CN1007951B - 能产生预选电平数不等于2n的模拟信号的数模转换器及带有这种转换器的调制器和解调器 - Google Patents

Abstract

在数-模转换器中，在把N位位置中的两位或两位以上看成公用位位置的情况下，对N位的数字输入信号进行了数-模转换，并将它转换成电平总数不等于2的模拟电平，N是一个整数。除上述公用位位置外，从N位位置中，至少还可以再选一个补充公用位位置。在进行数-模转换之前，可以用一个逻辑线路，对数字输入信号进行预处理，以控制模拟电平数。数-模转换器可用在产生正交调幅信号的调制器上，该调幅信号的信号点在相位平面上呈环形分布。解调器中，有一个将上述模拟信号转换成重新产生的数字输入信号的模-数转换器。

Description

本发明所涉及的是一种数模转换器和一种带有这种数模转换器的数字通讯网络。

数-模转换器在数字通讯网络中是必不可少的。在正交幅度调制中，数模转换器常用于产生响应第一和第二数字输入信号的正交调幅信号，这两个输入信号都用N位表示，N是一个等于或大于三的整数。在这种情况下，正交调幅信号在相位平面内有M²个信号点，M在这里等于2^N。

一般来说，常规的数-模转换器是将N位的数字输入信号转换成具有2^N（或M）个电平的模拟信号。

在美国专利第4675619号中，公布了一个将其M²个信号点布置成环形的器件。这项专利申请是Junichi Uchibori等人于1985年9月23日提交的，并已转让给NEC公司。上述专利申请中提到，信号点的这种环形布局（或分布）是为了降低模拟信号的幅度。

但是，这种环形分布必然会导致出现一些额外的电平，而且这种电平的数目不等于2^N。

应该指出，Uchibori等人的申请书并未具体谈及能将这种附加电平转换成模拟信号的数-模转换器。此外，还应指出，在数字通讯网络中，要通过解调正交调幅信号产生按上述方式转换的数字信号，模-数（A/D）转换器是必不可少的。

本发明的目的是提供这样一种数-模转换器：它能产生电平数目不等于2^N的模拟信号。

本发明的另一目的是提供这样一种调制器：它能产生具有环形分布信号点的正交调幅信号。

本发明的再一个目的是提供一种与上述数-模转换器一起使用的模-数转换器。

本发明还有一个目的是提供一个能与上述类型的调制器进行通讯的解调器。

本发明申请专利的数-模转换器的用途是：将N位数码的数字输入信号转换成模拟输出信号，其中N是一个不小于三的整数。此N位数码被分别地依次放置在从1到N位的位置上。模拟输出信号取得的是一组电平。按本发明的设计，它的转换器由能响应数字输入信号的处理部件和转换部件组成，前者至少将N个位位置中的两个位位置处理成公用位位置，以产生具有公用位位置并经过处理的数字信号;后者则将经过处理的数字信号转换成电平数目不等于2^N的模拟输出信号。

图1是按本发明第一实施方案设计的数-模转换器的方框图;

图2是按本发明第二实施方案设计的数-模转换器的方框图;

图3是按本发明第三实施方案设计的数-模转换器的方框图;

图4是按本发明第四实施方案设计的带有数-模转换器的调制器的方框图;

图5是用以描述信号点在相位平面内呈方形和环形分布的示意图;

图6是用以描述图4所示传输逻辑转换单元工作原理的示意图;

图7是与图4所示调制器一起使用的解调器的方框图。

参阅图1，按本发明第一实施方案设计的数-模转换器是用于将4位数码的数字输入信号IN转换成具有一组电平的模拟输出信号P1。数字输入信号IN的4位依次用放置在第一至第四位位置上的第一位数码D₁至第四位数码D₄表示。因此，数字输入信号IN可表示为

D₁·2³+D₂·2²+D₃·2¹+D₄·2⁰.

换句话说，4位数码的数字输入信号可以代表十六个电平（＝2⁴），这是众所周知的。

在所示转换器中，放置第二和第三位数码D₂和D₃的第二、三位两个位置被认为是公用位位置，而放置第一和第四位数码D₁和D₄的第一、四位两个位置分别认作最高和最低有效位位置。第三位D₃可用D₂′表示，用以说明第二和第三位之间的关系。这意味着，在这一数-模转换器中，4位数码的数字输入信号在转换器内部是作为三位数码的信号处理的。从这一意义上讲，大致可以这样考虑：数字输入信号IN被看成是一个识别数字信号，它象输入数字信号IN一样具有四位数码，并且由下式描述：

不难看出，当被识别数字信号的四位数码（D₁D₂D₃D₄）等于（0000）时，式（1）的值（或电平）最大，而当四位数码（D₁D₂D₃D₄）等于（1111）时，式（1）的值（或电平）最小。最大和最小值可以分别用9k和-9k表示，k在这里代表一个常数。此外，还可以看出，式（1）可以表示9k和-9k之间的十个电平（包括9k和-9k），每个电平的间距等于2k。换句话说，这个识别数字信号可以表示一组数目不等于2³或2⁴的电平。

总之，数字输入信号1N的四位数码的种种连接方式都可以看成是一种把第二和第三位位置识别为公用位位置的识别线路。

这种识别数字信号可以直接转换成能取十个不同模拟电平的模拟信号。

但是，由于要将图中所示的转换器应用到正交调幅器上，因此，该转换器还需要把识别数字信号处理成为一个经过处理的信号。正交调幅器的情况以后将详细描述。

讲得更具体一些，这个识别数字信号的第一、第二和第三位数码D₁，D₂和D₃作为已被处理的数字信号的第一至第三位信号输送给数-模转换线路11，这些信号仍保持原样不变。此外，这个识别数字信号的第三和第四位数码D₃和D₄被提供给逻辑线路15，这条逻辑线路由“非”线路（即倒向器16）和“异或”线路（即2模加法器17）组成。倒向器16使第三位数码D₃反号（或变负），以便把一个反相的数码（可用 D₃表示）提供给“异或”线路17。“异或”线路17对识别数字信号的第四位数码D₄和反相数码 D₃进行“异或”运算，以产生经过处理的数字信号的第四位信号。这个经过处理的数字信号的第四位信号用D₄′表示。

在很多情况下，式（1）可改写为

其中D₄′表示 D₃ D₄。

如果识别数字信号的第四位D₄取逻辑“0”电平，那未这个处理后的数字信号所表示的最大和最小电平分别为7k和-7k。电平总数等于2³（＝8）。两个相邻电平间的间距和式（1）一样，可以用2k表示。

另一方面，如果第四位D₄取逻辑“1”电平，那未，当第一至第三位数码D₁至D₃等于“000”和“111”时，处理后的数字信号所表示的最大和最小电平分别为9k和-9k。在这种情况下，电平数可以用（2³+2）表示。每个电平间的间距仍然等于2k。

总之，图中所示的转换器可以使电平的数目随着识别数字信号的第四位数码D₄变化。第一至第四位的信号D₁、D₂、D₃和D₄作为经过处理的数字信号提供给数-模转换线路11。因此，逻辑线路15及其与数-模转换线路11的各种连接方式可以称为处理线路，它把识别数字信号处理成经过处理的数字信号。

数-模转换线路11将经过处理的数字信号转换成模拟输出信号P₁。该信号的电平与经过处理的数字信号的电平是一致的。电平的数目由识别数字信号的第四位数码D₄控制。例如，当识别数字信号的第四位数码D₄分别取逻辑“0”和“1”时，模拟输出信号P₁的电平数可以相应地取8和10。从这一意义上讲，位于最低有效位的第四位数码D₄可以称为控制位C₀。

数-模转换线路11由电平计算器21和加法器22组成。电平计算器21能对经过处理的4位数字信号做出响应，它按式（2）将这一经过处理的数字信号的电平转换成电平调节的数字信号。电平计算器可以是一个根据公用位的位置和式（2）计算电平数目的电阻线路。加法器22对电平调节数字信号进行加法运算以产生模拟输出信号P₁。正如上面提到的那样，所示的模拟输出信号将对识别数字信号的第四位数码D₄作出响应，取8个或10个电平。总之，所示的转换器可以产生电平数为2³到2⁴之间的模拟输出信号，这种转换器将称为三位数码转换器。

参阅图2。按本发明第二种实施例设计的数-模转换器由与上图类似的部件和信号组成，表示这些部件和信号的数字和符号也相同。第二位数码D₂的位置被看成是最高有效位的位置（即与第一位数码D₁的位置一样的D₁′），因而被当作一个与第一位位置公用的特殊位位置来处理。从这一事实出发，不难看出，在图2中具有4位数码的输入数字信号1N被看成一个由下式表示的识别数字信号：

和图1一样，逻辑线路15由倒向器16和与倒向器16相连的“异或”线路17组成。图中所示的逻辑线路15处理识别数字信号的第二和第三位数码D₂和D₃的方法与图1中所用的方法类似。

其结果是，经过处理的数字信号

通过逻辑线路15这样的处理线路被提供给图中所示的转换线路11，式中D₃′由下式给出

D₃′＝ D₂ D₃。

因此，转换线路11可以产生一个式（4）所表示的模拟输出信号，其方法与图1中所示的方法类似。

在图2中，被识别的数字信号的第三位数码D₃是作为最低有效位之前的控制信号C₁使用的。如果第三位数码D₃取逻辑“0”电平，那未，转换器就对余下的三位数码（D₁，D₂，D₄）进行数-模转换。在这一情况下，模拟输出信号可以取八个大小不同的电平，电平间距为2k。从式（4）中不难看出，在第三位取逻辑“0”电平的条件下，模拟输出信号P₂的最高和最低电平分别等于7k和-7k。

如果第三位数码D₃取逻辑“1”电平，那末，当第一、第二和 第四位数码D₁，D₂和D₄等于（000）和（111）时，模拟输出信号P₂为11k和-11k。同样，当第一、第二和第四位数码D₁，D₂和D₄等于（001）和（110）时，模拟输出信号P₂为9k和-9k。因此，模拟输出信号P₂可以取12个不同的电平（＝2³+4）。换句话说，在8个电平的两边各加两个电平。

图2中所示的转换器可以产生具有一定数目电平的模拟输出信号。这些数目与图1中的一样，在2³和2⁴之间，这种转换也称为三位转换器。

参阅图3，除下述差别外，按本发明第三实施例设计的数-模转换器类似于图2所示的转换器。这些差别是：5位数码的数字输入信号1N被提供给图3所示的转换器，并且被第一和第二逻辑线路15a和15b分别处理成经过处理的5位数码的数字信号。与图1和图2中所示的逻辑线路15一样，第一逻辑线路15a和第二逻辑线路15b各自都由倒向器16和“异或”线路17组成。

在图3中，数字输入信号1N的第二位数码D₂的第二位位置被看成是第一位数码D₁的第一位位置。同样，数字输入信号1N第四位数码D₄的第四位位置被识别成第三位数码D₃的第三位位置。在这种连接条件下，第二和第四位数码D₂和D₄可以分别用D₁′和D₃′表示。此外，第一位和第二位两个位置将作为第一公用位位置，而第三位和第四位两个位置则作为第二公用位位置。

在这些情况下，5位数码的识别数字信号可以表示为：

处理线路（如第一逻辑线路15a和第二逻辑线路15b）把识别数字信号处理成经过处理的具有5位数码的数字信号，5位中包括第一和第二公用位位置。说得更具体一点，经过处理的数字信号的第一、第二和第四位分别等于识别数字信号的第一、第二和第四位数码D₁，D₂和D₄。经过处理的数字信号的第三和第五位D₃″和D′₅则分别表示为：

D₃″＝D₂ D₃

和D₅′＝D₄ D₅（6）

因此，将式（6）代入式（5）中就得出经过处理的数字信号，其结果为

图中所示的转换器所产生的输出模拟信号由式（7）给出。

在所举的这一例子中，识别数字信号的第三和第五位数码D₃和D₅作为控制信号使用，它的第一和第二控制数码为C₁和C₀。

让控制信号（C₁C₀）等于（00）。在这种情况下，识别数字信号的第一、第二和第四位数码D₁，D₂和D₄被数-模转换线路11按式（7）转换成模拟输出信号P₃。模拟输出信号P₃可以取8个不同的电平，电平的间距为2k。最高和最低电平分别为7k和-7k。

如果控制信号（C₁C.）等于“01”，那么，在第一，第二和第四位D₁，D₂和D₄数码等于“000”和“111”的条件下，模拟输出信号P₃的最高和最低电平分别为“9k”和“-9k”。在最高和最低电平之间（包括它们两个在内），模拟输出信号P₃共有十个大小不同的电平，电平间距为2k。

同样，如果控制信号（C₁C₀）等于“10”，那么，当第一，第二和第四位数码D₁，D₂和D₄等于“000”和“111”时，模拟输出信号的最高和最低电平分别为“11k”和“-11k”。因此，在最高和最低电平之间（包括两者在内），模拟输出信号P₃共有12个大小不同的电平，电平间距为2k。

让控制信号（C₁C₀）等于（11）。当第一，第二和第四位数码D₁，D₂和D₄等于“000”和“111”时，模拟输出信号P₃的最高和最低电平分别为“13k”和“-13k”。从这一事实中不难看出，在最高和最低电平之间（包括两者在内）模拟输出信号P₃共有14个大小不同的电平。

总之，上述转换器总是可以产生如下的输出模拟信号，该信号具有的电平数为与控制信号相应的8、10、12和14中的一个。输出模拟信号的电平数总是小于2⁴。因此，图3所示的转换器将称为3位转换器。

至于n位数码的数-模转换器可以参照图1至图3的情况进行考虑。这种数-模转换器可以产生最大电平数为（2ⁿ⁺¹-2）的模拟输出信号。现在考虑一下图3所示的转换器。提供给n位数-模转换器的是（2n-1）位数码的数字输入信号。这个数字输入信号被看成是由n位数据信号和（n-1）位控制信号组成的识别信号。n位数据信号的两个高有效位位置被看成是一个公用位位置，而其余各位被看作与相应的控制信号位共用的公用位，如图3所示。控制信号的（n-1）位可以表示为（E_n-2E_n-3…E₀）。

此外，n位的数-模转换器包括（n-1）个逻辑线路，每条逻辑线路都类似于图1至3中所示的逻辑线路。因此，每条逻辑线路都 可能包括一个倒向器和一个“异或”线路。

在这种结构中，当控制线路的（n-1）位数码取“00…0”时，n位数码的数据信号被转换成具有2ⁿ个电平的模拟输出信号。另一方面，当控制信号的（n-1）位数码取“11…1”时，模拟输出信号所具有的最大电平数等于（2ⁿ⁺¹-2）。

参阅图4。将调制器用于数字通讯网络的256-正交调制并向它输入p-道数字信号和q-道数字信号，以产生正交调幅信号（QAM）。p-道和q-道数字信号可以分别称为第一和第二输入信号。依据本发明的第四实施例，图中所示的调制器由第一和第二数模转换器25p和25q组成。p-道数字信号包括第一、第二、第三和第四位信号Sp₁、Sp₂、Sp₃和Sp₄。同样，q-道数字信号包括第一、第二、第三和第四位信号Sq₁、Sq₂、Sq₃和Sq₄。假定将p-道和q-道信号的第一位信号Sp₁和Sq₁置于最高有效位位置上，而将第四位信号Sp₄和Sq₄置于最低有效位位置上。不难看出，每个p-道和q-道数字信号均有电平数2⁴（＝16）。因此，p-和q-道数字信号的组合可以表示256个大小不同的电平并且产生正交调幅信号QAM。这256个相应值可以作为相应的信号点出现在正交调幅信号QAM的相位平面上。众所周知，相位平面分为第一、第二、第三和第四象限，因此，每个象限可以相应地分配64个信号点。

参阅图5和图4。下面将讨论信号点的布局或分布。作为例子，所示的信号点都放置在第一象限内。图5中的横坐标和纵坐标表示p-和q-道信号的规格化电平，分别将它们写成p/k和q/k，并分别称为p轴和q轴。p轴和q轴在原点0相交。

为了更好地了解本发明，就让这些信号点按通常的（或常规的）方式分布在这一相位平面上。在这种情况下，最外面的信号点在第一象限中形成一个正方形，如图中所示的黑园点和白园点a至f。只要信号点在相平面上形成了这种方形布局，每个信号点都可以用第一至第四位信号（即p-和q-道信号的8个位信号）的组合来表示。可以用原点0到白园点a之间的距离确定出最大幅度。

在上面提到的美国专利申请中，公布了这样一种调制器：它所产生的正交调幅信号的信号点在相位平面上呈环形布局。为了达到这一目的，有一组靠近正方形角的信号点被移动或错位。在图5中，白园点a到c被移向p轴，分别成了错位的a′、b′和c′。而剩下的白园点d、e和f则被移向q轴，分别成了错位的d′、e′和f′。在第二、第三和第四象限中，相应的信号点也都被移了位。结果，最外面的信号点都被移到园周附近。白园点和黑园点将被相应地看作正常信号点和特殊信号点。从这一意义上讲，环形布局可以分为两部分。第一部分是正常信号点，第二部分是特殊信号点。

与呈方形布局的信号点相比，呈环形布局（或分布）的信号点可能会降低正交调幅信号的最大调度。

例如，设方形布局的最大幅度为15 $\sqrt{2}$ ，由原点0与特殊信号点d′之间的距离所给出的环形布局的最大幅度则等于 $\sqrt{\mathrm{314}}$ 。因此，环形布局的最大幅度大约为方形布局的84%。

图5中，p-轴和q-轴各自提供了甄别第一位信号（Sp₁或Sq₁）的第一种线，而两条位于第八电平（8）的第二种线是为了甄别第二位信号（Sp₂或Sq₂）用的。同样，位于第四和第十二电平（4和12）的第三种线是为甄别第三位信号（Sp₃或Sq₃） 用的，而位于第二、第六、第十和第十四电平的第四种线是为甄别第四位信号（Sp₄和Sq₄）用的。

此外，位于第十六电平的第五条线是为甄别被移动的（错位的）信号点a′至f′用的。总之，第一条至第五条线相当于甄别p-和q-道数字信号中相应的位信号的阈电平。应该指出，虽然正常信号点可以用八位数码表示，但是，错位信号点a′至f′则不能用八位数码的组合来表示。

在图4中，正交调幅信号QAM有一个如图5所示呈环形布局的信号点。为了提供这种环形布局，在所示的调制器中进行了数码转换。此外，还要进行进一步的代码转换，以便按后面描述的方式产生旋转对称数码。这种转换称为旋转对称转换。

所展示的调制器包含一个传输差分编码器31。p-和q-道数字信号的第一位信号Sp₁和Sq₁分别作为第一位序一个接一个地提供给这个编码器。传输差分编码器31以众所周知的方式产生一对编码位信号，每一个编码信号代表其第一位序中两个毗连位之间的差分。传输差分编码器的作用是避免接收器中所产生的参考载波信号的相位不定性所带来的种种影响。

第二至第四位信号Sp₂至Sp₄和Sq₂至Sq₄被传递给传输逻辑转换单元32和与传输逻辑转换单元32相耦合的传输选择器33。

暂阅图6。传输逻辑转换单元32检查第二至第四位信号Sp₂至Sp₄和Sq₂至Sq₄是否代表a至f这样的特殊信号点。换句话说，传输逻辑线路32要确定第二至第四位信号Sp₂至Sp₄和Sq₂至Sq₄所代表的究竟是正常的信号点还是特殊的信号点。为 达到此目的，逻辑转换传输单元32包含了一个第一分单元32a，该分单元向传输选择器提供传输控制信号TCONT以说明信号点是正常的还是特殊的。在所示的逻辑转换传输单元32中，当第二至第四位信号代表正常和特殊信号点时，转输控制信号分别取逻辑“0”和“1”电平，对正常和特殊信号点的这种检查通常可以通过监视第二至第四位信号Sp₂至Sp₄和Sq₂至Sq₄的组合来实现。因此对第一分单元32a不作详细描述。

此外，当第一至第四位信号Sp₂至Sp₄和Sq₂至Sq₄为特殊信号点a至f时，逻辑转换传输单元32就按图6所示的真值表，为p-和q-道数字信号产生一对三位的修正信号Sp₂′至Sp₄′和Sq₂至Sq₄。

由于错位信号点a′至f′位于不能用六位数码表示的第二部分，因此，六个修正的位信号Sp₂至Sq₄不能准确地表示错位信号点a′至f′。为了说明每个错位信号点，逻辑转换传输单元32为p-和q-道数字信号产生了第一和第二补充位信号H_p和H_q。如图6所示，当修正位信号Sp₂′至Sp₄′指到位于第十六电平“16”之外的第二部分（见图5）时，第一和第二补充位信号之中总有一个的电平为逻辑“1”。

总之，当错位信号点a′至f′由修正位信号Sp₂′至Sq₄′表示时，第一和第二补充位信号中总有一个的电平为逻辑“1”。另一方面，当正常信号点由第二至第四位信号Sp₂至Sq₄表示时，第一和第二补充位信号的电平都为逻辑“0”。逻辑转换传输单元32中含有第二分单元32b就是为了产生修正位信号和补充位信号。参照图6，这个第二分单元不难用已知的逻辑线路完成。

在图4中，当传输控制信号TCONT取逻辑“0”电平并指出正常信号点时，传输选择器33就选择第二至第四位信号Sp₂至Sp₄和Sq₂至Sq₄作为选择器的输出信号。否则，传输选择器33就选择修正位信号Sp₂′至Sp₄′和Sq₂′至Sq₄′，连同第一和第三补充控制信号H_p和H_q一起，作为选择器的输出信号。

数码转换单元36对传输差分编码器31所给出的编码位信号和传输选择器33给出的选择器输出信号进行操作。图中所示的数码转换单元36包括十三个“异或”门和四个“与”门，它的用途是对编码位信号和选择器输出信号进行旋转对称转换。旋转对称转换是为了产生一种经过转换的下述数码信号：任意一个象限的信号点都可以由相应的数码分别给出，即使信号点围着原点转动π/2、π和3π/2后，也仍然由这些数码给出。这种旋转对称转换是众所周知的，可以如图4所示，用逻辑线路来实现。

由于进行了旋转对称转换，经过转换的数码信号的信号点不会因为参考载波信号四个相位的不定性而受到任何反影响。

对p-和q-道数字信号来说，经过转换的数码信号可以相应地分为第一部分经过转换的信号和第二部分经过转换的信号。第一部分经过转换的信号通过第一补充数码转换器37p传递给第一数-模转换器25p。同样，第二部分经过转换的信号通过第二补充数码转换器37q传递给第二数-模转换器25q.p-和q-道信号的编码位信号，通过数码转换单元36及第一和第二补充数码转换器37p及37q，作为第一部分转换信号和第二部分转换信号的一个位被传递给第一和第二数-模转换器25p和25q。第一和第二补充数码转换器37p和37q的用途是：对AP、AQ与经过转换的数码信 号之间的数码进行调节，AP和AQ是第一和第二数模转换器25p和25q的第一和第二模拟输出信号。补充数码转换器37p和37q对第一和第二部分转换信号再次进行数码转换，并作为第一和第二数字信号分别传送给数-模转换器25p和25q。

因此，传输选择器33、数码转换单元36和第一及第二补充数码转换器37p和37q的联合作用是：按传输控制信号TCONT以及p-和q-道数字信号的第二至第四位信号产生第一和第二数字信号，因而可以将整个联合体视为一个数码转换线路。单元32的第二部分32b可以看成是这个数码转换线路的一部分。

第一和第二数字信号都是由5位数码组成，其中最高有效位分别由来自传输差分编码器31的编码位信号确定。与图1至图3的情况一样，这个最高有效位指向D₁。从图4中不难看出，第一和第二修正数字信号的第五位（或最低有效位）由第一和第二补充位信号Hp和Hg确定，并且作为第一和第二数-模转换器25p和25q的控制位C₀（正如在图1至图3中所提到的那样）。与第一和第二补充位信号Hp和Hg一样，所选的控制信号位C₀仅取逻辑“1”电平因而说明的是那些错位信号点。每个数字信号的其他位信号都由第一和第二补充数码转换器37p和37q确定。

第一数-模转换器25p在结构和操作上都与第二数-模转换器25q类似。与图1至图3一样，第一和第二数-模转换器25p和25q都由倒向器41、“异或”线路42和数-模转换单元43组成。第一和第二数字信号被提供给图中所示的数-模转换器25p和25q。第一和第二数-模转换器都把第三和第四位信号的第三和第四位位置看成公用位位置。从这一意义上讲，每一数字信号的第四位 信号都可以用D₃′表示，而“异或”线路42的输出信号则指向D₄。

与图1至图3中所展示的方法类似，第一和第二数-模转换器25p和25q分别产生p-和q-道数字信号的第一和第二模拟输出信号AP和AQ。当控制信号位C₀取逻辑“0”电平时，模拟输出信号AP和AQ各自都有十六个不同的电平。其它情况下，每个模拟输出信号有十八个不同的电平。

在所展示的例子中，p-和q-道数字信号的第一位信号由差分编码器31进行编码，对其余各位的信号则进行旋转对称转换。因此，可以避免在其他情况下接收正交调幅信号（QAM）时可能出现的任何位相不定性。

第一和第二模拟输出信号AP和AQ被传送给调制线路45以产生正交调幅信号，其方法是大家所熟悉的。

参阅图7。使用解调器的目的是为了与图4中所示的调制器配套，它包含一个能响应正交调幅信号（QAM）的相干检波器（未展示）。相干检波器用常规方法对重新产生的第一和第二模拟信号进行检波。这两个重新产生的模拟信号分别相当于p-和q-道的第一和第二模拟信号AP和AQ，因而分别简称为第一和第二模拟信号AP和AQ。这种相干检波方法是用一个重新产生的没有相位不定性的载波信号实现的。这一点不难从上述的讨论中看出。正如讨论第一和第二数-模转换器25p和25q时所提到的那样，每个模拟信号AP和AQ都有十六个或十八个大小不同的电平。

第一和第二模拟信号AP和AQ被分别传递给第一和第二模-数转换器51p和51q。两个模-数转换器51p和51q都可以用十七个比较器组装而成。这些比较器将模拟信号AP或AQ与图6中 与2、4、……电平相应的阈电平进行比较。此处不再赘述。不论比较结果如何，第一模数转换器51p都重新产生一个如图7所描述的第一数字信号。这些重新产生的5位数码用D₁、D₂、D₃、D₃′和C₀表示。同样，第二模数转换器51q也重新产生一个与第二数字信号一样的信号，它的5位数码也用D₁、D₂、D₃、D₃′和C₀表示。

第一数字信号通过由三个“异或”门线路组成的第一辅助数码转换器53p传递给数码转换器52，而第二数字信号则通过类似于第一辅助数码转换器53p的第二辅助数码转换器53q传递给数码转换器52。数码转换器52和辅助数码转换器53p及53q形成一个组合线路，这个组合线路的作用是对图4中曾提到的旋转对称转换进行反转换。图中所示的数码转换器52由十三个“异或”门线路和四个与“异或”门线路相连的“与”门线路组成。连接方式类似于图5中所示的方式。这种数码转换器常用来进行反转换，这里不做详细描述。数码转换器52将第一和第二数字信号的第一位数码D₁传递给差分译码器54。差分译码器按常规方式重新产生p-和q-数字信的第一位信号Sp₁和Sq₁。数码转换器52产生的再生信号相当于p-q-道信号的第二至第四位信号（如图4所示），因而可称为p-和q-道的第二至第四位再生信号。在图7中，p-道的第二至第四位再生信号分别表示为Sp₂″、Sp₃″和Sp₄″，而q-道的第二至第四位再生信号则分别表示为Sq₂″、Sq₃″和Sq₄″。此外，数码转换器52还产生第一和第二再生补充位信号，这两个信号分别相当于第一和二补充位信号Hp和Hq，因而也分别用同样的参考符号Hp和Hq表示。

再生补充位信号Hp和Hq与第二至第四再生位信号Sp₂″至Sq₄″一起传递给接收逻辑转换单元56。第二至第四再生位信号Sp₂″至Sq₄″同时还传递给接收选择器58。

当第一和第二两个再生补充位信号Hp和Hq都取逻辑“0”电平时，第二至第四再生位信号Sp₂″至Sp₄″和Sq₂″至Sq₄″代表正常信号点（参阅图6），并分别与第二至第四位信号Sp₂至Sp₄和Sq₂至Sq₄符合。在这种情况下，接收逻辑转换单元52将逻辑“0”电平作为接收控制信号RCONT传递给接收选择器58。当接收控制信号RCONT为逻辑“1”电平时，接收选择器58所产生的第二至第四再生位信号Sp₂″至Sp₄″和Sq₂″至Sq₄″是第二至第四位信号Sp₂至Sp₄和Sq₂至Sq₄的再现。

另一方面，当第一和第二再生补充位信号Hp和Hq之中，有一个信号的电平为逻辑“1”时，接收逻辑转换单元56将逻辑“1”电平作为接收控制信号传递给接收选择器58。在这种情况下，再生位信号Sp₂″至Sq₄″与图4中所示的修正位信号Sp₂′至Sq₄′符合，它们代表错位信号点a′至f′（见图6）。这些错位信号点a′至f′应该被恢复为特殊信号点a至f。为此，接收逻辑转换单元56将这些再生位信号Sp₂″至Sq₄″转换成相应的位信号并传递给接收选择器58。接收选择器58对接收逻辑转换单56所转换的位信号进行选择并重新产生第二至第四位信号Sp₂至Sq₄。

到此为止，虽然本发明描述的是它的几种实施例，但是，本领域的技术人员完全可以以各种方式将此发明付诸实践。例如，尽管本发明的描述仅限于信号点数等于四这一种情况，但是信号的数目完全可以等于2²ⁿ，n为一个大于或等于三的整数。如果通过参考信号与 载波信号叠加的办法，消除了解调时的四位相不定性，就可以不进行旋转对称转换及其反转换。在这种情况下，完全不需要传输差分编码器31和诸如36、37p与37q这样一些传输数码转换线路，以及差分译码器54和诸如52、53p与53q这样一些接收数码转换线路。在图1至3中，可以把数字输入信号的三位或三位以上看成一个公用位。

Claims (7)

1、一个用于将N位的数字输入信号转换成模拟输出信号的数-模转换器，其中N为一个不小于三的整数，N位被依次置于第一至第N位置，上述模拟输出信号取一组电平，其特征在于包括以下改进：

能对上述数字输入信号做出响应，至少将N位位置中的两位处理成公用位位置，以产生一个具有公用位位置的、经过处理的数字信号的处理部件；

能将上述经过处理的数字信号转换成电平数不等于2N的模拟输出信号的转换部件。

2、根据权利要求1所述的数-模转换器，其特征在于上述处理部件包括：

识别部件，该部件能对上述数字输入信号做出响应，至少将N位位置中的两位识别为公用位位置，以产生一个N位的识别信号，这N位中，包括公用位位置，并按第一位至第N位编号;

修正部件，该部件能对识别信号的第i和第（i+1）位做出响应，用第i位将第（i+1）位修正成经过修正的第（i+1）位，而第i位仍保持不变，以产生第i位和经过修正的第（i+1）位，其中i是1和N之间（包括两者在内）的一个整数;

产生部件，该部件能对识别信号的第i位、经过修正的第（i+1）位和其余的位做出响应，产生经过处理的数字信号。

3、根据权利要求1所述的数-模转换器，其特征在于：除上述至少两位位置外，余下的位置中，至少还有两位位置被处理成补充公用位位置。

4、一个用于调制操作中的调制器，该调制器用上述第一和第二数字输入信号将一对正交相位载波信号调制成调幅模拟信号，上述第一和第二数字输入信号都用N位表示，N是一个不小于三的整数，上述调幅模拟信号的幅度和相位在相位平面上有M²个信号点，M等于2^N。在方形分布中，M²个信号点可分为正常信号点和特殊信号点;也可分为第一部分和第二部分，前者为上述正常信号点，后者为错位信号点，这些错位信号点由环形分布中离开原来位置的特殊信号点给出。该调制器的特征在于下列改进：

判定部件，该部件能对上述第一和第二数字输入信号做出响应，判定第一和第二数字输入信号是代表正常信号点还是代表特殊信号点，以产生一个代表第一部分或第二部分的控制信号;

数码转换部件，该部件能对上述控制信号、第一和第二数字输入信号做出响应，参照上述控制信号，将第一和第二数字输入信号转换成经过转换的第一和第二数字信号，每个信号都只有一个不等N的、为说明上述环形分布而预先选定的位数;

数-模转换部件，该部件通过至少将上述预定位数的两位处理成公用位位置，把经过转换的第一和第二数字信号分别转换成第一和第二模拟信号，每个信号都有一组幅度，其数目不等于2^N;

组合部件，该部件将上述第一和第二模拟信号组合成调幅模拟信号。

5、根据权利要求4所述的调制器，其特征在于上述数码转换部件包括下列部件：

产生部件，该部件能对上述第一和第二数字输入信号做出响应，产生第一和第二修正信号，这两个修正信号代表上述错位信号点，并分别与上述第一和第二数字输入信号对应，上述产生部件还产生第一和第二补充信号，它们分别说明与上述第一和第二数字输入信号有关的上述特殊信号点，

选择部件，该部件能对上述控制信号、第一和第二数字输入信号，以及第一和第二修正信号做出响应，当上述控制信号代表上述特殊信号点时，它选择第一和第二修正信号，否则选择上述第一和第二数字输入信号;

转换部件，该部件能对上述第一和第二补充控制信号做出响应并与上述选择部件相耦合，参照上述第一和第二补充控制信号，对上述第一和第二数字输入信号或上述第一和第二修正信号进行转换，以产生上述第一和第二转换信号。

6、根据权利要求5所述的调制器，其特征在于，旋转对称转换由上述转换部件进行。

7、与权利要求4所述的调制器一起使用的解调器，其特征在于上述解调器所接收的是上述第一和第二模拟信号的再生信号;该解调器包括：

模-数转换部件，该部件将上述第一和第二模拟信号的再生信号分别转换成与上述第一和第二转换信号相应的第一和第二再生数字信号;

产生部件，该部件能对上述第一和第二再生数字信号做出响应，产生上述第一和第二数字输入信号的第一和第二再生信号。

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