JP7057428B2 - 符号化正弦波形を使用する高スペクトル効率データ通信システムの受信器 - Google Patents
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Description
[1001] 本出願は、その全体を参照により本明細書に援用する2017年10月27日出願の米国仮特許出願第62/578,332号、題名“DATA COMMUNICATIONS SYSTEM WITH HIGH SPECTRAL EFFICIENCY”と2018年6月25日出願の米国仮特許出願第62/689,764号、題名“HIGH SPECTRAL EFFICIENCY DATA COMMUNICATIONS SYSTEM USING PERIODIC WAVEFORM MODULATION”からの優先権を合衆国法典第35巻第119条(e)に基づき主張する。
[1002] 本開示は、一般的にはデータ通信システムに関し、具体的には正弦波変調に基づくデータ通信のため方法及びシステムに関する。
[1011] 一態様では、本開示は周期的波形変調の方法に関する。本方法は、入力デジタルデータを受信することと、変調正弦波を生成するために未変調正弦波の選択された位相角θ1、θ2、θ3、θ4において入力デジタルデータを符号化することとを含む。符号化処理は、変調正弦波内の第1、第2、第3、及び第4のデータノッチをそれぞれ定義するように、選択された位相角θ1、θ2、θ3、θ4のいくつかにおいて未変調正弦波のパワーを入力デジタルデータのビット値に従って選択的に低減することを含む。次に、符号化アナログ波形は、デジタル/アナログ変換器を使用して変調正弦波のデジタル表現から生成される。データノッチは、第1のデータノッチにより範囲を定められた第1の位相角範囲にわたる変調正弦波のパワーと未変調正弦波のパワーとの間の第1の累積パワー差に対応する第1のエネルギーが、第3のデータノッチにより範囲を定められた第3の位相角範囲にわたる変調正弦波のパワーと未変調正弦波のパワーとの間の第3の累積パワー差に対応する第3のエネルギーにほぼ等しくなるように形成される。データノッチはまた、第2のデータノッチにより範囲を定められた第2の位相角範囲にわたる変調正弦波のパワーと未変調正弦波のパワーとの間の第2の累積パワー差に対応する第2のエネルギーが、第4のデータノッチにより範囲を定められた第4の位相角範囲にわたる変調正弦波のパワーと未変調正弦波のパワーとの間の第4の累積パワー差に対応する第4のエネルギーにほぼ等しくなるように形成される。
[1037] 当業者は、添付図面が主として例示目的のためのものであってここで説明する本発明の主題の範囲を制限するように意図されていないということを理解することになる。添付図面は必ずしも原寸に比例しなく、場合によっては、本明細書で開示される本発明の主題の様々な態様は、様々な特徴の理解を容易にするために添付図面において誇張又は拡大されて示されることがある。また、商業的に実現可能な実施形態において有用又は必要である一般的であるが十分に理解された要素は、本発明のこれらの様々な実施形態の視点が余り妨げられないようにするためにしばしば描写されない。添付図面では、同様な参照符号は通常、同様な特徴(例えば、機能的に同様及び/又は構造的に同様な要素)を指す。
[1065] 次に、同様な数字が同様なアイテムを指す添付図面を参照すると、数字10は本開示に従って構築された通信システムを識別する。ここで図1を参照すると、データ送信又は通信システム10は、シンボル14を受信するためのそしてシンボル14を表す変調正弦波16を生成するための送信器12と、変調正弦波16を通信チャネル20上で送信するための回路系18とを含むように示される。システム10はまた、変調正弦波16を受信するための受信器22と、変調正弦波をシンボル14へ変換するための回路系24とを含む。通信チャネル20は、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、銅線などの電話線又は電話会社(通信会社)線、無線周波数などによる野外又は宇宙空間又は衛星などの媒体により提供され得る。チャネル20は1つ又は多くのメッセージを搬送し得る。システム10は、シンボル14などの入力データを有し、送信器12内で入力データのある形式の処理を行い、次に、処理されたデータを信号16として通信チャネル20上で送信することになる。受信器22は、信号16を受信することができ、次に、入力データ又はシンボル14をある他のデバイス(単に一例としてモニタ、コンピュータ、音響部品、又はスピーカなど)へ出力するために、入力データ又はシンボル14を回復するための逆演算又は処理を行うことができる。
Claims (19)
- 入力デジタルデータを受信することと;
複数のシンボル波形を使用して前記入力デジタルデータを符号化することであって、前記複数のシンボル波形のそれぞれは、合成符号化波形の一周期を占有し、前記入力デジタルデータのビットを表し、前記複数のシンボル波形の各シンボル波形は第1の楕円弧及び前記第1の楕円弧の極性に対して反対極性の第2の楕円弧を有し、各シンボル波形は、(i)前記第1の楕円弧から前記第2の楕円弧への零交差が前記複数のシンボル波形の波形毎に異なり、(ii)前記シンボル波形の前記第1の楕円弧のエネルギーが前記シンボル波形の前記第2の楕円弧のエネルギーにほぼ等しくなるように定義される、符号化することと;
前記合成符号化波形の表現から符号化アナログ波形を生成することと、を含むデータ通信方法。 - 前記複数のシンボル波形のデジタル表現をメモリ内に格納することと;
前記入力デジタルデータを受信すると前記メモリから前記デジタル表現のうちの1つを読み出すことと、をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1の楕円弧は正楕円弧であり、前記第2の楕円弧は負楕円弧である、請求項1に記載の方法。
- 各シンボル波形の前記正楕円弧のエネルギーは異なる、請求項3に記載の方法。
- 各シンボル波形の前記負楕円弧のエネルギーは異なる、請求項4に記載の方法。
- 各シンボル波形の周期は等しい、請求項1に記載の方法。
- 前記入力デジタルデータは、少なくとも4ビットの複数のデータワードを含み、前記複数のシンボル波形はそれぞれ前記複数のデータワードに対応する、請求項1に記載の方法。
- 複数のシンボル波形により符号化された入力デジタルデータを回復する方法であって、前記複数のシンボル波形のそれぞれは、符号化された合成波形の一周期を占有し、ほぼ等しいエネルギーの第1の楕円弧と第2の楕円弧とを含む、方法において、
前記複数のシンボル波形を使用して生成された符号化アナログ波形を受信することと;
前記複数のシンボル波形を表すデジタルシンボルサンプルを生成することと;
第1の極性から第2の極性への前記デジタルシンボルサンプルの極性の遷移に対応する前記デジタルシンボルサンプルの第1のサンプルを識別することと;
前記第2の極性のデジタルシンボルサンプルの他のものから前記第1の極性の前記デジタルシンボルサンプルの他のものへの遷移に対応する前記デジタルシンボルサンプルの第2のサンプルを判断することであって、前記デジタルシンボルサンプルの前記第2のサンプルは、前記複数のシンボル波形のうちの1つのシンボル波形の前記第1の楕円弧から前記複数のシンボル波形のうちの前記1つのシンボル波形の前記第2の楕円弧への遷移を定義する、判断することと;
前記第1のサンプル及び前記第2のサンプルに基づき入力デジタルデータを推定することと、を含む方法。 - 前記推定することは、前記第1のサンプル及び前記第2のサンプルに基づき零交差値を判断することを含み、前記零交差値は複数の零交差値に含まれ、前記複数の零交差値のそれぞれは、前記入力デジタルデータ内に含まれる複数のデジタルデータワードのうちの異なるデジタルデータワードに対応する、請求項8に記載の方法。
- 前記推定することは前記第1のサンプルと前記第2のサンプルとの間のサンプルの数を判断することを含む、請求項8に記載の方法。
- 入力デジタルデータを格納するように構成された入力バッファと;
複数のシンボル波形を使用して前記入力デジタルデータを符号化するための時間領域変調器であって、前記複数のシンボル波形のそれぞれは、合成符号化波形の一周期を占有し、前記入力デジタルデータのビットを表し、前記複数のシンボル波形の各シンボル波形は正楕円弧及び負楕円弧を有し、前記時間領域変調器は、(i)前記シンボル波形の前記正楕円弧から前記負楕円弧への零交差が前記複数のシンボル波形の波形毎に異なり、(ii)前記シンボル波形の前記正楕円弧のエネルギーが前記シンボル波形の前記負楕円弧のエネルギーにほぼ等しくなるように、各シンボル波形を定義する、時間領域変調器と;
前記合成符号化波形のデジタル表現から符号化アナログ波形を生成するための1つ又は複数のデジタル/アナログ変換器と、を含むシステム。 - 前記複数のシンボル波形のデジタル表現を格納するためのメモリをさらに含む請求項11に記載のシステムであって、前記時間領域変調器は、前記入力バッファ内に格納された前記入力デジタルデータに対応するビットを受信すると前記メモリから前記デジタル表現のうちの1つを読み出すように構成される、システム。
- 前記複数のシンボル波形のうちのいくつかのシンボル波形の前記正楕円弧及び前記負楕円弧は形状が楕円である、請求項11に記載のシステム。
- 各シンボル波形の前記正楕円弧の前記エネルギーは異なる、請求項11に記載のシステム。
- 各シンボル波形の前記負楕円弧の前記エネルギーは異なる、請求項14に記載のシステム。
- 各シンボル波形の周期は等しい、請求項11に記載のシステム。
- 前記入力デジタルデータは少なくとも4ビットの複数のデータワードを含み、前記複数のシンボル波形はそれぞれ前記複数のデータワードに対応する、請求項11に記載のシステム。
- 入力デジタルデータを受信することと;
複数のシンボル波形を使用して前記入力デジタルデータを符号化することであって、前記複数のシンボル波形のそれぞれは、合成符号化波形の一周期を占有し、前記入力デジタルデータのビットを表し、前記複数のシンボル波形の各シンボル波形は正楕円弧及び負楕円弧を有し、各シンボル波形は、(i)前記シンボル波形の前記正楕円弧から前記負楕円弧への零交差が前記複数のシンボル波形の波形毎に異なり、(ii)前記シンボル波形の前記正楕円弧のエネルギーが前記シンボル波形の前記負楕円弧のエネルギーにほぼ等しくなるように定義される、符号化することと;
デジタル/アナログ変換器を使用して前記合成符号化波形のデジタル表現から符号化アナログ波形を生成することと、を含むデータ通信方法。 - 複数のシンボル波形により符号化された入力デジタルデータを回復する方法であって、前記複数のシンボル波形のそれぞれは、符号化された合成波形の一周期を占有し、ほぼ等しいエネルギーの正楕円弧と負楕円弧とを含む、方法において、
前記複数のシンボル波形を使用して生成された符号化アナログ波形を受信することと;
前記複数のシンボル波形を表すデジタルシンボルサンプルを生成することと;
負値を有するデジタルシンボルサンプルのいくつかから正値を有する前記デジタルシンボルサンプルのいくつかへの遷移に対応する前記デジタルシンボルサンプルの第1のサンプルを識別することと;
正値を有する前記デジタルシンボルサンプルの他のいくつかから負値を有する前記デジタルシンボルサンプルの他のいくつかへの遷移に対応する前記デジタルシンボルサンプルの第2のサンプルを判断することであって、前記デジタルシンボルサンプルの前記第2のサンプルは、前記複数のシンボル波形のうちの1つのシンボル波形の前記正楕円弧から前記複数のシンボル波形のうちの前記1つのシンボル波形の前記負楕円弧への遷移を定義する、判断することと;
前記第1のサンプル及び前記第2のサンプルに基づき入力デジタルデータを推定することと、を含む方法。
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