ES2368207T3 - Método y aparato para comprimir y transmitir datos a alta velocidad. - Google Patents
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Abstract
Aparato de codificación de alta velocidad para comprimir una señal de datos muestreada que tiene al menos un bloque de señales de datos de muestras que comprende: un medio de recepción (520) del al menos un bloque de señales de datos que contiene al menos una muestra de señales de datos que tiene al menos un valor de amplitud pico, un medio de cálculo (522) para calcular un valor de ganancia respectivo para cada bloque de señales de datos, siendo el valor de ganancia proporcional al valor de la amplitud pico, y un medio de selección (523) para seleccionar un cuantificador uniforme correspondiente al valor de ganancia, el cuantificador uniforme teniendo una pluralidad de valores de nivel de cuantificación separados uniformemente que se determina a partir del valor de ganancia; en el que el cuantificador uniforme seleccionado cuantifica cada muestra de datos del bloque de señales de datos, y proporciona una pluralidad de muestras de datos comprimidas, y el valor de ganancia y la pluralidad de muestras de datos comprimidas constituyen una señal codificada.
Description
Método y aparato para comprimir y transmitir
datos a alta velocidad.
Esta invención se refiere a un sistema de
comunicación y, más particularmente, a las técnicas de procesamiento
de señales para la compresión de señales de comunicación de datos de
alta velocidad para un aprovechamiento mejorado de la transmisión y
una mayor capacidad de comunicación del sistema.
Los sistemas de telecomunicaciones son bien
conocidos en la técnica, y los sistemas telefónicos actuales emplean
varias técnicas de multiplexación para transmitir señales
telefónicas de muchos usuarios por una línea de transmisión única,
tal como un hilo o cable de fibra óptica. La mayoría de estos
sistemas con "cableado directo" emplean una forma de
multiplexación por división de tiempo (TDM) en el que se transmiten
múltiples canales de forma secuencial a velocidades superiores a la
velocidad de información del canal.
La multiplexación telefónica típica requiere un
muestreo de la señal telefónica y la transmisión de las muestras con
una frecuencia mucho más alta que la frecuencia de la señal
telefónica. Con este fin, los sistemas digitales actuales muestrean
y codifican la señal telefónica, multiplexan y transmiten la señal,
y luego reciben, demultiplexan y decodifican la señal. Uno de estos
sistemas de muestreo y codificación es la modulación de códigos por
pulsos (PCM) en la que las señales analógicas en banda vocal se
muestrean a una velocidad de 8 miles de muestras por segundo en cada
muestra representada por 8 bits. En consecuencia, la señal en banda
vocal se convierte en una señal digital de 64 kilobits por segundo
(kb/s).
Otro tipo de sistema de telecomunicaciones es el
sistema telefónico por radio. Los sistemas telefónicos por radio
utilizan un grupo de radiofrecuencias (RF) seleccionadas para llevar
las señales de comunicación telefónica entre dos o más lugares, y
por lo general utilizan una forma de acceso múltiple por división de
frecuencia (FDMA). Estos sistemas de radio, denominados sistemas de
comunicación inalámbricos, se utilizan, por ejemplo, en zonas
rurales para proporcionar servicios de telefonía local o en unidades
móviles para prestar servicios de comunicación
móvil.
móvil.
Una de las categorías de los sistemas de
comunicación por RF emplea la TDM para permitir el acceso de los
usuarios a múltiples segmentos de tiempo de la información modulada
en la portadora de RF. Si muchos usuarios compiten por un pequeño
grupo de segmentos de tiempo de la información, el sistema se
denomina acceso múltiple por división de tiempo (TDMA). Para
permitir el TDMA de los canales de comunicación por RF de FDMA, se
ha empleado un método, llamado FDMA/TDMA que se describe en la
patente US 4.675.863, para aumentar la capacidad de los sistemas de
comunicación por RF. Sin embargo, los sistemas de comunicación por
RF siguen teniendo su capacidad frecuentemente limitada en
comparación con los sistemas de comunicación con cableado directo de
hilo o fibra óptica.
En consecuencia, para aumentar la capacidad aún
más, se han usado técnicas de compresión de señales para reducir el
ancho de banda necesario para la transmisión de una señal telefónica
en un canal de RF. Las técnicas normales utilizadas para las señales
de voz son las de codificación subbanda, modulación de códigos por
pulsos diferencial adaptativa (ADPCM) y codificación predictiva
lineal (RELP). La RELP o los algoritmos de compresión de voz
similares permiten transmitir una señal de voz cuantificada y
muestreada de 64 kilobits por segundo (kb/s) por el canal de RF,
como una señal con una velocidad de bits reducida (por ejemplo, 14,6
kb/s o menos). El receptor reconstruye la señal de voz de 64 kb/s de
la señal con la velocidad de bits reducida, y el oyente percibe poca
o ninguna pérdida de calidad de la señal.
El método subyacente de compresión de voz,
incluyendo la RELP, es un algoritmo de codificación y decodificación
que aprovecha las características conocidas de las señales de voz.
Un tipo de método de RELP asume ciertas características de los
armónicos de la voz humana. Hoy, sin embargo, una gran parte de las
señales de comunicación, en una red telefónica, son señales de
comunicaciones de datos que no son de voz, tales como datos de módem
en banda vocal o de facsímil (fax). Desafortunadamente, los
algoritmos de compresión de voz no son especialmente compatibles con
estas señales de comunicaciones de datos porque las señales de datos
no tienen las características de las señales de voz.
En consecuencia, algunos sistemas de
comunicación por RF monitorizan la señal telefónica para detectar la
presencia de una señal de comunicación de datos. Normalmente, se han
detectado señales de datos que representaban señales de datos de
módem en banda vocal o fax de hasta 2,4 kb/s (datos de baja
velocidad) y se les ha proporcionado un algoritmo de compresión
especializada. El receptor reconstruye la señal de datos, sin
reducir la velocidad de transmisión de datos. Este sistema y método
se describe, por ejemplo, en la patente US 4.974.099. Las señales
telefónicas de datos actuales, sin embargo, son más bien de 9,6 kb/s
(datos de alta velocidad) o superiores (datos de velocidad
ultrarrápida, tales como de 14,4 kb/s o 28,8 kb/s, u otras,
superiores o inferiores), y las técnicas de compresión actuales no
comprimen estas velocidades más altas de datos satisfactoriamente.
La compresión de estas velocidades de datos más altas, y sobre todo
las codificaciones múltiples de estas velocidades de datos más
altas, provocan una degradación de la calidad de la señal del módem
o fax, y la máquina del módem o fax reducirán con frecuencia la
velocidad de transmisión de datos cuando las señales sean pasadas a
través de un sistema de comunicación por
RF.
RF.
WO 93/14492 describe un aparato para codificar
un elemento de señal seleccionado de una señal que está definida por
elementos de señal que están diferenciados por lo menos en una
dimensión, el aparato comprendiendo: medios para dividir la señal en
una pluralidad de bandas, al menos una banda teniendo una pluralidad
de elementos de señal adyacentes, una de dichas bandas incluyendo el
elemento de señal seleccionado, medios para identificar, en cada
banda, un elemento de señal que tenga la mayor magnitud de cualquier
elemento de señal en dicha banda, y designando dicho elemento de
señal como un elemento de señal "patrón" de dicha banda; medios
para cuantificar la magnitud de cada elemento de señal patrón para
un primer grado de precisión; medios para asignar al elemento de
señal seleccionado una asignación de bit del elemento de señal que
está en función de las magnitudes cuantificadas de los elementos de
señal patrones, seleccionándose la asignación de bit del elemento de
señal de tal manera que la cuantificación del elemento de señal
seleccionado que utiliza dicha asignación de bit del elemento de
señal sea para un segundo grado de precisión, que es menor que el
primer grado de precisión.
Además, este documento describe un aparato para
decodificar una palabra código que representa un elemento de señal
seleccionado de una señal de que ha sido codificada por un aparato
como el mencionado anteriormente, el aparato de decodificación
comprendiendo: medios para traducir la palabra código en base a una
función de las magnitudes cuantificadas de los elementos de señal
patrones que está debidamente relacionada inversamente con la
función de las magnitudes cuantificadas utilizadas para asignar bits
del elemento de señal seleccionado.
La presente invención proporciona un aparato
para codificar datos de alta velocidad según la reivindicación
independiente 1, un aparato de decodificación de datos de alta
velocidad según la reivindicación independiente 10 y un sistema de
transmisión de compresión de datos de alta velocidad según la
reivindicación independiente 15. Las formas de realización
preferidas de la invención se reflejan en las reivindicaciones
dependientes.
La invención reivindicada puede comprenderse
mejor teniendo en cuenta las disposiciones descritas a continuación.
En general, las disposiciones descritas describen las disposiciones
preferidas de la invención. El lector atento observará, sin embargo,
que algunos aspectos de las disposiciones descritas se extienden más
allá del alcance de las reivindicaciones. Si las disposiciones
descritas se extendieran verdaderamente más allá del alcance de las
reivindicaciones, las disposiciones descritas deben ser consideradas
información general complementaria y no constituyen definiciones de
la invención per se. Lo mismo ocurre para las siguientes
secciones "Breve descripción de los dibujos", así como
"Introducción" y "Descripción detallada de la
divulgación".
Un sistema de telecomunicaciones recibe un grupo
de señales telefónicas, incluyendo señales de datos, cada una
teniendo una forma de codificación, y transmite las señales
telefónicas en al menos una portadora de radiofrecuencia (RF). Cada
portadora de RF tiene un grupo de segmentos de información, y a cada
señal telefónica se le asigna al menos un segmento de información de
manera que la señal telefónica es modulada en la portadora de RF. El
sistema incluye un proceso para monitorizar e identificar las
señales de datos y para comprimir cada señal de datos para reducir
el ancho de banda de transmisión necesario de la señal de datos.
La divulgación se entiende mejor de la lectura
de la siguiente descripción detallada en relación con los dibujos
adjuntos, en los que:
La figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema de comunicación inalámbrico.
La figura 2 es un diagrama de bloques de alto
nivel de la aplicación del sistema de compresión de la presente
divulgación, incluida la función de asignación dinámica de ancho de
banda y los códecs de datos de alta velocidad y de velocidad
ultrarrápida.
La figura 3A es un diagrama de flujo de alto
nivel que ilustra la detección y selección de tipos de codificación
de datos de alta velocidad y la determinación y asignación de
segmentos de canales de radio, según una disposición ilustrativa de
la presente divulgación.
La figura 3B es un diagrama de flujo de alto
nivel que muestra el proceso de asignación de canal realizado por el
procesador de formación de canales tras la petición de un canal de
datos de alta velocidad, según una disposición de la presente
divulgación.
La figura 4A es un gráfico que muestra las
características del cuantificador de ley A.
La figura 4B es un gráfico que muestra la señal
para la ejecución de la cuantificación de ruido de la PCM frente a
la cuantificación uniforme.
La figura 4C ilustra el método de compresión
mediante el mapeo de muestras de señal de una cuantificación a otra
cuantificación.
La figura 5A es un diagrama de bloques de alto
nivel del codificador de datos de alta velocidad, según una
disposición de la forma de realización ilustrativa de la presente
divulgación.
La figura 5B ilustra un proceso de codificación
para la transmisión con un codificador de datos de alta velocidad,
según una disposición ilustrativa de la presente divulgación.
La figura 6A es un diagrama de bloques de alto
nivel del decodificador de datos de alta velocidad, según una
disposición ilustrativa de la presente divulgación.
La figura 6B ilustra un proceso de
decodificación para la transmisión con un decodificador de datos de
alta velocidad, según una disposición ilustrativa de la presente
divulgación.
La figura 7A es un diagrama de bloques de alto
nivel del codificador de datos de velocidad ultrarrápida, según una
disposición ilustrativa de la presente divulgación.
La figura 7B ilustra un proceso de codificación
para la transmisión con un codificador de datos de velocidad
ultrarrápida, según una disposición ilustrativa de la presente
divulgación.
La figura 8A es un diagrama de bloques de alto
nivel del decodificador de datos de velocidad ultrarrápida, según
una disposición ilustrativa de la presente divulgación.
La figura 8B ilustra un proceso de
decodificación para la transmisión con un decodificador de datos de
velocidad ultrarrápida, según una disposición ilustrativa de la
presente divulgación.
La figura 9 es un diagrama de flujo de alto
nivel que ilustra un algoritmo de cuantificación de velocidad
ultrarrápida utilizado para mapear las muestras cuantificadas de PCM
en muestras cuantificadas comprimidas según una disposición
ilustrativa de la presente divulgación.
Un aparato y método de telecomunicaciones recibe
las señales telefónicas y modula cada una de las señales telefónicas
en una portadora de radiofrecuencia (RF) de transmisión
correspondiente. Cada portadora de RF de transmisión tiene un número
predeterminado de segmentos de información, y a cada señal
telefónica se le asigna al menos un segmento de información de
manera que la señal telefónica sea modulada en la portadora de RF.
El aparato y método de telecomunicaciones incluye un detector para
recibir y monitorizar cada una de las señales telefónicas para
detectar una señal de datos contenida en una de las señales
telefónicas; y un codificador para codificar la señal de datos en
una señal codificada comprimida. El aparato y el método también
incluyen un controlador, que controla un estado de asignación de
cada segmento de información cuando se detecta la señal de datos y
localiza un número predeterminado de segmentos de información
secuenciales no asignados (aunque no necesariamente contiguos) para
un ancho de banda predeterminado necesario para transmitir la señal
codificada comprimida. El estado de asignación indica si cada
segmento de información no se ha asignado o se ha asignado a las
señales de otro teléfono. El aparato y el método también incluyen un
proceso para formar un canal de telecomunicaciones desde los
segmentos de información secuenciales no asignados localizados y un
proceso para modular la señal codificada en el canal de
telecomuni-
caciones.
caciones.
Según un aspecto de la presente divulgación, un
sistema de transmisión de compresión de datos de alta velocidad
transmite una señal de datos de alta velocidad a través de un canal
de telecomunicaciones como una señal codificada comprimida. La señal
de datos de alta velocidad es recibida como al menos un bloque de
señales de datos de muestras, y el sistema incluye un codificador de
datos de alta velocidad y un decodificador de datos de alta
velocidad. El codificador de datos de alta velocidad incluye: 1) un
receptor para los bloques de señales de datos que contienen cada uno
al menos una muestra de la señal de datos que representa una
amplitud pico, 2) una calculadora para calcular un valor de ganancia
del bloque de señales de datos, que es proporcional al valor de la
amplitud pico; y 3) un selector de cuantificadores que selecciona un
cuantificador correspondiente al valor de
ganancia.
ganancia.
El cuantificador tiene una pluralidad de valores
de nivel del cuantificador con una separación determinada (por
ejemplo, uniforme), que se determina a partir del valor de ganancia,
y el cuantificador seleccionado cuantifica cada muestra de datos del
bloque de señales de datos en una muestra de datos comprimida. El
valor de ganancia y la pluralidad de muestras de datos comprimidas
constituyen la señal comprimida codificada. El sistema de
transmisión de compresión de datos de alta velocidad incluye un
transmisor, para transmitir la señal comprimida codificada, a través
del canal de telecomunicaciones, y un receptor para recibir la señal
del canal de telecomunicacio-
nes.
nes.
El descodificador de datos de alta velocidad del
sistema de transmisión de compresión de datos de alta velocidad
incluye: 1) un receptor para las muestras de datos comprimidas y el
valor de ganancia correspondiente, y 2) un selector de
cuantificadores inverso para seleccionar, en base al valor de
ganancia, un cuantificador inverso uniforme que tiene una pluralidad
de valores de salida separados uniformemente que se determina a
partir del valor de ganancia. El cuantificador inverso procesa cada
una de las muestras de datos comprimidas en base al valor de
ganancia para proporcionar un bloque de muestras de la señal de
datos reconstruida.
Según otro aspecto de la presente divulgación,
un sistema de transmisión de compresión de datos de velocidad
ultrarrápida transmite una señal de datos de velocidad ultrarrápida
a través de un canal de telecomunicaciones. La señal de datos de
velocidad ultrarrápida es recibida como al menos un bloque de
señales de datos de muestras que tiene una primera cuantificación, y
el sistema incluye un codificador de datos de velocidad ultrarrápida
y un decodificador de datos de velocidad ultrarrápida. El
codificador de datos de velocidad ultrarrápida incluye: 1) un
receptor para el bloque de señales de datos que contiene al menos
una muestra de la señal de datos que tiene una amplitud pico, 2) una
calculadora para calcular un valor de ganancia del bloque de señales
de datos que es proporcional a la amplitud pico, y 3) un selector de
cuantificadores para seleccionar un nuevo conjunto de niveles de
cuantificación correspondiente al valor de ganancia del bloque de
muestras, y cada uno del nuevo conjunto de niveles de cuantificación
son niveles seleccionados de la primera cuantificación, y 4) un
procesador de mapeo de niveles de cuantificación que mapea el valor
de la muestra de la señal para un valor del nivel comprimido para
cada valor de la muestra de la señal en base a una relación entre el
conjunto de niveles de la primera cuantificación y el nuevo conjunto
de niveles del
cuantificador.
cuantificador.
El valor de ganancia y las muestras de datos
comprimidas constituyen una señal codificada. El sistema también
incluye un transmisor para transmitir la señal codificada a través
del canal de telecomunicaciones, y un receptor para recibir la señal
codificada del canal de telecomunicaciones. A continuación se
describe la disposición ilustrativa con referencia a un canal de
telecomunicaciones de un sistema de comunicación inalámbrica. Sin
embargo, la presente divulgación no se limita a los tipos de
comunicación inalámbrica u otras con portadora de RF. Más bien, la
presente divulgación también se puede utilizar con los canales de
telecomunicaciones de los sistemas de comunicación por cable para
aumentar la capacidad.
El decodificador de datos de velocidad
ultrarrápida del sistema de transmisión de compresión de velocidad
ultrarrápida incluye 1) un receptor para las muestras de datos
comprimidas y el valor de ganancia correspondiente, 2) un selector
de cuantificadores inversos para seleccionar, en base al valor de
ganancia correspondiente, un cuantificador inverso que tenga valores
de salida que se determinan a partir del valor de ganancia con el
correspondiente nuevo conjunto de niveles del cuantificador. El
cuantificador inverso procesa cada una de las muestras de datos
comprimidas en base al valor de ganancia para proporcionar un bloque
de muestras de señales de datos recons-
truidas.
truidas.
Según otro aspecto de la presente divulgación,
un método para cuantificar datos de velocidad ultrarrápida mapea, a
partir de una primera pluralidad de muestras de señal cuantificadas,
cada muestra de señal teniendo su correspondiente valor cuantificado
de amplitud y al menos una muestra de señal teniendo un valor de
amplitud cuantificada pico, a una segunda pluralidad de muestras
comprimidas cuantificadas y un valor de ganancia. El método incluye:
1) examinar cada amplitud para determinar un valor de amplitud pico,
y establecer el valor de ganancia correspondiente al valor de
amplitud pico, y definir para la primera pluralidad de muestras de
la señal cuantificada un número predeterminado de segmentos
sucesivos, cada segmento teniendo un número de valores del nivel
cuantificado. Los valores del nivel cuantificado para cada segmento
sucesivo se relaciona con el valor de ganancia, y un primer segmento
del número predeterminado de segmentos sucesivos corresponde a la
amplitud pico de la pluralidad de muestras de la
señal.
señal.
El método de cuantificación incluye, además, el
mapeo de cada una de las muestras de señal cuantificadas en muestras
cuantificadas comprimidas mediante 1) la retención, para cada uno de
los valores de la señal cuantificada, de aquellos seleccionados del
número de valores del nivel cuantificado para cada segmento hasta
que se encuentre un nivel de valor cero y 2) el establecimiento de
un valor de signo a un valor negativo para indicar una amplitud
valorada negativamente.
La figura 1 es un diagrama de un sistema de
telecomunicación inalámbrica en el que se pueden aplicar las
características de la compresión de datos de alta velocidad de la
presente divulgación. Como se ve, el sistema de
radiotelecomunicaciones incluye una estación base 11 y un grupo de
unidades de abonado 10. La estación base 11 se comunica
simultáneamente con las unidades de abonado 10 mediante la difusión
y recepción de canales de comunicación definidos en un rango de
frecuencias de radio preseleccionadas. La estación base 11 también
puede interconectar con el equipo de telefonía local en la oficina
central de la empresa de telecomunicaciones 12.
Un sistema típico de radiotelecomunicaciones
(por ejemplo, el SLS-104, fabricado por InterDigrtal
Communications Corporation, King of Prussia, Pennsylvania) utiliza
24 canales predeterminados directos (de la estación base a la unidad
de abonados) y 24 canales predeterminados inversos (de la unidad de
abonado a la estación base) en la región espectral de
300-500 Megahercios (MHz). La comunicación de la
estación base a la unidad de abonado se proporciona a través de
pares de canales de comunicación (directos e inversos) modulados en
frecuencias dentro de esta región espectral. En un sistema típico,
la estación base 11 comunica simultáneamente a través de estos 24
pares de canales. Los 24 canales pueden ocupar, por ejemplo, bandas
de frecuencia de 2 MHz. La banda de frecuencia de 2 MHz puede
soportar más canales, por ejemplo, 80 canales, empleando una
separación de canales de 25 kHz. En una disposición del sistema, la
estación base 11 puede transmitir a un abonado en la menor
frecuencia de un par, y la unidad de abonado 10 puede transmitir a
la estación base en el par de frecuencia más alta. Tal sistema se
describe en la patente US 4.675.863, concedida el 23 de junio de
1987, titulada "Sistema telefónico de abonado por RF para
proporcionar señales múltiples de voz y/o datos simultáneamente en
uno o una pluralidad de canales de RF", a nombre de Paneth
et al.
et al.
Con el fin de aumentar la capacidad de
comunicación, se utilizan las técnicas de acceso múltiple por
división de tiempo en cada frecuencia portadora. En un sistema
ilustrativo, cada frecuencia del par de canales se divide en cuatro
segmentos de tiempo de tal manera que la estación base 11 comunica
simultáneamente con hasta cuatro unidades de abonado 10 en una
frecuencia portadora. En consecuencia, la estación base, que utiliza
24 pares de canales, puede permitir que las señales telefónicas sean
moduladas en 95 canales, y usar un canal para el control y otras
funciones generales:
Uno de los aspectos de aumentar la capacidad de
esta forma es comprimir los canales de telecomunicaciones que se
transmiten por el canal de comunicación por RF (o el canal por
cable). Para la voz, como se describió anteriormente, se pueden
utilizar las técnicas de codificación de voz, tales como RELP.
Además, se pueden utilizar las técnicas de compresión de datos de
baja velocidad y datos de fax de baja velocidad, como se describe en
la patente US 4.974.099 titulada "Sistema y método de compresión
de señales de comunicación", a nombre de Lin et al.
En el sistema descrito anteriormente, tres
codificadores en banda vocal, RELP, datos de baja velocidad y fax de
baja velocidad, comprimen señales de PCM a 64 kb/seg en una señal a
14,5 kb/s. A 14,5 kb/s, estos tres codificadores pueden operar
dentro de un solo segmento de RF de 16 fases o una ranura de RF de 4
fases de doble ancho. El codificador RELP se usa para la voz, el
codificador de datos de velocidad baja se utiliza para pasar un
número de transmisiones de módem en banda vocal a velocidades de
hasta 2400 bps, y el codificador de fax de velocidad baja se utiliza
para pasar transmisiones de fax de Grupo 3 a 2400 bps. Cada
codificador de transmisión tiene un decodificador correspondiente
dentro de un receptor, que puede, por ejemplo, ser asignado a través
del canal de control del
sistema.
sistema.
Para permitir que el sistema de
telecomunicaciones se adapte a los módems y máquinas de fax en banda
vocal de alta velocidad, se emplean las dos técnicas de compresión
en banda vocal relacionadas de la presente divulgación. Los
codificadores y decodificadores (códecs), llamados códec de alta
velocidad y códec de velocidad ultrarrápida, consiguen un
aprovechamiento de la transmisión de datos comprimidos mejor que los
codificadores de datos de baja velocidad y de fax, empleando menos
compresión y por lo tanto proporcionando más ancho de banda a la
señal de datos.
El códec de alta velocidad permite que el
sistema de telecomunicaciones pase transmisiones de fax y módem en
banda vocal a velocidades de hasta 9,6 kb/s. El códec de velocidad
ultrarrápida soporta transmisiones de fax y módem en banda vocal de
hasta 14,4 kb/s, y superiores. El códec de alta velocidad funciona
utilizando tres segmentos de RF de 16 fases o cuatro segmentos de RF
de 8 fases. El códec de velocidad ultrarrápida funciona utilizando
cuatro segmentos de RF de 16 fases. Preferiblemente, los algoritmos
de compresión de datos de alta velocidad y de velocidad ultrarrápida
pasan una representación de una forma de onda en banda vocal
analógica a través de un canal digital con velocidades de datos
limitadas mientras minimiza una distorsión perjudicial.
Debido a que estos códecs utilizan varios
segmentos de RF, es necesaria la reasignación dinámica de los
segmentos en los canales de comunicación por RF. La característica
de asignación dinámica de segmento de tiempo/ancho de banda de la
presente divulgación detecta y monitoriza la transmisión de datos y
forma un canal de datos a partir del número necesario de segmentos,
pero si el número necesario de segmentos no estuviera disponible, se
asigna el codificador de datos de baja velocidad o datos de fax de
baja velocidad a la llamada. Estos métodos de asignación se
describen, por ejemplo, en la Patente US 4.785.450, concedida el 15
de noviembre de 1988, titulada "Aparato y método para obtener
agilidad de frecuencia en sistemas de comunicación digital", a
nombre de DR Bolgiano
et al.
et al.
La figura 2 es un diagrama de bloques de alto
nivel de la aplicación del sistema de compresión de la presente
divulgación, incluida la función de asignación dinámica de segmentos
de tiempo/ancho de banda, y los códecs de datos de alta velocidad y
de velocidad ultrarrápida, para la compresión de datos de alta
velocidad de la disposición ilustrativa de un sistema de
telecomunicaciones inalámbricas. El sistema incluye: un procesador
selector de compresión (CSP) 200, que incluye una unidad de control
201 y una sección monitora 202, un procesador de formación de
canales 260, y los codificadores/decodificadores (códecs) de
compresión RELP 210, datos de baja velocidad 220, fax de baja
velocidad 230, datos de alta velocidad 240 y datos de velocidad
ultrarrápida 250.
El CSP 200 recibe la señal telefónica desde el
teléfono de la centralita local 270 y es un procesador digital
diseñado para efectuar la monitorización de la señal telefónica para
identificar los tipos específicos de las señales de datos con sus
respectivos tonos de respuesta del módem e iniciar el
establecimiento del canal de comunicación. En otra disposición
ilustrativa que utiliza comunicaciones de abonado a abonado, el CSP
200 puede recibir la señal telefónica de otras fuentes locales. La
sección monitora 202 del CSP 200 informa a la unidad de control 201
de la presencia de la señal de datos. La unidad de control 201 es
responsable de aplicar la formación externa de un canal de
comunicación de RF, así como la asignación de un tipo de CODEC de
compresión 210, 220, 230, 240 y
250.
250.
El procesador de formación de canales 260 recibe
una solicitud de canal de transmisión del CSP 200 y asigna un
segmento de comunicación por RF disponible a una señal telefónica.
El procesador de formación de canales 260 mantiene la información de
asignación del canal actual del sistema en una memoria (que no se
muestra) para determinar qué segmentos de tiempo no se utilizan
actualmente para otras señales telefónicas. Como es conocido en los
sistemas TDMA, cada segmento de tiempo del canal está formado con un
tiempo de guardia, que es un período corto de señal utilizado para
inicializar un receptor antes de enviar los datos. Si hay señales de
datos que requieren más de un segmento de tiempo de RF, el
procesador de formación de canales 260 forma el canal a partir de un
número predeterminado de segmentos de tiempo, y si el número
predeterminado de segmentos de tiempo es contiguo, sólo se utiliza
un tiempo de guardia.
El procesador de formación de canales 260 de una
disposición ilustrativa de la divulgación puede ser una unidad
procesadora de radio (RPU) de una estación base de la red. La RPU
puede ser la encargada de almacenar las asignaciones de intervalos
de tiempo de canal y adjudicar los segmentos de tiempo de canal para
todo el sistema de la figu-
ra 1.
ra 1.
El CODEC RELP 210 aplica los algoritmos de
codificación (y decodificación) de compresión para las señales de
voz. El CODEC de datos de baja velocidad 220 y el CODEC de fax de
baja velocidad 230, el CODEC de datos de alta velocidad 240 y el
CODEC de datos de velocidad ultrarrápida 250 aplican los respectivos
algoritmos de compresión de datos para los datos en banda vocal del
tipo identificado.
En general, el CSP 200 y los CODEC 210, 220,
230, 240 y 250 pueden integrarse en un procesador de señal digital
para realizar la monitorización de la señal de datos, el
procesamiento de las señales y las operaciones de codificación y
decodificación de la compresión de señales. Un procesador de este
tipo se elige, por ejemplo, de la familia de procesadores de señales
digitales TMS 320C5X de Texas Instruments.
A continuación se describe el funcionamiento del
sistema de compresión. Haciendo referencia aún a la figura 2, cuando
la llamada de voz se establece por primera vez, el códec RELP de voz
210 se asigna inicialmente a la señal telefónica. El CSP 200
monitoriza la señal telefónica a través de la sección monitora 202,
y la unidad de control 201 determina el tipo de señal en banda vocal
basado en la detección de la señal de respuesta del módem. Cada tipo
de datos en banda vocal tiene una señal de respuesta del módem
particular e identificable. La Tabla 1 resume algunas de las
distintas características típicas del origen y respuesta del módem
que son bien conocidas en la
técnica.
técnica.
La Tabla 1 sirve a efectos ilustrativos y no
pretende, sin embargo, describir todas las características posibles
del módem.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Volviendo a la Figura 2, una vez que se
determina el tipo de datos en banda vocal, si se requiere la
compresión de datos de alta velocidad o datos de velocidad
ultrarrápida, el CSP 200 inicia la reasignación del canal de voz, y
abajo se describe el método utilizado de asignación dinámica de
segmentos de tiempo. La unidad de control 201 indica al procesador
de formación de canales 260 que forme un canal de comunicación por
RF con un número predeterminado de segmentos de tiempo. En una
disposición de la presente divulgación, se asigna un segmento de
tiempo automáticamente a la llamada, pero esto no es necesario. El
procesador de formación de canales 260 examina la memoria para
determinar el número y la ubicación de la portadora de RF de los
segmentos de tiempo de RF disponibles. Si el procesador de formación
de canales localiza el número de segmentos predeterminados, el canal
de comunicación por RF es formado a partir del número predeterminado
de segmentos de tiempo de RF y se avisa a la unidad de control 201.
La unidad de control 201 asigna entonces un códec de datos de alta
velocidad o un códec de datos de velocidad ultrarrápida
correspondiente a la señal de datos, y la señal de datos comprimida
es asignada a y modulada en el canal de comunicación por RF de
múltiples segmentos formado.
Si no hay suficientes segmentos de tiempo
disponibles, se informa a la unidad de control 201 y se forma un
canal de comunicación por RF a partir de un solo segmento de tiempo
de RF, y la unidad de control 201 asigna entonces el CODEC de datos
de baja velocidad o el CODEC de fax de baja velocidad a la señal de
datos. Como se indicó anteriormente, una disposición de la presente
divulgación asigna automáticamente un segmento de tiempo cuando se
recibe la señal telefónica antes de formar un canal de comunicación
de múltiples segmentos de tiempo, y por lo tanto ya se le ha
asignado a la señal telefónica un segmento en este momento.
La Tabla 2 resume los requisitos de los
segmentos de tiempo para los tipos de compresión de señales:
\vskip1.000000\baselineskip
Puesto que el codificador de alta velocidad
modula los datos en canales de tres segmentos de 16 fases y cuatro
segmentos de 8 fases, sus datos comprimidos encajan deseablemente en
uno de los dos canales que tiene menos ancho de banda. En la Tabla 3
se muestra la disponibilidad de bits de los diversos tipos de
canales de la disposición para el sistema de radiotelecomunicaciones
descrito en la Figura 1.
En la tabla 3, los "ceros" indica que no
hay ninguna modulación, el preámbulo es un patrón de sincronización
de bits, y "cw" significa palabra código, que incluye el
control de llamadas, el procesamiento de llamadas y la información
de señalización. El bloque A y el bloque B, representan un primer y
un segundo bloque de 22,5 mseg de muestras de datos en banda vocal
comprimidas.
Como se observa en la Tabla 3, el canal de
cuatro segmentos de 8 fases lleva menos bits que el canal de tres
segmentos de 16 fases. El bloque de salida comprimido del
codificador de alta velocidad de una disposición de la presente
divulgación, por lo tanto, puede ocupar 1041 bits o menos. La Tabla
4A muestra la asignación de bits del bloque de salida comprimido del
codificador de datos de alta velocidad.
\vskip1.000000\baselineskip
En la Tabla 4A "protegido" indica que la
corrección hacia delante de errores (FEC) se aplica al flujo de
bits. El flujo de bits del codificador de velocidad ultrarrápida
modula un canal de cuatro segmentos de 16 fases, de los cuales 1.408
bits están disponibles para los datos del codificador en cada
período de tiempo de 22,5 mseg.
\newpage
La Tabla 4B muestra la asignación de bits del
bloque de salida comprimido del codificador de datos de velocidad
ultrarrápida.
\vskip1.000000\baselineskip
Las técnicas de compresión de datos de alta
velocidad y datos de velocidad ultrarrápida que se describen a
continuación son disposiciones de la presente divulgación que pueden
requerir múltiples segmentos de tiempo para un canal de
comunicación, aunque se pueden desarrollar otras técnicas de
compresión del mismo espíritu que aquí se describe para otros tipos
específicos de señales de datos que no siguen necesariamente las
características del módem en banda vocal descritas anteriormente.
Estas otras disposiciones también pueden emplear el método de
asignación dinámica de segmentos de tiempo/ancho de banda que se
utiliza en la presente divulgación.
A continuación se describe el método general de
asignación dinámica de segmentos de tiempo/ancho de banda. La Figura
3 ilustra el proceso de asignación dinámica de segmentos de
tiempo/ancho de banda tal como se aplica en, por ejemplo, el CSP 200
de la figura 2. Haciendo referencia a la figura 3A, cuando la
llamada de voz se establece por primera vez, la etapa de
monitorización de voz 301, monitoriza el teléfono para detectar una
señal de datos. En la etapa 301, el códec RELP 210 se asigna
inicialmente a la señal telefónica. Sin embargo, cuando hay una
señal de datos, la etapa de decisión 302 determina el tipo de señal
en banda vocal basada en la detección de la señal de respuesta del
módem.
Si los datos son datos de baja velocidad o fax
de baja velocidad, la etapa 303 asigna el proceso de asignación de
baja velocidad al que, por ejemplo, se ha asignado un solo segmento
de portadora RF. A continuación, la etapa 304 determina si la señal
de datos es fax o datos de baja velocidad, y asigna las respectivas
etapas de algoritmo 305 y 306 del códec de fax de baja velocidad 230
o del códec de datos de baja velocidad 220.
Si la señal es de un tipo de datos de alta
velocidad en la etapa 302, entonces, la siguiente etapa 307 solicita
un canal de datos de alta velocidad del proceso de formación de
canales 260. En una disposición de la presente divulgación, el
proceso de formación de canales 260 requerirá que el usuario/abonado
proporcione información para solicitar el tipo de canal. Otra
disposición de la presente disposición puede además determinar a
partir de las señales de módem si la señal de datos requiere el
método de compresión de datos de alta velocidad o datos de velocidad
ultrarrápida con el fin de solicitar el tipo correcto de canal.
La Figura 3B muestra el proceso de asignación de
canal realizado por el procesador de formación de canales 260 tras
la solicitud de un canal de datos de alta velocidad desde la etapa
307 de la figura 3A. El procesador de formación de canales puede ser
una unidad procesadora de radio (RPU) de la estación base del
sistema del estado de la técnica ilustrativo que se ha descrito
anteriormente, y la RPU puede asignar segmentos de tiempo de la
portadora de RF a las comunicaciones de abonados a través de un
canal de comunicación.
Empezando en la etapa 320 de la figura 3B, el
procesador normalmente asigna un canal de voz para una llamada
telefónica; sin embargo, se puede elegir cualquier proceso inicial
de asignación, como se describe en la patente US 4.675.863. A
continuación, la etapa 321 comprueba si hay una solicitud de un
canal de datos de alta velocidad a partir de la etapa 307 de la
figura 3A. Si no hay ninguna petición, la asignación se mantiene en
el modo por defecto, que es de voz para esta disposición
ilustrativa. Si hay una petición, la etapa 322 comprueba el
equipamiento del abonado para determinar si el abonado está equipado
para aceptar un canal de datos de alta velocidad. Si el abonado no
está equipado para aceptar un canal de datos de alta velocidad, se
asigna un canal de fax/datos de baja velocidad en la etapa 323
utilizando un número predeterminado de segmentos.
Si el abonado está equipado para un canal de
datos de alta velocidad, la etapa 324 determina si el abonado está
equipado para aceptar un canal de datos de alta velocidad del tipo
de velocidad ultrarrápida ("Canal UHSD") (o si se ha
solicitado). Si es así, la etapa 325 comprueba si hay un número
predeterminado de segmentos de portadora de RF disponible, y si es
así, la etapa 326 crea el canal UHSD. La etapa 325 puede ser
realizada por un procesador que controla una memoria que contiene
las asignaciones actuales de los canales del sistema para saber si
hay disponible un número requerido de segmentos de tiempo de RF de
dieciséis fases (cuatro para la disposición ilustrativa). Si el
número requerido de segmentos no está disponible, entonces intenta
averiguar si se puede crear el canal como uno de tipo de datos de
alta velocidad ("Canal HSD") como se describe posteriormente en
la etapa
328.
328.
Si la disponibilidad del abonado (o la
solicitud) indica que el canal de datos de alta velocidad no debería
formarse como un canal de velocidad ultrarrápida de tipo canal UHSD
en la etapa 324, la etapa 327 comprueba si la solicitud o
disponibilidad del abonado indica que el canal de datos de alta
velocidad debería formarse como un canal de tipo HSD de alta
velocidad. En caso contrario, se forma el canal de datos de baja
velocidad en la etapa 323, como se ha descrito anteriormente, pero
si se solicita o provee el Canal HSD, entonces la etapa 328 verifica
si el número predeterminado de segmentos de tiempo de la portadora
de RF está disponible para el canal de HSD.
La etapa 328 puede ser realizada por un
procesador que comprueba si una memoria contiene las asignaciones
actuales de los canales del sistema para encontrar si hay un primer
número necesario de segmentos de tiempo disponible (segmentos de
tiempo de RF de dieciséis fases) (tres para la disposición
ilustrativa), y si no es así, si hay un segundo número necesario de
segmentos de tiempo disponible (segmentos de RF de ocho fases)
(cuatro para la disposición ilustrativa). Si el número necesario de
segmentos de tiempo está disponible, se asignan los segmentos de
tiempo y se forma el canal de HSD en la etapa 329. Si la etapa de
disponibilidad de canal de alta velocidad no puede encontrar el
número necesario de canales, entonces la etapa 323, simplemente
asigna el canal de baja velocidad.
Volviendo a la figura 3A, en la etapa 308, el
proceso comprueba la respuesta a la solicitud del canal de datos de
alta velocidad. Si en la etapa 308 se deniega la solicitud y no se
ha formado ningún canal de datos de alta velocidad, entonces se
ejecutan la etapa 303 y la secuencia para asignar los algoritmos de
baja velocidad. Si la solicitud de canal de datos de alta velocidad
es aceptada, la etapa de disponibilidad de canal de alta velocidad
309 determina qué tipo de canal ha sido asignado. Si el canal de
datos de alta velocidad se corresponde con los datos de velocidad
ultrarrápida, se ejecutan los algoritmos de codificación del CODEC
de datos de velocidad ultrarrápida 250 en la etapa 310, y si el
canal de datos de alta velocidad se corresponde con los datos de
alta velocidad, se ejecutan los algoritmos de codificación en el
CODEC de datos de alta velocidad 240 en la etapa 311.
El códec de alta velocidad 240 y el códec de
velocidad ultrarrápida 250 proporcionan la compresión de un canal de
datos bidireccional con señales telefónicas muestreadas (Modulación
de códigos por pulsos (PCM)), siendo las señales telefónicas, en la
disposición ilustrativa, la señal de entrada y la señal de salida.
Las señales telefónicas proporcionadas al proceso de compresión
suelen ser de PCM de ley A o ley Mu de 64 kb/s, aunque se pueden
utilizar muestras enteras de 16 bits a 128 kb/s, o de otro tipo,
empleando un proceso de conversión. El proceso de compresión
comprime el flujo de bits de la muestra de 64 kb/s (o 128 kbs) a una
velocidad de datos inferior. Los datos de velocidad inferior son
enviados por el canal de RF para el proceso de expansión, que
expande de nuevo los datos de velocidad inferior en un flujo de bits
de la muestra reconstruida de 64 kb/s (o 128 kb/s). El objetivo del
codificador es que las muestras sintetizadas o reconstituidas sean
una representación aproximada de la señal muestreada
original.
original.
En los sistemas de PCM, las señales analógicas
en banda vocal se convierten en una secuencia de muestras digitales
a una velocidad de muestreo de 8 miles de muestras/segundo. Las
muestras tienen un ancho de 8 bits, lo que permite 256 niveles de
cuantificación posibles. Cuando las señales analógicas se muestrean,
un importante factor de mérito es la relación de señal a ruido de
cuantificación (SQNR). Para un cuantificador uniformemente separado,
la SQNR es 6B-1.24 dB, donde B es el número de bits
por muestra cuantificada.
Un cuantificador uniforme de 8 bits por lo tanto
tiene una SQNR de 46,76 dB, que es excelente para las señales de
voz. Esta SQNR sólo se consigue si la señal analógica original tiene
una amplitud que ocupa todo el rango dinámico de la cuantificación.
Si el rango dinámico de la señal original supera aquel del
cuantificador, se produce una limitación. Este es un tipo muy
indeseable de distorsión para ambas señales tanto de voz como de
módem en banda vocal. Si la señal original tiene un rango dinámico
menor que el del cuantificador, la SQNR resultante es menor que el
óptimo de 46,76 dB. Por cada dB que el rango dinámico de la señal
sea menor que el rango dinámico del cuantificador, se produce una
pérdida de 1 dB de la SQNR.
Dado que las señales en banda vocal utilizadas
en telefonía tienen un amplio rango dinámico, un cuantificador
uniforme puede no ser la opción óptima. Por lo tanto, no se emplean
cuantificadores no uniformes. Hay dos estándares para los
cuantificadores no uniformes para la PCM: La ley Mu y la ley A, y
estos estándares son muy conocidos en la técnica y han sido
descritos en el capítulo 8 de Sistemas de comunicación, por Simón
Haykin. Ambas técnicas utilizan niveles de cuantificadores separados
logarítmicamente con el fin de aumentar el rango dinámico de los
cuantificadores. La figura 4A muestra las características del
cuantificador de ley A.
La separación entre los niveles del
cuantificadores a niveles de señal altos es mayor que la separación
a niveles bajos. El resultado es una SQNR más uniforme en una
muestra para el muestreo. Aunque la mejor SQNR para estos
cuantificadores es menor que la del cuantificador uniforme de 8
bits, estos cuantificadores pueden proporcionar una buena SQNR en un
rango más amplio de niveles de señal.
La figura 4B compara el resultado de la SQNR con
el nivel de señal de una ley A y un cuantificador uniforme de 8
bits. Aunque el cuantificador uniforme muestra un rendimiento
superior a niveles altos de señal, el cuantificador de ley A
conserva una buena SQNR en un rango dinámico más amplio.
Los módems en banda vocal funcionan bien en una
red de telefonía que utilice cualquiera de las leyes Mu o A de PCM a
64 kb/s debido al amplio rango dinámico. El nivel de salida de
transmisión de estos módems es alto con el fin de utilizar los
canales a su máxima capacidad, pero los canales telefónicos tienen
diversas pérdidas de nivel de señal. Como resultado, a pesar de que
el nivel de salida del módem esté fijado en un nivel alto, el nivel
en otro punto de la red puede ser significativamente inferior. El
rango dinámico de la PCM compensa esta situación.
La compresión de la PCM de 64 kb/s a una
velocidad de datos inferior disminuye el número de bits por muestra
y por lo general produce una disminución significativa en la SQNR.
La distorsión producida por la compresión se minimiza diseñando
dinámicamente un cuantificador para ajustar el rango dinámico de la
señal de entrada. Una vez que los dos rangos dinámicos se
corresponden, las muestras se cuantifican usando un cuantificador
con la separación de niveles que se acaba de definir.
La figura 4C ilustra un ejemplo simple del
método de compresión mediante la asignación de las muestras de señal
de una cuantificación a otra cuantificación. Un bloque de muestras
de señal 410 se compone de tres muestras 411, 413 y 415. Un primer
conjunto de niveles de cuantificación 420 indica el valor aproximado
de las amplitudes de muestras 412, 414 y 416. Sin embargo, los
niveles de cuantificación requieren que un cierto número de bits de
información, cinco bits para los 20 niveles que se muestran de la
primera cuantificación, se transmitan a un receptor para representar
a uno de los niveles de la primera cuantificación. Para enviar tres
valores de muestra correspondientes a las tres muestras 411, 413 y
415, quince bits son deseables.
El método ilustrativo de la presente divulgación
define un nuevo conjunto de niveles para cada bloque de muestras de
señal basado en la amplitud pico. Como se muestra en la figura 4C,
el bloque de muestras 410 tiene una muestra 413 que tiene un valor
de amplitud pico 414. El método define un nuevo conjunto de niveles
de cuantificación mediante la definición de la amplitud pico 414
como el valor más alto de nivel, y determina un número
predeterminado de valores de nivel por debajo de esta amplitud. Como
se muestra en la figura 4C, esto corresponde a 5 valores de nivel.
Para esta nueva cuantificación, sólo tres bits son necesarios para
definir un valor de nivel, pero el valor de la amplitud pico debe
ser enviada también como un factor de graduación para indicar la
relación entre los valores nuevos de los niveles del cuantificador y
los valores originales de los niveles del cuantificador. En
consecuencia, o se transmiten cinco bits correspondientes al valor
original de la amplitud pico y nueve bits (tres por muestra) para el
bloque de muestras 410, o se necesitan catorce bits. El ejemplo
muestra que se envía un bit menos, sin embargo, si hay diez muestras
en el bloque, el método de cuantificación original requiere el envío
de cincuenta bits, pero el nuevo cuantificador sólo requiere el
envío de treinta y cinco bits.
A continuación se describen las disposiciones
diseñadas para los estándares de la ley Mu y la ley A. Sin embargo,
las técnicas descritas se extienden fácilmente a cualquier sistema
de recepción de muestras cuantificadas con un cuantificador de
compresión y expansión no uniforme.
La figura 5A es un diagrama de bloques de un
codificador de alta velocidad. El codificador de la disposición
ilustrativa transforma los datos entre la PCM de 64 kb/s y el flujo
de datos comprimidos codificados con corrección de errores hacia
adelante (FEC) de 46,58 kb/s. La velocidad de datos comprimidos es
de 40,267 kb/s, y el resto del flujo de bits transmitido se utiliza
para la corrección de errores.
Como se muestra en la figura 5, el codificador
de datos de alta velocidad de la presente invención incluye un búfer
opcional 510, un expansor de PCM 520, un proceso de cálculo de
ganancia 522, un retardo 521, un cuantificador de muestras de datos
523, y un proceso de codificación de transmisión 530 opcional. El
proceso de codificación de transmisión 530 incluye además un
codificador FEC 532 y un intercalador 531.
El búfer opcional 510 tiene un número
predeterminado de muestras para crear un bloque de muestras para el
proceso de compresión de datos de alta velocidad. Alternativamente,
las muestras pueden ser recibidas en un formato de bloque. El
expansor de PCM 510 convierte las muestras de la PCM de ley A o ley
Mu en muestras lineales. El proceso de cálculo de ganancia 522
calcula el valor de ganancia cuantificada para el bloque de
muestras, y el cuantificador de muestras de datos utiliza el valor
de ganancia cuantificada para crear un cuantificador separado
uniformemente con los valores del nivel de cuantificación graduado
por el valor de ganancia cuantificada. El retardo muestra que el
valor de ganancia cuantificada se determina antes de que el proceso
de compresión cree las muestras cuantificadas codificadas y el
proceso de codificación de transmisión 530 se utiliza para
proporcionar la codificación con corrección de errores para la
transmisión de la ganancia cuantificada codificada y las muestras
cuantificadas codifica-
das.
das.
A continuación se describe el funcionamiento del
codificador de compresión de datos de alta velocidad. Como se
muestra en la figura 5A, las muestras de PCM de 64 kb/s (ley A o ley
Mu) son recibidas por un búfer 510. El búfer 510 proporciona las
muestras de PCM como bloques de muestras de 22,5 milisegundos. A la
velocidad de 8 miles de muestras/segundo de la PCM, cada bloque
contiene 180 muestras. La trama de la PCM recibida se introduce en
el expansor de PCM 520, que convierte las muestras de ley Mu o ley A
en muestras lineales de 16 bits (muestras enteras de 16 bits).
El bloque resultante de muestras lineales, que
son muestras enteras de 16 bits en la disposición ilustrativa, se
introduce en el proceso de cálculo de ganancia 522, que encuentra la
muestra en el bloque con el valor de amplitud más grande (valor
absoluto). La amplitud de esta muestra determina el valor de
ganancia cuantificada para el bloque. El valor de ganancia
cuantificada puede ser el valor de amplitud, la diferencia entre el
valor máximo de la muestra y la amplitud del bloque más grande, o un
valor multiplicador. El valor de ganancia cuantificada es
cuantificado utilizando un cuantificador separado logarítmicamente
de 64 niveles. El proceso de cálculo de ganancia 522 proporciona
tanto el valor de ganancia cuantificada como el valor de ganancia
cuantificada codificado. El valor de ganancia cuantificada
codificado es un número de 6 bits que representa uno de los 64
niveles en el cuantificador de ganancia separado
logarítmicamente.
El valor de ganancia cuantificada del cálculo de
ganancia 522 y el bloque de muestras del proceso de expansión de PCM
son proporcionados al cuantificador de muestras de datos 523. El
retardo 521 se muestra para indicar que el proceso de cálculo de
ganancia 522 debe completar la tarea en el bloque antes de que las
muestras sean comprimidas por el cuantificador de muestras de datos
523. El cuantificador de muestras de datos 523 cuantifica las 180
muestras en el bloque utilizando un cuantificador separado
uniformemente de 32 niveles. Los niveles del cuantificador se
ajustan dinámicamente bloque por bloque utilizando el valor de
ganancia cuantificada. Por lo tanto, los niveles del cuantificador
separado uniformemente varía de + valor de ganancia cuantificada a -
valor de ganancia cuantificada para el conjunto actual de 180
muestras. El cuantificador de muestras emite solo la representación
codificada de 5 bits de las 180 muestras, pues la compresión no
requiere los valores cuantificados reales.
La ganancia cuantificada codificada y las
muestras cuantificadas codificadas se introducen opcionalmente en el
proceso de codificación de transmisión 530, que incluye el
intercalador 531 y el codificador FEC 532. El codificador FEC 532 es
un codificador Hamming extendido (64, 57) y el código Hamming es
capaz de corregir un error de un bit y detectar un error de dos bits
en cada bloque de 64 bits. El codificador FEC 532 recibe la ganancia
cuantificada codificada y las muestras cuantificadas codificadas y
las proporciona al intercalador 531, y el intercalador 531 emite los
datos comprimidos codificados. El intercalador de una disposición
ilustrativa de la presente divulgación es un intercalador de bloques
de 16 * 64 bits.
La figura 5B muestra una disposición ilustrativa
del proceso de codificación de transmisión 530 incluyendo el
intercalador 531 y el codificador Hamming FEC 532. Se muestra un
bloque de 64 por 16 bits. Cada una de las 16 filas representa una
sola palabra código Hamming extendida de 64 bits. En el codificador,
se leen los datos en el bloque del intercalador de izquierda a
derecha a través de las filas empezando por la palabra código 0 bit
0 y terminando con la palabra código 15 bit 63. Las posiciones de
los bits (columnas) 0, 1, 2, 4, 8, 16 y 32 se omiten y se completan
con cero. Después de completar el intercalador 531, la codificación
Hamming se realiza mediante el codificador FEC 532 en los 57 bits de
datos en cada fila. Los bits de paridad Hamming se introducen en las
posiciones de bits 1, 2, 4, 8, 16 y 32, como se muestra en el
diagrama. El bit de verificación de la paridad se introduce en la
posición bit 0. Los bits de paridad y los bits de verificación de la
paridad para los 16 códigos se pueden calcular a la vez utilizando
una función O-Exclusiva amplia de 16 bits. Los bits
de paridad Pi se calculan como sigue:
(k-1) & 2^{i}
\neq 0, donde "&" es una función binaria AND bit a
bit.
Después de introducir los bits de paridad en sus
posiciones de bit, los bits de verificación de la paridad PC (un bit
por cada código) se calculan de la siguiente manera:
Una vez que los bits de paridad se han calculado
e introducido, se leen los datos del intercalador de arriba a abajo
por las columnas empezando con la palabra código 0, bit 0 y
terminando con la palabra código 15, bit 63.
La figura 6A es un diagrama de bloques de alto
nivel del decodificador de datos de alta velocidad según una
disposición ilustrativa de la presente divulgación. El decodificador
de datos de alta velocidad implementa la inversa del proceso de
compresión del codificador de datos de alta velocidad, y el
decodificador incluye un proceso de decodificación de transmisión
601 opcional, un decodificador de ganancia de trama 610, un
decuantificador de muestras de datos 620, un
compresor-expansor 630 y un búfer 640. El proceso de
decodificación de transmisión 801 incluye un desintercalador 603 y
un decodificador FEC 602.
A continuación se describe el funcionamiento del
decodificador de datos de alta velocidad con referencia a la figura
6A. Los datos comprimidos recibidos se introducen opcionalmente en
el desintercalador 603, que es un proceso de desintercalación de
bloques de 16 * 64 bits. La salida del desintercalador 603 se
introduce en el decodificador FEC 602, que es un decodificador
Hamming extendido (64, 57). El decodificador Hamming puede corregir
errores de 1 bit y detectar errores de 2 bits por bloque. La Figura
6B muestra el proceso de descodificación Hamming y del
desintercalador de una disposición de la presente divulgación. Los
datos se leen en el desintercalador 603 de arriba a abajo empezando
por la palabra código 0 bit 1 y terminando con la palabra código 15
bit 63. El síndrome se calcula como sigue:
Cálculo de los bits de paridad:
(k-1) & 2^{i}
\neq 0, donde "&" es una función binaria AND bit a
bit.
Síndrome = concatenación P5 | P4 | P3 | P1
| P0.
Los bits de verificación de la paridad (un bit
por cada código) se calculan de la siguiente manera:
La representación numérica del síndrome indica
la posición del bit (si existe), en la que se ha producido un error
de bit. Cuando se produce un error de bit, el bit se invierte
(corrige) si se ha establecido el bit de verificación de la paridad
para ese código. De lo contrario, se asume que hay dos (o más)
errores de bits en el código y el síndrome es incorrecto. Si el
síndrome es cero, no se ha producido error de bit. Como en el caso
del codificador, los bits de paridad y los bits de verificación de
la paridad para las 16 palabras código se pueden calcular al mismo
tiempo utilizando una operación O-Exclusiva amplia
de 16 bits.
Volviendo a la figura 6A, los datos
decodificados del decodificador FEC 602 consta de las muestras
cuantificadas codificadas y de la ganancia cuantificada codificada.
La ganancia cuantificada codificada se proporciona al decodificador
de ganancia 610 que lee el valor de ganancia cuantificada de una
tabla utilizando la ganancia cuantificada codificada como el índice
en la tabla. Como se mencionó anteriormente, la ganancia
cuantificada codificada representa un valor de nivel de un
cuantificador separado logarítmicamente de 64 niveles.
El valor de ganancia cuantificada se proporciona
al decuantificador de muestras de datos 620, donde se utiliza para
graduar los valores de una tabla de niveles del cuantificador
uniforme de 32 niveles. La tabla graduada del cuantificador
decodifica las muestras cuantificadas codificadas en un bloque de
muestras cuantificadas lineales.
El bloque de muestras cuantificadas lineales es
convertido en un bloque de muestras de PCM (ley A o ley Mu) por el
proceso de compresión y expansión de PCM 630. El bloque de muestras
de PCM, se proporciona opcionalmente al búfer 640 que proporciona
las muestras de PCM como una señal de 64 kb/s de salida.
La figura 7A es un diagrama de bloques de alto
nivel del codificador de velocidad ultrarrápida. El codificador de
velocidad ultrarrápida realiza la compresión de datos y la expansión
de las señales de módem en banda vocal de velocidad ultrarrápida. El
codificador transforma los datos entre la PCM de 64 kb/s y un flujo
de datos comprimidos codificados (FEC) de 62,58 kb/s. La velocidad
real de datos comprimidos es de 56,311 kb/s, y el resto del flujo de
bits se utiliza para los datos de corrección de errores. El códec de
velocidad ultrarrápida es similar al códec de alta velocidad.
Como se muestra en la figura 7A, el codificador
de datos de velocidad ultrarrápida incluye un búfer 710 opcional, un
preprocesador de formato de muestra 720 opcional, un proceso de
cálculo de ganancia 722, un retardo 721, un cuantificador de
muestras de datos 723, y un proceso de codificación de transmisión
730 opcional. El proceso de codificación de transmisión 730 incluye
además un codificador FEC 732 y un intercalador 731.
El búfer 710 opcional tiene un número
predeterminado de muestras para crear un bloque de muestras para el
proceso de compresión de datos de velocidad ultrarrápida. El
preprocesador de formato de muestra 710 elimina la ley A, o
cualquier otro formato de transmisión estándar de las muestras de
PCM y también convierte los valores de la muestra en un formato
numérico predeterminado, tal como sus equivalentes decimales, para
mayor comodidad en el procesamiento posterior. El proceso de cálculo
de ganancia 722 calcula el valor de ganancia cuantificada para el
bloque de muestras, y el cuantificador de muestras de datos utiliza
el valor de ganancia cuantificada para crear un conjunto de niveles
del cuantificador con una separación predeterminada y con los
valores de nivel de cuantificación graduados por el valor de
ganancia cuantificada. El retardo muestra que el valor de ganancia
cuantificada se determina antes de que el proceso de compresión cree
las muestras cuantificadas codificadas y el proceso de codificación
de transmisión 730 se utiliza para proporcionar la codificación con
corrección de errores para la transmisión de la ganancia
cuantificada codificada y las muestras cuantificadas
codificadas.
A continuación se describe el funcionamiento del
codificador de compresión de datos de velocidad ultrarrápida. Las
muestras de PCM de 64 kb/s (ley A o ley Mu) son proporcionadas al
búfer 710. El búfer 710 proporciona las muestras de PCM como bloques
de muestras de 22,5 milisegundos. A la velocidad de 8 miles de
muestras/segundo de la PCM, cada bloque contiene 180 muestras.
A diferencia del códec de alta velocidad, el
códec de velocidad ultrarrápida no convierte las muestras PCM en
muestras lineales. En lugar de ello, los datos de PCM de 8 bits se
convierten en un tipo predeterminado de formato para la
representación de la muestra. En la disposición ilustrativa, para la
ley Mu, no se requiere ninguna operación para convertir al formato,
pero para la ley A, el preprocesador de formato de muestra 720
convierte las muestras en un formato de valor de nivel
predeterminado antes del siguiente procesamiento del cuantificador.
Como es evidente para un experto en la materia, las muestras de ley
Mu podrían convertirse en una representación de ley A, o en otra
disposición ilustrativa, ambos formatos podrían convertirse en un
tercer formato predeterminado.
En el códec de velocidad ultrarrápida, es
deseable que el tipo de compresión de PCM sea el mismo en ambos
extremos de transmisión y recepción del enlace. De lo contrario, sin
más procesamiento, las diferencias entre las características de la
ley Mu y la ley A pueden producir una no linealidad en las
características de extremo a extremo de la codificación de
compresión.
El bloque de muestras recibido en el formato de
muestra predeterminado se proporciona al proceso de cálculo de
ganancia 722, que encuentra la muestra en el bloque con el valor de
amplitud más grande (valor absoluto). La amplitud de esta muestra
determina la ganancia cuantificada para el bloque. La ganancia
cuantificada requiere 7 bits, pues no se usa el bit de signo de la
amplitud.
La tabla 5 muestra cómo se representan los
números en los estándares de ley A y ley Mu. Se determina el valor
absoluto de la muestra correspondiente para esas representaciones
respectivas y se calcula la amplitud máxima.
\vskip1.000000\baselineskip
La ganancia cuantificada del proceso de cálculo
de ganancia 722 y el 2º bloque complementario, se proporcionan al
cuantificador de muestras de datos 723 después de que el valor de
ganancia cuantificada haya sido calculado, como lo demuestra la
presencia del retardo 721.
El cuantificador de muestras de datos 723 crea
un cuantificador nuevo con un conjunto de niveles del cuantificador
a partir del bloque de muestras de ley A o ley Mu. La siguiente
explicación describe cómo se determina el nuevo cuantificador para
un bloque de muestras. El cuantificador de ley A divide el rango de
amplitudes de entrada en 7 segmentos, y el cuantificador de ley Mu
divide el rango de amplitudes de entrada en 8 segmentos. Para mayor
comodidad, la explicación siguiente describe el proceso de ley A de
7 segmentos, pero es evidente para un experto en la materia extender
la explicación de la ley A a la compresión de muestras de ley
Mu.
Cada segmento (excepto el primero) tiene un
rango de amplitudes que es la mitad del siguiente, y cada segmento
(excepto el primero) tiene 16 valores de nivel de cuantificación.
Como resultado, el tamaño del paso de cuantificación en cada
segmento es el doble que el anterior. La Tabla 6 enumera los
segmentos del cuantificador de ley A, junto con sus rangos de
amplitud y tamaño de los pasos de una disposición ilustrativa.
\vskip1.000000\baselineskip
Las muestras que representan la señal de datos
de entrada pueden abarcar todo el rango dinámico del cuantificador
de ley A, y el cuantificador de ley A se convierte en un
cuantificador nuevo eliminando los niveles seleccionados de los
niveles del cuantificador de ley A. A continuación se ilustra el
proceso si el cuantificador nuevo resultante tiene una separación de
valores de nivel uniforme y todos los segmentos se utilizan para
representar un bloque de muestras. El tamaño de paso del último
segmento, 1/32, es el mayor tamaño de paso en el cuantificador, por
lo tanto, todos los valores de nivel del cuantificador en el último
segmento se mantienen. El sexto segmento tiene un tamaño de paso de
valor de nivel del cuantificador de 1/64. Un tamaño de paso de 1/32
en el séptimo segmento determina que cualquier otro nivel del
cuantificador en el sexto segmento es eliminado, lo que da como
resultado un tamaño de paso de 1/32. Del mismo modo, este proceso se
repite para el quinto al tercer segmento. El primer y segundo
segmento combinados sólo abarcan un rango de 1/32, y por lo tanto,
ninguno de los niveles del cuantificador se mantiene. Esto se
traduce en 31 niveles positivos y 31 niveles negativos, y se
mantiene un nivel cero para separar el primer segmento positivo y el
primer segmento negativo, dando un cuantificador uniforme de
63
niveles.
niveles.
A continuación, el proceso calcula la amplitud
máxima de un bloque de muestras y determina qué segmento de ley A
contiene esa amplitud. Para ese bloque de datos se ignoran todos los
segmentos superiores a ese "segmento pico". El tamaño del paso
del segmento pico define el tamaño del paso del cuantificador. Por
lo tanto, en el cuantificador uniforme resultante para el bloque,
todos los niveles del cuantificador en el segmento pico se
mantienen, la mitad de los niveles en el segmento inmediatamente
inferior se mantienen, y los valores de nivel del cuantificador se
asignan hasta que o bien se alcanza el último segmento o bien ya no
quedan disponibles otros valores de nivel del
cuantificador.
cuantificador.
En la figura 9 se muestra el método de
funcionamiento del cuantificador de velocidad ultrarrápida, un
cuantificador de 128 niveles, de una disposición ilustrativa de la
presente divulgación.
En la etapa 904, el método recibe un bloque de
muestras comprimido y expandido (tal como por compresión y expansión
de ley A o ley Mu).
En la etapa 906, se determina la muestra de la
amplitud pico en el bloque y el segmento correspondiente, y el valor
de la amplitud pico es el segmento pico.
En la etapa 910, se mantienen todos los valores
de nivel del cuantificador del segmento pico.
En la etapa 912, a menos que se haya alcanzado
el nivel cero, se mantienen los 16 niveles del segmento
siguien-
te.
te.
En la etapa 914, a menos que se alcance el nivel
cero, se mantienen los 16 niveles del segmento siguiente.
En la etapa 916, a menos que se alcance el nivel
cero, se mantiene cualquier otro nivel (valores de 8 niveles) del
segmento siguiente.
\newpage
En la etapa 918, a menos que se alcance el nivel
cero, se mantienen cuatro niveles del segmento siguiente más
bajo.
En la etapa 920, a menos que se alcance el nivel
cero, se mantienen 2 niveles del segmento siguiente más bajo.
En la etapa 922, a menos que se encuentre el
nivel cero, se mantiene 1 nivel del segmento siguiente más bajo.
En la etapa 924, se mantiene el nivel cero.
Por último, en la etapa 926, se crean los
niveles negativos utilizando magnitudes iguales como los niveles
positivos, pero de signo opuesto, estableciendo un valor de
signo.
La amplitud pico (7 bits) y 180 muestras
codificadas de 7 bits comprenden la salida comprimida del proceso de
compresión del codificador de velocidad ultrarrápida.
Volviendo a la figura 7A, la ganancia
cuantificada codificada y las muestras cuantificadas codificadas se
proporcionan al proceso de codificación de transmisión 730. La
disposición ilustrativa del proceso de codificación de transmisión
730 incluye el codificador FEC 732, que es, por ejemplo, un
codificador Hamming (87, 80). El código Hamming es capaz de corregir
un error de un bit en el bloque de 87 bits. El codificador FEC
proporciona las muestras de datos comprimidas y cuantificadas
uniformemente codificadas con corrección de errores hacia adelante
al intercalador 731, que es, por ejemplo, un intercalador de bloques
de 16 * 87 bits. El intercalador 731 proporciona datos comprimidos
codificados para la modulación en el canal de comunicación por
RF.
La figura 7B es un diagrama de bloques del
proceso de codificación de transmisión de la disposición ilustrativa
del codificador de datos de velocidad ultrarrápida. Se muestra un
bloque de 87 por 16 bits. Cada una de las 16 filas representa una
sola palabra código Hamming de 87 bits. En el codificador, se leen
los datos en el bloque del intercalador de izquierda a derecha a
través de las filas empezando por la palabra código 0 bit 1 y
terminando con la palabra código 15 bit 86. Las posiciones de los
bits (columnas) 1, 2, 4, 8, 16, 32 y 64 se omiten y se completan con
cero. La última palabra/columna del bloque del intercalador recibe
un tratamiento especial. Sólo contiene los datos en sus primeras 3
filas/posiciones de bits. El resto de filas/posiciones de bits se
completan con
cero.
cero.
Después de completar el intercalador, la
codificación Hamming se realiza en los 80 bits de datos en cada
fila. Los bits de paridad Hamming se introducen en las posiciones de
bits 1, 2, 4, 8, 16, 32 y 64, como se muestra en el diagrama. Los
bits de paridad para 6 códigos se pueden calcular a la vez
utilizando una función O-Exclusiva amplia de 16 bits
del DSP. Los bits de paridad Pi se calculan como sigue y como se
muestra en la Tabla 7.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(k-1) & 2^{i}
\neq 0, donde "&" es una función binaria AND bit a
bit.
\vskip1.000000\baselineskip
Una vez que los bits de paridad se han calculado
e introducido, se leen los datos del intercalador de arriba a abajo
por las columnas empezando con la palabra código 0, bit 1 y
terminando con la palabra código 15, bit 87.
\newpage
La Tabla 8 muestra el bloque del intercalador.
Hay 88 palabras numeradas del 0 al 87. La primera palabra no se
utiliza, pero se mantiene la similitud con el HSD. La primera
palabra no se transmite. Los números de 0 a 1266 representan los
1.267 bits de las 181 palabras. "P" de la tabla 8 representa la
paridad.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 8A es un diagrama de bloques del
decodificador de datos de velocidad ultrarrápida de la presente
divulgación. El proceso de expansión de datos es la inversa del
proceso de compresión de datos, y el decodificador incluye un
proceso de decodificación de transmisión 801 opcional, un
decodificador de ganancia 810, un decuantificador de muestras de
datos 820, un reprocesador de formatos de muestras 830 opcional, y
un búfer 840 opcional. El proceso de decodificación de transmisión
801 opcional incluye un desintercalador 803 y un decodificador FEC
802.
Como se muestra en la Figura 8A, los datos
comprimidos codificados recibidos son proporcionados al proceso de
decodificación de transmisión 801 para eliminar la codificación de
transmisión y corregir los errores de transmisión. El proceso de
decodificación de transmisión 801 de la disposición ilustrativa de
la presente invención incluye el desintercalador 803, que es un
desintercalador de bloques de 16 * 87 bits. La salida del
desintercalador 803 es proporcionada al decodificador FEC 802, que
es un decodificador Hamming (87, 80). El decodificador Hamming puede
corregir errores de 1 bit por bloque.
La Figura 8B muestra una disposición del proceso
de transmisión de decodificación del decodificador de datos de
velocidad ultrarrápida de una disposición de la presente
divulgación, incluyendo la desintercalación y decodificación
Hamming. Los datos comprimidos codificados se leen en el
desintercalador de arriba a abajo empezando por la palabra código 0
bit 1 y terminando con la palabra código 15 bit 86. El tratamiento
especial es necesario para la última columna/palabra.
La representación numérica del síndrome indica
la posición del bit (si existe), en la que se ha producido un error
de bit. Cuando se produce un error de bit, el bit se invierte
(corrige). Si el síndrome es cero, no se ha producido error de bit.
Como en el caso del codificador de datos de velocidad ultrarrápida,
los bits de paridad para hasta 16 palabras código se pueden calcular
al mismo tiempo utilizando una operación O-Exclusiva
amplia de 16 bits.
El síndrome se calcula como sigue:
Cálculo de los bits de paridad:
(k-1) & 2^{i}
\neq 0, donde "&" es una función binaria AND bit a
bit.
Síndrome = concatenación P6 | P5 | P4 | P3
| P2 P1 P0.
Los datos decodificados del decodificador FEC
801 constan de las muestras cuantificadas codificadas y de la
ganancia cuantificada codificada. La ganancia codificada se
introduce en el decodificador de ganancia, que proporciona el valor
de ganancia cuantificada del decuantificador de muestras de datos
820.
El cuantificador de muestras de datos genera una
tabla de consulta que contiene los niveles del cuantificador de ley
A (o ley Mu) correspondientes a las muestras codificadas de 7 bits
utilizando el valor de ganancia cuantificada (la muestra de la
amplitud pico del bloque). El cuantificador es creado usando
exactamente el mismo procedimiento que se describe en la sección
Codificador de datos de velocidad ultrarrápida, en el que la tabla
de consulta tiene 256 entradas, con cada una de las entradas
correspondiendo a uno de los 128 posibles valores de las muestras
cuantificadas codificadas. Sin embargo, la tabla de consulta se
utiliza de manera opuesta. Una vez que se genera la tabla de
consulta con 128 entradas de los posibles valores de las muestras
cuantificadas codificadas, las muestras de PCM correspondientes se
encuentran en la tabla haciendo avanzar las correspondientes
muestras cuantificadas codificadas (7 códigos de bits) hasta la
entrada de la tabla.
Como se muestra en la figura 8A, si se desea una
compresión y expansión de ley A, un reprocesador de formatos de
muestras 830 opcional transforma el bloque decodificado de las
muestras en un formato deseado de las muestras, tal como la ley A.
Ya sea para una ley A o una ley Mu, el bloque decodificado de
muestras correspondientes a las muestras de datos de velocidad
ultrarrápida reconstruidas es proporcionado al búfer de salida 840
que proporciona una señal comprimida y expandida de PCM de 64 kb/s
como una señal de salida.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante se ha elaborado únicamente como ayuda para el lector. No
forma parte del documento de Patente Europea. Aunque se ha prestado
mucha atención en la compilación de las mismas no se puede evitar
incurrir en errores u omisiones, declinando el OEP toda
responsabilidad a este respecto.
- \bullet US 4675863 A [0005][0025][0052]
- \bullet WO 9314492 A [0009]
- \bullet US 4974099 A [0008][0027]
- \bullet US 4785450 A [0031]
Claims (19)
1. Aparato de codificación de alta velocidad
para comprimir una señal de datos muestreada que tiene al menos un
bloque de señales de datos de muestras que comprende:
- un medio de recepción (520) del al menos un bloque de señales de datos que contiene al menos una muestra de señales de datos que tiene al menos un valor de amplitud pico, un medio de cálculo (522) para calcular un valor de ganancia respectivo para cada bloque de señales de datos, siendo el valor de ganancia proporcional al valor de la amplitud pico, y
- un medio de selección (523) para seleccionar un cuantificador uniforme correspondiente al valor de ganancia, el cuantificador uniforme teniendo una pluralidad de valores de nivel de cuantificación separados uniformemente que se determina a partir del valor de ganancia;
- en el que el cuantificador uniforme seleccionado cuantifica cada muestra de datos del bloque de señales de datos, y proporciona una pluralidad de muestras de datos comprimidas, y el valor de ganancia y la pluralidad de muestras de datos comprimidas constituyen una señal codificada.
2. El aparato de codificación de datos de alta
velocidad según la reivindicación 1, que comprende además:
- un medio de codificación de transmisión (530) para codificar y formar el valor de ganancia y la pluralidad de muestras de datos comprimidas en una señal de transmisión codificada.
3. El aparato de codificación de datos de alta
velocidad según la reivindicación 2, en el que el medio de
codificación de transmisión (530) comprende un intercalador (531) y
un codificador de corrección de errores hacia adelante, FEC,
(532).
4. El aparato de codificación de datos de alta
velocidad según la reivindicación 3, en el que el intercalador (531)
es un intercalador de bloques de 16 * 64 bits y el codificador FEC
(532) es un codificador Hamming extendido (64, 57).
5. El aparato de codificación de datos de alta
velocidad según la reivindicación 1, en el que el cuantificador
uniforme tiene 32 valores de nivel de cuantificación separados
uniformemente.
6. El aparato de codificación de datos de alta
velocidad según la reivindicación 1, en el que la señal de datos
muestreada es una señal cuantificada comprimida y expandida y el
medio de recepción (520) expande la señal de datos cuantificada
comprimida y expandida en una señal de datos muestreada lineal.
7. El aparato de codificación de datos de alta
velocidad según la reivindicación 6, en el que las señales
cuantificadas comprimidas y expandidas son del tipo ley A o del tipo
ley Mu.
8. El aparato de codificación de datos de alta
velocidad según la reivindicación 1, en el que el bloque de señales
de datos es un número predeterminado de muestras de señales de
datos.
9. El aparato de codificación de datos de alta
velocidad según la reivindicación 8, en el que el número
predeterminado corresponde a un número de muestras recibidas en 22,5
ms.
10. Aparato de decodificación de datos de alta
velocidad para expandir una señal de datos comprimida de alta
velocidad, el aparato comprendiendo un medio para recibir una
pluralidad de muestras de datos comprimidas y un valor de ganancia
correspondiente, un medio de selección (620) para la selección de un
cuantificador inverso uniforme correspondiente al valor de ganancia,
el cuantificador inverso uniforme teniendo una pluralidad de valores
de salida uniformemente separados que se determinan a partir del
valor de ganancia, y en el que el cuantificador inverso procesa cada
una de las muestras de datos comprimidas en base al valor de
ganancia para proporcionar un bloque de muestras de la señal de
datos reconstruida.
11. El aparato de decodificación de datos de
alta velocidad según la reivindicación 10, que comprende además un
medio de decodificación de transmisión (601) para decodificar el
valor de ganancia y la pluralidad de muestras de datos comprimidas a
partir de una señal de transmisión codificada.
12. El aparato de decodificación de datos de
alta velocidad según la reivindicación 11, en el que el medio de
decodificación de transmisión incluye un desintercalador (603) y un
decodificador FEC (602).
13. El aparato de decodificación de datos de
alta velocidad según la reivindicación 12, en el que el
desintercalador (603) es un desintercalador de bloques de 16 * 64
bits y el decodificador FEC (602) es un decodificador Hamming
extendido (64, 57).
14. El aparato de decodificación de datos de
alta velocidad según la reivindicación 10, en el que la pluralidad
de valores de nivel del cuantificador separado uniformemente es de
32 valores de nivel.
15. Sistema de transmisión de compresión de
datos de alta velocidad para transmitir una señal de datos de alta
velocidad a través de un canal de telecomunicaciones, en el que la
señal de datos de alta velocidad recibida es al menos un bloque de
señales de datos de muestras, el sistema comprendiendo:
- un codificador de datos de alta velocidad, que comprende
- a)
- un medio de recepción (520) de al menos un bloque de señales de datos que contiene al menos una muestra de señales de datos que tiene al menos un valor de amplitud pico;
- b)
- un medio de cálculo (522) para calcular un valor de ganancia respectivo para cada bloque de señales de datos, siendo el valor de ganancia proporcional al valor de la amplitud pico, y
- c)
- un medio de selección del cuantificador (523) para seleccionar un cuantificador uniforme correspondiente al valor de ganancia, el cuantificador uniforme teniendo una pluralidad de valores de nivel de cuantificación uniformemente separados que se determina a partir del valor de ganancia;
- en el que el cuantificador uniforme seleccionado cuantifica cada muestra de datos del bloque de señales de datos, y proporciona una pluralidad de muestras de datos comprimidas, y el valor de ganancia y la pluralidad de muestras de datos comprimidas constituyen una señal codificada;
- un medio para transmitir la señal codificada a través del canal de telecomunicaciones;
- un medio para recibir la señal codificada del canal de telecomunicaciones;
- y un decodificador de datos de alta velocidad, que comprende
- a)
- un medio para la recepción de la pluralidad de muestras de datos comprimidas y el valor de ganancia correspondiente;
- b)
- un medio de selección del cuantificador inverso (620) para seleccionar un cuantificador inverso uniforme correspondiente al valor de ganancia, el cuantificador inverso uniforme teniendo una pluralidad de valores de salida uniformemente separados que se determina a partir del valor de ganancia; y
- en el que el cuantificador inverso procesa cada una de las muestras de datos comprimidas en base al valor de ganancia para proporcionar un bloque de muestras de la señal de datos reconstruida.
16. El sistema de transmisión de datos de alta
velocidad según la reivindicación 15, que comprende además:
- un medio de codificación de transmisión (530) para codificar y formar la señal codificada en una señal de transmisión codificada; y
- un medio de decodificación de transmisión (601) para decodificar el valor de ganancia y la pluralidad de muestras de datos comprimidas de la señal de transmisión codificada.
17. El sistema de transmisión de datos de alta
velocidad según la reivindicación 16, en el que el medio de
codificación de transmisión (530) comprende un intercalador (531) y
un codificador de corrección de errores hacia delante, FEC, (532), y
el medio de decodificación de transmisión (601) incluye un
desintercalador (603) y un decodificador FEC (602).
18. El sistema de transmisión de datos de alta
velocidad según la reivindicación 17, en el que el intercalador
(531) es un intercalador de bloques de 16 * 64 bits, el codificador
FEC (532) es un codificador Hamming extendido (64, 57), el
desintercalador (603) es un desintercalador de bloques de 16 * 64
bits y el decodificador FEC (602) es un decodificador Hamming
extendido (64, 57).
19. El sistema de transmisión de datos de alta
velocidad según la reivindicación 15, en el que el cuantificador
uniforme tiene 32 valores de nivel de cuantificación separados
uniformemente y la pluralidad de valores de salida separados
uniformemente es de 32 valores de nivel.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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