CN1013540B - 使用嵌入信号的通讯系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一个无线电话系统，其中系统的信号规程被嵌入在(在该系统中传输的)数字信息的帧同步中。多系统状态控制功能是由同步信号完成的，该同步信号是一个正常的同步字码及其自身的互补反码的序列。编码的可靠性是靠将正常码或反码检波成二进制电平当比特差错少于某一预定数时达到的。若比特差错超过预定值时，代入已选二进制电平1或零(3003)须经汉明距离测试(3207)。

Description

总的来说，本发明涉及在传输信道存在着噪声的情况下数据信息的编码、传输和译码、更具体地说，本发明涉及一种用于无线电传输的高速数据和数字语言的信号规程以及涉及一种利用相关同步字码序列对信号进行译码的独特的系统和方法。其编码和译码是基于这里所建立的一种新的编码结构的。

可移动的无线电话业务已经使用了较长时间，并且传统上具有这样的特点，即在一个中心地点用大功率向一个大的地理区域中的有限数目的移动单元发送。可移动单元发出的通信，由于其功率低，是由位于远离中心地点的一个接收机网络接收，然后再送至到中心地点。

由于只有有限的无线电信道是可用的，整个城市的最大通话数只等于几个可用的信道数。因此，移动电话用户发现，无线电话与陆地通信线路是不同的，因为信道经常处于忙状态。

为了解决这个困难，人们发展了蜂窝状系统，它在给定的几何区域上可以重复使用无线电信道。蜂窝状系统在特征上是把复盖区域划分更小的相互 吡邻的覆盖区域（网孔），以便在中心地点使用低功率的发射机和接收机。一种蜂窝状系统已在美国专利NO.3906166上被进一步说明，该专利已转让给本发明的受让人，有限的覆盖区域使得在一个网孔上使用的信道频率可以在另一个网孔中按预定设计再用。一种这样的设计已在美国专利NO.4，128，740上披露，该专利已转让给本发明的受让人。这样，在一个大城市的范围中可以使用大量的信道，而业务也可以象标准电话一样。

一般的网孔系统是在一个网孔中使用一个信道，（在“反向调定”的频率上）接收来自移动用户单元的业务请求，（在“正向调定”的频率上）呼叫移动的用户单元，以及去指导移动用户单元去调到一个频率对上，在该频率对上可以进行通话（这就是一个“语音”信道）。在每一个网孔中，一个“调定”的信道连续被指定去接收和发送数据，而且用户单元在不通话状态时总是调到该信道上。

由于网孔可以分得比较小，因此移动的或手提的用户单元跑出一个网孔和进入另一网孔的可能性很大。为了保持通信，用户单元在一个网孔与另一个网孔之间被“过区切换”。正在使用的蜂窝状系统跟踪这个单元，并为了保证通信质量决定什么时候需要过区切换。用户单元经由一高速数据信息接受指令，打断话音信道上的声音通信，以便将收发两用机调到另一个在新的网孔中可用的频率上。这种过区切换要求一个相当短的时间间隔，因而用户一般并不知道发生过区切换。由于蜂窝状无线电话系统提供了陆地线路电话系统所具备的性能，并与之联接在一起，因此，用户希望蜂窝状电话系统具有陆地电话系统同样的特点。一种这样的特点就是从一处到另一处传输数据。许多电话用户借助调制解调器将诸如个人计算机这类数字通信设备接到电话系统中。调制解调器对长于这一技术的人来说是公知的，它基本上是按下述原理工作的，即将数据“1”和“0”电平变换成可被陆地电话网发送的不同的单音或具有一定相位关系的特定单音波形。

通过调制解调器将计算机设备连接到无线电话用户单元，经由陆地电话网与其他数据发生设备通信是很自然的。事实上，这已经做到但结果并不满意，一般在高频蜂窝状无线电话通信中所遭受到的快速多途径衰落要在调制解调器所产生的单音中造成空隙和显著的相位变化，这些将使得由无线电信道所传送的数据变得失真或遗漏。进一步来说，网孔间的过区切换，对于在通话的人来说实际上是不引人注意的，然而对于由数据发生设备产生的数据通信则变成一种难以对付的障碍。

这种限制用下列办法已经解决，即将输入数据变换成能与无线电信道传输兼容的格式，然后将无线电信道数据格式再变换回接收时的原始格式、数据通信在过区切换之前停止，并在过区切换完成之后继续、上述过程的详细说明可以在以Labadz等人的名义于1984年7月13日申请的美国专利NO.4，654，867中找到。该专利已转让给本发明的受让人。

用户希望蜂窝状无线电话系统有陆地线路电话系统的第二个特点，即他们谈话的相对保密性。用于保密无线电通信信道的数字量化技术已经在美国专利NO.4，167，700;4，434，323和4，440，976上得到了接示，其中每一专利都已转让给本发明的受让人。然而，这些发明并没有提出前面提到的蜂窝状系统的过区切换要求，也没有提供为了保持在指定信道上通信所必需的监控信号的应答。

为了减少共信道用户之间的干扰，蜂窝状系统使用了几个不同的信号（监控音频单音信号）去识别蜂窝固定地点。每一个地点指定一个信号;该信号与每一传输信息一起从固定地点发送到用户单元。用户单元也转发同样的信号给固定地点无线电信道连接到固定地点上，这种信道连接继续下去。假如异常的传播使去往/来自某个网孔公共信道传输能够在另一个网孔上接收，则适当的应答信号的不出现将使无线电信道从干扰的用户单元中拿出来重新分配。这些可辨认的监控音频单音，一般对于模拟传输是单音频率，对于数字传输则是单一的比特序列。

本发明提出至少三种工作模式，以满足无线电话的要求，这些工作模式，可经由固定地点与用户单元传送的信息信号，由系统自动选取和实施，一种通用的数据格式既用于数据传输又用于数字语音加密，连续的比特同步从用户单元经固定地点再到陆地通信线路设备上都能保持住。

常规的编码与译码方法并没有完全利用以一个多毕特同步字码序列传输信息的编码技术所具有潜在误码检测和校正的能力。根据以前的经验，误码检测和校正取决于信息的冗余、相关技术、或在一 个信息毕特串中校正一个或更多个毕特的奇偶性。在信息串中，每一个毕特可能是正确的也可能是错误的。本发明在信息毕特串中采用第三种可能的状态-“遗漏”毕特。在本发明系统控制信息中的每一个“毕特”都是从（其自身包含着许多毕特的）同步毕特序列字码中来的。

因此，本发明的一个目的是把同步、监控音频单音信息（SAT）和系统状态包括在一个固定毕特长度的同步字码中。

本发明的又一个目的是在网格无线电话系统中的固定地点与用户单元之间能够进行清晰的模拟传输，数字加密语言传输和数据传输。

本发明的又一个目的是使用高自相关性、低交叉相关性的多毕特字码以及它们自身的互补反码作为一组同步字码。

本发明的又一个目的是把系统的状态信息编入预先确定的同步字码序列中。

本发明的又一个目的是以检测一个遗漏的同步字码并将一个正确的同步字码代入遗漏字码的能力来增强误码检测和校正的办法，从有干扰的信道中接收系统状态信息并将其译码。

本发明的进一步目的是用普通的数据格式进行数字加密传输和数据传输。

本发明的又一个目的是从用户单元经过固定地址到达陆地线路和密终端或数数终端提供连续的毕特同步。

本发明所达到的这些目的以及其他的目的，简要地说就是。在一个无线电信道上使用唯一的数字信息格式，在固定地点与用户单元之间传送高速数字信息和系统模式的无线电话系统。具有预定毕特数的许多信息数据帧，包含着该数字信息，它们之前是具有预定毕特数的同步字码或它的二进制补码。系统的状态以正常的同步字码及其互补反同步字码的序列传送，对于正常字码，同步字码被检测成一个二进制电平，对于反码，则被检测成另一个二进制电平。假如在同步字码中毕特误码超过了预定值，则可以选择任一种毕特状态以便建立起二进制电平的译码序列，与一种系统状态相应的二进制电平的译码序列产生出来并与选定序列作比较。当比较表明译码序列与选定序列具有某一预定的相关性时，则表示是一个正确的序列译码。

图1示出传统的三网孔的蜂窝状系统的方框图。

图2是传统蜂窝状系统的前向调定信道中信号格式的时间图。

图3是传统蜂窝状系统的反向调定信道中信号格式的时间图。

图4是传统蜂窝状系统的前向语音信道中信号格式的时间图。

图5是可以用以实现本发明的用户单元和固定地址设备的方框图。

图6是可以为本发明利用的曼彻斯特数据译码器的原理图。

图7是可以在本发明中使用的数字网孔信号控制（DSCS）线路的方框图。

图8是本发明所用的一般的同步格式的时间图。

图9是本发明所用的同步格式与数字语言模式格式的时间图。

图10是本发明所用的为了开始数字语言模式而停止数据传输的时间图。

图11是本发明所使用的数字信号单音（DST）的数据格式时间图。

图12是本发明的数据终端模式中使用的每秒1200毕特的数据传输的数据格式时间图。

图13是本发明所使用的数据停止格式的时间图。

图14是本发明的数据终端模式与数据停止模式之间转变的时间图。

图15是本发明使用的数字语言（只是射频）模式的时间图。

图16是DCSC同步（S/S）字码检测子程序的流程图。

图17是DCSC监控音频单音/同步信号（S/S）字码模式检测子程序的流程图。

图18是DCSCS/S字码同步保持子程序的流程图。

图19是DCSCS/S字码再捕获子程序的流程图。

图20是DCSCS/S字码检测基底子程序的流程图。

图21是用户单元DCSC无线电搜索基底子程序的流程图。

图22是DCSCS/S字码传输子程序的流程 图。

图23是图22中使用的发送子程序的流程图。

图24是DCSC数字信号单音（DST）传输子程序的流程图。

图25是本发明所用的同步字码检测相关的方框图。

图26是本发明所用的S/S模型检测器的方框图及其输出表格。

图27是三维矢量图，在图中，图的角表示可能的同步码序列，循环的角表示汉明距离为2的码。

图28是当一个同步字码以反码发射时，可用的三种可能的序列字组 S-S-S，S-S- S和S- S-S的时间图。

图29是三维矢量图，用以说明当该码的汉明距离为3时，两个同步字码遗漏可以被校正。

图30是可以为本发明所用的同步序列译码器的方框图，该译码器利用一个只读存贮器表去确定最近的同步字码序列。

图31是可以用于本发明的同步序列译码器的方框图，该译码器在同步误码的校正与检测能力范围内，能够校正所有的同步遗漏。

图32是可以用于本发明的同步序列译码器的流程图，该译码器能够校正同步误码与同步遗漏的组合。

图33是逻辑距离为2的遗漏计数器的方框图。

图1示出可以为蜂窝状无线电话系统所用的多址无线电系统的一种模型。在这一模型中，某个几何区域被划分成三个可能的无线电覆盖区域（102，104，和106），这些区域一般称之为网孔。通常，在每一个网孔的内部配备有固定地址设备如108，110和112，固定地址设备一般包括接收机，发射机和一个地址控制器。在一种蜂窝系统的实现方案中，固定的发射机和接收机位于每一个网孔的中心，并用无线电信号的全方向或定向来向这个网孔发射。另一种蜂窝实现是将固定地点置于网孔的边缘或网孔中的其他地方。一种中心照射的扇形蜂窝系统可以在转让给本发明的受让人的美国专利NO.4，128，740中找到。

在每一个网孔中一般存在有多个用户单元，如图1所示的用户单元114，116和118，任一具体的用户单元可以是装在汽车上的，也可以是手提式的。在蜂窝状无线电话系统中，每一个用户单元经过固定地点设备中的一个发射机和一个接收机以及蜂窝电话交换机120有启动和保持电话呼叫的能力。蜂窝电话交换机120可以是诸如莫托罗拉（Motorola）公司出售的EMX500，它起到呼叫线路以及公用交换电话网的接口的作用。网孔电话交换机120可以接受来自某一公用交换电话网或来自某一用户单元的呼叫，并将这一呼叫发送到适当的目的地。

在常规的蜂窝系统中，双工无线电信道执行诸如呼叫要求，声音信道分配，当有业务的用户单元跑出一网孔无线电覆盖区域和进入另一网孔无线电覆盖区域时的过区切换指令，以及系统维修指令等的信息传送任务。在双工信道的内向和外向的调定信道上，固定地址的控制器接受来自用户单元的业务请求以及其他任务。真正的信息传送发生在另一种双工信道，一个无线电覆盖网孔中可用的众所周知的声音信道中。

于是，一个电话呼叫可以从交换电话网进到蜂窝电话交换机120，然后按规定路线发送到固地地址设备110，在这儿确定在格子104中是否有声音通道可用，然后指令用户单元116经由前向调定信道调到未被占有的声音信道上。用户单元116调到指定的话音信道就可以开始通话。

为了检查用户单元在常规的网孔无线电话呼叫期间的连接工作，一个等效于普通电话操作中的直流监控的单音，从固定地址控制器经由固定的发射机连续地发射出去，被用户单元所接收，然后被用户再发射到固定地址接收机。这个单音是熟知的监控音频单音（SAT）。用于内部交换点去控制共信道的相互干扰，在常规的蜂窝系统中，监控音频单音频率的小偏离用以识别每一个网孔，且若有业务的用户单元没有回答正确的SAT，则呼叫将终止。

在一个具有较大数目用户单元的蜂窝系统中，必须在调定信道上发送和接收大量信息。有效的设计建议，数据应被编制成一种具有固定长度字码和同步脉冲的同步格式。用来在蜂窝系统前向调定信道上通讯的传统格式示于图2，用于蜂窝系统反向调定信道的格式示于图3。由于用户单元的移动引 起瑞利衰减所造成的误码是可靠性低的一个原因，这种瑞利衰减是由于接收设备附近的障碍物的反射所引起的多途径干扰图形所致。这种误码常常发生在与平均衰落长度有关的脉冲平均持续时间中的密集脉冲上，另外，只要毕特长度不接近于平均衰落持续时间，毕特差错的出现概率基本上与数据速率无关。这一特性告诉我们，为了使误码最少，其数据速率要么很低要么与信道带宽所允许的一样高。在美国，由于需要传送的信息量以及可用的传统的误码校正技术，使得人们选取10Kb/s作为蜂窝系统的标准数据速率。

系统控制的数据信息也可以在声音信道上传送。这些信息主要是指导用户单元调到另一信道的过区切换信息，但是也可以包括诸如用户单元发射功率控制之类的控制功能。在传统的蜂窝系统中所用的技术是“空白和脉冲”其中，声音信号被抑制成无声，而如图4所示的数据信号则以10K毕特率送出。

标准的陆地通信线路的电话，使用直流电流去指示电话用户是挂机还是摘机。大多数蜂窝无线电话系统使用一个类似于直流电流的单音作为呼叫监控。使用稍许不同的模拟单音频率可以降低相邻网孔无线电覆盖区域间的公共信道干扰。这个单音从固定地点设备在运行着的声音信道上发射出去，用户单元利用这个信道去接收并再发射。假如回来的是另一个单音频率，固定地点的控制器认为进来的信号由于受干扰是不可靠的，从而声音通道无声。

当用户穿过蜂窝系统行驶，他们可能到达一个网孔覆盖区域的边界，因此最好由另一个网孔服务。从一个网孔到另一个网孔的交换过程是熟知的过区切换，当用户单元需要从一个网孔到另一个网孔过区切换时，在声音信道上以空白和脉冲的格式送出一个信息给用户。用户单元不发出声音并调到间歇和脉冲数据信息指示的无线电信道，当用户已经调到新的信道时，就发出声音。

近来，对提供能传送不仅仅是模拟声音信息的蜂窝无线电话系统的需求与日俱增。诸如由数据终端或由数据语音设备所产生的纯数据信息越来越多。经由蜂窝无线电话系统传送纯数据信息的一种方法已在美国专利申请NO.4，654，867中示出和说明，该专利于1984年7月13日以勒伯兹（Labedz）等人的名义申请，并已转让给本发明的受让人。因此，这些数据信息应编码成能与前述的先有技术的数据格式兼容的格式。另外，过区切换期间防止数据丢失的方法以及提供等效于监控单音的数据信号的方法也已示出和说明过。这里所申请的发明，提供一种用于高速数据或数字语音的系统控制信息的编码方法，在整个蜂窝无线电话系统中传送系统控制信息的方法和以极少的误码将系统控制信息加以译码的方法。

本发明的两个基本的系统部件示于图5，用户单元116的方框图以与固定地址110通信的方式示出。将由用户单元116发射的信号输入到语言/数据转换器501，该器件完成模拟到数字的转换，它可以用莫托罗拉（Motorola）公司所提供的NC14402codec来实现。代表输入语言或数据的数字信号经由9.6Kb/S的数据传输线505和9.6Kb/S的时钟信号传输线507耦合到数字网孔信号控制功能元件（DCSC）503。另外，线路509使语言/数据变换器501和DCSC503之间的10Kb/S时钟线路耦合起来。由DCSC503所完成的独特功能将在稍后加以说明。来自DCSC503的速率为10Kb/S的二进制数据经由10Kb/S数据传输线513和10千赫的时钟线515输出到常规的曼彻斯特编码器511。曼彻斯特编码器511可以用图6所示的分立式的逻辑电路来实现。10Kb/S的传输数据可以从线路513输入到常规的DQ双稳态多谐振荡器601，该双稳态多谐振荡器为从线路515输入的10千赫时钟信号所定时。双稳态多谐振荡器601的输出Q代表输入信号的时钟延迟，异或的信号输入到“异-或”逻辑电路603，在这里它不让10千赫时钟产生一个输出信号，这是曼彻斯特编码数据由于瞬态过程所致的不可靠的地方。该输出耦合到DQ双稳态多谐振荡器605，按惯例它被所取得的20千赫时钟信号所定时，并具有与10千赫输入信号有吻合的边缘，以便排除不希望有的瞬态过程。双稳态多谐振荡器605的Q端输出，在线路607上，这是输入数据的传统的曼彻斯特编码型式。

回到图5，曼彻斯特编码器511的输出信号又输入到发射/接收机517的发射机部分，该发射机在蜂窝系统分配的信道上发射信号。发射接收机517可以是任何移动的或手提的，并与蜂窝系统兼容的发射接收机，在莫托罗拉（Motorola）公司所提 供的使用说明书68P81066E40-0中给出一般地描述。

发射的信号被固定的发射/接收设备519的固定地址接收机所接收，它是固定地点设备110的一部分。这种固定的发送/接收设备519可以是适用于蜂窝电话系统的任何一种固定的无线电设备，它在莫托罗拉（Motorola）公司所提供的使用说明书68P81060E30-0中有进一步的说明。接收机将数据信号从无线电载波中解调出来，然后被耦合到作为固定控制器522一部分的信号接口电路521上恢复成10千毕特的二进制数据和一个10千赫的时钟信号，以便分别经由线路525和527提供给固定地址的DCSC523。一个VCP528（诸如莫托罗拉（Motorola）公司所提供的并在其固定网格设备使用说明书NO.68P1052E50中加以说明的语音控制处理机）起到控制接收与发送基带音频信号、接收监控音频单音、转发监控音频单音和其他系统控制信息到更高级别的系统处理机（未示出）等作用。DCSC523类似于DCSC503，将在以后加以说明。9.6Kb/S已恢复的数据及其时钟信号，分别经由线路531和533提供给常规的调制解调器529，以便在常规的导线线路装置之后把信息传送到网格电话交换机。来自蜂窝电话交换机的数字语言/数据输入到调制解调器529，以便转换成9.6Kb/S的数据和时钟信号，然后分别经由线路535和537耦合到DCSC523上。调制解调器529同时产生一个与9.6KBS时钟信号同步的10Kb/S时钟信号，以便由线路538提供给DCSC523并依次分别经由线路541和543耦合到曼彻斯特编码器539（它可以用与曼彻斯特编码器511一样的编码器实现）。由曼彻斯特编码器编过码的信号被耦合到固定的发送/接收设备519，以便发送给用户单元116。

用户单元116接收到该发送信号，并将其在发射机/接收机517中解调，然后将此解调的曼彻斯特编码的10Kb/S信号耦合到信号接口电路545，信号接口电路545恢复该10Kb/S二进制数据及其时钟，然后经由线路547和549提供给DCSC503。发射机/接收机517在线路551上提供一个等效于常规蜂窝电话系统中所使用的监控单音的数字信息的两毕特数字表示。DCSC503在线路553上提供一个检测逻辑电平到发射机/接收机517，以指示专用数字监控音频单音的存在。DCSC503分别在线路557和59上将9.6Kb/S数据和时钟信号耦合到语言/数据转换器501。语言/数据转换器501再生出从蜂窝电话交换机输入的原始的模拟或数据信号。

图7详尽地示出数字蜂窝信号控制功能元件（DCSC）503。DCSC523，除了其数字信号单音检测的附加输出是沿线路561输出到语音控制处理机528而外，与DCSC503是类似的。监控音频单音经由线路563连接到语音控制处理器528。数字蜂窝信号控制（DCSC）是基于数字转换器和翻译单元的微处理器，它使用了一个微处理器701（其最佳的实施方案可以是由莫托罗拉（Motorola）公司出售的MC6809）和相关的存贮器。存贮器是用常规的只读存贮器（ROM）703和随机存取存贮器（RAM）705来实现的。一计时器707记录监控音频单音/同步信号（SAT/SYNC）字码的位置和持续时间。外部设备接口连接器（PIA）709为微处理器701和总线上的其他部件之间提供一个接口功能，同时执行总线的缓冲和锁定功能。SAT/SYNC相关器711和SAT/SYNC相关器713都是常规的毕特相关器，对它们以后结合图25加以说明。地址线A-13至A-15将微处理器701连接到地址译码器715，并用作SAT/SYNC相关器711、713，计时器707，只读存贮器703，随机存取存贮器705和外部设备接口连接器709的芯片选择线路。

本发明使用的在蜂窝话音信道上发送数字语言，终端数据和特殊的控制信息的独特格式示于图8。这个格式，使用10KBS信道毕特率，在整个常规的蜂窝无线电话系统的信道带宽上，有效地提供一个高速（9.6Kb/S）的数据速率。

SAT/SYNC（S/S）字码是一个21毕特的相关字码，只有它提供组合的射频（RF）帧同步，数字监控单音信息以及系统状态信息。在最佳实施方案中，一组六个21毕特相关器字码已被开发用于SAT/SYNC的功能。这组字码包括三个普通的相关字码（S/S）₁，（S/S）₂和（S/S）₃加上它们的二进制反码（ S/ S）₁，（ S/ S）₂和（ S/ S）₃。这组字码可以被设计成具有高的自相关特性（也即当字码在相关器中调准时，则21毕特适配，当字码不调准时，则小于或等于2毕特适 配）和低的交叉相关特性（即当调准时21毕特适配，不调准时小于或等于6毕特适配），这组字码对懂行的人员是熟知的。自相关器的字码用来提供监控音频单音信息、语言数据、射频帧同步信息以及系统信息的方法如下：

三个S/S自相关器字码及其反码中的每一个与一般为蜂窝无线电话系统所用的三个信号音频单音频率（5970，6000以及6030赫）之一相对应。在网格呼叫期间，一个正常的S/S字码和斜杆或它的反码用的将监控信息从固定地点传送到用户单元。用户单元必须检测该S/S字码或它的反码，然后向固定地点应答。在用户单元中和在固定地点控制器中的21毕特相关器（图7中的711和713），有程序去检测三个监控音频单音字码之一及其反码。由于字码间的交叉相关低，一个监控音频单音被误认为是另一个的可能性很小。

噪声低和交叉监控音频单音假象的概率低，造成了这样一种可能性，即可利用所有的21毕特既为相关又为同步，而不致将总的毕特分开去对付各自的信号任务。

可以用发送S/S字码或者发送它的反码S/S的办法在固定地点与用户单元之间传送SAT信息。这就允许借助对发送的S/S序列及其反码进行编码的办法使用户单元与固定地点之间连续地发送系统模式信息。经由应答的SAT信号所造成的模式的自动确认，在用户单元与固定地址之间，系统模式的改变是互通的。利用全21毕特S/S相关器字码来确定系统的模式，使得在模式改变期间SAT信号从不被打断。由于21毕特都用于每一个S/S字码检测，这就提供了一种高度保护去防止不正确的模式改变。另外，为了传送数据终端信息，这种方法也允许一种双帧格式，这将在以后说明。

图9示出用以在9.6Kb/S上传送数字语言的格式。这是一个图8所示更特殊的格式，其中504Kb/S的数据构成了数字语言。504毕特的数字语言与21毕特附加（SAT/SYNC）信息之比，提供了一个显著的9.6Kb/S的话言信息通过量。用发送与正确的监控音频单音频率相对应的（合适的）相关字码（S/S）的办法连续地送出监控音频单音。

在最佳实施方案中，数字语言模式被定义成只发送射频帧同步的反S/S字码及SAT信息。4个S/S字码及其循环置换码定义了系统的模式，（数字语言＝0000;数字语言（只是射频）＝1111;数字数据＝1010或0101;数字停止＝1100，0110，0011，或1001）。在工作中，蜂窝无线电话呼叫可以安排成干净的（无数字的）模式，即发送常规的模拟单音和得到应答。当无线电话的用户感意转换到数字语言模式时，（因为它可以这样做），假如他要用数字声音加密设备或者有时通俗地叫保密器的话，这时，一个反向的语音信道信息被送到固定地点，以使要求一个数字信道作为加密语言模式。在固定地点收到这一数字的请求信息之后，它连接图5的数字地址控制器522，并在指定的无线电信道上送出图10所示的数字SAT格式。504毕特的“点”信息（它可以是001100110011…这种毕特模型）用作毕特同步。然后这个用户单元将应答数字SAT信号格式给固定地点，确认该用户单元是以正确的模式工作在正确的数字信道上。一旦在数字模式上，所有进一步的模式改变和确认都可以用改变S/S和S/S系列来达到。

假若指定给用户单元的数字信道与该用户单元常用的信道不一样，则从固定地点发出一个过区切换的命令到用户单元，以便转换到有数字业务能力的信道上。用户重复其数字业务请求信息，直到它接收到正确的数字SAT和正确的语言模式格式为止。

为了建立起数字秘密电话（例如传送政府的重要信息），则504毕特的点模型可以代之以加密的调定数据。在数据的加密电话建立起来以后，504毕特帧则用来在9.6KBS这一有效的速率上发送数字编码语言。接着，数字语言数据用于在S/S相关器字码之间以得到毕特同步。假若某一预定数目的连续S/S系列丢失了，则讲话无声。在使用数字语音加密时，从用户单元经过固定地点到陆地通信线路加密设备的连续毕特同步使得主发生器有适当的保密操作而无需要求周期的主发器作数据转换。在最佳实施方案中，毕特同步经得住射频相位跳变、信道衰落、射频与陆地通信线路调制解调时钟之间的漂移以及由于用户单元或固定地点的锁相环失锁所造成的毕特滑动。

数字信号单音信息可以用图11所示的格式与SAT相干地发送。24个具有同样的“SAT频率”的 反（ S/ S）字码插在504毕特帧之中。21毕特S/S字码继续用以确定SAT信息、系统的模式以及帧的同步。在最佳实施方案中，固定地点可以有一种灵活的算法去检测以每一帧525毕特发送来的24个反（ S/ S）字码中的多数字码。这种方法，在保持低的假象概率的同时，可以提供很高的信号单音检测的概率。

与数据终端兼容的速率在1200b/S上的数据传输示于图12中，交错的S/S与S/S同步字码表明该系统是用数据终端模式。如前所述，SAT信息是靠有选择地发送S/S字码和S/S字码而传送的。反同步字码S/S也可以用来确定两倍长度的帧（1050）毕特），它可以利用前向控制信道误码较正。在最佳实施方案中，为了在低的运转速度下预防改善的脉冲误码，该误码校正用了五个字（A、B、C、D、E）隔行扫描。

图12说明两个504毕特帧可以被交替的S/S字码和S/S字码所定界、假若帧同步丢失时，这种格式使双帧同步很快恢复。来自每一帧的500毕特被连成1000毕特帧。这一帧提供五个200毕特的重复段，每一段形成五个不同的40毕特字码（A、B、C、D、E）。在接收机，五个200毕特重复段被以多数通过。于是，最终的40毕特的五个字码，每一个都用（40、28）霍氏二进代码（BCH）误码校正的办法作前向误码校正。这一技术在每两帧（105毫秒）产生140毕特的校正数据。这样就提供了133.3毕特/每秒的有效的数据流通量，这比所要求的1200毕特/每秒的速率更高。这附加的流通量可以用于调制解调的控制信息诸如字组的奇偶性和每一字组的字数。另一种误码校正技术可以用1008毕特双帧数据字组去形成更高的有效数据速率。一个2.4Kb/s的信息流通量要求每两帧252毕特的数据，这正好导致四分之一速率的误码校正。

用检测一个交错的S/S和 S/ S字码系列可以提供自动的数字数据模式的能力。鉴于S/S相关器字码和它的反码（如选择成六组相关器字码）之间的交叉相关性低，加上利用整个21毕特S/S字码。使得在系统模式的确定中形成一种高度的交叉假象保护。

谈话开始以后，蜂窝无线电话系统所有的控制信息（诸如过区切换或功率改变）都被传送到所有的话音信道上。尽管数据语言一般可以容许压过该语言的信息，而数据终端和传输必须停止。图13示出实现数据停止模式的最佳格式。如图所示，SAT/SYNC的反码包含在每第二个字码中。这个模式既可以被固定地点引用也可以被用户单元引用。在数据停止模式期间，固定地点与用户单元之间可以传送专门的控制信息（CONA，CONB）。例如，在数据传输模式被初始化之前或者在过区切换到建立起新的固定地点的调制解调之后，奇偶性和数据速率的信息从用户单元传送到固定地点调制解调器。

为了利用以数据终端模式传送1200波特数据期间所用过的同样的误码控制，图13所示的数据停止格式也可以用来提供双帧同步。CONA和CONB形成一个连在一起的1000毕特数据帧，它由如图13所示的S/S字码所同步。当从数据终端传输模式改变成数据停止模式时，用了图14所示的S/S字码序列。该序列如果不丢失双帧同步的连续性或丢失SAT信息就可以改变模式。该数据格式可以用来送出专门的信息（如图示的控制信息A，控制信息B），或者可以临时连续送出数据终端信息。

例如，为了在数据终端模式期间传送一过区切换命令，固定地点在送出过区切换控制信息之前就切换到图13所示的数据停止模式。数据终端信息在双帧同步所用的数据停止模式的格式内继续传送，用户单元检测到数据停止模式时，就停止汽车到陆地通信线路的数据传输，并送出一个信息到陆地通信线路终端去停止数据传输，一旦用户单元断定陆地通信线路到汽车的数据传输已经停止时，用户单元用它的SAT信息转发新的停止模式给固定地点，固定地点在检测到数据传输已在双向被中止时，就可以进行过区切换，以后，目的固定地点在数据停止系统模式中开始传送SAT。用户单元可以用这种模式送一个特定的信息到该固定地点，以便在新的网孔中建立起一个调制解调方式。在调制解调方式已建立起来之后，该固定地点可以返回到传输数据终端模式，在这些系统模式改变期间，数字SAT传输从未被阻断。在提供清晰的语言给蜂窝电话交换机和电话交换网络的同时，一种专门的数字语言模式可以用来为用户单元与固定地点之间提供语言加密。这个途径对窃听最敏感，因而保密 得最好，而无须要求陆地终端用户使用保密装置，这种模式的信号示于图15，另外，利用与先前图11所示相类似的格式（只是其SAT/SYNC的字码是反码），在该模式中数字单音信息可以和SAT相干地传送。

数字蜂窝信号控制（图5中的503或523）所用的检测SAT/SYNC信号的方法可以用图16，图17和图18的流程图加以说明，首先参考图16，数字蜂窝信号控制（DCSC）首先在1601复位，然后在1603当设备加电之后，硬件就启动。如前所述，SAT/SYNC由21毕特字码所组成，它在数据传送期间在预定的位置上被发送出去。系统模式信息被包含在三个S/S字码及其反码的特定序列中传输。特定序列的检测是由已接收到的S/S字码对其一预定存贮的字码或其反码的相关性，以及随后由该S/S字码序列的二进制表示而来的地址选定而达到的。以后结合图26将作进一步说明。在信号程序的头几步，执行某些“软”检测功能，这些在本质上是为了防止假象。大体来说，在常规的垫式中，所接收到的数据是与所期望的三个S/S字码及其反码之一相关的。所期望的字码由沿线路551耦合到DCSC的二进制表示提供。为了使系统进行下去，对须对已接收的S/S字码进行检测。第一次字码检测之后，在随后三帧之内的适当时间还应发生另一次S/S字码检测，在这里，允许1毕特误码。这是按如下步骤完成的：在初始化1603之后，在1605上建立起可允许的误码为零的毕特误码门限，在考查这一已接收的数据的相关性期间，一个时间窗口在1607上打开，在这一时间窗口上测试该数据的相关性。当1609上检测到无误码的相关性时，在1611上为下一个S/S字码建立起下一个窗口的计时，并关闭第一个时间窗口。

在第一个S/S字码检测之后，在1613上建立起可允许的误码为1毕特的误码门限，并且在1615上修改S/S字码的检测寄存器内容，在“建立下一个时间窗口”这一步1611所确定的时间上，在1619上打开第二个时间窗口，并在稍后一个预定时间上在1621上关闭这个时间窗口。一个中断驱动的后台子程序（如后所述），决定相关性是否在适当的时间窗口内发生，然后，在1623上修改检测寄存器内容，并在1625上作第二个S/S字码的检测试验。假如第二个S/S字码被检测到，则程序在A端移到操作的下一步，假若第二个S/S字码在1625上未被检测到，则在1627上决定，在适当的窗口打开期间，三个连续的S/S字码检测是否已错过，假如三个连续的S/S字码的检测没有错过，则程序在1619上返回到窗口定时序列。假如三个连续的S/S字码检测已错过，则程序返回到1605开始的第一个字码的“软”检测序列。

现在参考图17，作为前述步骤的结果，已经检测到数字的SAT，因而DCSC的数字SAT输出在1701上被设定为高。然后程序移动系统模式的检测序列上，并开始在1703上调定毕特误码门限为2，由前面S/S检测所建立起来的窗口计时在1705上是打开的。在这一时间窗口期间，在1707步确定是否存在前一帧的数字信号单音（DST）检测，且取决于数字信号检测存在或不存在而将数字信号单音输出分别置高或置低（数字信号单音的存在是在这个时间窗口上确定的，因为在S/S字码期间数字信号单音不存在，因此这一确定与数据信号单音的检测操作无关），窗口是在步骤1709的适当时间上关闭的，而检测寄存器的内容在1711上修改的。系统的模式是在1713上从检测寄存器内容来确定，译码成功则使得系统模式在1715上从DCSC中输出。如系统模式译码不成功则在1717上使得子程序又重新回到在1705打开的同步窗口。当1719上四个连续的S/S字码错过时，则在1721上将数字SAT输出置低后，程序又返回到在1605上的初始SAT检测子程序上。

现在参考图18，正在进行的同步检测和系统模式检测是用连续检查S/S字码的相关性完成的（考虑到三个连续的S/S在1801被错过）而系统模式的译码则在1803。假若四个连续的S/S的字码错过了，假设接收到的同步信号丢失了，则在1805将数字的监控音频单音输出至低之后，在图19上再试图执行重新捕获序列。

在1901上将毕特误码门限调到零，在1903上将S/S的窗口调制期望的时间，并加上或减去比以前更大的预定范围，这在最佳实施方案中为加上或减去600微秒，以试图达到重新捕获，在1905上，窗口在新调整的时间上打开，并在1907 上在调整过的时间上关闭。在1909上修改检测寄存器内容。并在1911上对S/S检测作出确定，假如S/S字码在更宽的窗口上被检测到，则在1913上将数字SAT输出置高，差错门限在1915上调到2，然后程序回到图18的同步保持检测子程序。当1911上未检测到S/S时，将使得子程序返回到1905打开时间这一步，以展宽窗口，直到在1917上3秒计时和计时已超过为止，假如3秒计时器已超过时，则程序返回到1605上的SAT检测子程序。

处理S/S字码检测的中断驱动的基底子程序连续运行，并示于图20，假如在2001上确定S/S字码或S/S字码检测是否发生在2005上一个正的检测信号，导致该窗口定时计数器大约在上一S/S字码检测时间复位，同时在2009存入S/S字码的检测信息，假如在2001步确定窗口未打开，则在2001上确定是否在不同于S/S的窗口时间上检测到S/S。在这个时间上的S/S检测意味着数字信号单音（DST）正在发送，5个S/S检测产生了前述程序中确定的DST检测。

用户单元保留着第二个基底子程序，如图2所示，用户可以经由开关，键盘或其他使得用户单元作出某种动作的方法给用户单元输入一个指令。另外，无线电系统可以对无线电收发两用机施加一个请求，该收发两用机经由无线电信道实现通信，传统上可用无线电收发两用机的逻辑程序加以说明。在2100上，无线电收发两用机搜索输入信号，以取得可能有的指令，并确定该指令是某个用户的输入还是（数字信号传输）某个终止呼叫的要求：或者是系统命令过区切换。其他的指令可按需要决定。（为了清楚起见，尽管任一个指令输出都可以产生，在下面的流程图上只用单一指令输出示出扫描的无线电状态，这些状态，是收发两用机在等待输入时产生的自身循环状态）。

图22示出一个指令的数字蜂窝信号控制的传输过程，用两毕特码规定的特定的监控音频单音（SAT频率），该两毕特码是依据固定地址硬编码（hardcoding）或依据用户单元接收到并检测出的码输入到程序中去的。这两毕特码是在2201上输入，同时与这一SAT频率相应的S/S相关器字码从存贮器中选取出来。有用户的用户单元收发两用机的无线电接口被搜索，以便在2203加进附加的指令。假如用户提出数字加密语言的要求，并输入进去，则在2205上用户单元沿反向话音信道向固定地点发送一个传统型式的数字加密语言。在2207上，用户单元在搜索无线电状态中等待。直至收到（图10所示的）停止模式信号为止。在检测到来自固定地点的停止模式之后，在2209，（示于图9的）停止模式S/S序列从存贮器中再调用，并在2211上发送出去，用户单元一直保持在2211发送子程序环路上，每经过一子程序2211就发送一帧，直到固定地址发送出数字加密模式数据信号，并在2213上检测到。当2213检测到固定地址发送来的数字加密语言模式时，在2215上用户单元从存贮器中再次调用数字加密模式，并再次进入发送子程序-搜索无线电状态的循环中。每经过一次循环就导致一帧数字加密语言和一个S/S字码的发送，当用户选定离开数字加密语言模式时，它的输入在搜索无线电2217上被检测到，因而这一要求经由示于图10的停止模式图形发送到固定地点，然后发生类似于图22所示的一系列动作，以便将系统脱离数字加密语言模式。图23更详细的示出发送子程序。已选取的在程序的早几步已确定的系统模式系列中的第一个S/S字码在2301上输入，而第一个504数据毕特在2303输入。然后该S/S字码和数据毕特依次分别在2305和2307上发送。在返回到主程序之前，已选定的系统模式字码系列在2309上被转动一个字码，以及下一个S/S字码处在合适的存贮单元中，好为下一次通过发送子程序。

假如搜索无线电状态状定必须发送数字信号单音（DST），例如当无线电话呼叫要被终止时，就进入图24的子程序。数字信号单音帧的数目的要求是在2401取得的，现行模式的S/S序列是在2403上恢复的。下一个S/S字组序列也在2403上恢复。序列中的下一个S/S字码在2405上发送，紧跟着在2407上发送24个S/S字码，序列中的下一个S/S字码被转动到2409的地方，然后在2411上测定已发送的帧数。假如最后一帧已发送，则子程序返回到搜索无线电状态。

在最佳实施方案中，检测一个S/S字码是用诸如图25所示的常规相关器来达到的，一个已知的字码（它可以是固定地址中的21毕特字码或者 是与用户单元在前向调定信道上译码来的字码一样的21毕特SAT/SYNC字码）被输入到寄存器1（2501）。接收到的数据串行地输入到寄存器2（2502）。将寄存器1和寄存器2的输出用常规的异或功能加以比较，检查其输出是否匹配。假如失配的数目超过预定的门限值，则找不到检测信号。

模式检测可以用输入一个相应于检测到的S/S字码的二进制逻辑电平以及相应于检测到的S/S字码的相反的二进制电平来达到。

因此，图26中的寄存器2601可以得到一系列相应于检测到的S/S字码或S/S字码的毕特。这些毕特，在最佳方案中，构成只读存贮器2603内多数存贮单元的地址。当这些毕特经寄存器2601记录时，则诸如图28的表中所示的地址产生出来，并被解释为某种模式：数字数据，数字停止，数字语言，或（仅射频的）数字语言。

用改变前述同步相关器字码顺序的办法可以发送系统信息。这些同步（S）序列字码和同步（S）的序列的反码也可以被认为是一（1）和零（0）的序列，在本发明中，它们是被如此处理的。和传统的线性字组编码理论一样，这些同步字码序列可以用最小汉明距离分成字组，并可以利用常规的字组编码，然而，和常规的编码不同，所接收到的同步系列可以有正确的、不正确的，或漏掉同步字码的。因此，校正和/或检测同步字码序列的误码和遗漏，以便适当地对正确的序列译码是本发明译码器的任务。

用图27所示的矢量图可以使同步序列的编码结构得到最好的理解，矢量图表示法很有用，因为它可以容易地显示误码，遗漏校正以及同步序列编码的检测能力。为了只保持三维的矢量图，用了一个简化的编码序列。图的矢量点代表可能的同步编码序列，这些序列连续重复以表示某一特定的系统状态。例如，序列S-S-S（图27中的点2701）是按图28所示发送的，该图显示出这个序列是由“序列字组”的三次循环产生的。如同传统的字组编码一样，这个序列字组的编码是以序列字组之间具有最小距离，而保持循环的。与传统的字组编码不同，连续（重复）地发送一个序列字组，并和它的循环特性组合在一起，可将所有这种序列字组的循环移动画成一样的发送序列或系统状态图。例如，若该序列是在图28中的A点取出的，则接收到的序列字组是S-S-S。这是序列S-S-S的循环移动。这样，产生这一特有系统状态的三个循环序列字组是：S-S-S，S-S-S和S-S-S。用一种序列字组的全部循环移动组成一种系统状态，使得状态的恢复可以在接收到的序列上任何一点上开始，这就大大地减少了恢复一个译码的序列字组的时间。

用图27中所示的矢量点所代表的同步序列码是：

系统状态0：

S-S-S

S- S-S

S-S- S

系统状态1：

S- S- S

组成这种同步序列码的这些序列字组有一最小的距离2。这在图27的矢量图中可以被看成是所示的状态0的矢量点与状态1的矢量点之间的距离。

按照传统的编码方式，同步字码的误码是从一个序列字组到另一个序列字组的交换带来的。例如，若S-S-S被发送，而S-S-S则被接收，这一单一的同步误码在图27中可以被表示成由矢量点2701到矢量点2703的移动。（具有最小距离为2，这一同步差错可以被检测，但是不能被校正）。

然而，遗漏的同步字码要求用新的观点于矢量图表示法：即允许矢量点进入序列字组点之间的平面和空间上。在图27上这可以说明如下，从序列字组点S-S-S（在2701）开始，考虑到接收一个单一的同步字码遗漏S-S-M。这在图上表示成点2705。注意，这个点与序列字组S-S-S和S-S-S等距离。从第二个同步字码遗漏到第二个同步字码（S-M-M被接收），将变换成平面（点2707）。该矢量点与以S起头的四个序列字组等距离。图上任何序列字组都可类似地示出。接收所有的遗漏变换成该立方体的中心。对于更有用的序列码，这种同步字码误码和遗漏的矢量表示法趋向于更高的多维矢量图。

（具有无同步字码遗漏的）同步字码误码校正和检测能力可按传统的编码公式算。（见下列定理 1.1和1.2）。例如，若同步字码序列码有最小距离为7，则3个同步字码误码可被校正，或者说直到6个同步字码误码可以被检测。

然而，当同步字码误码与同步字码遗漏组合在一起时，则在误码和同步校正能力上有一个折衷选择。这在组合的同步字码误码和同步字码遗漏校正能力的定理1.3和1.4中是显而易见的，例如，假如同步序列有一最小距离7，则所接收到的序列字组具有4个遗漏和直到一个图案字码误码时可以被校正，很类似，具有遗漏1个或2个同步字码的接收到的同步字码序列。最多可以校正两个同步字码差错。表1给出这种码的同步误码和同步遗漏校正的折衷选择：

表1

同步遗漏与误码校正能力

同步序列码最小距离＝7

遗漏    差错校正

0    3

1    2

2    2

3    1

4    1

5    0

6    0

定理1.1

E＝「（D-1）/2」，（无同步遗漏），其中Ⅱ表示四舍五入到不大于（D-1）/2的最大整数。

定理1.2

Ea＝（D-1）

（无同步遗漏）

同步误码与遗漏的组合：

定理1.3

E＝「（D-Mr-1）/2」

定理1.4

M＝D-2Er-1

其中：

D＝同步序列码的最小距离

E＝同步误码校正能力

Ed＝同步误码检测能力

M＝同步遗漏校正能力

Mr＝接收到的同步遗漏个数

Er＝接收到的同步误码个数

这些公式保证了误码和遗漏的校正能力和检测能力，然而，这些只是理论上的能力，实际的译码性能取决于译码器的设计。上述定理将被用于后面的译码器论证上。

定理1.3和1.4是传统的编码能力定理的一种扩展，以便把同步字码的误码和同步字码的遗漏的组合情况包括在内。

定理1.3和1.4可以用图示加以说明，对于图29中所示的具有序列字码 S- S- S和S-S-S这种非常简单的同步字码的序列码，定理1.4认为，该序列字码（最小距离＝3）可以校正两个遗漏和零个同步字码误码或一个同步字码误码和零个同步遗漏。从矢量点S-S-S，2900开始，任何两个误码将变换成示如2901，2903和2905三个平面点一，所有这三个点都可以被校正成S-S-S，然而，一个已接收到的具有1个误码1个差错的序列字组，可以归结为矢量点2907（S-S-M），按定理1.3和定理1.4预测，该点是不可校正的。如图27所示，遗漏不可能从一个序列组变换成另一个序列字组。

至少有三种同步序列译码器可以用于本发明，这些译码器说明如下。其中两种序列译码器应用已接收到的同步字码序列和遗漏检测信息，经由只读存贮器或者是常规的组合电路，去“寻找”最近的正确序列的地址，这两种译码器的方法通常只能用于正确的同步字码序列是是小的情况。第三种序列译码器可将接收到的系列译码而不需要对每一个序列作彻底的测试，因为可被校正的遗漏数可以大于可校正的差错数「（D-1）/2」，这就是可能将接收到的序列译码成错误的系统状态。因此，需要一种技术去确定已译码的序列是否正确，这将在第三种序列译码器中说明。

在第一种同步序列译码器中，所收到的同步序列，是用具有两个门限值的单个相关器来检测的，例如，假如一个21毕特同步字码有一个门限值为2或更低的允许毕特误码，那么如果有19个或更多差错，同步字码的反码可被检测。

已收到的检测/遗漏历史用下列码存于一个寄存器（检测寄存器）中：同步检测＝1，同步遗漏＝0。已收到的检测同步序/同步序列的历史用下 列码存于第二个寄存器（序列寄存器）中：同步检测＝1，反同步检测＝0，同步遗漏＝0，表2展示出具有最小距离（D）等于2的同步序列码及其等价的系统状态。

表2

序列字组    系统状态

0000    1

0101    2

1010

1001    3

1100

0110

0011

1111    4

按照定理1.3和1.4，在4个同步字码的序列字组中，这个码可以校正一个遗漏和零个同步误码。无遗漏而有一个同步误码或者是两个或两个以上遗漏的序列可以被检测，但不能校正。

4个毕特序列和检测历史的寄存器，为了译码需要256状态的只读存贮器。一种可能的结构示于图30，这里，同步相关器711，713，提供输出给检测寄存器3001和序列寄存器3003，同步字码检测或同步字码遗漏的一种二进制的逻辑电平耦合到检测寄存器3001，而同步字码检测或反同步字码检测或遗漏耦合到序列寄存器3003，寄存器3001和3003可用双4毕特移位寄存器（MC74HC14015或其等价的寄存器）实现，译码器只读存贮器3005可以是一般的只读存贮器（诸如MCM65516C43或其等效器件），它提供一个与译码系统状态或一个不可能校正的序列字组相对应的8毕特输出。下列表3显示了译码器只读存贮器3005内容的一部分：

表3

只读存贮器地址    只读存贮器输出

（序列/检测）    （系统状态）

0000/1111    01……

1111/1111    04……

1101/1101    04    1个同步遗漏

0001/0111    03一个同步遗漏

0000/1110    01    1个同步遗漏

0100/1100    FF    2个同步遗漏

1101/1111    FF    同步误码

不可校正的同步误码或遗漏的检测＝FF

对于长的同步字码，同步遗漏的概率比同步误码的概率大得多。由于这个原因，系统的设计者可能决定，只校正同步字码遗漏并检测同步字码误码，当然，对于是有最小距离为2的同步字码的序列码，也是这种情况。

用来说明第二种同步序列检测技术的图31电路，将校正值到如定理1.4在E＝0时所确定的编码能力的全部遗漏。同时，它将检测直到定理2.1的检测能力的同步误码。

定理2.1

Ed＝D-Mr-1

其中：

D＝同步序列码的最小距离

Ed＝同步误码检测能力

Mr＝接收到的同步遗漏

在图31中，序列寄存器3003的输出，等效于一个具有遗漏的同步字码的值（在最佳实施方案中被选定）为“0”的“有选择的”同步字码序列（Rsel），利用“异或”功能元件3101，它与已译码的序列发生器3100的输出是“异或”运算。已译码的序列发生器可以是一个上一计数器（诸如MC74HC163或其等效替代），已译码的序列发生器3100的输出是与已译码的同步字码序列（Sdec）并行等价的。异或功能3100最终的输出是一并行字码，其中，1的数量等于Rsel和Sdec之间的汉明距离。“异或”功能元件3101的输出与检测寄存器3001的输出（它指明已选同步字码检测值的相对位置），在传统的“与”功能元件3103中进行“与”运算，在最佳实施方案中，每一已选的同步字码位置用零表示，“与”元件3101的合成输出，是其中已选同步字码检测值已从权明距离中删去（或掩蔽）时的Rsel和Sdec之间的汉明距离，且假若掩蔽时Rsel和Sdec之间的所有零均被找到，则出现正确的译码，假如出现不正确的译码（如图所示，由于不是所有的零从“与”元件3103输出），则序列字组发生器3100递增到下一个可能序列，然后再重复这一过程，在这种译码器中，不可能校正已检测的同步字码中的误码。

检测寄存器3001在遗漏计数器3105中还要做进一步的处理，它是一个逻辑组合电路，假如在检测寄存器3001中保持着多于D-1个零，则它输 出一个逻辑“1”，这样，一个D＝2的逻辑电路示于图33。假如算出大于D-1个遗漏，则遗漏计数器3105的输出是一个二进制的“1”。假如遗漏的数目等于或小于D-1，则遗漏计数器3105的输出是二进制的“0”。遗漏计数器3105的输出和“与”功能元件3103的输出在“或”功能元件3107中是常规的“或”，以使之能提供正确码的相位状态。总之，图31电路的功能是通过所有可能的同步字码序列的重复，将每一个重复的序列与接收到的同步字码序列作比较，直到在码的误码校正能力范围内能够达到一个正确的系统状态的译码为止。

作为一个例子，假设用表2的同步字码序列字码，发送的序列是S-S-S-S，而接收的序列是S-M-S-S，（同样的系统状态带有一同步遗漏）。序列寄存器3003将保持1000，而检测寄存器3001将保持1011，用第一个由序列字组发生器3100产生的1010序列的重复，“异或”电路3101的输出是0010而“与”电路3113的输出是0010。这就不是为了将所接收到的同步字码序列正确译码所需的全部为零的状态，于是，重复该序列。用所生成的1100序列，则“异或”3101的输出为0100而“与”电路3103的输出是0000，这是一个系统状态3的正确译码。

最佳实施方案的第三种同步序列译码器，将校正在定理1.3和1.4所确定的边界范围内，对所有具有循环的最小距离D的同步字码序列码，校正其所有的误码和遗漏的组合。为确定已译码的系统状态是否正确的准则以下列三个证明来体现。两个序列S₁和S₂之间的汉明距离，表示成d（S₁，S₂）。（距离被定义成与两个线性码不同的元件数）。计算汉明距离是用编码：S＝1，S＝0并具有选择成1或0的同步遗漏。

定理3.1：

令Rsel是使发送的同步序列（st）和选择的已收同步序列（Rsel）之间的汉明距离为最大，以及使Rsel与不正确的同步序列（系统状态）为最小时，具有所有遗漏的已收同步字码序列。给定已收同步字码遗漏Mr，根据定理1.3，E＝「（D-Mr-1）/2」，定义可以被校正的同步误码数E。

若已译码的序列（sdcc）是一个不正确的序列，则d（Rsel，Sdec）＞E。

st＝发送的同步字码序列

sr＝接收的同步字码序列

Rsel＝选择的同步字码序列（具有遗漏，在sr中选择的）

Sdec＝已译码的同步字码序列

证明：

利用三角不等式（见S.Lim等人的“差错控制编码”，Prentis-Hill，1983，第63页）：

d（V，W）+d（W，X）≥d（V，X）

1.d（st，Rsel）+d（Rsel，Sdec）≥d（st，sdec）

重新整理：

2.d（Rsel，sdec）≥d（st，sdec）-d（st，Rsel）

对于遗漏的同步检测最坏的情况选择

3.d（st，Rsel）＝Mr+Er＝M+E

所有的遗漏都是不正确的选择。

按照由定理1.3和1.4所确定的正确译码，

Mr和Er都是其最大可能值，即

Mr＝M，Er＝E

这同时也使d（Rsel，Sdec）为最小，因为Sdec是一个不正确的同步序列译码。

对于一个不正确的系统状态译码。

4.d（st，Sdec）＝D

将方程3和方程4代入方程2，得

5.d（Rsel，Sdec）≥D（M+E）

将定理1.4（M＝D-2E-1）代入方程5，得

6.d（Rsel，Sdec）≥D-（D-2E-1+E）

接收的系列是以定理1.4的同步字码误码准则和遗漏准则为界。

重新整理：

7.d（Rsel，Sdec）≥E+1

8.d（Rsel，Sdec）＞E

这是最低的界限，既便是在方程3的选择，也使d（Rsel，Sdec）为最小。

上述证明给出了一个已收选择的序列，Rse.c，和一个不正确的已译码序列Sdec之间汉明距离的最低界限。对于一个正确的译码，假如能够确定出一个非重叠的上界，则可以建立同步序列译码器的准则。

定理3.2

假如已收同步序列的遗漏同步字码和其相应的 正确译码序列的同步字码均已被掩蔽，则该两序列之间的距离小于等于E。其中E是从定理1.3导出来的。

d（Rsel，Sdec）已掩蔽E，其中

E＝[（D-Mr-1）]/2」

而Sdec是正确的译码。

证明：

对于具有已选遗漏同步字码的已收同步序列，距离

1.d（Rsel，Sdec），≤[（D-1）/2]

重新整理定理1.4（D＝M+2Er-1）。按照定理1.3所定义的正确的译码，令Er有最大的可能值，即Er＝E。

2.因而D＝M+2E+1。

将方程2代入方程1得：

3.d（Rsel，Sdec）≤[（M+2E）/2]

对于某一掩蔽的差错：

4.d（Rsel，Sdec）m≤[2E/2]＝E

d（V，W）m表示该距离是在遗漏的同步字码。

被掩蔽之后确定的，因而该遗漏的同步字码与计算的距离无关。

5.d（Rsel，Sdec）m≤E

因此，在确定距离之前将已收序列和已译码序列加以掩蔽，则存在一个正确的同步序列译码准则，该准则与确定不正确的同步序列的译码并不重叠。掩蔽，作为这里所用的术语，是用遗漏字码从计算中移去后的代入值确定已选同步字码序列（Rsel）和已译码的同步字码序列（Sdec）之间的汉明距离的过程。例如，假若发送的同步字码序列St＝0000000，接收的同步字码序列Sr＝MM11000，选择的同步字码序列Rsel可被选成1111000这个Rsel可以被译码成已译码的同步字码序列Sdec，1111111，一个完全错误的系统状态，掩蔽对遗漏的同步字码的所选的值，将（Rsel）m＝11000，将（Rsel）m与掩蔽的（Sdec）m，11111，比较得汉明距离d（Rsel，Sdec）m＝3。从定理1.3计算E的值，事实上，在这一例子中，系统状态之间的最小距离（D）等于7，收到的同步遗漏数（Mr）等于2，得E＝2。这样d（Rsei，Sdec）m＝3＞E＝2，该式违背了定理3.2中方程5的不等式，这就证明已译码的同步字码序列是不正常的。这时，必须代入一组遗漏的同步字码的新值，并重新计算新的已译码的同步字码序列的汉明距离。当方程5的不等式得到满足时，则达到正确的译码。在造成不正确译码情况下，确定d（Rsel，Sdec）之前的蔽遗漏，并不改变定理3.1的结果。这是因为从定理3.1的方程3中，被掩蔽的遗漏也从方程4中的总距离D中被掩蔽。见定理3.3和下面的证明。定理3.3

若已译码的序列（Sdec）是一个不正确的序列，则d（Rsel，Sdec）m≥E

其中E＝[（D-Mr-1）/2]

证明：

利用三角不等式：

d（V，W）+d（W，X）≥d（V，X）

1.d（st，Rsel）m+d（Rsel，Sdec）m≥d（st，Sdec）m

重新整理

2.d（Rsel，Sdec）m≥d（st，Sdec）m-d（st，Rsel）m

对于已遗漏的同步字码检测的最坏情况选择。

3.d（st，Rsel）＝Mr+Er＝M+E

所有的遗漏都被不正确的选择。按照定理1.3和1.4所定义的正确译码，Mr和Er＝者均有最大可能值，即Mr＝M，Er＝E，这同时使d（Rsel，Sdec）为最小。

重新整理定理1.4：

（D＝M+2E+1）具有掩蔽遗漏的距离变成：

4.D＝2E+1

对于不正确的系统状态译码

5.d（st，Sdec）m＝D（掩码的）＝2E+1。

将方程3和方程5代入方程2得：

6.d（Rsel，Sdec）m≥2E+1-E

已收到的程序是以定理1.4的同步字码的差错准则和遗漏准则为界的。

经整理：

7.D（Rsel，Sdec）m≥E+1

8.d（Rsel，Sdec）m＞E

根据定理3.2和3.3的结果，对于同步字码的差错和遗漏二者的组合，一种诸如图32所示的新型的同步字码序列的译码器的程序可以被正确地实现。这个译码器的操作和（示于图5的）数字网格信号控制（DCSC）功能元件503和523，更具体 地说，在最佳实施方案中，可以被实现成微处理器701（图7）的指令组的子程序。图32的同步字码序列译码器，通过可能的遗漏序列概率的迭代，直到构成正确的译码，但是有重要意义的是，它并不需通过所有可能序列的迭代，因此，大大地节省了迭代时间，“将N个同步序列字组译码”3201可用任何常规的循环译码器。加在该译码器上的接收的同步序列用一串1和0来代表，而遗漏的同步字码值选成1或0。第一个实施方案中，该值是任意地或随机地选取的。在第二种实施方案中，该值是根据字码的检查，或者是最近似的猜测来选取代入值，上述两种技术在本发明中均可使用。

因为定理1.4中可校正的同步遗漏数大于定理1.1中序列码的同步差错校正能力，因此发生了译码器的或然率到错误序列的变换。例如，若D＝7，又无同步差错，可以校正直到6个同步字码遗漏，（在这一例子中，若大于6个遗漏被检测，则译码器的工作在3202上出故障）。这比定理1.1的结果3大得多。当译码器对接收的序列不正确的选码时，则在3203上d（Rsel，Sdec）mE的测试表明，该已译码的序列是不正确的，因而返回到3205代入二组新的遗漏同步的检测值，同时在3206存入遗漏的同步值和同步检测。

例如，再设有一接收的同步序列具有系统状态之间的最小距离D＝7，对于这一序列码，可校正的同步遗漏及同步误码的组合示于表1（它是由定理1.3的E值导出的）。假设接收的序列字组与2个同步遗漏和0，1或2个来知的同步误码同时到达，若该同步遗漏被不正确地选择，使之造成不正确地译码，成为错误的序列状态，则所造成的接收的序列与译码的序列之间的掩蔽汉明距离d（Rsel，Sdec）m在3207上确定，它将大过于3209的E值计算所得的E＝2。假如这个距离等于或小于2，那么译过码和序列是正确的序列。就是说，所有的同步字码误码和所有的不正确选择的同步字码遗漏均被校正。

这样，一个经由蜂窝无线电话系统的数字语言/数据传输的信号系统已经给出并予以说明，该系统在提供一数字编码信号，用以保持诸如SAT，信号单音和用于过区切换的控制信息，功率改变以及其他系统功能的网格系统控制的同时，容许通过蜂窝系统传送9.6kb/s的数字加密语言和高速数据，由于使用了21毕特的高的自相关性，低的自相关同步字码，还由于利用了一种新型的差错检测和校正技术（该技术使用了这个事实，即同步字码可以被遗漏而不被译码成错误字码），使得在衰落的和有噪声的通信信道上有效地应用信道的总容量和高可靠性的目的得以实现。在一个同步字码检测的序列中，将选择的同步字码检测值代入遗漏字码检测值，使得译码功能可以用该序列与可能的正确序列之间的汉明距离去检测该序列。假如该汉明距离小于或等于编码功能的同步误码校正能力，则得到一个正确序列。假如该汉明距离大于同步误码校正能力值，则同步字码检测值替代遗漏字码的另一种选择被试验，直到一个具有可接受的汉明距离的译码序列实现为止。

因此，在本发明的特定实施方案已被说明和证明的同时，应该理解，本发明并不局限于此，因为熟悉本技术的人可以做出修改。因此，我们打算把应用本发明所作的属于这里所透露和声明的精神实质和基本原理范围内的任何和所有这类修改都包括在内。

Claims (10)

1、一种无线电话系统，该系统包括多个固定点和多个用户单元，用于在把预定数量的信息数据位和一个内插数据模式作为信息流发射的上述的多个固定地点之一和接收上述信息流的上述的多个用户单元之一之间高速传送数据信息，该系统的特征在于：

在上述无线电话系统中的一个固定地点用以产生许多用于识别该固定地址的、具有高自相关性、低交叉相关性的多毕特数据码之一和它自己的互补反码的装置。

在上述无线电话系统中的一个固定地点用来给上面产生出来的多比特字码及其自身的互补反码产生出一种预定序列的模式的装置，依靠上述模式以在上述固定地点确定系统的工作模式。

在用户单元用来检测所说的多比特字码及其自身的互补反码，以便从众多的地址中识别出所说的一个固定地址和使所说的数字信息同步的装置，以及

在用户单元用来检测所说的模式，以确定该用户单元所用的系统工作模式的装置。

2、按照权利要求1的无线电话系统，其中用以检测所说的多比特字码及其互补反码的装置，其特征还在于：

用来建立第一个时间窗口的装置，在第一个时间窗口中，预计将会出现下一个插入多比特字码或它的互补反码;

用来在所说的第一个时间窗口检测所说的模式并建立起第二个时间窗口的装置;

用来依次确定一预定数目的多比特字码检测何时被遗留的装置。

3、一种将高速数字信息从把预定数量的信息数据位和一个内插数字模式作为信息流发射的许多固定地址传送到接收上述数据流的许多用户单元的蜂窝式无线电话系统中的系统控制方法，其特征在于下列步骤：

在上述的固定地点产生出许多具有高自相关性，低交叉相关性的多比特字码中的一个及其自身的可识别该固定地点的互补反码。

在上述的固定地点产生由上面产生的多比特数据字的一个预定序列组成的模式，其中一个模式指定一种系统工作模式。

在用户单元从接收到的信息流中检测所说的多比特字码及其自身的互补反码，以便识别出固定地址且使数字信息同步。

响应于所说的多比特字码的检测建立一个第一时间窗口，在该窗口中、预计将会出现下一次插入多比特字码;和

在用户单元从接收到的数据流中在所说的第一时间窗口中检测所说的模式，以便去确定用户所采用的系统工作模式和建立第二个时间窗口。

4、根据权利要求1的无线电话系统，其中上述的无线电话系统中的固定地点的特征还在于：

数字信息发射机，所说的发射机至少具有两种工作模式;

用以产生许多具有高自关性，低交叉相关性的多比特字码之一及自身的互补反码的装置;

用以从所说的已产生的多比特字码及其自身的互补反码中选出个预定序列的模式，靠它可以从至少二个中指定一种工作模式的装置;

用以插入所说已选定的模式和一预定比特数的数字信息，靠它可以同步数字信息的设备;以及

用以在一个无线电载波上调制所说的插入的模式和信息的设备。

5、根据权利要求1的无线电话系统，其中的用户单元具有数字信息接收机，用以接收插有相关字的预定模式的数字信息，上述的相关字由已选数据比特码及其自己的互补反码所组成，其特征还在于：

用以从无线电载波中解调插入的数字信息和相关字的预定模式的装置。

用以从关系字模式中检测出第一个相关字（如果第一个相关字具有比预定的第一预定数量更少的差错）和建立起一个时间窗口（在该窗口中，有希望出现第二个相关字）的第一装置;

对上述的第一装置对第一相关字的检测作出响应的第二装置，用于从相关字的模式中检测出第二个相关字（如果第二个相关字比第二预定数量的误码具有更少的误码）;

对上述的第二装置对第二个相关字的检测作出反应的装置，用于检测相关字的预定模式。

6、根据权利要求1的无线电话系统，其中的用户单元还具有一个译码器，该译码器对系统状态进行译码，该系统状态在多比特正常字码及其自身的反字码的序列中传送，这些字码用作同步在一个可能使所说的字码引进比特差错的无线电信道上传送的数字信息，所说的译码器的特征在于：

对引进的差错作出响应的装置，用以检测正常码，反码和字码遗漏;用以指定第一个二进制电平给所说检测的正常字码，第一个二进制电平给所说检测的反字码，根据对所说的字码遗漏的最佳猜测信息，随机选择所说二进制电平中的一个，从而建立起一个二进制电平的选择序列;

用以产生与系统状态之一相对应的二进制电平的译码系列的装置;和

用以将所说的已选序列与所说的译码序列作比较，从而在所说的已选择序列与译码序列具有预定的相关性时指出正确的系统状态译码的装置。

7、根据权利要求1的无线电话系统，其中所说的比较装置的进一步特征在于：

用以在所说的已选序列中掩蔽已选二进制电平，以及用于在所说的已译码序列中掩蔽相应的二进制电平，从而建立起经掩蔽的已选序列和经掩蔽的译码序列的设备;

用以计算所说经掩蔽的已选序列和所说的经掩蔽的译码序列之间的汉明距离的设备;

用将所说的计算的汉明距离与同步差错检测的能力值作比较的设备;

响应于与所说的同步差错校正能力值作比较的汉明距离，在所说的汉明距离大于所说的同步差错校正能力值时改变所说的已选二进制电平的设备。

8、根据权利要求1的无线电话系统，其特征还在于：用于在正常字码和反码序列中对二进制电平选择次数进行计数的设备，以及当所说的计算选择次数计算值等于或大于同步序列码的最大距离时，指出不正确的系统状态译码的设备。

9、根据权利要求3的系统控制方法，其中所述的检测多比特字码及其补码的特征还在于：

若在被检测的字码中其比特差错少于某一预定值，则将正常字码检测成一个二进制电平，而将反字码检测成相反的二进制电平;

其中检测模式的步骤的进一步特征在于：

若所说的比特差错超过某一预定值，则随机选择出字码检测的二进制电平之一;

将所说的已检测字码的二进制电平与所说的已选二进制电平组合成二进制电平的已选序列;

产生出一个与系统状态之一相应的二进制电平的译码序列;

将所说已选序列中的已选二进制电平和在译码序列中的相应二进制电平掩蔽掉，以建立起掩蔽的已选序列和掩蔽的译码序列;

计算所说掩蔽的已选序列与掩蔽的译码序列之间的汉明距离;

将所说的计算的汉明距离与同步差错检测能力值作比较;

如果所说汉明距离等于或大于所说的同步差错校正能力值，则根据所说的计算的汉明距离比较，改变所说已选二进制电平，而得出所说预选序列与译码序列的比较，以便在所说已选序列和译码序列具有预定的其间相关性时，指出正确的序列译码。

10、根据权利要求9的方法，其特征还在于下列步骤，在正常的同步字码及反同步字码期间，计算二进制电平的选择数，当所说的选择数等于或大于同步序列码的最小汉明距离时，指出不正确的序列译码。

Images