CZ354299A3 - Systém a způsob pro spektrální tvarování přenášených datových signálů - Google Patents

Abstract

Systém přenáší z vysílače (40) přes síť (46) do přijímače číslicové informační bity, kteréjsou zakódovány do předen určeného počtu symbolů se znaménkemna rámec, kde tyto přenášené symboly se znaménkemmají požadovaný tvar spektra. Tyto číslicové informační bilyjsou rozděleny na první předem určený počet informačních bitů velikosti a na druhý předem určený počet znaménkových informačních bitů na rámec, kde vysílač obsahuje: mapovací zařízení (50) velikosti pro mapování informačních bitů velikosti do předem určeného počtu symbolů; kodér (52) znaménkového bitu pro kódování znaménkových informačních bitů do předemurčeného počtu kódovaných symbolových znaménkových bitů na rámec; a volič (54) signálového bodu, ktaý v odezvě namapovací zařízení (50) velikosti a kodér (52) znaménkového bitu kombinuje symbolové velikosti a kódované symbolové znaménkové bity za účelem vytvoření předemurčeného počtu přenášených symbolů se znaménkemna rámec.

Description

Systém a způsob pro spektrální tvarování přenášených datových signálů

Přehled odkazů na související přihlášky

Tato přihláška se týká následujících US přihlášek vynálezů, které jsou všechny zastupovány zplnomocněným zástupcem této přihlášky a jsou zde na ně uvedeny odkazy:

Prozatímní US přihlášky č.60/042,826 o názvu „Zevšeobecněné spektrální tvarování“, podané 8.dubna 1997, původci M.Vedat Eyuboglu, Pierre A.Humblet; Daeyoung Kim and David Tung; předkládaná přihláška je založena na této přihlášce a mimo to je z ní nárokována priorita pro společný předmět vynálezu;

US přihlášky vynálezu č.08/747,840 o názvu „Zařízení, systém a způsob pro spektrální tvarování přenášených datových signálů“, podané 13.listopadu 1996, původci Vedat Eyuboglu a Pierre A.Humblet; a

US přihlášky vynálezu, stručný výtah ze spisu zástupce č. CX096044P02 o názvu „Zařízení a způsob pro předběžné kódování datových signálů“, podané 29.prosince 1997, původci M.Vedat Eyubogiu, Pierre A.numbiei a Daeyoung Kim.

000 • 0*0 • 0· « ·0

000 • 0

Φ0

Oblast vynálezu

Vynález se týká rychlých datových komunikací, zejména systému a způsobu pro spektrální tvarování přenášených datových signálů.

Dosavadní stav techniky

Veřejná komutovaná telefonní síť (PSTN) se skládá z číslicové páteřní sítě a analogových místních smyček, které spojují koncové uživatele s touto páteřní sítí. Při typickém telefonickém volání je analogový signál vyslaný místním uživatelem digitalizován v místní ústředně a převeden na bitový tok 64 kbit/s, který je přenášen přes číslicovou páteřní síť. Poté je ve vzdálené ústředně převeden zpět na analogový signál za účelem přenosu ke koncovému uživateli přes vzdálenou místní smyčku. Modemy s možností volby, například modemy V.34, komunikují přes PSTN tak, že za účelem přenosu modulují číslicové informace na analogový signál. Proces převodu číslicový na analogový ve vstupním bodě číslicové páteřní sítě zavádí kvantizační šum, který omezuje rychlost přenosu dat na hodnotu kolem 30 kbit/s.

Byl vyvinut postup, který umožňuje přenos při rychlostech významně vyšších než 30 kbit/s, potenciálně až do 56 kbit/s, jestliže má jeden uživatel přímé připojení na číslicovou síť, například prostřednictvím ISDN nebo T1. Navíc pro tento typ přenosu existuje standardizovaný protokol, standard V.90 Mezinárodní telekomunikační unie, a očekává se, že bude brzy ratifikován. Tímto postupem je «· * ·· · · ···· • · · · e · ♦ ·

3·· · · · · ··· ··· • · · · » » ··♦ ♦ ··· ·«·· ·· ·· náhodná číslicová informace kódována na oktety podle μzákona nebo A-zákona (v závislosti na části sváta) pomocí číslicového modemu pulzně kódové modulace (PCM), používajícího kanálový kodér. Tyto oktety jsou mapovány přímo do symbolů v číslicově analogovém převodníku umístěném v ústředně koncového uživatele. Pokud není uvedeno jinak, jsou všechny další úvahy zaměřeny na μzákon, ale lze je přímo převést na A-zákon. Mapování muže použít všechny nebo některou podmnožinu z 255 úrovní číslicově analogového převodníku, v závislosti na nařízených omezeních týkajících se průměrného výkonu.

Protože jsou informace přenášeny číslicovou sítí ve formě oktetů, jsou kódovaná data nejprve mapována do oktetů za účelem přenosu rychlostí 8000 oktetů za sekundu. Poté jsou oktety v ústředně koncového uživatele převedeny číslicově analogovým převodníkem do odpovídajících symbolů. Výsledná 8 kHz posloupnost symbolů prochází dolní propustí a je přenesena analogovou smyčkou k analogovému PCM modemu koncového uživatele. Výstup z číslicově analogového převodníku lze vidět jako posloupnost impulsů, kde každý má amplitudu odpovídající jedné z Číslicových úrovní. Analogový PCM modem nejprve obnoví původní informaci detekcí toho, které symboly byly přeneseny a pak tyto symboly inversně mapuje za účelem získání odhadu původní číslicové informace.

Je-li přenášená náhodná informace, spektrální analýza signálu po číslicové analogovém převodu odhalí, že spektrum výstupní posloupnosti číslicově analogového převodníku je v podstatě ploché. Proto, když tato posloupnost projde dolní propustí v ústředně, převezme spektrum signálu tvar spektra dolní propusti. Bohužel, toto φ · φ φ · φ •ΦΦ ··· • φφφφ spektrum má významnou část energie blízko stejnosměrné oblasti (f=0), což může uvést transformátory v systému do saturace a způsobit nechtěné nelineární zkreslení přenášeného signálu. V této aplikaci není tento typ zkreselní přípustný a je tedy třeba ho eliminovat.

Všeobecněji, u PCM je potřeba vytvořit schéma, které umí tvarovat spektrum signálu přenášeného z číslicově analogového převodníku. Dále je potřeba schéma spektrálního tvarování, které je použitelné na různé typy přenosových technologií společně s PCM.

Přehled obrázků na výkresech

Obr.1 je zjednodušené blokové schéma typické ústředny telefonní společnosti.

Obr.2 je diagram kmitočtového spektra symbolů, y_k, vystupujících z převodníku μ-zákon/lineární z obr.1 a tvar spektra dolní propusti z obr.1.

Na obr.3 je diagram části dvou kmitočtových spekter, kde každé má nulu ve stejnosměrné oblasti, a kde jedno spektrum spadá k nule velmi strmě a druhé spektrum povlovněji.

Na obr.4 je schematické blokové zapojení vysílače číslicového PCM modemu konfigurovaného v souladu s tímto vynálezem.

000 0 t 0000 • ·0 0 • ·0 t •00 000 • 0

00

Na obr.5 je schematické blokové zapojení přijímače analogového PCM modemu koncového uživatele podle tohoto vynálezu.

Obr.6 je schematické blokové zapojení kodéru znaménkového bitu vysílače z obr.4.

Na obr.7 je blokové schéma generátoru zástupců třídy ekvivalentních prvků uvedeného na obr.6.

Obr.8 je blokové schéma selektoru symbolového znaménkového bitu z obr.6.

Na obr.9 je mřížkový (trellis) diagram, který představuje konvoluční kód.

Obr.10 je vývojový diagram zobrazující zevšeobecněnou logiku pro selektor symbolového znaménkového bitu uvedeného na obr.8.

Na obr. 11 je blokové schéma dekodéru znaménkového bitu znázorněného na obr.5.

Obr.12 je blokové schéma předkládaného vynálezu použitého jako předřazený kódovač ve vysílači PCM pro směr do ústředny.

Příklady provedení vynálezu

Předkládaný vynález zahrnuje systém a způsob pro spektrální tvarování přenášených datových signálů, který je všeobecně aplikovatelný pro různé technologie přenosu dat.

ΦΦΦ φ • · · φ φ φ φ φ

ΦΦΦ ΦΦΦ • · φ · ·· φφφφ »· ··

Pro účely vysvětlení je zde vynález popsán ve vztahu k přenosovému systému PCM. Odborníkům v dané oblasti je jasné, že tento vynález lze rozšířit na jiné přenosové technologie a že PCM provedení, které je zde popsáno, může být snadno na tyto technologie rozšířeno.

Obr.1 a 2 znázorňují přítomnost energie blízko stejnosměrné oblasti v signálech přenášených do analogového PCM modemu koncového uživatele analogovou smyčkou. Na obr.1 je zobrazena část typické ústředny 10 ve veřejné komutované telefon! sítí (PSTN), která přijímá na vstupu 12 oktety podle μ-zákona, vysílané z centrálního digitálního PCM modemu (není uveden) připojeného přímo k digitální části telefonního systému. Tyto oktety jsou převáděny číslicové analogovým převodníkem, rovněž známým jako převodník 14 μ-zákon/lineární, na posloupnost symbolů y_k. Každý z těchto symbolů odpovídá jedné z 255 úrovní podle μ-zákona. Tyto symboly jsou vedeny linkou 16 na dolní propust 18. Výstup filtrovaného analogového signálu sít) je veden přes analogovou smyčku 20 k přijímači analogového PCM modemu koncového uživatele. Tento analogový signál je demodulován a dekódován přijímacím modemem, z něhož vystupuje číslicový bitový tok. Tento tok je odhadem původně vysílaných dat.

Posloupnost symbolů y_k na lince 16 z převodníku 14 μ-zákon/íineární má plochou kmitočtovou odezvu 22. viz obr,2. Tvar spektra 24 dolní propusti 18 obsahuje významné množství energie v blízkosti stejnosměrné oblasti (f-0), jak znázorňuje bod 26. Protože má posloupnost y_k plochou kmitočtovou odezvu, spektrum signálu sít) na výstupu filtru 18 má tentýž tvar spektra 24 jako filtr 18 a proto tento signál sít) rovněž obsahuje významné množství energie blízko • ··♦· • · · * · · ♦·· ··· • · ·· ·· stejnosměrné oblasti. Jak bylo výše popsáno, tato energie blízko stejnosměrné oblasti má tendenci saturovat transformátory v systému, což vyvolává nechtěné nelineární zkreslení signálu sít) přenášeného k přijímacímu modemu.

V aplikacích jako je PCM je nutné toto zkreslení snížit. Toho lze dosáhnout snižováním energie přenášeného signálu blízko stejnosměrné oblasti za účelem dosažení nuly ve stejnosměrné oblasti. Takováto nulová energie 28 ve stejnosměrné oblasti je znázorněna na obr.3. Jak je známo ze stavu techniky, pro vytvoření této spektrální nuly ve stejnosměrné oblasti v přenášeném signálu musí být průběžný číselný součet (RDS) přenášených symbolů y_k (tj. algebraický součet všech předchozích přenesených úrovní) udržován v blízkosti nuly. Tvar spektra kolem nuly 28 ve stejnosměrné oblasti se může měnit od relativně mírně se svažujícího spektra 30 ke spektru 32, které klesá ke stejnosměrné oblasti velmi příkře. Strmost je závislá na tom, jak přesně je řízen průběžný číselný součet RDS.

Jak bude dále popsáno, předkládaný vynález kóduje přenášená číslicová data způsobem, který udržuje průběžný číselný součet blízko nuly. To vytváří spektrální nulu ve stejnosměrné oblasti, čímž se redukuje nelineární zkreslení způsobené saturací transformátorů. Vynález lze rovněž obecně použít pro kódování přenášených číslicových dat za účelem tvarování spektra přenášeného signálu podle přání.

Vysílač 40 na obr.4 v číslicovém PCM modemu přijímá sériový číslicový bitový tok 42 z datového terminálu (není nakreslen), jako je osobní počítač, a kóduje tyto přijaté bity do oktetů 44 za účelem přenosu přes číslicovou síť 46. Sériový tok bitu 42 je převáděn do paralelního tvaru sériově ··· ♦ • · · • · · · *·· ··· • · ·· ·· paralelním převodníkem 48. Přenosové/kódovací schéma dle tohoto vynálezu je založeno na n-symbolovém datovém rámci, kde k představuje index datového rámce (času). Může se přenášet například 2, 3, 4, 5 nebo 6 symbolů na datový rámec. Přenášené symboly odpovídají bodům modulačního schématu podle μ-zákona, vybraným pro reprezentaci informačních bitů. Pro každý datový rámec je na výstupu sériově paralelního převodníku 48 (n-r)+m informačních bitů, kde rje počet redundantních bitů. Počet redundantních bitů, jak je specifikováno ve standardu V.90, může být 0, 1, 2 nebo 3.

Je třeba poznamenat, že pro zbytek popisu znamená označení proměnné písmenem malé abecedy skalární hodnotu, zatímco označení proměnné písmenem velké abecedy znamená matici. Řádkové vektory jsou představovány proměnnými vyznačenými tučným písmenem malé abecedy a všechny indexy začínají od 0, například Xk = (Xfc.o, Xk.1,.··)·

Tedy n-r bitů označených jako bity v*, představuje informace přenášené znaménkovými bity (znaménkové informační bity) a m bitů, označených jako bity u* představuje informace přenášené velikostmi (informační bity velikosti). Počet bitů m lze určit výběrem m tak, aby splňovalo následující vztah:

²’*fp< (1) /=0 kde M| je počet kladných bodů modulačního schématu pro itý symbol v datovém rámci. Tento postup je úplněji popsán ve standardu V.90.

·· * • · •

• · ·*· ···· • · · « • · · · ♦ ··· ···

Počet m informačních bitů u_k velikosti je přivedeno do mapovače 50 velikostí, který mapuje těchto m bitů na n symbolových velikostí g_k, pomocí mapovacího schématu jako je slupkové (shell) mapování, tak jak je popsáno ve standardu ITU V.34, nebo modulovým převodem popsaným ve standardu ITU V.90. Velikosti, na které jsou informační bity velikostí mapovány, jsou velikosti bodů μ-zákona použitých jako body modulačního schématu při přenosu informačních bitů. Tato schémata mapování velikosti a proces výběru bodu modulačního schématu jsou známé a nemusí zde být dále popisovány. Zbývající informační bity v datovém rámci, znaménkové informační bity v* jsou přivedeny do kodéru 52 znaménkových bitů, který generuje n znaménkových bitů s* (kódované symbolové znaménkové bity), jak bude podrobněji popsáno níže. Těchto n symbolových velikostí g_k a n znaménkových bitů s_k je přivedeno do voliče 54 signálových bodů a jsou kombinovány za účelem vytvoření n symbolů y_k se znaménkem. Těchto n symbolů y* se znaménkem je pak přivedeno do oktetovému převodníku 56. který vybírá oktet odpovídající každému ze symbolů se znaménkem a vysílá tyto oktety do číslicové sítě 46. Při jiných postupech přenosu nemusí být použit oktetový převodník, který převádí symboly se znaménkem do formy kompatibilní s číslicovou částí veřejné komutované telefonní sítě a volič signálových bodů může předávat symboly se znaménkem přímo do sítě.

Oktety 44' vystupující z číslicové sítě 46 (případné modifikované číslicovými poškozeními v síti) jsou přijaty ústřednou 60. Tyto oktety 44' jsou převedeny na symboly pomocí číslicově analogového převodníku v ústředně 60 a jsou přenášeny jako 8kHz-ová posloupnost úrovní analogovou smyčkou 62 k přijímači 64 analogového PCM • · ·· · • * • · I ··· ···« • · · • · · · ·»« ··· • · ·· ·· modemu koncového uživatele. Analogové úrovné jsou přijímány vstupním obvodem 66 přijímače, který digitalizuje analogové úrovně, provádí obnovu časování, vyrovnávání a symbolové rozhodování.

Ze vstupního obvodu 66 přijímače vystupují přijaté symboly y*, které přicházejí v sériovém formátu do sériově paralelního převodníku 68, který převádí tyto sériové symboly do rámců o n paralelních symbolech y_k se znaménkem. Těchto n paralelních symbolů y* je vedeno do vyjímacího obvodu 70 velikosti a znaménka, který vyjímá velikosti g_k symbolů a znaménkové bity s* z y_k. Velikosti g_k symbolů jsou vedeny do demapovacího obvodu 72 velikosti, například do demapovacího obvodu s modulovým převodem, za účelem obnovení informačních bitů u* velikosti. Protože tento proces demapování je znám, nebude zde dále vysvětlován. Znaménkové bity s*jsou přivedeny do dekodéru 74 znaménkového bitu za účelem obnovení znaménkových informačních bitů v*, jak bude popsáno dále. Dekódované informační bity pak mohou být dále zpracovány a přivedeny do datového terminálu, jako je osobní počítač.

Kódování znaménkových bitů

Kodér 52 znaménkových bitů je podrobněji znázorněn na obr.6, Znaménkové informační bity v_k jsou přivedeny do generátoru 80 zástupců třídy ekvivalentních prvků, který generuje pro každý rámec n zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů t_k a vede je k voliči 82 symbolových znaménkových bitů. Těchto n zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů f* během každého

-W. W V* · « • · 9 9

9 9 9 9 • · 9 9 • 99 · 999 9999 • 9 9 9 • 9 9 9 •99 999

9

99 rámce definuje element zástupce třídy ekvivalentních prvků pro definovaný konvoluční kód G(D) použitý voličem 82 symbolových znaménkových bitů a úplná posloupnost zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů t(D) společně definuje zástupce třídy ekvivalentních prvků pro konvoluční kód. Těchto n zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů f* rovnéž identifikuje třídu ekvivalentních prvků konvolučního kódu, který obsahuje kandidátské kódované symbolové znaménkové bity, jak bude dále popsáno podrobněji.

Použitím n zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů t_k volič 82 symbolových znaménkových bitů modifikuje zástupce třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů t_k pomocí funkce NONEKVIVALENCE (EXCLUSIVE OR) téchto bitů s platnými posloupnostmi konvolučního kódu definovanými mřížkovým diagramem jako je mřížkový diagram znázorněný na obr.9 a popsaný níže, za účelem vytvoření kandidátských kódovaných symbolových znaménkových bitů. Tito kandidáti jsou elementy třídy ekvivalentních prvků identifikované pomocí zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů. S pomocí velikostí symbolů vybírá volič 82 symbolových znaménkových bitů pro každý rámec kandidátský kódovaný symbolový znaménkový bit s* z těch kandidátských kódovaných symbolových znaménkových bitů, které vytvářejí požadovaný tvar spektra a předává tyto znaménkové bity voliči 54 signálových bodů, obr.4. Výstup voliče 82 symbolových znaménkových bitů může být pro celou posloupnost, na rozdíl od situace na základě rámce, reprezentován jako s(D)=t(D) Φ c(D), kde s(D) je posloupnost kódovaných symbolových znaménkových bitů, t(D) je zástupce třídy ekvivalentních prvků pro '· ·*····· • * · ····· ,Λ ······ ··« ··· ^U ·Ϊ· ϊ ·ί..ί·. ,.* ,»* konvoluční kód a c(D) jsou kódové posloupnosti, které jsou prvky konvolučního kódu G(D).

Je nutné poznamenat, že při tomto procesu výběru lze použít jakéhokoli z kandidátů kódovaných symbolových znaménkových bitů a dekódovat ho, jak bude níže popsáno, na kódované znaménkové informační bity v_k. Toto uvedené schéma spektrálního tvarování tedy nijak nepůsobí na velikosti symbolů a proto neovlivňuje vysílaný výkon. V důsledku toho je snadné navrhnout systém, který vyhoví limitům vysílaného výkonu vydávaným FCC (Federal Communications Commision) a přesto provádí spektrální tvarování.

Generátor 80 zástupců třídy ekvivalentních prvků je podrobněji znázorněn na obr.7 a obsahuje diferenciální kodér 84 a maticový blok 86. Šum v datovém kanálu může způsobit inversi polarity ovlivněním přenášených znaménkových bitů. Při použití diferenciálního kódování diferenciálním kodérem 84 a dekódování diferenciálním dekodérem 132 na obr. 11, znaménkových bitů na určitých bitových pozicích, například sudých pozicích 0,2 a 4 pro H^T, H’^T a G(D) uvedené níže, je možné dosáhnout invariance při změně polarity. Diferenciálně kódované znaménkové informační bity vk jsou násobeny (modulo 2) (tj. filtrovány) v maticovém bloku 84 maticí H'^T(n._r)xn za účelem vytvoření n zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů ř*. které jsou vedeny na volič 82 symbolových znaménkových bitů.

Jeden příklad takové matice, kdy je přenášeno šest symbolů na rámec a jeden redundantní bit, jak je specifikováno ve standardu ITU V.90, je tento:

• · · · • · * · · · • « · · ··· · ·»· ♦·· •· · ·«» ··· • · ·· ··

Η~^τ

0 0

0 o

0 o

O O 1/(1 + 7)) O 1/(1 + /)) O

O O

O 1/(1 + /))

1/(1 + /)) O o o o o

1/(1 + /)) o o o o (2) kde D je zpoždění rámce, což je rámcovém (časovém) indexu k.

zpoždění založené na

Jak je uvedeno na obr.8, volič 82 symbolových znaménkových bitů zahrnuje řídící jednotku 88 výběru, která přijímá v každém rámci n zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů t_k z generátoru 80 zástupců třídy ekvivalentních prvků a n velikostí symbolu z mapovače 50 velikosti, obr.4 a na výstupu má kódované symbolové znaménkové bity s* pro každý rámec. Řídící jednotka 88 výběru kombinuje kandidátské kódované symbolové znaménkové bity s velikostmi za účelem vytvoření kandidátských kódovaných symbolů se znaménkem, které jsou vedeny na filtr 90. Filtr 90 vypočítává pro každý kandidátský symbol metriku zde nazývanou průběžný součet filtru (RFS), popsanou níže, a poskytuje ji řídící jednotce 88 výběru, která vybírá kódované symbolové znaménkové bity svázané s kandidátským kódovaným symbolem se znaménkem, který minimalizuje RFS. Činnost voliče 82 symbolového znaménkového bitu je popsána dále ve vztahu k obr.9 a 10.

Řídící jednotka 88 výběru modifikuje n zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů f* na rámec tím, že na těchto zástupcích třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů provádí operaci NONEKVIVALENCE s platnými kódovými posloupnostmi konvolučního kódu.

«9 9 ··♦·

Konvoluční kód je soubor možných posloupností definovaný mřížkovým diagramem a tyto platné kódové posloupnosti jsou posloupnosti, které neporušují omezení mřížkového diagramu. Pro účely popisu bude řídící jednotka 88 výběru používat jeden redundantní bit r a konvoluční kód G(D) = [1+D 1 1+D 1 1+D]. Znázornění tohoto pomocí mřížkového diagramu vyžaduje použití dvoustavového mřížkového diagramu, jako je mřížkový diagram 100. obr.9. Omezení mřížkového diagramu jsou popsána níže.

Pro daný rámec K modifikuje řídící jednotka 88 výběru n zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů t_k tím, že je podrobí operaci NONEKVIVALENCE s určitými postoupnostmi konvolučního kódu ve shodě s omezeními mřížkového diagramu 100. Posloupnosti konvolučních kódů v tomto příkladě jsou tyto:

A: 000000 (t.j. nedělat nic)

B: 111111 (t.j.invertovat všechny znaménkové bity v rámci j)

C: 101010 (t.j.invertovat sudé znaménkové bity v rámci j)

D; 010101 (t.j.invertovat liché znaménkové bity v rámci j)

Je-li tedy na počátku rámce k stav Q_k řídící jednotky 88 výběru roven 0, jsou v tomto rámci k platné pouze posloupnosti konvolučních kódů A 102 a B 104. Naopak, je-li stav Q_k řídící jednotky 88 výběru roven 1, jsou v rámci k platné pouze posloupnosti konvolučních kódů C 106 a D 108. Jak bylo výše popsáno, zástupci třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů jsou podrobeni operaci NONEKVIVALENCE s každou z platných kódových posloupností, čímž se vytvoří kandidátské kódované

Φ·· · symbolové znaménkové bity, například ř_k®B). Každý z těchto kandidátských bitů je rovněž elementem třídy ekvivalentních prvků konvolučního kódu identifikovaným pomocí zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů (neboli elementem zástupců třídy ekvivalentních prvků). Poté se každý z kandidátských bitů kombinuje se symbolovými velikostmi za účelem vytvoření kandidátských kódovaných symbolů se znaménkem, které přicházejí do filtru 90, obr.8. Tam je pro každý z nich vypočítán RPS, který se vrací do řídící jednotky 88 výběru. Řídící jednotka 88 výběru má na výstupu kódované symbolové znaménkové bity pro rámec i, které minimalizují RFS.

Současný stav Q_k spolu s posloupností konvolučního kódu kódovaných symbolových znaménkových bitů vybranou pro rámec k jsou použity k určení dalšího stavu s respektováním omezení mřížkového diagramu 100. Například, byl-li pro rámec k vybrán kandidát t_k Φ B, stav řídící jednotky 88 výběru na počátku rámce Q_k+i je 1.

Spektrální tvarování dosažené použitím předkládaného vynálezu lze zlepšit zavedením předvídání. To znamená, že místo vybírání kódovaných symbolových znaménkových bitů pouze na základě současného rámce může volič 82 symbolového znaménkového bitu použít symbolové velikosti vytvořené mapovačem 50 velikosti, obr.4, a zástupce třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů pro současný rámec a pro budoucí rámce pro rozhodnutí, pro který kódovaný symbolový znaménkový bit se dosáhne nejlepšího spektrálního tvarování. Standard V.90 specifikuje, že lze použít až tři budoucí rámce v závislosti na velikosti predvídacího zpoždění dohodnuté béhem spouštění.

«·· ···· « · ·· ··

Metrika RFS spektrálního tvarování, založená na přenosové funkci h(D) filtru, je filtrem 90 vypočtena pro všechny možné cesty (neboli kandidátské posloupnosti) v mřížkovém diagramu až do předvídacího zpoždění neboli hloubky Δ a řídící jednotka 88 výběru vybírá kódované symbolové znaménkové bity spojené s tou kandidátskou posloupností pro rámec k, která vytváří nejmenší RFS.

Podle mřížkového diagramu 100, obr.9, jsou popsány možné kandidátské posloupnosti pro hloubku předvídání o velikosti 1. Je-li stav Q_k řídící jednotky 88 výběru na počátku rámce k roven 0, jsou platnými posloupnostmi pro rámec k posloupnosti konvolučního kódu A 102 a B 104. Je ale nutné vzít rovněž v úvahu kódové posloupnosti pro rámec k+1. Protože v rámci k jsou platné posloupnosti konvolučního kódu A 102 a B 104. pak v rámci k+1 může být stav Q_k+i roven 0 nebo 1 a proto jsou platné posloupnosti A 102'. B 104'. C 106’ a D 108*. Jak bylo popsáno výše, zástupci třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů jsou podrobeni operací NONEKVIVALENCE s každou z platných kódových posloupností za účelem vytvoření kandidátských kódovaných symbolových znaménkových bitů. Při předvídání jsou zástupci třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů podrobeni operaci NONEKVIVALENCE s každou z platných kódových posloupností v každé cestě mřížkového diagramu pro každý rámec k a k+1. čímž se vytvoří kandidátské posloupnosti. Kandidátské posloupnosti v tomto příkladě jsou následující čtyři posloupnosti: (1) (t_k Φ A, f*+f Φ A); 2) (t_k Φ A, ί*₊, Φ B) 3) (fc Φ B, f_fc+í Φ C); a 4) (f* Φ B, ť_fc+í Φ D)}. Pro každou posloupnost se určí RFS a vyberou se kandidátské kódované symbolové znaménkové bity pro rámec k v určené posloupnosti.

4 ··· · « «4 ·♦· *·· • · · ·

4·· 4444 · ··

Vývojový diagram 120 na obr.10 popisuje činnost voliče 82 symbolových znaménkových bitů. V kroku 122 generuje řídící jednotka 88 výběru kandidátské kódované symbolové znaménkové bity (nebo kandidátské posloupnosti v případě předvídání) modifikací zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů v souladu s mřížkovým diagramem. Poté řídící jednotka 88 výběru v kroku 124 kombinuje symbolové velikosti a kandidátské kódované symbolové znaménkové bity za účelem vytvoření kandidátských kódovaných symbolů se znaménkem (nebo kandidátských posloupností) a předá je do filtru 90. Filtr 90 v kroku 126 určí RFS pro každého kandidáta (nebo kandidátskou posloupnost) a předá RFS zpět řídící jednotce 88 výběru. Nakonec v kroku 128 vybere řídící jednotka 88 výběru kandidátské kódované symbolové znaménkové bity (nebo kandidátskou posloupnost) minimalizující RFS a tyto kódované symbolové znaménkové bity vyšle.

Je nutno poznamenat, že tento vynález může používat různé konvoluční kódy G(D), které jsou reprezentovány různými mřížkovými diagramy a různými posloupnostmi konvolučních kódů. Rozšíření na různé konvoluční kódy a posloupnosti kódů je na základě zde uvedeného popisu odborníkovi zřejmé a vyplývá z tohoto popisu.

Obecně, při použití u PCM tvaruje schéma spektrálního tvarování podle tohoto vynálezu spektrum analogového signálu přenášeného z číslicové analogového převodníku v ústředně 60, obr.5, stanovením odezvy filtru 90, obr.8, tak, aby se dosáhlo požadovaného tvaru spektra a minimalizováním RFS. Odezva h(d) filtru 90. která definuje požadovaný tvar spektra, může být vyjádřena následujícím způsobem:

4·· l/h(D) = B(D)/A(D) =

• · · «·» ···· (3) ·♦ kde A(D) a B(D) jsou funkce a a a b jsou reálná čísla vybraná tak, aby se dosáhlo požadovaného tvaru spektra. N_A a N_b jsou počty koeficientů použitých v čitateli a jmenovateli pro vyjádření h(D). RFS pro jednotlivé symboly lze vypočítat takto:

RFS^fýy^-^a.RFS,., (4) /=0 (·=/ a RFS na bázi rámce pro k-tý rámec lze vypočítat takto:

RFS^RFS^J

7=0 kde i je symbolový (časový) index.

Použije-li se kodér znaménkového kódu dle vynálezu pro vytvoření spektrální nuly ve stejnosměrné oblasti, RFS je průběžný číselný součet (RDS) a odezva h(D) filtru 90 ie vyjádřena vztahem:

h(D) = 1 - D (6)

Z přenesených symbolů z* se znaménkem vypočítá filtr 90 RDS přenesených symbolů y* v symbolovém čase i takto:

RDS, = Ýy, (7) ··· · • * • · · • · ··· ··«· ··* ·· • · ·· ·· kde j je symbolový (časový) index a RDS na základě rámce pro k-tý rámec lze vypočítat takto:

RDS^M^j (8) >=0 kde y je symbolový (časový) index.

Pro předvídání s hloubkou předvídání Δ se RDS vypočítá takto:

LRDS^^RDS^ (9) i=0 kde LRDS je RDS s předvídáním. Obdobně lze zavést předvídání pro obecnou minimalizaci RFS takto:

LRFS_t =XRFS_{i+i (10)} í=0

Dekódování znaménkového bitu

Dekodér 74 znaménkového bitu v přijímači 64. obr.5, je uveden na obr.11 a zahrnuje maticový blok 130. V maticovém bloku 130 jsou znaménkové bity násobeny (modulo 2) (tj. filtrovány) maticí ^za účelem obnovení diferenciálně kódovaných symbolových znaménkových bitů

»·· • * • · •···· • ’··· ··* « · ·· ··

Příklad matice H^T kde je přenášeno šest symbolů na rámec (n=6) a jeden redundantní bit (r=1) je uveden v rovnici (11):

H^T i i+n i }+d

1111 1 1 1 l+£>

1 l + D 1

1 + Z) 1 1 + Z) 1 1 1 + Z) 1 1 1 1 (11)

Matice H^T je navržena tak, že rozhodovací chyba ve v_k zaviněná chybou v přijatém znaménkovém signálu s_k se nebude šířit více než jedním rámcem. Je to proto, že H^T je typ matice s konečnou impulsní odezvou (FIR) a je zde jenom jedno zpoždění.

Pro demonstraci toho, jak je každý z kandidátských kódovaných symbolových znaménkových bitů generovaných kodérem 52 znaménkového bitu, obr.4, pro každý přenášený symbolový rámec dekódován na stejný znaménkový informační bit, musí být kódování a dekódování vyjádřeno matematicky. Obnovené informační bity v_L (dekódování) mohou být vyjádřeny matematicky takto:

A

(12) a znaménkové bity s* (kódování) lze vyjádřit pomocí vztahu s_k=v_kzr^r+r_kG (13).

Jestliže je pravá strana rovnice (13) dosazena do rovnice (12) pro s*, pak lze odvodit následující rovnici:

»·· ···· • ·· · * · ♦♦ ·· v_k = v_kH~^T H^T +r_kGH^T (14).

Když se G, H^T a H'^T vybere tak, aby byly splněny následující podmínky; (1) H^TH‘^T - I (kde I je jednotková matice); a (2) GH^T=0, pak = v_k bez ohledu na hodnotu r_k.

Ve výše uvedeném příkladě mřížkového diagramu 100. obr.9, je jednoduchý redundantní bit r_k a konvoluční kód G(D) = (1+D 1 1+D 1 1+D 1), Protože 1*r*=r* a

Wr_k=r_k.i, pak />G(D) je ekvivalent r*(1 11111) + (10 10 10). Zde r_k.i představuje stavy Q_k mřížkového diagramu a r_k větve neboli cesty vedoucí tímto mřížkovým diagramem. Čtyři posloupnosti konvolučního kódu A-D je možné mapovat do vyjádření v r_k.i, r_k takto:

A: 000000 - r*._f=0, r_k=0

B; 111111 - r*.,=0. r*=1

C: 101010 - f_k.i=1 r_k-0

D: 010101 - f*.í=í, />=1 kde kódové posloupnosti A-D mohou být uvažovány jako r_kG(D).

Protože hodnota r_k nepůsobí na dekódování informačních bitů, lze použít pro vytvoření téže dekódované informace každý soubor n znaménkových bitů generovaný různými platnými kódovými posloupnostmi. Důsledkem je to, že pro provádění žádoucího spektrálního tvarování může být vybrán ten soubor n znaménkových bitů, který minimalizuje RFS/RDS.

• · • · • · ·· «··· • · · · ··· ··· • · ·· ··

Přenos PCM směrem do ústředny

Schéma spektrálního tvarování podle vynálezu lze též použít ve vysílači analogového PCM modemu použitého pro PCM přenos směrem do ústředny, za účelem provádění předběžného kódování. V tomto případě představuje odezva h(D) odezvu kanálu mezi vysílajícím modemem a analogově číslicovým převodníkem na linkové desce ústředny a typicky zahrnuje důsledky filtrace ve vstupním obvodu vysílacího modemu, analogové místní smyčce a linkové desce ústředny.

Při použití principů podle tohoto vynálezu může být generována taková výstupní posloupnost kanálu x(n) (z(n) s předběžným filtrováním, která vytvoří posloupnost y(D) na vstupu analogově číslicového převodníku, jehož signálové body vystupují jako analogově číslicové kvantizační úrovně. V tomto případě je cílem minimalizovat energii přenášeného signálu x(D)=y(D)/h(D) při udržení nízké expanze modulačního schématu na vstupu analogově číslicového převodníku. Expanze modulačního schématu je v tomto případě nežádoucí, protože větší expanze modulačního schématu může vést ke zvýšení kvantizačního šumu indukovaného ozvěnou a jiným zhoršením.

V této aplikaci bude kanálová odezva h(D) obvykle určena buď přijímacím modemem nebo společně vysílacím a přijímacím modemem na základě měření kanálu provedených během spuštění modemu a poté bude vysílací modem během přenosu dat mapovat vstupující bity do vysílací posloupnosti x(D), která se po průchodu kanálem změní na výstupní posloupnost y(D) kanálu. Kanálová odezva h(D) je obvykle vybrána s minimální fází, čehož se snadno dosáhne, například přídavným filtrováním ve vysílači.

• · · · · • · »·» ··♦ • · ♦·· «»«

Vysílač 40'. obr.12, je vysílač v analogovém PCM modemu, který je schopný přenosu PCM směrem do ústředny. Vysílač 40' používá schéma spektrálního tvarování dle vynálezu pro předběžné kódování přicházejícího datového bitového toku 42' za použití předběžného kódovače 140. Jeden typ PCM předběžného kódování směrem do ústředny (označeného jako jednorozměrné předběžné kódování, které předběžně kóduje na symbolovém základě), je popsáno podrobně v US patentové přihlášce, stručný výtah ze spisu zástupce Č.CX096044P02, o názvu Zařízení a způsob pro předběžné kódování datových signálů, podané 29.prosince 1997, původci M.Vedat Eyuboglu, Pierre A.Humbelt a Daeyoung Kim. Předběžný kódovač 140 vytváří vícerozměrné předběžné kódování, to jest, předběžně kóduje symboly na základě rámců. Současné provedení se liší od jednorozměrného předběžného kódování, ale koncepce je analogická jako v případě tohoto jednorozměrného předběžného kódování a lze se tedy v dalších detailech na výše uvedenou přihlášku odvolat.

Předběžný kódovač 140 zahrnuje sériově paralelní převodník 48', mapovač 50' velikosti, kodér 52' znaménkového bitu a volič 54' signálového bodu. Tyto součásti jsou konfigurovány a pracují stejně jako součásti s podobnými čísly z obr.4, s nepatrnými modifikacemi. Například činnost kodéru znaménkového kódu je upravena pro provádění předběžného kódování, jak je popsáno níže, a volič signálového bodu má na výstupu n předběžně kódovaných úrovní x_k na rámec, odpovídajících symbolům y_k se znaménkem, namísto těchto samotných symbolů se znaménkem. Předběžně kódovaných n úrovní x_k se přenáší do paralelně sériového převodníku 142. který má na výstupu předběžně kódované úrovně v sériové formě pro předběžný ·»· ·· ···· filtr 144. Předběžný filtr 144 filtruje tyto úrovně a vede tyto fitrované úrovně z výstupu na číslicově analogový převodník 146. který vysílá předběžně kódované analogové úrovně analogovým kanálem 148. Tento kanál 148 modifikuje předběžně kódované úrovně x_k a ideálně vytváří v kvantizátoru ústředny 150 úrovně odpovídající symbolům y_k se znaménkem. Jinak řečeno, předběžný kodér vybírá předběžně kódované úrovně x*, které vytvářejí úrovně, odpovídající požadovaným symbolům y_k se znaménkem v kvantizátoru při vzetí v úvahu odezvy analogového kanálu 148 nebo ještě přesněji, cílové odezvy h(n) kanálu.

Cílová odezva h(n) kanálu je rovna odezvě g (n) předběžného filtru 144 v konvoluci s odezvou analogového kanálu 148 c (n), kde n je symbolový (časový) index a h(0) =

1. Vztah může být vyjádřen následovně:

y(n)=h(0)x(n) + h(1)x(n-1) + ... h(N_h,x(n-N_h) (15)

Protože h(0) je určeno jako rovno 1, může být rovnice (15) zjednodušena takto:

Í-I (16)

Hodnota h(n) v daném čase je známa a minulé hodnoty x(n) jsou též známy. Filtr 90, obr.8, vypočítává sumu v rovnici (16) jako RFS a poskytuje ji řídící jednotce 88 výběru. Minulé hodnoty x(n) jsou určeny z předešlých symbolů y(n) pomocí známého vztahu x(D)=y(D)Zh(D), jsou uloženy ve filtru 90 a řídící jednotka 88 výběru pracuje podle vývojového diagramu 120. obr. 10, tak, že vybírá kódované symbolové znaménkové bity, které minimalizují ·»· · • · »·· ··· · · ··· «0«· 0* *· x(n). Namísto symbolů y(n) se znaménkem jsou vysílány předem kódované úrovně.

K operacím mapování popsaným výše, je navíc potřeba zahrnout moduly pro potlačování ozvěny, které oddělují dva směry přenosu a interpolační filtr časování, který zabezpečuje, že symboly jsou přenášeny synchronně se síťovými hodinami. Tento interpolační filtr časování bude typicky řízen obvodem obnovy hodinových impulsů použitým v přijímači ve směru z ústředny. Vysílač může rovněž zahrnovat lineární filtr, který je v první řadě odpovědný za omezení přenosové šířky pásma na zhruba 4 kHz a zajišťuje nezbytnou předběžnou filtraci, která má za následek minimální fázi celkové kanálové odezvy h(D).

V praktickém systému je možné rovněž dále zahrnout způsob mřížkového kódování za účelem zvýšení odolnosti proti šumu. Například lze použít způsoby mřížkového kódování popsané v přihlášce, na kterou byl výše uveden odkaz, nazvané Systém, zařízení a způsob pro komunikaci podle mřížkového kódu signálů v základním pásmu vybraných z pevného souboru signálových bodů v základním pásmu, podané 14.listopadu 1996, US sér. č. 08/749040 (stručný výtah ze spisu zástupce č. CX096050). Činnost systému není v podstatě mřížkovým kódováním ovlivněna.

Je nutné poznamenat, že vynález může mít formu software a/nebo firmware, které mohou být uloženy na médiu používaném počítačem, jako je počítačový disk nebo paměťový Čip. Vynález může být též ve formě počítačového datového signálu na nosné vlně, jako když je vynález vytvořen v software/firmware, který je elektricky přenášen například pres internet.

• · » · · · ··« ··» • * · · · · ·· · »·· ···· ·· ··

Předkládaný vynález může být vytvořen v jiných specifických formách aniž by se odchýlil od myšlenky nebo základních charakteristik. Popsaná vytvoření jsou ve všech ohledech považována za ilustrativní a nikoli omezující. Oblast vynálezu je tedy dána spíše přiloženými nároky než předcházejícím popisem. Všechny změny ve významu, které spadají do oblasti ekvivalence nároků, jsou zahrnuty v rozsahu těchto nároků.

Claims (47)

1. Systém pro vysílání z vysílače číslicových informačních bitů na bázi rámce, kde tyto číslicové informační bity jsou kódovány do předem určeného počtu symbolů se znaménkem na rámec za účelem přenosu sítí do přijímače a kde přenesené symboly se znaménkem mají požadovaný tvar spektra, přičemž číslicové informační bity jsou rozděleny na první předem určený počet informačních bitů velikosti a druhý předem určený počet znaménkových informačních bitů na rámec, vyznačující se tím, že vysílač zahrnuje mapovací zařízení velikosti pro mapování informačních bitů velikosti do předem určeného počtu symbolových velikostí na rámec, kodér znaménkového bitu pro kódování znaménkových informačních bitů do předem určeného počtu kódovaných symbolových znaménkových bitů na rámec a volič signálového bodu reagující na mapovací zařízení velikosti a kodér znaménkového bitu, který kombinuje symbolové velikosti a kódované symbolové znaménkové bity za účelem vytvoření předem určeného počtu přenášených symbolů se znaménkem na rámec, kde kodér znaménkového bitu obsahuje generátor zástupců třídy ekvivalentních prvků, který generuje pro každý rámec zástupce třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů pro znaménkové informační bity, definující element zástupce třídy ekvivalentních prvků pro konvoluční kód, který identifikuje třídu ekvivalentních prvků konvolučního kódu obsahující kandidátské kódované symbolové znaménkové bity a volič symbolového znaménkového bitu, reagující na zástupce třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů a symbolové velikosti, který vybírá kódované symbolové znaménkové bity z kandidátských kódovaných ··· ·«·· symbolových znaménkových bitů, které vytvářejí přenášené symboly se znaménkem s požadovaným tvarem spektra.

2. Systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že první předem určený počet informačních bitů velikosti je (m) a druhý předem určený počet znaménkových informačních bitů je (n-r), kde (n) odpovídá předem určenému počtu symbolů na rámec a (r) odpovídá počtu redundantních bitů použitých kodérem znaménkového bitu.

3. Systém podle nároku 2 vyznačující se tím, že generátor zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů zahrnuje diferenciální kodér pro diferenciální kódování předem určených bitových pozic (n-r) bitů kodéru znaménkového bitu za účelem dosažení invariantnosti na změnu polarity.

4. Systém podle nároku 3 vyznačující se tím, že mapovač velikosti mapuje (m) informačních bitů velikosti na (n) symbolů na rámec použitím mapovacího schématu modulového převodu.

5. Systém podle nároku 4 v y z n a č u j í c í se t í m, že generátor zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů dále obsahuje maticový blok, který násobí (n-r) znaménkových informačních bitů maticí H'^T za účelem vytvoření (n) zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů na rámec.

6. Systém podle nároku 5 vyznačující se tím, že volič symbolového znaménkového bitu obsahuje řídící «00 « • * ·

000 0000 0« ·· jednotku výběru a filtr, kde řídící jednotka výběru obsahuje logické obvody pro generaci kandidátských kódovaných symbolových znaménkových bitů ze zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů, logické obvody pro kombinaci těchto kandidátských kódovaných symbolových znaménkových bitů se symbolovými velikostmi za účelem vytvoření kandidátských kódovaných symbolů se znaménkem a kde filtr obsahuje logické obvody reagující na kandidátské kódované symboly se znaménkem za účelem určení průběžného součtu filtru (RFS) pro každý z kandidátských kódovaných symbolů se znaménkem a logické obvody pro předání RFS pro každý z kandidátských kódovaných symbolů se znaménkem do řídící jednotky výběru a kde tato řídící jednotka výběru dále obsahuje logické obvody reagující na určený RFS pro každý z kandidátských kódovaných symbolů se zaménkem za účelem výběru kódovaných symbolových znaménkových bitů spojených s tím kandidátským kódovaným symbolem se znaménkem, který má minimální určený RFS.

7. Systém podle nároku 5 vyznačující se tím, že volič symbolového znaménkového bitu používá předvídání a obsahuje řídící jednotku výběru a filtr, kde řídící jednotka výběru obsahuje logické obvody pro generaci kandidátských posloupností kódovaných symbolových znaménkových bitů ze zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů, logické obvody pro kombinaci těchto kandidátských posloupností kódovaných symbolových znaménkových bitů se symbolovými velikostmi za účelem vytvoření kandidátských posloupností kódovaných symbolů se • 44 4

4 · • 4 • 4 444 ···

4 · 4 4 ·♦· 4··

4 4

44 44 znaménkem a kde filtr obsahuje logické obvody reagující na kandidátské posloupností kódovaných symbolů se znaménkem za účelem určení RFS pro každou z kandidátských posloupností kódovaných symbolů se znaménkem a logické obvody pro předání RFS pro každou z kandidátských posloupností kódovaných symbolů se znaménkem do řídící jednotky výběru a kde tato řídící jednotka výběru dále obsahuje logické obvody reagující na určený RFS pro každou z kandidátských posloupností kódovaných symbolů se znaménkem za účelem výběru kódovaných symbolových znaménkových bitů z toho kandidátského kódovaného symbolu se znaménkem, který má minimální určený RFS.

8. Systém podle nároku 7 vyznačující se tím, že RFS pro i-tý symbol je určen filtrem takto:

í=l

9. Systém podle nároku 8 vyznačující se tím, že RFS je určen filtrem na základě rámce pro k-tý rámec takto:

rfs^žres^ j=O kde 7 je symbolový (časový) index.

10. Systém podle nároku 9 vyznačující se tím, že RFS je určen s použitím předvídání takto:

*

9 · · 9 · 9 • 9 9 9·9 99« • * · 9

99« ···» 9« 99

LRFS„ i=0 kde Δ je hloubka předvídání.

11. Systém podle nároku 10, kde přijímač zahrnuje vyjímací obvod velikosti a znaménka, který rozděluje přenášené symboly se znaménkem na kódované symbolové znaménkové bity a symbolové velikosti a dekodér znaménkového bitu, který dekóduje kódované symbolové znaménkové bity na znaménkové informační bity.

12. Systém podle nároku 11 v y z n a č u j í c í se t í m, že dekodér znaménkového bitu obsahuje maticový blok s matici H^T, kterou jsou kódované symbolové znaménkové bity násobeny za účelem obnovení znaménkových informačních bitů.

13. Systém podle nároku 12 vyznačující se tím, že dále obsahuje diferenciální dekodér, který diferenciálně dekóduje předem definované bitové pozice obnovených znaménkových informačních bitů.

14. Systém podle nároku 13vyznačující se tím, že dále obsahuje oktetový převodník, reagující na volič signálového bodu za účelem přenášení oktetů odpovídajících symbolům se znaménkem přes síť.

15. Systém podle nároku 13vyznačující se tím, že (n) je rovno šesti, (r) je rovno jedné a matice H^T je definována takto:

··· 4 • · • · · ···♦ ·· ··

Η~^τ =

O O

O O

O O o o

O 1/(1 + 7))

OOO O O 1/(1 + 7))

O 1/(1 + 7)) O

1/(1 + 7)) O O

0 0 0

1/(1 + 7)) O O O O

16. Systém podle nároku 15vyznačující konvoluční kód je definován následovně:

se t í m, že

G(D) = [1+D 1 1+D 1 1+D 1].

17. Systém podle nároku 16 vyznačující se tím, že matice H^T je definována následujícím způsobem:

H^T

1 1 + 7) 1 1 + 7)

1111 1 1 1 1 + 7)

1 1 1 + 7) 1

1 1 + 7) 1 1

1 + D 1 1 1

1 + D 1 1 1 1

18. Systém podle nároku 7 vyznačující RFS je průběžný číselný součet (RDS) a symbol je určen filtrem takto:

se t I m, že RDS pro i-tý >=0 kde (j) je symbolový (časový) index,

19. Systém podle nároku 18 vyznačující se tím, že RDS je určen na základě rámce pro k-tý rámec pomocí voliče třídy ekvivalence takto:

t · ♦ · · • · · · · • ·· ···· ·· ··

RDS„ j=0 kde (j) je symbolový (časový) index.

20. Systém podle nároku 19vyznačující se tím, že RDS je určen s použitím předvídání takto:

lrds^Žrds^

1=0 kde Δ je hloubka předvídání,

21. Způsob pro vysílání z vysílače číslicových informačních bitů na bázi rámce, kde tyto číslicové informační bity jsou kódovány do předem určeného počtu symbolů se znaménkem na rámec za účelem přenosu sítí do přijímače a kde přenesené symboly se znaménkem mají požadovaný tvar spektra, přičemž číslicové informační bity jsou rozděleny na první předem určený počet informačních bitů velikosti a druhý předem určený počet znaménkových informačních bitů na rámec, vyznačující se tím, že způsob zahrnuje mapování informačních bitů velikosti do předem určeného počtu symbolových velikostí na rámec, kódování znaménkových informačních bitů do předem určeného počtu kódovaných symbolových znaménkových bitů na rámec a kombinování symbolových velikostí a kódovaných symbolových znaménkových bitů za účelem vytvoření předem určeného počtu přenášených symbolů se znaménkem na rámec, kde krok kódování zahrnuje generaci zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů pro každý rámec pro znaménkové ··

I «9 · » · · · «·· «·« · · informační bity, definující ekvivalentních prvků pro element zástupce třídy konvoluční kód, který identifikuje třídu ekvivalentních prvků konvolučního kódu obsahující kandidátské kódované symbolové znaménkové bity a volbu, za použití zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů, kódovaných symbolových znaménkových bitů z těch kandidátských kódovaných symbolových znaménkových bitů, které vytvářejí přenášené symboly se znaménkem s požadovaným tvarem spektra ,

22. Způsob podle nároku 21 vyznačující se tím, že první předem definovaný počet informačních bitů velikosti je (m) a druhý předem určený počet znaménkových informačních bitů je (n-r), kde (n) odpovídá předem určenému počtu symbolů na rámec a (r) odpovídá počtu redundantních bitů použitých při kódování.

23. Způsob podle nároku 22 vyznačující se tím, že při generování se diferenciálně kódují předem určené bitové pozice (n-r) bitů za účelem dosažení invariance na změnu polarity.

24. Způsob podle nároku 23 vyznačující se tím, že při mapování se mapuje (m) informačních bitů velikostních na (n) symbolů na rámec použitím mapovacího schématu modulového převodu.

25. Způsob podle nároku 24 vyznačující se tím, že generování dále zahrnuje násobení (n-r) informačních bitů maticí H'^T za účelem vytvoření (n) zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů na rámec.

• 9 999 999

999 9 «9 9 9 «9* 9999 99 99

26. Způsob podle nároku 25 vyznačující se tím, že výběr zahrnuje generování kandidátských kódovaných symbolových znaménkových bitů ze zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů, kombinaci těchto kandidátských kódovaných symbolových znaménkových bitů se symbolovými velikostmi za účelem vytvoření kandidátských kódovaných symbolů se znaménkem, určení průběžného součtu filtru (RFS) pro každý z kandidátských kódovaných symbolů se znaménkem a logické obvody pro předání RFS pro každý z kandidátských kódovaných symbolů se znaménkem do řídící jednotky výběru a výběr kódovaných symbolových znaménkových bitů spojených s tím kandidátským kódovaným symbolem se znaménkem, který má minimální určený RFS.

27. Systém podle nároku 25 vyznačující se tím, že výběr využívá předvídání a zahrnuje generování kandidátských posloupností kódovaných symbolových znaménkových bitů ze zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů, kombinaci těchto kandidátských posloupností se symbolovými velikostmi za účelem vytvoření kandidátských posloupností kódovaných symbolů se znaménkem, určení RFS pro každou z kandidátských posloupností kódovaných symbolů se znaménkem a logické obvody pro předání RFS pro každou z kandidátských posloupností kódovaných symbolů se znaménkem do řídící jednotky výběru a výběr kódovaných symbolových znaménkových bitů z toho kandidátského kódovaného symbolu se znaménkem, který má minimální určený RFS.

*· ··>

• · ······· ♦ · ··

28. Způsob podle nároku 27 vyznačující se tím, že RFS pro i-tý symbol je určen takto:

RFS^b.y^-f^RFS,.,

M i=l

29. Způsob podle nároku 28 vyznačující se tím, že RFS je určen na základě rámce pro k-tý rámec následujícím způsobem:

RFS^RFS²^.

7=0 kde y je symbolový (časový) index.

30. Způsob podle nároku 29 vyznačující se tím, že RFS je určen s použitím předvídání následujícím způsobem:

LRFS_t í=0 kde Δ je hloubka předvídání.

31. Způsob podle nároku 30 vyznačující se tím, že dále se v přijímači rozdělují přenášené symboly se znaménkem do kódovaných symbolových znaménkových bitů a symbolových velikostí a dekódují se kódované symbolové znaménkové bity na znaménkové informační bity.

32. Způsob podle nároku 31 vyznačující se tím, že dekódování zahrnuje násobení kódovaných symbolových • · · • « ··« · • * • * ·· ···· • ♦ · · ··· ··· ·· za účelem obnovení znaménkových bitů maticí K¹ znaménkových informačních bitů

33. Způsob podle nároku 32 vyznačující se tím, že dále zahrnuje diferenciální dekódování předem určených bitových pozic obnovených znaménkových informačních bitů.

34. Způsob podle nároku 33 vyznačující se tím, že dále obsahuje přenos oktetů odpovídajících symbolům se znaménkem přes síť.

35. Způsob podle nároku 33 vyznačující se tím, že (n) je rovno šesti, (r) je rovno jedné a matice H^T je definována následujícím způsobem:

H~^T

0 0 0 0

0 0 o o

0 0 0 1/(1 + /)) 0 0 1/(1 + /)) o

0 1/(1 + /)) o o

0 1/(1 + /)) 1/(1 + /)) o o o o o o o

36. Způsob podle nároku 35 vyznačující se tím, že konvoluční kód je definován takto:

G(D)=[1+D 1 1+D 1 1+D 1]

37. Způsob podle nároku 36 v y z n a č u j í c í se t í m, že matice H^T je definována takto:

··· ’ ···

9 · ··« · • 9

999 9999

9 9

99 99

1 + Z) 1 1 1 + Z)

1+Z) 1

1 1 + Z) 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1 + Z) 1 1

1 1 + Z) 1 1 1

1 + Z) 1111

38. Způsob podle nároku 27 vyznačující se tím, že RFS je průběžný číselný součet (RDS) a RDS pro i-tý symbol je určen takto:

^,=Σ^

7=0 kde (j) je symbolový (časový) index.

39. Způsob podle nároku 38 vyznačující se tím, že RDS je určen na základě rámce pro k-tý rámec takto:

rds^Yrds^j

7=0 kde (j) je symbolový (časový) index.

40. Způsob podle nároku 39 vyznačující se tím, že RDS je určen s použitím předvídání takto:

LRDS_t = ;=0 kde Δ je hloubka předvídání.

• · ··· ···

41. Systém pro předběžné kódování ve vysílači číslicových informačních bitů na základě rámce do předem určeného počtu předem kódovaných úrovní na rámec, kde číslicové informační bity jsou rozděleny na první předem určený počet informačních bitů velikosti a druhý předem určený počet znaménkových informačních bitů na rámec, vyznačující se tím, že systém zahrnuje mapovací zařízení velikosti pro mapování informačních bitů velikosti do předem určeného počtu symbolových velikostí na rámec, kodér znaménkového bitu pro kódování znaménkových informačních bitů do předem určeného počtu kódovaných symbolových znaménkových bitů na rámec a volíc signálového bodu reagující na mapovací zařízení velikosti a kodér znaménkového bitu, který kombinuje symbolové velikosti a kódované symbolové znaménkové bity za účelem vytvoření předem určeného počtu symbolů se znaménkem na rámec a na výstupu dává předem kódované úrovně odpovídající těmto symbolům se znaménkem, kde kodér znaménkového bitu obsahuje generátor zástupců třídy ekvivalentních prvků, který generuje pro každý rámec zástupce třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů pro znaménkové informační bity, definující element zástupce třídy ekvivalentních prvků pro konvoluční kód, který identifikuje třídu ekvivalentních prvků konvolučního kódu obsahující kandidátské kódované symbolové znaménkové bity a volič symbolového znaménkového bitu, reagující na zástupce třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů a symbolové velikosti, který vybírá kódované symbolové znaménkové bity z kandidátských kódovaných symbolových znaménkových bitů.

• · • * •·· · « · 00·· 0 0 0 000 ··· 0 0 « 0

000 0000 00 ·0

42. Způsob pro předběžné kódování ve vysílači číslicových informačních bitů na základě rámce do předem určeného počtu předem kódovaných úrovní na rámec, kde číslicové informační bity jsou rozděleny na první předem určený počet informačních bitů velikosti a druhý předem určený počet znaménkových informačních bitů na rámec, vyznačující se tím, že způsob zahrnuje mapování informačních bitů velikosti do předem určeného počtu symbolových velikostí na rámec, kódování znaménkových informačních bitů do předem určeného počtu kódovaných symbolových znaménkových bitů na rámec a kombinování symbolových velikostí a kódovaných symbolových znaménkových bitů za účelem vytvoření předem určeného počtu přenášených symbolů se znaménkem na rámec a výstup předem kódovaných úrovní odpovídajících symbolům se znaménkem, kde krok kódování zahrnuje generaci zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů pro každý rámec pro znaménkové informační bity, definující element zástupce třídy ekvivalentních prvků pro konvoluční kód, který identifikuje třídu ekvivalentních prvků konvolučního kódu obsahující kandidátské kódované symbolové znaménkové bity a volbu, za použití zástupců třídy ekvivalentních prvků znaménkových bitů, kódovaných symbolových znaménkových bitů z kandidátských kódovaných symbolových znaménkových bitů.

43. Přijímač pro příjem ze sítě číslicových informačních bitů na základě rámce, které jsou ve vysílači kódovány do předem určeného počtu symbolů se znaménkem na rámec, kde přenášené symboly se znaménkem mají požadovaný tvar spektra a kde jsou číselné informační bity rozděleny na první předem určený počet * « » « « ··· ··· • · · · · · ··· · ······· ·· ·· informačních bitů velikostních a na druhý předem určený počet znaménkových informačních bitů na rámec, vyznačující se tím, že tento přijímač zahrnuje vyjímací obvod velikosti a znaménka, který rozděluje přenesené symboly se znaménkem na kódované symbolové znaménkové bity a kódované symbolové velikosti, demapovač velikosti, který dekóduje kódované symbolové velikosti na informační bity velikosti a dekodér znaménkového bitu, který dekóduje kódované symbolové znaménkové bity na znaménkové informační bity, přičemž dekodér znaménkového bitu zahrnuje maticový blok s matici H^T, kterou jsou kódované symbolové znaménkové bity násobeny za účelem obnovení znaménkových informačních bitů.

Přijímač podle nároku 43 vyznačující že matice H^Tje definována takto: 1 i+d i 1+D 1 1 1 1 1 1 + D 1 1 1 1+D 1 H^T = 1 1 1+D 1 1 1 \ + D 1 1 1 i+d 1 1 1 1

999 • · • ·

999 ·

9·«

Popis textů k obrázkům obr. 1

12 - oktety podle μ zákona

14 - μ zákon na lineární neboli číslicově analogový (převod)

18 - dolní propust

20 - analogový (signál) ke koncovému uživateli obr. 2, 3

DC obr. 4 stejnosměrná oblast 48 - sériově paralelní (převodník) 50 - mapovač velikosti 52 - kodér znaménkového bitu 54 - volič signálového bodu 56 - převodník oktetů 44 - oktety 46 obr. 5 číslicová síť 46 číslicová síť 44' - oktety 60 - ústředna 66 - vstupní obvody přijímače 68 - sériově paralelní (převodník) 70 - vyjímací obvod velikosti a znaménka 72 - demapovač velikosti 74 - dekodér znaménkového bitu

obr. 6

80 - generátor zástupců třídy ekvivalentních prvků

82 - volič symbolových znaménkových bitů šipka zeshora - velikosti z mapovače velikosti šipka doprava - k voliči signálového bodu ·· t · · · • · ··· »ί·» »«· ··· • · fr· ·· obr. 7

84 - diferenciální kodér

86 - (matice) H'^T obr. 8

88 - řídící jednotka výběru

90 - filtr šipka zeshora do 88 - velikosti z mapovače velikosti šipka dolu - kandidátské kódované symboly šipka nahoru - RFS (průběžný součet filtru) obr, 9 statě 0 - stav 0 statě 1 - stav 1 obr. 10

122 - řídící jednotka 88 výběru generuje kandidátské kódované znaménkové bity (nebo kandidátské posloupnosti s předvídáním)

1.24 - řídící jednotka 88 výběru kombinuje symbolové velikosti a kandidátské kódované symbolové znaménkové bity za účelem vytvoření kandidátských symbolů se znaménkem (nebo kandidátských posloupností) a předává je do filtru 90

126 - filtr 90 určuje RFS pro každý kandidátský symbol (nebo kandidátskou posloupnost) a předává tuto RFS pro každý kandidátský symbol (nebo kandidátskou posloupnost) do řídící jednotky 88 výběru

128 - řídící jednotka 88 výběru vybírá kandidátské bity (nebo kandidátské posloupnosti), který minimalizuje RFS a vysílá tyto vybrané kandidátské kódované symbolové znaménkové bity obr. 11

130 - (matice) H^T

132 - diferenciální dekodér obr. 12

48' - sériově paralelní (převodník)

50' - mapovač velikosti * * ····· • · · * » · ··· ··· • · · · · · ··· · ··· ···· ·· ·«

52' - kodér znaménkových bitů

54' - volič signálového bodu

142 - paralelně snový (převodník)

144 - předběžný filtr g (n)

146 - číslicově analogový (převodník) 148 - kanál c(t)

150 - ústředna