JP2001513299A

JP2001513299A - 特殊マーカ記号を伝送するためのシステムおよび方法

Info

Publication number: JP2001513299A
Application number: JP53870198A
Authority: JP
Inventors: エル．ベッツ、ウィリアム
Original assignee: パラダインコーポレイション
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 2001-08-28
Also published as: WO1998039887A1; EP0965210A1; US6137829A; CA2282261A1; US6487244B1

Abstract

(57)【要約】円形信号空間配置における追加特殊マーカ記号の伝送用のシステムおよび方法は、円形信号空間配置に対する追加信号ポイント（７）の付加によって、追加記号を伝送するための追加電力を必要としなくても追加制御情報の通信を可能とし、追加信号ポイントは、付加特殊マーカ記号を伝送するために使用される。追加記号は、「メッセージ開始」、「ファイル終了」、「伝送終了」、「データレートの加速」、「データレートの減速」、「保存状態」または「クリア」、あるいは伝送されることが希望されている任意の追加コマンド信号を含むことがある。

Description

【発明の詳細な説明】特殊マーカ記号を伝送するためのシステムおよび方法関連出願に対するクロスリファレンス本願は、その両方の仮出願の本文がここに参照して組み込まれている、連続番号第６０／０３９，８５１号を指定され、１９９７年３月５日に提出された符号化されていない変調に対する円形配置（ＣＩＲＣＵＬＡＲＣＯＮＳＴＥＬＬＡＴＩＯＮＳＦＯＲＵＮＣＯＤＥＤＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ）と題されている同時係続出願および一般的に譲渡されている仮特許出願、ならびに連続番号第６０／０３７，１９７号を指定され、１９９７年３月６日に提出された円形プレコーディングおよび非線形符号化（ＣＩＲＣＵＬＡＲＰＲＥＣＯＤＩＮＧＡＮＤＮＯＮＬＩＮＥＡＲＥＮＣＯＤＩＮＧ）と題されている同時係続出願および一般的に譲渡されている仮特許出願の提出日に対する優先順位およびその利益を請求する。発明の分野本発明は、概してデータ通信に関し、さらに特定すると、円形信号空間配置を使用して特殊マーカ記号を通信するためのシステムおよび方法に関する。発明の背景データ通信の分野は、典型的には、ある場所から別の場所へ情報を伝達するためにモデムを使用する。デジタル加入者線（ＤＳＬ）技術により、現在、モデムは、大量のデータを通信することができる。モデムは、デジタルデータを搬送しているベースバンド信号を変調し、変調されたデジタルデータ信号をアナログ信号に変換し、技術で既知である技法を使用して、アナログ信号を従来の銅線ペア上で伝送することにより通信する。これらの既知の技法は、伝送される情報を多次元信号空間配置にマッピングすることを含む。いくつかの例では、例えばパルス振幅変調（ＰＡＭ）の場合などで一次元信号スペース配置が利用できる。信号配置は、アナログ情報とデジタル情報の両方、あるいはデジタル情報だけを含むことがある。前記通信システムにおいては、典型的にはデジタルデータとアナログ信号の両方が伝送されることになる。伝送されるデータ信号は、データ記号のシーケンスにより表され、その場合各データ記号が、信号空間上の特定のＮ次元の信号ポイント値に対応している。同様に、例えば音声信号により表すことができるアナログ信号は、それがＮ次元の信号空間にマッピングされ、音声信号ポイントを提供するように処理される。この音声信号ポイントは、信号空間の原点に対しての音声信号ベクタの大きさおよび角度を定める。それから、データ記号および音声ベクタは、結果として生じるＮ次元の信号ポイントを選択するためにともに付加される。これらのＮ次元の信号ポイントは、信号空間配置に分類されてから、遠端モデムに伝送される。伝送されたＮ次元の信号ポイントを受信すると、遠端モデムの受信機は埋め込まれているデータ記号を検出し、データ記号を受信されたＮ次元の信号ポイントから控除し、音声信号ベクタを生成する。それから、この音声信号ベクタが音声信号を再構成するために用いられる。正方形の信号空間配置は典型的にはより高いピーク係数を有し、典型的には指定された量の情報を伝送するために、円形の配置より多い電力を必要とする。正方形の信号配置はまた高調波歪みも受けやすい。例えば、２５６ポイントの二次元円形信号配置においては、最高の電力を伴う配置ポイント、つまり記号は、ピーク電力が１７²＋５²＝３１４となるｘ座標、ｙ座標１７、５を有しているが、正方形の配置における最高電力ポイントは、ピーク電力が１５²＋１５²＝４５０となるｘ座標、ｙ座標１５，１５を有している。ここから理解できるように、円形配置のピーク電力は正方形の配置のピーク電力より１．６ｄＢ低い。前記通信システムにおいては、追加特殊マーカ記号の信号空間配置における伝送を可能にすることは有益となるだろう。これらの特殊マーカは、多くのコマンドおよび制御機能をある通信装置から別の通信装置に伝達するために使用することができる。正方形の配置は、２^Nポイントのある配置において丁度Ｎビットを符号化する。しかしこのことが追加特殊マーカ記号を伝送する可能性を制限している。このため、信号空間配置において追加特殊マーカ記号を伝送する能力に対するニーズが存在する。発明の要約円形信号空間配置が組み込まれるため、本発明は、追加特殊マーカ記号の便利かつ効率的な伝送を可能にする。本発明は、円形信号空間配置における複数の追加記号を伝送するためのシステムおよび方法を提供する。本発明は、追加特殊マーカを追加記号に符号化するように構成されているマーカエンコーダを組み込む。「メッセージ開始」、「ファイル終了」、「伝送終了」、「データ転送速度加速」、「データ転送速度減速」、「状態保存」または「クリア」などの数多くの追加コマンドの内の任意の１つを表しているこの追加記号は２^Nという値に追加されてから、１９９７年８月２１日に提出された「符号化されていない変調による円形配置を使用するためのシステムおよび方法（ＳＹＳＴＥＭＡＮＤＭＥＴＨＯＤＦＯＲＵＳＩＮＧＣＩＲＣＵＬＡＲＣＯＮＳＴＥＬＬＡＴＩＯＮＳＷＩＴＨＵＮＣＯＤＥＤＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ）と題されている、一般的に譲渡されている、同時係続米国特許出願、出願番号第０８／９１５，９８０号に開示されている技法に従って、円形信号空間配置で伝送される。本発明は、円形信号空間配置で追加記号を伝送するように構成されている送信機、および追加特殊信号を含んでいる円形信号空間配置を受信するように構成されている受信機を含む。追加記号を復号するために受信された信号から値２^N を控除するように構成されている減算器も受信機内に含まれる。追加記号を追加特殊マーカに復号するためのマーカデコーダも含まれる。任意の数の追加特殊マーカ記号が伝送されてよい。本発明の好ましい実施態様においては、マーカエンコーダは、「ファイル終了」、「メッセージ開始」、「伝送終了」、「データレート増加」、「データレート減少」または「クリア」などの特殊マーカ記号を受信し、それらを、値２^Nに追加され、Ｎ＋１ビットワードとしてＮビットワードを用いて代わりにレジスタに供給される、符号化されている記号「ｂ」の形でそれらを供給する。Ｎビットワードは、ＩＳＡバスから、ＮビットワードをＮ−１最上位ビット（ｍｓｂ）および２個の最下位ビット（ｌｓｂ）に分離するにＮ＋１ビットレジスタに供給される。２個の追加ビットは、さらに多くのビットが最上位ビット位置に容易に収容されるように、最下位ビットである。国際規格アーキテクチャ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｔａｎｄａｒｄｓＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）（ＩＳＡ）バスは、信号インタフェースに対するニーズを排除する業界規格であり、技術ではよく知られている。チャネルのデータレート容量に基づき、１６ビットワードまたは３２ビットワードのグループがＮビットワードのフレームに変換される。ここでＮはチャネルのデータレート容量により決定される。データ通信の技術において知られているような端数ビット伝送速度の伝送を可能にするためには、レジスタは、オプションで、係数変換器あるいは端数ビット伝送速度の伝送を可能にするための配置切替えまたはシェルマッピングなどのそれ以外の手段を含むことがある。Ｎ−１のｍｓｂは、次に、信号を多次元円形信号空間配置にマッピングするマッパーに供給される。オプションで、Ｎビットワードは、最初にスクランブラに供給される。スクランブラは、Ｎビットワード上で、スクランブルされたＮビットワードを生じさせる動作を実行する。好ましい実施態様においては特殊マーカ記号はスクランブルされていないが、それらはスクランブルすることができる。次に、信号は、レジスタにより供給されている２個のｌｓｂを使用して回転ベクタを作成するように設計されている位相エンコーダにより作用される。この回転ベクタは、ロテータの中で、本発明の円形信号空間配置を形成するために、ｍｓｂを表しているＮ−１マッピングされたＮ−１ビットベクタと組み合わされ、位相回転済み信号を作成する。オプションで、位相エンコーダは、Ｎビットワードの２個のｌｓｂを符号化し、２個の差分ビットを作成する差分エンコーダを含む。これらの２個の差分ビットは、レジスタから供給されている２個のｌｓｂに付加され、回転ベクタの一部になる。それから、位相回転済み信号は、キャリアレス（ｃａｒｒｉｅｒｌｅｓｓ.）振幅／位相（ＣＡＰ）変調、あるいはトレリス（ｔｒｅｌｌｉｓ）コーディング、直交振幅変調（ＱＡＭ）、またはパルス振幅変調（ＰＡＭ）などの任意のコード化または未コード化（ｕｎｃｏｄｅｄ）変調方式を使用して変調されてから、従来のワイヤペアを構成している通信チャネルで伝送される。ＰＡＭ変調の場合、信号空間は、ＱＡＭでの様に多次元である代わりに一次元であるが、本発明の概念はそれに等しく適用される。受信機において、伝送された位相回転済み信号が受信され、モデム通信の技術において既知である技法に従って復調される。位相スライサを含む位相検波器が受信された信号に作用し、デローテーション（ｄｅｒｏｔａｔｉｏｎ）ベクタを提供するベクタ回転演算子に信号を供給する。デローテーションベクタは、Ｎ−１のｍｓｂを表しているマッピング済みのＮ−１ビットベクタを回復するロテータ内の円形信号空間配置と組み合わされる。オプションで、位相スライサの出力が、Ｎビットワードの２個のｌｓｂを回復するために２個の差分ビットを作成する差分デコーダに供給される。２個の差分ビットは、位相スライサの出力から控除され、レジスタに入力される。送信機内でのように、レジスタは、係数変換器などのデバイス、あるいは端数ビット伝送速度の伝送を可能とするための配置切替えまたはシェルマッピングなどのそれ以外の手段を含むことがある。それから、信号空間配置は、マッピング済みのＮ−１のｍｓｂを回復するために、技術で既知であるようにスライスされる。最後に、Ｎ−１のｍｓｂが、２個のｌｓｂと組み合わされ、スクランブルされている場合には、Ｎビットワードが、スクランブルされていない（ｕｎｓｃｒａｍｂｌｅｄ）Ｎビットワードを出力するために逆スクランブルされる。レジスタは、Ｎ＋１ビットワードを、２^Nという値がＮ＋１ビットワードから控除される減算器に供給する。それから、この出力は、受信されたＮビットワードから特殊マーカ記号を分離するマーカデコーダに供給される。多様な変調技法が、本発明の概念および特徴から利益を得る可能性がある。例えば、本発明は、キャリアレス振幅／位相（ＣＡＰ）変調、あるいはトレリスコーディング、ＱＡＭまたはＰＡＭなどの任意のコード化または未コード化変調を使用すると同等によく機能するだろう。本発明は、そのいくつかが以下に、単なる例として詳細に叙述される多数の優位点を有している。本発明の優位点とは、それが、円形信号空間配置の周辺に付加されている記号としての特殊マーカ信号の伝送を可能にするという点である。本発明の第２の優位点とは、それが指定されている特殊記号による円滑な（seamless）データレート変化に備えるという点である。データレートが増加するにつれ、Ｎは増加し、唯一の特殊マーカ記号は２^Nを付加することにより保持される。本発明の第３の優位点とは、新規メッセージの到着を知らせるために、簡略な指定されている特殊なメッセージ開始「ＳＯＭ」マーカを使用することにより非常に高速なマルチポイント同期に備えるという点である。特殊マーカ記号は、２^N を電力指標付き（ｐｏｗｅｒｉｎｄｅｘｅｄ）信号配置に付加することによって作成される高電力記号である。それらは、各マルチポイント伝送に先行するアイドルチャネル信号からそれらを区別し、このようにしてそれらを区別が容易にするための最大マージンを有している。本発明の第４の優位点とは、それが、設計において簡略であり、動作において信頼でき、その設計がそれ自体モデムにおける経済的な大量生産につながるという点である。本発明のそれ以外の特徴および優位点は、以下の図面および詳細な説明を調べれば、当業者には明らかになるだろう。すべてのこのような追加の特徴および優位点が、添付請求項に定められているように、本発明の範囲内でここに含まれることが意図される。図面の簡単な説明本発明は、請求項に定められているように、以下の図面に関してさらによく理解することができる。図面は、必ずしも、拡大縮小するためではなく、代わりに本発明の原理を明確に示すことに重点が置かれている。図１Ａは、６４ポイントのＣＡＰ正方形信号空間配置図による表記である。図１Ｂは、特殊マーカ記号を含んでいる６４ポイントＣＡＰ円形信号空間配置図による表記である。図２は、本発明の概念および特徴を利用しているモデムを含んでいるマルチポイント通信チャネルの概略図である。図３は、本発明の概念および特徴を利用している図２のモデムを図解する概略図である。図４は、本発明を含んでいる、図３のモデムの送信機セクションの概略図である。図５および図５Ａは、本発明を含んでいる、図３のモデムの受信機セクションの概略図を集合的に示す。好ましい実施態様の詳細な説明本発明は、ソフトウェア、ハードウェア、またはその組み合わせで実現することができる。好ましい実施態様においては、本発明の要素が、メモリ内に記憶されており、それぞれのモデム内に位置している適切なデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を構成し、駆動するソフトウェアで実現されている。しかしながら、前記ソフトウェアは、任意の適切なコンピュータ関連システムまたは方法によって使用されるための、あるいはそれと関係する任意のコンピュータ読取り可能媒体で記憶することができる。本書の文脈においては、コンピュータ読取り媒体とは、電子、磁気、光学、またはそれ以外の物理デバイス、あるいはコンピュータ関連システムまたは方法によって使用されるための、あるいはそれと関係するコンピュータプログラムを格納または記憶することができる手段である。図１Ａを参照すると、６４ポイントの未コード化ＣＡＰ正方形信号空間配置図２による表記が示されている。技術で既知であるように、ＣＡＰ変調方式によって作成されている同相のサンプルおよび直角位相サンプルが、図１Ａの信号空間内で位置３を指定する。ＣＡＰ変調器が作り出すことができる考えられるサンプルのセットは、サンプルポイントのセット、またはポイントの配置に一致する。簡略にするために、６４ポイントの配置が説明されているが、技術において既知であるように、さらに多くの数の信号ポイントを含む配置が考えられる。図１Ｂを参照すると、６４ポイントの未コード化ＣＡＰ円形信号空間配置４の図による表記が示されている。正方形配置でのように、ＣＡＰ変調方式により作成されている同相のサンプルおよび直角位相サンプルが、図１Ｂの信号空間内の位置６を指定する。簡略にするために、図１Ｂに描かれている円形配置は、4個の特殊マーカ記号を含む６８の信号ポイントを含んでいるが、それ以外の多くの構成が考えられる。以下の好ましい実施態様は、未コード化キャリアレス振幅／位相（ＣＡＰ）変調、ＱＡＭ変調などのそれ以外の変調技法を使用する信号空間配置の生成を説明するか、あるいはＰＡＭ変調も、本発明の概念および特徴を使用することができる。事実上、トレリスコーディングを使用する技法を含む、任意の変調技法が使用できる。図２を参照すると、本発明の概念および特徴を利用しているモデム１８および１３が使用されているマルチポイント通信チャネルを示している図が図示されている。リモート位置１６は、通信チャネル１４を介して電話局位置１２および制御モデム１３に接続されている。チャネル１４は、典型的には、電話会社の電話局と遠隔の住居、企業、またはそれ以外の位置の間を通る銅線ペアである。リモート位置１６は、複数のユーザデバイス１７を通信チャネル１４に接続する複数のモデム１８を具備する。リモート位置１６は、従来の銅線ペアによりサービスを受けている住宅、企業またはそれ以外の位置である場合がある。本発明の概念および特徴を利用しているモデム１８および１３を使用することにより、円形信号空間配置の周辺に付加されている点として、追加特殊マーカ記号を伝送、受信することができる。以下の好ましい実施態様は、リモートモデム１８に関して説明されているが、本発明の概念および特徴は、制御モデム１３にも同等に適用できる。今度は図３を参照すると、図２のモデム１８を示している概略図が図示されている。モデム１８は、データ通信の技術で知られているように、従来の構成部品を具備する。中央演算処理装置２１は、論理インタフェース２３を通してモデムの送信機２４と受信機２５の動作を制御し、送信機２４と受信機２５が、追加特殊マーカ記号通信できるように構成されている論理回路２０を具備する。モデムの構成要素は、回線インタフェース２２を通して通信チャネル１４に接続する。本発明の概念および特徴を利用することにより、円形信号空間配置を使用している追加特殊マーカ記号の伝送が可能である。図４に関しては、本発明の概念および特徴を利用しているモデム１８の送信機２４の好ましい実施態様が示されている。インタフェースに対するニーズを排除する標準コンピュータバスである、ＩＳＡバスが、好ましい実施態様の場合１６ビットまたは３２ビットのどちらかとなることがあるデータワードの形式で、データを回線３３上でレジスタ１２２に供給する。このデータワードは、ビットをカウントし、さらに小さい数のビットに到達するためにシフトすることによってＮビットワードに変換され、この例では、Ｎビットデータワードは２個のｌｓｂとＮ−１の追加ビットにセグメント化される。円形配置を利用することによりＮは任意の数字となりうる。オプションで、データ通信の技術で知られているように、端数ビット転送速度の伝送を可能にするために、レジスタ１２２が、係数変換器、または配置切替えやシェルマッピングなどのそれ以外の手段を含むことがある。係数変換は、端数ビット転送速度の伝送を可能とするための通信の技術でよく知られている技法であり、米国特許第５，１０３，２２７号に説明されている。配置切替えは、例えば、最初に１つの記号内の６ビット、および６1/2ビットを伝送することが希望されている場合には、次の記号内の７ビットを伝送することにより、端数ビット転送速度の伝送を可能にする。６3/4ビットの場合、３回の記号サイクルの間に記号あたり７ビットを伝送し、４回目の記号サイクルの間に記号あたり６ビットを伝送するだろう。シェルマッピングは、データをフレームの中にブロック化し、Ｖ．３４仕様に説明されているようなシェルマッピングアルゴリズムが、データのフレームを所定のサイズの配置にマッピングするために使用される。オプションとして、Ｎビットワードは、最初に、回線３１上でスクランブラ３２に入力される。スクランブラ３２は、技術で知られているように、自動同期スクランブラまたは事前設定不要動作スクランブラのどちらかである場合がある。用途によっては、事前設定スクランブラが、リードソロモンコーディングを使用するケースでのようにある程度の優位点を有していることがある。スクランブラ３２が利用される場合、スクランブルされているＮビットワードが回線３３上に出力される。特殊マーカ論理回路２０は、本発明の円形信号空間配置での特殊マーカ記号の容易かつ信頼できる伝送を可能にする。特殊マーカ記号を伝送するために、マーカエンコーダ１２７は、「ファイル終了」（ＥＯＦ）、「メッセージ開始」（ＳＯＭ）、「伝送終了」（ＥＯＴ）、またはそれ以外の送信するのが望ましい任意の特殊マーカなどの特殊マーカ記号を、回線１３１上の符号化されている記号「ｂ」の形で供給する。マーカエンコーダ１２７の出力の例が、テーブル１に示されている。「ＳＯＭ」の前にはアイドルチャネルが先行し、「ＥＯＦ」の前には通常データ伝送が先行するため、「ＳＯＭ」および「ＥＯＭ」特殊記号が、同じマーカを使用してよいことに注意する。Ｎ＋１ビットワードが、例Ｎ＝６に関して示されている。符号化されている記号は、回線１３２で値２^Nに加算機２８内で付加され、スイッチ１２１を通してスクランブラ３２の出力と交替で回線３６でレジスタ１２２に供給される。スイッチ１２１は、レジスタ１２２入力に対するＮ＋１ビットを生じさせる回線３５への入力として特殊マーカ記号を含むように論理的に制御される。サイズ４Ｍの配置への係数変換のケースでは、加算機１２８が、２^Nの代わりに、符号化されている記号「ｂ」に対して回線１３２上で４Ｍを加算するだろう。回線１２３上での結果として生じるＮ−１のｍｓｂは、Ｎ−１のｍｓｂを多次元円形信号空間配置にマッピングするマッパー３４に供給され、ロテータ４１へ回線３８で供給されている、２次元ベクタにより表されているマッピング済みのＮ−１のｍｓｂを生じさせる。Ｎ−１のｍｓｂは、２^N-2によって拡大され、「ｂ」が伝送される場合にＮ−２ビットより大きいワードの可能性を生じさせる。単一マッパーを使用することにより、Ｎ−１のｍｓｂは、テーブル１に示されているように、依然として単一マッパーテーブルの使用を可能にしつつ拡大できる。次に、回線１１１の２個のｌｓｂは、位相エンコーダ３７により作用される。位相エンコーダ３７は、レジスタ１２２により供給されている２個のｌｓｂを使用して回転ベクタ１１４を作成するように設計される。この回転ベクタは、回線１１６で出力され、ロテータ４１内で、回線３８のマッピング済みのＮ−１のｍｓｂと組み合わされ、位相回転済み信号を形成し、このようにして本発明の対称円形信号空間配置を作成する。オプションで、位相エンコーダ３７は、２個の差分ビットを作成するためにＮビットワードの２個のｌｓｂを符号化する差分位相エンコーダ１１８を含む。これらの２つの過去の差分ビットは、回線１１９に出力され、加算器１１２内でレジスタ１２２からの２個のｌｓｂと組み合わされ、回転ベクタ１１４の一部になる。ロテータ４１は、回線１１６での回転ベクタおよび回線３８でのマッピング済みＮ−１のｍｓｂベクタワードに対するベクタ乗算を実行し、位相回転を引き起こし、このようにして回線４２で本発明の追加特殊マーカ記号を含む情報を伝送するために使用されている最終的な四分円対称円形信号空間配置を作り出す。回線４２での円形配置は、スケーラ４３に供給される。スケーラ４３は、データレートのスケール関数で円形配置を乗算し、回線４７でＸ値とＹ値とから構成される複素数をＴＸヒルバート（Ｈｉｌｂｅｒｔ）フィルタ４６に供給する。スケール関数は、すべてのデータレートでマッパーを実現するために単一のテーブルを使用できるようにする。ＴＸヒルバートフィルタ４６は、信号に作用し、回線４９上でのキャリアレス振幅／位相変調（ＣＡＰ）変調信号をデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）５２に提供する。本発明の代替実施態様においては、回線４７上でスケーリングされた円形配置が、未コード化直交振幅変調（ＱＡＭ）などの既知の技法を使用する未コード化変調器４８を使用して変調される。未コード化変調機４８は、搬送波周波数の正弦構成要素および余弦構成要素、つまり、技術において既知であるように搬送波周波数のＸ値およびＹ値を、回線５１で乗算器１２６に提供する。乗算器１２６は、一定の周波数範囲で帯域幅出力を提供するＴＸヒルバートフィルタ４６への入力のために、Ｘ構成要素およびＹ構成要素をスケーラ４３の出力と結合する。請求されているように本発明の概念および特徴は、ＣＡＰ変調またはトレリスコーディング、ＱＡＭまたはＰＡＭなどの任意のコード化または未コード化変調技法のいずれかを使用して実施することができる。回線４９での変調されている信号は、技術において既知であるように通信チャネル１４上で多様な速度で従来伝送できるアナログ信号への変換のために、デジタルアナログ変換器５２に供給される。これまで、つまりＴＸヒルバートフィルタ４６まで開示されてきた通信システムの動作は、モデムの帯域幅に等しいモデムの記号速度で動作し、したがって費用が削減された構成要素の使用を可能にする。ＴＸヒルバートフィルタ４６およびＤＡＣ５２の出力は、典型的には、記号速度の速度の３倍のサンプル速度で計算される。図５を参照すると、図３のモデムの受信機セクション２５の概略図が図示されている。受信された信号は、技術において既知であるように、デジタル領域への変換のためにアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）６２に、回線６１で通信チャネル１４から入力される。デジタル受信された信号は、回線６３でＲＸヒルバートフィルタ６４に供給される。フィルタリング済みの信号は、回線６９でＲＸヒルバートフィルタ６４から出力される。未コード化変調の場合には、未コード化復調器６７が、ＲＸヒルバートフィルタ６４の出力と組み合わせるために、回線６８で搬送波周波数の正弦構成要素および余弦構成要素を乗算器１５７に提供する。復調された出力は、回線６９で自動利得制御（ＡＧＣ）回路７２に提供される。ＡＧＣ回路７２は、復調されている受信済み信号を利得係数７４で乗算する。それから、ＡＧＣ補償済み信号が回線７６で等化器７８に供給される。等化器７８は、技術で知られている、適応係数を含む有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタである。等化された復号信号は、回線７９で、（１／スケール係数）で受信された信号に作用する、スケーラ８１に供給される。１／スケール係数は、信号配置内の点の数に応じたデータレートの関数である。スケーラ８１の出力は、円形信号空間配置内の記号の値を表す正規化されたＸ要素およびＹ要素である。スケーラ８１の正規化されている出力は、技術において既知であるように理想的な基準ベクタを生成するスライサ８４に供給される。信号は正規化されているため、１つのスライサがすべてのデータレートに使用できる。スケーラ８１の出力は、スライサ８４の出力とともに加算器９３にも供給される。加算器９３は、スライサ８４の出力から１／スケール係数の出力を控除し、回線８８で等化器７８の有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタタップ係数を更新するために供給されるエラー信号を得る。スケーラ８１の出力は、回線８７で位相デコーダ１４９にも供給される。位相スライサ９４は、円形信号空間配置をスライスし、デローテーションベクタ演算子１４１への回線１４２での入力のために、２個のｌｓｂを分離する。デローテーションベクタ演算子１４１は、ロテータ９２での円形配置と組み合わされる回線９６でのデローテーションベクタを出力する。送信機の場合と同様に、位相デコーダ１４９は、オプションで、２個のｌｓｂを、それらが送信機内で差分的に符号化されているならば復号化するための差分位相デコーダ１４７を含む。差分位相デコーダ１４７は、Ｎビットワードの２個のｌｓｂを回復するために２個の差分ビットを作成する。２個の差分ビットは、減算器１４４内で、回線１４３の位相スライサ９４の出力から控除され、レジスタ１５１に入力される。差分位相デコーダ１４７は、トレリスデコーダに対するニーズを排除し、このようにしてプロセッササイクルを削減する。差分位相デコーダ１４７が不在の場合、２個の追加ビットは、それらからは何も控除されない状態で、回線１４３で加算器１４４を通して渡され、実質的にはそれらを直接的にレジスタ１５１に渡す。未コード化変調は（約３ｄＢ分）誤差を受けやすいが、トレリスコーダの排除により使用可能になった帯域幅は、３ｄＢの補償以上のものである。例えば、記号あたり多くのビットが伝送される必要がある帯域幅の１／２だけ二倍にすることにより、帯域幅の二倍で同じデータレートを伝送するためには、このようにしてＮは実際にはＮ／２である。信号空間配置でのポイント数（４という桁）の半分を下回る、Ｎ／２を使用すると、つまり、Ｎから２ビットを削除すると、配置は４という係数分削減され、６ｄＢの雑音の改善を生じさせる。Ｎを１減少することにより３ｄＢの雑音が改善される。帯域幅の増大により実現される改善は、３Ｎ／２ｄＢである。ロテータ９２は、回線８２でスケーラ８１の出力を、回線９６でデローテーションベクタ演算子１４１の出力を受け取る。ロテータ９２は、回線９３でのスライサへの入力のための基礎配置サブセットへの回転のために、回線９６のデローテーションベクタでスケーラ８１からのＸ値およびＹ値を乗算する。スライサ９７は、軸をスライスするためにそれが各軸をマスクすると言う点で数学演算を実行する。それから、スライサ９７は、配置の軸の内の１つをスケール係数で乗算してから、それ以外のマスクされている軸値を結果に付加し、このようにしてｅｙｅ＿ｓｌｉｃｅｒテーブルとして知られているテーブルの中へのアドレスとして使用されている指標を形成する。テーブルの出力は、ｍより小さい整数であり、非端数ビット符号化の場合、ｍ＝２^N-2であり、整数は最初に伝送されたＮ−２のｍｓｂデータであり、それから、レジスタ１５１内で位相デコーダ１４９から復号化された２個のｌｓｂと組み合わされ、復号化されたＮビットワードを形成する。端数速度コーディングが使用される場合には、係数変換器あるいは配置切替えまたはシェルマッピングなどのそれ以外の方法が使用され、Ｍ個の整数を、最初に符号化されたＫ（Ｎ−１）ビットデータに変換する。伝送に含まれている、特殊マーカ記号を表している追加記号は、回線１５２でレジスタ１５１によりＮ＋１ビットワードという形で、回線１５４での２^Nという値がＮ＋１ビットワードから控除される減算器１５３に供給される。それから、回線１５８でのこの出力は、受信された追加記号から特殊マーカ記号を復号するマーカデコーダ１５６に供給される。特殊マーカ記号の検出は、回線１５８での値がゼロに等しいとき、あるいはゼロより大きいときに知らせられる。図５を参照すると、スクランブラ３２が送信機２４内で利用された場合、依然としてスクランブルされているＮ−１のｍｓｂおよび２個のｌｓｂは、逆スクランブラ９９に供給され、技術において既知であるように、回線１６１での逆スクランブルされているＮビットワードをデータ端末装置１０３に提供するために作用される。逆スクランブラ９９は、送信機２４内のスクランブラ３２に類似した、技術において既知であるように自己同期スクランブラまたは事前設定不要動作スクランブラのどちらかとなる場合がある。逆スクランブラ９９は、回線１５８での値がゼロより小さいとき、つまり特殊マーカ記号が検出されなかったときだけ動作する。図１に戻って参照すると、図１Ａに示されている配置のような正方形配置は、２^Nポイントのある信号配置でＮ個のビットを正確に符号化する。これにより、あらゆる追加記号を伝送するための可能性が排除される。例えば、ＣＡＰ変調で使用されているトムリンソンプリコーダは、正方形配置が、プリコーダモジュロ動作を達成することを必要とする。（１＋２^N）記号の伝送は、さらに大きなモジュロを必要とし、このようにしてピーク係数およびディザー電力損を増加する。ここに開示され、図１Ｂに示されているように、Ｂ追加特殊マーカ記号を伝送するために円形配置を使用するには、正確に（Ｂ＋２^N）ポイントを含む信号配置が必要になる。特殊マーカ記号７は、ファイル終了記号として図１Ｂで示されているが、任意の特殊マーカ記号が伝送できる。通常のデータ符号化の場合、エンコーダは、下文に、付録Ａに詳細に述べられているプログラムに示されているエンコーダテーブルｔｘｅｎｃｏｄの中への指標として、回線１２３でＮ−２−ビットデータワードを使用する。特殊マーカ記号の場合、同じテーブルが使用され、記号「ｂ」が、ｂが０と（Ｂ−１）の間の任意の整数であり、正確にＢの特殊マーカ記号を可能にする指標（ｂ＋２^N）を使用して符号化される。差分位相エンコーダ１１８による差分符号化の場合、Ｎビットデータワードはサブセット配置ポイントの座標のテーブルの中への（Ｎ−２）ビット指標に区分され、２個の最下位ビットは差分で符号化され、サブセット配置に適用される回転０度、９０度、１８０度、または２７０度を定める。それから、任意の特殊マーカ記号ｂの場合、テーブルの中への指標は（ｂ／４＋２^(N-2)）であり、それからｂの２個のｌｓｂを位相符号化することにより回転されるサブセットポイントを特定する。特殊マーカ記号は、位相エンコーダ３７を駆動するために使用される。４個またはそれより少ない特殊マーカ記号のセットごとに、サブセット指標は２^(N-2)であり、この場合ｋは回転を定め、任意の整数０、１、２、または３である。受信機においては、特殊マーカ記号は、スライサ９７の出力から値２^Nを控除することにより検出される。結果がゼロに等しい場合、あるいはゼロより大きい場合、特殊マーカ記号は受信されており、結果は特殊マーカ記号の指標である。特殊マーカ記号は、発生の頻度の降順に関して選択されなければならない。もっとも一般的な特殊マーカ記号は、やはり最低の電力を有している最低の指標を使用するだろう。この方法は、有益に総体的な伝送電力を削減する。例えば、伝送を終了する前に、複数のファイルが送信される。このケースでは、ファイル終了マーカには指標０（最低電力）が割り当てられ、伝送終了には指標３（潜在的には最高の電力指標）が割り当てられるだろう。伝送に先行するメッセージ開始は、指標０を共用することができる。これらの特殊マーカ記号は、最初の４個のマーカがすべて同じ電力を有するように、差分エンコーダまたは位相ビットを通して渡される。図１Ｂに戻って参照すると、特殊マーカ記号を含んでいる円形配置が図示されている。４個の特殊マーカ記号７が含まれている。理解できるように、これらの特殊マーカ記号は、既存の円形配置で余分な記号として伝送される。本発明の動作を定義するプログラムが、下文に付録Ａに詳細に述べられている。多くの修正および変化が、本発明の原理から実質的には逸脱することなく、前記に説明されるように、本発明の好ましい実施態様に加えられることは当業者にとって明らかだろう。例えば、本発明の円形配置および特殊マーカ記号は、トレリスコーディングを使用するシステムで有効であり、別の代替策では、本発明の等化器は決定フィードバック等化器を含むことができる。このようなすべての修正および変化は、以降の請求項に定められているように、本発明の範囲内でここに含まれることが意図される。下文に述べられている請求項においては、すべての「手段」要素および「論理」要素の構造、材料、動作、および同等なものは、前記要素に関連して指定されている機能を実行するためのあらゆる構造、材料および動作を含むことが意図される。

【手続補正書】【提出日】平成１１年９月７日（１９９９．９．７）【補正内容】請求の範囲１．追加特殊マーカを追加記号に符号化するように構成されているマーカエンコーダと、前記追加記号を値２^Nに付加するように構成されている加算器と、円形信号空間配置で前記追加記号を伝送するように構成されている送信機と、前記円形信号空間配置を受信し、受信した記号を出力するように構成されている受信機と、前記受信した記号から前記値２^Nを控除し、受信した追加記号を出力するように構成されている減算器と、前記追加記号を前記追加特殊マーカに復号化するように構成されているマーカデコーダと、を備える、モデム内の通信用システム。２．前記送信機が、キャリアレス振幅／位相（ＣＡＰ）変調を使用することを特徴とする請求項１に記載のシステム。３．前記送信機が未コード化直交振幅変調（ＱＡＭ）を使用することを特徴とする請求項１に記載のシステム。４．特殊マーカ記号を追加記号に符号化するためのマーカエンコーダであって、前記追加記号が円形信号空間配置で追加記号として発生するものと、前記追加記号を値２^Nに付加するように構成されている加算器であって、２^NはＮビットを有する信号空間配置のポイントの数を表わすものと、を備えることを特徴とするモデム内で追加記号を送信するためのシステム。５．前記追加記号が、キャリアレス振幅／位相（ＣＡＰ）変調を使用して送信されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。６．前記追加記号が、未コード化直交振幅変調（ＱＡＭ）を使用して送信されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。７．追加記号を特殊マーカ記号に復号するためのマーカデコーダであって、前記追加記号が円形信号空間配置で追加記号として発生するものと、前記円形信号空間配置から値２^Nを控除するように構成されている減算器であって、２^NはＮビットの信号空間配置内のポイントの数を表すものと、を備えることを特徴とするモデム内で追加記号を受信するためのシステム。８．追加特殊マーカを追加記号に符号化するステップと、前記追加記号を値２^N に付加するステップであって、２^NはＮビットの信号空間配置内のポイントの数を表わすものと、円形信号空間配置で前記付加するステップの結果を伝送するステップと、前記円形信号空間配置から記号を受信するステップと、前記受信した記号から値２^Nを控除して、追加記号を出力するステップと、前記追加記号を前記追加特殊マーカに復号化するステップと、を含むことを特徴とするモデム内の通信用の方法。９．特殊マーカ記号を追加記号に符号化するステップであって、前記追加記号が円形信号空間配置での追加記号として発生するステップと、前記追加記号を値２^Nに付加するステップであって、２^NはＮビットの信号空間配置内のポイントの数を表わものと、を含むことを特徴とするモデム内で追加記号を送信するための方法。１０．追加記号を特殊マーカ記号に復号化するステップであって、前記追加記号が円形信号空間配置での追加記号として発生するステップと、前記追加記号を前記特殊マーカ記号に復号化する前の前記追加記号から値２^Nを控除するステップであって、２^NはＮビットの信号空間配置内のポイントの数を表わすものと、を含むことを特徴とするモデム内で追加記号を受信するための方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号０８／９７９，４５５ (32)優先日平成９年11月26日(1997．11．26) (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ

Claims

【特許請求の範囲】１．追加特殊マーカを追加記号に符号化するように構成されているマーカエンコーダと、前記追加記号を値２^Nに付加するように構成されている加算器と、円形信号空間配置で前記追加記号を伝送するように構成されている送信機と、前記円形信号空間配置を受信するように構成されている受信機と、前記円形信号空間配置から前記値２^Nを控除するように構成されている減算器と、前記追加記号を前記追加特殊マーカに復号化するように構成されているマーカデコーダと、を備える、モデム内の通信用システム。２．前記送信機が、キャリアレス振幅／位相（ＣＡＰ）変調を使用することを特徴とする請求項１に記載のシステム。３．前記送信機が未コード化直交振幅変調（ＱＡＭ）を使用することを特徴とする請求項１に記載のシステム。４．前記送信機が未コード化パルス振幅変調（ＰＡＭ）を使用することを特徴とする請求項１に記載のシステム。５．特殊マーカ記号を追加記号に符号化するためのマーカエンコーダであって、前記追加記号が円形信号空間配置で追加記号として発生しているものと、前記追加記号を値２^Nに付加するように構成されている加算器と、を備えることを特徴とするモデム内で追加記号を送信するためのシステム。６．前記円形信号空間配置が、キャリアレス振幅／位相（ＣＡＰ）変調を使用して送信されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。７．前記円形信号空間配置が、未コード化直交振幅変調（ＱＡＭ）を使用して送信されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。８．前記円形信号空間配置が、未コード化パルス振幅変調（ＰＡＭ）を使用して送信されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。９．追加記号を特殊マーカ記号に復号するためのマーカデコーダであって、前記追加記号が円形信号空間配置で追加記号として発生しているものと、前記円形信号空間配置から値２^Nを控除するように構成されている減算器と、を備えることを特徴とするモデム内で追加記号を受信するためのシステム。１０．追加特殊マーカを追加記号に符号化するステップと、前記追加記号を値２^Nに付加するステップと、円形信号空間配置で前記追加記号を伝送するステップと、前記円形信号空間配置を受信するステップと、前記円形信号空間配置から値２^Nを控除するステップと、前記追加記号を前記追加特殊マーカに復号化するステップと、を含むことを特徴とするモデム内の通信用の方法。１１．前記伝送するステップがキャリアレス振幅／位相（ＣＡＰ）変調を使用することを特徴とする請求項１０に記載の方法。１２．前記伝送するステップが未コード化直交振幅変調（ＱＡＭ）を使用することを特徴とする請求項１０に記載の方法。１３．前記伝送するステップが未コード化パルス振幅変調（ＰＡＭ）を使用することを特徴とする請求項１０に記載の方法。１４．特殊マーカ記号を追加記号に符号化するステップであって、前記追加記号が円形信号空間配置での追加記号として発生するステップと、前記追加記号を値２^Nに付加するステップと、を含むことを特徴とするモデム内で追加記号を送信するための方法。１５．キャリアレス振幅／位相（ＣＡＰ）変調を使用して前記円形信号空間配置を送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。１６．未コード化直交振幅変調（ＱＡＭ）を使用して前記円形信号空間配置を送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。１７．未コード化パルス振幅変調（ＰＡＭ）を使用して前記円形信号空間配置を送信するステップを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。１８．追加記号を特殊マーカ記号に復号化するステップであって、前記追加記号が円形信号空間配置での追加記号として発生するステップと、前記円形信号空間配置から値２^Nを控除するステップと、を含むことを特徴とするモデム内で追加記号を受信するための方法。１９．モデム内での通信用プログラムを有するコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記プログラムが、追加特殊マーカを追加記号に符号化するステップと、前記追加記号を値２^Nに付加するステップと、前記追加記号を円形信号空間配置内で伝送するステップと、前記円形信号空間配置を受信するステップと、前記円形信号空間配置から前記値２^Nを控除するステップと、前記追加記号を前記追加特殊マーカに復号化するステップと、を実行する論理を具備していることを特徴とするコンピュータ読取り可能媒体。２０．前記伝送するステップがキャリアレス振幅／位相（ＣＡＰ）変調を使用することを特徴とする請求項１９に記載の媒体。２１．前記伝送するステップが未コード化直交振幅変調（ＱＡＭ）を使用することを特徴とする請求項１９に記載の媒体。２２．伝送する前記ステップが未コード化パルス振幅変調（ＰＡＭ）を使用することを特徴とする請求項１９に記載の媒体。２３．モデム内で追加記号を送信するためのプログラムを有するコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記プログラムが、特殊マーカ記号を追加記号に符号化し、前記追加記号が、円形信号空間配置で追加記号として発生するステップと、前記追加記号を値２^Nに付加するステップと、を実行するための論理を具備することを特徴とするコンピュータ読取り可能媒体。２４．キャリアレス振幅／位相（ＣＡＰ）変調を使用して、前記円形信号空間配置を送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の媒体。２５．未コード化直交振幅変調（ＱＡＭ）を使用して、前記円形信号空間配置を送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の媒体。２６．未コード化パルス振幅変調（ＰＡＭ）を使用して、前記円形信号空間配置を送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載のプログラム。２７．モデム内で追加記号を受信するためのプログラムを有するコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記プログラムが、追加記号を特殊マーカ記号に復号化し、前記追加記号が円形信号空間配置で追加記号として発生するステップと、前記円形信号空間配置から値２^Nを控除するステップと、を実行するための論理を具備していることを特徴とするコンピュータ読取り可能媒体。