JP2002501693A - System and method for spectrally shaping a transmitted data signal - Google Patents

System and method for spectrally shaping a transmitted data signal

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JP2002501693A JP54293598A JP54293598A JP2002501693A JP 2002501693 A JP2002501693 A JP 2002501693A JP 54293598 A JP54293598 A JP 54293598A JP 54293598 A JP54293598 A JP 54293598A JP 2002501693 A JP2002501693 A JP 2002501693A
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Abstract

(57)【要約】 送信機から、フレーム毎に所定数の符号化シンボルにエンコードされ、ネットワーク上を受信機に向かって送信されるデジタル情報ビットをフレームを基準として送信するシステムであって、送信される符号化シンボルは所望のスペクトル形状を有し、デジタル情報ビットはフレーム毎に第1所定数の強度情報ビットと第2所定数のサイン情報ビットとに分割される。送信機は:強度情報ビットをフレーム毎に所定数のシンボル強度にマッピングする強度マッピング装置;サイン情報ビットをフレーム毎に所定数のエンコード済みシンボル・サイン・ビットにエンコードするサイン・ビット・エンコーダ;および強度マッピング装置およびサイン・ビット・エンコーダに応答して、シンボル強度とエンコード済みシンボル・サイン・ビットとを合成しフレーム毎に所定数の被送信符号化シンボルを形成する信号点セレクタとを備える。このサイン・ビット・エンコーダは:各フレームに関してサイン情報ビットのコーセット代表サイン・ビットを生成し、エンコード済みシンボル・サイン・ビットの候補を含む畳込コードのコーセットを識別する畳込コードのためのコーセット代表要素を定義するコーセット代表発生器;およびコーセット代表サイン・ビットおよびシンボル強度に応答して、エンコード済みシンボル・サイン・ビットの候補から所望のスペクトル形状を有する被送信符号化シンボルを生成するエンコード済みシンボル・サイン・ビットを選択するシンボル・サイン・ビット・セレクタによって構成される。 (57) [Summary] A system for transmitting, on a frame basis, digital information bits encoded from a transmitter into a predetermined number of coded symbols for each frame and transmitted to a receiver over a network, comprising: The resulting encoded symbol has a desired spectral shape, and the digital information bits are divided into a first predetermined number of intensity information bits and a second predetermined number of sign information bits for each frame. The transmitter is: an intensity mapping device that maps intensity information bits to a predetermined number of symbol intensities per frame; a sign bit encoder that encodes the sign information bits into a predetermined number of encoded symbol sign bits per frame; A signal point selector responsive to the strength mapping device and the sign bit encoder for combining the symbol strength and the encoded symbol sign bits to form a predetermined number of transmitted coded symbols for each frame. The sign bit encoder generates: for each frame, a corset representative of the sign information bits, and for a convolutional code that identifies the corset of the convolutional code that includes the candidate encoded symbol sign bits. And a coded symbol having a desired spectral shape from the candidate encoded symbol sign bits in response to the corset representative sign bits and the symbol strength. Is generated by a symbol sign bit selector that selects the encoded symbol sign bit that produces

Description

【発明の詳細な説明】 被送信データ信号をスペクトル整形するためのシステムおよび方法 関連出願との相互参照 本明細書は、以下の米国特許出願に関連する。これらの出願はすべて、本出願 の譲受人に譲渡され、本明細書に参考文献として含まれる: 米国暫定出願第60/042,826号;タイトル「Generalized Spectral S haping」1997年4月8日出願;発明者M.Vedat Eyuboglu,Pierre A.Humblet ;Daeyoung Kim,David Tung;本発明はこの出願に基づいており、共通の主題項目 に関するその優先権は本件に請求される; 米国特許出願第08/747,840号;タイトル「Devices,System and Me thod for Spectrally Shaping Transmitted Data Signal」1996年11月1 3日出願;発明者Vedat Eyuboglu,Pierre A.Humblet;および 米国特許出願,代理人文書番号No.CX096044P02,タイトル「Device and Method for Precoding Data Signals」;1997年12月29日出願;発明者M.Vedat E yuboglu,Pierre A.Humblet;Daeyoung Kim。 発明の分野 本発明は、高速データ通信に関し、さらに詳しくは、被送信データ信号をスペ クトル整形するためのシステムおよび方法に関する。 発明の背景 公衆電話交換網(PSTN:public switched telephone network)は、デジタル・ バックボーン・ネットワークと、エンド・ユーザをこのバックボーンに接続する アナログ・ローカル・ループとによって構成される。通常の電話呼においては、 ローカル・ユーザによって送られるアナログ信号がローカルの中央オフィスにお いてデジタル化され、64kビット/秒のビット・ストリームに変換されて、デ ジタル・バックボーン・ネットワーク上を搬送され、遠隔の中央オフィスで再び アナログに変換されて、遠隔ローカル・ループ上をエンド・ユーザに対して送信 される。たとえばV.34モデムなどのダイアルアップ・モデムは、デジタル情 報をアナログ信号に変調して送信することによりPSTN上で通信を行う。エントリ ・ポイントにおけるデジタル・バックボーンへのデジタル−アナログ変換プロセ スが量子化ノイズを招き、これがデータ送信速度を30kビット/秒程度に制限 する。 ユーザがたとえばISDNまたはT1を介してデジタル・ネットワークに対して直接 的な接続を有するとき、30kビット/秒よりかなり高い送信速度、潜在的には 最大56kビット/秒の速度での送信を可能にする技術が開発されている。さら に、この出力の送信に関する標準化されたプロトコルすなわち国際電気通信連合 (ITU:International Telecommunications Union)規準V.90が存在し、まもなく 批准されることになっている。この技術では、ランダム・デジタル情報が、チャ ネル・エンコーダを用いるデジタル・パルス・コード変調(PCM:pulse code mod ulation)モデムによってμ法またはA法オクテット(地域により)にエンコー ドされる。これらのオクテットはエンド・ユーザの中央オフィスにあるデジタル −アナログ(D/A)変換器内で直接的にシンボルにマッピングされる。(特に明 記しない場合は、以下の議論はμ法に関する;A法への拡大は容易である。)マ ッピングでは、平均電力において規定制限を受けるすべてのあるいは任意の下部 集合の255レベルのD/A変換器を用いることができる。 情報はオクテットの形でデジタル・ネットワーク上を搬送されるので、エンコ ードされたデータが毎秒8000オクテットの速度でまず送信用オクテットにマ ッピングされる。次にエンド・ユーザの中央オフィスにおいて、オクテットがD/ A変換器内の対応するシンボルに変換される。それに由来する8kHzシーケンスの シンボルが低域通過フィ ルタ(LPF:low pass filter)を通過してアナログ・ループ上でエンド・ユーザ のアナログPCMモデムに送信される。D/A変換器の出力は、各々がD/Aレベルの1 つに対応する振幅を有するインパルスのシーケンスと見ることができる。アナロ グPCMモデムは、まずどのシンボルが送信されたかを検出することにより当初の 情報を回復し、これらのシンボルを逆マッピングして当初のデジタル情報の推定 値を求める。 情報が無作為に送信される場合は、D/A変換後の信号のスペクトル分析により 、D/A変換器により出力されるシーケンスのスペクトルが基本的に平坦であるこ とがわかる。従って、このシーケンスが中央オフィスでLPFを通過すると、信号 のスペクトルはLPFのスペクトルの形状をとる。残念ながら、このスペクトルはD C(f=0)付近にかなりの量のエネルギを持ち、そのためにシステム内のトラ ンスフォーマを飽和させて、送信される信号上に望ましくない非線形歪みを招く ことがある。この用途においては、この種の歪みを許容することができないので 、これを排除することが必要である。 より一般的には、PCMでは、D/A変換器から送信される信号のスペクトルを整形 することができる手法が必要とされる。さらに、PCMに加えて種々の送信技術に 適応することのできるスペクトル整形法が必要とされる。 図面の簡単な説明 第1図は、典型的な電話会社の中央オフィスの簡略なブロック図である。 第2図は、第1図のμ法−線形変換器に出力されるシンボルykの周波数スペク トルと、第1図の低域通過フィルタのスペクトル形状を示す。 第3図は、各々がDCにおいてヌルを有する2つの周波数スペクトルの部分を示 すが、このとき、1つのスペクトルはDCにおいて極めて急激にゼロまで下がり、 もう一方のスペクトルはより漸次的に下がる。 第4図は、本発明により構築される中央サイト・デジタルPCMモデムの送信機 の概略ブロック図である。 第5図は、本発明により構築されるエンド・ユーザ・アナログPCMモデムの受 信機の概略ブロック図である。 第6図は、第4図に示される送信機のサイン・ビット・エンコーダの簡略ブロ ック図である。 第7図は、第6図に示されるコーセット代表(coset representative)発生器 の概略ブロック図である。 第8図は、第6図のシンボル・サイン・ビット・セレクタの概略ブロック図で ある。 第9図は、畳込コードを表すトレリス図である。 第10図は、第8図に示されるシンボル・サイン・ビット・セレクタに関する 汎用論理を示す流れ図である。 第11図は、第5図に示されるサイン・ビット・デコーダの概略ブロック図で ある。 第12図は、上流PCM送信機におけるプリコーダとして利用される本発明の概 略ブロック図である。 好適な実施例の説明 本発明は、種々のデータ送信法に一般的に適応可能な、被送信データ信号のス ペクトル整形システムおよび方法を備える。説明のために、本発明はPCM送信シ ステムに関してここに解説される。しかし、本発明を他の送信法にも拡張できる ことと、ここに解説されるPCM実行例をそれらの技術に容易に拡張できることは 当業者には理解頂けよう。 第1図および第2図は、アナログ・ループ上にエンド・ユーザのアナログPCM モデムに向けて送信される信号におけるDC付近のエネルギの存在を図示する。第 1図には、PSTN上の典型的な電話中央オフィス10の部分が図示される。このPS TNは、入力12において、電話システムのデジタル部分に直接的に付属される中 央サイト・デジタルPCMモデム(図示せず)から送信されるμ法オクテットを受 信する。オクテットは、μ法−線形変換器14としても知られるD/A変換器によ りシンボルykのシーケンスに変換される。各々のシンボルは、255のμ法レベ ルの1つに対応する。これらのシンボルは、線路16上に低域通過 フィルタ(LPF)18に向けて出力され、フィルタ18はアナログ・ループ20 上に、被濾波アナログ信号s(t)を、エンド・ユーザ・アナログPCMモデムの受信 機に向けて出力する。アナログ信号は受信側モデムにより復調および解読され、 このモデムがデジタル・ビット・ストリームを出力する。このデジタル・ビット ・ストリームは、当初送信されたデータの推定値である。 μ法−線形変換器14からの線路16上のシンボルykのシーケンスは、平坦な 周波数応答22を有する(第2図)。LPF18のスペクトル形状24は、点26に おいて図示されるように、DC(f=0)付近に多量のエネルギを含む。シーケン スykは平坦な周波数応答を有するので、フィルタ18により出力される信号s(t) のスペクトルは、フィルタ18と同じスペクトル形状24を有する。故に、信号 s(t)もDC付近に多量のエネルギを含む。上記の如く、DC付近のこのエネルギは、 システム内のトランスフォーマを飽和させる傾向があり、そのために受信側モデ ムに送信される信号s(t)内に望ましくない非線形部分が生まれる。 PCMなどの用途においては、この歪みを削減しなければならない。これは、DC 付近の被送信信号の信号エネルギを削減してDCヌルを生成することにより実現す ることができる。このようなDCヌル28を第3図に示す。先端技術で周知の如く 、被送信信号においてこのスペクトル・ヌルをDCにおいて生成するためには、被 送信シンボルykの 現行デジタル和(RDS:running digital sum)(すなわち、既に送信されたすべ てのレベルの代数和)をゼロ付近に維持しなければならない。DCヌル28付近の スペクトルの形状は、比較的浅い傾斜のスペクトル30からDCで極めて急激に下 がるスペクトル32まで変動することがある。ヌルの鋭度はRDSがどの程度厳格 に制御されるかに依存する。 下記に示すように、本発明は送信されるデジタル・データを、RDSをゼロ付近 に維持するようにエンコードする。これで、DCにおけるスペクトル・ヌルが生成 され、それによってトランスフォーマ飽和により起こる非線形歪みが削減される 。より一般的には、本発明を用いて、送信中のデジタル・データをエンコードし 、被送信信号のスペクトルを所望どおりに整形することができる。 デジタルPCMモデム内の送信機40(第4図)は、パーソナル・コンピュータ などのデータ・ターミナル装置(図示せず)からシリアル・デジタル・ビット・ ストリーム42を受信し、受信したビットをデジタル・ネットワーク46で送信 するためのオクテット44にエンコードする。シリアル・ビット・ストリーム4 2は、シリアルーパラレル変換器48によってパラレル形式に変換される。本発 明の送信/エンコード法は、nシンボル・データ・フレームを基準とする。ただ し、kはデータ・フレーム(時間)指標を表す。たとえば、1つのデータ・フレ ームにつき2,3, 4,5または6個のシンボルが送信される。送信されるシンボルは、情報ビット を表すために選択されるμ法配座点(constellation points)に対応する。各デ ータ・フレームに関して、シリアル−パラレル変換器48は、(n-r)+m個の情報 ビットを出力するが、rは冗長ビットの数である。V.90規準で指定される冗長ビ ット数は0,1,2または3である。 以下の説明文に関して、下付き文字の変数は、スカラー量を示し、上付き文字 の変数は行列を示ず。また、行ベクトルは太字の下付き変数で表され、すべての 指標は0から始まる。たとえば、xk=(xk,0,xk,1,...)。 ビットvkと記されるn-rビットは、サイン・ビット(サイン情報ビット)を介 して伝えられる情報を表し、ビットukと記されるmビットは、強度(強度情報ビ ット)を介して伝えられる情報を表す。ビット数mは、次式を満足するmを選定 することにより決定される: ただし、Mlはデータ・フレーム内のi番目のシンボルに関する正の配座点の数で ある。このプロセスは、V.90規準により詳しく説明される。 m個の強度情報ビットukが、強度マッパー50に送ら れ、強度マッパー50は、mビットを、ITU V.34規準に記述されるシェル・マッ ピングまたはITU V.90規準に記述されるモジュラス変換により、n個のシンボル 強度gkにマッピングする。強度情報ビットがマッピングされる強度は、情報ビッ トを送信する際に配座点として用いられるμ法点の強度である。これらの強度マ ッピング法と配座点選択プロセスとは、当業者には理解されており、さらなる説 明を本明細書で行うことはない。データ・フレーム内の残りの情報ビットである サイン情報ビットvkがサイン・ビット・エンコーダ52に送られ、エンコーダ5 2はn個のサイン・ビットsk(エンコード済みシンボル・サイン・ビット)を生 成する。これについては詳細に後述する。n個のシンボル強度gkとn個のサイン ・ビットskが信号点セレクタ54に送られ、合成されて、n個の符号化シンボル ykが形成される。n個の符号化シンボルykは次にオクテット変換器56に送られ 、ここで符号化シンボルの各々に対応するオクテットが選択され、そのオクテッ トがデジタル・ネットワーク46に送信される。他の送信法では、符号化シンボ ルをPSTNのデジタル部分と互換する形式に変換するオクテット変換器は用いられ ず、信号点セレクタはネットワークに直接的に符号化シンボルを出力する。 デジタル・ネットワーク46を出る(ネットワーク内のデジタル障害で変更さ れた可能性のある)オクテット44’が中央オフィス(CO)60により受信され る。オクテ ット44’は、CO60内のD/A変換器によってシンボルに変換され、アナログ・ ループ62上をレベルの8kHzシーケンスとして、エンド・ユーザ・アナログPCM モデムの受信機64に向けて送信される。アナログ・レベルが、受信機フロント ・エンド66により受信され、フロント・エンド66はアナログ・レベルをデジ タル化し、タイミング回復と等価とシンボル決定とを実行する。 受信機フロント・エンド66は、受信した符号ykを、シリアル−パラレル変換 器68に向けてシリアル形式で出力する。シリアル−パラレル変換器68は、シ リアル・シンボルをn個のパラレル・符号化シンボルykのフレームに変換する。 n個のパラレル・符号化シンボルykは強度およびサイン・エクストラクタ70に 送られ、エクストラクタ70は、シンボル強度gkとサイン・ビットskとを、ykか ら抽出する。シンボル強度gkが、たとえばモジュラス変換デマッパーなどの強度 デマッパー72に送られ、強度情報ビットukを回復する。デマッピング(マッピ ング解除)プロセスは当業者には周知であるので本明細書では説明しない。サイ ン・ビットskがサイン・ビット・デコーダ74に送られ、以下に述べる方法でサ イン情報ビットvkを回復する。解読された情報ビットはさらに処理されて、パー ソナル・コンピュータなどのデータ・ターミナル装置に送られることもある。サイン・ビット・エンコーディング サイン・ビット・エンコーダ52を第6図により詳細に説明する。サイン情報 ビットvkがコーセット代表発生器(coset representative generator)80に送 られ、発生器80は各フレーム毎にn個のコーセット代表サイン・ビットtkを生 成して、それをシンボル・サイン・ビット・セレクタ82に送る。n個のコーセ ット代表サイン・ビットtkは、各フレームの間に、シンボル・サイン・ビット・ セレクタ82により使用される定義済みの畳込コードG(D)を定義し、コーセット 代表サイン・ビットt(D)のシーケンス全体が集合的に畳込コードに関するコーセ ット代表を定義する。n個のコーセット代表サイン・ビットtkは、エンコード済 みシンボル・サイン・ビットの候補を含む畳込コードのコーセットも識別する。 これについては下記に詳述する。 n個のコーセット代表サイン・ビットtkを用いて、シンボル・サイン・ビット ・セレクタ82は、ビットを、第9図に示され下記に説明されるトレリス図など のトレリス図により定義される有効畳込コード・シーケンスで排他的論理和演算 することによりコーセット代表サイン・ビットtkを変更し、エンコード済みシン ボル・サイン・ビットの候補を形成する。これらの候補は、コーセット代表サイ ン・ビットにより識別されるコーセットの要素である。シンボル強度により、シ ンボル・サイン・ビット・セレクタ 82が、各フレームに関して、エンコード済みシンボル・サイン・ビットの候補 から所望のスペクトル形状を生成するエンコード済みシンボル・サイン・ビット skを選択し、これらのサイン・ビットを信号点セレクタ54(第4図)に送る。 フレームを基準とするものとは対照的に、シーケンス全体に関するシンボル・サ イン・ビット・セレクタ8 エンコード済みシンボル・サイン・ビットのシーケンスであり、t(D)は畳込符号 に関するコーセット代表であり、c(D)は畳込コードG(D)の要素であるコード・シ ーケンスである。 この選択プロセスにより、エンコード済みシンボル・サイン・ビットの候補の いずれもを用いることができ、以下に説明される要領でエンコード済みサイン情 報ビットvkに解読される。かくして、本件のスペクトル整形法はシンボル強度に は影響を与えないので、送信電力にも影響しない。その結果、FCCにより課せら れる送信機電力の制約を満足してなおかつスペクトル整形を行うシステムを設計 することが容易になる。 第7図に、異なるエンコーダ84および行列ブロック86を含むコーセット代 表発生器80をより詳細に示す。データ・チャネル上のノイズが被送信サイン・ ビットに影響することにより極性反転を起こすことがある。異なるエンコーディ ング,異なるエンコーダ84を用いて、さらにサ イン・ビットの差分デコーダ132(第11図)を特定のビット位置たとえばHT ,H-Tに関して偶数位置0,2および4と以下のG(D)とに解読することで、極性 反転の不変性を得ることが可能になる。差分エンコードされたサイン情報ビット vk'が行列ブロック84内で、行列HT (n-r)xnにより乗算され(モジューロ2にお いて)(すなわち濾波され)て、n個のコーセット代表サイン・ビットtkを生成し 、これがシンボル・サイン・ビット・セレクタ82に送られる。 ITU V.90規準に指定される1フレームにつき6個の被送信シンボルと1つの冗 長ビットがある場合のこの行列の例は次のようになる: ただしDはフレーム遅延であり、フレーム(時間)指標に基づく遅延である。 第8図に示されるように、シンボル・サイン・ビット・セレクタ82は、選択 コントローラ88を備える。このコントローラ88は、コーセット代表発生器8 0から各フレームのn個のコーセット代表サイン・ビットtkと強度マ ッパー50(第4図)からn個のシンボル強度とを受け取り、各フレームについ てエンコード済みシンボル・サイン・ビットskを出力する。選択コントローラ8 8は、エンコード済みシンボル・サイン・ビットの候補を強度と合成して、エン コード済み符号化シンボル候補を形成し、これらがフィルタ90に送られる。フ ィルタ90は、現行フィルタ和(RFS:running filter sum)と呼ばれる(下記に 説明)数量を各候補について計算し、それを選択コントローラ88に送る。コン トローラ88は、RFSを最小にするエンコード済み符号化シンボル候補に関連す るエンコード済みシンボル・サイン・ビットを選択する。シンボル・サイン・ビ ット・セレクタ82の動作は第9図および第10図に関して下記に説明する。 選択コントローラ88は、コーセット代表サイン・ビットを畳込コードの有効 コード・シーケンスで排他的論理和演算することによって、フレーム毎にn個の コーセット代表サイン・ビットtkを変更する。畳込コードは、トレリス図により 定義される可能なシーケンスの集合であり、有効コード・シーケンスとはトレリ ス図の制約を侵害しないシーケンスである。説明のために、選択コントローラ8 8は1つの冗長ビットrと畳込コードG(D)=[1+D11+D11+D1]を用いるとする。こ れをトレリス図に表すには、トレリス図100(第9図)などの2状態トレリス 図を用いることが必要である。トレリス図の制約を以下に説明する。 あるフレームkについて、選択コントローラ88が、トレリス図100の制約 に従って特定の畳込コード・シーケンスで排他的論理和演算することにより、n 個のコーセット代表サイン・ビットtkを変更する。この例の畳込コード・シーケ ンスは次のものである: A:000000(何もしない) B:111111(フレームj内の全サイン・ビットを反転する) C:101010(フレームj内の奇数番号のサイン・ビットを反転する) d:010101(フレームj内の偶数番号のサイン・ビットを反転する) これにより、フレームkの最初で選択コントローラ88の状態Qkが0のとき、 畳込コード・シーケンスA102およびB104のみがフレームk内の有効シーケンスと なる。逆に、選択コントローラ88の状態Qkが1のとき、畳込コード・シーケン スC106およびD108のみがフレームk内の有効シーケンスとなる。上記の如く、コ ーセット代表サイン・ビットは有効コード・シーケンスの各々により排他的論理 和演算され、それによってエンコード済みシンボル・ される。各々の候補は、コーセット代表サイン・ビット(ま たはコーセット代表の要素)により識別される畳込コードのコーセットの要素で もある。次に各候補がシンボル強度と合成され、エンコード済み符号化シンボル 候補が形成される。これらはフィルタ90(第8図)に送られ、そこでそれぞれ のRFSが計算されて選択コントローラ88に戻される。選択コントローラ88は 、フレームjについてRFSを最小にするエンコード済みシンボル・サイン・ビッ トを出力する。 現状のQkはフレームkに関して選択されたエンコード済みシンボル・サイン・ ビットの畳込コード・シーケンスと共に、トレリス図100の制約に従うことで 、次の状態を決定するために用いられる。たとえば、フレームkに関 選択コントローラ88の状態は1である。 本発明を用いて行われるスペクトル整形は、先取り(ルックアヘッド)を導入 することにより改善することができる。すなわち、現行のフレームのみに基づく エンコード済みシンボル・サイン・ビットを選択する代わりに、シンボル・サイ ン・ビット・セレクタ82は強度マッパー50(第4図)により生成されるシン ボル強度と、現行のフレームおよび将来のフレームに関するコーセット代表サイ ン・ビットとを用いて、どのエンコード済みシンボル・サイン・ビットが最良の スペクトル整形を行うかを決定することができる。V.90規準は、開始時に承認さ れる先取り遅延量 によって、最大3つまでの将来のフレームを用いることができると指定している 。 フィルタ伝達関数h(D)に基づくスペクトル整形数量RFSが、トレリス図全体の 全部の可能な経路(または候補シーケンス)に関して、先取り遅延または深さ△ までフィルタ90により計算される。そして選択コントローラが最小のRFSを生 成するフレームkの候補シーケンスに関連するエンコード済みシンボル・サイン ・ビットを選択する。 再び第9図のトレリス図100を参照して、先取り深さ1に関して可能な候補 シーケンスを説明する。フレームkの最初で選択コントローラ88の状態Qkが0 のとき、畳込コード・シーケンスA102およびB104がフレームkについて有効シー ケンスとなる。しかし、フレームk+1のコード・シーケンスも考慮しなければな らない。フレームkにおいては、コード・シーケンスA102およびB104が有効であ り、フレームk+1では状態Qk+1は0またh1であるので、コード・シーケンスA102' ,B104',c106'およびD108'が有効である。上記の如く、コーセット代表サイン ・ビットは有効なコード・シーケンスの各々で排他的論理和演算されて、エンコ ード済みシンボル・サイン・ビットの候補を形成する。先取りにより、各フレー ムkとk+1のコーセット代表サイン・ビットはトレリス図の各経路内の有効コー ド・シーケンスで排他的論理和演算され、それにより候補シーケンスが形成され る。この例の候補シーケンスは次の D)}。各シーケンスに関するRFSが決定され、決定されたシーケンス内のフレーム kに関する候補のエンコード済みシンボル・サイン・ビットが選択される。 第10図には、流れ図120がシンボル・サイン・ビット・セレクタ82の動 作を説明する。段階122において、選択コントローラ88はトレリス図に従っ てコーセット代表サイン・ビットを変更することによりエンコード済みシンボル ・サイン・ビットの候補(または先取りの場合は候補シーケンス)を生成する。 次に段階124において、選択コントローラはシンボル強度とエンコード済みシ ンボル・サイン・ビットの候補とを合成して、エンコード済み符号化シンボル候 補(または候補シーケンス)を形成し、それをフィルタ90に送る。段階126 において、フィルタ90が各候補(または候補シーケンス)のRFSを決定し、各 候補(または候補シーケンス)のRFSを選択コントローラ88に送る。最後に段 階128において、選択コントローラ88はRFSを最小にするエンコード済みシ ンボル・サイン・ビットの候補(または候補シーケンス)を選択してエンコード 済みシンボル・サイン・ビットを送付する。 本発明は種々の畳込コードG(D)を利用することに注目されたい。これらの畳込 コードは異なるトレリス図および異なる畳込コード・シーケンスにより表される 。種々の畳 込コードおよびコード・シーケンスを本明細書に照らして拡大することは、当業 者には容易である。 一般に、PCMでは本発明によるスペクトル整形法により、フィルタ90(第8 図)の応答を設定することによって所望のスペクトル形状を得て、さらにRFSを 最小にすることによって、CO60内のD/A変換器(第5図)から送信されるアナ ログ信号のスペクトルを整形する。フィルタ90の応答h(d)は所望のスペクトル 形状を定義するが、次式で表すことができる: ただしA(D)およびB(D)は関数であり、a,bは所望のスペクトル形状を得るため に選択される実数である。またNA,NBは、それぞれ分子と分母に関してh(D)を表 すために用いられる係数の数である。シンボル毎のRFSを次のように計算するこ とができる: また、k番目のフレームを基準とするRFSは次式で計算 される:ただし、jはシンボル(時間)指標である。 本発明のサイン・ビット・エンコーダを用いてDCにおいてスペクトル・ヌルを 生成する場合は、RFSは現行デジタル和(RDS)であり、フィルタ90の応答h(D)は 次のように表す: h(D)=1-D (6) 被送信符号化シンボルykから、フィルタ90はシンボル時刻iの被送信符号化 シンボルのRDSを次式で求める: ただしjはシンボル(時間)指標であり、k番目のフレームのフレームを基準と するRDSは次式で求められる: ただしjはシンボル(時間)指標である。 先取りに関しては、先取り深さを△とすると、RDSは次式で求められる: ただしLDRSは先取りRDSである。同様に先取りを導入して、一般的にRFSを最小に することができる。これを次式で表す; サイン・ビット解読 第5図の受信機64内のサイン・ビット・デコーダ74を第11図に示し、行 列ブロック110を備える。行列ブロック110では、サイン・ビットskを行列 HT xn(n-r)で乗算し(モジューロ2において)(すなわち濾波して)、差分エンコ ード化サイン情報ビットνkを回復する。 フレームにつき6個の被送信シンボル(n=6)と1つの冗長ビット(r=1)があ る場合の行列HTの例を以下のように式(11)に示す: 行列Hは、被受信信号skの誤差に由来するvk内の意志決定誤差が2つ以上のフレ ームを伝播しないように設定される。これは、Hが有限衝撃応答(FIR:finite im pulse response)型の行列であり、1つの遅延しかないためである。 サイン・ビット・エンコーダ52(第4図)によって、送信されるシンボルの 各フレームに関して生成されるエンコード済みシンボル・サイン・ビットの候補 の各々が同じサイン情報ビットに解読される様子を実証するためには、エンコー ディングと解読のプロセスを数学的に表現しなけ 数学的に表現することができる: また、サイン・ビットsk(エンコーディング)は次のように数学的に表現するこ とができる: skkH-t+rkG (13) 等式(13)の右側をskの代わりに等式(12)内に代入すると、次式が導かれ る: 次の条件を満足するようにG,H,Hを選択する:(1)H,H=I(Iは単位行列);およ び(2)GH=0。これにより、rkの値に関わらずνk=vkとなる。 上記の例、トレリス図100(第9図)では、単独の冗長ビットrkは畳込コー ドG(D)=(1+D11+D11+D1)となる。1*rk=rkおよびD*rk=rk-1なので、rkG(D)は rk(111111)+rk-1(101010)と等価になる。ここで、rk-1はトレ リス図の状態Qkを表し、rkはトレリス図内で取られる分岐または経路を表す。4 つの畳込コード・シーケンスA〜Dをrk-1,rk表現にマッピングすると以下のよ うになる: A:000000-rk-1=0,rk=0 B:111111-rk-1=0,rk=1 C:101010-rk-1=1,rk=0 D:010101-rk-1=1,rk=1 ここでは、コード・シーケンスA〜DをrkG(D)と見なすことができる。 rkの値は情報ビットの解読法に影響しないので、異なる有効コード・シーケン スにより生成されるn個のサイン・ビットの各集合を用いて、同じ被解読情報を 生成することができる。その結果、RFS/RDSを最小にするnサイン・ビットの集 合を所望のスペクトル整形を実行するために選択することができる。上流PCM送信 本発明によるスペクトル整形法をプレコーディングを実行する上流PCM送信の ために用いられるアナログPCMモデムの送信機と同じ等価関係で用いることもで きる。この場合、応答h(D)は送信側モデムと中央オフィス(CO)回線カード内の アナログ−デジタル(A/D)変換器との間のチャネル応答を表し、通常は、送信 側モデムのフロント・エンド,アナログ・ローカル・ループおよびCO回線カード における濾波の影響を含む。 本発明の原理を用いることにより、信号点がA/D量子化レベルと類似するA/D変 換器入力においてシーケンスy(D)を生成するチャネル出力シーケンスx(n)(プレ フィルタリングを伴う場合はz(n))を生成することができる。この場合、目的は 、被送信信号エネルギx(D)=y(D)/h(D)を最小に抑え、なおかつA/D変換器入力に おいて配座の拡張を低く維持することである。配座の拡張が大きい場合はエコー を招く量子化ノイズと他の欠点とを増大することがあ るので、この場合にも配座の拡張があることは望ましくない。 この用途では、通常は、チャネル応答h(D)は受信側のモデムにより、あるいは 送信側と受信側のモデムによって共同して、モデム始動時に行われるチャネル測 定に基づき決定される。次にデータ送信中に、送信側モデムが着信ビットを送信 シーケンスx(D)にマッピングし、これがチャネルを通過後にチャネル出力シーケ ンスy(D)に変換される。チャネル応答h(D)は、通常は最小位相になるよう決定さ れるが、これはたとえば送信機内で濾波を追加することによって容易に実現され る。 第10図の送信機40’は、上流PCM送信を行うことのできるアナログPCMモデ ム内の送信機である。送信機40’は、本発明のスペクトル整形法を利用して、 プレコーダ140を用いて着信データ・ビット・ストリーム42’をプレコード する。PCM上流プレコーディングの1種(シンボル毎にプレコードを行う一次元 プレコーディングと呼ばれる)は、米国特許出願,代理人文書番号CX096044P02 ,タイトル「Devices and Method for Precoding Data Signals」,1997年1 2月29日出願,発明人M.Vedat Eyuboglu,Pierre A.Humblet,Daeyongu Kimに 詳細に開示される。プレコーダ140は、多次元プレコーディングを実行する。 すなわちフレームを基準としてシンボルをプレコードする。本実行例は、一次元 プレコーディングとは 異なるが、その概念は一次元の場合と類似しており、詳細に関しては上記の同時 継続出願を参照されたい。 プレコーダ140は、シリアル−パラレル変換器48',強度マッパー50', サイン・ビット・エンコーダ52’および信号点セレクタ54’を備える。これ らの構成部品は、多少の変更はあるが第4図の同様の参照番号を持つ構成部品と 同様に設定され、動作する。たとえば、サイン・ビット・エンコーダの動作は、 下記に示すようにプレコーディングを実行するように変更されており、信号点セ レクタは、符号化シンボルそのものの代わりに、符号化シンボルykに対応するフ レーム毎のn個のプレコード済みレベルxkを出力する。n個のプレコード済みレ ベルxkがパラレル−シリアル変換器142に送られ、この変換器はプレフィルタ 144に対してプレコード済みレベルをシリアル形式で出力する。プレフィルタ 144はこのレベルを濾波し、濾波したレベルをデジタル−アナログ変換器14 6に出力する。この変換器146は、アナログ・チャネル148上にプレコード 済みレベルxkを送信する。チャネルは、プレコード済みレベルxkを変更し、理想 的には中央オフィス(CO)150内の量子化装置において符号化シンボルykに対 応するレベルを生成する。言い換えると、プレコーダが、アナログ・チャネル1 48の応答、より精密には目的のチャネル応答h(n)を相殺することにより量子化 装置において所望の符号化シンボルykに対応するレベルを 生成するプレコード済みレベルxkを生成する。 目的のチャネル応答h(n)はc(n)、すなわちアナログ・チャネル148の応答で 畳込演算されたプレフィルタ144の応答g(n)に等しい。ただしnはシンボル時 間指標でありh(0)=1である。その関係を次式で表すことができる: y(n)=h(0)×(n)+h(1)×(n-1)+...h(Nh)×(n-Nh) (15) h(0)は1に等しくなるように設定されるので、等式(15)を以下のように簡 単にすることができる: 特定の時刻におけるh(n)の値は既知であり、x(n)の過去の値も既知である。第 8図のフィルタ90は、等式(16)の加算項をRFSとして計算し、それを選択 コントローラ88に与える。x(n)の過去の値は、既知の関係x(D)=y(D)/h(D)によ り以前のシンボルy(n)から決定され、フィルタ90に格納され、選択コントロー ラ88は、第10図の流れ図120に従って、x(n)を最小にするエンコード済み シンボル・サイン・ビットを選択することにより動作する。符号化シンボルy(n) を送る代わりに、プレコー ド済みレベルが送信される。 上記のマッピング動作に加えて、2つの送信方向を分離するエコー打ち消しモ ジュールと、シンボルがネットワーク・クロックと同期して送信されることを確 実にするタイミング内挿フィルタを備える必要がある。このタイミング内挿フィ ルタは、通常は、下流の受信機で用いられるクロック回復回路により駆動される 。送信機には、主として送信帯域幅をほぼ4kHzにまで制限することを責とし、 チャネル応答h(D)全体を最小位相とする必要な前濾波を行う線形フィルタも備え ることがある。 さらに、実際のシステムにおいては、ノイズの免疫性を高めるためのトレリス ・コーディングの形式を含むことがある。たとえば、上記に引用される用途にお いて説明されるトレリス・コーディング法である、「Device for,and Method o f,Communicating According to a Trellis Code of Baseband Signals Chosen from a Fixed Set of Baseband Signal Points」と題された1996年11月1 4日出願の米国特許出願第08/749040号(代理人文書番号CX096050)を 用いることができる。この明細書は本件に全文が参考文献として含まれる。シス テムの動作は本質的にはトレリス・コーディングによる影響を受けない。 言うまでもなく、本発明は、コンピュータ・ディスクまたはメモリ・チップな どのコンピュータ用媒体に格納されるソフトウェアおよび/またはファームウェ ア内に具現化 することができる。本発明がソフトウェア/ファームウェアに具現された場合は 、本発明は、たとえばインターネットを介して電気的に送信される搬送波内に具 現されるコンピュータ・データ信号の形を取ることもある。 本発明はその精神または本質的特性から逸脱せずに他の特定の形式において具現 化することができる。開示された実施例は、あらゆる観点において説明のための ものに過ぎず、制限を課するためのものとは見なされない。従って、本発明の範 囲は、上記の説明ではなく添付の請求項により示される。請求項と等価のものの 意味および範囲に入るすべての変更点は、その範囲内に包含されるものとする。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION System and method for spectrally shaping a transmitted data signal                           Cross reference with related application   This specification is related to the following US patent applications: All of these applications Assigned to the assignee of the present invention and incorporated herein by reference:   US Provisional Application No. 60 / 042,826; title "Generalized Spectral S haping "filed on April 8, 1997; inventors M. Vedat Eyuboglu, Pierre A. Humblet Daeyoung Kim, David Tung; The present invention is based on this application and has common subject matter. Its priority with respect to this case is claimed in this case;   U.S. patent application Ser. No. 08 / 747,840; title "Devices, System and Me." thod for Spectrally Shaping Transmitted Data Signal "November 1, 1996 Filed for 3 days; inventors Vedat Eyuboglu, Pierre A. Humblet; and   U.S. Patent Application, Attorney Document No. CX096044P02, Title "Device and Method  for Precoding Data Signals "; filed on December 29, 1997; inventor M. Vedat E yuboglu, Pierre A. Humblet; Daeyoung Kim.                                Field of the invention   The present invention relates to high-speed data communication, and more particularly, to transmitting data signals to be transmitted. A system and method for shaping a vector.                                Background of the Invention   The public switched telephone network (PSTN) is a digital switched telephone network. Backbone network and connecting end users to this backbone And an analog local loop. In a normal telephone call, Analog signals sent by local users are sent to a local central office. Digitized and converted to a 64 kbit / s bit stream, Transported over the digital backbone network and re-opened at a remote central office Converted to analog and transmitted to end user on remote local loop Is done. For example, V. Dial-up modems such as the 34 Information is communicated on the PSTN by modulating the information into analog signals and transmitting them. entry Digital-to-analog conversion process to digital backbone at points Causes quantization noise, which limits the data transmission rate to about 30 kbit / s I do.   User directly to digital network, for example via ISDN or T1 Transmission rate significantly higher than 30 kbit / s, and potentially Techniques have been developed that allow transmission at rates up to 56 kbit / s. Further A standardized protocol for the transmission of this output, namely the International Telecommunication Union (ITU: International Telecommunications Union) Standard V.90 exists and will soon It is to be ratified. In this technology, random digital information is Digital pulse code modulation (PCM) using a channel encoder ulation) Encode μ or A octets (depending on region) by modem Is executed. These octets are stored in a digital location at the end user's central office. -Mapped directly to symbols in the analog (D / A) converter. (Especially light Unless otherwise noted, the following discussion relates to the μ-method; extension to the A-method is straightforward. ) Ma All or any lower limits subject to prescribed limits in average power A set of 255 level D / A converters can be used.   Information is carried over digital networks in the form of octets, The transmitted data is first mapped to the transmitting octet at a rate of 8000 octets per second. Be pinged. Next, in the end user's central office, the octet is Converted to the corresponding symbol in the A converter. Of the 8kHz sequence The symbol is a low-pass filter. End user on an analog loop through a low pass filter (LPF) Sent to an analog PCM modem. The outputs of the D / A converters each have a D / A level of 1. It can be viewed as a sequence of impulses having corresponding amplitudes. ANALO The PCM modem first determines which symbol was transmitted by first detecting Recover information and demap these symbols to estimate initial digital information Find the value.   If the information is transmitted randomly, the spectrum analysis of the signal after D / A conversion The spectrum of the sequence output by the D / A converter is basically flat. I understand. Therefore, when this sequence passes through the LPF at the central office, the signal Spectrum takes the shape of the spectrum of LPF. Unfortunately, this spectrum is D It has a significant amount of energy near C (f = 0), and as a result, Saturates the transformer, causing undesirable nonlinear distortion on the transmitted signal Sometimes. In this application this kind of distortion cannot be tolerated It is necessary to eliminate this.   More generally, PCM shapes the spectrum of the signal transmitted from the D / A converter. There is a need for an approach that can do that. Furthermore, in addition to PCM, various transmission technologies An adaptive spectral shaping method is needed.                             BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   FIG. 1 is a simplified block diagram of a typical telephone company central office.   FIG. 2 shows a symbol y output to the μ-method-to-linear converter of FIG.kFrequency spec 2 shows the spectrum and the spectral shape of the low-pass filter of FIG.   FIG. 3 shows parts of two frequency spectra, each having a null at DC. However, at this time, one spectrum drops very sharply to zero at DC, The other spectrum falls more gradually.   FIG. 4 is a central site digital PCM modem transmitter constructed in accordance with the present invention. It is a schematic block diagram of.   FIG. 5 shows the reception of an end-user analog PCM modem constructed according to the present invention. FIG. 3 is a schematic block diagram of a transceiver.   FIG. 6 is a simplified block diagram of the sign bit encoder of the transmitter shown in FIG. FIG.   FIG. 7 shows a coset representative generator shown in FIG. It is a schematic block diagram of.   FIG. 8 is a schematic block diagram of the symbol sign bit selector of FIG. is there.   FIG. 9 is a trellis diagram showing a convolutional code.   FIG. 10 relates to the symbol sign bit selector shown in FIG. 5 is a flowchart showing general-purpose logic.   FIG. 11 is a schematic block diagram of the sign bit decoder shown in FIG. is there.   FIG. 12 shows an outline of the present invention used as a precoder in an upstream PCM transmitter. It is a schematic block diagram.                            Description of the preferred embodiment   The present invention provides a method for transmitting transmitted data signals that is generally adaptable to various data transmission methods. Vector shaping system and method. For illustrative purposes, the present invention provides a PCM transmission system. The stem is described here. However, the invention can be extended to other transmission methods And that the PCM examples described here can be easily extended to those technologies. Those skilled in the art will understand.   FIGS. 1 and 2 show an end-user analog PCM on an analog loop. 2 illustrates the presence of near DC energy in a signal transmitted to a modem. No. FIG. 1 illustrates a portion of a typical telephone central office 10 on the PSTN. This PS TN is directly attached to the digital part of the telephone system at input 12 Central site receives a μ-octet transmitted from a digital PCM modem (not shown). I believe. Octets are converted by a D / A converter, also known as a μ-method-to-linear converter 14. Symbol ykIs converted to the sequence Each symbol has 255 μ-method levels. Corresponding to one of the These symbols are low-passed on line 16 The signal is output to a filter (LPF) 18, which is an analog loop 20. At the top, the filtered analog signal s (t) is received by an end-user analog PCM modem. Output to the machine. The analog signal is demodulated and decoded by the receiving modem, This modem outputs a digital bit stream. This digital bit Stream is an estimate of the originally transmitted data.   symbol y on line 16 from μ-method-to-linear converter 14kSequence is flat It has a frequency response 22 (FIG. 2). The spectral shape 24 of the LPF 18 is As shown, a large amount of energy is included near DC (f = 0). Sequence YkHas a flat frequency response, the signal s (t) output by the filter 18 Has the same spectral shape 24 as the filter 18. Therefore, the signal s (t) also contains a large amount of energy near DC. As mentioned above, this energy near DC is Tends to saturate the transformers in the system, which Undesirable non-linear parts are created in the signal s (t) transmitted to the system.   In applications such as PCM, this distortion must be reduced. This is DC This is achieved by generating DC nulls by reducing the signal energy of nearby transmitted signals. Can be Such a DC null 28 is shown in FIG. As is well known in advanced technology In order to generate this spectral null at DC in the transmitted signal, Transmission symbol ykof The running digital sum (RDS) (ie, all previously transmitted Algebraic sum of all levels) must be kept close to zero. Near DC Null 28 The shape of the spectrum falls very sharply at DC from the relatively shallow slope of the spectrum 30. The spectrum may fluctuate up to 32. How strict is RDS for null sharpness Depending on what is controlled.   As shown below, the present invention converts the transmitted digital data to an RDS near zero. Encode to maintain. This creates a spectral null at DC , Thereby reducing nonlinear distortion caused by transformer saturation . More generally, the present invention is used to encode digital data in transit. The spectrum of the transmitted signal can be shaped as desired.   The transmitter 40 (FIG. 4) in the digital PCM modem is a personal computer From a data terminal device (not shown) such as Receive stream 42 and transmit received bits over digital network 46 Into octets 44 for encoding. Serial bit stream 4 2 is converted to a parallel format by a serial-parallel converter 48. Departure The clear transmission / encoding method is based on n symbol data frames. However And k represents a data frame (time) index. For example, one data frame 2,3 per team 4, 5 or 6 symbols are transmitted. The transmitted symbol is an information bit Corresponds to the constellation points selected to represent Each de For the data frame, the serial-to-parallel converter 48 outputs (n−r) + m pieces of information. Output bits, where r is the number of redundant bits. Redundant video specified by the V.90 standard The number of bits is 0, 1, 2, or 3.   In the following text, the subscript variable indicates the scalar quantity and the superscript Variables do not indicate matrices. Also, the row vector is represented by a bold subscripted variable, The index starts from 0. For example, xk= (Xk, 0, Xk, 1, ...).   Bit vkThe n-r bits written as are transmitted through a sign bit (sign information bit). Bit ukThe m bits described as “intensity (intensity information ) Represents the information conveyed via Select the number of bits m that satisfies the following equation Determined by: Where MlIs the number of positive constellation points for the ith symbol in the data frame is there. This process is described in detail by the V.90 standard.   m intensity information bits ukSent to the strength mapper 50 The strength mapper 50 allocates m bits to the shell map described in the ITU V.34 standard. Ping or modulus conversion as described in the ITU V.90 standard yields n symbols Strength gkTo map. The strength to which the strength information bits are mapped Is the intensity of the μ method point used as a constellation point when transmitting a point. These strength The mapping method and the conformation point selection process are well understood by those skilled in the art and will be discussed further. No clarification will be made herein. The remaining information bits in the data frame Sign information bit vkIs sent to the sign bit encoder 52 and the encoder 5 2 is n sign bits sk(Encoded symbol sign bit) To achieve. This will be described later in detail. n symbol strengths gkAnd n signs ・ Bit skIs sent to the signal point selector 54 and synthesized to generate n encoded symbols. ykIs formed. n coded symbols ykIs then sent to octet converter 56 Here, the octet corresponding to each of the coded symbols is selected, and the octet is selected. Is transmitted to the digital network 46. Other transmission methods use coding symbol An octet converter is used to convert files into a format compatible with the digital part of the PSTN. Instead, the signal point selector outputs the encoded symbols directly to the network.   Exit digital network 46 (changed due to digital obstacles in the network) Octet 44 'has been received by the central office (CO) 60. You. Octe The bit 44 ′ is converted into a symbol by a D / A converter in the CO 60 and is converted into an analog signal. End user analog PCM as 8kHz sequence of level on loop 62 It is transmitted to the receiver 64 of the modem. Analog level is at the receiver front Received by end 66, front end 66 digitizes analog levels And perform timing recovery, equivalence, and symbol determination.   The receiver front end 66 receives the received code ykTo serial-parallel conversion And outputs it to the device 68 in a serial format. The serial-parallel converter 68 is Real symbols are converted into n parallel / encoded symbols ykTo the frame. n parallel and encoded symbols ykTo the strength and sign extractor 70 The extractor 70 sends the symbol strength gkAnd the sign bit skAnd ykOr Extract from Symbol strength gkBut the strength of e.g. modulus conversion demapper Sent to the demapper 72 and the intensity information bits ukTo recover. Demapping (Mappi The unlocking process is well known to those skilled in the art and will not be described herein. Rhinoceros Bit skIs sent to the sign bit decoder 74, and the IN information bit vkTo recover. The decoded information bits are further processed to It may be sent to a data terminal device such as a sonal computer.Sign bit encoding   The sign bit encoder 52 will be described in more detail with reference to FIG. Signature information Bit vkSent to coset representative generator 80 Generator 80 provides n corset representative sign bits tkRaw And sends it to the symbol sign bit selector 82. n courses T representative sign bit tkIs the symbol sign bit between each frame Define the predefined convolution code G (D) used by selector 82 and The entire sequence of representative sign bits t (D) collectively represents the code for the convolutional code. Define a rep representative. n coset representative sign bits tkIs encoded A coset of the convolutional code that includes the candidate symbol sign bit is also identified. This will be described in detail below.   n coset representative sign bits tkUsing the symbol sign bit The selector 82 converts the bits into a trellis diagram such as that shown in FIG. 9 and described below; OR operation on the effective convolutional code sequence defined by the trellis diagram of By doing the corset representative sign bit tkChange the encoded thin Form a candidate for the bol sign bit. These candidates will be identified by Is the element of the corset identified by the reset bit. Depending on the symbol strength, Symbol sign bit selector 82 is a candidate encoded symbol sign bit for each frame Encoded symbol sign bits to generate the desired spectral shape from skAnd sends these sign bits to the signal point selector 54 (FIG. 4). The symbol sum for the entire sequence, as opposed to frame-based In-bit selector 8 A sequence of encoded symbol sign bits, where t (D) is the convolutional code C (D) is a code sequence that is an element of the convolutional code G (D). It is a sequence.   This selection process results in a candidate for the encoded symbol sign bit. Either can be used and the encoded signature information will be Information bit vkWill be deciphered. Thus, the spectral shaping method of the present case reduces symbol strength. Does not affect the transmission power. As a result, imposed by the FCC A system that satisfies the constraints of the transmitter power and performs spectrum shaping It becomes easier to do.   FIG. 7 shows a corset set including different encoders 84 and matrix blocks 86. The table generator 80 is shown in more detail. The noise on the data channel Polarity reversal may occur by affecting bits. Different encoding Using different encoders 84 to further support The in-bit differential decoder 132 (FIG. 11)T , H-TTo the even positions 0, 2 and 4 and to G (D) It is possible to obtain inversion invariance. Difference encoded signature information bits vk'Is in matrix block 84, matrix HT (nr) xnMultiplied by (modulo 2 N) (ie, filtered) and the n coset representative sign bits tkGenerate , Which are sent to the symbol sign bit selector 82.   Six transmitted symbols and one redundant symbol per frame specified in the ITU V.90 standard. An example of this matrix with long bits is: Here, D is a frame delay, which is a delay based on a frame (time) index.   As shown in FIG. 8, the symbol sign bit selector 82 A controller 88 is provided. The controller 88 includes the corset representative generator 8. 0 to n corset representative sign bits t for each framekAnd strength ma And the n symbol intensities received from the upper frame 50 (FIG. 4). Encoded symbol sign bit skIs output. Selection controller 8 8 combines the encoded symbol sign bit candidate with the strength and Form coded encoded symbol candidates, which are sent to filter 90. H The filter 90 is called a running filter sum (RFS) (described below). Description) Calculate the quantity for each candidate and send it to the selection controller 88. Con Controller 88 relates to encoded encoded symbol candidates that minimize RFS. Select the encoded symbol sign bit to be encoded. Symbol Sign Be The operation of the bit selector 82 will be described below with reference to FIGS. 9 and 10.   The selection controller 88 converts the corset representative sign bit into a valid convolution code. By performing an exclusive OR operation on the code sequence, n Corset representative sign bit tkTo change. Convolutional code is based on trellis diagram A set of possible sequences that are defined, and a valid code sequence This is a sequence that does not violate the constraints of the source diagram. For illustration purposes, the selection controller 8 8 uses one redundant bit r and a convolution code G (D) = [1 + D11 + D11 + D1]. This To represent them in a trellis diagram, a two-state trellis such as trellis diagram 100 (FIG. 9) is used. It is necessary to use figures. The restrictions on the trellis diagram will be described below.   For a certain frame k, the selection controller 88 determines whether the constraint XORing with a particular convolutional code sequence according to Coset representative sign bit tkTo change. Convolutional code sequence in this example These are: A: 000000 (do nothing) B: 111111 (all sign bits in frame j are inverted) C: 101010 (inverts odd-numbered sign bits in frame j) d: 010101 (inverts even numbered sign bits in frame j)   As a result, the state Q of the selection controller 88 at the beginning of the frame k iskIs 0, Only the convolutional code sequences A102 and B104 are valid sequences in frame k. Become. Conversely, the state Q of the selection controller 88kWhen is 1, convolutional code sequence Only the cells C106 and D108 are valid sequences in the frame k. As mentioned above, The set representative sign bit is exclusive logical with each valid code sequence. Sum operation, and the encoded symbol Is done. Each candidate has a corset representative sign bit (or Or the coset element of the convolutional code identified by There is also. Each candidate is then combined with the symbol strength and the encoded encoded symbol Candidates are formed. These are sent to a filter 90 (FIG. 8) where each Is calculated and returned to the selection controller 88. The selection controller 88 , The encoded symbol sign bit that minimizes RFS for frame j Output   Current QkIs the selected encoded symbol sign for frame k Along with the convolutional code sequence of bits, by following the constraints of trellis diagram 100, , To determine the next state. For example, for frame k The state of the selection controller 88 is 1.   Spectral shaping performed using the present invention introduces look-ahead Can improve it. That is, based only on the current frame Instead of selecting the encoded symbol sign bit, the symbol size The bit selector 82 is a thin bit generated by the intensity mapper 50 (FIG. 4). Bol strength and the size of the coset representatives for current and future frames. Which encoded symbol sign bit is the best It can be determined whether to perform spectrum shaping. The V.90 standard was approved at the start. Ahead delay amount Specifies that up to three future frames can be used .   The spectral shaping quantity RFS based on the filter transfer function h (D) is Pre-fetch delay or depth for all possible paths (or candidate sequences) Is calculated by the filter 90. And the selection controller produces the lowest RFS The encoded symbol signature associated with the candidate sequence of the resulting frame k -Select a bit.   Referring again to trellis diagram 100 in FIG. 9, possible candidates for prefetch depth 1 The sequence will be described. State Q of selection controller 88 at the beginning of frame kkIs 0 , The convolutional code sequences A102 and B104 are valid for frame k. It becomes Kens. However, the code sequence for frame k + 1 must also be considered. No. In frame k, code sequences A102 and B104 are valid. State Q at frame k + 1k + 1Is 0 or h1, so the code sequence A102 ' , B104 ′, c106 ′ and D108 ′ are effective. As mentioned above, the Cosset representative sign The bits are exclusive ORed with each of the valid code sequences to Form candidates for loaded symbol sign bits. Pre-emption, each frame The k and k + 1 corset representative sign bits are the valid codes in each path of the trellis diagram. Exclusive OR operation in the sequence You. The candidate sequence in this example is D)}. The RFS for each sequence is determined and the frames in the determined sequence A candidate encoded symbol sign bit for k is selected.   Referring to FIG. 10, a flowchart 120 illustrates the operation of the symbol sign bit selector 82. Explain the work. In step 122, the selection controller 88 follows the trellis diagram. Symbol by changing the corset representative sign bit Generate a sign bit candidate (or candidate sequence in case of preemption). Next, in step 124, the selection controller determines the symbol strength and encoded sequence. Combined with the candidate for the symbol sign bit, the encoded encoded symbol Form a complement (or candidate sequence) and send it to filter 90. Step 126 In, the filter 90 determines the RFS of each candidate (or candidate sequence) and The RFS of the candidate (or candidate sequence) is sent to the selection controller 88. Last step At floor 128, selection controller 88 encodes an encoded sequence that minimizes RFS. Selects and encodes a candidate (or candidate sequence) for symbol sign bit Send the completed symbol sign bit.   Note that the present invention utilizes various convolutional codes G (D). These convolutions Codes are represented by different trellis diagrams and different convolutional code sequences . Various tatami mats Enlarging embedded codes and code sequences in the context of this specification is well known in the art. It is easy for people.   Generally, in the PCM, the filter 90 (eighth) is applied by the spectrum shaping method according to the present invention. The desired spectral shape is obtained by setting the response of By minimizing, the analog signal transmitted from the D / A converter in the CO60 (Fig. 5) Shape the spectrum of the log signal. The response h (d) of the filter 90 is the desired spectrum Defines the shape, which can be represented by: Where A (D) and B (D) are functions, and a and b are used to obtain a desired spectral shape. Is a real number selected for Also NA, NBRepresents h (D) for the numerator and denominator, respectively. Is the number of coefficients used to Calculate RFS for each symbol as follows: You can:   RFS based on the k-th frame is calculated by the following equation. Will be:Here, j is a symbol (time) index.   Spectral nulls at DC using the sign bit encoder of the present invention If generated, the RFS is the current digital sum (RDS) and the response h (D) of the filter 90 is Expressed as:     h (D) = 1-D (6)   The transmitted encoded symbol yk, The filter 90 determines the transmitted encoding of the symbol time i. Find the RDS of a symbol with the following equation: Here, j is a symbol (time) index, which is based on the k-th frame. RDS is calculated by the following equation: Here, j is a symbol (time) index.   For preemption, if the preemption depth is △, the RDS is given by: However, LDRS is a preemptive RDS. Similarly, introduce preemption and generally minimize RFS can do. This is represented by the following equation; Sign bit decryption   The sign bit decoder 74 in the receiver 64 of FIG. 5 is shown in FIG. A column block 110 is provided. In the matrix block 110, the sign bit skThe matrix HT xn (nr)(In modulo 2) (ie, filtered) and the difference encoder Sign information bit νkTo recover.   Six transmitted symbols (n = 6) and one redundant bit (r = 1) per frame Matrix HTIs shown in equation (11) as follows: The matrix H is the received signal skV from the error ofkWithin two or more decision errors Is set not to propagate This is because H is a finite impact response (FIR: finite im pulse response) type matrix because there is only one delay.   The sign bit encoder 52 (FIG. 4) Candidate encoded symbol sign bits generated for each frame In order to demonstrate that each of the Mathematically describe the process of reading and decoding Can be expressed mathematically: Also, the sign bit sk(Encoding) can be expressed mathematically as follows: You can:       sk= νkH-t+ rkG (13) S on the right side of equation (13)kSubstituting into equation (12) instead of RU: G, H, and H are selected so as to satisfy the following conditions: (1) H, H = I (I is a unit matrix); and And (2) GH = 0. This gives rkΝ regardless of the value ofk= VkBecomes   In the above example, trellis diagram 100 (FIG. 9), a single redundant bit rkIs a convolution Do G (D) = (1 + D11 + D11 + D1). 1 * rk= RkAnd D * rk= Rk-1So rkG (D) rk(111111) + rk-1It becomes equivalent to (101010). Where rk-1Is training Squirrel diagram state QkAnd rkRepresents a branch or path taken in the trellis diagram. 4 R convolutional code sequences A to Dk-1, RkMapping to the expression is as follows Become:     A: 000000-rk-1= 0, rk= 0     B: 111111-rk-1= 0, rk= 1     C: 101010-rk-1= 1, rk= 0     D: 010101-rk-1= 1, rk= 1 Here, code sequences A to D are represented by rkIt can be regarded as G (D).   rkHas no effect on how the information bits are decoded, so a different valid code sequence is used. Each set of n sign bits generated by the Can be generated. The result is a collection of n-sign bits that minimizes RFS / RDS. The case can be selected to perform the desired spectral shaping.Upstream PCM transmission   The spectrum shaping method according to the present invention performs precoding of upstream PCM transmission. Used in the same equivalence relationship as the analog PCM modem transmitter used for Wear. In this case, the response h (D) is between the transmitting modem and the central office (CO) line card. Represents the channel response to and from an analog-to-digital (A / D) converter, typically Modem front end, analog local loop and CO line card Including the effects of filtering.   By using the principle of the present invention, the A / D conversion in which the signal point is similar to the A / D quantization level is performed. Channel output sequence x (n) (pre If filtering is involved, z (n)) can be generated. In this case, the purpose is , The transmitted signal energy x (D) = y (D) / h (D) is minimized, and To keep conformational expansion low. Echo if conformational extension is large Quantization noise and other disadvantages. Therefore, it is not desirable that the conformation is expanded in this case as well.   In this application, the channel response h (D) is usually determined by the receiving modem, or The transmitter and receiver modems work together to determine the channel measurement performed at modem startup. It is determined based on the rules. Next, during data transmission, the transmitting modem transmits the incoming bit. Map to sequence x (D), which, after passing through the channel, Is converted to y (D). The channel response h (D) is usually determined to be at the minimum phase. But this is easily achieved, for example, by adding filtering in the transmitter. You.   The transmitter 40 'in FIG. 10 is an analog PCM model capable of performing upstream PCM transmission. The transmitter in the system. Transmitter 40 'utilizes the spectral shaping method of the present invention to Precoding incoming data bit stream 42 'using precoder 140 I do. One type of PCM upstream precoding (one-dimensional precoding for each symbol Precoding) is a United States Patent Application, Attorney Docket No. CX096044P02 , Title "Devices and Method for Precoding Data Signals", 1997, 1 Filed February 29, filed with inventors M. Vedat Eyuboglu, Pierre A. Humblet, and Daeyongu Kim It is disclosed in detail. The precoder 140 performs multi-dimensional precoding. That is, the symbols are precoded based on the frame. This execution example is one-dimensional What is precoding? Although different, the concept is similar to the one-dimensional case, and the details See continuation application.   The precoder 140 includes a serial-parallel converter 48 ', an intensity mapper 50', It comprises a sign bit encoder 52 'and a signal point selector 54'. this These components, with some changes, have the same reference numerals as in FIG. Set and operate similarly. For example, the operation of the sign bit encoder is It has been modified to perform precoding as shown below, Is the encoded symbol y instead of the encoded symbol itself.kCorresponding to N precoded levels x per framekIs output. n pre-coded records Bell xkIs sent to a parallel-to-serial converter 142, which converts the pre-filter The pre-coded level is output to 144 in a serial format. Pre-filter 144 filters this level and outputs the filtered level to the digital-to-analog converter 14. 6 is output. This converter 146 precodes on analog channel 148 Level xkSend Channel is precoded level xkChange the ideal In general, the coding symbol y in the quantizer in the central office (CO) 150kTo Generate corresponding levels. In other words, the precoder is on analog channel 1 48 responses, more precisely quantized by canceling the desired channel response h (n) The desired coded symbol y in the devicekThe level corresponding to The precoded level x to generatekGenerate   The desired channel response h (n) is c (n), the response of analog channel 148. It is equal to the response g (n) of the prefilter 144 that has been subjected to the convolution operation. Where n is a symbol It is an interval index and h (0) = 1. The relationship can be expressed as:       y (n) = h (0) × (n) + h (1) × (n-1) + ... h (Nh) × (n-Nh) (15) Since h (0) is set equal to 1, equation (15) can be simplified as follows: You can simply:   The value of h (n) at a specific time is known, and the past value of x (n) is also known. No. The filter 90 in FIG. 8 calculates the addition term of equation (16) as RFS and selects it Give to the controller 88. The past value of x (n) is based on the known relationship x (D) = y (D) / h (D). Is determined from the previous symbol y (n), stored in the filter 90, and LA 88 is encoded according to flowchart 120 of FIG. 10 to minimize x (n). It operates by selecting the symbol sign bit. Encoded symbol y (n) Instead of sending Sent level is sent.   In addition to the mapping operation described above, an echo cancellation mode that separates two transmission directions Module and symbols are transmitted in sync with the network clock. It is necessary to provide a timing interpolation filter to be realized. This timing interpolation Filters are usually driven by clock recovery circuits used in downstream receivers . The transmitter is primarily responsible for limiting the transmission bandwidth to almost 4kHz, Also has a linear filter that performs the necessary pre-filtering to minimize the entire channel response h (D) Sometimes.   Furthermore, in a real system, a trellis to increase the immunity of noise ・ It may include the form of coding. For example, in the applications cited above "Device for, and Method o" f 、 Communicating According to a Trellis Code of Baseband Signals Chosen November 1, 1996 entitled "From a Fixed Set of Baseband Signal Points" U.S. patent application Ser. No. 08 / 479,040 filed on Apr. 4 (Attorney Docket No. Can be used. This specification is hereby incorporated by reference in its entirety. Cis The operation of the system is essentially unaffected by trellis coding.   Of course, the present invention is not limited to computer disks or memory chips. Software and / or firmware stored on any computer media Realized in a can do. When the present invention is embodied in software / firmware The invention may be implemented in a carrier that is transmitted electrically, for example, via the Internet. It may take the form of a computer data signal to be represented. The present invention may be embodied in other specific forms without departing from its spirit or essential characteristics. Can be The disclosed embodiments are illustrative in all respects. It is nothing more than a thing to impose. Therefore, the scope of the present invention The enclosure is indicated by the appended claims rather than the above description. Equivalent to the claim All changes falling within the meaning and range are intended to be embraced within the scope.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR, NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L S,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL ,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR, BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E E,ES,FI,GB,GE,GH,HU,ID,IL ,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC, LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,M K,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO ,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ, TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN,YU,Z W (72)発明者 タン,チエン−チェン アメリカ合衆国マサチューセッツ州マンス フィールド、フランシス・アベニュー2509 【要約の続き】 のためのコーセット代表要素を定義するコーセット代表 発生器;およびコーセット代表サイン・ビットおよびシ ンボル強度に応答して、エンコード済みシンボル・サイ ン・ビットの候補から所望のスペクトル形状を有する被 送信符号化シンボルを生成するエンコード済みシンボル ・サイン・ビットを選択するシンボル・サイン・ビット ・セレクタによって構成される。────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, L S, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ , BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL , AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, E E, ES, FI, GB, GE, GH, HU, ID, IL , IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, M K, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO , RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, UZ, VN, YU, Z W (72) Inventor Tan, Chien-Cheng             Month, Massachusetts, United States             Field, Francis Avenue 2509 [Continuation of summary] Coset representative to define coset representative elements for A generator; and a corset representative sign bit and The encoded symbol size in response to the From the candidates for the Encoded symbols that generate transmit encoded symbols Symbol sign bit to select sign bit -It is constituted by a selector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.送信機から、フレーム毎に所定数の符号化シンボルにエンコードされ、ネ ットワーク上を受信機に向かって送信されるデジタル情報ビットをフレームを基 準として送信するシステムであって、送信される符号化シンボルは所望のスペク トル形状を有し、前記デジタル情報ビットはフレーム毎に第1所定数の強度情報 ビットと第2所定数のサイン情報ビットとに分割され、前記送信機が: 前記強度情報ビットをフレーム毎に所定数のシンボル強度にマッピングする強 度マッピング装置; 前記サイン情報ビットをフレーム毎に所定数のエンコード済みシンボル・サイ ン・ビットにエンコードするサイン・ビット・エンコーダ;および 前記強度マッピング装置および前記サイン・ビット・エンコーダに応答して、 前記シンボル強度と前記エンコード済みシンボル・サイン・ビットとを合成しフ レーム毎に所定数の被送信符号化シンボルを形成する信号点セレクタ;によって 構成されることを特徴とし、前記サイン・ビット・エンコーダが: 各フレームに関してサイン情報ビットのコーセット代表サイン・ビットを生 成し、エンコード済みシンボル・サイン・ビットの候補を含む畳込コードのコー セットを識別する畳込コードのためのコーセットを定義するコーセット 代表発生器;および 前記コーセット代表サイン・ビットおよび前記シンボル強度に応答して、エ ンコード済みシンボル・サイン・ビットの候補から所望のスペクトル形状を有す る被送信符号化シンボルを生成するエンコード済みシンボル・サイン・ビットを 選択するシンボル・サイン・ビット・セレクタ; によって構成されることを特徴とするシステム。 2.前記第1所定数の強度情報ビットがmビットであり、前記第2所定数のサ イン情報ビットがn−rビットであり、nがフレーム毎の前記所定数のシンボル に対応し、rが前記サイン・ビット・エンコーダにより用いられる冗長ビット数 に対応することを特徴とする請求項1記載のシステム。 3.前記コーセット代表発生器が前記サイン・ビット・エンコーダに与えられ る前記n−rビットの所定ビット位置を差分的にエンコードして極性反転不変を 実現する差分エンコーダを備えることを特徴とする請求項2記載のシステム。 4.前記強度マッパーが前記m強度情報ビットを、モジュラス変換マッピング 法を用いてフレーム毎にnシンボルにマッピングすることを特徴とする請求項3 記載のシステム。 5.前記コーセット代表発生器が、前記n−rサイン情報ビットを、行列H-T で乗算し、フレーム毎にn代表サインビットを生成する行列ブロックをさらに備 えることを特 徴とする請求項4記載のシステム。 6.前記シンボル・サイン・ビット・セレクタが選択コントローラおよびフィ ルタを備え、前記選択コントローラが: 前記コーセット代表サイン・ビットから、エンコード済みシンボル・サイン ・ビットの候補を生成する論理; 前記エンコード済みシンボル・サイン・ビットの候補と前記シンボル強度と を合成してエンコード済み符号化シンボル候補を形成する論理を備え、前記フィ ルタが: 前記エンコード済み符号化シンボル候補に応答して、前記エンコード済み符 号化シンボル候補の各々に関する RFSを決定する論理と、前記エンコード済み符号化シンボル候補の各々のRFS を前記選択コントローラに与える論理とを備え、前記選択コントローラが: 前記エンコード済み符号化シンボル候補の各々に関して決定された前記RFS に応答して、前記決定されたRFSが最小のエンコード済み符号化シンボル候補と 関連するエンコード済みシンボル・サイン・ビットを選択する論理; をさらに備えることを特徴とする請求項5記載のシステム。 7.前記シンボル・サイン・ビット・セレクタが先取りを利用し、選択コント ローラおよびフィルタを備えて、前記選択コントローラが: 前記コーセット代表サイン・ビットから、エンコード 済みシンボル・サイン・ビットの候補シーケンスを生成する論理; 前記候補シーケンスと前記シンボル強度とを合成して、エンコード済み符号 化シンボル候補シーケンスを形成する論理とを備え、前記フィルタが: 前記エンコード済み符号化シンボル候補シーケンスに応答して、前記エンコ ード済み符号化シンボル候補シーケンスの各々に関してRFSを決定する論理と、 前記エンコード済み符号化シンボル候補シーケンスの前記RFSを前記選択コント ローラに与える論理とを備え、前記選択コントローラが: 前記エンコード済み符号化シンボル候補シーケンスの各々に関して決定され た前記RFSに応答して、前記決定されたRFSが最小のエンコード済み符号化シンボ ル候補から前記エンコード済みシンボル・サイン・ビットを選択する論理; をさらに備えることを特徴とする請求項5記載のシステム。 8.i番目のシンボルに関するRFSが前記フィルタにより、次式で決定される ことを特徴とする請求項7記載のシステム。 9.RFSがk番目のフレームに関してフレームを基準と して、前記フィルタにより次式の如く決定されることを特徴とする請求項8記載 のシステム。 ただしjはシンボル(時間)指標である。 10.前記RFSが先取りにより次式のように決定されることを特徴とする請求 項9記載のシステム。 ただし△は先取り深さである。 11.前記受信機が、前記被送信符号化シンボルを、前記エンコード済みシン ボル・サイン・ビットおよびシンボル強度に分離する強度およびサイン・エクス トラクタと、前記エンコード済みシンボル・サイン・ビットを前記サイン情報ビ ットに解読するサイン・ビット・デコーダとを備えることを特徴とする請求項1 0記載のシステム。 12.前記サイン・ビット・デコーダが、前記エンコード済みシンボル・サイ ン・ビットが乗算され、前記サイン情報ビットを回復する行列Hを有する行列ブ ロックを備えることを特徴とする請求項11記載のシステム。 13.前記回復されたサイン情報ビットの所定のビット位置を差分的に解読す る差分デコーダをさらに備えることを特徴とする請求項12記載のシステム。 14.前記信号点セレクタに応答して、ネットワーク上 に符号化シンボルに対応するオクテットを送信するオクテット変換器をさらに備 えることを特徴とする請求項13記載のシステム。 15.nが6に等しく、rが1に等しく、行列Hが次のように定義されること を特徴とする請求項13記載のシステム。 16.畳込コードが次のように定義されることを特徴とする請求項15記載の システム。 G(D)=[1+D 1 1+D 1 1+D 1] 17.前記行列Hが次のように定義されることを特徴とする請求項16記載の システム。 18.前記RFSが現行デジタル和(RDS)であり、前記i番目のシンボルのRDS が前記フィルタにより次式のように決定されることを特徴とする請求項7記載の システム。 ただしjはシンボル(時間)指標である。 19.前記RDSが前記k番目のフレームに関してフレームを基準として、等価 クラス・セレクタにより次式のように決定されることを特徴とする請求項18記 載のシステム。 ただしjはシンボル(時間)指標である。 20.前記RDSが先取りを用いて次式のように決定されろことを特徴とする請 求項19記載のシステム。 ただし△は先取り深さである。 21.送信機から、フレーム毎に所定数の符号化シンボルにエンコードされ、 ネットワーク上を受信機に向かって送信されるデジタル情報ビットをフレームを 基準として送信する方法であって、前記符号化シンボルが所望のスペクトル形状 を有し、前記デジタル情報ビットはフレーム毎に第1所定数の強度情報ビットと 第2所定数のサイン情報ビットとに分割され、前記方法が: 前記強度情報ビットをフレーム毎に所定数のシンボル強度にマッピングする段 階; 前記サイン情報ビットをフレーム毎に所定数のエンコード済みシンボル・サイ ン・ビットにエンコードする段階;および 前記シンボル強度と前記エンコード済みシンボル・サイン・ビットとを合成し フレーム毎に所定数の被送信符号化シンボルを形成する段階であって前記エンコ ード段階が: 各フレームに関して前記サイン情報ビットのコーセット代表サイン・ビット を生成し、エンコード済みシンボル・サイン・ビットの候補を含む畳込コードの コーセットを識別する畳込コードのためのコーセットを定義する段階;および 前記コーセット代表サイン・ビットおよび前記シンボル強度を利用して、エ ンコード済みシンボル・サイン・ビットの候補から所望のスペクトル形状を有す る被送信符号化シンボルを生成するエンコード済みシンボル・サイン・ビットを 選択する段階; によって構成されることを特徴とする方法。 22.前記第1所定数の強度情報ビットがmビットであり、前記第2所定数の サイン情報ビットがn−rビットであり、nがフレーム毎の前記所定数のシンボ ルに対応し、rが前記エンコーディング段階において用いられる冗長ビット数に 対応することを特徴とする請求項21記載の方法。 23.前記生成段階が前記n−rビットの所定ビット位置を差分的にエンコー ドして極性反転不変を実現する段階を備えることを特徴とする請求項22記載の 方法。 24.前記マッピング段階が、モジュラス変換マッピング法を用いてフレーム 毎に前記m強度情報ビットをnシン ボルにマッピングすることを特徴とする請求項23記載の方法。 25.前記生成段階が、前記n−rサイン情報ビットを、行列Hで乗算して、 フレーム毎にnコーセット代表サインを生成する段階をさらに備えることを特徴 とする請求項24記載の方法。 26.前記選択段階が: 前記コーセット代表サイン・ビットから、エンコード済みシンボル・サイン・ ビットの候補を生成する段階; 前記エンコード済みシンボル・サイン・ビットの候補と、前記シンボル強度と を合成して、エンコード済み符号化シンボル候補を形成する段階; 前記エンコード済み符号化シンボル候補の各々に関するRFSと、前記エンコー ド済み符号化シンボル候補の各々に関するRFSを前記選択コントローラに送る論 理とを決定する段階;および 前記決定されるRFSが最小である前記エンコード済み符号化シンボル候補に関 連するエンコード済みシンボル・サイン・ビットを選択する段階; によって構成されることを特徴とする請求項25記載の方法。 27.前記選択段階が先取りを利用し、さらに: 前記コーセット代表サイン・ビット候補から、エンコード済みシンボル・サイ ン・ビットの候補シーケンスを生成 する段階; 前記候補シーケンスと、前記シンボル強度とを合成して、エンコード済み符号 化シンボル候補シーケンスを形成する段階; 前記エンコード済み符号化シンボル候補シーケンスの各々に関するRFSと、前 記エンコード済み符号化シンボル候補シーケンスの各々に関するRFSを前記選択 コントローラに送る論理とを決定する段階;および 前記決定されるRFSが最小の前記エンコード済み符号化シンボル候補からエン コード済みシンボル・サイン・ビットを選択する段階; によって構成されることを特徴とする請求項25記載の方法。 28.i番目のシンボルに関するRFSが前記フィルタにより、次式で決定され ることを特徴とする請求項27記載の方法。 29.前記RFSがk番目のフレームに関してフレームを基準として、次式の如 く決定されることを特徴とする請求項28記載の方法。 ただしjはシンボル(時間)指標である。 30.前記RFSが先取りにより次式のように決定されることを特徴とする請求 項29記載の方法。ただし△は先取り深さである。 31.前記受信機において、前記被送信符号化シンボルを前記エンコード済み シンボル・サイン・ビットとシンボル強度とに分離し、前記エンコード済みシン ボル・サイン・ビットを前記サイン情報ビットに解読する段階をさらに備えるこ とを特徴とする請求項30記載の方法。 32.前記解読段階が、前記エンコード済みシンボル・サイン・ビットを行列 Hで乗算し、前記サイン情報ビットを回復する段階を備えることを特徴とする請 求項31記載の方法。 33.前記被回復サイン情報ビットの所定のビット位置を差分的に解読する段 階をさらに備えることを特徴とする請求項32記載の方法。 34.ネットワーク上に、前記符号化シンボルに対応するオクテットを送信す る段階をさらに備えることを特徴とする請求項33記載の方法。 35.nが6に等しく、rが1に等しく、行列Hが次のように定義されること を特徴とする請求項33記載の方法。 36.畳込コードが次のように定義されることを特徴とする請求項35記載の 方法。 G(D)=[1+D 1 1+D 1 1+D 1] 37.前記行列Hが次のように定義されることを特徴とする請求項36記載の 方法。 38.前記RFSが現行デジタル和(RDS)であり、前記i番目のシンボルのRDS が次式のように決定されることを特徴とする請求項27記載の方法。 ただしjはシンボル(時間)指標である。 39.前記RDSが前記k番目のフレームに関してフレーム毎に、次式のように 決定されることを特徴とする請求項38記載の方法。 ただしjはシンボル(時間)指標である。 40.前記RDSが先取りを用いて次式のように決定されることを特徴とする請 求項39記載の方法。 ただし△は先取り深さである。 41.送信機において、フレームを基準として、デジタル情報ビットをフレー ム毎に所定数のプレコード済みレベルにプレコードするシステムであって、前記 デジタル情報ビットはフレーム毎に第1所定数の強度情報ビットと第2所定数の サイン情報ビットとに分割され、前記システムが: 前記強度情報ビットをフレーム毎に所定数のシンボル強度にマッピングする強 度マッピング装置; 前記サイン情報ビットをフレーム毎に所定数のエンコード済みシンボル・サイ ン・ビットにエンコードするサイン・ビット・エンコーダ; 前記強度マッピング装置および前記サイン・ビット・エンコーダに応答して、 前記シンボル強度とエンコード済みシンボル・サイン・ビットとを合成しフレー ム毎に所定数の符号化シンボルを形成し、前記符号化シンボルに対応する前記プ レコード済みレベルを出力する信号点セレクタ;によって構成され、前記サイン ・ビット・エンコーダが: 各フレームに関してサイン情報ビットのコーセット代 表サイン・ビットを生成し、エンコード済みシンボル・サイン・ビットの候補を 含む畳込コードのコーセットを識別する畳込コードのためのコーセットを定義す るコーセット代表発生器;および 前記コーセット代表サイン・ビットおよび前記シンボル強度に応答して、エ ンコード済みシンボル・サインの候補から前記エンコード済みシンボル・サイン ・ビットを選択するシンボル・サイン・ビット・セレクタ; によって構成されることを特徴とするシステム。 42.送信機において、フレームを基準として、デジタル情報ビットをフレー ム毎に所定数のプレコード済みレベルにプレコードする方法であって、前記デジ タル情報ビットはフレーム毎の第1所定数の強度情報ビットと第2所定数のサイ ン情報ビットとに分割され、前記方法が: 前記強度情報ビットをフレーム毎に所定数のシンボル強度にマッピングする段 階; 前記サイン情報ビットをフレーム毎に所定数のエンコード済みシンボル・サイ ン・ビットにエンコードする段階; 前記シンボル強度とエンコード済みシンボル・サイン・ビットとを合成しフレ ーム毎に所定数の符号化シンボルを形成し、前記符号化シンボルに対応する前記 プレコード済みレベルを出力する段階; によって構成され、前記エンコード段階が: 各フレームに関して前記サイン情報ビットのコーセッ ト代表サイン・ビットを生成し、エンコード済みシンボル・サイン・ビットの候 補を含む畳込コードのコーセットを識別する畳込コードのためのコーセットを定 義する段階;および 前記コーセット代表サイン・ビットおよび前記シンボル強度を用いて、エン コード済みシンボル・サインの候補からエンコード済みシンボル・サイン・ビッ トを選択する段階; によって構成されることを特徴とする方法。 43.ネットワークから、送信機によってフレーム毎に所定数の符号化シンボ ルにエンコードされたデジタル情報ビットをフレームを基準として受信する受信 機であって、前記被送信符号化シンボルが所望のスペクトル形状を有し、前記デ ジタル情報ビットがフレーム毎に第1所定数の強度情報ビットと第2所定数のサ イン情報ビットとに分割されており、前記受信機が: 前記被送信符号化シンボルをエンコード済みシンボル・サイン・ビットとエン コード済みシンボル強度とに分離する強度およびサイン・エクストラクタ; 前記エンコード済みシンボル強度を前記強度情報ビットに解読する強度デマッ パー:および 前記エンコード済みシンボル・サイン・ビットを前記サイン情報ビットに解読 するサイン・ビット・デコーダ; によって構成され、前記サイン・ビット・デコーダが前 記エンコード済みシンボル・サイン・ビットが乗算され前記サイン情報ビットを 回復する行列Hを有する行列ブロックを備えることを特徴とする受信機。 44.Hが次のように定義されることを特徴とする請求項43記載の受信機。 [Claims]   1. The transmitter encodes each frame into a predetermined number of coded symbols, Digital information bits transmitted over the network to the receiver In this system, the coded symbols to be transmitted have a desired spectrum. And the digital information bits have a first predetermined number of pieces of intensity information per frame. Bits and a second predetermined number of sign information bits, wherein the transmitter:   Strength mapping the strength information bits to a predetermined number of symbol strengths per frame Degree mapping device;   The sign information bits are converted into a predetermined number of encoded symbol sizes per frame. A sign bit encoder that encodes the input bits; and   In response to the intensity mapping device and the sign bit encoder, The symbol strength and the encoded symbol sign bit are combined to form a file. A signal point selector which forms a predetermined number of coded symbols to be transmitted per frame; Wherein the sign bit encoder comprises:     Generates a corset representative sign bit of the sign information bit for each frame. Code for the convolutional code containing the candidate encoded symbol sign bits. A coset that defines a coset for the convolutional code that identifies the set A representative generator; and     In response to the corset representative sign bit and the symbol strength, Have the desired spectral shape from the encoded symbol sign bit candidates The encoded symbol sign bit to generate the transmitted encoded symbol Symbol sign bit selector to select;     A system characterized by comprising:   2. The first predetermined number of intensity information bits is m bits, and the second predetermined number of N information bits are nr bits, and n is the predetermined number of symbols per frame. And r is the number of redundant bits used by the sign bit encoder 2. The system according to claim 1, wherein   3. The corset representative generator is provided to the sign bit encoder. The predetermined bit position of the nr bits is differentially encoded to make the polarity inversion unchanged. The system of claim 2, comprising a realizing differential encoder.   4. The intensity mapper maps the m intensity information bits to a modulus transform mapping 4. The method according to claim 3, wherein mapping is performed on n symbols for each frame by using a method. The described system.   5. The corset representative generator converts the nr sign information bits into a matrix H-T And a matrix block for generating n representative sign bits for each frame. Specially 5. The system according to claim 4, wherein the system comprises:   6. The symbol sign bit selector comprises a selection controller and a filter. Wherein the selection controller comprises:     From the corset representative sign bit, the encoded symbol sign .Logic for generating bit candidates;     The encoded symbol sign bit candidates and the symbol strength And logic for combining encoded data to form encoded encoded symbol candidates. Ruta is:     Responsive to the encoded encoded symbol candidate, For each of the encoded symbol candidates     Logic for determining RFS, and RFS for each of the encoded encoded symbol candidates To the selection controller, wherein the selection controller:     The RFS determined for each of the encoded encoded symbol candidates In response to the determined RFS is the smallest encoded encoded symbol candidate Logic to select the associated encoded symbol sign bit;   The system of claim 5, further comprising:   7. The symbol sign bit selector uses prefetching and selects Comprising a roller and a filter, wherein the selection controller comprises:     From the corset representative sign bit, encode Logic for generating a candidate sequence of used symbol sign bits;     Combining the candidate sequence with the symbol strength to produce an encoded code Wherein the filter forms a symbolized symbol candidate sequence, wherein the filter comprises:     Responsive to the encoded encoded symbol candidate sequence, Logic for determining an RFS for each of the loaded encoded symbol candidate sequences; Selecting the RFS of the encoded coded symbol candidate sequence into the selection controller And the logic to provide to the rollers, wherein the selection controller comprises:     Determined for each of the encoded coded symbol candidate sequences The determined RFS is the smallest encoded coding symbol in response to the RFS Logic for selecting the encoded symbol sign bit from a candidate file.     The system of claim 5, further comprising:   8. RFS for the i-th symbol is determined by the filter by the following equation: The system of claim 7, wherein:   9. RFS based on frame for kth frame 9. The method according to claim 8, wherein the filter is determined by the following equation. System. Here, j is a symbol (time) index.   10. Wherein said RFS is determined by preemption as: Item 10. The system according to Item 9. Where △ is the preemption depth.   11. The receiver converts the transmitted encoded symbol to the encoded symbol. Intensity and sine-ex A tractor and the encoded symbol sign bit into the sign information And a sign bit decoder for decoding the bits. The system of claim 0.   12. The sign bit decoder is adapted to generate the encoded symbol size. Matrix matrix having a matrix H that is multiplied by The system of claim 11, comprising a lock.   13. Differentially decoding a predetermined bit position of the recovered sign information bit The system of claim 12, further comprising a differential decoder.   14. In response to the signal point selector, Octet converter for transmitting octets corresponding to coded symbols The system according to claim 13, wherein   15. n equals 6, r equals 1, and the matrix H is defined as 14. The system according to claim 13, wherein:   16. The method of claim 15, wherein the convolutional code is defined as: system.     G (D) = [1 + D 11 1 + D 11 1 + D 1]   17. 17. The method of claim 16, wherein the matrix H is defined as: system.   18. The RFS is a current digital sum (RDS), and the RDS of the i-th symbol Is determined by the filter as follows: system. Here, j is a symbol (time) index.   19. The RDS is equivalent to the kth frame with respect to the frame. 19. The method according to claim 18, wherein the value is determined by the class selector as follows: On-board system. Here, j is a symbol (time) index.   20. The RDS is determined using the prefetching as follows: The system of claim 19. Where △ is the preemption depth.   21. From the transmitter, each frame is encoded into a predetermined number of coded symbols, Digital information bits transmitted over a network to a receiver Transmitting as a reference, wherein the coded symbols have a desired spectral shape. Wherein the digital information bits comprise a first predetermined number of intensity information bits for each frame. Divided into a second predetermined number of sign information bits, the method comprising:   A step of mapping the strength information bits to a predetermined number of symbol strengths for each frame Floor;   The sign information bits are converted into a predetermined number of encoded symbol sizes per frame. Encoding the bits into binary bits; and   Combining the symbol strength with the encoded symbol sign bit Forming a predetermined number of coded symbols to be transmitted for each frame, The loading stage is:     The corset representative sign bit of the sign information bit for each frame And generate a convolutional code containing the encoded symbol sign bit candidates. Defining a corset for the convolutional code identifying the corset; and     Utilizing the corset representative sign bit and the symbol strength, Have the desired spectral shape from the encoded symbol sign bit candidates The encoded symbol sign bit to generate the transmitted encoded symbol Selecting;     A method characterized by comprising:   22. The first predetermined number of intensity information bits is m bits, and the second predetermined number of The sign information bits are nr bits, and n is the predetermined number of symbols for each frame. And r is the number of redundant bits used in the encoding step. 22. The method according to claim 21, wherein the method comprises:   23. The generating step differentially encodes a predetermined bit position of the nr bits. 23. The method according to claim 22, further comprising the step of: Method.   24. The step of mapping is performed using a modulus transform mapping method. For each m intensity information bits, The method according to claim 23, wherein the mapping is performed on a bol.   25. The generating step multiplies the nr sign information bits by a matrix H; Generating an n-coset representative signature for each frame. The method according to claim 24, wherein   26. The selection steps include:   From the coset representative sign bit, the encoded symbol sign Generating candidate bits;   The encoded symbol sign bit candidates, the symbol strength and Combining to form encoded encoded symbol candidates;   An RFS for each of said encoded encoded symbol candidates; For sending an RFS for each of the candidate encoded symbols to the selection controller. Determining the nature of the agreement; and   The encoded coded symbol candidate with the smallest determined RFS. Selecting a contiguous encoded symbol sign bit;   26. The method of claim 25, comprising:   27. The selection step utilizes preemption, and further:   From the corset representative sign bit candidates, the encoded symbol size Generates a candidate sequence of bits To do;   Combining the candidate sequence with the symbol strength to produce an encoded code Forming a symbolized symbol candidate sequence;   An RFS for each of said encoded encoded symbol candidate sequences; Selecting said RFS for each of said encoded encoded symbol candidate sequences. Determining logic to send to the controller; and   The determined RFS is encoded from the smallest encoded encoded symbol candidate. Selecting a coded symbol sign bit;   26. The method of claim 25, comprising:   28. The RFS for the ith symbol is determined by the filter using the following equation: 28. The method of claim 27, wherein:   29. The RFS is based on the k-th frame with respect to the frame, 29. The method according to claim 28, wherein the method is determined. Here, j is a symbol (time) index.   30. Wherein said RFS is determined by preemption as: Item 30. The method according to Item 29.Where △ is the preemption depth.   31. In the receiver, the encoded symbol to be transmitted is encoded Separation into symbol sign bit and symbol strength, The method further comprises the step of decoding a bol sign bit into the sign information bit. 31. The method of claim 30, wherein:   32. The decoding step comprises matrixing the encoded symbol sign bits Multiplying by H and recovering the sign information bits. 32. The method of claim 31.   33. A step of differentially decoding a predetermined bit position of the recovered sign information bit The method of claim 32, further comprising a floor.   34. Transmitting an octet corresponding to the coded symbol on the network; 34. The method of claim 33, further comprising the step of:   35. n equals 6, r equals 1, and the matrix H is defined as 34. The method of claim 33, wherein:   36. 36. The method according to claim 35, wherein the convolutional code is defined as: Method.     G (D) = [1 + D 11 1 + D 11 1 + D 1]   37. The method of claim 36, wherein the matrix H is defined as: Method.  38. The RFS is a current digital sum (RDS), and the RDS of the i-th symbol 28. The method of claim 27, wherein is determined as: Here, j is a symbol (time) index.   39. The RDS is calculated for each frame with respect to the k-th frame as follows: The method of claim 38, wherein the method is determined. Here, j is a symbol (time) index.   40. The RDS is determined using the prefetching as follows: 40. The method of claim 39. Where △ is the preemption depth.   41. At the transmitter, the digital information bits are framed on a frame basis. A system for precoding a predetermined number of precoded levels for each system, The digital information bits comprise a first predetermined number of intensity information bits and a second predetermined number of The sign information bits are divided into:   Strength mapping the strength information bits to a predetermined number of symbol strengths per frame Degree mapping device;   The sign information bits are converted into a predetermined number of encoded symbol sizes per frame. Sign bit encoder that encodes the input bits;   In response to the intensity mapping device and the sign bit encoder, The symbol strength is combined with the encoded symbol sign bit to form a frame. A predetermined number of coded symbols are formed for each program, and the programs corresponding to the coded symbols are formed. A signal point selector for outputting a recorded level; -Bit encoder:     Coset cost of sign information bit for each frame Generates table sign bits and suggests encoded symbol sign bits Define a coset for the convolutional code that identifies the coset of the containing convolutional code A corset representative generator; and     In response to the corset representative sign bit and the symbol strength, The encoded symbol / sign from the encoded symbol / signature candidate. A symbol sign bit selector for selecting a bit;     A system characterized by comprising:   42. At the transmitter, the digital information bits are framed on a frame basis. Precoding a predetermined number of precoded levels for each system, The total information bits are a first predetermined number of intensity information bits and a second predetermined number of size bits for each frame. And the information bits are divided into:   A step of mapping the strength information bits to a predetermined number of symbol strengths for each frame Floor;   The sign information bits are converted into a predetermined number of encoded symbol sizes per frame. Encoding to a bit;   The symbol strength is combined with the encoded symbol sign bit to A predetermined number of encoded symbols are formed for each frame, and the symbols corresponding to the encoded symbols are formed. Outputting the pre-recorded level;   Wherein said encoding step comprises:     For each frame, the Generates representative sign bits and provides an indication of the encoded symbol sign bits. Define a coset for the convolutional code that identifies the coset of the convolutional code including the complement. Defining; and     Using the corset representative sign bit and the symbol strength, Encoded symbol sign bit from encoded symbol sign candidate Selecting a project;     A method characterized by comprising:   43. From the network, a predetermined number of coding symbols are Receiving digitally encoded digital information bits on a frame basis The transmitted symbol has a desired spectral shape, and The digital information bits are composed of a first predetermined number of intensity information bits and a second predetermined number of And the receiver information bit is divided into:   The transmitted coded symbol is encoded with an encoded symbol sign bit. Strength and sign extractor separated from coded symbol strength;   An intensity demodulator for decoding the encoded symbol intensity into the intensity information bits. Par: and   Decodes the encoded symbol sign bit into the sign information bit Sign bit decoder to perform;   And the sign bit decoder is The encoded symbol sign bit is multiplied to obtain the sign information bit. A receiver comprising a matrix block having a matrix H to recover.   44. 44. The receiver of claim 43, wherein H is defined as:
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