FI83577C - Adaptive detection method for quantized signals - Google Patents

Adaptive detection method for quantized signals Download PDF

Info

Publication number
FI83577C
FI83577C FI891035A FI891035A FI83577C FI 83577 C FI83577 C FI 83577C FI 891035 A FI891035 A FI 891035A FI 891035 A FI891035 A FI 891035A FI 83577 C FI83577 C FI 83577C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
signal
reference numbers
sample value
values
reference number
Prior art date
Application number
FI891035A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI891035A (en
FI891035A0 (en
FI83577B (en
Inventor
Teuvo Kohonen
Original Assignee
Nokia Oy Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FI881007A external-priority patent/FI881007A0/en
Application filed by Nokia Oy Ab filed Critical Nokia Oy Ab
Priority to FI891035A priority Critical patent/FI83577C/en
Publication of FI891035A0 publication Critical patent/FI891035A0/en
Publication of FI891035A publication Critical patent/FI891035A/en
Publication of FI83577B publication Critical patent/FI83577B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI83577C publication Critical patent/FI83577C/en

Links

Landscapes

  • Error Detection And Correction (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

1 835771 83577

Adaptiivinen ilmaisumenetelmä kvantittuneille signaaleilleAdaptive detection method for quantized signals

Keksintö koskee yleisesti adaptiivista ilmaisumenetelmää kvantittuneille signaaleille, joiden nimelliset 5 arvot eri ajan hetkinä muodostavat äärellisen joukon diskreettejä tiloja, jossa menetelmässä signaalin diskreetti tila tietyllä ajanhetkellä tulkitaan vertaamalla signaalin näytearvoa joukkoon vertailulukuja, joiden perusteella signaalitilan tunnistus tapahtuu.The invention relates generally to an adaptive detection method for quantized signals whose nominal values at different points in time form a finite set of discrete states, wherein the discrete state of a signal at a given point in time is interpreted by comparing the signal sample value to a set of reference states.

10 Koska jokaisen tiedonsiirtojärjestelmän siirtotie on käytännössä aina epäideaalinen, kaikessa tiedonsiirrossa aiheutuu jonkin verran signaalin vääristymistä, joka saattaa vaikeuttaa signaalin ilmaisua vastaanottopäässä. Siirtotie saattaa aiheuttaa siirrettävän signaalin diskreet-15 tien tilojen esityksiin (signaaliarvoihin) hyvin suuriakin satunnaisvaihtelulta ja vaihteluita ja vääristymiä, jotka aiheuttavat virheitä ilmaisussa tai tekevät ilmaisun mahdottomaksi .10 Since the transmission path of each communication system is in practice always non-ideal, there is some signal distortion in all communication, which may make it difficult to detect the signal at the receiving end. The transmission path may cause very large random variations and variations and distortions in the representations (signal values) of the states of the discrete-15 path to be transmitted, which cause errors in expression or make expression impossible.

Esimerkiksi radioteitse tai kantoaaltokaapelitek-20 nilkalla tapahtuvassa kvantittuneiden signaalien siirrossa välitetään usein digitaalisia koodeja niiden binääriarvoja vastaavien modulaatiosyvyyksien avulla, jotka siis ovat kvantittuneita analogiasuureita. Tällöin siirtotie sattaa aiheuttaa moduloitujen aaltojen suuria ja suhteellisen 25 nopeita tasonvaihteluita.For example, in the transmission of quantized signals by radio or by carrier cable technology, digital codes are often transmitted using modulation depths corresponding to binary values, which are thus quantized analog quantities. In this case, the transmission path causes large and relatively fast level fluctuations of the modulated waves.

Tämän vuoksi tiedonsiirrossa on yleensä käytettävä adaptiivista vastaanottomenetelmää (korjainta), jossa ilmaisumenetelmän herkkyys automattisesti seuraa lähetettävän signaalin tasonvaihteluita.Therefore, an adaptive reception method (equalizer) must generally be used in data transmission, in which the sensitivity of the detection method automatically follows the level variations of the transmitted signal.

30 Hyvin tunnettuja ovat erilaiset automaattiset tason- säätömenetelmät, jotka tavallisesti pyrkivät normalisoimaan kantoaallon intensiteetin vastaanotossa. Ongelmaksi jää kuitenkin edelleen se, että vaikka kantoaallon vaihtelut voitaisiin kompensoida, voi modulaationkin syvyys vastaan-.. 35 otossa vaihdella lähetys- ja vastaanottopiirien epätarkan 2 83577 \ \ \ \ \ tai viallisen toiminnan vuoksi, väliaineen ominaisuuksien \ vaihdellessa tai kun signaalit saavuttavat vastaanottimen eri kulkuteitä myöten, jolloin eri viiveellä saapuvat signaalit interferoivat keskenään.Various automatic level control methods are well known, which usually tend to normalize the carrier intensity in reception. However, the problem remains that even if the carrier variations could be compensated, the modulation depth in the reception may vary due to inaccurate or malfunctioning of the transmit and receive circuits, varying media characteristics, or when the signals reach different positions in the receiver. down the paths, with signals arriving with different delays interfering with each other.

5 Tunnetaan myös suuri määrä erilaisia adaptiivisia korjaimia, joiden siirtofunktio pyrkii approksimoimaan siirtokanavan siirtofunktion käänteisfunktiota, jolloin ne osittain korjaavat siirtokanavan signaaliin aiheuttamat vääristymät ennen signaalin ilmaisemista ja palauttamista 10 digitaaliseen muotoon.A large number of different adaptive equalizers are also known, the transmission function of which tends to approximate the inverse function of the transmission channel transmission function, whereby they partially correct the distortions caused by the transmission channel signal before the signal is detected and restored to digital form.

Näillä ratkaisuilla pyritään korjaamaan signaalia ennen signaalitilojen ilmaisua, mutta niillä ei pyritä korjaamaan itse ilmaisutapahtumaa.These solutions aim to correct the signal before the signal states are detected, but do not aim to correct the detection event itself.

Keksinnön päämääränä on aikaansaada kvantittuneille 15 signaaleille uusi adaptiivinen ilmaisumenetelmä, joka vähentää siirtotien aiheuttamien muutosten ja vääristymien vaikutusta signaalitilojen tulkintaan.It is an object of the invention to provide a new adaptive detection method for quantized signals which reduces the effect of changes and distortions caused by the transmission path on the interpretation of the signal states.

Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä adaptiivisella ilmaisumenetelmällä, jolle on keksinnön 20 mukaisesti tunnusomaista, että adaptiivisesti korjataan ilmaisussa käytettyjen vertailulukujen arvoja kohti ilmaistavan signaalin todellisia signaalitiloja. Tämän mahdollistaa se, että vaikka siirtotie aiheuttaa signaalitiloihin mahdollisesti suuriakin satunnaisvaihtelulta ja vääristy-25 miä, nämä muutokset ovat ajallisesti suhteellisen jatkuvia.This is achieved by an adaptive detection method of the type described in the introduction, which according to the invention is characterized in that the actual signal states of the signal to be detected are adaptively corrected towards the values of the reference numbers used in the detection. This is made possible by the fact that, although the transmission path causes potentially large random variations and distortions in the signal states, these changes are relatively continuous in time.

Keksinnön mukaisesti ainakin tunnistustulokseksi valittua vertailulukua korjataan näytearvon ja vertailuluvun välisen etäisyyden perusteella jokaisen näytearvon jälkeen tai jokaista vertailulukua korjataan tunnistustu-30 loksittain ryhmiteltyjen näytearvojen ryhmäkeskiarvojen perusteella säännöllisin väliajoin.According to the invention, at least the reference number selected as the identification result is corrected on the basis of the distance between the sample value and the reference number after each sample value, or each reference number is corrected on the basis of group averages of sample values grouped by identification results.

Keksinnön erään piirteen mukaisesti pyritään vastaanotettujen signaalien mahdollisimman pienen näytemäärän avulla määrittelemään, esiintyykö näissä näytteissä tilas-35 töllistä ryhmittelyä, joiden ryhmien keskiarvoja tai muita 3 83577 keskilukuja voitaisiin sitten seurata ja käyttää uusina vertailulukuina eri kvantittuneita tiloja ilmaistaessa. Tällä tavoin vertailuluvut seuraavat melko tarkasti sig-naalitasoja parantaen siten ilmaisun tarkkuutta.According to one aspect of the invention, the aim is to determine, by the smallest possible number of samples of the received signals, whether these samples contain statistical groupings, the group means or other averages of 3,83577 could then be monitored and used as new reference numbers for expressing different quantized states. In this way, the reference numbers follow the signal levels quite closely, thus improving the accuracy of the expression.

5 Joissakin tilanteissa, esim. vastaanoton alkaessa tai yhteyden katketessa, edellä mainitulla tavalla määritellyt eri ryhmien vertailuarvot voivat suurten säätökor-jausten johdosta joutua väärään suuruusjärjestykseen ja lukkiutua siihen, mikä aiheuttaa vakavia pitkäaikaisia 10 häiriöitä vastaanotossa, koska tällöin signaalin diskreetit tilat tulkitaan jatkuvasti väärin.5 In some situations, e.g. when reception begins or the connection is lost, the reference values of the different groups determined as mentioned above may, due to large control corrections, be misaligned and locked in, causing serious long-term interference in reception due to continuous misinterpretation of the signal.

Keksinnön toisen piirteen mukaisesti käytetään it-seorganisoituvien piirrekarttojen periaatetta vertailulukujen korjaamiseen. Itseorganisoituvia piirrekarttoja 15 käyttävä ilmaisumenetelmä pyrkii palauttamaan vertailuarvojen suuruus- ja topologiset suhteet signaaliarvoissa vallitsevien vastaavien suhteiden mukaisesti, myös siinä tapauksessa, että vertailulukujen suuruusjärjestys on tilapäisesti virheellinen.According to another aspect of the invention, the principle of self-organizing feature maps is used to correct for comparison figures. The detection method using the self-organizing feature maps 15 tends to restore the magnitude and topology ratios of the reference values according to the corresponding ratios prevailing in the signal values, even if the order of magnitude of the reference numbers is temporarily incorrect.

20 Keksinnön kolmannen piirteen mukaisesti käytetään vuorotellen sekä keskilukuihin perustuvaa ilmaisumenetelmää että itseorganisoituvia piirrekarttoja. Tällaisella ratkaisulla päästään parhaaseen kompromissiin mukautumistarkkuuden ja oikean järjestyksen palauttamiskyvyn välillä.According to a third aspect of the invention, both the mean-based detection method and the self-organizing feature maps are used alternately. Such a solution strikes the best compromise between adaptive accuracy and the ability to restore proper order.

25 Keksinnön mukaisella ilmaisumenetelmällä voidaan ilmaisun tarkkuutta lisätä ja pienentää aikaisempien kor-jäimien tarkkuusvaatimuksia tai jopa korvata tällaiset korjaimet. Menetelmällä saavutettu hyöty kasvaa, kun signaalin eri tilojen lukumäärä kasvaa, koska tällöin hyvin 30 pienikin häiriö voi aiheuttaa virheitä ilmaisussa. Keksinnön mukainen menetelmä on laskennallisesti melko kevyt toteuttaa ja mahdollistaa tehokkaan korjauksen suurillakin siirtonopeuksilla, joten sitä soveltuva ilmaisin on toteutettavissa signaaliprosessori- tai mikropiirisovellutuksena 35 edullisemmin kuin perinteiset korjaimet. Nykyisten signaa- 4 83577 liprosessoreiden nopeus ei riitä hyvin suurinopeuksisten signaalien käsittelyyn.With the detection method according to the invention, the accuracy of the detection can be increased and the accuracy requirements of previous correctors can be reduced or even such correctors can be replaced. The benefit obtained by the method increases as the number of different states of the signal increases, because even a very small disturbance can then cause errors in expression. The method according to the invention is computationally quite easy to implement and enables efficient correction even at high transmission rates, so that a suitable detector can be implemented as a signal processor or microcircuit application 35 more advantageously than conventional equalizers. The speed of current signal processors is not good enough to process high speed signals.

Menetelmän toteutus voidaan suorittaa digitaalisilla tai analogisilla laskentamenetelmillä.The implementation of the method can be performed by digital or analog calculation methods.

5 Sillä on sovelluksia esimerkiksi radio- ja kantoaal- tokaapelitekniikalla tapahtuvassa digitaalisesti moduloidussa tiedonvälityksessä, mittaus- ja säätötekniikassa, lääketieteellisessä tekniikassa, tietokonetekniikassa, ja yleensä kun välitetään kvantittuneita signaaleita.5 It has applications in, for example, digitally modulated data transmission by radio and carrier cable technology, measurement and control technology, medical technology, computer technology, and in general when transmitting quantized signals.

10 Keksintöä selitetään nyt yksityiskohtaisemmin suo ri tusesimerkkien avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää yksiulotteista piirrekarttaa, kuvio 2 havainnollistaa kuvion 1 piirrekartan erästä 15 realisointitapaa, kuvio 3 esittää piirrekarttaa käyttävän menetelmän toimintaa esimerkin avulla, kuvio 4 esittää kaksiulotteista piirrekarttaa, ja kuvio 5 esittää erästä laitteistoa, jossa sovelle-20 taan keksinnön mukaista menetelmää.The invention will now be described in more detail by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a one-dimensional feature map, Figure 2 illustrates one embodiment of the feature map of Figure 1, Figure 3 shows the operation of a feature map method by way of example, Figure 4 shows a two-dimensional feature map, an apparatus in which the method according to the invention is applied.

Yksinkertaisimmassa muodossaan on keksinnön mukainen menetelmä sovellettavissa yksiulotteiselle signaalille (esim. monitasoinen signaali), jonka arvot ovat kvantit-tuneet eräälle vaihteluvälille [a, a+nq], missä a on välin 25 alin arvo, n on kokonaisluku, ja q kvantittumisväli. Signaaleille on siis lähetteessä pyritty antamaan jokin arvoista a+hq, missä h on signaalitilan järjestysindeksi, 0,1,...,n, mutta siirtotie muuntaa sen satunnaiseksi arvoksi a+hq+fcj^ , missä Sh on satunnaisvirhe (mahdollisesti suu-.30 rempi kuin kvantittumisväli q). Oletetaan kuitenkin, että kun erilaiset vaihteluita aiheuttavat tekijät esiintyvät samoissa piireissä tai samassa siirtotiessä, niin peräkkäiset 6h :n arvot ovat siten korreloituvia, että niiden erotuksen itseisarvo \Sh-t^.x | on vain hyvin pienellä to-35 dennäköisyydellä suurempi kuin q/2.In its simplest form, the method according to the invention is applicable to a one-dimensional signal (e.g. a multilevel signal) whose values are quantized for a range [a, a + nq], where a is the lowest value of the interval 25, n is an integer, and q is the quantization interval. Thus, an attempt has been made to give the signals one of the values a + hq, where h is the order state index of the signal state, 0,1, ..., n, but the transmission path converts it to the random value a + hq + fcj ^, where Sh is a random error (possibly oral). 30 greater than the quantization interval q). However, it is assumed that when different factors causing variations occur in the same circuits or in the same transmission path, the successive values of 6h are so correlated that the absolute value of their difference \ Sh-t ^ .x | is greater than q / 2 with only a very small probability of to-35.

5 83577 Tällöin vastaanotettua siirtotien läpi kulkenutta signaaliarvoa edustaa lukuarvo x=a+hq+£h, missä h ja £h ovat vastaavasti signaalitilan järjestysindeksi ja tilan satunnaisvaihtelu.In this case, the received signal value passing through the transmission path is represented by the numerical value x = a + hq + £ h, where h and £ h are the order state of the signal state and the random variation of the state, respectively.

5 Signaalitllojen tunnistaminen (ilmaisu):5 Identification of signal conditions (expression):

Signaalin signaalitilat tunnistetaan vertaamalla niitä tiettyihin vertailuarvoihin ml . Oletetaan aluksi, että vertailuluvut mt on laskettu valmiiksi. Käyttämällä jotain sopivaa etäisyysmittaa d = d(x, mt ), esimerkiksi 10 d = |x-m1 |, määritetään lähin vertailuarvo mc , joka on juuri tunnistustulos: d(x, mc) = min {d(x, mt )}. (1) i 15The signal states of the signal are identified by comparing them with certain reference values, incl. Let us first assume that the comparison figures mt have been calculated. Using some suitable distance measure d = d (x, mt), for example 10 d = | x-m1 |, the nearest reference value mc is determined, which is just the identification result: d (x, mc) = min {d (x, mt)}. (1) i 15

Vertailuarvojen päivitysUpdate of benchmarks

Vaikka alkuperäisillä vertailuarvoilla mt saavutet-taislinkin tyydyttävä ilmaisutulos, voidaan ilmaisun tarkkuutta parantaa kun vertailuarvoja jatkuvasti korjataan 20 niiden muutosten mukaisesti, jotka siirtotie aiheuttaa vastaanotettuun signaaliin ja sen signaalitiloihin.Although the initial reference values mt achieve a satisfactory detection result of the link, the accuracy of the detection can be improved when the reference values are continuously corrected according to the changes caused by the transmission path to the received signal and its signal states.

Vastaanotetun signaalin signaalitilat voivat vaihdella suurissa rajoissa erilaisten häiriötekijöiden johdosta, mutta lyhyellä aikavälillä signaalien keskinäiset suu-25 ruus- tai topologiset suhteet säilyvät.The signal states of the received signal may vary within wide limits due to various interfering factors, but in the short term the relative or topological relationships of the signals are maintained.

Esillä olevan menetelmän periaatteena on vastaanotettujen signaalien mahdollisimman pienen näytemäärän avulla automaattisesti seurata, esiintyykö näissä näytteissä tilastollista ryhmittelyä (clustering) ja tuottaa näitä ... 30 ryhmiä parhaiten vastaavat mukautuvat vertailuluvut tai -vektorit, joita sitten voidaan käyttää kvantittuneiden signaalitilojen identifiointiin.The principle of the present method is to automatically monitor the presence of statistical clustering in these samples with the smallest possible number of received signals and to produce adaptive reference numbers or vectors that best match these ... 30 groups, which can then be used to identify quantized signal states.

Tämä voidaan toteuttaa tavanomaisia ryhmittelyme-netelmiä tai vektorialgoritmeja käyttäen. Tällainen on 35 esim. digitaalisessa signaalitekniikassa ja hahmontunnis- 6 83577 tuksessa käytetty k:n keskiarvon ryhmittely, joka on esitetty viitteessä: [1] J. Makhoul, S. Roucos, H. Gish, "Vector Quantization in Speech Coding", Proc, IEEE, Vol. 73, ss. 1551-5 1588, 1985.This can be accomplished using conventional grouping methods or vector algorithms. Such is the grouping of k averages used in 35 e.g. digital signal technology and pattern recognition, which is shown in the reference: [1] J. Makhoul, S. Roucos, H. Gish, "Vector Quantization in Speech Coding", Proc, IEEE, Vol. 73, p. 1551-5 1588, 1985.

Seuraavassa selostetaan keksinnön mukaisen menetelmän eräs vertailulukujen päivitystäpä, jossa käytetään k:n keskiarvon ryhmittelyä.The following describes an update of the reference figures of the method according to the invention, in which the grouping of the mean of k is used.

Vertailulukujen päivittäminen ryhmäkesklarvojen pe-10 rusteella:Updating comparison figures based on group averages Fri-10:

Viitteessä [1] selostetussa k:n keskiarvon menetelmässä kerätään peräkkäisiä signaalinäytteitä sellainen joukko, että jokainen mahdollinen signaalitila esiintyy niissä useita kertoja. Näytteet jaetaan edellisessä kohdas-15 sa kuvatun tunnistustuloksen mukaan luokkiin ja muodostetaan kunkin luokan keskiarvo. Uusiksi vertailuluvuiksi mA voidaan nyt ottaa nämä näytteistä lasketut keskiarvot, tai esimerkiksi jokin painotettu lineaarinen kombinaatio vanhoista vertailuluvuista ja näytteistä lasketuista keskiar-20 voista. Kun menetelmää toistetaan jatkuvasti uusia signaaleja vastaanotettaessa, seuraavat vertailuluvut signaaliarvojen vaihteluita. Lukujen päivitys tapahtuu tässä siis määrävälein.In the k-averaging method described in reference [1], a series of successive signal samples are collected such that each possible signal state occurs in them several times. The samples are divided into categories according to the identification result described in the previous section-15 sa and the average of each category is formed. The new reference numbers mA can now be these averages calculated from the samples, or, for example, some weighted linear combination of the average reference values calculated from the old reference numbers and the samples. When the method is repeated continuously when new signals are received, the reference numbers follow the variations of the signal values. The figures are therefore updated here at regular intervals.

Vertailulukujen päivitys signaallnäytteen ja ver-25 tailuluvun välisen etäisyyden perusteella:To update the reference numbers based on the distance between the signal sample and the reference number:

Vertailulukujen päivitys voidaan suorittaa myös jokaisen signaalinäytteen jälkeen, jolloin ensin on suoritettava kaavan (1) mukainen näytteen kokeellinen tunnistaminen lähimmän vertailuarvon mc löytämiseksi. Tätä ja .30 vain tätä päivitetään: mc (t+1) = mc (t) + a (x(t)-mc (t)) (2) m^t+1) = m^t), kun i φ c (3) 35 Tässä siis mA = mt (t) on vertailuluvun arvo juuri li 7 83577 ennen signaalinäytteen saamista hetkellä (t) (t = 0,1,2 ... on ns. diskreettiaikamuuttuja). Parametri a (0<α<1) on kerroin joka määrää korjausten suhteellisen suuruuden. Korjattu vertailuluku saadaan lisäämällä alkuperäiseen 5 vertailulukuun signaalinäytteen x ja alkuperäisen vertailuluvun erotus kerrottuna a:11a.The update of the reference figures can also be performed after each signal sample, in which case the experimental identification of the sample according to formula (1) must first be performed in order to find the nearest reference value mc. This and .30 only this is updated: mc (t + 1) = mc (t) + a (x (t) -mc (t)) (2) m ^ t + 1) = m ^ t) when i φ c (3) 35 Thus, here mA = mt (t) is the value of the reference number just li 7 83577 before obtaining the signal sample at time (t) (t = 0,1,2 ... is the so-called discrete time variable). The parameter a (0 <α <1) is a factor that determines the relative magnitude of the corrections. The corrected reference number is obtained by adding to the original 5 reference numbers the difference between the signal sample x and the original reference number multiplied by a: 11a.

Näitä vertailulukujen mA päivitystapoja käyttämällä eri signaalitilojen vertailuluvut saadaan normaalisti hyvin tarkasti seuraamaan signaalitilojen esitysten ryhmäkeskiar-10 voja.Using these mA update methods of the reference numbers, the reference numbers of the different signal states are normally very closely monitored to follow the group averages of the representations of the signal states.

Nämä päivitysluvut ovat kuitenkin vielä osittain puutteellisia, koska niihin sisältyy se vaara, että algoritmin määrittelemät eri ryhmien vertailuarvot mt voivat suurten säätökorjausten johdosta joutua väärään suuruus-15 järjestykseen ja käytetyn säätömenetelmän johdosta lukkiintua siihen, mikä aiheuttaa vakavia, pitkäaikaisia häiriöitä vastaanotossa, koska tällöin diskreetit tilat tulkitaan jatkuvasti väärin. Mukautuvan menetelmän on siis oltava itsekorjaava siinä mielessä, että se pyrkii säilyttämään 20 ja palauttamaan vertailuarvojen oikeat suuruus- ja topologiset suhteet signaaliarvoissa vallitsevien vastaavien suhteiden mukaisesti, myös siinä tapauksessa, että vertailulukujen suhteet ovat tilapäisesti virheelliset.However, these update figures are still partly deficient, as they run the risk that the algorithm-defined reference values mt may be in the wrong order of magnitude-15 due to large control corrections and locked due to the control method used, causing severe, long-term reception disturbances due to discrete conditions. constantly misinterpreted. The adaptive method must therefore be self-correcting in the sense that it seeks to maintain 20 and restore the correct magnitude and topological ratios of the reference values according to the corresponding ratios in the signal values, even if the ratios of the reference numbers are temporarily erroneous.

Keksinnön mukaisen menetelmän ensisijaisessa suori-25 tusmuodossa käytetäänkin ns. itseorganisoivia piirrekart-toja, joilla on tällainen ominaisuus.In the preferred embodiment of the method according to the invention, the so-called self-organizing feature maps with such a feature.

Oikean järjestyksen palauttava vertailulukujen päivitys itseorganisolvan karttakuvauksen avulla:To update the benchmarks using the self-organizing map description to restore the correct order:

Itseorganisoivan karttakuvauksen periaatetta yksi-30 ulotteisessa tapauksessa havainnollistaa kuvio 1, joka esittää joukkoa prosessointiyksiköltä, joita nimitetään seuraavassa solmupisteiksi. Kussakin solmupisteessä on varastoituna eräs vertailuluku m£ , i - 0,1,...,n, jota käytetään vastaanotetun signaalin x signaalitilan tunnis-35 tamiseen ja ilmaisemiseen. Kuviossa 1 solmupisteiden vä- 8 83577 liset viivat kuvaavat topologisia naapurustosuhteita, ts. sitä mitkä solmupisteet ovat topologisesti lähinnä toisiaan. Solmupisteiden topologisella järjestyksellä tarkoitetaan tässä tapauksessa sitä, että tarkoitetuilta arvol-5 taan toisiaan lähinnä olevat vertailuluvut mt ovat kuvion 1 karttakuvauksen vierekkäisissä solmupisteissä eli toistensa topologiseen naapurustoon kuuluvia. Virheellisessä tilassa tämä järjestys voi kuitenkin olla tilapäisesti toinen.The principle of self-organizing map mapping in the one-30 dimensional case is illustrated in Figure 1, which shows a set of processing units, hereinafter referred to as nodes. Each node has a reference number m £, i - 0.1, ..., n stored, which is used to identify and indicate the signal state of the received signal x. In Figure 1, the lines between the nodes 8,83577 depict topological neighborhood relationships, i.e., which nodes are topologically closest to each other. By the topological order of the nodes in this case it is meant that the reference numbers mt closest to the intended values are at the adjacent nodes of the map description of Fig. 1, i.e. belonging to each other's topological neighborhood. However, in an erroneous state, this order may be temporarily different.

10 Kuvion 1 topologista karttakuvausta voidaan havain nollistaa myös kuvion 2 mukaisesti, jossa solmupisteet eli prosessointiyksiköt on kytketty rinnan signaalilinjaan ja jokaisen sisääntuloon on kytketty sama signaali x. Jokaisella prosessointiyksiköllä on ulostulo , johon se tuot-15 taa ulostulosignaalin, kun signaalin x signaalitila on lähinnä kyseisen solmupisteen vertailulukua mt . Jos signaali x on esimerkiksi monitasoinen signaali, voisivat prosessointiyksiköt olla esimerkiksi komparaattoreita.The topological map description of Fig. 1 can also be reset according to Fig. 2, in which the nodes, i.e. the processing units, are connected in parallel to the signal line and the same signal x is connected to each input. Each processing unit has an output to which it produces an output signal when the signal state of the signal x is closest to the reference number mt of that node. For example, if the signal x is a multilevel signal, the processing units could be comparators, for example.

Tässä esitetty on kuitenkin tarkoitettu vain keksin-20 nön ymmärtämisen helpottamiseen. Itseorganisoituvat topologiset piirrekartat ja niiden käyttö on kuvattu yksityiskohtaisemmin seuraavissa julkaisuissa, jotka otetaan tähän viitteiksi: [2] T. Kohonen, "Clustering, Taxonomy, and Topologi-25 cal Maps of Patterns", Sixth International Conference onHowever, the present disclosure is intended only to facilitate an understanding of the invention. Self-organizing topological feature maps and their use are described in more detail in the following publications, which are incorporated herein by reference: [2] T. Kohonen, "Clustering, Taxonomy, and Topology-25 cal Maps of Patterns," Sixth International Conference on

Pattern Recognition, Munich, Germany, October 19-22, 1982, ss. 114-128.Pattern Recognition, Munich, Germany, October 19-22, 1982, ss. 114-128.

[3] T. Kohonen, "Self-Organization and Associative Memory", Springer-Verlag, Series in Information Sciences, 30 Vol. 8, Berlin-Heidelberg-New York-Tokyo, 1984, 2. p. 1988.[3] T. Kohonen, "Self-Organization and Associative Memory," Springer-Verlag, Series in Information Sciences, 30 Vol. 8, Berlin-Heidelberg-New York-Tokyo, 1984, p.

Aikaisemmin esitetyn vertailulukujen päivitysmene-telmän puutteena on se, että jos vertailuluvut mt saavat jostain syystä, esimerkiksi toimintahäiriön tai laskenta-virheen johdosta arvoja, joiden suuruussuhteet poikkeavat 35 alkuperäisistä (mt > mj vaikka i < j), tämä väärä järjestys li 9 83577 säilyy. Seuraavassa selostettava menetelmä sen sijaan pystyy palauttamaan oikean järjestyksen automaattisesti. Tämän todistaminen on suoritettu viitteessä [3] ja sen ristiviittauksissa, ja sitä havainnollistetaan tässä myös esimerkin 5 avulla.The disadvantage of the previously presented method of updating the reference figures is that if for some reason, for example due to a malfunction or a calculation error, the reference figures mt obtain values with magnitudes different from the original 35 (mt> mj although i <j), this wrong order li 9 83577 is retained. Instead, the method described below can automatically restore the correct order. Proof of this has been done in reference [3] and its cross-references, and is also illustrated here by means of Example 5.

Menetelmässä suoritetaan vastaanotetun signaalin signaalitilojen tunnistaminen yhtälön (1) mukaisesti.In the method, the signal states of the received signal are identified according to Equation (1).

Vertailulukujen päivittäminen suoritetaan seuraavan korjaussäännön (mukauttamissääntö, ryhmittelysääntö) mu-10 kaisesti: korjataan sekä tunnistustulokseksi valittua vertailulukua mc että sitä vastaavan solmupisteen c naapuri-solmupisteiden vertailulukuja lähemmäksi x:n arvoa. Toisin sanoen 15 mt (t+1) = m1 (t) + aix-n^it)), i e Nc (4) mi (t+1) = mt (t), i £ Nc (5) missä mA = mi(t) on vertailuluvun arvo juuri ennen signaa-linäytteen saamista hetkellä t (t = 0,1,2,... on ns. dis-20 kreettiaikamuuttuja) ja m^t+1) on seuraavalla näytteenot-tohetkellä käytettävä uusi vertailuluku. Parametri a on kerroin, joka määrää korjausten suhteellisen suuruuden. N. on indeksijoukko, joka koostuu solmupisteestä c sekä sen topologisista naapureista. Kuviossa 1 on yhdistetty viival-25 la ne solmupisteet, jotka ovat toistensa topologisia naapureita .The update of the reference numbers is performed according to the following correction rule (adjustment rule, grouping rule): both the reference number mc selected as the identification result and the reference numbers of the neighboring node points of the corresponding node c are corrected closer to the value of x. That is, 15 mt (t + 1) = m1 (t) + Aix-n ^ it)), ie Nc (4) mi (t + 1) = mt (t), i £ Nc (5) where mA = mi (t) is the value of the reference number just before receiving the signal sample at time t (t = 0,1,2, ... is the so-called dis-20 cretaceous time variable) and m ^ t + 1) is the new reference number to be used at the next sampling time. The parameter a is a factor that determines the relative magnitude of the corrections. N. is an index set consisting of node c and its topological neighbors. Figure 1 shows the nodes of line-25a that are topological neighbors of each other.

Yllä parametri a = a(t) täyttää aina ehdon 0<α<1, mutta sitä voidaan vaihdella tarpeen mukaan, ja Nc = Ne(t) on indeksijoukko, joka käsittää kaikki solmupisteet sol-30 mupisteen c naapurustossa tietyn säteen etäisyydelle. Kun säde on yhtä suuri tai suurempi kuin yksi solmuväli, pystyy yllä kuvattu korjaussääntö tehokkaasti palauttamaan vertailuluvulle mt saman suuruusjärjestyksen kuin vastaanotetuille signaalitiloilla on, mutta jättää arvoihin mt tietyn 35 harhan, jota tarkastellaan tuonnempana.Above, the parameter a = a (t) always satisfies the condition 0 <α <1, but it can be varied as needed, and Nc = Ne (t) is an index set comprising all nodes in the neighborhood of sol-30 m in the distance of a given radius. When the radius is equal to or larger than one node spacing, the correction rule described above can effectively return to the reference number mt the same order of magnitude as the received signal states have, but leaves a certain bias in the values of mt, which will be considered later.

10 83577 Säteen ollessa nolla (Nc = {c}) pyrkii taas kor-jaussääntö antamaan vertailuluvuille mahdollisimman oikeat ryhmäkeskiarvot, mutta ei pysty palauttamaan oikeaa järjestystä. Tämä tilanne vastaakin yhtälöissä 2 ja 3 esitettyä 5 korjaussääntöä.10 83577 When the radius is zero (Nc = {c}), the correction rule again tries to give the reference numbers the correct group averages as possible, but cannot restore the correct order. This situation corresponds to the 5 correction rules presented in Equations 2 and 3.

Näiden kahden ominaisuuden välille on määriteltävä kompromissi. Käytännössä joudutaan määräajoin soveltamaan erilaisia a = a(t):n ja Ne Nc(t):n valintoja tarpeen mukaan, ainakin tiedonsiirron keskeytyessä ja sen edelleen 10 jatkuessa.A compromise must be defined between these two characteristics. In practice, different choices of a = a (t) and Ne Nc (t) have to be applied periodically as needed, at least when the data transfer is interrupted and continues for a further 10.

Usein voidaan lähetteen signaalitilojen katsoa vaih-televan satunnaisesti samalla esiintymistodennäköisyydellä. Näin on esimerkiksi, jos analogisignaalit kvantitetaan ns. deltamodulaation avulla, ja kertyneet bitit kerätään koo-15 deiksi; näiden koodien numeeriset arvot, joilla lähetettä sitten moduloidaan, ovat yleensä ns. pseudosatunnais-lukuja. Silloin on korjaussäännön tuottamien vertailulukujen ja ryhmien keskiarvojen välillä olemassa yksikäsitteinen numeerinen vastaavuus (katso viite [3]). Jos sitten 20 vastaanotettuja signaaliarvoja x esikäsitellään korjaus-säännössä kullekin vertailuluvulle ominaisella lausekkeella b1+d1x, missä ja dA ovat vakioparametreja, voidaan edellä esitetyn korjaussäännön jättämä harha kompensoida suurimmalta osaltaan ja saada vertailuluvuille tarkemmat 25 arvot, jotka nyt approksimoivat ryhmäkeskiarvoja. Tätä samaa menetelmää voidaan käyttää muulloinkin, kun signaalin x todennäköisyystiheys p(x) on mielivaltainen mutta tunnettu funktio, jolloin esikäsittelylausekkeelle on edelleen laskettavissa harhaa kompensoivat parametrit bd ja dr - · 30 Käytettävä lopullinen painotettu korjaussääntö, jolla myös edellä mainittu harha voidaan poistaa on siis yksinkertaisimmillaan tyypillisesti muotoa mA (t+1) = mt (t) + aibj+dA x-m1 (t)), i e Nc (6) 35 m1(t+l) = mt(t), i £ Nc (7) 11 83577Often, the signal states of a transmission can be considered to vary randomly with the same probability of occurrence. This is the case, for example, if the analog signals are quantified in the so-called by delta modulation, and the accumulated bits are collected into size-15; the numerical values of these codes, with which the transmission is then modulated, are usually the so-called a pseudo-random-numbers. Then there is an unambiguous numerical correspondence between the comparison figures produced by the correction rule and the group averages (see reference [3]). Then, if the 20 received signal values x are pretreated in the correction rule with the expression b1 + d1x specific to each reference number, where and dA are standard parameters, the bias left by the above correction rule can be largely compensated and more accurate 25 values can be obtained for the reference numbers. This same method can be used at other times when the probability density p (x) of the signal x is an arbitrary but known function, in which case the bias-compensating parameters bd and dr can still be calculated for the preprocessing expression. The final weighted correction rule to be used. typically of the form mA (t + 1) = mt (t) + aibj + dA x-m1 (t)), ie Nc (6) 35 m1 (t + 1) = mt (t), i £ Nc (7) 11 83577

Esimerkki 1 Tässä esimerkissä havainnollistetaan yhtälöiden (6) ja (7) mukaisen parannetun esikäsitellyn korjaussäännön kykyä määritellä topologisesti järjestäytyneet vertailu-5 luvut mx, jotka seuraavat nopeasti lähetejoukon {x = x(t), t = 0,1,2, ...} yleisiä vaihteluita. Oletamme, että sig- naalitiloja on 4 kpl, ja ne esiintyvät satunnaisesti samalla todennäköisyydellä. Tässä esimerkissä on käytetty parametreja b0 =bj =b2 =b3 =0, d0=0,7, dx =1, d2=l, d3=l,14. Ku-10 vioon 3 piirretyt jatkuvat käyrät esittävät mahdollisia signaalitiloja, joiden suuruudet tässä vaihtelevat erään mielivaltaisesti valitun lain mukaisesti. Todelliset signaalin x arvot poimitaan eri hetkinä näiltä neljältä käyrältä sa-tunnaisesti. Erillisillä pisteillä piirretyt ku-15 vaajat esittävät, kuinka vastaavat vertailuluvut seuraavat näitä vaihteluita. Esimerkissä on ollut a = 0,1 ja N = ({max (0, c-1), c, min (3, c+1)}, eli solmupisteen c naapurustoon kuvion 1 mukaan on otettu vain lähimmät naapurit. Esimerkistä nähdään myös, kuinka vertailulukujen m3 suu-20 ruusjärjestys, joka alussa oli väärä (1-0-3-2), muuttuu noin 30 näytteen jälkeen oikeaksi (0-1-2-3). Vertailulukujen satunnaispoikkeamat johtuvat siitä, että eri signaa-litilat esiintyvät signaalissa x täysin satunnaisesti, jolloin myös vertailulukuja korjataan satunnaisessa järjes-25 tyksessä.Example 1 This example illustrates the ability of the improved preprocessed correction rule according to Equations (6) and (7) to define topologically ordered reference-5 numbers mx that quickly follow the transmission set {x = x (t), t = 0,1,2, ... } general variations. We assume that there are 4 signal states, and they occur randomly with the same probability. In this example, the parameters b0 = bj = b2 = b3 = 0, d0 = 0.7, dx = 1, d2 = 1, d3 = 1.14 have been used. Fig. 3 to Fig. 3 The continuous curves drawn show the possible signal states, the magnitudes of which here vary according to an arbitrarily chosen law. The actual values of the signal x are extracted at different times from these four curves sa-randomly. At separate points The plotted ku-15 plots show how the corresponding reference numbers follow these variations. The example has been a = 0.1 and N = ({max (0, c-1), c, min (3, c + 1)}, i.e. only the nearest neighbors have been included in the neighborhood of node c according to Figure 1. The example also shows , how the order of the mouths of the reference numbers m3-20, which was initially incorrect (1-0-3-2), becomes correct after about 30 samples (0-1-2-3) .The random deviations of the reference numbers are due to the presence of different signal states. in signal x completely randomly, in which case the reference figures are also corrected in random order.

Edellä esitetty ja kuviolla 1 havainnollistettu yksiulotteinen karttakuvaus voidaan helposti yleistää useampiulotteiseksi. Tällainen tapaus esiintyy, kun esim. lähetteessä on jonkin yhdistetyn modulaatiotavan johdosta 30 kaksi tai useampia erillisiä signaalimuuttujia. Oletamme seuraavassa, että lähetteessä esiintyvät samanaikaiset signaalitilat (hj ja h2 ) ja niitä vastaavat lähetteet ovat xx * ax + h1q1 ja x2 * a2 +h2 q2 , missä hx ja h2 ovat kokonaislukuja sekä q: ja q2 vastaavat kvantittumisvälit. Tässä 35 tapauksessa lähete esitetään vektorina X = (x: , x2 ) = X(t) i2 83577 ja vastaavat vertailuluvut A , mi 2 vektoreina = (m^, n>i 2 ) = Mt(t). Tunnistussääntö voidaan valita jonkin vek-torinormin mukaisten etäisyyksien vertailuksi. Tunnistaminen: 5 d(X,Mc ) = min {d(X,M1 )} i missä d( · ) voi olla esimerkiksi jokin Minkowskin etäisyys-10 mitta, jonka erikoistapaus on euklidinen etäisyys;The one-dimensional map description presented above and illustrated in Figure 1 can be easily generalized to multi-dimensional. Such a case occurs when, for example, the transmission has two or more separate signal variables due to some combined modulation mode. In the following, we assume that there are simultaneous signal states (hj and h2) in the transmission and the corresponding transmissions are xx * ax + h1q1 and x2 * a2 + h2 q2, where hx and h2 are integers and the corresponding quantization intervals of q: and q2. In this case 35, the transmission is represented by the vector X = (x:, x2) = X (t) i2 83577 and the corresponding reference numbers A, mi 2 as vectors = (m ^, n> i 2) = Mt (t). The identification rule can be selected to compare distances according to one of the vector norms. Identification: 5 d (X, Mc) = min {d (X, M1)} i where d (·) can be, for example, some Minkowski distance-10 measure with a special case of the Euclidean distance;

Vertailuvektorien päivittäminen (ilman esikäsitte-lylauseketta): M* (t+1) = Mt(t) + p(X(t) - M, (t) ), i e N' e 15 M, (t+1) = M, (t), i * N' e missä β = β(ΐ) on eräs toinen skalaari (0<β<1) ja N'c = N'c (t) on naapurustojoukko kaksiulotteisessa solmupiste-verkossa esim. kuvion 4 mukaan. Kuviossa 4 solmupisteen c 20 naapuristojoukkoon N’c kuuluvat solmupistettä c lähinnä olevat ympäröivät solmupisteet, kuten yhtenäisellä viivalla on kuvattu. Tässä tapauksessa solmupisteiden topologinen järjestys voi olla esim. sellainen, että solmupisteissä olevien vertailuvektorien vertailuluvut m± χ kasvavat 25 ylhäältä alaspäin siirryttäessä ja vertailuluvut mt2 kasvavat vasemmalta oikealle siirryttäessä.Updating reference vectors (without preprocessing expression): M * (t + 1) = Mt (t) + p (X (t) - M, (t)), ie N 'e 15 M, (t + 1) = M , (t), i * N 'e where β = β (ΐ) is another scalar (0 <β <1) and N'c = N'c (t) is a neighborhood set in a two-dimensional node network, e.g. according to Figure 4 . In Figure 4, the neighborhood set N’c of node c 20 includes the surrounding nodes closest to node c, as illustrated by a solid line. In this case, the topological order of the nodes can be e.g. such that the reference numbers m ± χ of the reference vectors in the nodes increase from top to bottom and the reference numbers mt2 increase from left to right.

Yllä kuvatut säännöt havainnollistavat yleistä periaatetta, jolloin menetelmää on pidettävä samana, vaikka solmupistejoukon topologia valittaisiin toisinkin, ja mu-30 kauttamisessa käytettyjen naapurustojen N. ja N'c määrittely poikkeaisi edellisistä esimerkeistä, kunhan niillä vain pyritään yllä kuvattuun topologiseen järjestäytymiseen. Myöskään parametrien a - a(t) ja β = β(ΐ) ei tarvitse olla samoja kaikille solmupisteille, vaan ne voidaan yleistää 35 joiksikin pisteestä c laskettujen etäisyyksien funktioiksi.The rules described above illustrate the general principle that the method must be kept the same even if the topology of the node set is chosen differently, and the definition of the neighbors N. and N'c used in the configuration would differ from the previous examples as long as they aim at the topological arrangement described above. Also, the parameters a - a (t) and β = β (ΐ) do not have to be the same for all nodes, but can be generalized to some 35 functions of the distances calculated from point c.

Il i3 83577Il i3 83577

Yleisesti signaalimuuttujien x lukumäärän ollessa n, on kussakin vertailuvektorissa vastaavasti n vertailulukua m1 .In general, when the number of signal variables x is n, each reference vector has n reference numbers m1, respectively.

On syytä korostaa, että tässä kuvattavan ilmaisu-5 menetelmän mukautuvat vertailuluvut määräytyvät yksinomaan ilmaistun lähetteen eri signaalitilojen metristen topologisten suhteiden perusteella, ilman että minkään signaa-litilan tunnusta tai merkitystä tarvitsisi ilmoittaa lähetetyssä signaalissa. Kyseessä on siis ohjaamaton oppi-10 minen (engl. nonsupervised learning), mikä on ominaista kaikille ryhmittelymenetelmille (clustering) ja useimmille mukautuville signaalinkäsittelyjärjestelmille.It should be emphasized that the adaptive reference numbers of the detection-5 method described herein are determined solely by the metric topological relationships of the different signal states of the detected transmission, without the need to indicate the identity or significance of any signal state in the transmitted signal. This is therefore nonsupervised learning, which is characteristic of all clustering methods and most adaptive signal processing systems.

Erilaisia toteutusmuotoja Tähän menetelmään kuuluu siis kaksi olennaista osa-15 menetelmää: 1. Menetelmä, jonka avulla eri signaalitilojen vertailuluvut saadaan seuraamaan tilojen esitysten ryhmä-keskiarvoja. 2. Menetelmä, joka palauttaa vertailuluvuille oikeat suuruussuhteet, jos nämä jostain syystä (toimintahäiriö, väärä korjaus tms.) sekoittuisivat.Various Embodiments This method thus includes two essential sub-15 methods: 1. A method by which the comparison numbers of different signal states are made to follow the group averages of the representations of the states. 2. A method that returns the correct magnitudes to the reference figures if, for some reason (malfunction, incorrect correction, etc.), they mix.

20 Menetelmien 1 ja 2 vaatimat operaatiot voidaan to teuttaa numeerisesti, esimerkiksi nykyisin saatavilla olevista komponenteista rakennetuilla ns. signaaliprosesso-riarkkitehtuureilla, tai analogisilla piireillä. Valinta riippuu tarvittavasta tarkkuudesta, laskentanopeudesta ja 25 kustannustekijöistä; kulloinenkin kompromissi määräytyy eri piiriteknologioitten vallitsevasta teollisesta kehitysasteesta. Esimerkiksi artikkelissa T. Korhonen, K. Torkkola, M. Shozahai, J. Kangas, O. Ventä, "Microprocessor Implementation of a Large Vocabulary Speech Recognizer and 30 Phonetic Typewriter for Finnish and Japanese", Proc. of European Conference on Speech Technology, CEP Consultants Ltd, Edinburgh, 1987, ss.377-380 selostettu signaaliproses-soriratkaisu, jota on käytetty puheentunnistuksessa, on tähän tarkoitukseen teknillisesti mahdollinen, mutta turhan 35 monimutkainen ja kallis. Korjaussääntö voidaan toteuttaa 83 577 myös klassillisella analogia-tietokonetekniikalla, jota on kuvattu esimerkiksi teoksessa G.A. Korn, T.M. Korn, "Electronic Analog and Hybrid Computers", McGraw-Hill, New York, 1964, tai sen mukaisilla elektronisilla, optisilla 5 tai optoelektronisilla konstruktioilla.20 The operations required by methods 1 and 2 can be carried out numerically, for example with so-called signal processor architectures, or analog circuits. The choice depends on the accuracy required, the computational speed, and 25 cost factors; the particular trade-off depends on the prevailing industrial development of the various circuit technologies. For example, T. Korhonen, K. Torkkola, M. Shozahai, J. Kangas, O. Ventä, "Microprocessor Implementation of a Large Vocabulary Speech Recognizer and 30 Phonetic Typewriter for Finnish and Japanese", Proc. Of the European Conference on Speech Technology, The signal process-sorcer solution described in CEP Consultants Ltd, Edinburgh, 1987, pp.377-380, which has been used for speech recognition, is technically possible for this purpose, but unnecessarily complicated and expensive. The correction rule 83 577 can also be implemented by the classical analog-computer technology described, for example, in G.A. Korn, T.M. Korn, "Electronic Analog and Hybrid Computers", McGraw-Hill, New York, 1964, or equivalent electronic, optical 5, or optoelectronic constructs.

Mikäli menetelmää sovelletaan radio- tai kaapeliteitse tapahtuvaan tiedonsiirtoon, jossa käytetään moduloitua kantoaaltoa, voi vastaanottimessa tapahtuva ilmaisu olla hyvin yksinkertainen; sille ei aseteta suuria tark-10 kuusvaatimuksia, koska mukautuva säätö pyrkii automaattisesti korjaamaan epälineaarisuuksia ja epästabiilisuuksia. Itse asiassa ilmaisimelle riittää, että ilmaistujen sig-naalitilojen suuruusrelaatiot säilyvät lyhyellä aikavälillä, sillä käytetty ryhmittelyanalyysi löytää automaattises-15 ti näitä tiloja vastaavien lähetteiden kasautumat ja mukautuu niihin.If the method is applied to data transmission by radio or cable using a modulated carrier, the detection at the receiver can be very simple; it is not subject to high accuracy requirements of 10 because adaptive adjustment automatically seeks to correct nonlinearities and instabilities. In fact, it is sufficient for the detector that the magnitude correlations of the detected signal states are maintained in the short term, as the grouping analysis used automatically finds and adapts to the accumulations of transmissions corresponding to these states.

Kuvio 5 esittää menetelmää käyttävän laitteiston tyypillistä lohkokaaviota. Osa 1 on väline signaalien modulointia ja lähettämistä varten, osa 2 väline signaalien 20 vastaanottoa ja ilmaisemista (demodulaatiota) varten, osa 3 väline, jonka vertailuluvut seuraavat mahdollisimman suurella tarkkuudella (esim. k:n keskiarvon menetelmällä) vastaanotettuja signaalitiloja, ja osa 4 väline, jonka vertailuluvut määräytyvät esimerkiksi itseorganisoiviin 25 karttakuvauksiin perustuvien korjaussääntöjen mukaisesti, jolloin vertailuluvut pystyvät automaattisesti palautumaan oikeaan suuruus- ja topologiseen järjestykseen. Osa 5 on väline signaalin kytkemiseksi joko osaan 3 tai osaan 4, ja osa 6 (ohjain) on väline, joka ohjaa osan 5 toimintaa. 30 Osa 6 voi saada informaatiota käsiohjaukselta, lähetteen vastaanottolaitteelta (osa 3), joka ilmoittaa lähetteen alkamisen ja katkokset, tai tulkintavälineiltä (osat 3 ja 4), jotka voivat ilmoittaa, milloin tulkinta on jatkuvasti virheellistä. Sen lisäksi osa 5 voi kytkeytyä osiin 3 ja 35 4 välillä säännöllisin tai muuten ennalta määrätyin välein, il is 83 5 77 ajastimen ohjaamana.Figure 5 shows a typical block diagram of an apparatus using the method. Part 1 is a means for modulating and transmitting signals, Part 2 is a means for receiving and detecting (demodulating) signals 20, Part 3 is a means whose reference numbers follow the signal states received with the highest possible accuracy (e.g. by the k-average method), and Part 4 is a means whose reference figures are determined, for example, according to correction rules based on self-organizing map descriptions, whereby the reference figures are able to automatically return to the correct order of magnitude and topology. Part 5 is a means for coupling a signal to either Part 3 or Part 4, and Part 6 (controller) is a means for controlling the operation of Part 5. 30 Part 6 may receive information from the hand control, the transmission receiving device (part 3), which indicates the start and interruptions of the transmission, or the interpretation means (parts 3 and 4), which may indicate when the interpretation is constantly incorrect. In addition, the part 5 can be connected to the parts 3 and 35 4 at regular or otherwise predetermined intervals, i.e. by a timer.

Osien 3 ja 4 sisältämien vertailulukujen mt tai alkuarvot voidaan toimintaa aloitettaessa asettaa ennalta laskettuihin arvoihin. Myös ohjain, osa 6 voi asettaa ver-5 tailuluvut mA tai MA sopiviin oletusarvoihin.The mt or initial values of the reference figures in parts 3 and 4 can be set to pre-calculated values at the start of the operation. Also, the controller, part 6 can set the ver-5 values mA or MA to the appropriate default values.

Kuvatun laitteiston etuna on, että vastaanoton alkaessa, katkoksien jälkeen tai pahoissa virhetilanteissa voidaan vertailuluvut palauttaa oikeaan järjestykseen kytkemällä signaali osaan 4. Vastaanoton ollessa vakiintunut 10 voidaan signaali kytkeä osaan 3, joka laskee vertailuarvot tarkemmin. Näin voidaan optimoida sekä tarkkuus että häiriöistä palautuminen.The advantage of the described apparatus is that at the beginning of reception, after interruptions or in bad error situations, the reference numbers can be restored to the correct order by connecting the signal to part 4. When the reception is established 10, the signal can be connected to part 3, which calculates the reference values more accurately. This optimizes both accuracy and recovery from interference.

Keksinnön mukainen adaptiivinen ja itsekorjautuva signaalien ilmaisumenetelmä soveltuu käytettäväksi minkä 15 tahansa tiedon siirrossa, jossa siirrettävien signaalien nimelliset arvot eri hetkinä muodostavat äärellisen joukon diskreettejä tiloja.The adaptive and self-correcting signal detection method according to the invention is suitable for use in the transmission of any data, in which the nominal values of the signals to be transmitted at different times form a finite set of discrete states.

Signaalit voivat suoraan esittää digitaalista informaatiota, esim. laitteen sisällä tapahtuvassa siirrossa. 20 Menetelmää voidaan soveltaa kun digitaaliset sig naalit tai tilat muunnetaan analogisiksi suureiksi ja siirretään tällaisina, ja sitten jälleen analysoidaan, ilmaistaan ja koodataan tällä menetelmällä digitaaliseen muotoon. Eräs sovellusalue on solukkoradio (matkapuhelin), jossa 25 puhe tai muut analogiset signaalit digitoidaan ensin del-tamodulaatiolla, muunnetaan analogiseen muotoon (esim. QAM), siirretään tässä muodossa, muunnetaan jälleen digitaaliseen muotoon ja tämän jälkeen rekonstruoidaan puheeksi .The signals can directly represent digital information, e.g. in a transmission within the device. 20 The method can be applied when digital signals or states are converted to analog quantities and transmitted as such, and then again analyzed, expressed and encoded by this method into digital form. One area of application is cellular radio (cellular), in which speech or other analog signals are first digitized by delta modulation, converted to an analog format (e.g., QAM), transferred in this format, converted back to digital format, and then reconstructed into speech.

30 Kuvattava menetelmä ei kuitenkaan rajoitu mihinkään erityiseen modulaatiomenetelmään tai standardiin tiedonsiirrossa, vaan se on yleisesti tarkoitettu erottelemaan kvantitettuja tiloja toisistaan.30 However, the method to be described is not limited to any particular modulation method or standard in data transmission, but is generally intended to distinguish quantized states.

Menetelmää voidaan soveltaa myös optisiin signaalei-35 hin tai digitaalisia signaaleja magneettisista tai optisis- 16 83577 ta muisteista lukeviin laitteisiin.The method can also be applied to optical signals or devices that read digital signals from magnetic or optical memories.

Oheiset kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan keksinnön mukainen menetelmä voi vaih-5 della oheisten patenttivaatimusten puitteissa.The accompanying figures and the related description are intended to illustrate the present invention only. The details of the method according to the invention may vary within the scope of the appended claims.

Claims (10)

1. Adaptiivinen ilmaisumenetelmä kvantittuneille signaaleille, joiden nimelliset arvot eri ajan hetkinä 5 muodostavat äärellisen joukon diskreettejä tiloja, jossa menetelmässä signaalin diskreetti tila tietyllä ajanhet-kellä tulkitaan vertaamalla signaalin näytearvoa joukkoon vertailulukuja, joiden perusteella signaalitilan tunnistus tapahtuu, tun net tu siitä, että adaptiivisesti 10 korjataan ilmaisussa käytettyjen vertailulukujen arvoja kohti ilmaistavan signaalin todellisia signaalitiloja.An adaptive detection method for quantized signals whose nominal values at different times 5 form a finite set of discrete states, wherein the discrete state of the signal at a given time is interpreted by comparing the sample value of the signal to a set of reference numbers based on signal state identification. correcting the values of the reference numbers used in the expression towards the actual signal states of the signal to be detected. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin tunnistustulokseksi valittua vertailulukua korjataan joko näytearvon ja vertailuluvun 15 välisen etäisyyden perusteella jokaisen näytearvon jälkeen tai jokaista vertailulukua korjataan tunnistustuloksittain ryhmiteltyjen näytearvojen ryhmäkeskiarvojen perusteella säännöllisin väliajoin.A method according to claim 1, characterized in that at least the reference number selected as the identification result is corrected either on the basis of the distance between the sample value and the reference number 15 after each sample value or each reference number is corrected on the basis of group averages of sample values grouped by identification results. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 20 kun signaalissa on kaksi tai useampia erillisiä samanaikaisesti esiintyviä signaalimuuttujia, joilla kummallakin on äärellinen määrä diskreettejä tiloja, tunnettu siitä, että vertailuluvut ovat vertailuvektoreita.A method according to claim 1 or 2, wherein the signal has two or more separate co-occurring signal variables, each with a finite number of discrete states, characterized in that the reference numbers are reference vectors. 4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että peräkkäisiä signaalin näytear- voja kerätään sellainen määrä, että jokainen mahdollinen tunnistustulos esiintyy useita kertoja, näytteet jaetaan tunnistustulosten mukaan ryhmiin ja muodostetaan kunkin ryhmän ryhmäkeskiarvo, jolloin uusiksi vertailuluvuiksi 30 otetaan säännöllisin aikavälein nämä lasketut ryhmäkeskiar-vot tai jokin lineaarinen kombinaatio näistä lasketuista ryhmäkeskiarvoista ja aikaisemmista vertailuluvuista.Method according to Claim 2 or 3, characterized in that successive signal values of the signal are collected in such a number that each possible detection result occurs several times, the samples are divided into groups according to the detection results and a group average is formed for each group, the new reference numbers being taken at regular intervals. calculated group means or some linear combination of these calculated group means and previous reference numbers. 5. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jokaisen näytearvon jälkeen 35 korjataan tunnistustulokseksi valittua vertailuarvoa kohti 18 83577 näytearvoa.Method according to Claim 2 or 3, characterized in that after each sample value 35, 18 83577 sample values are corrected for the reference value selected as the identification result. 6. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tun net tu siitä, että vertailulukuja päivitetään signaalin eri signaalitilojen suuruus- ja topologisia suh- 5 teitä tarkkailemalla ja määrittelemällä vertailuluvut, jotka noudattavat samoja metris-topologisia suhteita.Method according to claim 2 or 3, characterized in that the reference numbers are updated by monitoring the magnitude and topological ratios of the different signal states of the signal and determining reference numbers which follow the same metric-topological relationships. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vertailuluvut määritetään itseor-ganisoituvien piirrekarttojen avulla.Method according to Claim 6, characterized in that the reference figures are determined by means of self-organizing feature maps. 8. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 5, 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jokaisen näytear-von jälkeen korjataan sekä tunnistustulokseksi valittua vertailulukua että ennalta määrättyä määrää muita vertailulukuja, jotka muodostavat valitun vertailuluvun ennalta 15 määrätyn topologisen naapurustojoukon.A method according to claim 1, 2, 3, 5, 6 or 7, characterized in that after each sample value, both the reference number selected as the identification result and a predetermined number of other reference numbers forming a predetermined topological neighborhood set of the selected reference number are corrected. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vertailulukuja korjataan näytearvon suuntaan määrällä, joka on näytearvon ja kulloisenkin vertailuluvun väliseen etäisyyteen verrannollinen arvo kerrot- 20 tuna parametrilla a, joka on välillä 0 ja 1.Method according to Claim 8, characterized in that the reference figures are corrected in the direction of the sample value by an amount which is proportional to the distance between the sample value and the respective reference number multiplied by a parameter between 0 and 1. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen kunkin vertailuluvun korjaamista näytearvoa käsitellään kullekin vertailuluvulle ominaisella lausekkeella bi+d1x, missä x on näytearvo, 25 ja d£ ovat vakioparametreja ja i on vertailuluvun järjes-tysindeksi. 19 83577Method according to claim 9, characterized in that before correcting each reference number, the sample value is treated with the expression bi + d1x specific to each reference number, where x is the sample value, 25 and d £ are constant parameters and i is the order index of the reference number. 19 83577
FI891035A 1988-03-04 1989-03-03 Adaptive detection method for quantized signals FI83577C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI891035A FI83577C (en) 1988-03-04 1989-03-03 Adaptive detection method for quantized signals

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI881007 1988-03-04
FI881007A FI881007A0 (en) 1988-03-04 1988-03-04 FOERFARANDE FOER ADAPTIV AVLAESNING AV KVANTISERADE SIGNALER.
FI891035 1989-03-03
FI891035A FI83577C (en) 1988-03-04 1989-03-03 Adaptive detection method for quantized signals

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI891035A0 FI891035A0 (en) 1989-03-03
FI891035A FI891035A (en) 1989-09-05
FI83577B FI83577B (en) 1991-04-15
FI83577C true FI83577C (en) 1991-07-25

Family

ID=26158316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI891035A FI83577C (en) 1988-03-04 1989-03-03 Adaptive detection method for quantized signals

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI83577C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI891035A (en) 1989-09-05
FI891035A0 (en) 1989-03-03
FI83577B (en) 1991-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4802174A (en) Viterbi decoder with detection of synchronous or asynchronous states
US5566191A (en) Soft decision maximum likelihood decoding method with adaptive metric
US6134277A (en) System and method for self-adaptive maximum likelihood sequence detection
US5588028A (en) Simplified trellis decoder
SE521246C2 (en) blind Detection
CN112765550A (en) Target behavior segmentation method based on Wi-Fi channel state information
US6301296B1 (en) Digital impairment learning sequence
KR20010033692A (en) Device and method for detecting pcm upstream digital impairments in a communication network
FI98177C (en) Method and circuit arrangement for processing a signal containing interference
FI83577C (en) Adaptive detection method for quantized signals
US8634455B2 (en) Symmetric leakage for adaptive finite-impulse-response filters
WO1989008360A1 (en) An adaptive detection method for quantized signals
EP0233788A2 (en) Viterbi decoder and method
US7424051B2 (en) Pad and CODEC detection
US5428644A (en) Adaptive detection method and detector for quantized signals
KR100389775B1 (en) Digital transmission and recording system with simple error correction
JP2001051969A (en) Neural network means having right/wrong answer discriminating function
AU2839399A (en) Modulation detection method and apparatus
Megalooikonomou et al. Space efficient quantization for distributed estimation by a multi-sensor fusion system
EP1641165A1 (en) Optical reception device and optical reception method
KR100506487B1 (en) detection of code vectors in single frequency, multiple transmitter networks
KR20160128295A (en) Error correction with test of a plurality of lengths for a data frame
US5633860A (en) Reliablity-controlled data reception in receivers for TDMA mobile radio systems
US6785353B1 (en) Synchronization loss detection in a V.34 receiver
US7366470B1 (en) Inter-modulation distortion compensation

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: OY NOKIA AB