ES2453901T3

ES2453901T3 - Método y aparato para la comprensión y transmisión de datos de alta velocidad

Info

Publication number: ES2453901T3
Application number: ES10179482.4T
Authority: ES
Inventors: Scott David Kurtz
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1997-11-04
Publication date: 2014-04-08
Anticipated expiration: 2017-11-04
Also published as: HK1056269A1; HK1020826A1; EP2276211B1; CN1228995C; CN100456779C; CN1422100A; US20030144836A1; US7061885B2; CN1110982C; CN1217860A; DE69731459T2; US6888815B2; US6526383B1; US6111870A; CN1901567A; HK1056289A1; US9295057B2; US7126934B2; ES2231899T3; ATE513437T1

Abstract

Unidad de comunicaci6n inalambrica que oamprende: medios para generar datos para la transmision a una segunda unidad de comunicación; medios para codificar los datos utilizando un codec seleccionado de una pluralidad de codecs (210, 220, 230, 240, 250), en el que cada uno de la plurafidad de codecs (210, 220, 230, 240, 250) este asociado a una velocidad de datos; medios para a correccien de errores hacia adelante, FEC, que codifican (532, 732) los datos coclificados segen un tipo seleccionado de codificacien FEC; medios para modular los datos codificados FEC segen un esquema de modulacion seleccionado; medios para transmitir los datos codificados FEC modulados a la segunda unidad de comunicacion en al menos un segmento de tiempo en una trama de acceso mOltiple por distribucion en el tiempo TDMA, caracterizada por medios para seleccionar (201) el codec en base a las condiciones del canal, donde el esquema de modulacien seleccionado y el tipo seleccionado de codificacion FEC se basan en el codec seleccionado.

Description

Método y aparato para la compresión y transmisión de datos de alta velocidad

CAMPO DE LA INVENCiÓN

[0001] Esta invención se refiere a una unidad y método 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 funcionamiento mejor de la transmisión y una mayor capacidad de comunicación del sistema.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

[0002] Los sistemas de telecomunicaciones son bien conocidos en la técnica, y los actuales sistemas telefónicos emplean varias técnicas de multiplexación para transmitir señales telefónicas de muchos usuarios en una linea de transmisión única, tal como un hilo o cable de fibra óptica. La mayorla 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.

[0003] 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 actuales sistemas digitales 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 de banda vocal se convierte en una señal digital de 64 kilobits por segundo (kb/s).

[0004] 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 móviles.

[0005] 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 distribución en el tiempo (TOMA). Para permitir el TOMA de los canales de comunicación por RF de FDMA, se ha empleado un método, llamado FDMAlTDMA 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.

[0006] 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 sei'iales 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 (kbls) por el canal de RF, como una señal de velocidad de bits reducida (por ejemplo, 14,6 kbls o menos). El receptor reconstruye la señal de voz de 64 kbls de la señal de velocidad de bits reducida, y el oyente percibe poca o ninguna pérdida de calidad de la señal.

[0007] El método subyacente de compresión de voz, incluyendo RELP, es un algoritmo de codificación y decodificación que aprovecha las características conocidas de las seliales de voz. Un tipo de método 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 sei'iales 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 caracteristicas de las señales de voz.

[0008] En consecuencia, algunos sistemas de comunicación por RF monitorizan la sei'ial telefónica para detectar la presencia de una señal de comunicación de datos. Normalmente, se han detectado sei'iales de datos que reenviaban 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 kbJs (datos de alta velocidad) o superiores (datos de velocidad ultrarrápida, tales como 14,4 kb/s 028,8 kbJs, 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

5 velocidades de datos más altas, causan una degradación de la calidad de la señal del módem o fax, y la máquina del módem o fax reducirán frecuentemente la velocidad de transmisión de datos cuando las señales sean pasadas a través de un sistema de comunicación de RF.

[0009J EP 0507384 A2 describe una unidad de comunicación inalámbrica que comprende medios para transmitir datos a una segunda unidad de comunicación utilizando al menos una de una pluralidad de velocidades de datos. al menos uno de una pluralidad de segmentos de tiempo, al menos uno de una pluralidad de esquemas de modulación, y al menos una de una pluralidad de velocidades de codificación en una pluralidad de tramas de acceso múltiple por distribución en el tiempo. En US 5.533.004 A. también se describe una unidad de comunicación con esta estructura general. Básicamente. EP 0507384 A2 describe un sistema de transmisión de señales en el que una portadora se divide en una pluralidad de segmentos de tiempo de la señal de tráfico. Las duraciones de 15 los segmentos de tiempo de la señal de tráfico en una trama pueden ser iguales o diferentes para poder gestionar transmisiones entre usuarios complementarios a álferentes velocidades de símbolo y/o diferentes esquemas de modulación que tengan diferentes números de niveles. En particular, la longitud de un segmento de tiempo es el doble para la estructura de baja velocidad con respecto a la estructura de alta velocidad. Además. con el fin de alterar el número de usuarios que pueden acceder al sistema, la velocidad de símbolo se mantiene igual, pero se cambia el número de niveles de modulación. Básicamente. US 5.533.004 A describe un sistema de comunicación por radiofrecuencia que utiliza un TOMA para investigar múltiples servicios, tales como datos de voz y paquetes de datos, dentro del mismo canal de comunicación por RF. Concretamente. se utilizan diferentes opciones de velocidades de datos para optimizar la velocidad neta de la cantidad de datos que se pueden transmitir por unidad de tiempo del usuario que variará según las características de RF. Asimismo. se pueden elegir diferentes técnicas

25 de modulación en función de las medidas de estimación de la calidad del canal o la cantidad de datos de usuarío que debe transmitirse o el destino del paquete de datos.

[0010J Es un objeto de la invención proporcionar una unidad y método de comunicación mejorados para su uso por dicha unidad, que tenga un mayor rendimiento con respecto al uso eficiente del canal de comunicación.

EXPLICACiÓN RESUMIDA DE LA INVENCiÓN

[OOllJ Un sistema de telecomunicaciones recibe un grupo de señales telefónicas, incluyendo señales de datos teniendo, cada una, una forma de coálficación, 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 el seguimiento y la identificación de las señales de datos, y para la

35 compresión de cada señal de datos para reducir el ancho de banda de transmisión necesario de la señal de datos.

DESCRIPCION BREVE DE LOS DIBUJOS

[0012J La invención se entenderá mejor con la lectura de la siguiente descripción detallada que hace referencia a 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 invención, 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 forma de

45 realización ilustrativa de la presente invención.

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 forma de realización de la presente invención.

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 la asignación 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 forma de realización ilustrativa de la presente invención.

La figura 58 ilustra un proceso de codificación para la transmisión con un codificador de datos de alta velocidad, según una forma de realización ilustrativa de la presente invención.

La figura 6A es un diagrama de bloques de alto nivel del decodificador de datos de alta velocidad, según una forma de realización ilustrativa de la presente invención.

La figura 68 ilustra un proceso de decodificación para la transmisión con un decodificador de datos de alta velocidad, según una forma de realización ilustrativa de la presente invención.

La figura 7A es un diagrama de bloques de alto nivel del codificador de datos de velocidad ultrarrápida, según una forma de realización ilustrativa de la presente invención.

La figura 78 ilustra un proceso de codificación para la transmisión con un codificador de datos de velocidad ultrarrápida, según una forma de realización ilustrativa de la presente invención.

La figura 8A es un diagrama de bloques de alto nivel del decodificador de datos de velocidad ultrarrápida, según una forma de realización ilustrativa de la presente invención.

La figura 88 ilustra un proceso de decodificación para la transmisión con un decodificador de datos de velocidad ultrarrápida, según una forma de realización ilustrativa de la presente invención.

La figura 9 es un diagrama de flujo de alto nivel que ilustra un algoritmo de cuantificación de velocidad ultrarrápida utilizado para asignar las muestras cuantificadas de PCM en muestras cuantificadas comprimidas, según una forma de realización ilustrativa de la presente invención.

INTRODUCCiÓN

[00131 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 es modulada en la portadora de RF. El aparato y método de telecomunicación induye un detector para recibir y seguir 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 induyen 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 induyen un proceso para formar un canal de telecomunicaciones desde los segmentos de información secuenciales no asignados localizados y un proceso para modúar la señal codificada en el canal de telecomunicaciones.

[0014} Según un aspecto de la presente invención, 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 senal codificada comprimida. La senal de datos de alta velocidad es recibida como al menos un bloque de señales de datos de muestras, y el sistema induye un codificador de datos de alta velocidad y un decodificador de datos de alta velocidad. El codificador de datos de alta velocidad induye: 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 la 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 la ganancia.

[00151 El cuantificador tiene una pluralidad de valores de nivel cuantificador con un espacio determinado (por ejemplo, uniforme), que se determinan a partir del valor de la 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 la ganancia y la pluralidad de muestras de datos comprimidas constituyen la señal codificada comprimida. El sistema de transmisión de compresión de datos de alta velocidad incluye un transmisor para transmitir la señal codificada comprimida, a través del canal de telecomunicaciones y un receptor para recibir la señal del canal de telecomunicaciones.

[0016] 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 la ganancia, un cuantificador inverso uniforme que tiene una pluralidad de valores de salida uniformemente espaciados que se determinan a partir del valor de la ganancia. El cuantificador inverso procesa cada una de las muestras de datos comprimidas en base al valor de la ganancia para proporcionar un bloque de muestras de la señal de datos reconstruida.

[0017] Según otro aspecto de la presente invención, un sistema de transmisión de compresión de datos de velocidad ultrarrápida del sistema 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 la 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 la 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 asignación de niveles de cuantificación que asigna el valor de la muestra de la sei'lal a 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 cuantificadores.

[0018] El valor de la ganancia y las muestras de datos comprimidas constituyen una señal coálficada. 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. La forma de realización ilustrativa se describe a continuación con referencia a un canal de telecomunicaciones de un sistema de comunicación inalámbrico. Sin embargo, la presente invención no se limita a los tipos inalámbricos u otros de comunicación portadora de RF. Más bien, la presente invención también se puede utilizar con los canales de telecomunicaciones de los sistemas de comunicación por cable para aumentar la capacidad.

[0019] 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 la ganancia correspondiente, 2) un selector de cuantificadores inverso para seleccionar, en base al valor de ganancia correspondiente, un cuantificador inverso que tiene valores de salida que se determinan a partir del valor de la ganancia con el correspondiente nuevo conjunto de niveles cuantificadores. El cuantificador inverso procesa cada una de las muestras de datos comprimidas en base al valor de la ganancia para proporcionar un bloque de muestras de la señal de datos reconstruida.

[0020] Según otro aspecto de la presente invención, un método para cuantificar datos de velocidad ultrarrápida asigna, a partir de una primera pluralidad de muestras de la señal cuantificada, cada muestra de señal teniendo su correspondiente valor cuantificado de amplitud, y al menos una muestra de señal teniendo un valor de amplitud cuantificado 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 la 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 la ganancia, y un primer segmento del número predeterminado de segmentos sucesivos corresponde a la amplitud pico de la pluralidad de muestras de la señal.

[0021] El método de cuantificación incluye, además, la asignación de cada una de las muestras de la señal cuantificada 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.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCiÓN

El sistema de compresión de datos

[0022] La figura 1 es un diagrama de un sistema de telecomunicación inalámbrica en el que se puede implementar las caracteristicas de la compresión de datos de alta velocidad de la presente invención. Corno se ve, el sistema de radiotelecornunicaciones 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.

[0023] Un sistema típico de radiotelecomunicaciones (por ejemplo, el SLS-104, fabricado por InterOigítal Communications Corporation, King of Prussia, Pennsylvania) utiliza 24 canales predetenninados directos (de la estación base a la unidad de abonados) y 24 canales predetenninados 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 tonna de realización 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. Este 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 SEI\IALES MÚLTIPLES DE VOZ Y/O DATOS SIMULTÁNEAMENTE EN UNO O UNA PLURALIDAD DE CANALES DE RF. a nombre de Paneth et al.

[0024] Con el fin de aumentar la capacidad de comunicación. se utilizan las técnicas de acceso múltiple por distribución en el 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 pennitir que las senales telefónicas sean moduladas en 95 canales, y usar un canal para el control y otras funciones generales.

[0025] Un aspecto de aumentar la capacidad de esta fonna 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 anterionnente. 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 SEI\IALES DE COMUNICACiÓN, a nombre de Un et al.

[0026] En el sistema descrito anterionnente. tres codificadores de banda vocal, RELP. datos de baja velocidad y fax de baja velocidad, comprimen señales PCM a 64 kbls 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 un segmento 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.

[0027] Para permitir que el sistema de telecomunicaciones se adapte a Jos módems y máquinas de fax de banda vocal de alta velocidad. se emplean las dos técnicas de compresión de banda vocal relacionadas de la presente invención. Los codificadores y decodificadores (códecs), llamados códee de alta velocidad y códec de velocidad ultrarrápida. consiguen una ejecución mejor de la transmisión de datos comprimidos 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 senal de datos.

[0028] El códee de alta velocidad pennite que el sistema de telecomunicaciones pase transmisiones de fax y módem en banda vocal a velocidades de hasta 9.6 kb/s. El c6dee de velocidad ultrarrápida soporta transmisiones de fax y módem en banda vocal de hasta 14,4 kb/s. ysuperiores. El c6dee de alta velocidad funciona utilizando tres segmentos de RF de 16 fases o cuatro segmentos de RF de 8 fases. El códee 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 de banda vocal analógica a través de un canal digital con velocidades de datos limitadas mientras minimiza una distorsión perjUdicial.

[0029] 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 invención detecta y hace un seguimiento de 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 el15 de noviembre de 1988. titulada APARATO Y MÉTODO PARA OBTENER AGILIDAD DE FRECUENCA EN SISTEMAS DE COMUNICACiÓN DIGITAL, a nombre de DR Bolgiano et al.

[0030] La figura 2 es un diagrama de bloques de alto nivel de la aplicación del sistema de compresión de la presente invención. 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 forma de realización ilustrativa de un sistema de telecomunicaciones inalámbrico. El sistema incluye: un procesador selector de compresión (CSP) 200, que incluye una unidad de control 201 y una sección de seguimiento 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.

[0031] El CSP 200 recibe la señal telefónica desde el teléfono de la centralita local 270 y es un procesador digital diseñadO para implementar el seguimiento de la señal telefónica para identificar los tipos especificos de las señales de datos con sus respectivos tonos de respuesta del módem e iniciar el establecimiento del canal de comunicación. En otra forma de realización ilustrativa que utiliza comunicaciones de abonado a abonado, el CSP 200 puede recibir la señal telefónica de otras fuentes locales. La sección de seguimiento 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 implementar 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.

[0032J 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 sei'lales telefónicas. Como es conocido en los sistemas TOMA, cada segmento de tiempo del canal está formado con un tiempo de guardia, que es un periodo 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.

[0033J El procesadOr de formación de canales 260 de una forma de realización ilustrativa de la invención puede ser una unidad procesadora de radio (RPU) de una estación base de la red. La RPU puede ser responsable de almacenar las asignaciones de intervalos de tiempo de canal y asignar los segmentos de tiempo de canal para todo el sistema de la figura 1.

[0034J El CODEC RELP 210 implementa 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 implementan los respectivos algoritmos de compresión de datos para los datos en banda vocal del tipo identificado.

[0035] En general, el CSP 200 y los CODEC 210, 220, 230, 240 Y 250 pueden integrarse en un procesador de señal digital para implementar el seguimiento de la señal de datos, el procesamiento de las señales y las operaciones de codificación y decodificación de la compresión de las señales. Un procesador de este tipo se elige, por ejemplo, de la familia de procesadOres de señales digitales TMS 320C5X de Texas Instruments.

[0036] A continuación se describe el funcionamiento del sistema de compresión de la presente invención. 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 sei'lal telefónica. El CSP 200 hace un seguimiento de la señal telefónica a través de la sección de seguimiento 202 y la unidad de control 201 determina el tipo de senal de 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 caracteñsticas ti picas del origen Y respuesta del módem que son bien conocidas en la técnica. La Tabla 1 sirve a efectos ilustrativos y no pretende, sin embargo, describir todas las características posibles del módem.

TABLA 1

Respuesta (o canal de retomo): Origen

V.77/BPS: Desactivar EC Dúplex le mod fa marca espacio fe mod fa marca espacio

V.16: NO B 480 FSK 100 570 390 950 1400 2100 FM

V.16 digital: NO B 480 FSK 200 570 390 1400 FSK 100 1480 1320

V.19: NO 420 AM 5 OTMF

V.19a111: NO B 1750 FSK <=300 1850 1650 OTMF

V.19 a112: NO B 420 FSK <=75 390 450 OTMF

V.20: NO B 420 AM 5 MTFSK 920-1960

V.20alt: NO B 460 FSK <=75 420 480 MTFSK 1960 ~20-1960

V.21: 2100 F 1750 FSK <=300 1850 1650 1080 FSK <=300 1180 980

V.2212oo: 2100 F 2400 40PSK 600 1200 40PSK 600 I

V.22 bis 2400: 2100 F 2400 16QAM 600 1200 16QAM 600

V21.12oo: 2100 B 420 FSK <=75 390 450 1700 FSK <= 1200 1300 2100

V.23600: 2100 B 420 FSK <=75 390 450 1500 FSK <=600 1300 1700

V.26 ter: 2100 FIH 1800 40PSK <=75 1800 40PSK 1200

V.27 ter 4800: 2100 H 1800 80PSK 1200 1800 80PSK 1200

V.27 ter 2400: 2100 H (B) 1800 40PSK 1200 1800 40PSK 1200

V.299600: 2100 H 1700 16QAM 2400 1700 16QAM 2400

V.2972OO: 2100 H 1700 8QAM 2400 1700 8QAM 2400

V.2948oo: 2100 H 1700 4PSK 2400 1700 4QAM 2400

V.329600: 2100 F 1800 16QAM 2400 1800 16QAM 2400

V.3248OO: 2100 F 1800 4PSK 2400 1800 4PSK 2400

FAX canal 300 OPS: H 1800 FSK - ~------_.

Características del módem en banda local

[0037] 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 de asignación dinámica de segmentos de tiempo utilizado. La unidad de 5 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 forma de realización de la presente invención, 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

10 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 c6dec 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.

15 [0038] 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 forma de realización de la presente invención asigna automáticamente un segmento de tiempo cuando la señal telefónica se recibe antes de formar un canal de comunicación de múltiples segmentos de

20 tiempo, y por lo tanto ya se le ha asignado a la señal telefónica un segmento en este momento.

La asignación dinámica de segmentos de tiempo/ancho de banda

[0039] La Tabla 2 resume los requisitos de los segmentos de tiempo para los tipos de compresión de la señal:

TABLA 2

Codificador: # segmentos de 4 fases # segmentos de 8 fases # segmentos de 16 fases

RELP: 2 N/A 1

Datos de baja velocidad: 2 N/A 1

Fax de baja velocidad: 2 N/A 1

Datos de alta velocidad: N/A 4 3

Datos de velocidad ultrarrápida: N/A N/A 4

25 [0040] 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.

TABLA 3

Mod, Nivel, Segmentos: Modo ceros de inicio Preámbulo CW bloque A bloque B ceros de finalización Bits de datosI Bloque

16-PSK, 1: voz/prueba decana! O 5 3 80 84 8 328

16-PSK,3: voz (HSD) O 5 3 262 262 8 1048

16-PSK,4: voz (UHSD) O 5 3 352 352 8 1408

8-PSK,1: prueba de canal O 14 4 154 O 8 462

8-PSK,4: voz (HSD) O 14 4 347 347 8 1041

4-PSK,2: voz/prueba de canal O 13 6 160 173 8 328

BPSK, 1: RCC 8 44 8 112 O 8 112

HPSK,1: Refinación O 52 8(UWJ 112 O 8 112

[0041] En la Tabla 3, "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 5 información de señalización. El Bloque A y el Bloque B, representan un primer y un segundo bloque de 22,5 ms de muestras de datos en banda vocal comprimidas.

[0042] 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 forma de realización de la presente invención, por lo tanto, puede ocupar 1041 bits o menos. La Tabla 4A muestra la

10 asignación de bits del bloque de salida comprimido del codificador de datos de alta velocidad.

TABLA4A

Datos: Bits por Instancia ¡Cantidad Protegido Número de bits

Muestra codificada: 5 180 sí 900

Ganancia codificada: 6 1 sí 6

Reserva protegida: 1 6 sí 6

Paridad Hamming: 7 16 N/A 112

Reserva: 1 24 no 24

Total por bloque: 1048

[0043] En la Tabla 4A "protegido" indica que la corrección directa 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 periodo de tiempo de 22,5 ms.

[0044] La Tabla 48 muestra la asignación de bits del bloque de salida comprimido del codificador de datos de velocidad ultrarrápida.

TA8LA48

Datos: Bits por Instancia ¡Cantidad Protegido Número de bits

Muestra codificada: 7 180 si 1260

Ganancia codificada: 7 1 si 7

Reserva protegida: 13 1 si 13

Paridad de Hamming: 7 16 N/A 112

Reserva desprotegida: 16 1 no 16

Total por bloque: 1408

[0045] Las técnicas de compresión de datos de alta velocidad y datos de velocidad ultrarrápida que se describen a

5 continuación son formas de realización de la presente invención que pueden requerir múltiples segmentos de tiempo para un canal de comunicación, aunque se pueden desarrollar otras técnicas de compresión con el mismo espíritu que aquí se describe para otros tipos específicos de señales de datos que no sigan necesariamente las características del módem en banda vocal descritas anteriormente. Estas otras formas de realización también pueden emplear el método de asignación dinámica de segmentos de tiempo/ancho de banda que se utiliza en la

10 presente invención.

[00461 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 seguimiento de voz 301, hace un seguimiento del teléfono para detectar una

15 señal de datos. En la etapa 301, el c6dec 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 de banda vocal basada en la detección de la señal de respuesta del módem.

[0047] 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

20 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 códee de fax de baja velocidad 230 o del códec de datos de baja velocidad 220.

[0048] 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 forma de realización de la

25 presente invención, el proceso de formación de canales 260 requerirá que el usuario/abonado proporcione información para solicitar el tipo de canal. Otra forma de realización de la presente invención 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 ultrarrápdia con el fin de solicitar el tipo correcto de canal.

[0049] La figura 38 muestra el proceso de asignación de canal realizado por el procesador de formación de canales

30 260 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.

[0050] Empezando en la etapa 320 de la figura 38, el procesador normalmente asigna un canal de voz para una

35 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 forma de realización ilustrativa. Si hay una petición, la etapa 322 controla el aprovisionamiento del abonado para determinar si el abonado está preparado para aceptar un canal de datos de

40 alta velocidad. Si el abonado no está preparado 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.

[0051] Si el abonado está preparado para un canal de datos de alta velocidad, la etapa 324 se determina si el abonado está preparado 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 45 de portadora de RF disponible, y si es así, la etapa 326 crea el Canal UHSD. La etapa 325 puede ser realizada por

un pr~sador.que ~ntrola u~a memoria q~e contiene las asignaciones de los canales del sistema actuales para saber SI hay disponible un numero necesano de segmentos de tiempo de RF de dieciséis fases (cuatro para la forma de realización ilustrativa). Si el número requerido de segmentos no está disponible. entonces intenta averiguar si el canal se puede crear como uno de tipo de datos de alta velocidad ("Canal HSD") como se describe posteriormente en la etapa 328.

[0052] Si la prOVisión del abonado (o la solicitud) indica que el canal de datos de alta velocidad no deberla formarse como un canal de velocidad ultrarrápida de tipo canal UHSD en la etapa 324. la etapa 327 comprueba si la solicitud

o prOVisión del abonado indica que el canal de datos de alta velocidad deberla 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 aprovisiona 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.

[0053] La etapa 328 puede ser realizada por un procesador que comprueba si una memoria contiene las asignaciones de los canales del sistema actuales para encontrar si hay disponible un primer número necesario de segmentos de tiempo (segmentos de tiempo de RF de dieciséis fases) (tres para la forma de realización ilustrativa). y si no es asi. si un segundo número necesario de segmentos de tiempo (segmentos de RF de ocho fase) se encuentra disponibles (cuatro para la forma de realización 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.

[0054] 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 las etapas 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.

Los CODEC de alta velocidad y de velocidad ultrarrápida

[0055] El códee de alta velocidad 240 y el códee de velocidad ultrarrápida 250 proporcionan la compresión de un canal de datos bidireccional de la presente invención 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 kbls, aunque se pueden utilizar muestras enteras de 16 bits a 128 kb/s, o de otro tipo, mediante el empleo de 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 kbls). El objetivo del codificador es que las muestras sintetizadas o reconstituidas sean una representación aproximada de la señal muestreada original.

[0056] En los sistemas de PCM. las señales analógicas de 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.

[0057] 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.

[0058] Dado que las señales en banda vocal utilizadas en telefonia 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 están descritos en el capitulo 8, Sistemas de comunicación, por Siman Haykin. Ambas técnicas utilizan niveles de cuantificadores separados logarltmicamente con el fin de aumentar el rango dinámico de los cuantificadores. La figura 4A muestra las caracteristicas del cuantificador de ley A.

[0059] la separación entre los niveles de los cuantificadores 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.

[0060J la figura 48 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.

[0061] 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 kbJs 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.

[0062] la compresión de la PCM de 64 kbJs 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. mediant~ la presente invención. diseñando dinámicamente un cuantificador para ajustar el rango dinámico de la señal de entrada. Una vez que los dos rangos dinámicos se corresponden, /as muestras se cuantifican usando un cuantificador con la separación de niveles que se acaba de definir.

[0063] 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 grupo niveles de cuantificación 420 indica el valor aproximado de las amplitudes de la muestra 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.

[0064] El método ilustrativo de la presente invención 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 enviado también como un factor de escala para indicar la relación entre los valores nuevos de nivel del cuantificador y los valores originales de nivel 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.

[0065] A continuación se desaiben las formas de realización 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.

El CODEC de datos de alta velocidad

[0066] La figura 5A es un diagrama de bloques de un codificador de alta velocidad. El codificador de la forma de realización ilustrativa transforma los datos entre la PCM de 64 kbJs 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.

[0067] 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.

[0068] 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. A1temativamente. 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 la ganancia cuantificado para el bloque de muestras. y el cuantificador de muestras de datos utiliza el valor de ganancia cuantificado para crear un cuantificador separado uniformemente con los valores de nivel de cuantificación graduado por el valor de la ganancia cuantificado. B retardo muestra que el valor de ganancia cuantificado 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 codificadas.

[0069] 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 22,5 milisegundos de muestras. A la velocidad de 8 mil 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).

[0070] El bloque resultante de muestras lineales, que son muestras enteras de 16 bits en la forma de realización 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 la ganancia cuantificado para el bloque. El valor de la ganancia cuantificado 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 la ganancia cuantificado es cuantificado utilizando un cuantificador separado logaritmicamente de 64 niveles. El proceso de cálculo de ganancia 522 proporciona tanto el valor de ganancia cuantificado como el valor de ganancia cuantificado codificado. El valor de ganancia cuantificado codificado es un número de 6 bits que representa uno de los 64 niveles en el cuantificador de ganancia separado logaritmicamente.

[0071] El valor de la ganancia cuantificado 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 cáiculo 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 la ganancia cuantificado. Por lo tanto, los niveles del cuantificador separado uniformemente varia de + valor de ganancia cuantificado a -valor de ganancia cuantificado 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.

[0072] 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 doble bit 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 forma de realización ilustrativa de la presente invención es un intercalador de bloques de 16 * 64 bits.

[0073] La figura 58 muestra una forma de realización 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 O bit O Y terminando con la palabra código 15 bit 63. Las posiciones de los bits (columnas) 0,1,2,4,8, 16 Y32 se omiten y se llenan con cero. Después de llenar 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 O. Los bits de paridad y los bits de verificación de la paridad para los 16 códigos se pueden calcular a la vez utilizando una tunciOn O-Exclusiva amplia de 16 bits. Los bits de paridad Pi se calculan como sigue:

Pi =XOR Palabra código Bit[k] i =0.•6

(k-1) & 2' *O; donde "&" es una función binaria ANO 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:

63 pe = XOR Palabra código 8it{k]

k-l

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 O, bit O Y terminando con la palabra código 15, bit 63.

[0074] La figura 6A es un diagrama de bloques de alto nivel del decodificador de datos de alta velocidad según una forma de realización ilustrativa de la presente invención. 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

5 muestras de datos 620, un compresor-expansor 630 y un búfer 640. 8 proceso de decodificación de transmisión 801 incluye un desintercalador 603 y un decodificador FEC 602.

[0075] A continuación se describe el funcionamiento del decodificador de datos de alta velocidad con referencia a la figura SA. Los datos comprimidos recibidos se introducen opcionalmente en el desintercalador 603, que es un procesado de desintercalación de bloques de 16 * 64 bits. La salida del desintercalador 603 se introduce en el

10 decodificador FEC 602, que es un decodificador Hamming extendido (64, 57). El decodificador Hamming puede corregir errores de 1 bit Ydetectar errores de 2 bits por bloque. La figura 68 muestra el proceso de descodificación Hamming y del desintercalador de una forma de realización de la presente invención. Los datos se leen en el desintercalador 603 de arriba a abajo empezando por la palabra código O bit 1 Yterminando con la palabra código 15 bit 63. El síndrome se calcula como sigue:

15 Cálculo de los bits de paridad: Pi =XOR Palabra código Bit[k] i =0 .. 5

(k-1) & 21 *O, donde "&" es una función binaria ANO bit a bit

Síndrome =concatenación P51P41P31P21P11PO

[0076] Los bits de verificación de la paridad (un bit por cada código) se calculan de la siguiente manera:

63 pe = XOR Palabra código 8it[k]

k=l

20 [0077] 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.

25 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.

[0078] 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 cuantificado de una tabla utilizando la

30 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 logaritmicamente de 64 niveles.

[0079] El valor de ganancia cuantificado 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.

35 [0080] 8 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 kbls de salida.

El CODEC de velocidad ultrarrápida

[0081] La figura 7A es un diagrama de bloques de alto nivel del codificador de velocidad ultrarrápida. El codificador

40 de velocidad ultrarrápida realiza la compresión de datos y la expansión de las senales 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 kbls, 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.

45 [0082] Como se muestra en la figura 7 A, el codificador de datos de velocidad ultrarrápida de la presente invención 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 procaso de codificación de transmisión 730 incluye además un codificador FEC 732 y un intercalador 731.

[0083] El búfer opcional 710 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 muestras 710 elimina la ley A, o cualquier otro formato de transmisión estándar de las muestras de PCM y también convierte los valores de las muestras a 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 la ganancia cuantificado para el bloque de muestras, y el cuantificador de muestras de datos utiliza el valor de ganancia cuantificado 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 la ganancia cuantificado. El retardo muestra que el valor de ganancia cuantificado 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.

[0084] A continuación se describe el funcionamiento del codificador de compresión de datos de velocidad ultrarrápida. las muestras de PCM de 64 kbls (ley A o ley Mu) son proporcionadas al búfer 710. El búfer 710 proporciona las muestras de PCM como bloques de 22,5 milisegundos de muestras. A la velocidad de 8 miles de muestras/segundo de la PCM, cada bloque contiene 180 muestras.

[0085] 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 forma de realización 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 forma de realización ilustrativa, ambos formatos podrían convertirse en un tercer formato predeterminado.

[0086] 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 caraderisticas de la ley Mu y la ley A pueden producir una no linealidad en las caraderlsticas de extremo a extremo de la codificación de compresión.

[0087] 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 ei bit de signo de la amplitud.

[0088] la tabla 5 muestra cómo se representan los números en los estándares de ley A Y la ley Mu. Se determina el valor absoluto de la muestra correspondiente para esas representaciones respectivas y se calcula la amplitud máxima.

TABLA 5

Número Dec: Equiv Ley A HexLeyA Equiv Ley u Hex Ley u

127: 255 FF 128 80

112: 240 FO 143 8F

96: 224 EO 159 9F

16: 144 90 239 EF

2: 130 82 253 FO

1: 129 81 254 FE

O: 128 80 255 FF

-1: 1 01 126 7E

-2: 2 02 125 70

-16: 16 10 111 6F

-96: 96 60 31 1F

-112: 112 70 15 OF

-127: 127 7F O 00

[0089] ~ ganancia cuantificada del proceso de cálculo de ganancia 722 y el bloque complementario de 2', se proporcionan al cuantificador de muestras de datos 723 después de que el valor de ganancia cuantificado haya sido calculado, como lo demuestra la presencia del retardo 721.

[0090] El cuantificador de muestras de datos 723 crea un cuantificador nuevo con un conjunto de niveles de

5 cuantificador a partir del bloque de muestras de ley A o ley Mu. La siguiente explicación describe cómo se deter:mina 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, aunque el experto en la materia deducirá que se puede extender la explicación de la ley A a la compresión de muestras de

10 leyMu.

[0091] 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 forma de realización ilustrativa.

15 TABLA 6

Número de segmento: Rango de amplitud de entrada Rango de amplitud normalizado Tamaño de paso normalizado Código de ley A

1: 0..31 0..1/64 1/2048 0..31

2: 32..63 1/64..1/32 1/1024 32..47

3: 64..127 1/32..1/16 1/512 48..63

4: 128..255 1/16..1/8 1/256 64.•79

5: 256..511 1/8..1/4 1/128 80..95

6: 512..1023 1/4..1/2 1/64 96..111

7: 1023..2047 1/2..1 1/32 112..127

[0092] 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 cuando el cuantificador nuevo resultante tiene una separación de valores de nivel uniforme y todos los segmentos se utilizan para 20 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

25 segmento. El primer y segundo segmento combinado 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.

[0093] A continuación, el proceso calcula la amplitud máxima de un bloque de muestras y determina qué segmento

30 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 tamano del paso del cuantificador. Por lo tanto, en el cuantificador uniforme resuHante 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 mantiene, 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

35 valores de nivel del cuantificador.

[0094] En la figura 9 se muestra el método de funcionamiento del cuantificador de velocidad ultrarráplda, un cuantificador de 128 niveles, de una forma de realización Ilustrativa de la presente invención.

[0095] En la etapa 904, el método recibe un bloque de muestras comprimido y expandido (por ejemplo, por compresión y expansión de ley A o ley Mu).

40 [0096] 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.

[0097] En la etapa 910, se mantienen todos los valores de nivel del cuantificador del segmento pico.

[0098] En la etapa 912, a menos que se haya alcanzado el nivel cero, se mantienen los 16 niveles del segmento siguiente.

[0099] En la etapa 914, a menos que se alcance el nivel cero, se mantienen los 16 niveles del segmento siguiente.

[0100] En la etapa 916, a menos que se alcance el nivel cero, se mantiene cualquier otro nivel (valores de 8 niveles) del segmento siguiente. .

[0101] En la etapa 918, a menos que se alcance el nivel cero, se mantienen cuatro niveles del segmento siguiente más bajo.

[0102] En la etapa 920, a menos que se alcance el nivel cero, se mantienen 2 niveles del segmento siguiente más bajo.

[0103] En la etapa 922, a menos que se encuentre el nivel cero, se mantiene 1 nivel del segmento siguiente más bajo.

[0104] En la etapa 924, se mantiene el nivel cero.

[0105] 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.

[0106] 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.

[0107] Volviendo a la figura 7A, la ganancia cuantificada codificada y las muestras cuantificadas codificadas se proporcionan al proceso de codificación de transmisión 730. La forma de realización ilustrativa del proceso de codificación de transmisión 730 induye 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 directo al intercalador 731, que es, por ejemplo, un intercalador de bloques de16· 87 bits. El intercalador 731 proporciona datos comprimidos codificados para la modulación en el canal de comunicación por RF.

[0108] la figura 7B es un diagrama de bloques del proceso de codificación de transmisión de la forma de realización 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 O bit 1 Yterminando 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 llenan con cero. la Oltlma 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 llenan con cero.

[0109] Después de llenar 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-8cdusiva amplia de 16 bits del DSP. Los bits de paridad Pi se calculan como sigue y corno se muestra en la Tabla 7.

Pi =XOR Palabra código Bit[k] i =0.•6

(k-1) & 2i ~ O, donde "&" es una función binaria AND bit a bit.

TABLA 7

Bit de paridad: AjusteXOR

PO: 1.3.5.7•...• 85. 87 87

P1: 2-3. 6-7 •...• 86 -87 87

P2: 4-7 •...• 84-87

P3: 8-15. 24-31.~7.56H63•• 72-79

P4: 16-31. 48-63

P5: 32-63

P6: 64-87

[0110) 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 O. bit 1 Yterminando con la palabra código 15. bit 87.

[0111] La Tabla 8 muestra el bloque del intercalador. Hay 88 palabras numeradas del O al 87. La primera palabra

no se utiliza. pero se mantiene la similitud con el HSD. La primera palabra que no se transmite. Los números de O a

1266 representan los 1.267 bits de las 181 palabras. "P" de la tabla 8 representa la paridad.

TABLA 8 (continuación)

PalabralBit: 15 14 13 ... 2 1 O

O: U U U ... U U U

1: PO PO PO PO PO PO

2: P1 Pl P1 P1 P1 Pl

3: 1188 1109 1030 160 80 O

4: P2 P2 P2 P2 P2 P2

5: 1189 1110 1031 161 81 1

6: 1190 1111 1032 162 82 2

7: 1191 1112 1033 163 83 3

8: P3 P3 P3 P3 P3 P3

9: 1192 1113 1034 164 84 4

10: 1193 1114 1035 165 85 5

11: 1194 1115 1036 166 86 6

12: 1195 1116 1037 167 87 7

13: 1196 1117 1038 168 88 8

14: 1197 1118 1039 169 89 9

15: 1198 1119 1040 170 90 10

16: P4 P4 P4 P4 P4 P4

17: 1199 1120 1041 171 91 11

18: 1200 1121 1042 172 92 12

...
...

31: 1213 1134 1055 185 105 25

32: P5 P5 P5 P5 P5 P5

Palabra/Bit: 15 14 13 ... 2 1 O

33: 1214 1135 1056 186 106 26

...
...: 55

62: 1243 1164 1085 215 135

63: 1244 1165 1086 216 136 56

64: P6 P6 P6 P6 P6 P6

65: 1245 1166 1087 217 137 57

...
...

86: 1266 1187 1108 238 158 78

87: O O O 239 159 79

[0112J la figura 8A es un diagrama de bloques del decodificador de datos de velocidad ultrarrápida de la presente invención. 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

5 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.

[0113] Como se muestra en la figura SA, 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

10 transmisión. El proceso de decodificación de transmisión 801 de la forma de realización 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.

[0114] La figura 88 muestra una forma de realización del proceso de transmisión de decodificación del

15 decodificador de datos de velocidad ultrarrápida de una forma de realización de la presente invención, incluyendo la desintercalación y decodificación Hamming. Los datos comprimidos codificados se leen en el desintercalador de arriba a abajo empezando por la palabra código O, bit 1, Y terminando con la palabra código 15, bit 86. El tratamiento especial es necesario para la última columna/palabra.

[0115J La representación numérica del sindrome indica la posición del bit (si existe), en la que se ha producido un

20 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.

[0116] El síndrome se calcula como sigue:

25 Cálculo de los bits de paridad:

Pi =XOR Palabra código Bit[k] i =0 .. 6

(k-1) & 21 ,# O, donde "&" es una función binaria ANO bit a bit.

Síndrome =concatenación P61P51P41P31P21P11PO

[0117] Los datos decodificados del decodificador FEC 801 constan de las muestras cuantificadas codificadas y de 30 la ganancia cuantificada codificada. La ganancia codificada se introduce en el decodificador de ganancia, que proporciona el valor de la ganancia cuantificada del decuantificador de muestras de datos 820.

[0118J El cuantificador de muestras de datos genera una tabla de búsqueda que contiene los niveles del cuantificador de ley A (o ley Mu) correspondientes a las muestras codificadas de 7 bits utilizando el valor de la ganancia cuantificada (la muestra de la amplitud pico del bloque). El cuantificador es creado usando exactamente 35 el mismo procedimiento que se describe en la sección Codificador de datos de velocidad ultrarrápida, en el que la tabla de búsqueda tiene 256 entradas, con cada una de las entradas correspondientes a uno de los 128 posibles

valores de las muestras cuantificadas codificadas. Sin embargo, la tabla de búsqueda se utiliza de manera opuesta. Una vez que se genera la tabla de búsqueda 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.

5 [0119) Como se muestra en la figura 8A, si se desea una ley A de compresión y expansión, 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 decocflficado 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.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Unidad de comunicación inalámbrica que comprende:

medios para generar datos para la transmisión a una segunda unidad de comunicación; medios para codificar los datos utilizando un códec seleccionado de una pluralidad de códecs (210, 220,230,

5 240, 250), en el que cada uno de la pluralidad de códecs (210, 220, 230, 240, 250) está asociado a una velocidad de datos; medios para la corrección de errores hacia adelante, FEC, que codifican (532, 732) los datos codificados según un tipo seleccionado de codificación FEC; medios para modular los datos codificados FEC según un esquema de modulación seleccionado;

10 medios para transmitir los datos codificados FEC modulados a la segunda unidad de comunicación en al menos un segmento de tiempo en una trama de acceso múltiple por distribución en el tiempo TOMA, caracterizada por medios para seleccionar (201) el c6dec en base a las condiciones del canal, donde el esquema de modulación seleccionado y el tipo seleccionado de codificación FEC se basan en el

15 códec seleccionado.
2.

Unidad de comunicación inalámbrica según la reivindicación 1, en la que el esquema de modulación seleccionado es 8-PSK.
3.

Unidad de comunicación inalámbrica según la reivindicación 1, en el que los datos codificados FEC modulados

se transmiten a la segunda unidad de comunicación utilizando una pluralidad de segmentos de tiempo en la trama 20 de TOMA en base a un códec seleccionado.
4.

Unidad de comunicación inalámbrica según la reivindicación 1, en la que uno de la pluralidad de c6decs (210, 220, 230, 240, 250) utiliza predicción lineal de excitación residual.
5.

Unidad de comunicación inalámbrica de la reivindicación 1, en la que la velocidad de datos varia durante una llamada.

25 6. Unidad de comunicación inalámbrica de la reivindicación 1, en la que la unidad de comunicación inalámbrica es una unidad móvil (10).
7.

Unidad de comunicación inalámbrica de la reivindicación 1, que comprende además:

medios para intercalar (531, 731) los datos codificados.
8.

Método para usar por una unidad de comunicación inalámbrica, el método comprendiendo:

30 generar datos para la transmisión a una segunda unidad de comunicación; codificar los datos utilizando un códec seleccionado de una pluralidad de códecs (210, 220, 230, 240, 250), en el que cada uno de la pluralidad de códecs (210, 220, 230, 240, 250) está asociado a una velocidad de datos; corregir los errores hacia adelante, FEC, codificando los datos codificados según un tipo seleccionado de

35 codificación FEC; modular los datos codificados FEC según un esquema de modulación seleccionado; transmitir los datos codificados FEC modulados a la segunda unidad de comunicación en al menos un segmento de tiempo en una trama de acceso múltiple por distribución en el tiempo TOMA, caracterizado por

40 seleccionar el códec en base a las condiciones del canal, donde el esquema de modulación seleccionado y el tipo seleccionado de codificación FEC se basan en el códee seleccionado.
9. Método según la reivindicación 8, en el que uno de la pluralidad de códecs (210, 220, 230, 240, 250) utiliza predicción lineal de excitación residual.

45 10. Método según la reivindicación 8, en el que el esquema de modulación seleccionado es 8-PSK.
11.

Método según la reivindicación 8, en el que la velocidad de datos de los datos varia durante una llamada.
12.

Método según la reivindicación 8, en el que el método se realiza en una unidad móvil.
13.

Método según la reivindicación 8, en el que los datos codificados FEC modulados se transmiten a la segunda unidad de comunicación utilizando una pluralidad de segmentos de tiempo en la trama de TOMA en base a un c6dee seleccionado.
14.

Método según la reivindicación 8, que además comprende: entrelazar los datos codificados.

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