KR100733013B1

KR100733013B1 - 비선형 코덱을 위한 프리코딩

Info

Publication number: KR100733013B1
Application number: KR1020027007399A
Authority: KR
Inventors: 대그데리븐누리알.
Original assignee: 에이저 시스템즈 가디언 코포레이션
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2007-06-28
Also published as: WO2001043382A1; DE60022384T2; JP2004506345A; JP4888753B2; DE60022384D1; EP1236322B1; AU1954701A; EP1236322A1; ATE303693T1; KR20020081221A

Abstract

아날로그 모뎀에서 디지털 모뎀 방향으로 33.6 kbps보다 높은 레이트들을 달성하기 위한 프리코딩(precoding) 및 디코딩 시스템. 시스템은 PCM 모뎀들에서 사용하는데 적합한 표준적인 톰핀슨 하라시마 프리코딩(Tomlinson Harashima Precoding) 알고리즘을 수정한다. 송신기에서 실시되는 산술적 모듈로 연산 대신, 본 발명은 전송된 신호의 진폭을 한정하는 기능을 실행하는 이산 모듈로 연산(Discrete Modulo operation)을 규정한다.

이산 모듈, 프리코더, 디코더, 인덱스, 테이블, 아날로그 모뎀, 디지털 모뎀

Description

비선형 코덱을 위한 프리코딩{Precoding for a non-linear codec}

본 발명은 아날로그 모뎀 기술에 관한 것이다. 특히, 이는 아날로그 모뎀에서 디지털 모뎀 방향으로 보다 높은 레이트들을 달성하기 위해 새로운 프리코딩 구조(precoding scheme)를 제안한다.

도 8은 공중 전화 교환망(이후에는 "PSTN(Public Switched Telephone Network)")내에서 종단간(end-to-end) 전송의 기본 요소들을 도시한다. 도시된 PSTN은 제 1 및 제 2 사용자들, 제 1 및 제 2 중앙국들, 및 스위치드 디지털 네트워크(Switched Digital Network)를 포함한다. 아날로그 가입자 루프들(analog subscriber loops)은 사용자들을 그 각각의 중앙국들에 접속시키며, 스위치드 디지털 네트워크도 중앙국에 함께 접속된다. 아날로그 가입자 루프들은 아날로그 신호들을 사용자 장비로부터 연관된 로컬 중앙국에 전송하는 종래의 트위스트된 쌍들이다. 중앙국에서, 아날로그 신호들은 대역 제한 필터에 이어 비선형 인코딩 규칙을 사용하여 아날로그-디지털 변환을 함께 실시하는 채널 유닛 필터 및 코덱(codec)에 의해 64kbps DSO 디지털 데이터 스트림들로 변환된다. 그 결과로 생긴 DSO 스트림들은 스위치드 디지털 네트워크를 통해 그들 각각의 목적지 중앙국에 전송된다.

중앙국 1에서, 사용자 1의 루프 신호가 먼저 대역 제한된다. 대역 제한된 아날로그 신호는 이어서 8 ksamples/second의 레이트로 샘플링되고, 그 다음 PCM 인코딩이라 칭하여지는 비선형 맵핑 룰(nonlinear mapping rule)을 사용하여 8-비트 디지털 표시로 변환된다. 이 인코딩은 대략적으로 대수적이며, 그 목적은 비교적 큰 동적 범위의 음성 신호들이 샘플당 8비트만으로 표시될 수 있도록 하기 위한 것이다.

사용자 1, 2는 도 8의 구성을 통해 디지털 신호를 전송하기 위해, 도 9에 도시된 종래의 모뎀을 사용할 수 있다. 종래의 모뎀은 사용자의 디지털 데이터를 심볼 시퀀스로 인코딩한다. 심볼 시퀀스는 그 다음 종단간 접속에 이용가능한 대략 3.5-4kHz의 대역폭을 통해 전송될 수 있는 적절하게 대역 제한된 아날로그 신호로서 표시된다. 도 9의 예시적인 모뎀은 디지털-아날로그 변환기(즉, D/A), 아날로그-디지털 변환기(즉, A/D), 및 하이브리드(hybrid)를 포함한다. A/D 및 D/A는 PCM 인코딩 및 디코딩을 각각 실행한다.

업스트림(upstream) 방향, 즉 사용자 1로부터 중앙국으로의 PCM 베이스밴드 변조는 특수한 등화 문제를 나타낸다. 예를 들어, 업스트림 방향으로의 PCM 베이스밴드 변조에 대한 한가지 잠재적인 애플리케이션은 "56K" 모뎀들과 연관된 것이다. 그러나, "56k" 모뎀들은 관심 주파수 대역에서 0을 갖는다. 0 주파수에서의 0은 아날로그 가입자 루프의 중앙국 장비로의 트랜스포머 결합(transformer coupling)에 기인한다. 그러므로, 전화선들은 DC 신호들을 전달하지 못한다. DC 근처의 저주파수들도 또한 이 채널의 선형 등화를 배제하기 위해 아주 크게 감쇠된다. 더욱이, 중앙 사이트 모뎀이 중앙국에서 PCM 코덱의 샘플링 레이트 및 등화 레벨들을 사용하도록 제한되고 있기 때문에, 초기 V.34 모뎀들의 경우와 같이 대역 통과 변조를 사용하는 56k 모뎀들에 대해 DC에서 0을 회피하는 것은 불가능하다.

이 채널을 등화시키기 위한 한가지 가능한 방법은 채널 응답을, 여전히 채널에 0을 보유하지만 최대 가능성 시퀀스(maximum likelihood sequence; MLSE) 디코딩 또는 결정 피드백 등화(decision feedback equalization; DFE)와 같은 비선형 기술을 사용하여 처리될 수 있는 보다 단순한 "부분" 응답으로 바꾸기 위해 선형 등화기를 사용하는 것이다. 그러나, 이는 또한 다운스트림(downstream) 방향이라 칭하여지는 디지털 모뎀-아날로그 모뎀의 방향에서만 가능하다. 이 접근법 또는 임의의 선형 등화 구조가 업스트림 방향에서 사용되지 않는 이유는 PCM 코덱 레벨들 자체만이 무상의(unscathed) PCM 코덱을 통과할 수 있기 때문이다. PCM 레벨들의 시퀀스의 임의의 필터링된 버전은 이들 레벨들의 선형 결합이지, 일반적으로 PCM 레벨 자체는 아니다. 이러한 중간 레벨들이 PCM 코덱에 의해 양자화될 때, 신호에 양자화 잡음이 도입되어 V.34 기술 이상의 어떠한 이점도 삭제시킨다.

따라서, 아날로그 모뎀으로부터의 전송들을 등화시킬 수 있는 시스템이 필요하다.

발명의 배경에 기술된 어려움들을 극복하기 위한 한가지 방법은 송신기에서 프리코딩(precoding)을 사용하고, 수신기에서 MLSE 또는 DFE를 사용하는 대신, 수신기에서 디코딩을 사용하는 것임을 본 발명자는 인식하였다. 이 방법에서, PCM 레벨들은 심볼 콘스텔레이션으로서 사용될 수 있다. 프리코더(precoder)와 선형 등화기의 결합은 채널에 의해 도입되는 심볼간 간섭(inter-symbol interference; ISI)을 제거할 것이다. 이 방식으로, PCM 코덱(coded)에 도달하는 신호들은 ISI에서 면제될 것이며 양자화 잡음도 도입되지 않을 것이다.

프리코딩을 실시하는 가장 간단한 방식은 부분 응답을 등화시키는 피드백 필터(feedback filter)를 실시하는 것이다. 그러나, 이는 채널 및 부분 응답이 관심 대역에서 0을 보유하는 경우 실용적이지 않다. 그 이유는 피드백 필터가 부분 응답을 등화시키므로, 부분 응답이 0인 주파수에서 매우 큰 이득을 갖기 때문이다. 이 주파수에 대응하는 전송된 신호의 구성 성분들은 많이 증폭되어 불안정한 피드백 루프가 된다.

톰린슨 하라시마 프리코딩(Tomlinson Harashima Precoding; "THP")은 관심 주파수 대역에 심각한 채널 감쇠가 존재하는 경우 등화에 대해 매력적인 해결책으로 판명되었다; 여기에 참조로 포함되는 컨텐츠, 엠. 톰린슨(M. Tomlinson)에 의한, 1971년 3월에 발행된, "모듈 산술을 사용하는 새로운 자동 등화기(New Automatic Equalizer Employing Modulo Arithmetic)", Electronics Letters Vol. 7, pp. 138-139를 참조하라; 여기에 참조로 포함되는 컨텐츠, 에이치. 하리시마(H. Harishima) 및 에이치. 미야카와(H. Miyakawa)에 의한, 1972년 8월에 발행된, "심볼간 간섭을 갖는 채널들에 대한 매칭-전송 기술(Matched-Transmission Technique for Channels with Intersymbol Interference)", IEEE Trans. Commun. Vol. Com-20, pp. 774-80를 참조하라. THP는 잠재적인 에러 전파의 문제가 없는 수신기에서 결정 피드백 등화(decision feedback equalization, DFE)와 동일하다.

부분 응답이 0을 갖는 주파수들에서 매우 큰 이득 문제에 대한 현명한 해결책은 다음과 같이 THP에서 제공된다. 피드백 루프의 출력이 현재 문턱값을 지날 때마다, 전송된 신호는 이를 범위내로 되돌리는 모듈로(modulo) 연산을 받게 된다. 이는 송신기의 피드백 루프의 불안정성을 제거한다. 수신기는 또한 송신기에서의 모듈로 연산을 고려하여야 한다. 모듈로 연산은 상수의 감산으로서 표현될 수 있으므로, 수신기는 상수를 수신된 신호에 더함으로써 보상할 것이다. 송신기가 상수를 감산하여 전송된 값을 범위내로 가져올 때마다, 수신기에서 수신된 값은 범위 밖이 될 것이므로, 수신기는 이 보상을 실행하여야 할 때를 안다. 수신기가 상수를 더함으로써 수신된 신호를 보상할 때, 수신된 신호는 범위내로 돌아온다.

그러나, 수신기가 양자화 잡음을 도입하지 않고 모듈로 보상을 실시할 수 없기 때문에, 표준적인 THP 구조는 업스트림 방향(upstream direction)에서 PCM 인코딩에 효과적이지 않다. 송신기가 표준적인 THP 모듈로 연산을 실시하면, 수신된 신호는 상수만큼 쉬프트된 PCM값에 대응하는 값과 함께 PCM 코덱에 도달할 것이다. 일반적으로, 각 PCM값이, 상수만큼 쉬프트되는 경우 다른 PCM값이 되도록 PCM값들과 상수의 세트를 찾는 것은 불가능하다. 그러므로, 이전에 규정된 바와 같은 THP 구조는 PCM 모뎀들에 효과적이지 않다.

본 발명은 PCM 모뎀에서 사용하는데 적합하도록 표준적인 THP 알고리즘을 수정한다. 송신기에서 실시되는 산술적인 모듈로 연산 대신, 본 발명은 이산 모듈로 연산(Discrete Modulo Operation)을 이용하여 기본 콘스텔레이션(basic constellation) 레벨 밖의 콘스텔레이션 레벨을 기본 콘스텔레이션 레벨 내의 콘스텔레이션 레벨로 맵핑(mapping)한다. 본 발명에 의하면, 프리코더(precoder)는 서로 다른 산술 규칙들에 따라, 기본 콘스텔레이션 레벨에서 다수의 별개 범위들내의 입력 신호들을 기본 레벨로 맵핑한다. 이 연산은 전송된 신호들의 진폭을 한정하므로, 피드백 루프의 불안정성을 제거하는 동시에, PCM 코덱에서 수신된 신호들이 항상 양자화 잡음이 없는 PCM 레벨 세트내에 있도록 보증한다. 유사하게, 디코더는 수신기가 수신된 PCM값들을 정확하게 심볼 콘스텔레이션에 맵핑하도록 규정된다.

본 발명의 한 양태에서, 프리코더는 입력 신호로부터 맵핑된 콘스텔레이션 신호를 생성한다. 프리코더는 이산 모듈로 가산기를 포함하며, 이 이산 모듈로 가산기는 복수의 별개 범위들내의 입력 신호들을 기본 레벨로 맵핑함으로써 맵핑된 콘스텔레이션 신호를 생성한다. 복수의 별개 범위들의 기본 레벨들로의 맵핑은 별개의 범위들 중 적어도 2개에 대해 서로 다른 산술 규칙들을 따른다.

다른 양태에서, 본 발명은 제 1 산술 규칙에 따라 제 1 별개 범위내에 포함된 입력 신호를 기본 레벨로 맵핑하고, 제 2 산술 규칙에 따라 제 2 별개 범위내에 포함된 입력 신호를 기본 레벨로 맵핑하는 프리코딩 방법을 포함한다.

본 발명의 한 양태에서, 수신 모뎀의 디코더는 수신된 신호로부터 디코딩된 신호를 생성한다. 디코더는 맵퍼(mapper)를 포함하며, 이 맵퍼는 복수의 별개 범위들내에서 수신된 신호들을 기본 레벨로 맵핑함으로써 디코딩된 신호를 생성한다. 복수의 별개의 범위들의 기본 레벨들로의 맵핑은 별개의 범위들 중 적어도 2개에 대해 서로 다른 산술 규칙들을 따른다.

다른 양태에서, 본 발명은 제 1 산술 규칙에 따라 제 1 별개의 범위내에 포함된 수신된 신호를 기본 레벨로 맵핑하고, 제 2 산술 규칙에 따라 제 2 별개의 범위내에 포함된 수신된 신호를 기본 레벨로 맵핑하는 디코딩 방법을 포함한다.

본 발명의 특징들 및 이점들은 동일한 참조 문자들이 다른 도면을 통해 동일한 요소로 불리는 첨부 도면들에 도시된 바와 같이 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 프리코더(precoder)의 블록도.

도 2는 도 1의 프리코더에 의해 사용되는 예시적인 테이블을 나타내는 도면.

도 3은 모뎀에서 도 1의 프리코더를 도시하는 간략화된 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 프리코딩 방법을 도시하는 흐름도.

도 5는 본 발명에 따른 디코더의 블록도.

도 6은 본 발명에 따른 디코딩 방법을 도시하는 흐름도.

도 7은 본 발명에 따른 보다 특정한 디코딩 방법을 도시하는 흐름도.

도 8은 종래의 공중 전화 교환망(Public Switched Telephone Network)의 블록도.

도 9는 종래 모뎀의 블록도.

도 1은 프리코더(precoder)(10)의 블록도를 도시한다. 프리코더(10)는 이산 모듈로 가산기(14)를 포함한다. 이산 모듈로 가산기(14)는 입력 신호(20)로부터 맵핑된 콘스텔레이션(constellation) 신호(18)를 생성한다. 이산 모듈로 가산기는 복수의 별개의 범위들내의 입력 신호들을 기본 레벨로 맵핑함으로써 맵핑된 콘스텔레이션 신호(18)를 생성한다. 복수의 별개의 범위들의 기본 레벨로의 맵핑은 복수의 별개의 범위들 중 적어도 2개에 대해 서로 다른 산술 규칙들을 따른다.

도 2의 테이블(30)에 도시된 바와 같이, 콘스텔레이션들(42, 44 및 46) 각각은 별개의 범위들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 콘스텔레이션(42)은 4개의 별개의 범위들(즉, 진폭 범위들 2.5 내지 1.5, 1.5 내지 0.5, -0.5 내지 -1.5, -1.5 내지 -2.5)을 포함한다. 이 별개의 범위들 각각의 중심점들은 한 진폭의 거리만큼 분리된다. 콘스텔레이션(44)도 또한 4가지 별개의 진폭 범위, 8 내지 10, 6 내지 8, 4 내지 6, 및 2.5 내지 4를 포함할 수 있고; 콘스텔레이션(46)도 4가지 별개의 진폭 범위, -8 내지 -10, -6 내지 -8, -4 내지 -6, 및 -2.5 내지 -4를 포함할 수 있다.

이산 모듈로 가산기(14)는 제 1 산술 규칙을 적용하여 도 2의 콘스텔레이션(42)의 별개의 범위들을 콘스텔레이션(42)의 인덱스(31)에 의해 식별되는 신호 레벨들로 맵핑할 수 있다. 이산 모듈로 가산기(14)는 또한 제 2 산술 규칙을 적용하여 도 2의 콘스텔레이션(44)의 별개의 범위들을 콘스텔레이션(42)의 인덱스(31)에 의해 식별되는 신호 레벨들로 맵핑할 수 있다. 콘스텔레이션(42)의 별개의 범위들을 콘스텔레이션(42)의 신호 레벨들로 맵핑하는데 필요한 산술 규칙은 콘스텔레이션(44)의 별개의 범위들을 콘스텔레이션(42)의 신호 레벨들로 맵핑하는데 필요한 산술 규칙과 서로 다르다. 이산 모듈로 가산기(14)는 다양한 산술 규칙들을 실행하기 위해, 디지털 신호 프로세서와 같은 프로세서를 포함할 수 있다.

본 발명의 한 양태에서, 프리코더(10)는 또한 피드백 필터(feedback filter)(12)를 포함할 수 있다. 피드백 필터(12)는 맵핑된 콘스텔레이션 신호(18)의 함수로서 피드백 신호(16)를 생성하고, 이산 모듈로 가산기(14)는 피드백 신호(16)의 함수로서 그리고 프리코더(10)로의 입력 신호(20)의 함수로서 맵핑된 콘스텔레이션 신호(18)를 생성한다. 이산 모듈로 가산기는 맵핑된 콘스텔레이션 신호(18)의 진폭이 한정되도록, 프리코더(10)에 대해 선택된 콘스텔레이션 레벨에 (도 2의) 인덱스(31)를 사용할 수 있다.

이산 모듈로 가산기(14)는 또한 가산기(22)와 맵퍼(mapper)(24)를 포함할 수 있다. 가산기(22)는 피드백 신호(16)와 입력 신호(20)를 함께 합산하여 부분 결과(26)를 생성한다. 맵퍼(24)는 기본 콘스텔레이션 레벨 밖의 부분 결과(26)를 기본 콘스텔레이션 레벨로 맵핑함으로써 맵핑된 콘스텔레이션 신호(18)를 생성한다.

도 1에 더 설명된 바와 같이, 맵퍼(24)는 기본 콘스텔레이션 레벨내의 레벨들과 기본 콘스텔레이션 레벨 밖의 레벨들을 모두 식별하는 테이블(30)을 포함할 수 있다. 테이블(30)은 또한 테이블(30)에서의 레벨들과 연관된 인덱스(31)의 함수로서 기본 콘스텔레이션밖의 레벨들에서 기본 콘스텔레이션내의 레벨들로 맵핑하는 것을 더 식별한다.

도 2는 도 1의 프리코더(10)와 도 5의 디코더(110)에 의해 사용되는 예시적인 테이블(30)을 나타내는 그래픽이다. 예시적인 테이블(30)은 총 12개의 레벨들을 가지며, 각 레벨은 수평선에 의해 식별된다. 테이블(30)은 또한 2개의 칼럼들을 포함하는데, 하나는 진폭이라 칭하여지며, 다른 하나는 인덱스(31)라 칭하여진다. 진폭 칼럼은 각 레벨에 대해 하나씩, 12개의 엔트리(entry)들을 갖는다. 인덱스 칼럼도 또한 각 레벨에 대해 하나씩 12개의 엔트리들을 갖는다. 그래서, 도 2에 도시된 바와 같이, 진폭 9와 인덱스 6은 모두 제 1 레벨과 연관되고; 진폭 7과 인덱스 5는 모두 제 2 레벨과 연관되고; 진폭 5와 인덱스 4는 모두 제 3 레벨과 연관되고; ... 진폭 -9과 인덱스 -6은 모두 제 12 레벨과 연관된다.

예시적인 테이블(30)에서 레벨들은 또한 3개의 별개의 콘스텔레이션들, 즉 기본 콘스텔레이션(42), 양의 콘스텔레이션(44), 및 음의 콘스텔레이션(46)으로 세분될 수 있다. 기본 콘스텔레이션(42)은 0의 진폭 레벨로부터 양과 음의 방향들로 모두 확장된다. 전형적으로, 기본 콘스텔레이션은 진폭 0으로부터 양과 음의 방향들로 동일한 거리 만큼 확장된다. 양의 콘스텔레이션(44)은 기본 콘스텔레이션의 최대 레벨에서 위쪽으로 확장되고, 음의 콘스텔레이션(46)은 기본 콘스텔레이션의 최소 레벨에서 아래쪽으로 확장된다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 기본 콘스텔레이션은 진폭들 {2, 1, -1, -2}을 포함하거나, 대안적으로 기본 콘스텔레이션은 인덱스들 {2, 1, -1, -2}을 포함한다. 양의 콘스텔레이션은 진폭들 {3, 5, 7, 9} 또는 인덱스들 {3, 4, 5, 6}을 포함한다. 음의 콘스텔레이션은 진폭들 {-3, -5, -7, -9} 또는 인덱스들 {-3, -4, -5, -6}을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 기본 콘스텔레이션은 -k에서 k로 확장되는 인덱스들의 세트를 포함하고; 양의 콘스텔레이션은 k+1에서 3k로 확장되는 인덱스들의 세트를 포함하고; 또한 음의 콘스텔레이션은 -k-1에서 -3k로 확장되는 인덱스들의 세트를 포함한다.

진폭 엔트리들은 PCM 코덱(codec) 레벨들에서 보여지는 바와 같이, 테이블에서 레벨간의 간격(separation)이 변할 수 있음을 나타낸다. 도 2의 예시적인 기본 콘스텔레이션(42)에서 레벨들간의 간격은 1 진폭과 같고, 예시적인 양의 콘스텔레이션(44)에서 레벨들간의 간격은 2 진폭과 같다. 그래서, 양의 콘스텔레이션(44)는 진폭 레벨 2.5 내지 진폭 레벨 10의 범위에 들고; 음의 콘스텔레이션(46)은 진폭 레벨 -2.5 내지 -10의 범위에 들고; 또한 기본 콘스텔레이션(42)은 진폭 레벨 2.5 내지 -2.5의 범위에 든다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 인덱스들간의 간격은 콘스텔레이션과 관계없이 상수이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 연속적인 레벨들간의 인덱스 간격은 항상 1이다. 따라서, 도 2에 도시된 연속적인 레벨들간의 진폭의 차가 변할 수 있더라도, 연속적인 레벨들간의 인덱스의 차는 상수이다.

도 2의 예시적인 테이블(30)은 또한 양의 콘스텔레이션(44)내의 레벨로부터 기본 콘스텔레이션(42)내의 레벨들로 맵핑하는 것을 도시하기 위해 제 1 세트의 화살표들(48)을 사용한다. 제 2 세트의 화살표들(50)은 음의 콘스텔레이션(46)내의 레벨들에서 기본 콘스텔레이션(42)내의 레벨들로 맵핑하는 것을 도시한다. 제 1 세트의 화살표들(48)은 양의 콘스텔레이션의 인덱스들 {3, 4, 5, 6}와 연관된 레벨들이 기본 콘스텔레이션의 인덱스들 {-2, -1, 1, 2}와 연관된 레벨로 각각 맵핑되는 것을 식별한다. 제 2 세트의 화살표(50)는 음의 콘스텔레이션의 인덱스들 {-3, -4, -5, -6}와 연관된 레벨들이 기본 콘스텔레이션의 인덱스들 {2, 1, -1, -2}와 연관된 레벨들로 각각 맵핑되는 것을 식별한다. 그래서, 양의 콘스텔레이션(44)내의 레벨들에서 기본 콘스텔레이션(42)내의 레벨들로 일대일 맵핑이 있고, 음의 콘스텔레이션(46)내의 레벨들에서 기본 콘스텔레이션(42)내의 레벨들로 다른 일대일 맵핑이 있다.

맵핑 화살표들(48, 50)은 또한 다수의 별개의 범위들이 기본 레벨로 맵핑될 수 있음을 나타낸다. 예를 들어, 콘스텔레이션(44)내의 별개의 진폭 범위 8 내지 10(즉, 인덱스 레벨 6)은 콘스텔레이션(42)내의 인덱스 레벨 2로 맵핑하고, 별개 진폭 범위 -2.5 내지 -4(인덱스 레벨 -3)는 또한 인덱스 레벨 2로 맵핑하고, 별개의 진폭 범위 1.5 내지 2.5는 또한 인덱스 레벨 2로 맵핑한다. 다시 말하면, 별개의 신호 범위들 8 내지 10, -2.5 내지 -4, 및 1.5 내지 2.5는 모두 동일한 기본 인덱스 레벨 2로 맵핑한다.

이 별개의 범위들의 인덱스 레벨 2로의 맵핑은 서로 다른 산술 규칙들에 따라 맵핑된다. 제 1 산술 규칙은 별개 진폭 범위 8 내지 10을 기본 인덱스 레벨 2로 맵핑하고, 제 2 산술 규칙은 별개 진폭 범위 1.5 내지 2.5를 기본 인덱스 레벨 2로 맵핑한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 예시적인 제 1 산술 규칙은 기본 콘스텔레이션(42)을 1 진폭 거리 만큼 떨어져 있는 4개의 다른 신호 레벨들로 분할한다. 제 1 산술 규칙은 또한 분할된 기본 콘스텔레이션(42)를 인덱스들 {2, 1, -1, -2}로 인덱스할 수 있다. 기본 콘스텔레이션(42)의 진폭 범위들은 이어서 인덱스들에 상수 0을 가산함으로써 신호 레벨들로 맵핑된다.

예시적인 제 2 산술 규칙은 양의 콘스텔레이션(44)을 2 진폭 거리 만큼 떨어져 있는 4개의 다른 신호 레벨들로 분할한다. 제 2 산술 규칙은 또한 분할된 양의 콘스텔레이션(44)을 인덱스들 3, 4, 5, 6으로 인덱스할 수 있다. 양의 콘스텔레이션(44)의 진폭 범위는 이어서 인덱스에 상수를 가산함으로써 신호 레벨로 맵핑된다. 양의 콘스텔레이션(44) 및 음의 콘스텔레이션(46)을 기본 콘스텔레이션(42)으로 맵핑하는 것에 대해 보다 상세한 내용은 하기에 주어진다.

본 발명의 다른 양태에 따라, 양의 콘스텔레이션의 각 레벨은 선택된 인덱싱 시스템에 기초하여 기본 콘스텔레이션의 레벨로 맵핑된다. 콘스텔레이션의 인덱스들에 기초하여, 기본 콘스텔레이션과 기본 콘스텔레이션 밖의 레벨들간의 맵핑 형태는 이산 모듈로 연산이라 칭하여진다. 바람직하게, 이산 모듈로 연산은 기본 콘스텔레이션의 인덱스와 기본 콘스텔레이션 밖의 인덱스들(즉, 양의 콘스텔레이션(44) 및 음의 콘스텔레이션(46))간의 쉬프트 연산으로 규정된다. 쉬프트 연산은 기본 콘스텔레이션 밖의 레벨과 연관된 인덱스에 상수 J를 가산함으로써 실시될 수 있다.

예시적인 쉬프트 연산은 다음과 같다:

기본 콘스텔레이션의 인덱스가 basic_const라 칭하여지고,(여기서, basic_const는 -k 내지 k이다),

양의 콘스텔레이션의 인덱스가 positive_const라 칭하여지면(여기서, positive_const는 k+1 내지 3k이다),

양의 콘스텔레이션(44)의 레벨은 다음 식에 따라 기본 콘스텔레이션(42)의 레벨로 맵핑된다:

positive_const>2k인 경우; 인덱스 positive_const →positive_const -(2*k);

positive_const<=2k인 경우; 인덱스 positive_const →positive_const -(2*k)-1

여기서, →는 맵핑 함수를 식별한다.

예를 들어, 기본 콘스텔레이션은 인덱스들 {-2, -1, 1, 2}을 포함하고, 양의 콘스텔레이션은 인덱스들 {3, 4, 5, 6}을 포함할 수 있다. 이러한 콘스텔레이션들의 세트가 주어지면, 맵핑은 다음과 같이 계산된다:

인덱스 6을 6-(2*k)=6-4=2로 맵핑;

인덱스 5를 5-(2*k)=5-4=1로 맵핑;

인덱스 4를 4-(2*k)-1=4-4-1=-1로 맵핑;

인덱스 3을 3-(2*k)-1=3-4-1=-2로 맵핑;

본 예에서는 레벨 {5, 6}의 서브세트에 대해 상수 J = 2*k이고, 레벨 {3, 4}의 서브세트에 대해 상수 J = 2*k-1이다.

유사한 형태로, 음의 콘스텔레이션의 인덱스는 기본 콘스텔레이션의 레벨로 맵핑될 수 있다:
기본 콘스텔레이션의 인덱스는 basic_const라 칭하여지고(여기서, basic_const는 -k 내지 k이다),

음의 콘스텔레이션의 인덱스가 negative_const라 칭하여지면(여기서, negative_const는 -k-1 내지 -3k이다),

음의 콘스텔레이션(46)의 레벨은 다음 식에 따라 기본 콘스텔레이션(42)의 레벨로 맵핑된다:

negative_const<-(2*k)인 경우; 인덱스 negative_const →negative_const +(2*k)이고;

negative_const>=-(2k)인 경우; 인덱스 negative_const →negative_const +(2*k)+1이다;

여기서, →는 맵핑 함수를 식별한다.

이러한 이산 모듈로 연산은 기본 콘스텔레이션 밖의 테이블의 신호를 기본 콘스텔레이션내의 신호로 맵핑함으로써 신호의 진폭을 한정하는 함수를 실행한다. 이 맵핑 함수는 프리코더(10)(도 5의 디코더(110))가 피드백 필터(12)에 의해 야기된 잠재적인 불안정성을 제거하도록 한다. 이것으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 테이블(30)의 기본 요소의 설명이 완료된다.

도 1을 참고하면, 맵퍼(24)는 또한 비교기(32) 및 출력 블록(34)을 포함할 수 있다. 비교기(32)는 부분 결과(26)를 테이블(30)의 레벨과 비교한다. 예를 들어, 비교기는 부분 결과(26)에 가장 가까운 테이블(30)의 레벨을 식별할 수 있다.
출력 블록(34)은 맵핑된 콘스텔레이션 신호(18)를 생성한다. 맵핑된 콘스텔레이션 신호(18)는 부분 결과가 기본 콘스텔레이션 밖의 레벨일 수 있다 하더라도 기본 콘스텔레이션의 범위내에 있다. 특히, 블록(34)에 의해 출력된 맵핑된 콘스텔레이션 신호(18)는, 식별된 레벨이 기본 콘스텔레이션 내에 있는 경우 부분 결과(26)와 동일하다. 대안적으로, 식별된 레벨이 기본 콘스텔레이션 밖에 있는 경우, 맵핑된 콘스텔레이션 신호(18)는 부분 결과와 맵핑 거리 신호의 합과 동일하게 설정된다. 맵핑 거리 신호는 입력 신호의 기본 콘스텔레이션 레벨과 연관된 인덱스 basic_const와 수신기에서 예상되는 기본 콘스텔레이션 밖의 레벨과 연관된 인덱스 positive_const간의 거리와 동일하다. 맵핑 거리를 결정하는 것에 대해 보다 상세한 내용은 도 4의 설명시 논의된다.

도 1은 또한 피드백 필터(12)의 상세를 도시한다. 피드백 필터는 하나 이상의 지연 소자 D1, D2, ..., DN을 포함할 수 있고, 피드백 필터는 하나 이상의 가중치 소자 a1, a2, ..., aN을 포함할 수 있다. 그래서, 피드백 필터(12)는 가중치 계수가 a1, a2, ..., aN인 피드백 접속을 제공한다. 피드백 필터(12)는 입력 신호(20)가 전송되는 통신 채널의 부분 응답을 모델링하는데 사용될 수 있다.

도 3은 모뎀(70)에서 도 1의 프리코더(10)를 도시하는 간략화된 블록도이다. 모뎀(70)은 프리코더(10), 디지털-아날로그 변환기(60)("D/A"), 하이브리드(hybrid)(62), 및 아날로그-디지털 변환기(64)("A/D")를 포함한다. 아날로그 가입자 루프(68)는 모뎀(70)을 PSTN에 동작가능하게 연결시킨다.

하이브리드(62)는 모뎀(70)을 아날로그 로컬 루프(68)에 동작가능하게 연결시킨다. 하이브리드는 일반적으로 한 쌍의 도체들(즉, 아날로그 로컬 루프)상에서 전송되는 이중 아날로그 신호를 두 쌍의 도체들 상에서 전송되는 개별 아날로그 신호들로 변환하는데 사용되는 수동 디바이스로서 설명될 수 있다. 종래 기술에 숙련된 자들은 하이브리드 디바이스의 사용 및 동작에 익숙하므로, 그 상세한 설명은 종래 기술에 숙련된 자가 본 발명을 제조하고 실시할 수 있게 하는데 필요하지 않다.

D/A는 디지털 신호들을, 아날로그 로컬 루프를 통해 전송하기 위해 아날로그 신호들로 변환하고, A/D는 아날로그 로컬 루프로부터 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. A/D 변환기 및 D/A 변환기는 또한 CODEC(코더/디코더) 기능을 실시할 수 있는 것으로 설명될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, A/D는 mu-1aw CODEC을 실시한다. 종래 기술에 숙련된 자는 비선형 mu-1aw 및 A-1aw 신호 압축 알고리즘들에 익숙하다. mu-1aw 알고리즘은 255개의 이산 신호 변환값들을 포함하고; A-1aw는 256개 값들을 사용한다. 그러나, 본 발명의 폭넓은 원리는 특정 양자화 구조에 한정되지 않는다.

도 4는 본 발명에 따라, 맵핑된 콘스텔레이션 신호를 생성하기 위해 입력 신호를 프리코딩하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 그 방법은 제 1 산술 규칙에 따라 제 1 별개의 범위에 포함된 입력 신호를 기본 레벨로 맵핑하는 단계(단계들 86, 88, 98, 100)와, 제 2 산술 규칙에 따라 제 2 별개의 범위에 포함된 수신된 신호를 기본 레벨로 맵핑하는 단계(단계들 89-100)를 포함한다.

그 방법은 또한 단계(82)에서 맵핑된 콘스텔레이션 신호로부터 피드백 신호를 생성하는 단계와, 단계들(86-100)에서 피드백 신호 및 입력 신호에 이산 모듈로 연산을 실행하는 단계를 포함할 수 있다. 이산 모듈로 연산은 맵핑된 콘스텔레이션 신호의 진폭이 한정되도록, 프리코더에서 선택된 콘스텔레이션 레벨들에 대한 인덱스에 기초할 수 있다.

도 4는, 또한 이산 모듈로 연산이 단계(84)에서 입력 신호와 피드백 신호를 함께 가산하여 부분 결과를 생성하는 단계와, 단계(86)에서 생성된 부분 결과가 기본 콘스텔레이션의 레벨내에 포함되는지 여부를 결정하는 단계와, 또한 단계들(89-100)에서, 레벨들에 대한 인덱스의 함수로서 기본 콘스텔레이션 레벨 밖의 부분 결과를 기본 콘스텔레이션 레벨 내의 레벨로 맵핑함으로써 맵핑된 콘스텔레이션 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있음을 나타낸다.

특히, 단계(86)에서, 그 방법은 단계(84)에서 계산된 부분 결과가 기본 콘스텔레이션(42)의 범위내에 있는지 여부를 결정한다. 이는 부분 결과를 테이블(30)의 엔트리와 비교함으로써 실시될 수 있다. 부분 결과가 기본 콘스텔레이션 범위(42)내에 있으면, 처리는 단계(88)로 진행되고, 그렇지 않은 경우에는 처리는 단계(89)로 진행된다.

단계(88)에서, 맵핑된 콘스텔레이션 신호는 부분 결과(88)와 동일하게 설정된다. 예를 들어, 부분 결과가 기본 콘스텔레이션 내에 있으면, 피드백은 부분 결과가 범위 밖에 있도록 일어나지 않고, 그에 따라 맵핑이 요구되지 않는다. 단계(88) 이후에, 처리는 단계(98)로 진행된다.

단계(89)에서, 그 방법은 부분 결과가 기본 콘스텔레이션의 최소값보다 작은지 여부 또는 부분 결과가 기본 콘스텔레이션의 최대값보다 큰지 여부를 결정한다. 부분 결과가 기본 콘스텔레이션의 최소값 보다 작으면, 그 방법은 단계(90)로 분기한다. 부분 결과가 기본 콘스텔레이션의 최대값 보다 크면, 그 방법은 단계(94)로 분기한다.

단계(90)에서, 그 방법은 맵핑 거리 p_j를 결정한다. 맵핑 거리 p_j = 인덱스 positive_const와 인덱스 basic_const간의 진폭의 차. 인덱스 basic_const는 입력 신호의 기본 콘스텔레이션 레벨과 연관된 인덱스이고, 인덱스 positive-const는 도 2의 양의 콘스텔레이션(44)에서 나타나는 레벨과 연관된 인덱스이다. 특히, 인덱스 positive_const는 입력 신호의 기본 콘스텔레이션 레벨로 맵핑하는 양의 콘스텔레이션(44)의 인덱스이다. 인덱스 positive_const는 테이블(30)로부터 구해질 수 있다. 단계(90) 이후에, 처리는 단계(92)로 진행된다.

단계(92) 이후에, 맵핑된 콘스텔레이션 신호는 맵핑 거리 p_j와 부분 결과의 합과 동일하게 설정된다. 단계(92) 이후에, 처리는 단계(98)로 진행된다.

단계(89)로부터 이어지는 단계(94)에서, 그 방법은 맵핑 거리 n_j를 결정한다. 맵핑 거리 n_j = 인덱스 negative_const와 인덱스 basic_const 간의 진폭의 차. 인덱스 basic_const는 입력 신호의 기본 콘스텔레이션 레벨과 연관된 인덱스이고, 인덱스 negative_const는 도 2의 음의 콘스텔레이션(46)에서 나타나는 레벨과 연관된 인덱스이다. 특히, 인덱스 negative_const는 입력 신호의 기본 콘스텔레이션 레벨로 맵핑하는 음의 콘스텔레이션(46)의 인덱스이다. 인덱스 negative_const는 테이블(30)로부터 구해질 수 있다. 단계(94) 이후에, 처리는 단계(96)로 진행된다.

단계(96)에서, 맵핑된 콘스텔레이션 신호는 음의 양(quantity)인 맵핑 거리 nj와 부분 결과의 합과 동일하게 설정된다. 단계(96) 이후에, 처리는 단계(98)로 진행된다.

단계(98)에서, 프리코더(10)는 맵핑된 콘스텔레이션 신호(18)를 출력한다.

단계(100)에서, 방법은 종료된다.

도 5는 수신된 신호(114)로부터 디코딩된 신호(112)를 생성하기 위한 디코더(110)의 블록도를 도시한다. 디코더(110)는 맵퍼(116)를 포함한다. 맵퍼는 다수의 별개의 범위들(즉, 진폭 범위들 8 내지 10, -2.5 내지 -4, 및 1.5 내지 2.5)에서 수신된 신호들을 기본 레벨(즉, 도 2의 인덱스 레벨 2)로 맵핑함으로써 디코딩된 신호(112)를 생성한다. 복수의 별개의 범위들의 기본 레벨로의 맵핑은 복수의 별개의 범위들 중 적어도 2개에 대해 서로 다른 산술 규칙들을 따른다. 디코더(110)는 디지털 모뎀에 위치할 수 있고, 바람직하게, 디지털 모뎀은 전기통신 서비스 제공자의 중심 위치에 있다.

도 2의 테이블(30)에 도시된 바와 같이, 콘스텔레이션들(42, 44, 46) 각각은 별개의 범위들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 콘스텔레이션(42)은 4개의 별개의 범위들(즉, 진폭 범위들 2.5 내지 1.5, 1.5 내지 0.5, -0.5 내지 -1.5, 1.5 내지 -2.5)을 포함한다. 이들 별개의 범위들 각각의 중심점들은 1 진폭의 거리 만큼 떨어져 있다. 콘스텔레이션(44)은 4개의 별개의 진폭 범위들, 8 내지 10, 6 내지 8, 4 내지 6, 및 2.5 내지 4를 포함하고; 콘스텔레이션(46)은 4개의 별개의 진폭 범위들, -8 내지 -10, -6 내지 -8, -4 내지 -6, 및 -2.5 내지 -4를 포함한다.

맵퍼(116)는 제 1 산술 규칙을 적용하여 콘스텔레이션(42)의 별개의 범위들을 콘스텔레이션(42)의, 인덱스들(31)에 의해 식별되는, 신호 레벨들로 맵핑한다. 맵퍼(116)는 또한 제 2 산술 규칙을 적용하여 콘스텔레이션(44)의 별개의 범위들을 콘스텔레이션(42)의, 인덱스(31)들에 의해 식별되는, 신호 레벨들로 맵핑한다. 콘스텔레이션(42)의 별개의 범위들을 콘스텔레이션(42)의 신호 레벨들로 맵핑하는데 필요한 산술 규칙들은 콘스텔레이션(44)의 별개의 범위들을 콘스텔레이션(42)의 신호 레벨들로 맵핑하는데 필요한 산술 규칙과 다르다. 진폭 범위들의 한 콘스텔레이션(예를 들면, 콘스텔레이션(42))에 대해 수신된 신호 레벨들로의 분할이 진폭 범위들의 다른 콘스텔레이션(예를 들면, 콘스텔레이션(44))에 대해 수신된 신호 레벨들로의 분할과 다를 수 있으므로, 이들 산술 규칙들은 다를 수 있다. 맵퍼는 콘스텔레이션들을 분할하고 다양한 산술 규칙들에 따라 수신된 레벨들을 기본 콘스텔레이션(42)의 레벨로 맵핑하는데 필요한 연산을 실행하기 위해, 디지털 신호 프로세서와 같은, 프로세서를 포함할 수 있다.

맵퍼(116)는 기본 콘스텔레이션밖의 레벨들의 서브세트와 연관된 도 2의 인덱스(31)에 상수 J를 가산함으로써, 적어도 기본 콘스텔레이션 밖(즉, 콘스텔레이션들(44, 46))의 레벨들 중 서브세트를 기본 콘스텔레이션(42)내의 레벨로 맵핑할 수 있다.

도 2에는 상수 J의 인덱스(31)에의 가산에 기초한 맵핑 함수의 예가 도시된다. 예시된 양의 콘스텔레이션(44)은 인덱스들{3, 4, 5, 6}을 갖는 신호 레벨들을 포함하고, 도시된 기본 콘스텔레이션(42)은 인덱스들{-2, -1, 1, 2}을 갖는 신호 레벨들을 포함한다. 양의 콘스텔레이션(44)은 2개의 인덱스 서브세트, 즉 {3, 4} 및 {5, 6}로 세분화될 수 있다. 제 1 서브세트 {3, 4}에 대해, 상수 J = 2*k-1이고; 제 2 서브세트 {5, 6}에 대해, 상수 J = 2*k이다; 여기서, k도 또한 상수이다. k가 -2로 설정되면:

제 1 서브세트에 대해 J = 2*(-2)-1 = -5이고,

제 2 서브세트에 대해 J = 2*(-2) = -4이다.

따라서, 제 1 서브세트에 대해, 3은 3+(-5)=-2로 맵핑되고, 4는 4+(-5) = -1로 맵핑된다. 제 2 서브세트에 대해, 5는 5+(-4) = 1로 맵핑되고, 6은 6+(-4) = 2로 맵핑된다. 그래서, 상수 J = -5를 가산함으로써 인덱스들 {3, 4} → {-2, -1}이고, 상수 J = -4를 가산함으로써 인덱스들 {5, 6} → {1, 2}이다; 여기서, "→"는 맵핑 함수를 나타낸다.

상수 J는 수신된 신호의 레벨이 수신된 신호 레벨들의 기본 콘스텔레이션(42) 내 또는 밖에 있는지 여부에 의존하는 상수로서 특징지워질 수 있다. 예를 들어, 수신된 신호 레벨이 기본 콘스텔레이션내에 있으면, J = 0. 즉, 수신된 신호 레벨의 인덱스는 상수 J의 가산에 의해 수정되지 않는다. 이에 비해, 수신된 신호 레벨이 기본 콘스텔레이션밖에 있으면, J는 -4와 동일하게 설정된다. 이는 기본 콘스텔레이션밖에 있는 수신된 신호 레벨들의 인덱스가 신호 레벨들의 기본 콘스텔레이션내에 있는 신호 레벨의 인덱스로 맵핑되게 한다.

본 발명의 다른 특징은 기본 콘스텔레이션 레벨 밖(44, 46)의 레벨 각각을 기본 콘스텔레이션 레벨(42)내의 단 한 레벨로 맵핑하는 맵퍼(116)를 제공한다. 도 2는 기본 콘스텔레이션 레벨 밖의 레벨들로부터 기본 콘스텔레이션 레벨 내의 레벨들로의 일대일 맵핑을 제공하는 테이블(30)을 도시하고 설명한다.

도 5에 더 설명된 바와 같이, 디코더(110)는 맵퍼(116)와 동작가능하게 연결된 도 2의 테이블(30)을 포함할 수 있다. 테이블(30)은 수신된 신호 레벨들의 기본 콘스텔레이션을 식별하고 기본 콘스텔레이션 밖의 수신된 신호 레벨들에서 기본 콘스텔레이션내에서 수신된 신호 레벨들로 맵핑한다. 테이블(30)에서의 맵핑은 수신된 신호 레벨들의 기본 콘스텔레이션 밖의 레벨들과 연관된 인덱스(31)에 기초할 수 있다.

도 5의 맵퍼(116)는 또한 테이블(30)에 동작가능하게 연결된 비교기(120)를 포함할 수 있다. 비교기는 수신된 신호 레벨(114)에 가장 가까운 인덱스(31)를 식별하는 출력 신호를 생성한다.

맵퍼(116)는 또한 비교기(120) 및 테이블(30)과 동작가능하게 연결된 출력 블록(122)을 포함할 수 있다. 수신된 신호 레벨(114)의 인덱스가 수신된 신호 레벨들의 기본 콘스텔레이션(42)내에 있으면, 출력 블록은 수신된 신호 레벨에 가장 가까운 인덱스(31)에 대응하는 디코딩된 신호(112)를 생성한다. 수신된 신호 레벨(114)의 인덱스가 수신된 신호 레벨들의 기본 콘스텔레이션(42)밖에 있으면, 출력 블록(122)은 수신된 신호 레벨과 연관된 인덱스와 상수 J의 합에 대응하는 디코딩된 신호(112)를 생성한다. 즉, 출력 블록은 맵핑된 인덱스 신호를 생성하기 위해 수신된 신호 레벨(114)과 연관된 인덱스에 상수 J를 가산한다. 이어서, 출력 블록은 맵핑된 인덱스 신호에 대응하는 수신된 신호 레벨을 출력한다.

도 6은 본 발명에 따라, 수신된 신호(114)를 디코딩하여 디코딩된 신호(112)를 생성하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 그 방법은 제 1 산술 규칙에 따라 제 1 별개의 범위에 포함된 수신된 신호를 기본 레벨로 맵핑하는 단계(단계 125)와, 제 2 산술 규칙에 따라 제 2 별개의 범위에 포함된 수신된 신호를 기본 레벨로 맵핑하는 단계(단계 127)를 포함한다.

특히, 그 방법은 단계(121)에서 시작된다. 단계(122)에서 수신된 신호(114)가 디지털 네트워크로부터 얻어진다. 이후에, 단계(123)에서 디코더(110)가 수신된 신호(114)를 포함하는 콘스텔레이션 레벨을 식별한다. 예를 들어, 디코더(110)는 수신된 신호가 제 1, 제 2, 또는 제 3 콘스텔레이션 레벨인지 여부를 결정한다. 단계(123) 이후에, 처리는 단계(124)로 진행된다.

단계(124)에서, 디코더(110)는 수신된 신호가 식별된 제 1 콘스텔레이션에 있는 경우 수신된 신호의 처리를 단계(125)로 분기한다. 단계(126)에서, 디코더(110)는 수신된 신호가 식별된 제 2 콘스텔레이션에 있는 경우 수신된 신호의 처리를 단계(127)로 분기하고, 단계(128)에서, 디코더(110)는 수신된 신호가 식별된 N번째 콘스텔레이션에 있는 경우 수신된 신호의 처리를 단계(129)로 분기한다. 디코더(110)는 수신된 신호 레벨을 도 2의 테이블(30)에 비교함으로써 수신된 신호 레벨이 어느 콘스텔레이션에 포함되는가를 결정할 수 있다.

단계(125)에서, 디코더(110)는 제 1 산술 규칙에 따라 제 1 별개의 진폭 범위의 수신된 신호를 기본 레벨로 맵핑한다. 기본 레벨은 예를 들어, 도 2의 기본 콘스텔레이션(42)에 포함될 수 있다. 단계(127)에서, 디코더(110)는 제 2 산술 규칙에 따라 제 2 별개의 진폭 범위의 수신된 신호를 기본 레벨로 맵핑하고, 단계(129)에서, 디코더(110)는 N번째 산술 규칙에 따라 N번째 별개의 진폭 범위의 수신된 신호를 기본 레벨로 맵핑한다. 단계들(125, 127 및 129) 이후에, 처리는 단계(131)에서 종료된다.

도 7은 본 발명에 따라 수신된 신호(114)를 디코딩하여 디코딩된 신호(112)를 생성하는 보다 특정한 방법을 도시하는 흐름도이다. 그 방법은 수신된 신호 레벨들의 기본 콘스텔레이션 밖의 수신된 신호를 수신된 신호 레벨들의 기본 콘스텔레이션내의 레벨로 맵핑하는 단계를 포함한다. 본 발명의 한 양태에서, 적어도 수신된 신호 레벨들의 기본 콘스텔레이션 밖의 레벨들의 서브세트는 레벨들의 서브세트와 연관된 인덱스의 함수로서 기본 콘스텔레이션내의 레벨들로 맵핑된다. 특히, 기본 콘스텔레이션 밖의 레벨들의 서브세트는 기본 콘스텔레이션 레벨 밖의 수신된 신호 레벨과 연관된 인덱스에 상수 J를 가산함으로써 맵핑될 수 있다.

특히, 그 방법은 단계(130)에서 시작된다. 단계(132)에서 수신된 신호(114)가 디지털 네트워크로부터 얻어진다. 단계(132) 이후에, 처리는 단계(134)로 진행된다.

단계(134)에서, 디코더(110)는 인덱스(31)를 수신된 신호와 연관시킨다. 디코더(110)는 인덱스(31)를 수신된 신호와 연관시키기 위해 비교기(120) 및 테이블(30)을 사용할 수 있다. 비교기(120)는 테이블(30)에 액세스하여 수신된 신호에 가장 가까운 테이블내의 진폭 레벨을 식별할 수 있다. 테이블(30)내의 식별된 진폭 레벨과 연관된 인덱스는 이어서 수신된 신호(114)와 연관될 수 있다.

단계(136)에서, 디코더(110)는 수신된 신호(114)가 기본 콘스텔레이션 레벨 내 또는 밖에 있는지 여부를 결정한다. 수신된 신호(114)가 기본 콘스텔레이션 레벨 내에 있으면, 처리는 단계(140)로 진행된다. 수신된 신호(114)가 기본 콘스텔레이션 레벨 밖에 있으면, 처리는 단계(138)로 진행된다.

단계(138)에서, 디코더(110)는 수신된 신호를 기본 콘스텔레이션 레벨들(42)로 맵핑한다. 수신된 신호(114)는 수신된 신호 레벨과 연관된 인덱스에 상수 J를 가산함으로써 기본 콘스텔레이션로 맵핑된다. 수신된 신호 레벨과 연관된 인덱스 및 상수 J의 합은 맵핑된 인덱스 신호로 불린다. 단계(138) 이후에, 처리는 단계(139)로 진행된다.

단계(139)에서, 디코더는 맵핑된 인덱스 신호에 대응하는 디코딩된 신호(112)를 출력한다. 단계(139) 이후에, 처리는 단계(142)로 진행된다.

단계(140)에서, 디코더는 수신된 신호의 인덱스에 대응하는 디코딩된 신호(112)를 출력한다. 단계(140) 이후에, 처리는 단계(142)에서 종료된다.

처리는 단계(142)에서 종료된다.

프리코딩 방법의 전형적인 동작:

A) 전송될 원하는 시퀀스가 다음과 같다고 한다:

2, -2, -2, 2, 1, -1, -2, 2

B) 또한, 피드백 필터 계수들이 1 및 -1 이라고 가정하면, 전송되는 것은 현재 입력 신호 마이너스 이전에 전송된 샘플이다.

C) 제 1 입력 신호 = 2이면, 가산기(22)의 제 1 출력(즉, 부분 결과 신호(26))은:

2-0 = 2

이는 범위내에 있으므로, 2로 전송된다.

D) 제 2 입력 신호 = -2이면, 가산기(22)의 제 2 출력(즉, 부분 결과 신호(26))은:

-2-2 = -4

이 값은 기본 콘스텔레이션(42)의 범위 밖에 있어, 도 4의 단계들(89-96)에서 아웃라인된 이산 모듈로 연산을 겪어야 한다. 도 2에 도시된 테이블을 사용하여, 입력 신호 = -2일 때 양의 콘스텔레이션(44)내의 대응하는 인덱스가 3임을 식별할 수 있다.

그래서:

p_j = 입력 신호의 기본 콘스텔레이션 레벨로 맵핑하는 양의 콘스텔레이션 내의 레벨과 연관된 인덱스와 입력 신호의 인덱스간의 진폭의 차, 따라서

p_j = [(3)-(-2)]의 절대값 = 5.

이때, 단계(92)에 따라, 맵핑된 콘스텔레이션 신호 = p_j + 부분 결과 = 5+(-4) = 1.

그래서, 제 2 전송값은 1이다.

E) 제 3 입력 신호 = -2이면, 가산기(22)의 제 1 출력(즉, 부분 결과 신호(26))은:

-2-1 = -3

그래서:

p_j = 입력 신호의 기본 콘스텔레이션 레벨로 맵핑하는 양의 콘스텔레이션내의 레벨과 연관된 인덱스와 입력 신호의 인덱스간의 진폭의 차, 따라서,

p_j = [(3)-(-2)]의 절대값 = 5.

이때, 단계(92)에 따라, 맵핑된 콘스텔레이션 신호 = p_j + 부분 결과 = 5+(-3) = 2.

그래서, 제 2 전송값은 2이다.

F) 제 4 입력 신호 = 2이면, 가산기(22)의 출력(즉, 부분 결과 신호(26))은:

2-2 = 0

이는 범위 내에 있으므로, 0으로 전송된다.

G) 제 5 입력 신호가 1이면, 가산기(22)의 출력(즉, 부분 결과 신호(26))은:

1-0 = 1

이는 범위 내에 있으므로, 1로 전송된다.

H) 제 6 입력 신호가 -1이면, 가산기(22)의 출력은:

-1-1 = -2

이는 범위내에 있으므로, -2로 전송된다.

디지털 모뎀내의 수신기가 양 또는 음의 콘스텔레이션들내의 레벨을 수신할 때마다, 그 레벨을, 테이블(30)에서 식별된 바와 같이 기본 콘스텔레이션내의 대응하는 레벨로 맵핑한다. 수신기에서 이러한 맵핑은 전송되고 있는 레벨에 의존하는 쉬프트 연산으로서 공식화될 수 있다. 기본 콘스텔레이션내의 레벨과 음의 콘스텔레이션내의 대응하는 레벨간의 차가 n_j 이면, 수신기에서 음의 콘스텔레이션에서의 맵핑은 수신된 값에 오프셋 n_j을 가산하는 것으로 생각될 수 있다. 그래서, 수신기에서 응답을 도시함으로써 상기 예를 완료하면, 다음을 얻게 된다:

전송된 심볼 시퀀스	... 2,-2,-2,2,1,-1 ...
부분 결과	... 2,-4,-3,0,1,2 ...
전송되는 것	... 2,1,2,0,1,-2
통신 채널의 출력(즉, 수신되는 것)	... 2,3,3,2,1,-1
수신기가 기본 콘스텔레이션으로 맵핑한 이후	... 2,-2,-2,2,1,-1

이와 같이 본 발명의 몇 가지 특정한 실시예를 설명하였지만, 종래 기술에 숙련된 자라면 다양한 변경예, 수정예, 및 개선예를 용이하게 생각할 수 있을 것이다. 본 설명에 의해 명백해진 바와 같은 변경, 수정, 및 개선은 비록 여기서 기술되지 않았지만 본 설명의 일부인 것으로 생각되어, 본 발명의 의도 및 범위내에 드는 것으로 생각된다. 따라서, 상기 설명은 단지 한 예이고, 이에 한정되는 것은 아니다.

Claims

삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
입력 신호로부터 맵핑된 콘스텔레이션 신호(mapped constellation signal)를 생성하기 위한 프리코더(precoder)에 있어서,

복수의 별개의 범위들내의 입력 신호들을 기본 레벨로 맵핑함으로써 상기 입력 신호로부터 상기 맵핑된 콘스텔레이션 신호를 생성하도록 하는 처리기를 포함하며,

상기 처리기는 상기 복수의 별개의 범위들 중 적어도 2개에 대해 서로 다른 산술 규칙들에 따라 상기 복수의 별개의 범위들을 상기 기본 레벨로 맵핑하는, 프리코더.
제 48 항에 있어서, 상기 복수의 별개의 범위들은 제 1 별개의 범위 및 제 2 별개의 범위를 포함하고, 상기 제 1 별개의 범위는 그 중 몇 개가 거리 D1 만큼 떨어져 있는 복수의 신호 레벨들을 갖는 제 1 콘스텔레이션의 일부를 형성하고, 상기 제 2 별개의 범위는 그 중 몇 개가 D1과 다른 거리 D2 만큼 떨어져 있는 복수의 신호 레벨들을 갖는 제 2 콘스텔레이션의 일부를 형성하는, 프리코더.
청구항 50은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 49 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 콘스텔레이션들은 표준 mu-law 또는 A-law PCM 디코딩 테이블에서 상기 레벨들의 서브세트를 형성하는, 프리코더.
제 49 항에 있어서, 상기 처리기의 제 1 산술 규칙은 상기 제 1 콘스텔레이션을 복수의 신호 레벨들로 분할함으로써, 상기 제 1 별개의 범위를 상기 기본 레벨로 맵핑하고, 상기 신호 레벨들 중 몇 개는 거리 D1 만큼 떨어져 있는, 프리코더.
제 48 항에 있어서, 상기 기본 레벨은 기본 콘스텔레이션 레벨들내의 한 레벨이고, 상기 처리기는 별개의 각 범위에서 상기 기본 콘스텔레이션 레벨들내의 레벨로 다대일 매핑(many to one mapping)이 생성되도록, 별개의 각 범위를 상기 기본 콘스텔레이션 레벨들 내의 한 레벨로만 맵핑하도록 하는, 프리코더.
제 48 항에 있어서, 상기 프리코더는,

상기 맵핑된 콘스텔레이션 신호의 함수로써 피드백 신호를 생성하도록 하는 피드백 필터(feedback filter)를 더 포함하며,

상기 처리기는 상기 입력 신호와 상기 피드백 신호를 가산하여 부분 결과를 생성하는 합산기와, 상기 부분 결과로부터 상기 맵핑된 콘스텔레이션 신호를 생성하는 맵퍼(mapper)를 포함하는, 프리코더.
청구항 54은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 53 항에 있어서, 상기 맵퍼는 기본 콘스텔레이션 레벨들과, 상기 기본 콘스텔레이션 밖의 레벨들에서 상기 기본 콘스텔레이션 내의 레벨들로의 맵핑을 식별하는 테이블을 더 포함하는, 프리코더.
청구항 55은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 53 항에 있어서, 상기 맵퍼는, 상기 부분 결과에 가장 가까운 상기 테이블내의 상기 식별된 레벨이 상기 기본 콘스텔레이션 내에 있다면 상기 기본 콘스텔레이션 내의 레벨과 동일한 맵핑된 콘스텔레이션 신호를 생성하도록 하는 출력 블록을 더 포함하는, 프리코더.
청구항 56은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 53 항에 있어서, 상기 피드백 필터가 상기 매핑된 콘스텔레이션 신호의 지연된 버전에 가중치 소자를 곱해 상기 피드백 신호를 생성하도록, 상기 피드백 필터는 지연 소자와 상기 가중치 소자를 포함하는, 프리코더.
맵핑된 콘스텔레이션 신호를 생성하기 위해 입력 신호를 프리코딩하는 방법에 있어서,

제 1 산술 규칙에 따라 제 1 별개의 범위내에 포함된 입력 신호를 기본 레벨로 맵핑하는 단계와,

상기 제 1 산술 규칙과 다른 제 2 산술 규칙에 따라 제 2 별개의 범위내에 포함된 입력 신호를 상기 기본 레벨로 맵핑하는 단계를 포함하는, 프리코딩 방법.
청구항 58은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 57 항에 있어서, 상기 제 1 별개의 범위는 그 중 몇 개가 거리 D1 만큼 떨어져 있는 복수의 신호 레벨들을 갖는 제 1 콘스텔레이션의 일부를 형성하고, 상기 제 2 별개의 범위는 그 중 몇 개가 D1과 다른 거리 D2 만큼 떨어져 있는 복수의 신호 레벨들을 갖는 제 2 콘스텔레이션의 일부를 형성하는, 프리코딩 방법.
청구항 59은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 57 항에 있어서, 상기 기본 레벨은 기본 콘스텔레이션 레벨들 내의 한 레벨이고, 상기 맵핑 단계는 별개의 각 범위에서 상기 기본 콘스텔레이션 레벨들내의 레벨로 다대일 매핑이 생성되도록, 별개의 각 범위를 상기 기본 콘스텔레이션 레벨들 내의 한 레벨로만 맵핑하도록 하는, 프리코딩 방법.
청구항 60은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 59 항에 있어서, 상기 콘스텔레이션 레벨들에 대한 인덱스의 함수로서 상기 기본 콘스텔레이션 레벨들 밖의 부분 결과를 상기 기본 콘스텔레이션 레벨들 내의 레벨로 맵핑함으로써 상기 맵핑된 콘스텔레이션 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 프리코딩 방법.
청구항 61은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 58 항에 있어서, 상기 입력 신호와 상기 피드백 신호를 함께 가산하여 부분 결과를 생성하는 단계와,

상기 생성된 부분 결과가 기본 콘스텔레이션 레벨들내에 포함되는지 여부를 결정하는 단계와,

상기 부분 결과가 기본 콘스텔레이션 레벨들내에 포함된다면 상기 매핑된 콘스텔레이션 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 프리코딩 방법.
청구항 62은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 58 항에 있어서, 상기 제 1 콘스텔레이션을 인덱싱하고, 상기 인덱스들의 함수로서 상기 제 1 콘스텔레이션을 기본 콘스텔레이션 레벨들로 맵핑하는 단계를 더 포함하는, 프리코딩 방법.
수신된 신호로부터 디코딩된 신호를 생성하기 위한 디코더에 있어서, 상기 디코더는,

복수의 별개의 범위들내에서 수신된 신호들을 기본 레벨로 맵핑함으로써 디코딩된 신호를 생성하도록 하는 맵퍼를 포함하며,

상기 맵퍼는 상기 복수의 별개의 범위들 중 적어도 2개에 대해 서로 다른 산술 규칙들에 따라 복수의 별개의 범위들을 상기 기본 레벨로 맵핑하도록 하는, 디코더.
제 63 항에 있어서, 상기 복수의 별개의 범위들은 제 1 별개의 범위와 제 2 별개의 범위를 포함하며, 상기 제 1 별개의 범위는 그 중 몇 개가 거리 D1 만큼 떨어져 있는 복수의 신호 레벨들을 갖는 제 1 콘스텔레이션의 일부를 형성하고, 상기 제 2 별개의 범위는 그 중 몇 개가 D1과 다른 거리 D2 만큼 떨어져 있는 복수의 신호 레벨들을 갖는 제 2 콘스텔레이션의 일부를 형성하는, 디코더.
청구항 65은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 64 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 콘스텔레이션들은 표준 mu-law 또는 A-law PCM 디코딩 테이블에서 상기 레벨들의 서브세트를 형성하는, 디코더.
청구항 66은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 64 항에 있어서, 상기 맵퍼의 제 1 산술 규칙은 상기 제 1 콘스텔레이션을 복수의 신호 레벨들로 분할함으로써 상기 제 1 별개의 범위를 상기 기본 레벨로 맵핑하고, 상기 신호 레벨들 중 몇 개는 거리 D1 만큼 떨어져 있는, 디코더.
청구항 67은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 66 항에 있어서, 상기 맵퍼는 상기 디코더가 상기 디코딩된 신호를 생성하도록 선택된 콘스텔레이션 레벨들에 대한 인덱스를 이용하는, 디코더.
청구항 68은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 63 항에 있어서, 상기 기본 레벨은 기본 콘스텔레이션 레벨들내의 한 레벨이고, 상기 맵퍼는 별개의 각 범위에서 상기 기본 콘스텔레이션 레벨들내의 레벨로 다대일 매핑이 생성되도록, 별개의 각 범위를 상기 기본 콘스텔레이션 레벨들 내의 한 레벨로만 맵핑하도록 하는, 디코더.
청구항 69은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 63 항에 있어서, 복수의 별개의 범위들내에서 수신된 신호들에서 상기 기본 레벨로의 맵핑을 식별하는 테이블을 더 포함하고, 상기 기본 레벨은 기본 콘스텔레이션 레벨들의 한 레벨인, 디코더.
수신된 신호를 디코딩하는 방법에 있어서,

제 1 산술 규칙에 따라 제 1 별개의 범위내에 포함된 수신된 신호를 기본 레벨로 맵핑하는 단계와,

제 2 산술 규칙에 따라 제 2 별개의 범위내에 포함된 수신된 신호를 상기 기본 레벨로 맵핑하는 단계를 구비하는, 디코딩 방법.
제 70 항에 있어서, 상기 제 1 별개의 범위는 그 중 몇 개가 거리 D1 만큼 떨어져 있는 복수의 신호 레벨들을 갖는 제 1 콘스텔레이션의 일부를 형성하고, 상기 제 2 별개의 범위는 그 중 몇 개가 D1과 다른 거리 D2 만큼 떨어져 있는 복수의 신호 레벨들을 갖는 제 2 콘스텔레이션의 일부를 형성하는, 디코딩 방법.
청구항 72은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 71 항에 있어서, 상기 맵핑 단계는 상기 제 1 콘스텔레이션을 복수의 신호 레벨들로 분할하는 단계를 포함하는, 디코딩 방법.
청구항 73은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 72 항에 있어서, 상기 제 1 콘스텔레이션을 인덱싱하고, 상기 인덱스들의 함수로서 상기 분할된 제 1 콘스텔레이션을 기본 콘스텔레이션 레벨들로 맵핑하는 단계를 더 포함하는, 디코딩 방법.
청구항 74은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 70 항에 있어서, 상기 수신된 신호가 제 1 콘스텔레이션 레벨들 또는 제 2 콘스텔레이션 레벨들내에 포함되는지 여부를 식별하는 단계를 더 포함하는, 디코딩 방법.