Signalen (RB) von dem CODEC/Demodulator 203. Wenn das Abtastpaket vollständig ist und in der Empfangswarteschlange 207 gespeichert ist, wird der Host-Prozessor 230 der Station 220 benachrichtigt, und das Abtastpaket wird an den Prozessor 230 übertragen.
Die Puffer-Übertragungswarteschlange 208 empfängt ein Übertragungspaket in dem Abtastpaketformat von dem Prozessor 230 in der Station 220. Die Übertragungswarteschlange 208 speichert das Übertragungspaket und benachrichtigt, als Reaktion auf ein Signal von dem MAC-Controller 206, den CODEC/Modulator 205 von dem Vorhandensein des Übertragungspakets. Der CODEC/Modulator 205 empfängt das Übertragungspaket von der Übertragungswarteschlange 208, konvertiert das Übertragungspaket in ein Datenpaketformat und überträgt das Datenpaket für den Transfer zu dem gemeinsam genutzten Medium 101 an das Hybrid-Element 209. Sowohl die Übertragungswarteschlange 208 als auch die Empfangswarteschlange 207 halten Daten, die im Wesentlichen in dem Host-Datenformat vorliegen, und die Signalverarbeitung, die zum Empfangen von Daten von dem gemeinsam genutzten Medium 101 oder zum Übertragen von Daten an das gemeinsam genutzte Medium 101 erforderlich ist, erfolgt in dem CODEC/Demodulator 203 bzw. in dem CODEC/Modulator 205.
Der MAC-Controller 206 steuert die Zeitsteuerung beim Übertragen von Datenpaketen durch die Übertragungswarteschlange 208 an den CODEC/Modulator 205 der PHY-Schicht 200. Der MAC-Controller 206 gibt ein Controller-Signal an die Übertragungswarteschlange 208 aus, das der Übertragungswarteschlange 208 angibt, wann es wünschenswert ist, ein Datenpaket auf das gemeinsam genutzte Medium 101 zu übertragen.
Implementierungen des CODEC/Demodulators 203 und des CODEC/Modulators 205 hängen von dem in dem gemeinsam genutzten Medium 101 verwendeten Signalisierungs- und Modulationsformat ab und hängen stark von der erforderlichen Systemleistung und den Gesamtmerkmalen des Kanals ab. In der Branche herrscht die Tendenz vor, ausgefeiltere Modulationstechniken zu verwenden, um Daten bei höheren Bitübertragungsgeschwindigkeiten über stärker beeinträchtigte Kanäle zu transportieren, was eine steigende Komplexität bei der Implementierung des CODEC/Demodulators 203 und des CODEC/Modulators 205 verursacht.
In 2 ist eine Schnittstelle 210 gezeigt, die eine ausgefeilte Basisband- oder Durchlassbereichs-Signalisierung unter Verwendung einer Signalverarbeitung mit hoher spektraler Effizienz implementiert. Die Praxis nach dem Stand der Technik basiert im Allgemeinen auf der Basisband-Signalisierung mit einer relativ einfachen Verarbeitung auf der Bitübertragungsschicht (PHY-Schicht). In diesem Fall kann 2 vereinfacht werden, indem der CODEC/Demodulator 203 durch einen Phasenregelkreis und einen Abtastkomparator ersetzt wird und der CODEC/Modulator 205 durch einen Manchester-Codierer und Ausgangstreiber ersetzt wird.
Mit der Symbol-Übertragungsgeschwindigkeit (bzw. Baudrate) und der pro Symbol erforderlichen Signalverarbeitung zum Filtern, erneuten Abtasten, Entzerren, Demodulieren und zur Taktrückgewinnung für die empfangenen Daten steigen Komplexität, Kosten, Chip-Fläche und die Anforderungen hinsichtlich der Wärmeabfuhr für die physische Schnittstelle 200. Diese Funktionen der Bitübertragungsschicht 200 werden durch den Grad der Beeinträchtigung in dem Kanal und die gewünschte spektrale Effizienz der Modulationstechnik bestimmt. Beispielsweise erfordert in Systemen, die Signale mit mehreren Megabit/s über vorhandene Twisted-Pair-Verkabelung (Telefoninfrastruktur) transportieren, die Verwendung einer 8-Bit/Baud-256-QAM-Modulation auf einem Kanal mit einer sich über mehrere Baud-Takte erstreckenden Impulsantwort mehrere Hundert (~500) Rechenoperationen pro Baud. Eine Baudrate von 2 Megabaud erfordert mehr als eine Milliarde Rechenoperationen pro Sekunde.
Die Komplexitätsstufe, die erforderlich ist, um Daten wie oben beschrieben zu verarbeiten, kann für bestimmte Vorrichtungen angemessen sein, die Zugriff auf die volle Datenübertragungsgeschwindigkeit des Kanals des gemeinsam genutzten Mediums erfordern. Herkömmliche Schnittstellenverfahren erfordern jedoch auch Vorrichtungen mit niedriger Datenübertragungsgeschwindigkeit, die nur einen Bruchteil der Datenübertragungsgeschwindigkeit des Kanals erfordern, um die Last und die Kosten einer Netzwerkschnittstelle mit voller Geschwindigkeit zu tragen, wie sie oben beschrieben ist.
Das Dokument EP 0 640 927 beschreibt einen Adapter für ein lokales Netzwerk (LAN), der sowohl einen Hauptprozessor als auch einen Hilfsprozessor umfasst. Der Hilfsprozessor funktioniert unter der Steuerung dedizierter Hardware in Form eines horizontal mikrocodierten Datenpfads. Dies ermöglicht es, dass mehr als eine Operation in einem einzelnen Buszyklus des Adapters erfolgen kann, wodurch die Frame-Übertragungsgeschwindigkeit erhöht wird, während es bei den übrigen Betriebsparametern nicht zu Einbußen kommt. Der Hilfsprozessor funktioniert auf diese Weise, um einige der Aufgaben/Operationen zu übernehmen, die früher von dem Hauptprozessor wahrgenommen wurden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Netzwerkschnittstelle für eine Host-Station, wie in dem unabhängigen Anspruch 1 definiert, sowie ein Verfahren zum Bilden einer Schnittstelle zwischen einer Host-Station und einem Satz von Stationen, wie in dem unabhängigen Anspruch 22 definiert, bereitgestellt.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Diese erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele werden weiter unten unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren erörtert.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt ein typisches Netzwerk mit gemeinsam genutztem Medium.
2 zeigt eine Netzwerkschnittstelle zu dem Netzwerk mit gemeinsam genutztem Medium nach dem Stand der Technik.
3 zeigt eine Netzwerkschnittstelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 veranschaulicht ein Beispiel für eine Offline-Verarbeitung von Paketdaten im Vergleich zu den Intervallen für die Übertragungszeiten für dieselben Daten.
5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung mit mehreren Sätzen von Empfangs- und Übertragungseinheiten.
6 zeigt eine Offline-Signalverarbeitung, die als Bestandteil eines Protokoll-Stacks durchgeführt wird.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Demodulators gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Demodulators zur Verwendung in einem System mit mehreren Trägerfrequenzen.
9 zeigt das Unterteilen der Offline-Verarbeitung in einen Hardware-Beschleuniger und eine damit gekoppelte Software-Protokollverarbeitung.
10 zeigt ein Blockdiagramm einer Implementierung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
11 zeigt ein Blockdiagramm der in 10 gezeigten CODEC/MAC-Logik.
12 zeigt ein Blockdiagramm des in 10 gezeigten Demodulationsprozesses.
13 zeigt ein Blockdiagramm des in 12 gezeigten Datenmodulationsprozesses.
14 zeigt ein Blockdiagramm der in 10 gezeigten Modulationsverarbeitung.
15 zeigt ein Blockdiagramm des in 14 gezeigten Modulators.
16 zeigt ein typisches Heimnetzwerk.
17A zeigt die Impulsantwort des in 16 gezeigten Netzwerks, wenn alle Anschlussbuchsen des Netzwerks ordnungsgemäß abgeschlossen sind.
17B zeigt die Frequenzantwort des in 16 gezeigten Netzwerks, wenn alle Anschlussbuchsen des Netzwerks ordnungsgemäß abgeschlossen sind.
18A bis 18F zeigen eine 4-CAP-Konstellation für mehrere Baudraten in dem in 16 gezeigten Netzwerk, wenn alle Anschlussbuchsen des Netzwerks ordnungsgemäß abgeschlossen sind.
19A zeigt die Impulsantwort des in 16 gezeigten Netzwerks, wenn die Anschlussbuchsen des Netzwerks nicht abgeschlossen sind.
19B zeigt die Frequenzantwort des in 16 gezeigten Netzwerks, wenn die Anschlussbuchsen des Netzwerks nicht abgeschlossen sind.
20A bis 20F zeigen eine 4-CAP-Konstellation für mehrere Baudraten in dem in 16 gezeigten Netzwerk, wobei die Anschlussbuchsen des Netzwerks nicht ordnungsgemäß abgeschlossen sind.
21 zeigt ein Abtastdatenpaket mit einer Präambel und Header-Informationen in dem Header sowie Nutzdaten.
22 zeigt ein Verfahren zum Bestimmen der Baud-Phase und zum Decodieren des Headers.
23A und 23B zeigen eine Konstellation mit Skalierungsfaktor zur Verwendung in dem in 22 gezeigten Verfahren im Vergleich zu einer 4-CAP-Konstellation.
24 zeigt ein weiteres Verfahren zum Bestimmen der Header-Informationen.
25 zeigt eine Abtast-Trainingssequenz für einen Entzerrer zur Verwendung mit dem in 24 gezeigten Verfahren.
In den Figuren sind dieselben oder ähnliche Komponenten, die in mehreren Figuren vorkommen, gleich benannt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Signalverarbeitung, die zum Empfangen oder Übertragen eines Bitdatenstroms von einem gemeinsam genutzten Medium erforderlich ist, durch einen Prozessor vorgenommen, der von der Netzwerkschnittstelle unabhängig ist. 3 zeigt eine Netzwerkschnittstelle 300 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Netzwerkschnittstelle 300 bildet eine Schnittstelle einer Host-Station 350 mit einem gemeinsam genutzten Medium 400. Bei dem gemeinsam genutzten Medium 400 kann es sich physisch um eines von mehreren Medien handeln, die als Träger von Signalen fungieren können, die Twisted-Pair-Kupferkabel, Koaxialkabel, Stromkabel, optische Kabel und drahtlose Medien (Funkfrequenz oder Infrarot) umfassen. Das gemeinsam genutzte Medium 400 unterstützt ein Protokoll für den Mehrfachzugriff wie Ethernet. Zusätzlich sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf eine keinen Bedingungen unterliegende Verkabelung auf dem gemeinsam genutzten Medium anwendbar, die zu schwerwiegenden Verzerrungen in dem Kanal (ihren kann. Die Art der Kanalverzerrung ist im Allgemeinen für jedes Paar von Stationen in dem Netzwerk unterschiedlich, daher sind die Entzerrparameter für jeden Pfad im Netzwerk unterschiedlich, das heißt, es gibt im Allgemeinen für jedes Paar von Stationen einen anderen Satz von Entzerrparametern. Die Entzerrparameter und das Entzerrertraining werden in einem Abschnitt weiter unten in diesem Dokument behandelt (siehe den Abschnitt "Kanalschätzung, Entzerrertraining und Header-Verarbeitung").
4 zeigt Zeitstrahlen für eine Reihe von Datenpaketübertragungen, die auf dem gemeinsam genutzten Medium 400 erfolgen. In 4 handelt es sich bei den Datenpaketen 404, 405 und 406 um Übertragungen, die für die empfangende Host-Station 350 bestimmt sind. Die Datenpakete 411 und 412 sind für andere Stationen bestimmt, die mit dem gemeinsam genutzten Medium 400 verbunden sind, und nicht für die Host-Station 350. Die Netzwerkschnittstelle 300 ist in der Lage, jede beliebige Folge von Datenpaketen zu empfangen. Die Anzahl der in einer Folge empfangenen Datenpakete ist nur durch die Größe eines Pufferspeichers, der Empfangswarteschlange 207 in 3 und durch die tatsächliche Geschwindigkeit bei der Signalverarbeitung in der Station 350 begrenzt. Bei der Signalverarbeitung werden Abtastpakete aus der Empfangswarteschlange 207 entfernt, wodurch die Anzahl der Datenpakete in dem Pufferspeicher verringert wird.
Datenpakete auf einem physischen Medium 400 werden als Analogsignale gekennzeichnet und behandelt. Die zum Beschreiben des Datenpakets verwendeten Datenpaketparameter umfassen eine Schrittgeschwindigkeit, ein Codierformat für die Modulation und ein Datenpaketformat. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Parameter von einem Datenpaket zum anderen variieren. Bei einigen Ausführungsbeispielen werden die Merkmale der Datenpakete durch die Übertragungsstation angepasst, um die Übertragung über den physischen Medienkanal zu optimieren. Die Merkmale der Datenpakete können auch gemäß den Merkmalen der Übertragungs-Host-Station und der Empfangs-Host-Station optimiert werden. Die Optimierung der Merkmale des Datenpakets bringt es mit sich, dass die Übertragungsstation die Kanalmerkmale zwischen der Übertragungsstation und der Host-Station vorhersagt, wobei die Merkmale des Datenpakets für eine optimale Übertragung angepasst werden.
Im Allgemeinen enthält ein Datenpaket Nutzdaten und einen Header. Der Header enthält Informationen über das Datenpaket. Der Header kann eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: Ziel, Quelle des Datenpakets, Schrittgeschwindigkeit, Codierformat für die Modulation, Informationen für die Baud-Taktung, Trainingssequenz für den Entzerrer und Datenformat der Nutzdaten. Die Nutzdaten umfassen die Daten, die übertragen werden. Die Nutzdaten und der Header brauchen nicht auf identische Weise moduliert zu werden.
Der Zeitstrahl des Prozessors 351, der Zeitstrahl 410 in 4, zeigt die Taktung der Signalverarbeitung, die von der Host-Station 350 nach dem Empfang eines Datenpakets vorgenommen wird. In 4 entspricht die Länge jedes Pakets einem bestimmten Zeitraum. Beispielsweise entspricht die Länge des Datenpakets 404 der Zeit, die erforderlich ist, um das Datenpaket 404 zu empfangen, und die Länge des Verarbeitungspakets 407 stellt die Zeit dar, die zur Symbolverarbeitung des entsprechenden Datenpakets erforderlich ist. In 4 entspricht das Verarbeitungspaket 407 dem Datenpaket 404; das Verarbeitungspaket 408 entspricht dem Datenpaket 405; und das Verarbeitungspaket 409 entspricht dem Datenpaket 406. Auf dem gemeinsam genutzten Medium 400 in dem Zeitschlitz 402 vorhandene Datenpakete, das heißt die Datenpakete 411 und 412, werden bei den meisten Ausführungsbeispielen der Netzwerkschnittstelle 300 ignoriert, weil diese Datenpakete nicht für den Empfang durch die Station 350 gekennzeichnet sind. Nur Zeitschlitze wie die Schlitze 401 und 403 von 4 halten Datenpakete, die für den Empfang durch die Station 350 bestimmt sind, und deshalb werden diese Datenpakete – 404, 405 und 406 – zur Verarbeitung in der Netzwerkschnittstelle 300 empfangen. Wenn die Datenpakete 411 und 412 zur Speicherung in einer Netzwerkschnittstelle 300 empfangen werden, ist zusätzlicher Speicher in dem Speicherpuffer erforderlich.
Unter Bezugnahme auf 3 werden Datenpakete, wie beispielsweise die Datenpakete 404, 405, 406, 411 und 412, durch das Hybrid-Element 209 in der Station 350 empfangen. Bei dem Hybrid-Element 209 handelt es sich um einen Diplexer, der Datenpakete von dem gemeinsam genutzten Medium 400 empfängt und die empfangenen Datenpakete an die Empfangsfunktionen der Netzwerkschnittstelle 300 leitet. Das Hybrid-Element 209 empfängt außerdem Übertragungsdatenpakete von Übertragungsfunktionen der Netzwerkschnittstelle 300 zur Übertragung an das gemeinsam genutzte Medium 400. Die Empfangsfunktionen der Netzwerkschnittstelle 300 umfassen den torgesteuerten Empfangs-CODEC 303 und eine Trägersignal-/Header-Erkennung 302. Die Übertragungsfunktionen der Netzwerkschnittstelle 300 umfassen den torgesteuerten Sende-CODEC 305 und den MAC-Controller 206.
Die Trägersignal-/Header-Erkennung 302 überwacht das von dem Hybrid-Element 209 empfangene Signal und erkennt das Vorhandensein eines Datenpakets auf dem gemeinsam genutzten Medium 400. Die Trägersignal-/Header-Erkennung 302 gibt dann ein Signal carrierSense (CS) aus, wenn der Anfang des Datenpakets erkannt wird. Die Erkennung eines Datenpakets auf dem gemeinsam genutzten Medium 400 basiert auf der Erkennung von Paketbegrenzungen, die in das kontinuierlich von dem gemeinsam genutzten Medium 400 empfangene Signal eingebettet sind.
Der Anfang eines Datenpakets wird einfach erkannt und aus burstorientierter Mehrpunkt-Kommunikation im Paketformat über ein gemeinsam genutztes Medium extrahiert. Einige erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele sind jedoch in der Lage, Datenpakete aus einem kontinuierlichen Bitstrom zu erkennen und zu extrahieren. Ein Verfahren zum Erkennen solcher Begrenzungen in burstorientierten Übertragungen ist in der zuvor bereits zitierten, ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung mit der laufenden Eingangsnummer 08 /853,683 mit dem Titel "Method and Apparatus for Reducing Signal Processing Requirements for Transmitting Packet-Based Data" offenbart. Verfahren zum Erkennen der Begrenzungen eines Datenpakets bei der Modulation kontinuierlicher Bitströme umfassen Folgendes: Markieren der Begrenzungen von Paketdaten durch eindeutige Symbolfolgen zu beiden Seiten des Pakets und Erkennen dieser Folgen durch einen Detektor, der so ausgelegt ist, dass er auf diese eindeutigen Sequenzen reagiert; und Markieren von Begrenzungen durch Seitenband-Rahmensignale, die auf getrennten Frequenzteilungs-Trägersignalen übertragen werden, zum Beispiel einem Trägersignal in einem Mehrton-Trägersignalsystem oder einem getrennten Seitenband-Trägersignal in einem System mit Einzelträgersignal. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel erkennt Datenpakete aus burstorientierter Mehrpunkt-Kommunikation über das gemeinsam genutzte Medium.
Bei den meisten Ausführungsbeispielen kommunizieren die Stationen durch Senden kurzer Datenpakete. Jedes Datenpaket besteht aus einem Header, dem Nutzdaten folgen. 21 zeigt ein Datenpaket 2100 mit einem Header 2101 und Nutzdaten 2104. Der Header 2101 weist eine Präambel 2102 und Header-Informationen 2103 auf. Der Header 2101 gibt die Quelle und das Ziel des Pakets und möglicherweise noch weitere Informationen an. Der Header 2101 kann außerdem eine Präambel 2102 umfassen, die eine Trainingssequenz aufweist, um ein Training des Entzerrers zu ermöglichen, oder ein Mehrtonsignal zur Taktsynchronisation. Jede Station weist ihre eigene, eindeutige Zieladresse auf. Zusätzlich können gegebenenfalls eine bezeichnete Rundsendeadresse und eine geringe Anzahl von Mehrfachsende-Gruppenadressen vorhanden sein. Also weist eine einzelne Host-Station 350 (3) eine oder mehrere Zieladressen auf, die von Interesse sein können.
Der Prozess des Decodierens eines Datenpakets verursacht hohe Anlaufkosten. Bevor überhaupt Symbole decodiert werden können, muss der Empfänger so trainiert sein, dass er Kanalverzerrungen oder einen Taktversatz korrigieren kann. Der Prozess des Trainierens des Empfängers bringt eine große Anzahl von Multiplikationsoperationen mit sich, die eine große Anzahl von Zyklen auf dem Host-Prozessor beanspruchen können. Bei einigen Ausführungsbeispielen erfolgt das Trainieren des Empfängers, wenn das Netzwerk auf dem gemeinsam genutzten Medium 400 gestartet wird. Die Entzerrerparameter, die ein Kanalmodell zwischen jedem Paar von Stationen darstellen, werden in der Host-Station 350 zur Verwendung beim Decodieren von Datenpaketen gespeichert. Bei anderen Ausführungsbeispielen, bei denen die Präambel 2102 eine Trainingssequenz umfasst, erfolgt das Training des Entzerrers für jedes empfangene Datenpaket.
Ein typisches Netzwerk kann mehrere Stationen aufweisen, somit ist es möglich, dass nur ein geringer Prozentsatz der Datenpakete für eine bestimmte Station gedacht ist. Bei jenen Ausführungsbeispielen, welche ein Entzerrungstraining für jedes empfangene Paket durchführen, ist es für die Host-Station 350 äußerst nützlich, wenn der Empfänger nicht anhand von Paketen trainiert wird, die gar nicht für diese Station gedacht sind. Dies erfordert, dass der Empfänger vor der Signalverarbeitung der Nutzdaten 2104 oder der Header-Informationen 2103 bestimmt, ob ein Paket für die Host-Station 350 gedacht ist oder nicht. Eine weitere Erörterung von Paketerkennung, Taktsynchronisation und Entzerrertraining erfolgt weiter unten in diesem Dokument (siehe den Abschnitt "Kanalschätzung, Entzerrertraining und Header-Verarbeitung").
Bei einigen Ausführungsbeispielen erkennt die Trägersignal-/Header-Erkennung 302, ob das Datenpaket für die Host-Station 350 bestimmt ist oder nicht. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird die Bestimmung des Ziels dem Offline-Prozessor 351 überlassen. Zum Zweck der Erörterung wird angenommen, dass es sich bei dem für die Station 350 bestimmten Datenpaket um das Datenpaket 404 handelt. Die Verfahren zum Bestimmen, ob das Datenpaket für die Host-Station 350 bestimmt ist oder nicht, umfassen folgende Schritte: Lesen eines Ziels aus einem Header des Datenpakets; Bestimmen des Ziels aus der Taktung der Datenpaketübertragung relativ zu anderen Datenpaketübertragungen; Bestimmen des Ziels durch Anwendung einer Erkennungsprozedur auf das Datenpaket oder auf einen Header des Datenpakets; oder Bestimmen des Ziels aus anderen Informationen, die von der übertragenden Host-Station empfangen wurden. Die Anwendung einer Erkennungsprozedur auf das Datenpaket oder den Header bringt das Ableiten des Ziels aus dem Inhalt des Headers oder aus Bereichen des Datenpakets mit sich.
Ein Verfahren, bei dem der Prozess des Medienzugriffs Seitenbandinformationen vollkommen getrennt von dem Datenpaket übermitteln kann, ist in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung "A Packet-Switched Multiple-Access Network System With Distributed Fair Priority Queuing", Anwaltsaktenzeichen M-5496 U.S., von John T. Holloway, Jason Trachewsky und Henry Ptasinski beschrieben, die an den Erwerber der Rechte an der vorliegenden Anmeldung abgetreten worden ist, und die vollständig per Bezugnahme in die Anmeldung aufgenommen ist. Diese Seitenbandinformationen können verwendet werden, um die Quelle und das Ziel des Pakets zu identifizieren; dies erfolgt in etwa auf dieselbe Weise wie bei einem analogen Header-Tag oder Feld für das Paketziel.
Weitere Verfahren zum Wiedergewinnen des Ziels eines Datenpakets umfassen folgende Schritte: Erkennen des Paketmodulationsprofils, des Ziels und der Quelle auf der Grundlage eines Musterabgleichs durch einen allgemein bekannten Algorithmus zum Musterabgleich (wie beispielsweise VQ) einer festen Signalpräambel, die für das Ziel eindeutig ist, unter Verwendung eines Codebuchs mit vorberechneten Abtastdatenmustern, wobei das Codebuch unter Verwendung eines Clustering-/Trainingsalgorithmus optimiert ist, der ein binäres Codebuch mit ausgeglichenem Baum aufbaut; Verwendung eines in demselben Frequenzband überlagerten und über die Modulation der Nutzdaten gelegten CDMA-Overlays, um einen Unterkanal zur Identifikation des Kommunikationspfads und anderer Header-Informationen zu erstellen, derart, dass dieser Unterkanal dem Hintergrundrauschen in dem Hauptkanal für Nutzdaten ähnelt; und Übermittlung von Header-Informationen in einem Frequenzteilungs-Unterkanal, der getrennt von demjenigen ist, der für Nutzdaten verwendet wird, wie einer oder mehrere Träger einer Modulation mit mehreren Trägern.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein eindeutiges Tag bzw. Hash-Wert-Tag einem bestimmten Ziel durch ein Netzwerkprotokoll auf der Sicherungsschicht zugewiesen. Dieses Tag, das kürzer ist als es erforderlich wäre, wenn das Zielfeld selbst codiert und in den Header moduliert würde, wird in den Header des empfangenen Pakets moduliert. Das Hash-Wert-Tag wird dann aus dem Header demoduliert und mit den zugewiesenen Tags der Empfangsstation verglichen. Alternativ wird das Tag-Feld des Headers nicht demoduliert und mit den der Empfangsstation zugewiesenen Tags verglichen, indem das Tag der Station mit einer Kanalschätzung gefaltet wird und dies mit den empfangenen Symbolen in dem Header verglichen wird. Das letztere Verfahren bringt weniger Berechnungen mit sich, als erforderlich wären, um den Kanal zu entzerren (das heißt, die Effekte der Kanalverzerrung zu entfernen) und die Ziel-Codes zu demodulieren. Bei Verwendung dieser Verfahren brauchen die Ziel-Codes nicht in dem Format der Nutzdaten codiert und in den Header moduliert zu werden.
Diese letztgenannte Methodik nutzt die Tatsache aus, dass die Host-Station 350 die Zieladresse des Datenpakets nicht zu decodieren braucht: Sie muss lediglich bestimmen, ob die Zieladresse des Datenpakets mit einer der Adressen übereinstimmt, die für die Host-Station 350 von Interesse sind. Wenn die Adresse nicht übereinstimmt, kann das Paket ohne weitere Verarbeitung verworfen werden. Die Host-Station 350 braucht die tatsächliche Zieladresse nicht zu bestimmen.
Dieses Verfahren besteht aus zwei Schritten. Zunächst wird aus einer Trainingssequenz in der Präambel des empfangenen Signals eine Kanalschätzung aufgebaut. Obwohl eine Kanalschätzung unter Umständen zuvor bereits für den Kanal bestimmt worden ist, sensibilisiert das Bestimmen einer Kanalschätzung für jedes ankommende Datenpaket die Host-Station 350 für unterschiedliche Kanalverzerrungen über unterschiedliche Pfade. Eine Erörterung der Kanalschätzung findet sich in dem separaten Abschnitt "Kanalschätzung, Entzerrertraining und Header-Verarbeitung". In dem zweiten Schritt wird für jede Zieladresse, die für die Host-Station von Interesse ist, die Kanalschätzung mit der codierten Zieladresse gefaltet, und das Ergebnis wird mit dem geeigneten Bereich des empfangenen Datenpakets verglichen. Wenn die Differenz zwischen dem Ergebnis und dem empfangenen Datenpaket unterhalb eines Schwellenwerts liegt, liegt eine Übereinstimmung vor. Wenn keine Übereinstimmung besteht, kann das Datenpaket ignoriert und verworfen werden. Der Prozess des Faltens der Kanalschätzung mit der Zieladresse, die von Interesse ist, umfasst nur Additionen, wodurch der Vorgang insbesondere für eine effiziente Hardware-Implementierung geeignet ist. Bei den meisten Ausführungsbeispielen ist das Verfahren jedoch in dem Offline-Prozessor 351 implementiert.
Zusätzlich erfordert der Prozess des Aufbauens einer Kanalschätzung für eine auf geeignete Weise konzipierte Trainingssequenz keine Multiplikationsoperationen, sondern nur Additionsoperationen. Wenn eine Übereinstimmung zwischen einer Zieladresse von Interesse und dem Datenpaket vorliegt, kann die Kanalschätzung ferner verwendet werden, um Entzerrerparameter zu bestimmen, wodurch die Entzerrer trainiert werden.
Eine Erkennung von für die Station 350 bestimmten Datenpaketen, bevor eine weitere Verarbeitung vorgenommen wird, ist die bevorzugte Funktionsweise der Netzwerkschnittstelle 300. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Netzwerkschnittstelle 300 jedoch alle Datenpakete auf dem physischen Medium empfangen und zur weiteren Verarbeitung halten. Diese alternativen Ausführungsbeispiele erfordern mehr Pufferspeicherplatz, als ansonsten erforderlich wäre. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Netzwerkschnittstelle 300 empfängt alle Datenpakete auf dem gemeinsam genutzten Medium 400, wendet allerdings eine weitere Verarbeitung nur auf diejenigen an, die für die Station 350 bestimmt sind.
Ein Verfahren zur Bestimmung des Ziels des Datenpakets 404 besteht darin, ein Zieladressenfeld zu untersuchen, das sich in einem Header des Datenpakets 404 befindet. Das Zieladressenfeld wird optional in einem Format moduliert, das von der für die Nutzdaten des Datenpakets 404 verwendeten Modulation abweicht, um einerseits die Komplexität der Trägersignal-/Header-Erkennung 302 zu vereinfachen und andererseits die Demodulation des Zieladressenfelds fehlerresistenter zu machen, als dies mit der Modulation der Nutzdaten des Datenpakets allein erreicht würde. Eine solche optionale Modulation kann niedrigere Baudraten, Konstellationen mit geringerer spektraler Effizienz, hinzugefügte Codierungen oder abweichende Modulationsverfahren wie QPSK, Quadraturamplitudenmodulation, Bandspreizmodulation oder Modulation mit mehreren Trägern umfassen. Bei einigen Ausführungsbeispielen aktiviert die Trägersignal-/Header-Erkennung 302 bei Erkennung eines Datenpakets 404, das für die Station 350 bestimmt ist, einen torgesteuerten Empfangs-CODEC 303, um das Datenpaket 404 abzutasten und zu digitalisieren und den entstehenden Abtastdatenstrom als Abtastpaket in der Empfangswarteschlange 207 zu speichern. Bei anderen Ausführungsbeispielen werden die Datenpakete direkt in dem torgesteuerten Empfangs-CODEC 303 gespeichert, und das Ziel der Pakete wird offline bestimmt. Der torgesteuerte Empfangs-CODEC 303 konvertiert die kontinuierlichen Analogsignale des Datenpakets 404 in abgetastete und digitalisierte Darstellungen dieser Signale in dem Abtastpaket. Der torgesteuerte Empfangs-CODEC 303 umfasst oft einen Verstärker mit regelbarer Verstärkung und einen Analog/Digital-Wandler.
Bei einigen Ausführungsbeispielen stellt der torgesteuerte Empfangs-CODEC 303 auch noch einige Funktionen zur Signalfilterung und zur Taktrückgewinnung bereit. Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen sind diese Funktionen jedoch vollständig auf den Offline-Prozessor 351 verlagert. Das Abtastpaket befindet sich daher in einem Format, das, je nach Ausmaß der tatsächlich von dem torgesteuerten Empfangs-CODEC 303 vorgenommenen Signalverarbeitung, von einer digitalisierten Form des analogen Datenpakets bis hin zu annähernd für die Host-Station formatierten Daten reicht.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Abtastpaket von dem torgesteuerten Empfangs-CODEC 303 um eine abgetastete Darstellung des analogen Datenpakets 404. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann das Datenpaket 404 bei der Ausbildung des Abtastpakets einer Signalverarbeitung unterzogen werden. Das Abtastpaket wird in die Empfangswarteschlange 207 eingegeben, welche das Abtastpaket zusammen mit zuvor bereits empfangenen Abtastpaketen hält und die Abtastpakete zur weiteren Signalverarbeitung an einen Prozessor 351 in der Station 350 sendet. Der Prozessor 351 in der Station 350 empfängt jedes der empfangenen Abtastpakete und nimmt die verbleibende Signalverarbeitung vor, um einen für den Host formatierten Datenbitstrom abzurufen. Bei den für den Host formatierten Daten handelt es sich um die in dem Datenpaket enthaltenen, digitalisierten und verarbeiteten Nutzdaten in einem mit der Station 350 kompatiblen Datenformat.
Bei dem Prozessor 351 kann es sich um einen von mehreren verschiedenen Typen handeln. Bei dem Prozessor 351 kann es sich um einen dedizierten Firmware- oder Softwareprozessor handeln, der außerhalb der Netzwerkschnittstelle 300 implementiert ist, oder er kann auf demselben IC-Chip implementiert sein wie andere Komponenten der Netzwerkschnittstelle 300. Bei dem Prozessor 351 kann es sich um Firmware oder Software handeln, die auf speziell für die Aufgabe der Signalverarbeitung gedachten Mikroprozessoren implementiert ist oder die auf einem gemeinsam genutzten Prozessor implementiert ist, der Bestandteil der Host-Station 350 ist. Bei dem Offline-Prozessor 351 kann es sich um eine Kombination aus Firmware und Software handeln, die jede wie oben implementiert ist und von denen jede Teile der erforderlichen Signalverarbeitungsaufgaben durchführt. Solchermaßen wird die durch den Prozessor 351 durchgeführte Offline-Signalverarbeitung zum Übertragen und Empfangen digitaler Pakete durch eine Kombination aus einem oder mehreren der folgenden Elemente bereitgestellt: Software oder Firmware, die auf einem dedizierten, eingebetteten Prozessor, einem Mikroprozessor, einem digitalen Signalprozessor oder einem Medienprozessor ausgeführt wird; Software oder Firmware, die auf einem gemeinsam genutzten, eingebetteten Prozessor, einem Mikroprozessor, einem Digitalsignalprozessor oder einem Medienprozessor ausgeführt wird; und dedizierte Hardware, die eine anwendungsspezifische Signalverarbeitung durchführt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Prozessor 351 um einen gemeinsam genutzten Prozessor, der Bestandteil der Host-Station 350 ist.
Die Puffer-Übertragungswarteschlange 208 empfängt von dem Prozessor 351 der Station 350 ein Übertragungspaket zur Übertragung. Das Übertragungspaket wurde durch den Prozessor 351 in der Station 350 so verarbeitet, dass es bevorzugt dasselbe Datenformat aufweist wie das in der Empfangswarteschlange 207 gehaltene Abtastpaket, das heißt, dass es ein digitalisiertes Datenpaket ist. Alternativ kann in dem Übertragungspaket ein anderes Datenformat verwendet werden. Die Puffer-Übertragungswarteschlange 208 hält das Übertragungspaket zusammen mit zuvor empfangenen Übertragungspaketen und sendet sie an einen torgesteuerte Sende-CODEC 305. Der torgesteuerte Sende-CODEC 305 umfasst in der Regel Verstärker mit regelbarer Verstärkung und einen Digital/Analog-Wandler. Bei der Ausgabe des torgesteuerten Sende-CODEC 305 handelt es sich um ein Übertragungsdatenpaket, welches dasselbe Format wie ein Datenpaket aufweist, das zur Übertragung an das gemeinsam genutzte Medium 400 in das Hybrid-Element 209 eingegeben wird.
Bei der Empfangswarteschlange 207 und bei der Übertragungswarteschlange 208 kann es sich um eine beliebige Kombination von Speicher handeln, der auf demselben IC-Chip wie die Netzwerkschnittstelle 300 eingebaut ist, um Speicher, der sich außerhalb des integrierten Chips befindet, welcher die Netzwerkschnittstelle 300 enthält, und um einen Bereich des Speichers der Station 351. Ein Vorteil der Tatsache, dass die Puffer-Empfangswarteschlange 207 als Teil des Speichers der Station vorhanden ist, besteht darin, dass die Größe der Empfangswarteschlange 207 dynamisch angepasst werden kann, um den Empfang einer größeren Anzahl von Datenpaketen in der Netzwerkschnittstelle 300 zu erlauben.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Pufferspeicher teilweise aus Speicher in der Netzwerkschnittstelle und aus Speicher in der Host-Station 350 zusammengesetzt. Der Speicher in der Netzwerkschnittstelle ist groß genug, um einen ausreichenden Bereich eines Abtastpakets zu speichern, so dass die maximale Latenz beim Übermitteln von Wörtern des Abtastpakets an den Speicher in der Host-Station 350 nicht dazu führt, dass Abtastpaketdaten verloren gehen. Der Speicher in der Host-Station 350 ist groß genug, um Übertragungsblöcke (Bursts) von Abtastpaketen von mehreren Absendern (anderen Stationen) zu Puffern, wobei die Burst-Länge durch Netzwerkprotokolle auf einer höheren Schicht bestimmt ist. Beispielsweise ist in Ethernet-Anwendungen eine Speicherkapazität, die ausreicht, um 64 Kilobyte an Empfangsabtastpaketen zu speichern, normalerweise ausreichend.
Die Kollisionserkennung 204 überwacht das gemeinsam genutzte Medium 400 und erkennt, ob eine andere Station eine Übertragung zu demselben Zeitpunkt wie die Station 350 versucht. Normalerweise vergleicht die Kollisionserkennung 204 das von der Netzwerkschnittstelle 300 übertragene Analogsignal mit dem von der Netzwerkschnittstelle 300 empfangenen Signal, um das Vorhandensein weiterer gleichzeitiger Übertragungen zu erkennen, was eine Datenkollision angeben würde. Die Kollisionserkennung 204 gibt ein Signal collisionDetect (CD) aus, das angibt, ob eine Datenkollision erkannt wird oder nicht. Auf einigen gemeinsam genutzten Medien 400 ist es erforderlich, Interferenzen zu entfernen, die von einem Echo des übertragenen Datenpakets verursacht werden, so dass keine falschen Kollisionen erkannt werden. Ein Verfahren, das bevorzugte Verfahren, zum Entfernen dieses Echos umfasst das Berechnen einer Echokopie des verarbeiteten Übertragungsdatenpakets und das Speichern der Kopie in der Puffer-Übertragungswarteschlange 208 zusammen mit den zu übertragenden Datenabtastungen. Die in der Puffer-Übertragungswarteschlange 208 gespeicherte Kopie wird über die Leitung 310 in die Kollisionserkennung 204 eingegeben und von dem Signal subtrahiert, das von dem gemeinsam genutzten Medium 400 empfangen wurde, das ebenfalls über das Hybrid-Element 209 in die Kollisionserkennung 204 eingegeben wurde, wodurch ein Differenzsignal erhalten wird. Das Differenzsignal, das die von einer zweiten Station übertragene Energie darstellt, wird mit einem Schwellenwert verglichen, um eine Datenkollision zu erkennen. Ein zweites Verfahren zum Aufheben des Echos besteht darin, den Header des Pakets 404 für alle Datenpakete konstant zu halten. Eine Echokopie wird einmal berechnet oder bei einem alternativen Ausführungsbeispiel gleichzeitig während einer früheren Übertragung aus dem gemeinsam genutzten Medium 400 abgetastet und in der Kollisionserkennung 204 gespeichert. Die von einer zweiten Station übertragene Energie wird durch Subtrahieren dieser Echokopie von einem entsprechenden Bereich des Datenpakets erkannt.
Der MAC-Controller 206 empfängt das Signal CS von dem Trägersignal-/Header-Filter 302 und das Signal CD von der Kollisionserkennung 204 und steuert die Taktung des Übertragens von Daten an das gemeinsam genutzte Medium 400, indem er den Durchsatz des torgesteuerten Sende-CODEC 305 steuert. Wenn von der Kollisionserkennung 204 eine Datenkollision erkannt wird oder die Trägersignal-/Header-Erkennung 302 ein Datenpaket erkennt, verhindert der MAC-Controller 206, dass der torgesteuerte Sende-CODEC 305 Datenpakete von der Übertragungswarteschlange 208 verarbeitet. Das Hybrid-Element 209 wird daher daran gehindert, Daten auf das gemeinsam genutzte Medium 400 zu übertragen.
5 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das in der Lage ist, eine Verbindung zu mehreren gemeinsam genutzten Medien, wie beispielsweise einem gemeinsam genutzten LAN- und einem gemeinsam genutzten WAN-Medium, herzustellen oder unterschiedliche Frequenzbänder auf demselben gemeinsam genutzten Medium zu verwenden. In 5 sind die Komponenten der Netzwerkschnittstelle, also das Hybrid-Element 209, der torgesteuerte Empfangs-CODEC 303, das Trägersignal-/Header-Filter 302, der torgesteuerte Sende-CODEC 305, der MAC-Controller 206 und die Kollisionserkennung 204 in mehreren Kopien instanziiert. Jede der mehreren Kopien ist mit einem anderen gemeinsam genutzten Medium 530 verbunden oder verwendet unterschiedliche Frequenzen auf demselben gemeinsam genutzten Medium 530. In 5 umfassen die mehreren Kopien ein Sende-/Empfangselement 510 und ein Sende-/Empfangselement 511, die jeweils mit dem gemeinsam genutzten Medium 531 bzw. 532 verbunden sind. Im Allgemeinen ist jede beliebige Anzahl von Mehrfachkopien des Sende-/Empfangselements möglich. Eine Mehrfach-Empfangswarteschlange empfängt Abtastpakete von allen der mehreren Kopien (einschließlich der Sende-/Empfangselemente 510 und 511 sowie des torgesteuerten CODEC 303), speichert diese und überträgt sie an den Host-Prozessor der Station 520. Eine Mehrfach-Übertragungswarteschlange 508 hält für alle der gemeinsam genutzten Medien 530, 531 und 532 bestimmte Übertragungspakete und überträgt die Übertragungspakete an den entsprechenden torgesteuerten Übertragungs-CODEC (torgesteuerter CODEC 305 oder sein Gegenstück in dem Sende-/Empfangselement 510 bzw. 511). Das Übertragungspaket und die Abtastpakete werden in den Warteschlangen verschachtelt, wobei jedes der Übertragungspakete und der Empfangspakete eine Kennung aufweist, die angibt, mit welchem gemeinsam genutzten Medium 530, 531 oder 532 das Paket verbunden ist.
6 zeigt die Offline-Signalverarbeitung. In 6 stellt eine CODEC/MAC-Logik 603 die Trägersignal-/Header-Erkennung 302, den torgesteuerten CODEC 303, die Kollisionserkennung 204, den torgesteuerten CODEC 305, den MAC-Controller 206 und das Hybrid-Element 209 aus 3 dar. Pakete in Abtastform auf der Bitübertragungsschicht 300 werden in der Empfangswarteschlange 207 und in der Übertragungswarteschlange 208 in dem Offline-Prozessor 600 gespeichert. Die Empfangswarteschlange 207 überträgt Abtastpakete an den Demodulationsblock 601 in dem Offline-Prozessor 600. Der Modulationsblock 602 überträgt seinerseits Übertragungspakete an die Übertragungswarteschlange 208. Der Offline-Prozessor 600, der dem Prozessor 351 von 3 oder dem Prozessor 510 von 5 entspricht, kann in Hardware, in Software oder in einer Kombination aus Hardware und Software implementiert sein, wie zuvor bereits erörtert.
Der Offline-Prozessor 600 umfasst einen Demodulator 601, der Abtastpakete von der Empfangswarteschlange 207 der Bitübertragungsschicht 300 empfängt, und einen Modulator 602, der Übertragungspakete an die Übertragungswarteschlange 208 der Bitübertragungsschicht 300 sendet. Die Empfangswarteschlange 207 benachrichtigt den Demodulator 601 von dem Vorhandensein von zu verarbeitenden Abtastpaketen, und der Demodulator 601 verarbeitet die in der Empfangswarteschlange 207 gespeicherten empfangenen Abtastpakete. Der Demodulator 601 schließt die Signalverarbeitung des Abtastpakets ab, die noch nicht vorgenommen wurde, und das Abtastpaket wird aus der Empfangswarteschlange 207 entfernt. Wenn der Demodulator 601 das Abtastpaket verarbeitet hat, wird das verarbeitete Paket, das jetzt im Host-Datenformat vorliegt, an eine höhere Netzwerkprotokollschicht, wie beispielsweise TCP/IP, übertragen. Die Empfangswarteschlange 207 und die Übertragungswarteschlange 208 können teilweise in der Bitübertragungsschicht 300 und auch in dem Offline-Prozessor 600 implementiert sein, wie weiter oben bereits erörtert.
Die von dem Demodulator 601 oder von dem Modulator 602 geforderte Signalverarbeitungsgeschwindigkeit braucht nicht der beim Empfangen von Datenpaketen und beim Speichern von Abtastpaketen in der Empfangswarteschlange 207 zu entsprechen. So wird beispielsweise in 4 das Datenpaket 405 in der Empfangswarteschlange 207 empfangen, bevor das gesamte Datenpaket 404 verarbeitet worden ist (siehe Prozessortakt 407). In der Empfangswarteschlange 207 ist eine ausreichende Pufferung vorgesehen, um eine Reihe von Datenpaketen auf dem gemeinsam genutzten Medium 400 handzuhaben, die für die Station 350 bestimmt sind. Die durchschnittliche Geschwindigkeit der für die Station 350 bestimmten Datenpaketübertragung auf dem gemeinsam genutzten Medium 400 wird durch Netzwerkprotokolle einer höheren Schicht, wie beispielsweise TCP, gesteuert, und es handelt sich dabei um eine Geschwindigkeit, die unterhalb des maximalen Durchsatzes des Demodulators 601 liegt. Der Demodulator 601 sollte in der Lage sein, die Verarbeitung bei einer Geschwindigkeit durchzuführen, die ausreichend ist, um den für die Netzwerkanwendung in der Host-Station 350 erforderlichen Durchsatz zu erreichen, der sehr viel geringer sein kann als die Übertragungsgeschwindigkeit auf dem gemeinsam genutzten Medium 400.
Der Modulator 602 empfängt Übertragungsdaten von den höheren Netzwerkprotokollschichten, zum Beispiel TCP/IP, codiert die Host-Daten und verarbeitet sie zu Übertragungspaketen. Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Codieren der Host-Daten die Vorverarbeitung des Datenpakets in Übereinstimmung mit bekannten Kanalmerkmalen zwischen der Host-Station und der Empfangsstation. Eine solche Vorverarbeitung kann das Zuordnen von Bits (Bit Mapping) oder eine Trellis-Verarbeitung umfassen, um die Auswirkungen der Kanalverzerrung zu verringern. Vorverarbeitungsfunktionen werden, falls sie verwendet werden, mit den Empfangsfunktionen der Empfangsstation abgestimmt.
Die Übertragungspakete werden nach der Codierung an die Übertragungswarteschlange 208 übertragen. Die Übertragungswarteschlange 208 signalisiert dem MAC-Controller 206 (2) in der CODEC/MAC-Logik 603, dass ein Übertragungspaket bereit ist. Das Übertragungspaket wird dann unter der Steuerung des MAC-Controllers 206 durch das Hybrid-Element 209 an das gemeinsam genutzte Medium 400 übertragen.
7 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Demodulators 601. Obwohl dieselben Funktionen teilweise oder vollständige von einer Hardware-Implementierung ausgeführt werden können, ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Demodulator 601 in Software implementiert, wobei die Berechnungsressourcen der Station 350 verwendet werden.
Abtastpakete von der Empfangswarteschlange 207 werden von einem Header-Prozessor 701 und einem Resampler 702 empfangen. Der Header-Prozessor 701 verwendet Signale in einem dem Datenpaket 404 vorangestellten Header, welche die Quellstation und die einfließenden Kanalmerkmale angeben. Diese Signale werden als Index auf eine Modulationsprofiltabelle 711 verwendet. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel verwendet der Header-Prozessor 701 die Signale in dem Header, um einen Satz von Parametern zu berechnen, der eine Kanalschätzung, einen Satz von Entzerrerkoeffizienten und eine Taktungsphasen- und Frequenzschätzung umfasst. Dieser Satz von Parameter wird dann zum Steuern der Funktionen des Demodulators 700 verwendet und kann zusätzlich zur späteren Verwendung in einer Modulationsprofiltabelle 711 gespeichert werden.
Die Daten in der Modulationsprofiltabelle 711 oder die direkte Ausgabe des Header-Prozessors 701 stellen Parameter bereit, um mehrere Funktionen des Demodulators 700 zu steuern, und sie werden in eine Taktrückgewinnungseinheit 703 und in einen Entzerrer (FFE 704, DFE 705 und Teller 706) eingegeben. In dem Demodulator 700 handelt es sich bei dem Entzerrer um einen entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer mit adaptiv gewählten Parameter, der einen Vorwärtskopplungsabschnitt FFE 704 und einen Rückkopplungsabschnitt DFE 705 umfasst. Signale in dem Header werden auch verwendet, um eine anfängliche Baud-Phasen-Taktungsschätzung bereitzustellen, die in die Taktrückgewinnungseinheit 703 eingegeben wird. Die Taktrückgewinnungseinheit 703 steuert den Resampler 702, der den Versatz zwischen der Abtastgeschwindigkeit des torgesteuerten Empfangs-CODEC 303 der Bitübertragungsschicht 300 und der tatsächlichen Baudrate und -phase des Datenpakets 404 korrigiert.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel werden die durch den Header-Prozessor 701 berechneten Entzerrerkoeffizienten so ausgestaltet, dass die Funktion zum Anpassen der Baud-Phasenverschiebung des Resamplers 702 und die Funktion des Empfangsfilters 707 in dem FFE 704 ausgeführt werden.
Nachdem die Abtastpaketdaten den Resampler 702 durchlaufen haben, treten sie in das Empfangsfilter 707 ein. Das Empfangsfilter 707 bereitet die Empfangspaketdaten auf, indem es abgeglichene Filter (zum Begrenzen des Frequenzbereichs der abgetasteten Signale und zum Formen von Modulationsimpulsen) und einen Verstärkungsregelungs-Vervielfacher zum Korrigieren jeglichen konstanten Dämpfungsverlaufs von Signalen durch den Kanal des gemeinsam genutzten Mediums 400 hindurch einschließt.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in 7 gezeigt ist, erfolgt die Korrektur einer Interferenz zwischen den Symbolen als Ergebnis einer Dispersion in dem Kanal durch einen entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer, der den Vorwärtskopplungsentzerrer 704 und den Rückkopplungsentzerrer (DFE) 705 umfasst. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Entzerrung durch alternative Verfahren erfolgen, die einen entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer umfassen, der keinen Vorwärtskopplungsabschnitt aufweist, oder einen linearen Entzerrer, der keinen Rückkopplungsabschnitt aufweist. Die Parameter des Vorwärtskopplungsentzerrers 704 und des Rückkopplungsentzerrer 705 werden adaptiv in dem Adapter 712 ausgewählt, damit das Entfernen der Interferenz zwischen den Symbolen durch den Entzerrer optimiert wird. Der Entzerrer gibt ein korrigiertes Datensignal aus.
Das korrigierte Datensignal wird in den Teiler 706 eingegeben, der den decodierten Datensymbolwert auf der Grundlage des korrigierten Datensignals bestimmt. Der Adapter 712 gibt das korrigierte Datensignal aus dem Entzerrer und das decodierte Datensymbol aus dem Teller 706 ein und passt die Parameter des FFE 704 und des DFE 705 an, um die Funktionsweise des Entzerrers zu optimieren. Die Parameter des FFE 704 und des DFE 705 umfassen Vervielfältigerkoeffizienten von implementierten Transferfunktionen, die zum Modellieren von Kanalverzerrungen innerhalb des gemeinsam genutzten Medium 400 verwendet werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen werden die angepassten Parameter für den FFE 704 und den DFE 705 in die Modulationsprofiltabelle 711 zurückgespeichert, um eine Anpassung über aufeinander folgende Paketübertragungen hin vorzusehen, und sie können an die Taktrückgewinnungseinheit 703 geliefert werden.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die decodierten Datensymbole durch einen Viterbi-Decoder 708, einen Descrambler 709 und einen Reed-Solomon-Decoder 710 weiter verarbeitet. Der Viterbi-Decoder 708 verwendet einen allgemein bekannten Algorithmus zum Durchführen einer Schätzung der Sequenz mit der größten Wahrscheinlichkeit für das empfangene Signal unter Verwendung von auf weicher Entscheidung basierenden (Soff-Decision)-Ausgaben des Teilers 706. Der Descrambler 709 kehrt die Wirkung eines entsprechenden Scramblers, der in dem Übertragungsmodulator verwendet wird, um, um das Spektrum des Übertragungsdatensignals weiß zu machen. Der Reed-Solomon-Decoder 710 verwendet allgemein bekannte Algorithmen, um eine Fehlerkorrektur unter Verwendung redundanter Blockcodes durchzuführen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der Viterbi-Decoder 708 und der Reed-Solomon-Decoder 710 optional und können in der Signalverarbeitungskette nur dann verwendet werden, wenn die demodulierten Daten anscheinend fehlerhaft empfangen wurden, weil der Datendurchsatz des Demodulators 700 ohne diese Funktionen unter Umständen höher ist. In einigen Fällen kann die optionale Verwendung des Viterbi-Decoders 708 die Verwendung des entscheidungsrückgekoppelten Entzerrers 705 beschränken. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die verwendete Signalverarbeitungskette auf der Grundlage von Informationen, die wie zuvor beschrieben aus dem Header decodiert wurden, auf jedes abgetastete Analogpaket spezialisiert sein. Diese Decoder- und Filterfunktionen stellen eine weitere Decodierung und Fehlerkorrektur bereit, um die effektive Bitfehlerrate der Empfängerfunktion zu verbessern. Das decodierte digitale Paket wird dann an höhere Netzwerkprotokollschichten hinaufgereicht.
8 veranschaulicht ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Demodulators 601, wobei eine Modulation mit mehreren Trägern verwendet wird. Abtastpakete von der Empfangswarteschlange 207 werden von dem Header-Prozessor 801 und dem Resampler 802 empfangen, wobei der Paket-Header verwendet wird, um ein Modulationsprofil zu lokalisieren, das in den Modulationsprofilen 811 gespeichert ist. Das Modulationsprofil 811 speichert Parameter, die von der Taktrückgewinnungseinheit 803, dem FFE 804, dem Multi-Viterbi-Decoder 808 und dem Formatierer/Descrambler 809 benötigt werden. Nach dem Durchlaufen der Taktrückgewinnungseinheit 803, des Empfangsfilters 807 und des linearen Entzerrers 804 wird ein Block von Zeitdomänen-Abtastungen durch eine schnelle Fourier-Transformation FFT 805 in einen Block von Frequenzdomänen-Abtastungen transformiert, der Phasen und Amplituden für mehrere Träger darstellt. Jeder Träger wird durch einen Satz von Viterbi-Decodern 808 weiter demoduliert, wobei einer für jeden Träger vorhanden ist. Der entstehende Satz von Bitwerten, die in der Anzahl von Bits innerhalb des Satzes von Trägern variieren können, wird erneut formatiert und durch den Formatierer/Descrambler 809 entwürfelt. Die Verstärkungen und die Konstellationstiefe für jeden einzelnen Träger sind durch das Modulationsprofil beschrieben, das in den Modulationsprofilen 811 gespeichert ist.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 9 gezeigt. In 9 ist der Offline-Prozessor 600 in einen Hardware-Beschleuniger 900 und in eine Offline-Software 901 unterteilt. Beispielsweise dominieren bestimmte Prozesse, wie diejenigen, die in 7 von dem Resampler 702, dem Empfangsfilter 707, dem FFE 704 und dem DFE 705 durchgeführt werden, oft die gesamte Berechnung, bestehen aber zu einem großen Teil aus sich wiederholenden Multiplikations-Additions-Operationen. Diese Prozesse können in dem Hardware-Beschleuniger 900 implementiert werden, wodurch die Belastung von einem Host-Prozessor entfernt wird, der die Offline-Software 901 implementiert. Der Durchsatz des Offline-Prozessors 600 (6) kann daher durch diese Kombination aus Hardwareverarbeitung und Softwareverarbeitung erhöht werden. Alternativ kann die gesamte erforderliche Offline-Signalverarbeitung in der Hardware erfolgen.
Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel umfasst der torgesteuerte Empfangs-CODEC 303 (3) eine zusätzliche Signalverarbeitung, um eine Digitalsignalfilterung zu implementieren, die ausreichend ist, um Störsignale außer halb des Frequenzbands für Übertragungen auf dem gemeinsam genutzten Medium 400 abzuweisen. Bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst der torgesteuerte CODEC 303 außerdem eine zusätzliche Signalverarbeitung, um ein erneutes Abtasten zwischen der Taktfrequenz des torgesteuerten Empfangs-CODEC 303 und der tatsächlichen Baudrate des Datenpakets durchzuführen. Diese zusätzliche Verarbeitung kann die Größe der Abtastpakete verringern, die in der Empfangswarteschlange 207 gespeichert werden müssen. Bei diesen Ausführungsbeispielen werden die Teile der erforderlichen Signalverarbeitung, welche die meiste Zeit in Anspruch nehmen, in dem Offline-Prozessor 351 vorgenommen.
Bei einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel ist die Verarbeitung der Abtastpakete von der Empfangswarteschlange 207 (2, 3, 6 und 9) priorisiert, so dass Abtastpakete, die mit einer höheren Priorität versehen sind als andere, zuerst verarbeitet werden.
Bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel funktionieren die Trägersignal-/Header-Erkennung 302 (3) und die Kollisionserkennung 204 (2) so, dass sie ein gemeinsam genutztes Medium 400 auf das Vorhandensein von Rauschen überwachen, das die Übertragung eines Übertragungspakets stören könnte. Wenn Rauschen vor der Übertragung eines Übertragungspakets erkannt wird, behandeln die Trägersignal-/Header-Erkennung 302 und die Kollisionserkennung 204 das Rauschen als Datenkollision und weisen den MAC-Controller 206 an, die Übertragung des Übertragungspakets zu verzögern. Daher kann die Netzwerkschnittstelle 300 die Übertragung von Übertragungspaketen beim Erkennen von signifikantem Rauschen auf dem gemeinsam genutzten Medium 400 wiederherstellen und neu einplanen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden, wenn sich keine Datenpakete, die an die Station 350 gerichtet sind, auf dem gemeinsam genutzten Medium 400 befinden (wie in Periode 402 von 4), keine Abtastpakete in der Empfangswarteschlange 207 gespeichert, und es wird keine Verarbeitung in dem Prozessor 351 gestartet.
10 bis 15 zeigen Blockdiagramme einer Implementierung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Ein Blockdiagramm der Netzwerkschnittstelle 1000 ist in 10 gezeigt. In 10 umfasst die CODEC/MAC-Logik 1603 die Hardware, die erforderlich ist, um Datenpakete von dem gemeinsam genutzten Medium 1400 zu empfangen und sie als Abtastpakete an die Empfangswarteschlange 1207 zu übermitteln. Zusätzlich empfängt die CODEC/MAC-Logik 1603 Übertragungspakete von der Übertragungswarteschlange 1208 zur Übertragung als Datenpakete auf dem gemeinsam genutzten Medium 1400. Der Demodulator 1601 führt die notwendigen Funktionen zur Symbolverarbeitung aus, die zum Empfangen von Datenpaketen von dem gemeinsam genutzten Medium 1400 erforderlich sind, und der Modulator 1602 führt die notwendigen Funktionen zur Symbolverarbeitung aus, die zum Übertragen von Datenpaketen über das gemeinsam genutzte Medium 1400 erforderlich sind. Eine Schnittstelle 1010 stellt die Nebenschnittstellenlogik dar, die erforderlich ist, damit die Host-Station die Netzwerkschnittstelle 1000 betreiben kann, und umfasst die Warteschlangen 1204 und 1401.
Bei dieser Implementierung sind der Demodulator 1601 und der Modulator 1602 in Softwarecode implementiert, der auf der Host-Station ausgeführt wird. Die Empfangswarteschlange 1207 und die Übertragungswarteschlange 1208 sind in dem Speicher der Host-Station implementiert.
11 zeigt ein Blockdiagramm der CODEC/MAC-Logik 1603. In dem Empfangsmodus werden Datenpakete in dem A/D-Wandler 1112 empfangen. Das Vorhandensein des digitalisierten Datenpakets wird durch eine Trägererkennungseinheit 1101 erkannt. Die Trägererkennungseinheit 1101 benachrichtigt die Steuerung 1102, und das digitalisierte Datenpaket wird an die Empfangswarteschlange 1207 weitergeleitet. In dem Übertragungsmodus werden Abtastpakete in der Übertragungswarteschlange 1208 empfangen und, als Reaktion auf Signale von der Steuerung 1102, zunächst an den A/D-Wandler 1113 und dann an das gemeinsam genutzte Medium 400 gesendet. Die Kollisionserkennung wird mit dem Echounterdrücker 1108 und der Trägererkennungseinheit 1106 vorgenommen, die Signale an die Steuerung 1102 ausgibt. Die Warteschlange 1109 und die Warteschlange 1110 halten Steuerparameter für den Echounterdrücker 1108. Der Addierer 1111 subtrahiert das in dem Echounterdrücker 1108 generierte Echo von den digitalisierten Datenpaketen. Die Trägererkennungseinheit 1106 überwacht die Ausgabe des Addierers 1111 und erkennt das Vorhandensein einer Übertragung von einer anderen Station. Wie bereits oben erörtert, verzögert das Vorhandensein dieser Übertragung jegliche andere Übertragung von der CODEC/MAC-Logik 1603.
12 zeigt ein Blockdiagramm des Demodulators 1601. Abtastpakete von der Empfangswarteschlange 1207 werden in einem Header-Demodulator 1201 und in einem Daten-Demodulator 1202 empfangen. Der Header-Demodulator 1201 demoduliert den Header des Abtastpakets, um die Demodulationsparameter zu bestimmen. Der Daten-Demodulator 1202 führt die Symbolverarbeitung durch, die erforderlich ist, um die Abtastpakete in das Datenpaketformat des Hosts zu konvertieren. Der Header-Demodulator 1201 bestimmt außerdem, dass das empfangene Datenpaket für die Host-Station bestimmt ist. Die Daten in dem Datenpaketformat des Hosts werden an die Warteschlange 1204 gesendet, die Bestandteil der Schnittstelle 1010 (10) ist. Die CRC-Prüfeinheit 1203 empfängt die Host-Datenpakete ebenfalls.
13 zeigt die bevorzugte Implementierung des Daten-Demodulators 1202, der den in 7 und 8 gezeigten Daten-Demodulatoren ähnelt. Der Daten-Demodulator 1202 umfasst den Resampler 1301, einen Vorwärtskopplungsentzerrer 1303, einen entscheidungsrückgekoppelten Entzerrer 1304, den Teiler 1305, den Viterbi-Decoder 1309, den Symbol Mapper 1306 und den Descrambler 1307. Die Fehlerüberwachungseinheit 1308 und der Baud-Phasen-Tracker 1302 stellen eine Ausgabeüberwachung und eine Eingabe an den Resampler 1301 bereit. Parameter, die den Demodulationsprozess steuern (in 7 und 8 als in den Modulationsprofilen 711 und 811 gespeichert gezeigt) werden in 13 als Eingaben an die verschiedenen Funktionen des Blockdiagramms gezeigt. Die Verwendung des DFE 1304 und des Viterbi-Decoders 1309 bei der Verarbeitung von Symbolen ist in dieser Implementierung optional.
14 zeigt ein Blockdiagramm des Modulators 1602 (10). Die Daten in dem Datenpaketformat des Hosts werden in der Warteschlange 1401 gepuffert, die Bestandteil der Schnittstelle 1010 ist. Der Modulator 1405 konvertiert die Host-Daten in das Abtastpaketformat und überträgt das Abtastpaket an die Übertragungswarteschlange 1208. Die MAC-Adresse 1403 und der Pfad 1404 versorgen den Modulator 1405 mit geeigneten Parameter, um das Host-Datenpaket als Reaktion auf das Host-Datenpaket selbst zu modulieren. Diese Parameter umfassen Parameter, welche den Übertragungskanal zwischen der Host-Station und einer Empfangsstation beschreiben.
15 zeigt ein Blockdiagramm des Modulators 1405. Der Modulator 1405 umfasst einen Scrambler 1501, eine Bitzuordnungseinheit (Bit Mapper) 1502, einen Trellis-Codierer 1503, einen Vorcodierer 1504, ein Übertragungsfilter 1506 und einen Header-Generator 1505. Der Vorcodierer 1504 ist optional, und die Host-Daten werden, in Abhängigkeit von Parameter, die von dem Pfad 1404 aus in den Modulator 1405 eingegeben wurden, entweder durch den Bit Mapper 1502 oder den Trellis-Codierer 1503 verarbeitet.
Kanalschätzung, Entzerrertraining und Header-Verarbeitung
Viele Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in lokalen Netzwerken verwendet werden, die mehrere Stationen aufweisen, welche über bereits vorhandene Twisted-Pair-Telefonkabel in einem Wohnhaus oder in einer kleinen Firma miteinander verbunden sind. Im Gegensatz zu vorhandenen LAN-Geräten, bei denen die Verwendung von entsprechend konditionierter Verkabelung erforderlich ist, um die Verzerrung der Signale zu verhindern, wird in diesen Anwendungen häufig eine nicht konditionierte Verkabelung verwendet, die zu schwerwiegenden Verzerrungen von Datenpaketen führen kann. Um die Datenpakete zu decodieren, muss die Verzerrung durch eine Entzerrung des Datenpaketsignals korrigiert werden. Das Wesen der Kanalverzerrung wird im Allgemeinen für jedes Paar von Stationen in dem Netzwerk unterschiedlich sein, so dass die Entzerrparameter für jeden Pfad in dem Netzwerk unterschiedlich sein werden.
Die Stationen kommunizieren durch Senden kurzer Datenpakete. Bei den meisten Ausführungsbeispielen umfasst jedes Datenpaket 2100 einen Header 2101, dem Nutzdaten 2104 folgen, wie in 21 gezeigt. Der Header 2101 gibt die Quelle und das Ziel des Pakets und möglicherweise einige weitere Informationen an, die von dem Schnittstellensystem verwendet werden. Der Header 2101 aktiviert außerdem die Taktsynchronisation zum Decodieren der Nutzdaten 2104. Die Nutzdaten 2104 enthalten diejenigen Daten, die von den höheren OSI-Schichten verwendet werden (siehe R. L. FREEMAN, TELECOMMUNICATIONS SYSTEMS ENGINEERING, dritte Ausgabe (1996)). Bei vielen Ausführungsbeispielen werden die Nutzdaten 2104 gemäß einem zuvor bereits ausgehandelten Modulationsschema moduliert, die Informationen zur Modulation von Nutzdaten können jedoch auch in dem Header 2101 enthalten sein.
Bei den meisten Ausführungsbeispielen führen zwei Stationen, bevor sie Daten austauschen, eine anfängliche Trainingsroutine durch, um die Kanalverzerrung zu kennzeichnen, sie trainieren ihre Entzerrer, indem sie die in den Verzerrern zu verwendenden Parameter bestimmen (siehe 8 und 9), und sie handeln Modulationsparameter aus, um die Effizienz des Durchsatzes zu maximieren. Dieses Trainingsprozedur wird nur beim Systemstart durchgeführt oder wenn sich die Leitungsbedingungen ändern. Sobald das Training abgeschlossen ist, können die Stationen eine unbegrenzte Anzahl von Paketen austauschen. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird der Entzerrer beim Empfang jedes Datenpakets trainiert.
Das MAC-Protokoll für den Mehrfachzugriff reguliert den Zugriff auf das Netzwerk. Nur eine Station darf zu einem bestimmten Zeitpunkt übertragen, wobei der MAC bestimmt, welche Station zu einem beliebigen, bestimmten Zeitpunkt gerade überträgt. Bei den meisten Ausführungsbeispielen stellt der MAC keinerlei Informationen bereit, die das Bestimmen der Quelle bzw. des Ziels des Pakets unterstützen. Die Quelle und das Ziel können nur durch Untersuchung des empfangenen Signals bestimmt werden.
Ein Hauptproblem besteht darin, dass, wenn ein Signal auf dem gemeinsam genutzten Medium 400 (3) erkannt wird, der Host-Station 350 weder die Quelle noch das beabsichtigte Ziel bekannt ist. Die Quelle und das Ziel sind in dem Header 2102 codiert, aber der Header 2102 kann ohne Entzerrung nicht decodiert werden, und für die Entzerrung ist die vorherige Kenntnis der Quelle und des Ziels erforderlich (so dass die vorbestimmten Kanalmerkmale verwendet werden können). Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt ist, dass der Algorithmus zum Decodieren des Headers eine relativ geringe Komplexität hinsichtlich der Berechnung aufweisen muss, so dass die Kosten minimal sind, wenn die Zielerkennung in der Hardware implementiert ist, oder dass nur geringe Berechnungskosten entstehen, wenn die Header-Erkennung in dem Offline-Prozessor 351 implementiert ist. Dies schließt die Durchführung einer ausgefeilteren, an den Nutzdaten 2104 vorgenommenen Analyse aus. Eine weiterer zu berücksichtigender Aspekt ist, dass der Header 2101 so kurz wie möglich sein sollte, um den Systemaufwand zu minimieren, der mit dem Datenpaketdurchsatz auf einem gemeinsam genutzten Medium 400 verbunden ist.
Die Hauptquelle für Signalverzerrungen liegt in nicht korrekt abgeschlossenen Leitungen in dem gemeinsam genutzten Medium 400. Eine nicht korrekt abgeschlossene Leitung verursacht eine Reflexion, wodurch Echos in die Impulsantwort sowie spektrale Nullen in die Frequenzantwort des Kanals eingebracht werden. 16 zeigt eine typische Verkabelung in einem Wohnhaus, die als gemeinsam genutztes Medium 1600 verwendet wird. In 16 bildet das gemeinsam genutzte Medium 1600 ein Netzwerk mit Leitungen, die an Anschlussbuchsen in dem Zimmer_2 1601, in dem Zimmer_3 1602, in dem Arbeitszimmer 1603, in dem Zimmer_1 1605 und in der Küche 1604 abgeschlossen sind. Stationen wie beispielsweise die Host-Station 350 (3) können an jede der Anschlussbuchsen des gemeinsam genutzten Mediums 1600 angeschlossen werden. Zusätzlich werden Stationen in der Regel an mehrere der Anschlussbuchsen des gemeinsam genutzten Mediums 1600 angeschlossen. 17A zeigt die Impulsantwort zwischen den Anschlussbuchsen für das Zimmer_3 1602 und für die Küche 1604, wenn die Anschlussbuchsen für das Zimmer_2 1600, das Arbeitszimmer 1603 und das Zimmer_1 1605 ordnungsgemäß mit 100-Ohm-Widerständen abgeschlossen sind. 17B zeigt die Frequenzantwort zwischen dem Zimmer_3 1602 und der Küche 1604, wenn die Anschlussbuchsen für das Zimmer_2 1600, das Arbeitszimmer 1603 und das Zimmer_1 1605 ordnungsgemäß mit 100-Ohm-Widerständen abgeschlossen sind.
18A bis 18F zeigen eine 4-CAP-Konstellation (trägerlose Amplituden-Phasenmodulation), bei der die Übertragung über den in 17A und 17B gezeigten Kanal erfolgt. Eine QPSK-Konstellation wie 4-CAP oder 4-QAM (Quadraturamplitudenmodulation) stellt Daten dar, die unter Verwendung von vier Symbolen mit gleichem Größenwert mit einem Phasenversatz von 90 Grad zwischen benachbarten Symbolen gesendet werden. 18A zeigt die 4-CAP-Konstellation bei 0,14 MBaud, 18B zeigt die 4-CAP-Konstellation bei 0,41 MBaud, 18C zeigt die 4-CAP-Konstellation bei 0,68 MBaud, 18D zeigt die 4-CAP-Konstellation bei 1,09 MBaud, 18E zeigt die 4-CAP-Konstellation bei 4,35 MBaud, und 18F zeigt die 4-CAP-Konstellation bei 8,70 MBaud. Weitere Konstellationen mit einem anderen Symbolalphabet können ebenfalls auf dem gemeinsam genutzten Medium 1600 verwendet werden. In 18A bis 18F wird angenommen, dass die Mittenfrequenz gleich dem 0,8-fachen der Baud-Frequenz ist. Wie aus 18A bis 18F ersichtlich ist, bringt der Kanal eine gewisse Verzerrung ein (angegeben durch die Ausbreitung jedes der Symbole in der Konstellation), aber eine fehlerfreie Decodierung einer 4-CAP-Konstellation ist bei jeder gezeigten Baudrate immer noch möglich.
In der Regel sind jedoch etliche der Anschlussbuchsen in dem Netzwerk nicht oder nicht korrekt abgeschlossen. 19A und 19B zeigen die Impulsantwort bzw. die Frequenzantwort zwischen den Anschlussbuchsen von Zimmer_3 1602 und Küche 1604, wenn die Anschlussbuchsen von Zimmer_2 1601, Arbeitszimmer 1603 und Zimmer_1 1605 nicht abgeschlossen sind. Die nicht abgeschlossenen Anschlussbuchsen verursachen starke Reflexionen, wobei sie Nullen (Punkte mit geringer Frequenzantwort) in den Kanal einbringen. 20A bis 20F zeigen die 4-CAP-Konstellation für Symbole, die zwischen dem Zimmer_3 1602 und der Küche 1604 für die Baudraten 0,14 MBaud, 0,41 MBaud, 0,68 MBaud, 1,09 MBaud, 4,35 MBaud bzw. 8,70 MBaud übertragen wurden. In 20A bis 20F wird angenommen, dass die Mittenfrequenz bei der Übertragung gleich dem 0,8-fachen der Baud-Frequenz ist. Wie in 20A bis 20F gezeigt, liegt die maximale Baudrate für nicht entzerrte Übertragungen mit 4-CAP irgendwo unterhalb von 1 MBaud. Bei längeren Leitungen in dem gemeinsam genutzten Medium 1600 wäre die Baudrate sogar noch geringer.
Der Prozess des Erfassens und Verarbeitens eines Datenpakets umfasst drei Aufgaben: Bestimmen, ob das Ziel des Datenpakets mit dem der Host-Station übereinstimmt, falls nicht, kann das Datenpaket verworfen werden; Decodieren der Identifikation der Quelle und jeglicher anderer Informationen, die erforderlich sind, um die Demodulations-/Entzerrparameter zu bestimmen; und Erfassen der korrekten Baud-Phase (das heißt der korrekten Abtastphase) zum Demodulieren der Nutzdaten. Die Baud-Phase ist nicht bekannt, wenn ein Datenpaket anfänglich empfangen wird, weil die Stationen nicht mit einem gemeinsamen Taktgeber synchronisiert sind. Die Baud-Phase muss exakt bestimmt werden, um die Nutzdaten unter Verwendung der vorbestimmten Parameter zu demodulieren. Ein Abschnitt von Header 2101 (21), eine Präambel 2102, wird für die Baud-Synchronisation verwendet.
Der Erfassungsprozess verwendet den Header 2101 des Datenpakets 2100. Die Länge des Headers 2101 bedeutet zusätzlichen Aufwand, welcher den Durchsatz des Netzwerks auf dem gemeinsam genutzten Medium 1600 beeinflusst. Die Berechnungskosten für das Verarbeiten des Headers 2101 sind ebenfalls zusätzlicher Aufwand, der die Kosten für die Netzwerkschnittstelle 300 (3) beeinflusst. Bei vielen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung betragen typische Umfange der Nutzdaten 2104 etwa 100 Byte, 500 Byte und 1000 Byte. Mit dieser Erfindung können Nutzdaten 2104 jeglichen Umfangs verwendet werden. Wenn die Nutzdaten 2104 lang sind, ist der zusätzliche Aufwand durch den Header nicht so bedeutsam. Wenn jedoch kurze Datenpakete verarbeitet werden, wird der zusätzliche Aufwand durch den Header sehr wichtig.
Wie zuvor bereits angegeben, besteht eine offensichtliche Sackgasse hinsichtlich des Decodierens der Quelle und des Ziels: Die Quelle und das Ziel können ohne Entzerrung nicht decodiert werden, aber die Entzerrung erfordert die vorherige Kenntnis der Quelle und des Ziels. Außerdem ist das Erfassen der Baud-Phase schwierig. Modems nutzen in der Regel einen Ton mit fester Frequenz oder eine Kombination von Tönen am Anfang des Datenpakets, um eine effiziente Synchronisation zu ermöglichen. In dem Fall, in dem ein einzelner Ton verwendet wird, kann die absolute Phase des Tons gemessen und zur Bestimmung der Baud-Phase verwendet werden. Bei zwei Tönen kann die relative Phase zwischen den Tönen verwendet werden. Bei der oben beschriebenen schwerwiegenden Kanalverzerrung können jedoch bei willkürlichen Frequenzen tiefe spektrale Nullen auftreten. Ein einzelner Ton mit fester Frequenz kann leicht auf einen Pegel gedämpft werden, bei dem er nicht mehr verwendbar ist. Analog könnte bei einem Paar von Tönen jeder der beiden Töne auf einen Pegel gedämpft werden, bei dem er nicht mehr verwendbar ist. Außerdem bringt bei einer Präambel, die im Verhältnis zu der Zeit des längsten Echos kurz ist, der Kanal Laufzeiten ein, welche die Phasenmessung unbrauchbar machen könnten.
Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, um an diese Probleme heranzugehen. Ein Verfahren würde darin bestehen, mit jedem Paket ein Trainingssignal zu senden. Die Entzerrparameter können aus dem Trainingssignal bestimmt werden, wodurch das Decodieren der Header-Informationsfelder ermöglicht wird, aber dies könnte zu einer hohen Komplexität der Berechnungen und aufgrund der größeren Länge des Datenpakets zu einem geringeren Durchsatz führen. Dieses Verfahren wird weiter unten erörtert. Ein weiteres Verfahren besteht darin, die Baudrate des Headers auf eine Rate zu verringern, bei der niemals eine Entzerrung nötig ist, aber dies kann ebenfalls zu großem Aufwand aufgrund der Länge der Datenpakete führen.
Ein ausgefeilteres Verfahren besteht darin, eine lineare Entzerrung an dem Sender vorzunehmen. Angenommen, dass es nur ein beabsichtigtes Ziel für jedes Datenpaket gibt, könnte der Sender den Kanal so invertieren, dass das Signal beim Erkennen durch die beabsichtigte Zielstation nicht verzerrt würde. Folglich würde an dem Empfänger keine Entzerrung erforderlich sein. Das Signal würde für die übrigen Vorrichtungen in dem Netzwerk immer noch verzerrt erscheinen, aber dies wurde nichts ausmachen, solange diese Vorrichtungen über eine Möglichkeit verfügten, um festzustellen, dass das Paket nicht für sie bestimmt war. Die Schwierigkeit bei der linearen Entzerrung liegt jedoch darin, dass der Signal-Rausch-Abstand unannehmbar schlecht ist, insbesondere, wenn der Kanal spektrale Nullen enthält. Ein offensichtliches Problemszenario ist gegeben, wenn einer der Töne für die Präambel auf eine spektrale Null fällt.
Als Alternative zur linearen Entzerrung kann der Header an der Sendestation vorcodiert werden. (Siehe G. D. Forney, Jr. und M. V. Eyuboglu, "Combined Equalization and Coding Using Precoding", IEEE COMM. MAG., Dezember 1991, Seiten 25–34). Bei der Vorcodierung handelt es sich um ein Verfahren zur nichtlinearen Entzerrung mit nahezu optimalem Signal-Rausch-Abstand. Es gibt mehrere verschiedene Arten von Vorcodierung, die verwendet werden können, aber die Tomlinson-Vorcodierung ist wahrscheinlich die einfachste und ist zum Entzerren des Headers geeignet.
Die Vorcodierung kann jedoch nicht zur Baud-Synchronisation verwendet werden, weil das entstehende Signal kein Tonsignal wäre. Ein weiteres Problem bei der Vorcodierung besteht darin, dass für den Decodierungsprozess die Kenntnis eines Skalierungsfaktors erforderlich wäre, der für jeden Pfad anders sein könnte. Der Skalierungsfaktor kann nicht auf einfache oder robuste Weise durch die Analyse des vorcodierten Signals bestimmt werden. Es wäre wünschenswert, den Skalierungsfaktor unter Verwendung einer Bitfolge in dem Header zu codieren, aber das Decodieren dieser Bits wäre genauso problematisch wie das Decodieren der Quell- und Zielbits, es kann nicht ohne vorherige Kenntnis des Skalierungsfaktors erfolgen.
Ein Erfassungsverfahren besteht aus zwei Komponenten: Zunächst wird zur Erfassung der Taktung eine linear entzerrte Zweiton-Präambel mit variabler Frequenz verwendet; als Zweites wird zum Codieren von Informationen in dem Header eine Tomlinson-Vorcodierung (oder ein anderes Vorcodierungsschema) mit einem nichtlinearen quantisierten Skalierungsfaktor verwendet.
21 zeigt ein Datenpaket 2100 zur Verwendung mit diesem Verfahren. Das Datenpaket 2100 weist einen Header 2101 auf, der aus einer Präambel 2102 und Header-Informationen 2103 besteht. Das Datenpaket 2100 enthält außerdem Nutzdaten 2104.
Bei diesem Verfahren umfasst die Präambel 2102 zwei Töne, deren Frequenzen um ein Viertel der Baudrate voneinander getrennt sind. Auch andere Trennungen der beiden Töne sind möglich. Die beiden Töne werden an dem Sender linear entzerrt, um die Kanalverzerrung für ein einzelnes Ziel zu korrigieren. Die entstehende Präambel hat daher eine Länge von etwa 28 Symbolen, einschließlich den Nachsätzen (Tails) aus der linearen Entzerrung. Bei höheren Baudraten (zum Beispiel 10 MBaud) muss die Präambel unter Umständen verlängert werden.
Die Frequenz der Töne ist variabel und kann für jedes Paar von Vorrichtungen in dem Netzwerk anders sein. Zu dem Zeitpunkt des Trainings wird eine Mischfrequenz gewählt, mit dem Ziel, den Signal-Rausch-Abstand an dem Empfänger zu maximieren. Die Mischfrequenz ist pfadabhängig und variiert für jedes Paar aus Sender und Empfänger. Selbst bei einem stark verzerrten Kanal ist es in höchstem Maße wahrscheinlich, dass es eine Frequenz gibt, bei der keiner der Töne auf eine spektrale Null fällt.
Bei den Header-Informationen 2103 handelt es sich in der Regel um vorcodierte 4-CAP-(QBSK)-Daten, die beispielsweise 21 Symbole aufweisen. Sowohl die Header-Informationen 2103 als auch die Präambel 2102 werden in einem anfänglichen Trainingsschritt vorberechnet, wenn das Netzwerk initialisiert wird.
22 zeigt ein Verfahren zum Empfangen eines Datenpakets, zum Bestimmen der Baud-Phase und zum Decodieren des Headers. In Schritt 2201 (22) wird das Datenpaket 2100 an der Host-Station 350 (3) empfangen. Wie zuvor bereits erörtert, umfassen die Header-Informationen 2103 Ziel- und Quelldaten, und die Präambel 2102 umfasst zwei Töne, die mit einer vordefinierten Mischfrequenz gemischt und an der Sendestation linear entzerrt worden sind. Zusätzlich wurden die Header-Informationen 2103 vorcodiert. Es sei angemerkt, dass Datenpakete von der Empfangswarteschlange 207 (3) empfangen werden, wenn die Verarbeitung offline erfolgt, oder von dem gemeinsam genutzten Medium 1600, wenn die Header-Verarbeitung online in der Hardware erfolgt.
Die Schätzung der Baud-Phase erfolgt in zwei Schritten. Zunächst wird unter Verwendung der relativen Phase der beiden Töne in einer Rohphasenschätzung 2202 eine rohe Schätzung erhalten. Bei diesem Schritt ist keine Kenntnis der Mischfrequenz für die Präambel erforderlich. Als Zweites wird unter Verwendung der absoluten Phase der Töne in einer Feinphasenschätzung 2203 eine feine Schätzung erhalten. Bei dem zweiten Schritt ist eine Schätzung der Mischfrequenz für die Präambel erforderlich. Unter Verwendung dieses Verfahrens kann, bei Verwendung einer kurzen Präambel, eine exakte Schätzung der Baud-Phase erhalten werden.
Bei der Roh-Baud-Phasenschätzung 2202 wird die Roh-Baud-Phase auf der Grundlage der relativen Phase der beiden Töne in der Präambel 2102 ohne jegliche Kenntnis der Mischfrequenz geschätzt. Die Phasenschätzung wird durch Auswerten der Phase der diskreten Fourier-Transformation des Quadrats des Empfangssignals auf der Frequenz ermittelt, die gleich dem Tonabstand ist. In diesem Beispiel beträgt die Tonfrequenz ein Viertel der Baud-Frequenz, obwohl auch andere Abstände verwendet werden können. Daher wird die Roh-Baud-Phasenschätzung wie folgt angegeben: ⌀1 = (2/π) Phase (Σtx(t)2e–(ift/4), (1)wobei x(t) das tatsächlich von dem gemeinsam genutzten Medium 400 empfangene Signal ist, das Signal, das von der Präambel mit zwei Tönen stammt, und f die Baud-Frequenz ist.
Bei der Fein-Baud-Phasenschätzung 2203 wird die absolute Phase der beiden Präambeltöne verwendet, und es ist eine Schätzung der Mischfrequenz erforderlich. Die Mischfrequenz ist der Empfangs-Host-Station 350 zunächst unbekannt. Die Mischfrequenz wird aus der Potenz der ersten Ableitung des Präambelsignals geschätzt, wobei die erste Ableitung durch ein einfaches diskretes Zeitfilter H(D) = 1 – D geschätzt wird. Bei dem Verhältnis der mittleren Potenz dieser Ableitung zur mittleren Potenz der Präambel handelt es sich in etwa um eine lineare Funktion der Mischfrequenz.
Um die Fein-Baud-Phasenschätzung bei der Feinphasenschätzung 2203 zu erhalten, wird die Präambel mit Optimalfiltern mit komplexen Werten gefiltert, um die Baudratensymbole z(n) zu erhalten. Die Phase dieser Optimalfilter wird auf der Grundlage der Grob-Baud-Phasenschätzung gewählt. Die Fein-Baud-Phasenschätzung wird dann wie folgt angegeben: ⌀2 = ⌀1 – (f/4πfm) Phase (Σnz(n)z(–n)),wobei es sich bei f_m um die geschätzte Mischfrequenz handelt.
Die Header-Informationen 2103 werden unter Verwendung der Tomlinson-Vorcodierung oder eines anderen Vorcodierungsschemas an der Sendestation vorcodiert. Nach dem Stand der Technik sind mehrere Vorcodierungsverfahren bekannt. Die Vorcodierung stellt eine nahezu optimale Leistung bereit, ohne dass es hierzu erforderlich ist, dass der Empfänger Kenntnis von den Entzerrparametern hat. Der Decodierungsschritt jedoch erfordert sehr wohl Kenntnis des Skalierungsfaktors für eine Modulo-Operation. Bei einer typischen Punkt-zu-Punkt-Modemanwendung ist dieser Skalierungsfaktor dem Empfänger im Vorhinein bekannt. In Fällen, in denen jedoch der Skalierungsfaktor für jedes Paar aus Quelle und Ziel unterschiedlich ist und die Quelle dem Empfänger anfänglich nicht bekannt ist, ist der Skalierungsfaktor dem Empfänger ebenfalls nicht bekannt.
Der Skalierungsfaktor wird bei dem Schritt der Rückgewinnung des Skalierungsfaktors 2204 bestimmt. Es kann gezeigt werden, dass das erste Symbol einer mit Tomlinson vorcodierten QPSK-Sequenz ohne Kenntnis des Skalierungsfaktors decodiert werden kann. Dieses Merkmal kann ausgenutzt werden, indem der Skalierungsfaktor gänzlich innerhalb des ersten Symbols codiert wird. Es kann jedoch nur eine begrenzte Anzahl von Informationen in dem ersten Symbol übermittelt werden. Wenn eine 4-CAP-Symbolcodierung verwendet wird, wie dies häufig für den Rest des Headers 2101 der Fall ist, kann ein in dem ersten Symbol codierter Skalierungsfaktor nur vier Werte annehmen.
Die QPSK-Codierung betrifft eine Konstellation von 4 Symbolen mit gleichem Größenwert mit einem Phasenversatz von 90 Grad zwischen benachbarten Symbolen. Bei der QPSK-Codierung handelt es sich entweder um 4-CAP (trägerlose Amplituden-/Phasenmodulation) oder um 4-QAM (Quadraturamplitudenmodulation).
Ein Skalierungsfaktor mit nur vier Werten ist nicht ausreichend. Ein Verfahren zum Lösen dieses Problems besteht darin, den Skalierungsfaktor nichtlinear in Schritten von 3 dB zu quantisieren. Es können auch andere Schrittgrößen verwendet werden. Die Phase der aufeinander folgenden Quantisierungsschritte wird jeweils um 90 Grad gedreht. Die entstehende Konstellation ist in 23A gezeigt. Der Größenwert des Skalierungsfaktorsymbols beträgt das Doppelte des Größenwerts der Symbole in einer 4-CAP-Header-Konstellation. Der Größenwert der Symbole ist durch den höchstmöglichen Größenwert des Ausgangssignals des Vorcodierers beschränkt. Die Konstellation in 23A kann unendlich viele Punkte aufweisen, daher besteht keine Begrenzung für den Größenwert des Skalierungsfaktors, der übermittelt werden kann. Die einzige Beschränkung besteht darin, dass der Skalierungsfaktor nur quantisierte Werte annehmen kann (in diesem Beispiel 3 dB).
Ein wichtiges Merkmal dieses Verfahrens besteht darin, dass der minimale Abstand zwischen dem übertragenen Wert und seinen nächsten Nachbarn in der Konstellation nicht geringer ist als der minimale Abstand zwischen Punkten in den für die Header-Felder verwendeten 4-CAP-Konstellationen. Daher ist die Rauschunempfindlichkeitdes Skalierungsfaktors wenigstens so gut wie die Rauschunempfindlichkeit des verbleibenden Headers. Beispielsweise beträgt in 23A der minimale Abstand von einem Punkt der Skalierungsfaktor-Konstellation zu seinem nächsten Nachbarn 2,12, während der minimale Abstand in der in 23B gezeigten QPSK-Konstellation 2,0 beträgt.
Sobald der Skalierungsfaktor bekannt ist, können die Header-Informationen 2103 bei der Header-Decodierung 2205 decodiert werden, und die Zieladresse kann wiederhergestellt werden. Beim Prüfen des Ziels 2206 wird die Zieladresse anhand der Host-Stationsadressen überprüft, und wenn eine Übereinstimmung vorliegt, werden die Nutzdaten 2104 in dem Schritt des Decodierens der Nutzdaten 2207 decodiert. Wenn keine Übereinstimmung vorliegt, wird das Datenpaket 2100 in dem Schritt des Verwerfens des Datenpakets 2208 verworfen, und die Host-Station 350 beginnt, das nächste Datenpaket zu verarbeiten.
Die Verwendung des obigen Verfahrens zur Baud-Phasenschätzung und zur Skalierung der Informationen führt zu einem Baud-Synchronisationsfehler von im Allgemeinen weniger als 3 dB Dämpfung und bewirkt eine Quantisierung des Vorcodierungs-Skalierungsfaktors (die nur den Header 2101 betrifft) von weniger als 3 dB Dämpfung. Im schlimmsten Fall beträgt daher die Dämpfung bei dem Signal-Rausch-Abstand beim Decodieren des Headers 2101 6 dB. Zusätzlich besteht beim Decodieren des Headers 2101 eine beträchtliche Komplexität hinsichtlich der Decodierung. Für die Taktsynchronisation (Baud-Phasenschätzung in den Schritten 2202 und 2203) beispielsweise können etwa 1.348 echte MPYA-Operationen erforderlich sein. Das nachfolgende Decodieren des Ziels erfordert noch zusätzlich 512 echte MPYA-Operationen. Die Taktsynchronisation und das Decodieren des Ziels müssen für jedes empfangene Datenpaket vorgenommen werden.
Während der anfänglichen Trainingssequenz des Netzwerks erhält jede Station ein Kanalmodell, welches die Kanalantwort bei der Kommunikation zwischen sich selbst und allen übrigen Stationen darstellt. Das Kanalmodell wird zur weiteren Verwendung gespeichert (siehe Modulationsprofile 711 und 811 in 7 und 8), wodurch die Entzerrer "trainiert" werden.
Ein alternatives Verfahren zur Header-Verarbeitung, das in 24 gezeigt ist, betrifft das Modellieren des Kanals für jedes empfangene Datenpaket. Das Datenpaket 2100 (21) wird in dem Schritt des Empfangens des Datenpakets 2401 empfangen. Bei diesem Verfahren umfasst die Präambel 2102 (21) ein Ziel-Tag und eine Trainingssequenz. Die Trainingssequenz wird verwendet, um ein Kanalmodell in dem Schritt des Berechnens der Kanalschätzung 2402 zu erhalten. Das Kanalmodell kann verwendet werden, um entweder das Ziel-Tag zu decodieren und dieses mit einem Satz aus einer oder mehreren Adressen zu vergleichen, welchen die Station empfängt, oder jede der einen oder mehreren von der Station empfangenen Adressen kann unter Verwendung des Kanalmodells zum Vergleichen mit dem Ziel-Tag codiert werden.
In 24 wird in Schritt 2403 jede der einen oder mehreren Adressen mit der Kanalschätzung gefaltet, und das Ergebnis wird in Schritt 2404 mit dem Ziel-Tag verglichen. Wenn in Schritt 2405 keine Übereinstimmung vorliegt, prüft die Host-Station 350 (3) in Schritt 2407, ob alle Adressen geprüft worden sind. Wenn eine Übereinstimmung vorliegt, wird das Datenpaket 2100 in einem Schritt des Verarbeitens des Datenpakets 2406 verarbeitet. Wenn keine Übereinstimmung mit einer Adresse besteht, kann das Datenpaket verworfen werden. Wenn eine Übereinstimmung besteht, kann das Kanalmodell verfeinert und verwendet werden, um den De modulator 601 (6) zu trainieren, so dass die Header-Informationen 2103 (21) demoduliert werden können, um Header-Informationen 2103 zu empfangen.
Die Trainingssequenz in der Präambel 2102 bleibt für jede Station in dem Netzwerk fest. Daher kann ein Kanalmodell unter Verwendung der bekannten Trainingssequenz erstellt werden. 25 zeigt eine Abtast-Trainingssequenz. Die Trainingssequenz in 25 wird einige Male, das heißt drei Mal, in der Präambel wiederholt. Verfahren zum Aufbauen eines Kanalmodells aus einer solchen Trainingssequenz sind allgemein bekannt.
Wenn es sich bei der Trainingssequenz um eine periodische Sequenz der Periode N handelt, wobei N eine Potenz von zwei größer als oder gleich der maximalen Kanallänge ist, kann eine Berechnung des Kanalmodells durchgeführt werden, die oft nur Additionsoperationen umfasst, was den Systemaufwand zur Berechnung deutlich verringert. Bei N = 4, 8 oder 16 kann die Trainingssequenz gänzlich aus QPSK-(4-QAM- oder 4-CAP-)-Symbolen bestehen, und für die Kanalschätzung sind nur Additionen erforderlich. Bei N = 4 kann die Trainingssequenz auch gänzlich aus BPSK-Symbolen bestehen, wobei eine Konstellation von 2 Symbolen mit gleichem Größenwert mit einem Phasenversatz von 180 Grad verwendet wird. Bei N = 32 kann die Trainingssequenz gänzlich aus QPSK-Symbolen ohne Verschachtelung (zero-interleaved) oder aus 8-PSK-Symbolen bestehen. Eine 8-PSK-Symbologie weist eine Konstellation von 8 Symbolen mit gleichem Größenwert mit Phasenversatz von 45 Grad zwischen benachbarten Symbolen auf. Bei N = 64 kann die Trainingssequenz gänzlich aus 8-PSK-Symbolen bestehen und erfordert zum Aufbauen der Kanalschätzung nur eine geringe Anzahl von Multiplikationen.
Das Berechnen der Entzerrerparameter aus diesem Kanalmodell ist jedoch rechenintensiv. Ein Ziel-Tag in dem Header 2101 kann geprüft werden, indem das Ziel-Tag mit einem Satz von Tags verglichen wird, die mit der Host-Station verbunden sind. Wenn eine Übereinstimmung vorliegt, wird die zusätzliche Berechnung durchgeführt, die erforderlich ist, um die Entzerrerparameter zu erhalten und den Entzerrer zu trainieren. Es sei angemerkt, dass bei diesem Verfahren die Entzerrerparameter nicht zwangsläufig in einer Modulationsprofil-Nachschlagetabelle 711 und 811, wie in 7 und 8 gezeigt, gespeichert werden.
Die vorgenannten Beispiele sollen die Erfindung nur demonstrieren. Abweichungen von diesen Beispielen, die für den Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich sind, liegen im Schutzumfang dieser Erfindung. Somit ist die Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt.

Claims

Netzwerkschnittstelle (300) für eine Host-Station (350) mit: einem Empfänger, der eine Schnittstelle zu einem gemeinsam genutzten Medium (400) aufweist, wobei das gemeinsam genutzte Medium (400) den Empfänger mit einem Satz von Sendestationen verbindet, die in der Lage sind, eine Reihe von Datenpaketen über das gemeinsam genutzte Medium (400) zu übertragen, wobei der Empfänger ein Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) empfängt und auf der Grundlage des Empfangsdatenpakets ein Abtastpaket generiert, wobei das Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) eines aus einer Reihe von Datenpaketen ist, die für den Empfang durch die Host-Station (350) bestimmt sind; einer Empfangswarteschlange (207) zum Halten einer Vielzahl von Abtastpaketen, wobei es sich bei dem Abtastpaket um eines aus der Vielzahl von Abtastpaketen in der Empfangswarteschlange (207) handelt, gekennzeichnet durch einen Offline-Prozessor (351) zum Verarbeiten der in der Empfangswarteschlange (207) gehaltenen Vielzahl von Abtastpaketen zu digitalen Daten, die von der Host-Station (350) empfangen werden können, wobei der Offline-Prozessor (351) das Abtastpaket unabhängig von dem Empfänger verarbeitet, der das Empfangsdatenpaket verarbeitet.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 1, wobei der Empfänger Folgendes umfasst: einen Empfangs-CODEC (303), wobei der Empfangs-CODEC (303) das Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) von dem gemeinsam genutzten Medium (400) empfängt und das Abtastpaket auf der Grundlage des Empfangsdatenpakets (401, ..., 409) erstellt und wobei der Empfangs-CODEC (303) nur funktioniert, wenn er ein Trigger-Signal empfängt; und eine Trägersignal-/Header-Erkennung (302), die mit dem Empfangs-CODEC (303) verbunden ist und eine Schnittstelle zu dem gemeinsam genutzten Me dium (400) aufweist, wobei die Trägersignal-/Header-Erkennung (302) das Trigger-Signal beim Erkennen des Empfangsdatenpakets (401, ..., 409) generiert.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 2, wobei es sich bei der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) um burstorientierte Pakete handelt und die Trägersignal-/Header-Erkennung (302) einen Anfang jedes der burstorientierten Pakete erkennt.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 2, wobei die Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) in einen kontinuierlichen Bitstrom eingebettet ist und die Trägersignal-/Header-Erkennung (302) einen Anfang jedes aus der Reihe von Datenpaketen erkennt.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 4, wobei jedes aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) Begrenzungen aufweist, die durch eine eindeutige Symbolfolge markiert sind, wobei die Trägersignal-/Header-Erkennung (302) die eindeutige Symbolfolge erkennt.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 4, wobei jedes aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) Begrenzungen aufweist, die durch Seitenband-Rahmensignale markiert sind, die auf getrennten Frequenzteilungs-Trägersignalen übertragen werden.
Netzwerkschnittstelle (300) nach Anspruch 1, wobei der Offline-Prozessor (351) digitalisierte Daten von der Host-Station empfängt und diese Daten zu einem Übertragungspaket verarbeitet, und die ferner Folgendes umfasst: eine mit dem Offline-Prozessor (351) verbundene Übertragungs-Warteschlange (208) zum Empfangen und Speichern des Übertragungspakets; und einen Sender, der mit der Übertragungs-Warteschlange (208) verbunden ist und eine Schnittstelle zu dem gemeinsam genutzten Medium (400) aufweist, wobei der Sender das Übertragungspaket zu einem Übertragungsdatenpaket verarbeitet und das Übertragungsdatenpaket auf dem gemeinsam genutzten Medium (400) für den Empfang durch wenigstens eine aus einem Satz von Empfangsstationen überträgt.
Netzwerkschnittstelle (300) nach Anspruch 2, wobei der Offline-Prozessor (351) digitalisierte Daten von der Host-Station (350) empfängt und diese Daten zu einem Übertragungspaket verarbeitet, und die ferner Folgendes umfasst: eine mit dem Offline-Prozessor (351) verbundene Übertragungs-Warteschlange (208) zum Empfangen und Speichern des Übertragungspakets; und einen Sender, der mit der Übertragungs-Warteschlange (208) verbunden ist und eine Schnittstelle zu dem gemeinsam genutzten Medium (400) aufweist, wobei der Sender das Übertragungspaket zu einem Übertragungsdatenpaket verarbeitet und das Übertragungsdatenpaket auf dem gemeinsam genutzten Medium (400) für den Empfang durch wenigstens eine aus einem Satz von Empfangsstationen überträgt.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 8, wobei der Sender einen mit der Übertragungs-Warteschlange (208) verbundenen Sende-CODEC (305) umfasst, um das Übertragungspaket zu empfangen, und eine Schnittstelle zu dem gemeinsam genutzten Medium (400) aufweist, um das Übertragungsdatenpaket zu übertragen.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 9, wobei der Sende-CODEC (305) nur funktioniert, wenn er ein Übertragungssignal empfingt, und wobei die Trägersignal-/Header-Erkennung (302) beim Erkennen eines aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) ein Trägerempfangssignal generiert, und die ferner Folgendes umfasst: eine Kollisionserkennung (204), die eine Schnittstelle zu dem gemeinsam genutzten Medium aufweist, um das eine aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) zu empfangen, und die außerdem mit dem Sende-CODEC (305) verbunden ist, um das Übertragungsdatenpaket zu empfangen, wobei die Kollisionserkennung (204) ein Kollisionssignal generiert, wenn eine Datenkollision erkannt wird; einen MAC-Controller (206), der mit der Trägersignal-/Header-Erkennung (302) verbunden ist, um das Trägerempfangssignal zu empfangen, und der mit der Kollisionserkennung verbunden ist, um das Trigger-Signal zu empfangen, wobei der MAC-Controller (206) das Übertragungssignal für den Sende-CODEC (305) nur generiert, wenn das Trägersignal nicht vorhanden ist und keine Datenkollision erkannt wird.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 1 oder 10, wobei das Abtastpaket durch Abtasten und Digitalisieren des Datenpakets gebildet wird.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 10, wobei die Trägersignal-/Header-Erkennung (302) bestimmt, ob eines aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) für die Host-Station (350) bestimmt ist oder nicht, indem sie ein Ziel aus einem Header des einen aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) liest.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 10, wobei die Trägersignal-/Header-Erkennung (302) bestimmt, ob eines aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) für die Host-Station (350) bestimmt ist oder nicht, indem sie aus dem Vergleichen eines Zeitpunkts des Empfangs des einen aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) mit dem Zeitpunkt des Empfangs von anderen aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) auf dem gemeinsam genutzten Medium (400) ein Ziel ableitet.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 10, wobei die Trägersignal-/Header-Erkennung (302) bestimmt, ob eines aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) für die Host-Station (350) bestimmt ist oder nicht, indem sie das Ziel aus dem einen aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) ableitet.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 10, wobei die Trägersignal-/Header-Erkennung (302) bestimmt, ob eines aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) für die Host-Station (350) bestimmt ist oder nicht, indem sie ein Ziel des einen aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) aus früheren Kommunikationen mit einer aus dem Satz von Stationen ableitet, die das eine aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) übertragen hat.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 10, wobei ein Tag in einen Header des Empfangsdatenpakets (401, ..., 409) moduliert wird, wobei ein Ziel des einen aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) bestimmt wird, indem das Tag mit einem eindeutigen Tag verglichen wird, das der Host-Station zugewiesen ist.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 16, wobei die eindeutige Tag-Symbolfolge mit einer Kanalschätzung gefaltet und mit einem geeigneten Bereich des empfangenen Datenpakets (401, ..., 409) verglichen wird.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 10, wobei ein Ziel des einen aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) durch Musterabgleich einer festen Signalpräambel bestimmt wird, die für das Ziel eindeutig ist.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 10, wobei ein Ziel des einen aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) durch Demodulieren eines CDMA-Unterkanals bestimmt wird, der auf die Hauptkanalmodulation aufgesetzt ist.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 10, wobei ein Ziel des einen aus der Reihe von Empfangsdatenpaketen (401, ..., 409) aus Header-Informationen bestimmt wird, die in einem Frequenzteilungs-Unterkanal übermittelt werden, der getrennt von dem ist, der für die Empfangsdaten verwendet wird.
Schnittstelle (300) nach Anspruch 10, wobei der Offline-Prozessor (351) einen dedizierten eingebetteten Prozessor, einen Mikroprozessor, einen Digitalsignalprozessor oder einen Medienprozessor umfasst.
Verfahren zum Bilden einer Netzwerkschnittstelle zwischen einer Host-Station (350) und einem Satz von Stationen, das Folgendes umfasst: Empfangen eines Datenpakets (401, ..., 409) von einem gemeinsam genutzten Medium (400), wobei das gemeinsam genutzte Medium (400) die Host-Station (350) mit dem Satz von anderen Stationen verbindet; Erkennen, dass es sich bei dem Datenpaket um ein Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) handelt, das an die Host-Station (350) gerichtet ist; Konvertieren des Empfangsdatenpakets (401, ..., 409) in ein Abtastpaket; Speichern des Abtastpakets in einer Empfangswarteschlange (207); Durchführen der Signalverarbeitung für das Abtastpaket, um für den Host formatierte Daten zu erhalten, wobei die Signalverarbeitung getrennt und unabhängig in einem Offline-Prozessor (351) durchgeführt wird; und Senden der für den Host formatierten Daten an die Host-Station (350).
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Empfangen eines Datenpakets (401, ..., 409) das Erkennen der Begrenzungen des Datenpakets umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei es sich bei dem Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) um ein burstorientiertes Paket handelt.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) in einen kontinuierlichen Bitstrom eingebettet ist und die Begrenzungen des Empfangsdatenpakets (401, ..., 409) durch eine eindeutige Symbolfolge markiert sind.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) in einen kontinuierlichen Bitstrom eingebettet ist und die Begrenzungen durch Seitenband-Rahmensignale markiert sind, die auf getrennten Frequenzteilungs-Trägersignalen übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner Folgendes umfasst: Empfangen von für den Host formatierten Daten von der Host-Station (350); Konvertieren der für den Host formatierten Daten in ein Übertragungspaket; Speichern des Übertragungspakets in einer Übertragungs-Warteschlange (208); Konvertieren der Übertragungs-Warteschlange (208) in ein Übertragungs-Datenpaket; und Übertragen des Übertragungs-Datenpakets auf das gemeinsam genutzte Medium (400).
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Konvertieren des Empfangsdatenpakets (401, ..., 409) in das Abtastpaket das Abtasten und Digitalisieren des Empfangsdatenpakets (401, ..., 409) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Erkennen, dass es sich bei dem Datenpaket (401, ..., 409) um das Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) handelt, das Lesen eines Ziels aus einem Header des Datenpakets und das Bestimmen, dass es sich bei dem Ziel um die Host-Station (350) handelt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Erkennen, dass es sich bei dem Datenpaket (401, ..., 409) um das Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) handelt, das Bestimmen eines Ziels anhand des Zeitpunkts des Empfangs des Datenpakets in Bezug auf zuvor empfangene Datenpakete und das Bestimmen, dass es sich bei dem Ziel um die Host-Station (350) handelt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Erkennen, dass es sich bei dem Datenpaket (401, ..., 409) um das Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) handelt, das Ableiten eines Ziels aus dem Inhalt des Datenpakets oder aus einem Header des Datenpakets und das Bestimmen, dass es sich bei dem Ziel um die Host-Station (350) handelt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Erkennen, dass es sich bei dem Datenpaket (401, ..., 409) um das Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) handelt, das Ableiten eines Ziels aus einer aus dem Satz von anderen Stationen, die das Datenpaket gesendet haben, und das Bestimmen, dass es sich bei dem Ziel um die Host-Station (350) handelt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Erkennen, dass es sich bei dem Datenpaket (401, ... 409) um das Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) handelt, Folgendes umfasst: Demodulieren eines Tags aus einem Header des Datenpakets; und Vergleichen des Tags mit einem eindeutigen Tag, das der Host-Station (350) zugewiesen ist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Erkennen, dass es sich bei dem Datenpaket (401, ..., 409) um das Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) handelt, das Vergleichen eines empfangenen Symbols aus einem Header des Datenpakets mit einer Faltung der Kanalschätzung umfasst, die ausgehend von einem empfangenen Header mit einem eindeutigen Tag erfolgt ist, das der Host-Station (350) zugewiesen ist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Erkennen, dass es sich bei dem Datenpaket (401, ..., 409) um das Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) handelt, das Abgleichen einer Präambel des Datenpakets mit einer festen Signalpräambel umfasst, die für die Host-Station (350) eindeutig ist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Erkennen, dass es sich bei dem Datenpaket (401, ..., 409) um das Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) handelt, das Lesen eines Ziels aus einem CDMA-Overlay umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Erkennen, dass es sich bei dem Datenpaket (401, ..., 409) um das Empfangsdatenpaket (401, ..., 409) handelt, das Lesen eines Ziels aus Header-Informationen umfasst, die in einem Frequenzteilungs-Unterkanal übermittelt werden, der getrennt von dem ist, der für das Datenpaket verwendet wird.