CN1625876B - 传输离散信号的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

用于通过通信路径传输离散信息的方法和系统，所述路径包括模拟通信线路和脉码调制(PCM)信道，所述方法和系统能够将整个路径中的数据传输速度提高到所述PCM信道中的数据传输速度，而无需考虑路径中真正采用的模拟通信线路的质量。在此情况下，选择通过模拟通信线路传输的信号的频谱以使通过所述模拟通信线路传输的信息传输速度与通过PCM信道传输的信息传输速度相等，并且通过所述模拟通信线路传输的采样的量化电平数量是该模拟通信线路可能的最少数量。在将所述模拟信号转换成PCM信道信号期间，按照通过PCM信道传输的采样的量化电平数量与通过所述模拟通信线路传输的采样的量化电平数量之比降低这个信号的采样速度。

Description

传输离散信号的方法和系统 
 
技术领域
本发明涉及传输离散信号的方法和系统，特别是通过包括脉码调制信道和模拟线路的路径传输信息的方法和系统。 
背景技术
目前，在提高通过由具有不同特性的线路组成的路径传输的信息传输速度中存在着严重的问题。一般来讲，信息传输路径由脉码调制(PCM)信道组成，该PCM信道与自动交换局耦合，该自动交换局连接到模拟线路终端用户的调制解调器。这样的模拟(通常为电话)线路一直被明确地称为“最后一英里”。 
通常的PCM信道具有一个4kHz的带宽并能够传输8比特的信号，这相当于64千比特/秒的传输速度。“最后一英里”的模拟线路传输的信号所占据的带宽不超过3.1kHz并根据所使用的调制类型保证在20到25dB的信噪比时300到14400比特/秒的传输速度。 
香农方程式(Shannon Equation)确立了通过通信线路(信道)的信息传输速度C与所述通信线路(信道)的带宽(∏)、所传输的信号功率PC和通信线路(信道)中的干扰功率P∏之间的关系： 
C = Π · log 2 P C + P Π P Π - - - ( 1 )
对于具有带宽∏＝4kHz和信号功率PC与干扰功率P∏之比(信噪比)为42dB的模拟线路来说，信息传输速度C＝55.9千比特/秒。这种关系在理想情况下有所降低，而且在实践中7到8dB的余量是必要的，即信噪比大约为50dB。不过，真实模拟线路所具有的信噪比大约为10到20dB，这样，根据方程式(1)，速度C＝15到30千比特/秒。 
已知通过PCM信道双工传输离散信息的方法和系统，这种方法和系统保证了从PCM信道到最终用户调制解调器以56千比特/秒的速度的数据传输，但在这种方法中以相反的方向的数据速度不超过33.6千比特/秒[《Анатомия модемных《56К-технологий》(调制解调器“56K技术”分析)//Сеmu u сuсmемы 
Figure DEST_PATH_GA20187574200280028950101D00012
(通信网络与系统)1997年第8期，第54-61页和第9期，第78-87页(俄文)]。 
所指出的现有技术中的缺点是由于模拟线路带宽的选择一般相当于PCM信道的带宽，即4kHz，所以不可能提高传输路径的容量。 
最接近的模拟是通过通信路径双工传输离散信息的方法，该通信路径包括一个双向PCM信道，该PCM信道的每一端分别变成双向通信线路，该方法包括以下步骤：把将要传输的离散信号的采样变换成适于通过双向模拟通信线路传输的形式；将经过变换的信号采样通过所述模拟通信线路传输到所述PCM信道；将从所述模拟通信线路收到的信号变换成PCM信道信号；通过所述PCM信道传输所述PCM信道信号；在信道信号通过所述PCM信道之后对其进行逆转换；通过另一条双向模拟通信线路传输所述转换信道信号；挑选通过另一条双向模拟通信线路传输的信号；将这些信号转换成离散采样[WO 01/99364，H 04L 27/26，2001年12月27日]。 
可以将通过单路径的双工传输方法认为是通过两个虚拟路径以相反方向的独立信号传输。那么，同样的文件[WO 01/99364]也可以认为是公开了一种已知的通过通信路径传输离散信息的方法，该通信路径在信号传输方向包括至少一条模拟通信线路和一个PCM信道，该方法包括以下步骤：把将要传输的离散信号的采样变换成适于通过模拟通信线路传输的形式；将经过变换的信号采样通过所述模拟通信线路传输到所述PCM信道；将从所述模拟通信线路收到的信号变换成PCM信道信号；通过所述PCM信道传输所述PCM信道信号。 
通过使用双工传输离散信息系统来实现所述双工传输方法，该系统包括：一个第一调制解调器，一个第一双向模拟通信线路，一个第一转换器，一个双向PCM信道，一个第二转换器，一个第二双向模拟通信线路和一个第二调制解调器，所有的这些都串联在一起[WO 01/99364 A1]。 
利用离散信息传输系统可以实现通过通信路径传输离散信息的方法，该通信路径在信号传输方向包括至少一条模拟通信线路和一个PCM信道，该系统包括一个调制器，一条模拟通信线路，一个直接转换器和一个PCM信道[WO 01/99364 A1]。 
上面所指出的文件以及同时待审的PCT申请WO 01/99365描述了在从用户向PCM信道设备传输时的传输离散信息的方法和系统，该离散信息用于在电话线路中具有64千比特/秒的数据传输速度和10dB的信噪比的网络。不过，对这两个PCT申请的分析揭示出为了实现所指出的数据传输速度，采用了将信息信号转换成8个低频信道，这8个信道中的每一个占据0-4kHz的带宽，所有的8个信道分散在不同的频率，因而所有的信道占据32kHz的带宽。在实践中，由于必须提供信道之间所要求的隔离，所以所有8个信道的总带宽会大于32kHz；否则就得减少每个信道所占据的带宽，而这样会导致传输信号的失真。
发明内容
本发明的目的在于提出传输离散信息的方法和系统，采用这种方法和系统能够在整个路径得到数据传输速度的实际提高的技术效果，达到PCM信道中的数据传输速度，而无需考虑实际上所采用的模拟通信线路的质量。 
这种技术效果在通过通信路径传输离散信息的一种方法中实现，该通信路径包括至少一条模拟通信线路和信号传播方向上的一个脉码调制PCM信道，所述方法包括：把将要传输的离散信号的采样变换成适于通过模拟通信线路传输的形式；将经过变换的信号采样通过所述模拟通信线路传输到所述PCM信道；将从所述模拟通信线路收到的信号变换成PCM信道信号；通过所述PCM信道传输所述PCM信道信号，出于这种原因并根据本发明的第一个方面，所述方法包括以下步骤：选择通过模拟通信线路传输的信号的频谱以使通过所述模拟通信线路传输的信息传输速度与通过PCM信道传输的信息传输速度相等，并且通过所述模拟通信线路传输的采样的量化电平数量是该模拟通信线路的最少数量；在将从所述模拟通信线路收到的信号转换成PCM信道信号的步骤中，按照通过PCM信道传输的采样的量化电平数量与通过模拟通信线路传输的采样的量化电平数量之比降低这个信号的采样速度。 
本方法的另一个特征是在通信路径中的PCM信道之后以信号传播的方向指定另一个模拟通信线路，在所述PCM信道信号通过PCM信道之后进行所述信道信号的逆转换，所述逆转换用于从所述PCM信道将所述采样的量化电平数量降低到所述模拟通信线路的最少数量，并按比例提高所述采样速度以使通过所述另一条模拟通信线路的信息传输速度等于通过所述PCM信道的信息传输速度。 
特别地，由于所述PCM信道具有64千比特/秒的信息传输速度和4kHz的传输带宽，所以选择通过任何模拟通信线路传输的信号的频谱为32kHz，而且选择通过这条模拟通信线路传输的信号的量化电平数量为2。 
在一种用于传输离散信息的系统中实现所述技术效果，所述系统包括调制器、第一模拟通信线路、正向转换器和PCM信道，所述调制器依次通过第一模拟通信线路、正向转换器和PCM信道连接，出于这种原因并根据本发明的第二个方面，选择通过所述 第一模拟通信线路传输的信号的频谱以使通过所述第一模拟通信线路的信息传输速度与通过所述PCM信道传输的信息传输速度相等；所述调制器在所述第一模拟通信线路中确保用于这种第一模拟通信线路的载波调制具有通过这种第一模拟通信线路传输的信号的所述最少量化电平数量；所述正向转换器确保将从所述第一模拟通信线路收到的信号转换成所述PCM信道信号，并按照通过所述PCM信道传输的采样量化电平数量与通过所述第一模拟通信线路传输的采样量化电平数量的比例降低所述信号的采样速度；所述第一模拟通信线路用于传输所述调制器输出的信号到所述正向转换器；所述PCM信道用于传输所述正向转换器转换后的所述PCM信道信号。 
本系统的另一个特征是还包括逆转换器、第二模拟通信线路、解调器，所述逆转换器的一端与所述PCM信道连接，另一端通过第二模拟通信线路和所述解调器连接；所述逆转换器确保将通过所述PCM信道传输的采样量化电平数量降低到所述第二模拟通信线路的最少量化电平数量，并按比例提高所述采样速度以使通过所述第二模拟通信线路的信息传输速度等于通过所述PCM信道传输的信息传输速度，所述解调器确保将通过所述第二模拟通信线路传输的信号解调成离散采样。 
特别地，由于所述PCM信道具有64千比特/秒的信息传输速度和4kHz的传输带宽，所以选择通过任何模拟通信线路传输的信号的频谱为32kHz，而且选择通过这条模拟通信线路传输的信号的量化电平数量为2。 
在一种用于通过通信路径双工传输离散信息的方法中实现所述技术效果，所述通信路径包括一个双向PCM信道，该双向PCM信道的每一端分别连接有双向模拟通信线路，所述方法包括以下步骤：将准备传输的离散信号的采样转换成适于通过双向模拟通信线路传输的形式；通过所述模拟通信线路将所述转换信号采样传输到所述双向PCM信道；将从所述模拟通信线路收到的信号转换成PCM信道信号；通过所述双向PCM信道传输所述PCM信道信号；在信道信号通过所述双向PCM信道之后对所述信道信号进行逆转换；通过另一条双向模拟通信线路传输所述逆转换的信道信号；接收通过另一条双向模拟通信线路传输的信号；将这些信号转换成离散采样，出于这种原因并根据本发明的第三个方面，所述方法包括以下步骤：选择通过每条双向模拟通信线路传输的信号的频谱以使通过所述双向模拟通信线路的信息传输速度与通过所述双向PCM信道传输的信息传输速度相等，通过这种双向模拟通信线路传输的采样量化电平数量是所述 双向模拟通信线路的最少量化电平数量；在将从所述双向模拟通信线路收到的信号转换成PCM信道信号的步骤中，按照通过所述双向PCM信道传输的采样量化电平数量与通过所述双向模拟通信线路传输的采样量化电平数量的比例降低所述信号的采样速度；在将从所述双向PCM信道收到的信道信号逆转换成所述双向模拟通信线路信号的步骤中，按同样的比例提高这种信号的采样速度。 
特别地，由于所述双向PCM信道具有64千比特/秒的信息传输速度和4kHz的传输带宽，所以选择通过任何双向模拟通信线路传输的信号的频谱为32kHz，而且选择通过这条双向模拟通信线路传输的信号的量化电平数量为2。 
在一种用于双工传输离散信息的系统中实现相同的技术效果，所述系统包括一个第一调制解调器、第一双向模拟通信线路、第一转换器、双向PCM信道、第二转换器、第二双向模拟通信线路和第二调制解调器，所述第一调制解调器依次通过第一双向模拟通信线路、第一转换器、双向PCM信道、第二转换器、第二双向模拟通信线路和第二调制解调器连接，出于这种原因并根据本发明的第四个方面，选择通过每条双向模拟通信线路传输的信号的频谱以使通过所述双向模拟通信线路的信息传输速度与通过所述双向PCM信道传输的信息传输速度相等；每个调制解调器在所述双向模拟通信线路中确保用于这种双向模拟通信线路的载波调制具有通过这种双向模拟通信线路传输的信号的所述最少量化电平数量，并确保将通过所述双向模拟通信线路传输的信号解调成离散采样；每个转换器确保将从所述双向模拟通信线路收到的信号转换成PCM信道信号，并按照通过所述PCM信道传输的采样量化电平数量与通过所述双向模拟通信线路传输的采样量化电平数量的比例降低所述信号的采样速度，并确保将来自所述双向PCM信道的采样量化电平数量降低到所述双向模拟通信线路传输的信号的所述最少量化电平数量以及按比例提高所述采样速度以使通过所述双向模拟通信线路的信息传输速度与通过双向PCM信道传输的信息传输速度相等；每个双向模拟通信线路用于传输调制解调器输出的信号到所述转换器或传输所述转换器输出的信号到所述调制解调器；双向PCM信道用于传输所述第一转换器转换后的所述PCM信道信号到所述第二转换器或传输第二转换器转换后的所述PCM信道信号到所述第一转换器。 
特别地，由于所述双向PCM信道具有64千比特/秒的信息传输速度和4kHz的传输带宽，所以选择通过任何双向模拟通信线路传输的信号的频谱为32kHz，而且选择通 过这条双向模拟通信线路传输的信号的量化电平数量为2。 
本系统的另一个特征是所述第一和第二转换器中的每一个包括向PCM的正向转换单元、来自PCM的逆转换单元和差动单元，该差动单元的组合输入端-输出端用于从所述双向模拟通信线路接收信号并向所述双向模拟通信线路传输信号，所述差动单元的一个单独输出端连接到向PCM的正向转换单元的一个输入端，该向PCM的正向转换单元的输出端用于向所述双向PCM信道传输所述PCM信道信号，所述差动单元的一个单独输入端连接到来自PCM的逆转换单元的一个输出端，该来自PCM的逆转换单元的输入端用于从所述双向PCM信道接收所述PCM信道信号。 
本系统的再一个特征是所述向PCM的正向转换单元制成移位寄存器形式，该移位寄存器用于以该双向模拟通信线路的采样速度接收来自所述双向模拟通信线路的二进制采样，并且以所述PCM信道的采样速度并行读这种移位寄存器的内容，所述来自PCM的逆转换单元制成移位寄存器形式，该移位寄存器用于以所述PCM信道的采样速度并行写所述PCM信道的采样，并且以所述双向模拟通信线路的采样速度发送来自该移位寄存器的二进制采样。 
附图说明
在附图中，相同的元件用相同的参考号表示。 
图1示出了根据本发明的包括所述PCM信道和模拟通信线路的通信路径的总体图。 
图2表示根据本发明的包括所述PCM信道和模拟通信线路的双工通信路径的总体图。 
图3示出了以两个虚拟单向路径形式的双工通信路径表示。 
图4表示根据本发明的具有向PCM的正向转换单元和来自PCM的逆转换单元的转换器的功能图。 
具体实施方式
图1示出了传统的通信路径的框图，该通信路径包括调制器1、第一模拟通信线路2、正向转换器3、PCM信道4、逆转换器5、第二模拟通信线路6和解调器7。任何已知的或已开发的既能够将离散信号转换成适于通过模拟通信线路传输的信号又能够进行逆转换的调制解调器可用作调制器1或解调器7。可在前面所述的作者为E.B. Minkin的文章中找到这样的调制解调器的例子。所述第一和第二模拟线路2和6，即传统的电话线路(无论是有线电话线路还是光纤电话线路)，以及任何其它通信线路均适于传输模拟信号。可在O.M.Денисъева，Д.Г.Мирошников(O.M.Denisieva，D.G.Miroshnikov)的《Средства связи для последней мили》(最后一英里的通信方法)，-Москва(莫斯科)：Эко-Трендз-НТЦ HATEKC(Eko-Trends-NTC NATEX)，1999年，第21-29页(俄文)找到这样的线路的例子。在后面对所述正向转换器3和逆转换器5进行描述。它们的目的是将来自所述通信线路2的模拟信号分别转换成PCM信道信号以及逆转换。所述PCM信道4是用于传输所述PCM信号的标准设备。可在前面所述的作者为E.B.Minkin的文章中找到这样的PCM信道的例子。 
要传输的离散信号8到达所述调制器1的输入端。这样的离散信号的例子可以是从电脑所接收的数字数据，如电子邮件信息。从解调器的输出端提供离散信号9，该信号是对到达所述调制器1输入端的信号的复制。标准的信号8到信号9的特别的转换在前面所述的作者为E.B.Minkin的文章中进行了描述，所以这里不再引用具体描述。 
在来自所述PCM信道4的输出端的数字信号直接提供给用户并通过所述第二模拟通信线路6的情况下，图1中所示的路径可以缩短。在此情况下，应将单元5到7从图1中删除。 
图2是部分包括图1中框图所示的相同元件的双工通信路径总体框图，但在此情况下，这些元件中的一些具有下面所述的更复杂的实施例。与图1相比，在此双工通信路径中所包括的新的元件有分别插入原先的调制器1和解调器7的位置的第一调制解调器21和第二调制解调器27以及插入所述路径的第一转换器23和第二转换器25，第一转换器23和第二转换器25位于对应的模拟通信线路2和6与所述PCM信道4之间并替代图1中的正向转换器3和逆转换器5。 
所述第一和第二调制解调器21和27以及所述第一和第二转换器23和25中的每一个均包括所述差动单元10。该差动单元10的用途是将正向和反向信道的信号分离，这些信号通过模拟通信线路(2或6)传输。所述差动单元10的输入端-输出端连接到模拟通信线路(2或6)的对应端。一般来讲，通过相同线路以相反方向传输信号由频率通过间隔这些信号来实现，以使通过此通信线路传输的信号当中的一个信号的频谱不会重叠在通过相同的通信线路以相反方向传输的信号的频谱上。对应地，所述差动单元 10完成传输信号所要求的频移。可在前面所述的作者为O.M.Denisieva和D.G.Miroshnikov的书中找到差动单元的例子。 
除了所述差动单元之外，每个调制解调器21或27包括所述调制器1和解调器7。如图1所示，所述调制器1设计用来将进来的离散信号8的采样转换成对应的通过一条模拟通信线路(2或6)传输的信号。如图1所示，所述解调器7设计用来将通过一条模拟通信线路(2或6)传输的信号转换成输出离散信号9的采样。每个调制器1的输出端都连接到对应的差动单元10的输入端，而差动单元10的输出端则连接到相同的调制解调器21或27中对应的解调器7的输入端。调制器1和解调器7的具体形式由所采用的调制形式决定，如四相相移键控(QPSK)或16级正交幅度调制(16QAM)，如在В.Л.Банкет，B.M.Дорофеев(V.L.Banket.V.M.Dorofeev)的《Цифровые методы в сnутниковойсвязи》(卫星通信中的数字方法)-Москва(莫斯科)：Радио и связъ(Radio i sviaz)，1988年，第36-45页(俄文)一书中所描述的那样。差动单元10、调制器1和解调器7的特别实施例并不在本发明的权利要求的范围之内。 
除了差动单元10之外，所述第一转换器23还包括向PCM的正向转换单元24和来自PCM的逆转换单元42。向PCM的正向转换单元24的用途对应于图1所示的正向转换器3的用途，且来自PCM的逆转换单元42的用途对应于图1所示的逆转换器5的用途。除了差动单元10之外，所述第二转换器25还包括向PCM的正向转换单元64和来自PCM的逆转换单元46，该向PCM的正向转换单元64类似于所述第一转换器23中的单元24，该来自PCM的逆转换单元46类似于所述第一转换器23中的单元42。对应的PCM信号从所述PCM信道4到单元42和46的输入端。来自PCM的逆转换的单元42和46中的每一个的输出端连接到对应的转换器23或25中的差动单元10的输入端，该差动单元10的输出端连接到相同的转换器23或25中对应的向PCM的正向转换单元24或64的输入端。所述PCM信号从向PCM的正向转换单元24或64中的每一个到所述PCM信道4。单元24、42、46和64的具体实施例将结合图4做进一步描述。 
图3示出了以两个虚拟单向路径形式的双工通信路径表示。该图示出了图2中的双工(双向)路径运行期间的两条通信线路的示意图。与图2不同，在图3中的每条模拟通信线路2和6以及PCM信道4以两个单元的形式表示：分别是2.1和2.2、4.1和 4.2以及6.1和6.2，其中小数点后面的数字表示该单元所属的第一(正向)或第二(逆)路径。这样的两个虚拟单向路径形式的、以相反方向完成传输的双工通信路径表示清楚地表明，在双工传输路径的情况下，会出现图1中所示的通信线路的备份。因此，考虑到由于所述差动单元10的原因而在不同的(非重叠)频段会出现相反方向的信号传输，所以可以将图3所示的每个虚拟单向路径视为与图1中所示的单向路径一样运行。 
图4示出了根据本发明的具有所述向PCM的正向转换单元24和来自PCM的逆转换单元42的第一(为了明确起见)转换器23的功能图。所述第二转换器的实施例类似于图4所示的转换器，只是用单元64替代了单元24，用单元46替代了单元42。 
如图4所示，所述向PCM的正向转换单元24是一个移位寄存器，其输入端连接到差动单元10.23的输出端，并行输出端分别连接到所述PCM信道4的输入端。所示来自PCM的逆转换单元42也是一个移位寄存器，其并行输入端分别连接到所示PCM信道4的输出端，串行输出端连接到所示差动单元10.23的输入端。应注意到计时和同步问题并不在本发明权利要求的范围之内，因为这些问题可用已知的方法来解决(例如，像在作者为V.L.Banket和V.M.Dorofeev的书中所描述的那样)。 
在所述转换器23中用作单元24和42(相应地，在所述转换器25中为64和46)的移位寄存器的长度选择为等于所述PCM信号的数字数量。在标准PCM系统中，PCM信号有8个数字，因此，所述移位寄存器24、42、46和64有8级长度。不过，如果需要，这些移位寄存器的长度可选择为任何要求的数量。 
在运行当中，移位寄存器单元24接收从所述通信线路2(从图2中的差动单元10.23或从图3中的线路2)串行到达其输入端的采样。在传遍所述移位寄存器转换之后，其内容并行传输到所述PCM信道4。因此，所述移位寄存器单元24首先进行来自所述通信线路2的信号到所述PCM信号的串行到并行转换，然后降低所传输的信号的采样速度。所述移位寄存器单元42进行逆转换，即首先进行所述PCM信号到所述模拟线路的信号的并行到串行转换，然后提高所传输的信号的采样速度。 
应注意到本发明与已知模拟的区别在于通过所述模拟通信线路传输的信号频谱的对应相互关联选择以及在所述模拟通信线路和PCM信道中的采样速率。正如在前面所提到的那样，模拟通信线路中的信号受干扰的影响。所以，人们希望采用具有极强抗扰度的信号来保证通过模拟通信线路的传输。利用使通过模拟通信线路传输的采样的量化 电平数量降低到可能需要的最少数量能够实现这个目标。注意在采用特殊调制类型的时候，数字信号能够通过模拟通信线路传输，这种特殊调制类型可以是，例如，QPSK或16QAM，在这样的调制类型中，具有预定频率和相位的连续信号对应于数字信号的每个可能的采样。这些预定信号的数量恰好确定通过模拟通信线路传输的信号的量化电平数量。当利用所述双电平(即二进制)信号进行传输时，所述量化电平可能的最少数量显然就是2。在此情况下，量化电平之间的差异最大，这样就保证了收到的信号中的电平的最佳清晰度，即使在有干扰时也是这样。 
因此，将通过模拟通信线路传输的信号的量化电平数量选择为2是有好处的。在这种情况下，选择通过所述模拟通信线路传输的信号的频谱以使通过所述模拟通信线路传输的信号的传输速度与通过所述PCM信道传输的信号的传输速度相等。所以，需要对所述模拟通信线路和PCM信道中的信号采样速率进行选择，以使其与所述PCM信道和所述模拟通信线路中的信号的量化电平数量相同。例如，如果在所述PCM信道中的信号有8个二进制数字，并且所述双电平信号通过所述模拟通信线路传输，那么，所述模拟通信线路中的信号的采样速度必须大于所述PCM信道中的信号采样速度的8倍。这正是前面结合图4所描述的情形。 
因此，需要对通过所述模拟通信线路传输的信号的频谱进行选择以使通过所述模拟通信线路传输的信息传输速度与通过所述PCM信道传输的信息传输速度相等。考虑到所述PCM信道的传输带宽是4kHz，并且所述8位数字信号的传输速度是64千比特/秒，所以通过所述模拟通信线路传输的双电平信号的频谱必须是32kHz，那么通过所述模拟通信线路传输的信息传输速度也是64千比特/秒。 
如果出于某些原因必须在所述模拟通信线路中使用具有更多量化电平的信号，那么也需要相应地改变这种信号的谱宽以及所提到的采样速率。在另一种情况中也应进行这样的改变，即在PCM信道中没有采用具有8级电平的信号而是采用了另一个数量的信号。在此情况下，所述模拟通信线路中的信号并不是二进制的，因此，所述单元24、42、64和46中的移位寄存器也包括不是二进制的级。例如，如果在所述模拟通信线路中采用了4级信号，那么，所述差动单元10也保证将这些信号转换成2位数字的码字，在这种情况下，这些码字作为采样从所述模拟通信线路输入所述单元24中的移位寄存器的串行输入端(图4)。在此情况下，当轮到所述移位寄存器时，它的每一级由所述2 位数字并行寄存器制成，且所有的2位数字级的输出端都是所述移位寄存器的并行输出端。在所述PCM信道中的8位电平情况下，所述单元24的所述移位寄存器有4个这样的2位数字级。所述单元42的所述移位寄存器也有相同的实施例，但所有2位数字级的输入端都作为其并行输入端，且最后一个2位数字级的输出端作为串行输出端。 
因此，通过所述模拟通信线路传输的信号的频谱(而不是所述模拟通信线路的传输带宽)与所述PCM信道的传输带宽的匹配能够将通过一个路径传输离散信息的传输速度提高到通过这个PCM信道传输信息的传输速度，该路径包括沿着所述PCM信道的所述模拟通信线路。所以，将通过所述模拟通信线路传输的采样量化电平数量选择为这条模拟通信线路所需的可能最小数量，而且由于这个信号将转换成PCM信道信号，所以其采样速度按通过所述PCM信道传输的采样量化电平数量与通过所述模拟通信线路传输的信号的量化电平数量的比例而降低。 
对于现有的PCM信道来说，信息传输速度是64千比特/秒，这个速度对应于8位数字信号的4kHz。如果通过所述模拟通信线路传输的双电平信号的频谱选择为32，那么根据所述方程式(1)，在信息传输速度达到64千比特/秒时，信噪比是4.8dB(在实践中是7-8dB)。考虑到普通电话线(即所述模拟通信线路)中带宽从300到3400Hz的信号的信噪比按规范必须不能低于38-40dB，所以将所述信号频谱扩大到32kHz(即大约10倍)会将所述规范降低到28-30dB。因此，现有的电话通信线路在用作“最后一英里”的模拟通信线路时，能够保证包括沿着所述PCM信道的这样的通信线路的路径的性能相当于这种PCM信道的性能。 
工业实用性 
本发明能够应用于通信领域，在这个领域中，信息传输路径包括至少一条通信线路和PCM信道。在此情况下，本发明所提出的方法能够确保将所述路径的性能提高到所述PCM信道的性能，而无需考虑用作“最后一英里”的模拟通信线路的质量。 
虽然通过参考具体实施例对本发明在此做了描述，但这个实施例并不限制由下面的考虑到可能的同等实施例的权利要求所限定的本发明的范围。 

Claims (12)

1.一种用于通过通信路径传输离散信号的方法，该通信路径包括至少一条模拟通信线路和信号传输方向的一个脉码调制PCM信道，所述方法包括以下步骤：
——把将要传输的离散信号转换成适于通过所述模拟通信线路传输的形式；
——将经过转换的信号采样通过所述模拟通信线路传输到所述PCM信道；
——将从所述模拟通信线路收到的信号转换成PCM信道信号；
——通过所述PCM信道传输所述PCM信道信号；
其特征在于所述方法包括以下步骤：
——选择通过模拟通信线路传输的信号的频谱以使通过所述模拟通信线路传输的信息传输速度与通过PCM信道传输的信息传输速度相等，并且通过所述模拟通信线路传输的采样的量化电平数量是该模拟通信线路的最少数量；
——在将从所述模拟通信线路收到的信号转换成PCM信道信号的步骤中，按照通过所述PCM信道传输的采样的量化电平数量与通过所述模拟通信线路传输的采样的量化电平数量之比降低这个PCM信道信号的采样速度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于在通信路径中的PCM信道之后以信号传播的方向指定另一个模拟通信线路，在所述PCM信道信号通过PCM信道之后进行所述PCM信道信号的逆转换，所述逆转换用于从所述PCM信道将所述采样的量化电平数量降低到所述另一个模拟通信线路的最少数量，并按比例提高所述采样速度以使通过所述另一条模拟通信线路的信息传输速度等于通过所述PCM信道的信息传输速度。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由于所述PCM信道具有64千比特/秒的信息传输速度和4kHz的传输带宽，所以选择通过任何模拟通信线路传输的信号的频谱为32kHz，而且选择通过这条模拟通信线路传输的信号的量化电平数量为2。
4.一种用于传输离散信号的系统，所述系统包括调制器、第一模拟通信线路、正向转换器和PCM信道，所述调制器依次通过第一模拟通信线路、正向转换器和所述PCM信道连接，其特征在于：
——选择通过所述第一模拟通信线路传输的信号的频谱以使通过所述第一模拟通信线路的信息传输速度与通过所述PCM信道传输的信息传输速度相等；
——所述调制器在所述第一模拟通信线路中确保用于这种第一模拟通信线路的载波调制具有通过这种第一模拟通信线路传输的信号的最少量化电平数量；
——所述第一模拟通信线路用于传输所述调制器输出的信号到所述正向转换器；
——所述正向转换器确保将从所述第一模拟通信线路收到的信号转换成PCM信道信号，并按照通过所述PCM信道传输的采样量化电平数量与通过所述第一模拟通信线路传输的采样量化电平数量的比例降低所述PCM信道信号的采样速度；
——所述PCM信道用于传输所述正向转换器输出的所述PCM信道信号。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括逆转换器、第二模拟通信线路、解调器，所述逆转换器的一端与所述PCM信道连接，另一端通过第二模拟通信线路和所述解调器连接；
——所述逆转换器确保将通过所述PCM信道传输的采样量化电平数量降低到所述第二模拟通信线路的最少量化电平数量，并按比例提高采样速度以使通过所述第二模拟通信线路的信息传输速度等于通过所述PCM信道传输的信息传输速度；
——所述解调器确保将通过所述第二模拟通信线路传输的信号解调成离散采样。
6.如权利要求4或5所述的系统，其特征在于，由于所述PCM信道具有64千比特/秒的信息传输速度和4kHz的传输带宽，所以选择通过任何模拟通信线路传输的信号的频谱为32kHz，而且选择通过这条模拟通信线路传输的信号的量化电平数量为2。
7.一种用于通过通信路径双工传输离散信号的方法，所述通信路径包括一个双向PCM信道，该双向PCM信道的每一端分别连接有双向模拟通信线路，所述方法包括以下步骤：
——将准备传输的离散信号的采样转换成适于通过双向模拟通信线路传输的形式；
——通过所述双向模拟通信线路将转换的信号采样传输到所述双向PCM信道；
——将从所述双向模拟通信线路收到的信号转换成PCM信道信号；
——通过所述双向PCM信道传输所述PCM信道信号；
——在所述PCM信道信号通过所述双向PCM信道之后对所述PCM信道信号进行逆转换；
——通过另一条双向模拟通信线路传输所述逆转换的PCM信道信号；
——接收通过另一条双向模拟通信线路传输的信号并将这些信号转换成离散采样，
其特征在于所述方法包括以下步骤：
——选择通过每条双向模拟通信线路传输的信号的频谱以使通过所述双向模拟通信线路的信息传输速度与通过所述双向PCM信道传输的信息传输速度相等，通过这种双向模拟通信线路传输的采样量化电平数量是所述双向模拟通信线路的最少量化电平数量；
——在将从所述双向模拟通信线路收到的信号转换成PCM信道信号的步骤中，按照通过所述双向PCM信道传输的采样量化电平数量与通过所述双向模拟通信线路传输的采样量化电平数量的比例降低所述PCM信道信号的采样速度；在将从所述双向PCM信道收到的PCM信道信号逆转换成所述双向模拟通信线路信号的步骤中，按同样的比例提高这种双向模拟通信线路信号的采样速度。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，由于所述双向PCM信道具有64千比特/秒的信息传输速度和4kHz的传输带宽，所以选择通过任何双向模拟通信线路传输的信号的频谱为32kHz，而且选择通过这条双向模拟通信线路传输的信号的量化电平数量为2。
9.一种用于双工传输离散信号的系统，所述系统包括：一个第一调制解调器、第一双向模拟通信线路、第一转换器、双向PCM信道、第二转换器、第二双向模拟通信线路和第二调制解调器，所述第一调制解调器依次通过第一双向模拟通信线路、第一转换器、双向PCM信道、第二转换器、第二双向模拟通信线路和第二调制解调器连接，其特征在于，
——选择通过每条双向模拟通信线路传输的信号的频谱以使通过所述双向模拟通信线路的信息传输速度与通过所述双向PCM信道传输的信息传输速度相等；
——每个调制解调器在所述第一、第二双向模拟通信线路中确保第一、第二双向模拟通信线路的载波调制具有通过这种第一、第二双向模拟通信线路传输的信号的最少量化电平数量，并确保将通过所述第一、第二双向模拟通信线路传输的信号解调成离散采样；
——每个双向模拟通信线路用于传输调制解调器输出的信号到转换器或传输转换器输出的信号到调制解调器；
——每个转换器确保将从所述第一、第二双向模拟通信线路收到的信号转换成PCM信道信号，并按照通过所述双向PCM信道传输的采样量化电平数量与通过所述第一、第二双向模拟通信线路传输的采样量化电平数量的比例降低所述PCM信道信号的采样速度，并确保将来自所述双向PCM信道的采样量化电平数量降低到所述第一、第二双向模拟通信线路传输的信号的所述最少量化电平数量以及按比例提高采样速度以使通过所述第一、第二双向模拟通信线路的信息传输速度与通过双向PCM信道传输的信息传输速度相等；
——双向PCM信道用于传输所述第一转换器转换后的PCM信道信号到所述第二转换器或传输第二转换器转换后的PCM信道信号到所述第一转换器。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，由于所述双向PCM信道具有64千比特/秒的信息传输速度和4kHz的传输带宽，所以选择通过任何双向模拟通信线路传输的信号的频谱为32kHz，而且选择通过这条双向模拟通信线路传输的信号的量化电平数量为2。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于所述第一和第二转换器中的每一个包括向PCM的正向转换单元、来自PCM的逆转换单元和差动单元，该差动单元的组合输入端-输出端用于从所述第一、第二双向模拟通信线路接收信号并向所述第一、第二双向模拟通信线路传输信号，所述差动单元的一个单独输出端连接到向PCM的正向转换单元的一个输入端，该向PCM的正向转换单元的输出端用于向所述双向PCM信道传输所述PCM信道信号，所述差动单元的一个单独输入端连接到来自PCM的逆转换单元的一个输出端，该来自PCM的逆转换单元的输入端用于从所述双向PCM信道接收所述PCM信道信号。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于所述向PCM的正向转换单元制成移位寄存器形式，该移位寄存器用于以该第一、第二双向模拟通信线路的采样速度接收来自所述第一、第二双向模拟通信线路的二进制采样，并且以所述双向PCM信道的采样速度并行读这种移位寄存器的内容，所述来自PCM的逆转换单元制成移位寄存器形式，该移位寄存器用于以所述双向PCM信道的采样速度并行写所述双向PCM信道的采样，并且以所述第一、第二双向模拟通信线路的采样速度发送来自该移位寄存器的二进制采样。
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