專利名稱：多載波高速調(diào)制/解調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明敘述一個(gè)高速數(shù)據(jù)調(diào)制/解調(diào)器，它用來在普通的有限帶寬的電話通道及類似的通道上傳送和接收數(shù)據(jù)，並詳細(xì)討論了通過減小碼間間隙和延遲的方法達(dá)到高速度並不存在附加失真的調(diào)制/解調(diào)器。
調(diào)制/解調(diào)器被開發(fā)為能在低擋的但通行的模擬電話聲音通道上傳送數(shù)字資料。具有在電話通道上傳送數(shù)據(jù)的能力不僅可以取消專門設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)(至少可以減少)，而且使起始站和終點(diǎn)站的數(shù)量大大增加，只受到電話線路的利用率(確切地說是不使用率)的限制。
調(diào)制/解調(diào)器通過把二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在電話通道上傳送的模擬信號(hào)來工作的，然后，發(fā)送以后，再將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變回?cái)?shù)字信號(hào)。這種轉(zhuǎn)換包括在發(fā)送端將數(shù)字信號(hào)調(diào)制或者編碼到載波信號(hào)上，和在接收端將收到的信號(hào)解調(diào)或解碼使得能再現(xiàn)數(shù)字信號(hào)。
由于引入了調(diào)制/解調(diào)器，發(fā)展結(jié)果已經(jīng)改進(jìn)了它們的速度和精度，導(dǎo)致系統(tǒng)能傳送9600比特/每秒，(見美國(guó)專利4，206，320和4，771，417)，最近達(dá)到14，400比特/每秒(見美國(guó)專利4，646，305)。另外參見美國(guó)專利3，955，141，4，085，449，4，355，397，4，514，825，4，653，044，4，686，690，4，734，920和4，796，279。
在電話通道上傳送數(shù)據(jù)的速度和精度受到抑制的一個(gè)問題(至少對(duì)使用多載波的系統(tǒng)來說)是稱為“群延時(shí)失真”。引起這種失真是由于不同頻率的相位延遲是不相同的。這種失真的結(jié)果是被傳送的合成的模擬信號(hào)的不同頻率到達(dá)接收端的時(shí)間不同，某些頻率滯后于其他的頻率，因此，一個(gè)信號(hào)符號(hào)或者幀可以與先前的或者以后的符號(hào)相干涉，例如，符號(hào)的后到的頻率與后面符號(hào)的先出現(xiàn)的頻率相干涉。
使用多載波的系統(tǒng)的另一個(gè)問題來自符號(hào)波形(被傳送的合成模擬信號(hào))是周期性的，因此，如果連續(xù)地傳送(一個(gè)接著一個(gè))，常常引起符號(hào)之間的突然中斷。這些中斷也在后面的符號(hào)中產(chǎn)生嚴(yán)重失真(從中斷的諧波)。
一種克服群延時(shí)失真問題和碼間中斷問題的方法(在美國(guó)專利4，206，320中有披露)是在符號(hào)之間規(guī)定一個(gè)間隙或者保護(hù)時(shí)間以減小碼間及中斷失真。那就是，在接收端解調(diào)器對(duì)波特時(shí)間的某一段安排解調(diào)器不管接收到的信號(hào)。當(dāng)然，這也增加了發(fā)送時(shí)間(即增加延時(shí))，換句話說，就是降低了發(fā)送率。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種通過電話通道高速和可靠的發(fā)送數(shù)據(jù)的改進(jìn)的系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，它至少每秒能準(zhǔn)確地發(fā)送19，200比特的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的就是提供這樣一種系統(tǒng)，它能減小碼間失真而不增加延時(shí)或降低發(fā)送率。
本發(fā)明的上述或其他目的在多載波高速調(diào)制/解調(diào)器的具體的實(shí)例中可得到了解，該實(shí)例在發(fā)送端產(chǎn)生一組載波信號(hào)，該組內(nèi)的每一個(gè)載波信號(hào)的頻率不同于該組的其他載波信號(hào)的頻率;用要傳送的數(shù)字資料的不同部分調(diào)制一組中的每一個(gè)載波信號(hào)，用作調(diào)制載波信號(hào)組的所有這樣的部分構(gòu)成數(shù)字資料的一個(gè)幀;依次合成每組已調(diào)制的載波信號(hào)以產(chǎn)生一幀波形。每幀波形按照快速富主葉反變換函數(shù)從一個(gè)頻率域信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)時(shí)間域信號(hào)。然后，每個(gè)已變換的波形被旋轉(zhuǎn)(線性的相位移動(dòng))因此它的起始點(diǎn)和斜率基本上與先前的已變換的波形的起始點(diǎn)和斜率相匹配。然后，已旋轉(zhuǎn)的波形被波形間無間隙地傳送到一個(gè)接收站。在接收站，接收到的波形基本上被再旋轉(zhuǎn)到旋轉(zhuǎn)前的原來的狀態(tài)。接收后再旋轉(zhuǎn)的波形按照快速富主葉變換函數(shù)從時(shí)間域變換回頻率域。最后，收到的並再旋轉(zhuǎn)的以及變換后的波形被解調(diào)以再現(xiàn)數(shù)字資料信息。
按照本發(fā)明的一種樣子，在發(fā)送端一些參考頻率被加到旋轉(zhuǎn)前的波形上而另一些被加到旋轉(zhuǎn)后的波形上。然后，在接收端，參考頻率的相位和幅度(從幀到幀它們是常數(shù))，用來確定每個(gè)波形上已經(jīng)旋轉(zhuǎn)過的量。因此，每個(gè)波形可以被正確地再旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的上述目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)在參照附圖作詳細(xì)說明后將是十分明顯的。


圖1和圖2分別是調(diào)制/解調(diào)器發(fā)射機(jī)和調(diào)制/解調(diào)器接收機(jī)的方框圖，它們都是按照本發(fā)明的原理構(gòu)成的;
圖3顯示的是適用于本發(fā)明的典型的構(gòu)象(Constellation)和點(diǎn)分配。
如前面指出的那樣，本發(fā)明的系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為通過一般的電話通道例如在開關(guān)電話網(wǎng)絡(luò)上可使用的通道發(fā)送數(shù)字資料。本發(fā)明的系統(tǒng)一個(gè)典型的具體實(shí)例通過使用固定頻率載波信號(hào)組或幀，例如每幀18b，允許以每秒19.2千比特的速度發(fā)送。載波信號(hào)被幅度和相位用二進(jìn)制數(shù)據(jù)調(diào)制或編碼，例如每載波信號(hào)7比特，于是每幀是1302比特。載波信號(hào)之間的頻率間隔是一些固定的值(例如15.625Hz)，對(duì)于最低載波信號(hào)頻率組在312.5Hz，而最高載波信號(hào)頻率組在3203Hz。調(diào)制以后，一幀的載波信號(hào)總加起來得到一幀波形最終發(fā)送到接收站，在接收站數(shù)字資料可以被恢復(fù)。
圖1展示的是按照本發(fā)明構(gòu)造的調(diào)制/解調(diào)器發(fā)射機(jī)的具體實(shí)例。發(fā)射機(jī)包括一個(gè)幀緩沖器4，用來接收、暫存和分組或者組織輸入的一串二進(jìn)制數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)的分組或者組織是在微處理機(jī)8控制下實(shí)現(xiàn)的，微機(jī)8比如可能是得克薩斯儀器公司的數(shù)字信號(hào)處理芯片320c255。關(guān)于上面給出的典型的速率和特性，為了送數(shù)字資料的速率為在幀中每秒19.2千比特，每秒15.625幀，在每幀中需要包括1228.8比特。但是，上面指定的編碼或者調(diào)制能力是每幀1302比特，因此如果要發(fā)送的每幀確定為1229數(shù)據(jù)比特，則每幀還余73比特可以利用。這些剩余的比特將用作誤差檢測(cè)和校正，以后將會(huì)敘述。在任何情況下，如決定每幀發(fā)送1229比特?cái)?shù)據(jù)，幀緩沖器4應(yīng)該具有至少暫存1229比特?cái)?shù)據(jù)的能力。然而，由于時(shí)鐘通常存在不準(zhǔn)確性1幀緩沖器4應(yīng)該存儲(chǔ)一些額外的比特，例如存1232比特，以補(bǔ)償定時(shí)的不準(zhǔn)確。
幀緩沖器4將它存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到密碼器8，一次一幀，密碼器使數(shù)據(jù)以眾所周知的方式隨機(jī)化以避免固定的或不變的數(shù)據(jù)長(zhǎng)序列發(fā)送。加密后的數(shù)據(jù)送到一個(gè)誤差檢測(cè)/校正編碼器12，在12中加進(jìn)作為誤差檢測(cè)和校正用的冗余位。例如，根據(jù)上面的規(guī)定的參數(shù)，如果每幀包括1232比特?cái)?shù)據(jù)，加上冗余的70比特就提供每幀1302比特總量，達(dá)到要發(fā)送的每秒19.2千比特的速率。利用各種周知的編碼技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)誤差的檢測(cè)和校正編碼，如字組奇偶或者卷積編碼法就是一種方法。雖然編碼功能以及密碼功能被表示為在這里是由單個(gè)單元實(shí)現(xiàn)的，但這種功能也能用微機(jī)8來實(shí)現(xiàn)。
編碼數(shù)據(jù)加到QAM(正交幅度調(diào)制)調(diào)制器16，它將每幀(1302比特)分成7比特的子集，然后在不同的載波頻率中的一個(gè)上編碼。QAM按照?qǐng)D3所示的等距信號(hào)星座用數(shù)據(jù)比特子集來調(diào)制每一個(gè)載波頻率的幅度和相位。圖3中框線的每個(gè)交點(diǎn)加上中心垂直線300和中心水平線304的四個(gè)端點(diǎn)共為128點(diǎn)中的每一個(gè)7位數(shù)據(jù)字規(guī)定了128個(gè)不同相位(點(diǎn)的角度位置)和幅度(星座中心到點(diǎn)的距離)。那就是按照星座每7位數(shù)據(jù)字指定一個(gè)不同的相位和幅度並且當(dāng)相應(yīng)的7位字要發(fā)送時(shí)該相位和幅度用來調(diào)制一個(gè)載波頻率。這128個(gè)不同的點(diǎn)除了每隔一點(diǎn)外盡可能的在相位和幅度上隔開。當(dāng)然，這種星座的應(yīng)用是大家熟知的。QAM調(diào)制也是眾所周知的，比如，可參看美國(guó)專利4，085，449。
用調(diào)制器16的調(diào)制已經(jīng)敘述過了，好象連續(xù)波或者載波信號(hào)在被調(diào)制(這將是最基本的結(jié)果)，但是，在圖1中的發(fā)射機(jī)工作的這一階段，是用數(shù)字的方法實(shí)現(xiàn)的，以后將提到，這數(shù)字信息將轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
調(diào)制以后，載波信號(hào)與參考頻率1產(chǎn)品器24和參考頻率2產(chǎn)生器28產(chǎn)生的兩個(gè)參考頻率一起送到加法器20，加法器將所有的頻率加起來形成一個(gè)合成幀(或符號(hào))信號(hào)。參考頻率1和2是相互不同的並且被提供來便于合成幀信號(hào)的旋轉(zhuǎn)和反旋轉(zhuǎn)或“再旋轉(zhuǎn)”，以后將會(huì)提到。
加法器20把每個(gè)合成幀信號(hào)送到自適應(yīng)均衡器電路32，它對(duì)要發(fā)送的合成信號(hào)“予補(bǔ)償”以補(bǔ)償?shù)湫偷碾娫捦ㄓ嵧ǖ赖乃p。這種予補(bǔ)償包括改進(jìn)載頻信號(hào)的幅度，事先解決幅度的失真，這種失真在電話通訊通道中是會(huì)產(chǎn)生的。事實(shí)上，對(duì)于通訊通道平均衰減作為頻率的函數(shù)是能夠被確定的，並且用調(diào)制信號(hào)的實(shí)部和虛部乘這個(gè)函數(shù)的倒數(shù)，因此，經(jīng)傳送和預(yù)期的衰減以后，接收機(jī)將收到比沒有予補(bǔ)償過的信號(hào)更接近所發(fā)送的頻率信號(hào)。
自適應(yīng)均衡器32把合成幀信號(hào)加到一個(gè)快速富立葉反變換電路44，該電路將信號(hào)從頻率域轉(zhuǎn)換到時(shí)間域。圖1和圖2的調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)具有以上說明過的特性，選擇8KHz的發(fā)送時(shí)鐘(因而配備一個(gè)8KHz的振蕩器)，用每一個(gè)幀組成512個(gè)時(shí)鐘周期(每一幀的開始和結(jié)束時(shí)分頻器40向微機(jī)8提供一個(gè)信號(hào)，也就是每512個(gè)時(shí)鐘周期提供一個(gè))。具有這些特性，自適應(yīng)均衡器32向快速富立葉反變換電路44提供順序的合成幀信號(hào)，該信號(hào)由512個(gè)頻率域樣本組成，它們是由256個(gè)真的和假的頻率分量組成。這些合成的幀信號(hào)被電路44變換成每幀512個(gè)數(shù)字式時(shí)間域樣本並將它們送到旋轉(zhuǎn)和匹配緩沖電路48。
電路48在微機(jī)8的控制之下順序?qū)⒑铣蓭盘?hào)(由512個(gè)時(shí)間域樣本代表)儲(chǔ)存在緩沖器中，作為使每個(gè)幀信號(hào)端點(diǎn)的幅度和斜率與下一個(gè)隨后的幀信號(hào)的幅度和斜率匹配之用。通過旋轉(zhuǎn)(相位移動(dòng))每一個(gè)隨后的幀信號(hào)直到十分接近匹配才完成。如果幀信號(hào)被看作連續(xù)的幀波形(最終它們將是)，那末，每幀波形的起始點(diǎn)能夠被看到正在移動(dòng)一直到波形中的點(diǎn)到達(dá)那個(gè)點(diǎn)處的幅度和斜率與剛才產(chǎn)生的幀波形的端點(diǎn)的幅度斜率和精密地匹配為止。這樣做的理由是從任何幀波形的末端到下一個(gè)幀波形的起始的正常移動(dòng)時(shí)幅度上會(huì)急劇地下落和升高，當(dāng)從數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換時(shí)，這種急劇變化對(duì)在發(fā)送會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)的頻率和碼間幀間的干擾。在老的技藝中解決這個(gè)問題的方法是提供一段碼間或幀間的間隙，因此在信號(hào)幅度中急劇地下落和升高將被一段間隙所分開，使這種變化較緩慢的產(chǎn)生。例如，見美國(guó)專利4，206，320，然而，這會(huì)帶來延遲和降低發(fā)送率。
由于快速富立葉變換信號(hào)是周期性的，每個(gè)合成的幀信號(hào)將開始和結(jié)束在同樣的幅度上。所以信號(hào)可以被旋轉(zhuǎn)，以規(guī)定一個(gè)此信號(hào)的新的起始和結(jié)束，這新的起點(diǎn)和終點(diǎn)本質(zhì)上具有同樣的幅度和斜率。因而，合成的幀信號(hào)可以被旋轉(zhuǎn)(連續(xù)的相位移動(dòng))，所以，它們的新起點(diǎn)在幅度和斜率上與前一個(gè)幀信號(hào)的終點(diǎn)是匹配的;然后，發(fā)送的幀信號(hào)在接收端可以被反向旋轉(zhuǎn)或者“再旋轉(zhuǎn)”以恢復(fù)原來的幀信號(hào)或者波形。
因?yàn)槊總€(gè)合成幀信號(hào)已經(jīng)被隨機(jī)化了(用密碼器8)統(tǒng)計(jì)地說在時(shí)間域幀信號(hào)中總存在幾個(gè)點(diǎn)，那里的幅度和斜率將與先前一幀信號(hào)的終點(diǎn)幅度和斜率相匹配。旋轉(zhuǎn)和匹配緩沖電路48僅僅旋轉(zhuǎn)每個(gè)幀信號(hào)直到幀信號(hào)的起始兩至三個(gè)樣本(512個(gè)總數(shù)中)的幅度和斜率與先前一幀信號(hào)的末端兩至三個(gè)樣本相匹配。另外，雖然均衡電路、FFT和旋轉(zhuǎn)和匹配功能圖示為由單獨(dú)單元來實(shí)現(xiàn)的，這些功能也都可由微機(jī)8來實(shí)現(xiàn)，如果想這么做的話。
當(dāng)以上敘述的匹配達(dá)到時(shí)，被旋轉(zhuǎn)的幀信號(hào)準(zhǔn)備加到加法器52上。加法器52將已旋轉(zhuǎn)的幀信號(hào)(假定要求旋轉(zhuǎn))加上第三個(gè)參考頻率(由參考頻率3產(chǎn)生器56送來的)。這個(gè)參考頻率用作同步目的，也就是指示每幀的起始和終止。由于參考頻率3加到旋轉(zhuǎn)后的合成幀信號(hào)上，所以可以用它作為接收與發(fā)送的同步。選擇參考頻率3的頻率使得在一幀時(shí)間內(nèi)包含周期的一個(gè)整數(shù)倍。例如，對(duì)于8KHz的時(shí)鐘率和512個(gè)時(shí)鐘周期組成一幀，如果參考頻率選為296.875Hz，則對(duì)參考頻率3來說每幀有19個(gè)周期。參考頻率3產(chǎn)生器56提供參考頻率信號(hào)到加法器52，因此，隨著每一幀而改變信號(hào)的極性。在這種方法中，在接收機(jī)中作為參考頻率3信號(hào)極性改變的點(diǎn)就很容易確定每幀的起始和結(jié)束，因此就可與發(fā)射機(jī)同步了。參考頻率3連同參考頻率1和2還可用作確定每一合成幀信號(hào)的旋轉(zhuǎn)量。
加法器52給出的合成幀信號(hào)加到數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器60，它產(chǎn)生一個(gè)模擬波形體顯了適于通過電話通道發(fā)送的每個(gè)幀信號(hào)。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器60把波形送到數(shù)據(jù)存取排列電路64，它將圖1的發(fā)射機(jī)連到電話通道68上。DAA電路64包括與電話系統(tǒng)接口所必需的電路，其中包括系統(tǒng)保護(hù)和常規(guī)的裝置。
圖2畫的是按照本發(fā)明構(gòu)成的調(diào)制/解調(diào)器接收機(jī)的一個(gè)具體實(shí)例。該接收機(jī)包括一個(gè)數(shù)據(jù)存取排列電路72用來將接收機(jī)的部分電路連到電話通道68上，數(shù)據(jù)信號(hào)是通過此電話通道傳送過來的。DAA電路72把接收到的信號(hào)提供給數(shù)字控制的放大器76，該放大器的增益由從微機(jī)80收到的輸入數(shù)字決定。微機(jī)80和圖1中的微機(jī)8一樣可以用得克薩斯儀器公司的數(shù)字信號(hào)處理芯片320C255。
放大器76將收到的信號(hào)放大到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器80所要求的電平並且將信號(hào)加到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。這可以通過計(jì)算先前轉(zhuǎn)換的一幀波形的采樣組的功率電平來完成，然后算出下一幀波形的新的增益值。放大器76的增益只是在幀變換時(shí)才改變，也就是在兩幀之間。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器80限制輸入信號(hào)的頻帶並且以8KHz的采樣率將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐淮當(dāng)?shù)字量，它由從微機(jī)8收到的采樣門來確定。
采樣后的數(shù)字信號(hào)被加到群延時(shí)均衡電路84上，該電路從收到的符號(hào)或幀中去除群延時(shí)效應(yīng)。這種均衡是大家熟知的，用從以前傳送的一列已知相位的幀來確定對(duì)于所傳送的不同頻率將發(fā)生何種延時(shí)的方法來實(shí)現(xiàn)。
然后，收到的信號(hào)送到頻率校正電路88，這電路以一般的方式校正在傳送期間信號(hào)已經(jīng)發(fā)生的任何頻率偏移和相位誤差。頻率校正過的數(shù)據(jù)被頻率校正電路88送到再旋轉(zhuǎn)電路92，把這些數(shù)據(jù)緩存到512個(gè)采樣塊中去，這些采樣塊是由來自幀信號(hào)檢測(cè)器94經(jīng)微機(jī)確定的接收機(jī)幀定時(shí)所規(guī)定的。具體地說，參考頻率3信號(hào)的極性的每一個(gè)改變都被幀信號(hào)檢測(cè)器94檢出，例如利用哥斯特斯回路(Costas loop)檢測(cè)排列以指示一幀的結(jié)束和另一幀的起始。幀信號(hào)檢測(cè)器94通知微機(jī)80指示每一幀的起始和終止，也通知微機(jī)參考頻率3中的任何頻率移動(dòng)。后一個(gè)信息由微機(jī)80送到頻校正電路88讓它對(duì)合成信號(hào)的頻率偏移給予校正。
隨著數(shù)據(jù)幀正確地同步，旋轉(zhuǎn)的量能夠很容易地通過對(duì)參考頻率1和2的檢驗(yàn)而被確定，參考頻率1和2是在圖1的發(fā)射機(jī)中被加到旋轉(zhuǎn)以前的發(fā)送信號(hào)上的，因此也被旋轉(zhuǎn)了。由于這兩個(gè)參考頻率是不同的，並且在一幀時(shí)間周期內(nèi)兩個(gè)頻率之間相對(duì)相位差以相同的式樣變化，這種相位差的檢測(cè)將表示每幀波形旋轉(zhuǎn)的量。例如，如果把兩個(gè)頻率加到發(fā)射機(jī)的每幀波形上，如果是在每幀的起始是同相的(當(dāng)然在這幀的末端相位相差一個(gè)預(yù)定的量)，然后，每一收到的幀波形就被旋轉(zhuǎn)直到到達(dá)波形中參考頻率1和2的相位差為零一那個(gè)點(diǎn)就表示符號(hào)或幀的未被旋轉(zhuǎn)的起始點(diǎn)。
每一再旋轉(zhuǎn)的幀波形被再旋轉(zhuǎn)電路92加到快速富立葉變換電路96，該電路將數(shù)據(jù)從時(shí)間域返回到頻率域中，使用的方法是普通的快速富立葉算法。然后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)被送到幅度和相位校正電路100。這個(gè)電路以常規(guī)的方法用一列最初傳送的信號(hào)波形確定的量校正收到信號(hào)的幅度和相位。采用從最初傳送的一列信號(hào)中得出的檢查表的方法可以實(shí)現(xiàn)這種校正。然后，校正過的信息被加到QAM解調(diào)器104，解調(diào)器104用把單個(gè)載波的實(shí)部和虛部與存儲(chǔ)的信號(hào)構(gòu)象(圖3)相比較並且選出與收到的點(diǎn)最接近的信號(hào)點(diǎn)的7位字。然后解調(diào)后的信號(hào)送到一個(gè)誤差檢測(cè)/校正檢測(cè)器108以確定和校正任何位誤差，在1232總字長(zhǎng)中除去冗余的70位后的合成字送到解密器112。解密器112執(zhí)行的只是與發(fā)射機(jī)中執(zhí)行的加密功能相反的功能，以恢復(fù)要傳送的真正的數(shù)據(jù)位。然后數(shù)據(jù)送到一個(gè)輸出幀緩沖器116，它執(zhí)行圖1中幀緩沖器4的相反的功能，即開放此數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)串行位流加到一個(gè)接收或者應(yīng)用裝置去(圖中未畫出)。
在敘述過的方法中，提供了一種傳送數(shù)據(jù)的字符間或幀間不需要插入延時(shí)或間隙的調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)，因此避免了其他方面引起的延時(shí)。碼間或者幀間的干涉(這種干涉一般由傳送幀序列中幀間幅度突然改變引起的)通過旋轉(zhuǎn)每幀波形而避免了，因此，它的起始點(diǎn)在幅度和斜率方面基本上與前一幀波形的末端點(diǎn)的幅度和斜率相匹配。在接收端，再旋轉(zhuǎn)幀波形以恢復(fù)原來的信號(hào)。
應(yīng)該明白，上述裝置只是本發(fā)明的原理應(yīng)用的一個(gè)例證。大量的修改和替代裝置可以由精通此技術(shù)的人提出而並不脫離本發(fā)明的精神和范圍，並且所附的權(quán)利要求同樣適用于所有這些修改和裝置。
權(quán)利要求
1.在電話通道或者類似的通道上傳送數(shù)字資料信息的調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)包括連續(xù)產(chǎn)生載波信號(hào)組的裝置，一組中的載波信號(hào)的頻率與該組中其他載波信號(hào)的頻率不同，用數(shù)字資料的不同部分調(diào)制一組中的每一載波信號(hào)的裝置，用來調(diào)制一組載波信號(hào)的所有這些部分組成數(shù)字資料的一幀，連續(xù)地將每組的已調(diào)制信號(hào)組合在一起以產(chǎn)生一幀波形的裝置，連續(xù)地變換每個(gè)波形的裝置，按照快速富立葉反變換函數(shù)從頻率域信號(hào)變成時(shí)間域信號(hào)，旋轉(zhuǎn)每個(gè)已變換的波形的裝置，因而使它的起始點(diǎn)和斜率基本上與先變換的波形的末點(diǎn)和斜率相匹配，從發(fā)送站連續(xù)地向接收站發(fā)送已變換和已旋轉(zhuǎn)的波形的裝置，接收已發(fā)送的波形的裝置，再旋轉(zhuǎn)每個(gè)收到的波形使它基本上到達(dá)旋轉(zhuǎn)前的原來的狀態(tài)的裝置，變換每個(gè)已收到的、已再旋轉(zhuǎn)的波形的裝置，按照快速富立葉變換函數(shù)從時(shí)間域信號(hào)變成頻率域信號(hào)，對(duì)每個(gè)收到的、再旋轉(zhuǎn)過的波形解調(diào)的裝置，恢復(fù)數(shù)字資料信息。
2.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)還包括將第一和第二固定頻率參考信號(hào)加到每個(gè)波形上的裝置，這兩個(gè)參考信號(hào)的頻率彼此相差一個(gè)預(yù)定的值，並且與載波信號(hào)的頻率不同，將第三固定頻率參考信號(hào)加到已變換的、已旋轉(zhuǎn)的波形上的裝置，第三參考信號(hào)的頻率與載波信號(hào)的頻率不同，並且和第一、第二參考信號(hào)的頻率也不同，其中所述的再旋轉(zhuǎn)裝置包括處理第一、第二、第三參考信號(hào)以確定每幀波形的起始和所述的每幀波形旋轉(zhuǎn)的角度的裝置。
3.按照權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中所述的第三參考信號(hào)加入裝置包括產(chǎn)生比先前剛產(chǎn)生的第三參考信號(hào)相位超出180°的每個(gè)第三參考信號(hào)的裝置。
4.按照權(quán)利要求3的一個(gè)系統(tǒng)，其中載波信號(hào)間的頻率空隙為15.625Hz，而最低載波信號(hào)頻率為312.5Hz，第三參考信號(hào)頻率為296.875Hz。
5.按照權(quán)利要求4的一個(gè)系統(tǒng)，其中每組的載波信號(hào)數(shù)為186，數(shù)字資料是二進(jìn)制的，每個(gè)載波信號(hào)的二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)為7。
6.按照權(quán)利要求2的一個(gè)系統(tǒng)，其中所述的調(diào)制裝置包括對(duì)一組中的每個(gè)載波的幅度和相位調(diào)制的裝置，其中所述的解調(diào)裝置包括對(duì)每個(gè)收到的和已再旋轉(zhuǎn)的波形的幅度和相位解調(diào)的裝置。
7.從發(fā)送站通過電話通道或者類似的有限帶寬的通訊通道傳送二進(jìn)制數(shù)字資料到接收站的方法，在發(fā)送站包括以下步驟把數(shù)字資料組合到連續(xù)的數(shù)據(jù)幀中，每一幀具有一定數(shù)量的數(shù)據(jù)群，而每一群又包含預(yù)定數(shù)量的位。用各自的一個(gè)幀、位、群來調(diào)制一組中的每個(gè)固定頻率載波信號(hào)，一組中的每個(gè)載波信號(hào)具有與該組中的其它載波信號(hào)的頻率不同的頻率，每個(gè)已調(diào)制的載波信號(hào)代表位的不同群，綜合一組中的已調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)幀波形，按照快速富立葉反變換函數(shù)連續(xù)地變換每個(gè)幀波形，從頻率域信號(hào)變成時(shí)間域信號(hào)，旋轉(zhuǎn)每個(gè)已變換的波形，因此使它的起始點(diǎn)和斜率基本上與先前變換的幀的終止點(diǎn)和斜率相匹配，在接收站，接收已發(fā)送的波形的步驟是再旋轉(zhuǎn)每個(gè)收到的波形到它們?cè)瓉頉]旋轉(zhuǎn)的配置，按照快速富立葉變換函數(shù)變換每個(gè)已收到的、再旋轉(zhuǎn)過的波形，從時(shí)間域信號(hào)變成頻率域信號(hào)，解調(diào)每個(gè)頻率域信號(hào)波形以恢復(fù)數(shù)字資料對(duì)應(yīng)的幀。
8.按照權(quán)利要求7的方法還包括，在發(fā)送站的步驟還有加第一和第二固定頻率參考信號(hào)到每個(gè)幀波形上，第一和第二參考信號(hào)的頻率彼此不同並且與載波信號(hào)的頻率也不相同，加第三固定頻率參考信號(hào)到每個(gè)已變換的和已旋轉(zhuǎn)的波形上，第三參考信號(hào)的頻率與載波信號(hào)的頻率以及第一、第二參考信號(hào)的頻率不同，在接收站的步驟還有從第三參考信號(hào)確定每幀的起開點(diǎn)，從第一和第二參考信號(hào)確定每幀中旋轉(zhuǎn)的角度。
全文摘要
調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)包括一個(gè)含有振蕩器和調(diào)制器和發(fā)送部分，它包括一個(gè)連續(xù)地相互連接每組已調(diào)制信號(hào)以產(chǎn)生一幀波形的加法器，一個(gè)快速富立葉反變換電路，一個(gè)旋轉(zhuǎn)和匹配緩沖電路和一個(gè)發(fā)射機(jī)。調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)還包括含有電路的接收部分，它包括一個(gè)再旋轉(zhuǎn)電路，一個(gè)快速富立葉變換電路和一個(gè)解調(diào)器用以再現(xiàn)需傳送的數(shù)字資料。
文檔編號(hào)H04L27/34GK1056197SQ9010245
公開日1991年11月13日 申請(qǐng)日期1990年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月2日
發(fā)明者W·科特·多布森, 多納爾德·L·查非 申請(qǐng)人:英特利蒙德公司