專利名稱：在頻譜上形成被發(fā)送的諸數(shù)據(jù)信號的裝置、系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是1996年10月15日申請的美國專利申請序號08/730,434的繼續(xù)申請，上述專利申請的全文已被收入本文，作為參考文獻。
本發(fā)明涉及在一個公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)上的高速數(shù)據(jù)通信，特別是涉及在頻譜上形成諸模擬數(shù)據(jù)信號的系統(tǒng)與方法，上述諸模擬數(shù)據(jù)信號是從該PSTN的一個電話中心局通過一條模擬環(huán)路發(fā)往遠程用戶的。
該PSTN包括一個數(shù)字主干網(wǎng)以及將諸用戶連接到該主干網(wǎng)的諸模擬本地環(huán)路。在一次典型的電話呼叫中，由該本地用戶發(fā)出的模擬信號在該本地中心局被數(shù)字化，并且被轉(zhuǎn)換為一組64kbit/s的比特流，后者在該數(shù)字主干網(wǎng)上傳輸，并且在該遠程中心局被反轉(zhuǎn)換為模擬信號，以便通過該遠程本地環(huán)路送往該遠程用戶。借助于將數(shù)字信息調(diào)制到一組用于傳輸?shù)哪M信號之上，就能實現(xiàn)在該PSTN上的撥號調(diào)制解調(diào)器通信。在進入該數(shù)字主干網(wǎng)的入口點的數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換過程引入了量化噪聲，這就將數(shù)據(jù)傳輸速率限制在30kbit/s上下。
ISDN是一種電路交換公共網(wǎng)絡(luò)，它允許使用64kbit/s的各種電路進行終端到終端的通信。當(dāng)一個ISDN用戶跟一個PSTN用戶進行通信時，在該ISDN一側(cè)產(chǎn)生的模擬信息在一個ISDN終端適配器中被轉(zhuǎn)換為一組64kbit/s的比特流，該中心局以相同的方式將始發(fā)于PSTN一側(cè)的一組模擬信號數(shù)字化。除了ISDN以外，還可以使用其他各種數(shù)字訪問形式到達一個PSTN端點。例如，在介質(zhì)到各大公司之間通常使用T1線路去訪問該PSTN。不考慮該數(shù)字訪問介質(zhì)，這種傳統(tǒng)的將該調(diào)制解調(diào)器信號轉(zhuǎn)換為一組64kbit/s比特流的方法將可達到的調(diào)制解調(diào)器速率限制在30kbit/s上下。
因此需要建立一種系統(tǒng)和方法，以便在避免使用專門的和昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施的條件下，在跟該電話網(wǎng)具有數(shù)字連接的諸用戶以及通過一條模擬環(huán)路以較高的傳輸速率連接到該網(wǎng)絡(luò)的諸用戶之間實現(xiàn)通信。


圖1是一家典型的電話公司的中心局的簡化方框圖；圖2是從圖1的該m律到線性轉(zhuǎn)換器輸出的諸yk信號的頻譜圖以及圖1的低通濾波器的頻譜形狀；圖3是兩個在直流成分上各具有一個零點的頻譜的一部分的圖，其中一個頻譜在直流成分上十分陡峭地下降到零，另一個頻譜下降得比較平緩；圖4是一個典型的m律星座的一部分的圖解表示；圖5是在該電話系統(tǒng)上的一個調(diào)制解調(diào)器數(shù)據(jù)連接的方框圖，該電話系統(tǒng)包括一部發(fā)射機，它根據(jù)本發(fā)明在頻譜上形成諸信號。
圖6是圖6所示的編碼器的一份方框圖，該編碼器被專門地用于在該PSTN上的一個模擬環(huán)路的所述諸模擬信號中生成一個直流零點；以及圖7是圖6所示的編碼器的一份方框圖，該編碼器一般地可以被用來按照需要修改從該模擬環(huán)路輸出到該終端用戶的諸信號的頻譜。
當(dāng)一個用戶跟一個數(shù)字網(wǎng)絡(luò)建立一次直接連接時，一種技術(shù)允許以顯著地高于30kbit/s的速率進行傳輸，例如，經(jīng)由ISDN或者已經(jīng)被研制并且在下列共同未決的專利申請中被說明的T1線路進行傳輸，這些專利申請包括已轉(zhuǎn)讓于本發(fā)明的受讓人的下列專利申請1996年10月15日申請的美國專利申請序號未決案(代理人摘要目錄號No.CX096045)，題為“受判決支配的定時恢復(fù)的用于自適應(yīng)自身噪聲抵消的裝置、系統(tǒng)和方法”；1996年10月15日申請的美國專利申請序號未決案(代理人摘要目錄號No.CX096046)，題為“在一個通信系統(tǒng)中用于處理諸基帶信號以克服符號間干擾和非線性的系統(tǒng)、裝置及其方法”；以及1996年10月15日申請的美國專利申請序號No.08/730,433(代理人摘要目錄號No.CX096047)，題為“在一個通信網(wǎng)絡(luò)中檢測、表征和減輕判定性失真的系統(tǒng)、裝置及其方法”。這些共同未決的專利申請以全文的形式被收入本文，作為參考文獻。采用這種技術(shù)，使用一個信道編碼器，根據(jù)在世界上所處的地域，將隨機的數(shù)字信息編碼為μ律或A律的諸字節(jié)，隨后將諸字節(jié)直接地映射到位于該遠程用戶的中心局的數(shù)字到模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器中的各種電平(在下面，除非另有說明，我們將假定為μ律。延伸到A律是簡單明了的)。該映射可以使用該D/A轉(zhuǎn)換器的255種電平的全部或任何子集，這服從于平均功率的調(diào)節(jié)上的限制。
由于在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中以諸字節(jié)的形式來傳輸信息，該已編碼的數(shù)據(jù)首先被映射為m律諸字節(jié)，以便以每秒8000字節(jié)的速率進行傳輸，然后在遠程用戶的中心局，這些字節(jié)在該D/A轉(zhuǎn)換器中被轉(zhuǎn)換為所需的各種幅度電平。接著，所得到的8kHz的諸電平的序列通過一個低通濾波器(LPF)并經(jīng)由該模擬環(huán)路被送往該遠程用戶。該D/A轉(zhuǎn)換器的輸出可以被視為一個脈沖序列，其中每一個脈沖都具有一個對應(yīng)于該D/A的一種電平的幅度。在遠程終端處，一個接收調(diào)制解調(diào)器通過首先檢測哪一個D/A電平已被發(fā)送，然后對這些電平進行逆向映射以獲得對該原始數(shù)字信息的一個估計來恢復(fù)該原始信息。這項技術(shù)理論上能實現(xiàn)64kbps的數(shù)據(jù)傳輸；但是，由于實際系統(tǒng)的各種限制以及噪聲，獲得48kbps到56kbps的傳輸速率是更為現(xiàn)實的。這樣的傳輸速率對于人們曾經(jīng)一度設(shè)想的大約32kbps的理論上的極限來說是一次重大的改進。
當(dāng)該被發(fā)送的信息為隨機信息時，在D/A轉(zhuǎn)換之后對諸信號的一次頻譜分析揭示了由該D/A轉(zhuǎn)換器輸出的該序列的頻譜基本上是平坦的。因此，當(dāng)這個序列在該中心局通過該低通濾波器時，該信號的頻譜采取該LPF的頻譜的形狀。遺憾的是，這個頻譜在靠近直流(f=0)的頻率上具有一個顯著的能量數(shù)值，它能驅(qū)使該系統(tǒng)中的變壓器進入飽和狀態(tài)，并且對正在被發(fā)送的信號引入不希望的非線性失真。在某些應(yīng)用中，例如，在高速率數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)中，這種失真不能被容許，因此需要加以消除。
更一般地說，需要這樣一種方案，它能調(diào)整從該D/A轉(zhuǎn)換器發(fā)送的該信號的頻譜的形狀。此外，還需要將這樣的頻譜形成跟信道編碼結(jié)合起來。
在當(dāng)前的科技水平下，已有多種已知的方法可用于將數(shù)字數(shù)據(jù)映射到具有一種規(guī)定的頻譜形狀的序列中去。例如，題為“部分響應(yīng)信道信令系統(tǒng)”的美國專利第5,040,191號就描述了這樣一種方法。然而，這些方法都假設(shè)被發(fā)送的諸信號都從一個信號星座中被選出，該信號星座的各點都位于一個格子的平移之上。由于在一個中心局的一個D/A轉(zhuǎn)換器上的諸電平被不均勻地配置，因而不會處于一個格子的平移之上，所以這些方法不能直接地應(yīng)用于本專利申請。而且，采用本發(fā)明，該編碼過程在該調(diào)制解調(diào)器里面完成，而映射到各種電平則在該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部發(fā)生。
圖1和2說明通過一條模擬環(huán)路向一個遠程用戶的調(diào)制解調(diào)器發(fā)送的諸信號中，在靠近直流的頻率上能量的存在。在圖1中示出了在一個PSTN中的一個典型的電話中心局10的一部分，該中心局10在其輸入端12從一個直接地連接到該電話系統(tǒng)的數(shù)字部分的一個調(diào)制解調(diào)器(發(fā)送一側(cè)的調(diào)制解調(diào)器，未示出)所發(fā)送的諸m律字節(jié)，例如在上面的共同未決的諸專利申請中所敘述的一種，它直接地將該數(shù)字數(shù)據(jù)編碼為用于傳輸?shù)闹T字節(jié)。這些字節(jié)被一個D/A轉(zhuǎn)換器，也被稱為一個m律到線性轉(zhuǎn)換器14，轉(zhuǎn)換為諸電壓電平y(tǒng)k的一個序列，其中每一種電平都是255個m律電平中的一種。諸電平通過線路16被輸出到一個低通濾波器18，后者通過模擬環(huán)路20向該遠程用戶的接收機輸出一組經(jīng)過濾波的模擬信號s(t)，它是諸電平的一個模擬表示。該模擬信號被該接收一側(cè)的調(diào)制解調(diào)器解調(diào)和解碼，該調(diào)制解調(diào)器輸出一組數(shù)字比特流，它是被發(fā)送的原始數(shù)據(jù)的一個估計。
在圖2中，出現(xiàn)在線路16上的、來自m律到線性轉(zhuǎn)換器14的諸電平的序列具有一個平坦的頻率響應(yīng)22。如點26所示，低通濾波器18的頻譜形狀24在靠近直流(f=0)的頻率上具有一個顯著的能量數(shù)值。由于該序列yk具有一個平坦的頻率響應(yīng)，所以由濾波器18輸出的該信號s(t)的頻譜具有相同于該濾波器18的頻譜形狀24，從而該信號s(t)在靠近直流的頻率上也有一個顯著的能量數(shù)值。如上所述，在靠近直流的頻率上的這個能量趨向于使該系統(tǒng)中的諸變壓器進入飽和狀態(tài)，這就在被發(fā)往該接收方調(diào)制解調(diào)器的該信號s(t)中產(chǎn)生不需要的非線性失真。
在某些應(yīng)用中，必須減少這種失真。通過減少在該被發(fā)送的信號中靠近直流的頻率上的信號能量，就能實現(xiàn)這一點。在圖3中描述了這樣一個直流零點28。從技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀可知，為了在該被發(fā)送信號中生成這個頻譜零點，被發(fā)送的諸電平y(tǒng)k的移動數(shù)字和(RDS，即，所有先前被發(fā)送的諸電平的代數(shù)和)必須被保持為接近于零。在該直流零點28附近的頻譜形狀可以從一個相對平緩的斜坡狀頻譜30變化到一個在直流成分處陡峭地下降的頻譜32。該零點的陡度取決于該RDS被控制的嚴格程度。
本發(fā)明以一種令該RDS值保持在零附近的方式相應(yīng)地對被發(fā)送到m律諸字節(jié)的該數(shù)字數(shù)據(jù)進行編碼，以便在直流成分上生成所需的頻譜零點，從而減少因變壓器飽和而產(chǎn)生的非線性失真。
為了說明生成一個頻譜零點的方法，我們考慮以每一個符號yk發(fā)送6個比特這樣一個實例。對專業(yè)人士來說，很明顯，本發(fā)明可以被用來發(fā)送每符號的比特數(shù)為任何其他數(shù)值的信號，或者用于被發(fā)送的每符號的比特數(shù)隨符號的不同而不同的情形。在一個沒有頻譜零點的系統(tǒng)中，人們首先從可得到的255種m律電平中選擇一個含有64種電平的子集，使得在諸電平之間能保持一個最小距離dmin。在如下的意義上這64種電平是對稱的，即，對每一個正電平來說，都有一個同等大小的負電平。例如，可以正好在該調(diào)節(jié)的極限-12dBm0的下面，為一個平均能量獲得數(shù)值為32的dmin。
在圖4中示出了全部255種m律電平34(128種正的和127種負的)的部分表示。這些電平遵循一種對數(shù)規(guī)律，即，64種最靠近原點的電平被均勻地以2為間隔分布于-63和63之間。下一個正和負的區(qū)段開始于+/-66，并且每一個區(qū)段都含有16個點，點與點之間的間隔為4。該標尺按照每16點一個區(qū)段延續(xù)下去，點與點之間的間隔采取2n的形式，而每一區(qū)段跟前面一個區(qū)段之間的間隔則為0.75＊2n。最后的諸區(qū)段從+/-2112延伸到+/-4032，間隔為128。該集合35是從255種電平中選出的64種電平的集合，用以表示6個比特的每一種組合，即，26=64。
在發(fā)射機一側(cè)，到來的諸比特按照每6個為一組的方式被收集，然后被映射為代表所需電平的諸m律字節(jié)。在該中心局里面，諸m律字節(jié)被轉(zhuǎn)換為諸電平，隨后將所得到的諸電平發(fā)送出去。在接收機一側(cè)。一個均衡器對由于該低通濾波器以及該本地環(huán)路引起的失真進行補償，隨后一個判決裝置通過選擇最靠近該接收點處的電平來估計該發(fā)送電平。
為了在上述實例中獲得(所需的)頻譜形狀，也使用了附加的諸電平，但介于諸電平之間的最小距離仍被保持為32。例如，考慮使用92種電平的情形。首先，這92種電平被劃分為諸等價類。產(chǎn)生這些等價類的不同方法有很多種。其中一種特別有用的方法敘述如下我們用整數(shù)0到91來標記諸電平，例如將標號0分配給最小的(最負的)電平，將標號1分配給次最小的電平，等等。然后，我們通過將其標號準確地相差64的諸電平組織在一起來定義64個“等價類”。這樣一種組織導(dǎo)致36個等價類，其中僅有一種電平對應(yīng)于36種最小幅度的最里面的諸電平中的一種，還導(dǎo)致具有標號相差64的兩個電平的28個等價類。還可以使用用于產(chǎn)生諸等價類的其他各種方法。這樣一來，就可以用一個等價類來表示待發(fā)送的6個比特的每一種可能的組合。
例如，比特組合000000可能對應(yīng)于該第1個等價類，它含有兩種電平，其中的每一種電平都用一個不同的字節(jié)來表示。要注意的是，并不需要去使用該D/A轉(zhuǎn)換器的整個動態(tài)范圍。只要使用64種以上的電平，本發(fā)明就能工作于任意數(shù)目的電平上。當(dāng)然，被使用的電平數(shù)目越多，可能得到的所需頻譜形狀也就越好。我們的實驗表明，為了產(chǎn)生一個具有相當(dāng)陡峭的陷波點的直流零點，僅需考慮很少的附加電平即可。
在上面的例子中，由于用一個等價類來表示6個信息比特的每一種組合，并且常常在一個等價類中通常有一種以上的電平，所以，在代表該電平的一個字節(jié)被發(fā)送之前，這些信息比特必須被映射到在一個被選定的等價類中的諸電平中的一電平上。下面將參考圖5-7來說明這個功能。
圖5中的發(fā)射機52從一個數(shù)字數(shù)據(jù)源，例如一部計算機，接收一組數(shù)字數(shù)據(jù)的比特流，并通過比特收集器54將諸比特劃分為例如每6個比特一小組。每一個6比特的小組被送往編碼器56，編碼器56選擇諸等價類，從中將選出為獲得在直流成分上的頻譜零點所需的諸電平。從編碼器56輸出代表被選定的諸電平的諸字節(jié)，它們將在數(shù)字化的電路交換電話網(wǎng)絡(luò)58上傳輸，并到達該遠程用戶的中心局60。在中心局60，諸字節(jié)被m律到線性轉(zhuǎn)換器62轉(zhuǎn)換為諸電平y(tǒng)k，后者通過低通濾波器64，并且作為一個在直流成分上具有一個頻譜零點的信號s(t)被輸出到本地模擬環(huán)路65。在接收機66一側(cè)，采樣器68對該信號s(t)進行采樣，一個均衡器70對由于低通濾波器64以及該本地環(huán)路引起的失真進行補償，隨后一個判決裝置或解碼器72通過選擇最靠近該接收點的電平來估計該發(fā)送電平。該解碼器72從該電平確定該等價類，接著通過執(zhí)行一項逆向映射功能恢復(fù)該6個信息比特。
接收機66的操作跟前面在共同未決諸申請中所描述的接收機相比實質(zhì)上沒有改變。唯一的差異就是該接收機現(xiàn)在需要考慮可能的諸電平的一個較大的集合以及該逆向映射需要確定等價類。正如在共同未決諸申請中所描述的那樣，均衡器70對由于低通濾波器64以及該本地環(huán)路65引入的非線性失真進行補償。例如，當(dāng)使用一個線性均衡器時，該均衡器的輸出可以表示如下rk=vk+nk (1)式中，nk為出現(xiàn)在該均衡器輸出端的噪聲加上失真的總和。然后，解碼器72選擇最靠近rk的諸電平y(tǒng)k作為判決，確定其等價類，接著通過一次逆向映射恢復(fù)這6個信息比特。
若該均衡器包括一個最大似然度序列估計器(例如，維特比均衡器)，則該接收信號可以表示為下列形式rk=Syk-jfj+nk(2)這時，該解碼器使用一個維特比解碼器選出最接近的序列{yk}，該解碼器為每一個被估計的符號yk確定其等價類，并隨后經(jīng)由一次逆向映射找出這6個信息比特。
圖6中的編碼器56，包括映射裝置MAP74，它是一份查找表，里面包括針對從圖5的比特收集器54那里接收的數(shù)據(jù)的6比特小組的每一種可能的組合的代表每一個等價類i的諸電平，這里i是介于0與63之間的一個整數(shù)。每一種電平，在本例中為兩種，y(i,1)和y(i,2)被送往電平選擇器76，在這里，就將發(fā)送哪一種電平y(tǒng)k作出一次判決。
這個判決按照下述步驟作出首先，編碼器56通過將電平選擇器76的輸出反饋到功能塊78，對已發(fā)送的諸電平y(tǒng)k的移動數(shù)字和(RDS)保持跟蹤。功能塊78從先前已發(fā)送的電平y(tǒng)k計算該加權(quán)的RDS,zk=-(1-b)RDS，式中，b為加權(quán)因子，0≤b＜1。由于D/A轉(zhuǎn)換器的非線性，在編碼器56中可能不知道諸電平y(tǒng)k的精確數(shù)值；然而，這不應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生重大的影響。有可能確定這個誤差并將這個信息返送到編碼器56，以便使這些計算更精確。
給出待發(fā)送的6比特小組之后，電平選擇器76從該等價類{y(i,1),y(i,2)}中選出最接近該加權(quán)的RDS的電平作為電平y(tǒng)k。可以看出，當(dāng)該RDS為正時，zk將為負，反之亦然。這使該編碼器從每一個等價類中選出一個電平y(tǒng)k，使得當(dāng)它的數(shù)值被添加到該RDS時，它與在該等價類中的其他電平相比，能使該RDS更接近于零。在選定該電平y(tǒng)k之后，代表該電平y(tǒng)k的字節(jié)就被該字節(jié)轉(zhuǎn)換器80所確定，并在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上傳輸。從一份查找表中能獲得該已發(fā)送的字節(jié)的數(shù)值。
該變量b是一個加權(quán)因子，用以控制介于該頻譜零點的陡度以及該被發(fā)送信號的平均能量之間的折衷。我們的分析已經(jīng)表明，當(dāng)電平的數(shù)目跟諸等價類的數(shù)目相比為足夠大時，該序列yk將具有可以用濾波器響應(yīng)h(D)=(1-D)/(1-b D))進行近似的頻譜。很明顯，當(dāng)b=0時，我們發(fā)現(xiàn)h(D)=(1-D)，這就是眾所周知的具有一個正弦頻譜形狀并在直流成分上具有一個零點的Ⅰ類部分響應(yīng)。另一方面，隨著b接近于1，除了在直流成分上有一個十分陡峭的頻譜零點以外，該頻譜在該頻帶的大部分上變得平坦?？梢钥闯?，在b=0的條件下，yk的平均能量將為在一個平坦的頻譜形狀的情況下的兩倍。然而，隨著b接近于1，平均能量的增加將趨于消失。在某些應(yīng)用中，可能希望通過諸電平的數(shù)目與諸等價類的數(shù)目的比值來進行衡量，從而保持該星座的擴展。本發(fā)明可以跟具有任意的電平數(shù)目的星座配合使用，也可以跟任意的較小的諸等價類的數(shù)目配合使用，這對專業(yè)人士來說是顯而易見的。
本發(fā)明可以按照需要更廣泛地應(yīng)用于在頻譜上對在該中心局的m律到線性轉(zhuǎn)換器輸出的諸模擬信號進行形狀修飾。上面所描述的例子是使用本發(fā)明去降低該發(fā)送信號在直流成分附近的能量的一個特例，但是在那個例子中所使用的本發(fā)明的原理可以被一般化，使之能通過多種途徑修飾各種信號的頻譜形狀，例如，對各種信號進行預(yù)均衡。
本發(fā)明的編碼器的一種一般樣式，編碼器56，示于圖7。這種一般情形跟上述的一個頻譜零點的特殊情形的唯一差異在于，該序列或該頻譜函數(shù)zk是如何產(chǎn)生的。令h(D)為一個首項為1的(級數(shù)，h(D)是代表所需的頻譜形狀的一個濾波器的因果脈沖響應(yīng)，這里D是一個延遲運算子。假設(shè)我們用分別地表示為y(D)和z(D)的D變換來表示諸序列{yk}和{zk}，則，該序列z(D)可以表示為z(D)=(1-1/h(D))y(D)對這個方程式的詳細的觀察揭示，在一個給定的時間k,zk僅取決于yk的過去的數(shù)值，從而可以遞歸地被確定。因此，對于每一個6比特的小組來說，編碼器56a將確定，來自相關(guān)的等價類的哪一個電平在數(shù)值上最接近于zk，并且選擇該電平。然后代表該電平的該字節(jié)被發(fā)送。再有，我們的分析表明，對于足夠大的電平數(shù)目來說，由該中心局60發(fā)送的該序列{yk}將具有一個頻譜，它非常接近地近似于具有響應(yīng)h(D)的該濾波器的頻譜。
這里所敘述的技術(shù)也可以結(jié)合一種更復(fù)雜的用以將諸信息比特映射到諸等價類的方案來使用。例如，它可以結(jié)合外殼映射來使用，這是一種映射技術(shù)，用于V.34高速調(diào)制解調(diào)器規(guī)格之中。
上面所描述的諸實例都是針對一種無編碼系統(tǒng)來說的。然而，所述的各項原理也可以容易地應(yīng)用于一個編碼的系統(tǒng)，例如一個格子編碼系統(tǒng)。在這種情況下，在本例中唯一的差異就是，諸等價類進一步地被劃分為若干子集，后者被用來構(gòu)成該格子編碼。
例如，當(dāng)利用一種基于一種4路集合劃分的一維格子編碼跟相同的64種電平的信號星座一起去發(fā)送每一個由5比特構(gòu)成的符號時，諸等價類被劃分為如下的子集a1,b1,c1,d1,a2,b2,c2,d2,...,an,bn,cn,dn。在上述實例中，該64個等價類可以被劃分為4個子集，其中，每一個子集舍有16個等價類。然后，一個比率-1/2卷積編碼器的輸出，例如，在一個小組中的6個比特中的兩個，確定該子集，并且剩下的這4個“未編碼的”比特選擇在該子集里面的該特定的等價類。來自該被選定的子集中的該被選定的等價類的實際電平的選擇方法如上所述。在其他不同情況下，該編碼器的工作是不變的。
當(dāng)然，當(dāng)使用格子編碼時，該接收機將使用一個解碼器去選擇最相似的序列。該格子解碼器也可以是一個均衡器，它聯(lián)合地對該格子代碼進行解碼并均衡符號間干擾。
使用本發(fā)明在一部接收機中檢出幀同步的丟失也是可能的。通過偶爾地、但是周期性地違反在一個給定的等價類中選擇該信號點的規(guī)則就能做到這一點，在這里，該周期被選擇為所期望的幀(周期)的整數(shù)倍。在該接收機中，通過監(jiān)測這樣的違規(guī)現(xiàn)象就能檢出幀同步的丟失。該接收機還能夠重新獲得幀同步，或者可以簡單地向該發(fā)射機請求一個同步模式(訓(xùn)練序列)。
在不背離其精神實質(zhì)或基本特性的前提下，可以以其他特定形式來實施本發(fā)明。已描述的諸實施例在所有方面都被認為僅僅是說明性的而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍是由所附權(quán)利要求書，而不是由前面的描述來表示的。在本權(quán)利要求書的等價物的含義和知識領(lǐng)域內(nèi)作出的所有變更都被包括在它們的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一部用于在一個數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送諸字節(jié)的一個序列的發(fā)射機，該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)將諸字節(jié)轉(zhuǎn)換為諸電平的一個序列，以便通過一條模擬信道發(fā)送到一部接收機，諸電平的序列產(chǎn)生一組具有一種預(yù)定的頻譜形狀的模擬信號，該發(fā)射機包括一個映射裝置，用于將待發(fā)送的諸數(shù)據(jù)比特映射到諸等價類的一個序列，其中每一個等價類含有一種或多種電平，并且至少有一個等價類含有多于一種的電平；一個電平選擇器，可操作地被連接到該映射裝置，用以在每一個等價類中選擇一種電平，以代表待發(fā)送的諸數(shù)據(jù)比特；一個濾波器裝置，可操作地被連接該電平選擇器并且具有一種預(yù)定的濾波器響應(yīng)，該濾波器裝置在其輸入端接收先前已選定的諸電平并將其輸出送往該電平選擇器，其中該電平選擇器根據(jù)該濾波器裝置的輸出來選擇待發(fā)送的該電平；以及一個字節(jié)轉(zhuǎn)換器，可操作地被連接到該電平選擇器，后者在其輸入端接收該已選定的電平，并在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送一個對應(yīng)于該已選定電平的字節(jié)，以便當(dāng)已發(fā)送的諸字節(jié)在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中被轉(zhuǎn)換為諸電平時，產(chǎn)生具有預(yù)定的頻譜形狀的模擬信號。
2．如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其中諸電平被不均勻地隔開。
3．如權(quán)利要求2所述的發(fā)射機，其中不均勻地隔開的諸電平均從該A律或mu律規(guī)格中被選出。
4．如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其中該電平選擇器在該等價類中選擇最接近于該濾波器裝置的輸出的電平。
5．如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其中該預(yù)定的濾波器的特征在于其響應(yīng)h(D)=(1-D)/(1-b D)，式中，b是一個加權(quán)因子，0＜b≤1。
6．如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其中所述映射裝置包括一個卷積編碼器，并且所述諸等價類被進一步地劃分為諸子集，使得該卷積編碼器的諸輸出選擇該子集，并且剩下的諸比特選擇該等價類。
7．一個用于在一個數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上傳送諸字節(jié)的一個序列的數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)，該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)將諸字節(jié)轉(zhuǎn)換為諸電平的一個序列，以便通過一條模擬通道發(fā)送到一部接收機，諸電平產(chǎn)生一組具有一種預(yù)定的頻譜形狀的模擬信號，該系統(tǒng)包括一部發(fā)射機，它包括一個數(shù)字數(shù)據(jù)收集器，后者將待發(fā)送的數(shù)字數(shù)據(jù)收集到諸數(shù)據(jù)小組之中，還包括一個編碼器，它被可操作地連接到該數(shù)字數(shù)據(jù)收集器，該編碼器將每一個被收集到的(數(shù)據(jù))小組編碼為一個字節(jié)，并在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送每一個字節(jié)；一個與該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)互連的轉(zhuǎn)換器，用于將該已發(fā)送的諸字節(jié)轉(zhuǎn)換為模擬量，以產(chǎn)生用于在一條模擬通道上傳輸?shù)哪M信號；以及一部與該模擬信道互連的接收機，用于將該模擬信號轉(zhuǎn)換為已編碼的數(shù)字數(shù)據(jù)的諸小組；該編碼器包括一個映射裝置，它在其輸入端接收已收集的待發(fā)送的諸數(shù)據(jù)比特的諸小組，并且為每一個小組輸出含有一種或多種電平的一個等價類，其中至少有一個等價類含有多于一種的電平；一個電平選擇器，可操作地被連接到該映射裝置，用以在該等價類中選擇該電平，以代表待發(fā)送的諸數(shù)據(jù)比特的該小組；一個濾波器裝置，可操作地被連接該電平選擇器并且具有一種對應(yīng)于該預(yù)定的頻譜形狀的濾波器響應(yīng)，該濾波器裝置在其輸入端接收先前已選定的諸電平并將其輸出送往該電平選擇器，其中該電平選擇器根據(jù)該濾波器裝置的輸出來選擇待發(fā)送的該電平；以及一個字節(jié)轉(zhuǎn)換器，可操作地被連接到該電平選擇器，后者在其輸入端接收該已選定的電平，并在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送一個對應(yīng)于該已選定電平的字節(jié)，以便當(dāng)已發(fā)送的諸字節(jié)在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中被轉(zhuǎn)換為諸電平時，產(chǎn)生具有預(yù)定的頻譜形狀的模擬信號。
8．如權(quán)利要求7所述的發(fā)射機，其中諸電平被不均勻地隔開。
9．如權(quán)利要求8所述的發(fā)射機，其中不均勻地隔開的諸電平均從該A律或mu律規(guī)格中被選出。
10．如權(quán)利要求7所述的發(fā)射機，其中該電平選擇器在該等價類中選擇最接近于該濾波器裝置的輸出的電平。
11．如權(quán)利要求7所述的發(fā)射機，其中該預(yù)定的濾波器的特征在于其響應(yīng)h(D)=(1-D)/(1-b D)，式中，b是一個加權(quán)因子，0＜b≤1。
12．一部用于在一個數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送諸字節(jié)的一個序列的發(fā)射機，該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)將諸字節(jié)轉(zhuǎn)換為諸電平的一個序列，以便通過一條模擬通道發(fā)送到一部接收機，諸電平產(chǎn)生一組在直流成分上具有一個頻譜零點的模擬信號，該發(fā)射機包括一個映射裝置，在其輸入端接收待發(fā)送的諸數(shù)據(jù)比特的諸小組，并為每一個小組輸出一個具有一種或多種電平的等價類，其中至少有一個等價類含有多于一種的電平；一個電平選擇器，可操作地被連接到該映射裝置，用以在該等價類中選擇該電平，以代表待發(fā)送的諸數(shù)據(jù)比特的該小組；一個計算裝置，可操作地被連接到該電平選擇器，用以確定先前已選定的諸電平的移動數(shù)字和，其中該電平選擇器這樣來選擇待發(fā)送的該電平，它使得該移動數(shù)字和最接近于零；以及一個字節(jié)轉(zhuǎn)換器，可操作地被連接到該電平選擇器，后者在其輸入端接收該已選定的電平，并在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送一個對應(yīng)于該已選定電平的字節(jié)，以便當(dāng)已發(fā)送的諸字節(jié)在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中被轉(zhuǎn)換為諸電平時，產(chǎn)生一組具有該直流零點的模擬信號。
13．如權(quán)利要求12所述的發(fā)射機，其中該移動數(shù)字和是一個加權(quán)的移動數(shù)字和，并且該已選定的電平是在數(shù)值上最接近于該加權(quán)的移動數(shù)字和的電平。
14．如權(quán)利要求12所述的發(fā)射機，其中諸電平被不均勻地隔開。
15．如權(quán)利要求14所述的發(fā)射機，其中不均勻地隔開的諸電平均從該A律或mu律規(guī)格中被選出。
16．一種用于在一個數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送諸字節(jié)的一個序列的方法，該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)將諸字節(jié)轉(zhuǎn)換為諸電平的一個序列，以便通過一條模擬通道發(fā)送到一部接收機，諸電平產(chǎn)生一組具有一種預(yù)定的頻譜形狀的模擬信號，該方法包括接收待發(fā)送的諸數(shù)據(jù)比特的諸小組；將已接收的諸數(shù)據(jù)比特的每一個小組映射到一種或多種電平的一個等價類，其中至少有一個等價類含有多于一種的電平；在該等價類中選擇該電平，以代表待發(fā)送的諸數(shù)據(jù)比特的該小組對先前已選定的諸電平進行濾波以產(chǎn)生一組濾波后的輸出，其中該濾波器響應(yīng)對應(yīng)于該預(yù)定的頻譜形狀，并且其中該選擇步驟根據(jù)該濾波后的輸出選擇待發(fā)送的該電平；以及發(fā)送對應(yīng)于該已選定的電平的該字節(jié)，以便當(dāng)被發(fā)送的諸字節(jié)在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中被轉(zhuǎn)換為諸電平時產(chǎn)生具有該預(yù)定的頻譜形狀的模擬信號。
17．如權(quán)利要求16所述的方法，其中諸電平被不均勻地隔開。
18．如權(quán)利要求17所述的方法，其中不均勻地隔開的諸電平均從該A律或mu律規(guī)格中被選出。
19．如權(quán)利要求16所述的方法，其中該選擇步驟包括在該等價類中選擇最接近于該濾波后的輸出的電平。
20．如權(quán)利要求16所述的方法，其中該濾波器響應(yīng)的特征在于該響應(yīng)h(D)=(1-D)/(1-b D)，式中，b是一個加權(quán)因子，0＜b≤1。
21．一個用于在一個數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上傳送諸字節(jié)的一個序列的數(shù)據(jù)傳送方法，該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)將諸字節(jié)轉(zhuǎn)換為諸電平的一個序列，以便通過一條模擬通道發(fā)送到一部接收機，諸電平產(chǎn)生一組具有一種預(yù)定的頻譜形狀的模擬信號，該方法包括將待發(fā)送的數(shù)字數(shù)據(jù)收集到諸數(shù)據(jù)小組之中；將每一個已收集的小組編碼為一個字節(jié)；在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送每一個字節(jié)；將已發(fā)送的諸字節(jié)轉(zhuǎn)換為模擬量，以產(chǎn)生該模擬信號，以便在一條模擬通道上進行傳輸；以及將該模擬信號轉(zhuǎn)換為已編碼的數(shù)字數(shù)據(jù)的諸小組；編碼的步驟包括將諸數(shù)據(jù)比特的每一個小組映射到一種或多種電平的一個等價類，其中至少有一個等價類含有多于一個的電平；在該等價類中選擇該電平，以代表待發(fā)送的諸數(shù)據(jù)比特的該小組；對先前已選定諸電平進行濾波以產(chǎn)生一組濾波后的輸出，其中該濾波器響應(yīng)對應(yīng)于該預(yù)定的頻譜形狀，并且其中該選擇步驟根據(jù)該已濾波的輸出選擇待發(fā)送的該電平；將已選定的電平轉(zhuǎn)換為一個對應(yīng)于該已選定的電平的字節(jié)；以及發(fā)送該字節(jié)，以便當(dāng)被發(fā)送的諸字節(jié)在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中被轉(zhuǎn)換為諸電平時產(chǎn)生具有該預(yù)定的頻譜形狀的模擬信號。
22．如權(quán)利要求21所述的方法，其中諸電平被不均勻地隔開。
23．如權(quán)利要求22所述的方法，其中不均勻地隔開的諸電平均從該A律或mu律規(guī)格中被選出。
24．如權(quán)利要求21所述的方法，其中該選擇步驟在該等價類中選擇最接近于該濾波器裝置的輸出的該電平。
25．如權(quán)利要求21所述的方法，其中該濾波器響應(yīng)的特征在于該響應(yīng)h(D)=(1-D)/(1-b D)，式中，b是一個加權(quán)因子，0＜b≤1。
26．一種用于在一個數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送諸字節(jié)的一個序列的方法，該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)將諸字節(jié)轉(zhuǎn)換為諸電平的一個序列，以便通過一條模擬通道發(fā)送到一部接收機，諸電平產(chǎn)生一組在直流成分上具有一個頻譜零點的模擬信號，該方法包括接收待發(fā)送的諸數(shù)據(jù)比特的諸小組；將諸數(shù)據(jù)比特的每一個小組映射到一種或多種電平的等價類，其中至少有一個等價類含有多于一個的電平；在該等價類中選擇該電平，以代表待發(fā)送的諸數(shù)據(jù)比特的該小組；確定先前已選定的諸電平的移動數(shù)字和，其中該選擇步驟這樣來選擇待發(fā)送的該電平，使得該移動數(shù)字和最接近于零；以及在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送對應(yīng)于該已選定的電平的一個字節(jié)，以便當(dāng)被發(fā)送的諸字節(jié)在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中被轉(zhuǎn)換為諸電平時產(chǎn)生具有該直流零點的模擬信號。
27．如權(quán)利要求26所述的方法，其中確定移動數(shù)字和的該步驟包括確定一個加權(quán)的移動數(shù)字和，并且該選擇步驟包括選擇在數(shù)值上最接近于該加權(quán)的移動數(shù)字和的該電平。
28．如權(quán)利要求26所述的方法，其中諸電平被不均勻地隔開。
29．如權(quán)利要求28所述的方法，其中不均勻地隔開的諸電平均從該A律或mu律規(guī)格中被選出。
全文摘要
用于在一個數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送諸字節(jié)的一個序列的發(fā)射機(56),該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)將諸字節(jié)轉(zhuǎn)換為諸電平的一個序列,該發(fā)射機包括:映射裝置(74),為諸數(shù)據(jù)比特的每一個小組輸出一種或多種電平的一個等價類;一個電平選擇器(76),在該等價類中選擇該電平,以代表待發(fā)送的諸數(shù)據(jù)比特的該小組;一個濾波器裝置(78),在其輸入端接收先前已選定的諸電平并將其輸出送往該電平選擇器,其中該電平選擇器(76)根據(jù)該濾波器裝置(78)的輸出來選擇待發(fā)送的該電平;以及一個字節(jié)轉(zhuǎn)換器(80),在其輸入端接收該已選定的電平,并在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送一個對應(yīng)于該已選定電平的字節(jié),以便當(dāng)已發(fā)送的諸字節(jié)在該數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中被轉(zhuǎn)換為諸電平時,產(chǎn)生具有預(yù)定的頻譜形狀的模擬信號。
文檔編號H04L25/34GK1231789SQ9719825
公開日1999年10月13日 申請日期1997年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月25日
發(fā)明者M·維戴特·艾博格魯, 皮埃爾·A·亨布里特 申請人:摩托羅拉公司