CN1853390A - 解码上游v.92编码的信号 - Google Patents

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Abstract

解码器可以包括星座映射器，该星座映射器被安排来接收符号并确定最接近接收符号的两个星座点。索引映射器可以根据接收符号和最接近接收符号的两个星座点来确定对应于接收符号的星座索引。陪集选择器可以从索引映射器接收连续星座索引，并且可以确定多个最接近连续星座索引的陪集。

Description

解码上游V.92编码的信号
技术领域
本发明涉及数据通信，并且更特别涉及数据通信方案中解码接收的数据。
背景技术
已建议各种在设备之间传送数据的方案。采用这些方案的设备可以在由这些方案指定的特定速率上传送数据，而几乎没有或没有附加配置。这样的通信方案可以在传输之前编码数据，以保护发送的数据免受传输期间噪声和/或其它差错的影响。
在ITU-T V.92(11/2000)建议中可以找到用于发送编码数据的一种方案。根据这个V.92建议通信的设备例如对于通过公用交换电话网(PSTN)的上游通信可以采用脉码调制(PCM)方案。然而，各种噪声源可能趋于破坏发送的数据，有可能导致传输错误和较低的总体数据速率。此外，减少数据破坏的解码方案的实施在计算上可能是昂贵的。
附图说明
在此说明书中并入并构成此说明书一部分的附图示出了符合本发明原理的一个或多个实施例，而且与此说明书一起解释这样的实施例，在附图中：
图1示出了符合本发明原理的实施方式中的示例性通信系统；
图2示出了根据符合本发明原理的实施例的示例性数据成帧；
图3示出了符合本发明原理的实施例中的示例性解码器；
图4示出了符合本发明原理的示例性内插方案；
图5是说明根据符合本发明原理的实施例的解码接收数据的流程图。
具体实施方式
以下的详细说明参照各个附图。相同的标号可以用于不同的附图中，以标识相同的或类似的元件。此外，以下的具体说明描述了某些实施例和原理，但是本发明的范围由所附权利要求和等同物来定义。
图1示出了符合本发明原理的实施例中的通信系统100。通信系统100可以包括模拟调制解调器110、模拟信道120、模数变换器(ADC)130、数字网140和数字调制解调器150。系统100可以便于例如经由PSTN从模拟调制解调器110到数字调制解调器150的上游数据传输。在系统100中，例如，PSTN可以包括一个或多个模拟信道120和数字网140。
模拟调制解调器110可以位于用户的房屋上，并且可以被安排成把数据比特编码成线性抽样。模拟调制解调器110还可以被安排成经由模拟信道120发送线性抽样。模拟调制解调器110可以被实施为例如ITU-T V.92(11/2000)建议中所指定的调制解调器，并且可以包括预编码器和预滤波器(未示出)。
模拟调制解调器110中的预编码器和预滤波器可适于减轻模拟信道120和/或数字网140的击穿(disruptive)效应。模拟调制解调器110可以实现四维(4D)符号的格式编码，并且可以使用符合ITU-TV.34(01/98)建议的类似的星座和格式编码器。模拟调制解调器110可以输出已被格式编码的某个星座中的点。
图2显示了可以由模拟调制解调器110完成的数据成帧。模拟调制解调器110可以编码将以数据帧210的形式(格式)发送的数据。根据V.92建议，数据帧210可以被逻辑地分成两个星座帧，其每个星座帧有六个符号(未示出)，或者被逻辑地分成三个格帧200，其每个格帧有四个符号。一个4D格帧220可以包括如图2所示的四个一维(1D)符号230。在编码数据之后，模拟调制解调器可以向模拟信道120输出一个或多个数据帧210。
返回到图1，模拟信道120(例如，电话线或本地环路)可以连接模拟调制解调器110与系统100中的另一个连网位置，诸如中央局(CO)。除了从模拟调制解调器110传送上游数据信号之外，模拟信道120还可能引入噪声和/或对信号的其它损坏。一种类型的增加损坏可以是下游信号到模拟调制解调器110的回波。这样的回波增加可以在图1中被示意地表示为组合器125，但是应当理解，这样的增加可以是模拟信道120和/或CO的典型副产品，而不是归因于单独的组合器装置。
ADC 130可以被安排成把来自信道120的模拟信号变换为相应的数字信号，用于经由PCM在数字网140上传输。在某个实施方式中，ADC 130可以位于CO中。ADC 130可以接收来自模拟信道120的线性数据抽样，并且可以利用u律或A律方案来量化它们。其它设备(未示出)可以经由数字网络140向数字调制解调器150发送量化的数据。
数字网络140除了发送数字信号之外还可能利用诸如由夺位信令(robbed bit signaling)(RBS)和数字填充引入的数字损伤而破坏信号。
数字调制解调器150可以接收来自数字网络140的上游数字信号。数字调制解调器150可以包括回波消除器160、上游解码器170和下游编码器180。
回波消除器160可以接收来自数字网络140的被破坏的抽样。回波消除器160可以把这些被破坏的抽样翻译成线性抽样，以除去由模拟信道120引入的回波，并且这还可以除去由数字网140引入的数字损伤。回波消除器160的输出即连续符号r(n)可以假设为没有由于数字网140造成的任何损伤。此外，回波消除器160的输出r(n)理想地可以是来自由模拟调制解调器110用来传输的星座的诸点之一。然而，由于模拟信道120和/或数字网140中的噪声，r(n)中编码的符号不可能与模拟调制解调器110使用的星座点完全一致。
图3示出了符合本发明原理的实施例中的上游解码器170。解码器170可以包括星座映射器(mapper)310、组合器320-340、索引映射器350、陪集选择器360、序列估算器370、等价类索引映射器380、反模(inverse modulus)编码器390。解码器170可以利用硬件(例如，现场可编程门阵列(FPGA)，专用集成电路(ASIC)单元等)、软件/固件和/或硬件与软件的某种组合来实现。以软件实现的解码器的那个部分可以以计算机可读形式存储在例如数字调制解调器150的存储器(未示出)中。然而，为了便于解释，将把功能元件310-390描述为分立元件，即使元件310-390实际上可能不是这样实施的。
星座映射器310可以被安排成接收来自回波消除器160的一系列1D符号，表示为r(n)。星座映射器310可以把接收的1D符号映射到模拟调制解调器110使用的星座中最近的两个星座点r1(n)和r2(n)。为了有助于这样的最近点映射，星座映射器310还可以参照已存储的星座(或其一部分)，在图3中表示为星座(n)。
组合器320-340可以被安排成从最近的两个星座点r1(n)和r2(n)中计算出其它值。组合器320-340可以算术地组合它们的输入，以产生组合输出。为了解释目的，已接收的1D符号r(n)可以被假定为涉及这些最近的点：r1(n)≤r(n)≤r2(n)，尽管r(n)不一定遵循这样的关系(例如，在边界情况下)。组合器320可以通过从r(n)中减去r1(n)来计算第一误差量级e1(n)。组合器330可以通过从r2(n)中减去r(n)来计算第二误差量级e2(n)。组合器340也可以通过从r2(n)中减去r1(n)来计算比例因子s(n)。
索引映射器350可以接收最近的星座点r1(n)和r2(n)及其相应误差e1(n)和e2(n)，并且可以发现已接收星座点r(n)的索引y’(n)。索引映射器350可以被安排成：基于对应于最近星座点r1(n)和r2(n)的索引y1(n)和y2(n)来查找索引y’(n)。索引映射器350可以采用多个方案(可能牵涉利用误差e1(n)和e2(n)的加权)来查找索引y’(n)。应当注意，某些方案(例如，线性内插)也许不一定需要误差e1(n)和e2(n)，但是其它方案(例如，较高阶内插)也许需要这些误差，所以误差e1(n)和e2(n)在图3中被显示为索引映射器350的输入。
图4显示了符合本发明原理的示例性内插方案400。在方案400中，y轴图示了最近的星座点r1(n)和r2(n)的量级，并且x轴图示了相应的索引y1(n)和y2(n)。利用点(r1(n)，y1(n))与点(r2(n)，y2(n))之间的线性内插，并且有可能利用一个或多个误差e1(n)和e2(n)确定沿着内插线的点，可以确定y’(n)。尽管图4中显示了线性内插方案，但是可以使用其它的内插和/或样条技术(具有或没有一个或多个误差e1(n)和e2(n))来确定已接收的星座点r(n)的索引y’(n)。
返回到图3，陪集选择器360可以被安排成接收两个连续计算的索引y’(n)和y’(n+1)，形成2D点和确定最接近的陪集c(n)的数量。结合这样的陪集确定，可以对两个连续计算的索引y’(n)和y’(n+1)进行奇数索引(例如，2y’(n)+1和2y’(n+1)+1)。陪集选择器360可以确定陪集c(n)的最接近数量，其数量范围为大约4至大约16。在符合本发明原理的一个实施方式中，陪集选择器360可以确定最接近已计算的索引y’(n)和y’(n+1)的八个陪集c(n)。陪集选择器c(n)可以根据例如ITU-T V.34(02/98)建议中概述的陪集加标签方案来给陪集c(n)加标签。
序列估算器370可以接收多个已计算的索引y’(n)、对应的最接近陪集c(n)和对应的比例因子s(n)，并且可以被安排为从这些输入中估算最可能的格式序列 。序列估算器370可以是多个最大似然序列估算(MLSE)解码器的任何一个，并且在符合本发明原理的一个实施中，序列估算器370可以包括维特比解码器。序列估算器370可以使用奇数加索引的索引2y’(n)+1和2y’(n+1)+1以及最接近的陪集c(n)来从被投影的接收点r(n)中计算出已进行奇数加索引的星座点的欧几里得(Euclidian)距离。这些欧几里得距离可以通过比例因子s(n)进行定标，以标准化误差度量，并生成4D格式点(例如，四个1D点的序列)
Figure A20048002670700092
等价类索引映射器380可以把这些1D点 映射到等价类E(Ki)的索引Ki，据此可以在模拟调制解调器110上生成这些点。等价类索引映射器380可以利用参数Mi(例如，在启动期间，从模拟调制解调器110传送的M0至M11)来辅助获得索引Ki。这些索引Ki中的12个可以定义数据帧。
反模编码器390可以以典型方式把索引Ki映射到数据比特。例如，它可以执行在V.92建议中指定的模编码的逆处理。
返回到图1，下游编码器180可以被安排成根据ITU-T V.92建议编码下游数据，用于传输给模拟调制解调器110。
数字调制解调器150可以作为独立装置来使用。在其它实施方式中，数字调制解调器150可以包括在服务器计算机中，该服务器计算机例如包括其它通信接口(例如，以太网)、存储装置(例如，硬盘)、输入/输出(I/O)控制器等。
图5是图示符合本发明原理的实施方式的解码接收数据r(n)的处理的流程图。该处理可以通过查找最接近每个已接收符号r(n)的两个1D星座点r1(n)和r2(n)来开始[动作510]。这最接近的两个星座点可以由星座映射器310从对应于当前数据间隔的星座中选出，并且可以满足关系r1(n)≤r(n)≤r2(n)。
该处理可以通过分别获得对应于r1(n)和r2(n)的星座索引y1(n)和y2(n)来继续[动作520]。索引映射器350可以把最接近的两个星座点r1(n)和r2(n)映射到其索引y1(n)和y2(n)。可以使用r1(n)、r2(n)、y1(n)、y2(n)内插对应于已接收星座点r(n)的星座索引y’(n)[动作530]。索引映射器350还可以在确定y’(n)的处理中获得从已接收符号r(n)到最接近星座点r1(n)和r2(n)的误差量值e1(n)和e2(n)。误差量值e1(n)和e2(n)可以从组合器320和330中获得。
该处理可以通过从最接近的两个星座点r1(n)和r2(n)中获得比例因子s(n)来继续[动作540]。在一个实施方式中，组合器340可以通过从r2(n)减去r1(n)获得s(n)。
利用两个连续的y’(n)，陪集选择器360可以形成2D点并确定最接近该2D点的八个陪集[动作550]。这些选择陪集的加标签基于上述的V.34建议中所提出的陪集加标签方案。应当注意，可以选择较少量的陪集(例如4个)或更多陪集(例如12个)，而不是8个陪集，并且可以取决于解码器的预期性能-复杂度。
从这些陪集和奇数索引(2y’(n)+1，2y’(n+1)+1)中，序列估算器370可以获得相距在动作550中找到的陪集中所有点的距离度量，并且可以利用S(n)来定标它们。使用维特比算法或者任何其它的最大似然序列估算(MLSE)方法，序列估算器370可以确定有效的格式序列[动作560]。从这个格式序列中，序列估算器370可以获得对应于与格式序列相关的格帧的4D点或四个1D点
Figure A20048002670700101
等价类索引映射器380可以把这些1D点
Figure A20048002670700102
映射到其相应等价类Ki[动作570]。这些Ki中的12个(例如，对应于3个连续格帧)可以构成数据帧。反模编码器390可以使用逆模编码操作把这些Ki解码成数据比特。
符合本发明原理的一个或多个实施方式的上述说明提供了图示和说明，但是并不打算穷举或者把所请求保护的发明限制到所公开的确切形式。各种修改和变化鉴于上述教导都是可能的，或者可以从本发明的实践中获得。
例如，尽管一些元件已被描述为使用奇索引(2y’(n)+1，2y’(n+1)+1)，但这不是一定发生。也可以附加地或者替代地使用常规的索引y’(n)，y’(n+1)等。
此外，图5中的动作不一定按所示的顺序来实施；也不一定需要执行所有的动作。此外，可以与其它动作并行地执行不依赖于其它动作的那些动作。此外，这个附图中的动作可以实施为在计算机可读媒体中实现的指令或指令组。
在本申请的描述中所使用的元件、动作或指令不应被认为是本发明关键性的或实质性的，除非明确地描述为如此。而且，在此所用的冠词“a(一)”打算包含一项或多项。在打算唯一一项的情况下，使用术语“一个”或类似语言。本发明的范围由权利要求及其等同物来定义。

Claims (21)

1、一种解码器，包括：
星座映射器电路，用于确定最接近接收符号的两个星座点；
索引映射器电路，用于根据接收符号和最接近接收符号的两个星座点，确定对应于接收符号的星座索引；和
陪集选择器电路，用于从索引映射器接收连续的星座索引，和确定多个最接近连续星座索引的陪集。
2、根据权利要求1所述的解码器，其中两个星座点是预定的星座点中最接近接收符号的两个点。
3、根据权利要求2所述的解码器，其中两个星座点之一小于或等于接收符号，并且这两个星座点的另一个大于或等于接收符号。
4、根据权利要求1所述的解码器，其中索引映射器电路被安排成：确定对应于两个星座点的两个星座索引，和根据对应于这两个星座点的两个星座索引，确定对应于接收符号的星座索引。
5、根据权利要求4所述的解码器，其中索引映射器电路被安排成：基于接收符号在对应于这两个星座点的两个星座索引之间内插。
6、根据权利要求1所述的解码器，还包括：
组合器，用于生成接收符号与最接近接收符号的两个星座点中的至少一个星座点之间的至少一个差值；
其中索引映射器电路还根据至少一个差值确定对应于接收符号的星座索引。
7、根据权利要求1所述的解码器，其中陪集选择器电路被安排成确定大约4个或更多个最接近连续星座索引的陪集。
8、根据权利要求1所述的解码器，还包括：
连接到索引映射器电路和陪集选择器电路的序列估算器电路，被安排成根据最接近的陪集和对应于接收符号的一个或多个星座索引来生成一系列格点。
9、根据权利要求8所述的解码器，还包括：
等价类索引映射器电路，用于从格点序列中生成等价类索引；和
反模编码器电路，连接到等价类索引映射器，并被安排成从等价类索引中生成数据比特。
10、一种解码数据的方法，包括：
确定最接近接收符号的两个星座点；
组合接收符号和两个星座点中的至少一个星座点，以产生至少一个差值；和
根据这两个星座点和至少一个差值，标识对应于接收符号的星座索引。
11、根据权利要求10所述的方法，其中标识包括：
确定对应于这两个星座点的两个星座索引；和
基于至少一个差值在两个星座索引之间内插，以标识对应于接收符号的星座索引。
12、根据权利要求10所述的方法，还包括：
确定至少4个最接近连续星座索引的陪集。
13、根据权利要求12所述的方法，还包括：
根据两个星座点，计算标度值；和
根据至少四个最接近的陪集、标度值和对应于接收符号的星座索引，生成点序列。
14、根据权利要求13所述的方法，还包括：
从点序列中，生成等价类索引；和
从等价类索引中，产生数据比特。
15、一种包含由机器执行的指令的机器可访问媒体，包括：
用于确定最接近接收符号的两个星座点的指令，两个星座点中的一个星座点大于或等于接收符号，而两个星座点中的另一个星座点小于或等于接收符号；
用于标识对应于这两个星座点的两个星座索引的指令；和
用于在两个星座索引之间内插以产生对应于接收符号的星座索引的指令。
16、根据权利要求15所述的媒体，还包括：
用于组合接收符号和两个星座点以产生差值的指令；
其中用于内插的指令使用这些差值来产生星座索引。
17、根据权利要求15所述的媒体，还包括：
用于确定多个最接近对应于接收符号的一对连续星座索引的陪集的指令。
18、根据权利要求17所述的媒体，还包括：
用于根据最接近陪集的数量和对应于接收符号的星座索引来生成点序列的指令。
19、根据权利要求18所述的媒体，还包括：
用于把点序列变换为等价类索引的指令；和
用于解码等价类索引以生成数据比特的指令。
20、一种系统，包括：
星座映射器，被安排成接收符号和确定最接近接收符号的两个星座点；和
索引映射器，被安排成根据接收符号和最接近接收符号的两个星座点，确定对应于接收符号的星座索引；和
最接近星座映射器的硬盘。
21、根据权利要求20所述的系统，调制解调器还包括：
陪集选择器，用于从索引映射器接收连续星座索引，并确定多个最接近连续星座索引的陪集。
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