專利名稱：同時進行模擬和數(shù)字通信的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及模擬和數(shù)字信號的同時傳輸，具體涉及以非多路復用方式和在通常的在共同擴張的頻帶內模擬和數(shù)字信號的同時傳輸。
在現(xiàn)有技術中，當話音和數(shù)據(jù)經一信道同時傳輸時，典型地，通過頻分復用或時分復用進行傳送。在頻分復用中，數(shù)據(jù)信道和話音信道被設置在信道帶寬的不同子頻帶上。這樣的例子是美國專利4，757，495，4，672，602和美國專利4，546，212。在時分復用的方案中，話音信號被取樣、被數(shù)字化并與數(shù)字數(shù)據(jù)交錯，以形成經有效信道通信的單一信息流。實際上，每種數(shù)字載波系統(tǒng)(例如T1載波系統(tǒng))就是這樣的例子。
1985年4月16日公開的美國專利4，512，013提出了一種令人感興趣的方法，它接近于同時進行話音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l分復用方法。該方法對話音信號進行濾波并把它加到一個已調制窄帶信號上，以形成被發(fā)送信號。該窄帶已調信號由一個用一載波調制的窄帶數(shù)字輸入信號產生，由此把頻率中的窄頻帶移到頻譜中幾乎沒有話音能量的位置上。在接收機處，根據(jù)在由已調數(shù)字信號占據(jù)的窄頻帶中話音能量是低的事實，通過適當?shù)慕庹{使該數(shù)字信號得到恢復。此后，已恢復的數(shù)字信號被再調制、自適應濾波并從接收的信號中減去。再調制的目的在于重復發(fā)信機的操作，而被自適應濾波以表明信道特征。結果為所接收的話音。如上所述，該方法的一個突出特征(如第2欄第13-18行所述)在于“一個完整的模擬話音信號和一個已調數(shù)據(jù)信號能夠在正常模擬話音信號頻帶的部分內通過該數(shù)據(jù)信號的復用經一正常模擬信道被發(fā)送，在所述頻帶中話音信號是存在的，并且其功率密度特征是低的”。美國專利4，517，013的方法是半雙工的。
在調制解調器領域，通過把數(shù)字信息轉換成模擬形式再經一信道傳送。在最基本的形式中，調制解調器對數(shù)字信號進行濾波(即使它在頻率中移動)以形成一個頻帶受限信號，并調制該信號以保留在通信信道的通帶內。在電話學中，例如該通帶可以是在300Hz與3500Hz之間。為了增加已調信號的攜帶信息的容量，更加先進的調制解調器采用了正交調制。正交調制經常被描述成二維信號空間。為發(fā)送話音信息的這種信號空間的使用在1992年1月14日公開的美國專利5，981，647中進行了披露。
描述過這種信號空間的使用以發(fā)送數(shù)據(jù)和話音的文章是A-jashi等人的“經單一電話信道的高速數(shù)字和模擬并聯(lián)傳輸技術”(見IEEE Transactions on Communications，Vol.30，No.5，May，1992，pp.1213-1218)。不同于已有技術，這里模擬和數(shù)據(jù)信號被分解成不同的時隙(TDM)或不同的頻帶(FDM)，它們描述了把模擬和數(shù)據(jù)信號分成兩個不同的QAM系統(tǒng)的信道。這就是說，Ajashi等人建議用模擬信號調制同相(in-phase)信道，用數(shù)據(jù)信號調制正交信道?；谶@種描述和對信道均衡的關心，Lim等人在“用于同時進行模擬/數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖赃m應均衡和相位跟蹤”(見BSTJ，Vol.60，No.9，Nov.1981，pp2039-2063)一文中對均衡器性能進行了分析(1981年BSTJ論文引述了作為“未發(fā)表的”1982年IEEE論文的信息)。
目前還沒有人能夠實現(xiàn)通過QAM系統(tǒng)的兩個信道同時發(fā)送數(shù)據(jù)和話音，并且也還沒有能夠實現(xiàn)以全雙工方式、經一個單一雙向頻帶有限通信信道同時利用數(shù)據(jù)和模擬信號進行通信。
當使用本發(fā)明的原理時，能同時進行模擬信息和數(shù)字信息通信。一般說來，當通信信道被作為一個多維空間考慮時，數(shù)字信號被分成多個碼元，并且這些碼元被映象到在它們之間具有一預置距離的信號空間。模擬信號(通常在幅度上被限于小于分離碼元距離的一半)被轉換成分量信號并且被加(即矢量加)到各碼元上。和信號然后被發(fā)送給接收機，在那里各碼元被檢測并從已接收的信號中減去，以產生模擬信號分量。
在一個示例性實施例中，進入發(fā)送機部分的數(shù)字流被分成多個字，每個字被映象到一對碼元分量上。進入發(fā)送機部分的模擬信號被取樣，并由每對連續(xù)的取樣構成一組模擬矢量分量。各模擬矢量分量分別與各碼元分量相加，各分量之和被QAM調制，以形成輸出信號。各模擬取樣對能夠通過僅延遲模擬信號和對已延遲的和未延遲的形式取樣來產生。
在接收機處，信號首先被解調，并且根據(jù)標準調制技術檢測該數(shù)字信號。然后，被檢測的數(shù)字信號從已接收的信號中減去，以形成多個模擬取樣對，它們被組合以重新構成模擬信號。
線性均衡、回聲消除、預加重，以及其它在調制解調器領域公知的改善措施均可應用在使用本發(fā)明原理的各實施例中。


圖1表示現(xiàn)有技術的調制解調器的基本結構;
圖2示出用于圖1系統(tǒng)的信號空間和一個示例性的信號星座圖;
圖3示出一個QAM模擬系統(tǒng)的信號空間;
圖4示出一個交變的數(shù)字和模擬系統(tǒng)的信號空間;
圖5示出一個組合式數(shù)字和模擬系統(tǒng)的信號空間;
圖6表示用于組合式數(shù)字和模擬系統(tǒng)的發(fā)送機部分的一個實施例;
圖7示出形成圖5的信號空間的矢量相加;
圖8表示一種正交調制方案;
圖9示出允許一個以上的模擬信號源被同時發(fā)送的裝置;
圖10示出響應圖5所示的信號空間的接收機的主要部件;
圖11示出包括自適應均衡器的接收機的方框圖;
圖12示出一個完整的調制解調器的方框圖;
圖13示出一個與圖12所示的調制解調器稍有不同的實施例;
圖14示出量化模擬取樣的一種結構;
圖15示出利用模擬取樣的偽隨機乘法的加密擾頻器的方框圖;
圖16示出被設置在調制解調器的模擬輸入端與模擬端口之間的處理器75，該處理器被用于執(zhí)行各種信號預處理功能，例如線性預測編碼;
圖17示出示例線性預測編碼的方框圖;
圖18示出示例性交替使用不同信號空間的方框圖;
圖19示出與軟件支持有關的被公開的調制解調器的使用情況;
圖20示出與設備診斷和維護有關的被公開的調制解調器的使用情況;
圖21示出具有與設備診斷和維護有關的被公開的調制解調器和與無線基站耦合的調制解調器一起使用的情況;
圖22示出與一呼叫中心有關的被公開的調制解調器的使用情況;
圖23示出被公開的調制解調器在交互式游戲環(huán)境中的使用情況;
圖24示出了被公開的調制解調器以交互公式與電視顯示器一起使用情況的方框圖;
圖25示出了在PCMCIA配置情況下被公開的調制解調器，適于包含在無線設備例如無線計算機中;
圖26示出被公開的調制解調器在包括可視功能的電話設備中的使用情況;
圖27示出被公開的調制解調器在傳真機中使用的情況;
圖28示出被公開的調制解調器在個人計算機的使用情況;
圖29示出被公開的調制解調器在“老式”電話中的使用情況;
圖30示出包括被公開的調制解調器和當其不工作時將該調制解調器旁路的裝置的方框圖。
為了把本公開物放在上下文中，圖1示出調制解調器的最基本的方框圖，該調制解調器利用正交調制技術傳送數(shù)字數(shù)據(jù)。虛線部分100是該調制解調器的發(fā)射機部分，虛線部分200是該調制解調器的接收機部分。具體地說，在圖1的發(fā)射機部分中，數(shù)字數(shù)據(jù)被施加到一個“1對2”映象器110，而映象器110產生兩個輸出，它們典型地被稱作同相和正交的取樣值。同相取樣值經低通濾波器150被提供給調制器120，調制器120把所施加的信號與一個載波即圖1中的Sinwt相乘。正交取樣值經低通濾波器160被施加到調制器130，調制器130把所施加的信號與另一個載波相乘。第二個載波與第一個載波正交，亦即coswt。濾波器150和160必須被頻帶受限在小于w，以便避免折疊，并且被頻帶限在至少為映象器110的輸出取樣速率倒數(shù)的一半。調制器120和130的輸出信號在部件140中相加，以產生該調制解調器的發(fā)射機部分的模擬信號。
在工作中，被施加到圖1所示裝置的數(shù)字數(shù)據(jù)是一個比特流。部件110把輸入信號看作一個碼元流，并把每個碼元映像成一個同相模擬取樣值的一個正交模擬取樣值，所述的每個碼元都包括預選數(shù)量的連續(xù)比特。
本領域的專業(yè)人員經常通過信號空間圖來描述圖1所示裝置所執(zhí)行的操作，如圖2中所示。X軸對應一個載波信號(例如coswt)，Y軸對應另一個載波信號(sinwt)。由部件110傳遞的同相和正交取樣值實際上在圖2的信號空間中確定了一個位置。因此，部件110能夠產生的這組可能的取樣值對應著圖2的信號空間描述中的一組取樣點(即點的星座)。在圖2中通過圖示示出了一個4點信號星座。然而，眾所周知，人們能夠生成具有大量信號點的信號點星座。
按照圖2所示的特定的點的星座，為了接收由圖1所示裝置調制的信號，只必須確認被接收信號是在信號空間的第一、第二、第三或第四象限中。這意味著在被接收的信號中存在著很大的活動余度，并且任何仍處在正確象限中的被接收信號被映象到該象限中的正確星座信號點。擴展到其他(并且也許更大)的星座，信號空間能被分成多個區(qū)域，相應于被接收信號定位的區(qū)域執(zhí)行接收機的判決。我們稱這些區(qū)域為“鄰近”區(qū)域。
返回到圖1并說明調制解調器的接收機部分，已調信號被施加到解調器210。該解調器210恢復同相正交分量，并把它們施加給限幅器220。限幅器220把同相正交分量轉換成碼元，并且把這些碼元提供給“解映像”器230?！敖庥诚蟆逼?30把這些碼元映象成比特流，以形成被恢復的數(shù)字數(shù)據(jù)流。
如果沒有任何信號衰減(諸如由于信道中加入噪聲引起的)，則由解調器210接收的信號完全與由加法器140發(fā)送的信號相同，并且(由限幅器)發(fā)現(xiàn)該信號的各鄰近區(qū)域的判定是相對簡單和無錯誤的。然而，加到被發(fā)送信號上的噪聲使被接收信號在信號空間中移動，并修改送到限幅器220的輸入。換句話說，加到經該通信信道流動的信號上的噪聲信號與圖2信號空間中的一個矢量信號相對應，它被加到一個被發(fā)送的取樣點上。該被加矢量具有未知的幅度和未知的相位。隨后，被加噪聲把一個與信號空間中一個點相對應的被發(fā)送信號轉變成該信號空間中的一個區(qū)域。這種現(xiàn)象在圖2中用圓環(huán)11來描述。有人把這種圓環(huán)稱作“噪聲云”環(huán)繞被發(fā)送信號的信號空間。
根據(jù)以上描述很清楚，為了無差錯地檢測被發(fā)送信號，鄰近區(qū)域必須是足夠的大，以環(huán)繞該噪聲云。因為被發(fā)送信號的平均能量典型地受到其他條件的限制，所以向信號星座覆蓋的由X和Y軸代表的無限空間的擴展也受到限制。這一點在圖2中用圓環(huán)12表示。由圓環(huán)12強加的、與由噪聲條件強加的對鄰近區(qū)域大小的限制相關聯(lián)的限制，限制了在星座中被發(fā)送信號點的數(shù)量。
如上所述，可以看出在典型的調制解調器設計中，允許的信號能量和所期望的信道合并的逼真度控制著星座的大小。噪聲較小的信道可允許較大的星座，而較大的星座允許較高的數(shù)字數(shù)據(jù)通過量。這導致了一個全新的觀念，即，利用所有的或基本上所有的可用信號空間來進行信息的傳輸。按照這種全新的觀念，在圖3中示出了一個發(fā)射機信號空間，在該信號空間內隨意地示出了多個信號點。這些點是用來說明發(fā)射機被允許發(fā)出的各種矢量的。不再有“點的星座”，其中在各星座點之間必須作出判決;這里僅具有完整的信號空間。換句話說，而不具有被映象到一信號空間內的一固定星座上的數(shù)字信號，圖3描繪了被映象到一信號空間的模擬信號。當構成同相分量的模擬信號與構成正交分量的模擬信號無關時，圖3中可行的信號空間可以是矩形的。
在認識到按照圖3的信號空間發(fā)送模擬信號的優(yōu)點之后，另一項革新就是在圖2和圖3的信號空間之間交替。即，該項革新是，當需要發(fā)生時發(fā)送用戶模擬信號或者用戶數(shù)據(jù)信號。這些在圖4中示出。
另外，在認識到按照圖4的信號空間既可以發(fā)送模擬也可以發(fā)送數(shù)字信號的優(yōu)點以后，會發(fā)現(xiàn)可以采用完全不同的通信手段，使模擬和數(shù)字信號的傳送能同時表示在一個組合信號空間中，這些在圖5中示出，為了便于說明，用虛線21和22標記的邊界標示出了4個相鄰的區(qū)域。
如圖5所示，形成圍繞每個數(shù)字星座點(例如點31)的“信號云”的模擬信號應被限制在它們的動態(tài)范圍內，以便被完全包含在相鄰區(qū)域內。因此，這里恰好是在星座大小(它直接影響數(shù)字的通量)和被發(fā)送模擬信號的動態(tài)范圍(在某些情況下它譯成“分辨率”)之間的一個折衷。
圖6示出了最基本地說明了本發(fā)明所公開的原理的一種配置。它包括一個“1對2”映象器60，它響應施加在線路61上的數(shù)字信號。映象器60在線路62和63上產生兩個輸出信號，其中每一個輸出信號都具有與到達線路61上的數(shù)字信號相關的量化幅度的脈沖。圖6還包括一個“1對2”映象器50，它響應在線路51上施加的一個模擬信號，并在線路52和53上產生兩個輸出信號，每一個輸出信號都具有與線路51上模擬信號相關的連續(xù)幅度的脈沖。輸出52和62在加法器70中被合并，輸出53和63在加法器80中被合并。加法器70和80的輸出構成由圖5的信號空間表示的信號的各個分量。如圖1中所示，加法器70和80的輸出經低通濾波器150和160施加給調制器120和130，并在加法器140中求和，以構成如在調制解調器領域被典型公知的已調信號。
在圖6中，部件60被描述為一個“1對2”映象器。然而，應該清楚部件60可以是一個“M對N”映象器。這就是說，部件60能夠響應多個(M)數(shù)字信號。并且它能產生不同的多個(N)輸出信號。類似地，部件50可以是一個“J對K”編碼器，它響應多個模擬信號。同樣地，由跟在部件50和60后面的一批部件(即部件70、80、120、130、140、150和160)構成正交調制器90，所構成的正交調制器90可以響應部件50和60預定產生的任何多個輸出(例如，三維空間、四維空間，等等)。更準確地說，這些部件必須考慮所有被施加的輸入信號，并且這意味著它們必須能夠處理K或N(隨便哪個大)個信號。然而，在這樣一種情況中，用戶可以假設兩個中較大的(K或N)是該系統(tǒng)的維數(shù)，并且某些維即沒有數(shù)字數(shù)據(jù)，也沒有模擬數(shù)據(jù)(隨便哪個被施加)。當然，如果具有沒有數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)的“維”，則其他信息能夠經這些維發(fā)送，例如均衡“副(side)”信息。
在信號空間這方面，部件50和60的N個輸出信號(假設N＞K)對應于多維空間例如N維空間中的矢量的分量集。該多維空間的座標對應于正交調制器90內的正交調制信號。在圖6中，兩個正交調制信號是coswt和sinwt，但其他調制信號也是可能的，諸如碼分多址(CDMA)模板(template)。為了說明的目的，正交調制信號是產生包括共存的各部件信號的被發(fā)送信號的調制信號，并且還允許接收機把接收的信號分離成其組成部件信號，這些信號是響應每一調制信號產生的信號。相應于圖5還可以看出，正交調制器90執(zhí)行由各分量代表的碼元矢量的矢量求和，所述各分量是由部件60利用由部件50產生的各分量表示的模擬信息矢量產生的。在圖7中對這些將作進一步描述。
參考圖1，可能會注意到，即使當加法器70和80的輸出信號被直接通信(例如被發(fā)送)，沒利用在正交調制器90中組合它們時，本文公開的原理也可以使用，而不一定要把它們合并到正交調制器90中。而且，正交調制器90可以只是一個帶移裝置。就加法器70(例如)的輸出是頻帶受限的來說，加法器80的輸出能被移動超過加法器70的頻帶受限輸出信號，并與加法器70的輸出信號相合并。這些在圖8中示出?？梢岳斫?，本文所公開的原理可以加以運用在沒有數(shù)字流存在的那些場合而無需使用部件60。
在立即公開這一點上，一直隱含的是施加到圖6的部件50的輸入信號是模擬的。然而，這并不必須是嚴格的情況。按照傳統(tǒng)技術，頻帶受限的模擬信號能夠被取樣(在合適的耐奎斯特界限內)。因此，可以理解，施加給部件50的輸入信號可以是一系列模擬取樣。此外，被取樣的模擬信號能夠被量化并以數(shù)字形式表示。確實，已被取樣和轉換或數(shù)字形式的模擬信號然后被轉換成調幅格式的幅度量化脈沖，例如通常的PCM。所有這些表示是模擬信號的表示。例如，幅度量化的PAM脈沖集與量化誤差界限內的原始模擬信號是等同的，所述量化誤差是由取樣和量化(A/D轉換后跟著D/A轉換)過程引入的。
在部件50的輸入端允許模擬信號的取樣和幅度量化這一事實提供了許多益處。其一，它允許將呈現(xiàn)的信號以數(shù)字格式施加給部件50。其二，它允許不同信息源的簡單復用。于是，例如部件50、60和90能夠按照目前調制解調器的現(xiàn)實來實現(xiàn)，即利用一個或多個微處理器在存貯程序控制下執(zhí)行。
圖9示出了一個輸入信號復用的例子，它給出了一個包括A/D轉換器組30及其后跟著一個多路復用器40的實施例。轉換器組30把多個模擬信號，例如線路33和34上的信號轉換成數(shù)字格式，多路復用器40對它的輸入信號多路復用，并把它們施加給部件50。部件30和40分別是通常的A/D和多路復用器。
部件30和40的組合允許提供若干窄帶模擬信號給正交調制器90?；镜南拗剖禽d波頻率和信道的可允許傳輸帶寬。當然，窄帶信號可以來自任何信號源。例如，安裝在救護車上的系統(tǒng)可以犧牲一些話音帶寬，以便允許血壓和心臟脈動速率的窄帶遙測數(shù)據(jù)與話音同時被發(fā)送。
據(jù)此，可以包括一個話音信號能量檢測器，例如美國專利5，081，647中所公開的，它可檢測靜寂周期，并在這些靜寂周期期間發(fā)送不急迫的遙測數(shù)據(jù)。靜寂周期可以是自然出現(xiàn)的周期，或者為了通信遙測信息(例如有關剛剛被發(fā)送或將要被發(fā)送的模擬信息)的強制無信音周期。這些將利用圖9中的部件31和32來說明。
施加到部件50的輸入是數(shù)字的(在部件50、60和90的數(shù)字裝置中)這一事實與施加到部件60的輸入也是數(shù)字的事實是不應該混淆的。施加給部件60的數(shù)字輸入是一個其中每一個數(shù)字同等重要的數(shù)字流。因此，這些數(shù)字被轉換成碼元，該碼元被轉換成星座點，并且各星座點位于由設在調制解調器的接收機部分中的限幅器(例如圖1中的限幅器220)識別的相鄰近區(qū)域內。反之，施加給部件50的數(shù)字信號相應于表示幅度的數(shù)字字，并且該數(shù)字字的相鄰比特間的特定相互關系被保持。如上所述，作為一種基本區(qū)域，在星座內圍繞一信號點的信號云不代表必須區(qū)別的多個信號點。
圖10示出了與本文公開的原理相一致的調制解調器的接收機部分的基本方框圖。從信道接收的已調輸入信號被施加到解調器210，它產生同相和正交分量。這些分量被施加給鑒別碼元的限幅器200，所述碼元被提供給解映象器230。所有這些均與普通的調制解調器作法一致，如相應于圖1的描述。此外，圖10包括一個映象器240，響應限幅器220產生的碼元，映象器240的輸出 是同相和正交分量(在圖1設置中被施加給部件150和160)集合的一個精確估計值。映象器240的輸出在減法器250和260中被從解調器210的輸出中減去。減法器250和260的輸出被施加到“2對1”解映象器270，它重新組合各模擬取樣值，以形成原始模擬信號的一個估計值。解映象器270執(zhí)行映象器50的相反的功能。
可以注意到，限幅器220能被設計成直接供應映象器240產生的輸出信號;尚且，解映象器230能響應上述信號。從限幅器220和映象器240可合并構成一個單一元件以及解映象器230與加法器250和260響應這個合并元件作出的意義上說，可對圖10進行修改。
在模擬形式下(如圖6)，映像器50響應模擬信號。為了建立起多個輸出(在圖示的元件50情況下為兩個輸出)，可以采用各種方式。例如，通過對選定的子頻帶簡單地進行濾波和調制，就可以把一個頻帶受限模擬信號分割成多個基帶信號，反之，元件50也可接受多個頻帶受限模擬信號，并把這多個限帶模擬信號分別分配給元件50的不同輸出。
在時間抽樣的方式(具有模擬電路或數(shù)字電路的連續(xù)形式)，元件50可以簡單地把單個模擬信號抽樣的路由變換到元件50的不同輸出，或是對多個模擬信號進行多路傳輸，并且按任一慣用方法分配這些信號的抽樣。
為了能采用非線性技術來提高通信質量，重要的問題是要實現(xiàn)通路的均衡，以使得碼元間的交擾減至最小?？梢砸脩T用的調制解調技術來承擔這一需求。
圖11表示一種組合的均衡裝置框圖。具體地說，圖11代表一個后接均衡器硬件的調制器(二者合起來可以被視為一個超級解調器)。均衡上硬件包括設在解調器210與限幅器220之間的自適應濾波器280。濾波器280的操作特性由以可修改的方式存儲在抽頭變更方框290中的濾波器系數(shù)來控制。抽頭變更方框290響應于減法器250和260的輸出信號。濾波器280按照慣用的調制解調技術執(zhí)行自適應功能。減法器250和260的輸出同時加到去復用器275上，而去復用器275的輸出則被加到解映像器276。解映像器276包括一系列圖10所示的解映像器270。元件275和276的用途是為了說明一個對多個模擬輸入進行多路復用的接收機。當然，在沒有多路復用的應用條件下，解映像器270可以被取代。
在某些修改的方案中，最容易在模擬信號的功率很小時執(zhí)行自適應和相應的系數(shù)變更。為了把處理過程限制在這一范圍，在圖11中響應減法器250和260的控制元件295中包括一個功率檢測器。方框295也是慣用技術，它包括對包含在減法器250和260的信號中的功率進行計算的一個功率檢測電路，并且向方框290傳送一控制信號以便啟動(或停止)系數(shù)變更程序。當然，在控制信號不是由模擬信號獲得的情況下，例如是從發(fā)射機的邊帶信息獲得時，方框295也可以更一般化。
圖11表示了在發(fā)送調制解調器的發(fā)射機部分與接收調制解調器的接收部分之間、也就是在接收機前端的解調器之后的傳輸通道上實現(xiàn)均衡的一種布置方式。然而，眾所周知的是這種均衡可以在沿著通道的任意點上實現(xiàn)，甚至可以達到調制解調器的發(fā)射部分之內。
圖12表示按照圖9和11所述的整個全雙工調制解調器結構。更具體地說，發(fā)送機部分(圖9)通過混合器300和減法器310與接收機部分(圖11)耦合。減法器310以慣用方式與回聲消除器320協(xié)作，從加到解調器210上的信號中減去不應有的信號。為了簡化，圖示的回消除器被表示為連接在正交調制器90的輸出端，并且對于元件320的模擬實施例來說這是一種非常好的方式。然而，對于數(shù)字實施例來說，由于信號率大大降低，眾所周知的方式是可以通過使回聲消除器響應映像器60的輸出來獲得系數(shù)。
體現(xiàn)本發(fā)明所述原理的一種改進如圖13所示。讀者可以看到在圖13中的某些元件是用不同的名稱表示的;例如與調制器對應的“Hilbert帶通濾波器”等等。這些都是通過不同的計算來獲得所需結果的電路，并且對熟悉調制解調技術的人員是公知的。
與所有調制解調的方式一樣，回聲消除的功能是在運行周期期間，即在遠端信號源靜止時執(zhí)行的，并且用回聲消除器能使減法器310的輸出減至最小。
在結合圖6的描述中已指出了元件50的輸入可以是抽樣模擬信號，也可以是非抽樣的模擬信號。在上文中同樣描述了在元件50為一個1至2映像器(與1至N映像器相比)并且元件50的理想輸出是一對抽樣模擬信號的情況下，可以簡單地通過使輸入模擬信號延遲1/B，并且以速率B為延遲和非延遲的模型進行抽樣的方式獲得模擬抽樣對。由此而提供與按照1/2B秒的速率抽樣的原始模擬信號的相鄰抽樣相對應的抽樣對。實際上，如果抽樣不是相鄰的，通信的保密性就得以增強，而圖14表示出了從非相鄰的抽樣獲得抽樣對的一種方式。它基本上包括一個用于存儲以速率2B到達的K個模擬抽樣的輸入寄存器55，對寄存器55的輸出進行擾頻并且建立K個輸出的擾頻網絡56，以及與網絡56的輸出相對應的寄存器57和58。寄存器57和58每隔K/2B秒存儲K/2個模擬抽樣，并且按1/2B的速率輸出所存儲的抽樣。擾頻網絡56可以被簡化成一個交叉連接場。
用于增強保密性的另一種方式是需要修改被傳送的模擬信號的增益和相位。這種方式類似于對構成加入了構象碼元的信號矢量的信號成分所進行的操作或轉換。這種轉換可以是按照信號的特性，或是僅追加一個偽隨機序列的形式。后者如圖15所示，其中寄存器72接收模擬信號抽樣對并且把一個抽樣對中的兩部分指定給不同的乘法器(73和74)。乘法器73和74根據(jù)從偽隨機發(fā)生器71收到的相應系數(shù)修改外加的信號抽樣，形成加到映像器50上的一對修改的信號抽樣。這種技術方案的其他細節(jié)可參見1990年5月8日授予G.Bremer和W.Betts的美國專利US4，124，516號。
當然，接收機中應該包括與發(fā)生器71同步的偽隨機發(fā)生器，以便對模擬信號進行相應的解碼。圖15的電路可以被設置在接收機(例如圖11的接收機)中，設在建立模擬信號的解映像器之內。設在接收機中的圖15所示電路的同步是通過由發(fā)送機作為“邊帶信息”(sideinformation)傳送的同步信息來實現(xiàn)的。
為了更進一步說明保密性的增強，本文中提出了根據(jù)輸入信號的特性來修改輸入信號的實施例。例如可以動態(tài)地修改信號的振幅，以便得到高的信噪比。信號的動態(tài)比例可以從數(shù)字信道或模擬信道上(例如通過與圖9實施例連接的一個通信)以“邊帶信息”的形式傳送給接收機。這一方式如圖16所示，其中信號處理器75在開關32之前。處理器75修改加到開關32上的信號，并且還提供加到A/D轉換器系列30上的上述邊帶信息。
需要注意的是某些附帶的邊帶信息也可以包括在模擬通道中，即采用從模擬信號流中“偷去”某些抽樣的方式。當然，在某些情況下可能會在接收機中造成抽樣的丟失，但是若在接收機中采用內插技術就可以產生丟失抽樣的近似估計值。
修改信號的另一種方式是通過自動增益控制(AGC)控制其動態(tài)范圍，這可以通過慣用的方式來實現(xiàn)。
再一種修改信號的方式就是對其編碼，并且這種編碼包括諸如整個場的預測編碼。
預測編碼的目的是根據(jù)以往的信號預測當前的信號，并且僅傳送誤差或殘留信號;也就是代表真實信號與預測信號之差的信號。當然可以預見到，良好的預測能使殘留信號變得很小。僅僅產生很小殘留信號的一種方案是對殘留信號進行放大(以固定或動態(tài)的方式)，由此獲得良好的信號分辨率和很高的抗噪聲度。
殘留信號抽樣e(n)通常是根據(jù)輸入信號抽樣x(n)，x(n-1)，x(n-2)和預先選定的系數(shù)a1，a2，a3……通過以下的計算而得的，即e(n)＝x(n)-alx(n-1)-a2x(n-2)-a3x(n-3)……值得注意的是系數(shù)的編號是由設計者選定的，并且系數(shù)的編號也可以是信號特性的函數(shù)。對某些信號特性來說，系數(shù)的編號的可以是2，而對其他信號則可能是3，等等。另外，系數(shù)值可以是固定的(并且根據(jù)以往的判定來設定)或是可變的，取決于諸如信號的短期歷史，碼元在星座中的當前號碼等等條件。
圖16中的處理器75可以被用于執(zhí)行選擇編碼。更具體地說，處理器75可以執(zhí)行對輸入信號的特性敏感的線性預測系數(shù)發(fā)生器的功能，并且同時執(zhí)行增信濾波器的功能。由處理器75的線性預測系數(shù)發(fā)生器部分所得的系數(shù)作為邊帶信息被傳送給A/D轉換器方框，然后被發(fā)送給接收機，并在接收機中按照以下計算結果來使用y(n)＝e(n)+aly(n-1)+a2y(n-2)+a3y(n-3)……圖17表示處理線性預測編碼的發(fā)射機和接收機部分的方框圖(元件65-60)。標有“svd系統(tǒng)”的方框代表上述(即圖13)調制解調實施例(svd調制解調)的接收機和發(fā)射機部分。
增強操作的其他方案還有采用預加重的方式。例如進入正交調制器90的“模擬”信號可以被濾波以便對高頻成分預加重，而減法器250和260的相應“模擬”輸出則可以被濾波，從而去加重。預加重可以在例如A/D轉換器30之內進行，或是甚至在其之前進行，例如圖12所示的預加重濾波器20。濾波可以在“模擬”信號是真正的模擬量的情況下進行，或是也可在“模擬”信號被表示成數(shù)字化形式時，例如當發(fā)送機和接收機部分是由數(shù)字式硬件實現(xiàn)的情況下進行。
對加到映像器50上的模擬信號采用抽樣處理的上述實施例的一個方面是按照奈奎斯特極限對可能包括在該信號中的最高頻率進行限制。換句話說，不考慮由通信網絡所提供的帶寬，以映像器60的比特速率所決定的輸入信號抽樣對抽樣信號的高頻設置了一個限制。在某些應用場合，例如在講話時，即使是需要放棄某些低頻信號，也希望能傳送較高頻率的信號。
這種性能是通過頻移來實現(xiàn)的。也就是對講話的信號限制帶寬，把低頻帶的預定部分刪除，所得的帶寬受限信號被下移，并對移頻信號抽樣。
這些操作可以由慣用的濾波和調制電路來實現(xiàn)，或是改用Hilbert濾波器來實現(xiàn)。當然，在接收機處的處理過程是相反的。
上述的各種方案中需要向接收機傳輸“邊帶信息”。此外，如上所述，這一信息可以在模擬信道或數(shù)字信道上傳送。
如果在數(shù)字數(shù)據(jù)通道上傳送邊帶信息，則是采用DLE(數(shù)據(jù)線)屏蔽來嵌入邊帶信息。具體地說就是在通道信息被暫停時把邊帶信息插入數(shù)據(jù)通道的比特流中。按照DLE屏蔽方式，在邊帶信息之前有一個被稱為“指令序列”的專用比特序列，并且可以由兩個固定長度的比特流構成，或是由后接一個終止序列的一個可變長度的比特流構成。指令序列指示此隨后的數(shù)據(jù)是邊帶信息而不是主要的通道數(shù)據(jù)。
由于任何被選做指令序列的比特序列都可能會出現(xiàn)在用戶的數(shù)據(jù)比特流中，采用了一種保護方法，以確保出現(xiàn)在用戶數(shù)據(jù)中的指令序列樣品不會被解釋成真空的指令序列。在發(fā)射機中，在系統(tǒng)中把邊帶信息嵌入數(shù)據(jù)流的同一點處監(jiān)控輸入比特流，以便查出用戶數(shù)據(jù)中的指令序列樣品。在該比特流中被測出指令序列樣品的各個點上，發(fā)射機緊接在原文之后插入一個復制序列。
在接收機處再次在輸入比特流中監(jiān)控指令序列的樣品。如果檢測到一個指令序列，就檢查緊隨其后的比特流是否為同一序列的復制樣品。如果檢測到一個復制序列，就表示該原文序列屬于用戶數(shù)據(jù)而不是真實的指令標記，接收機就從數(shù)據(jù)流中刪除該復制序列并連續(xù)監(jiān)控。然而，如果未檢測到復制序列，該序列就是一個真實的控制標記。接機從主信道數(shù)據(jù)流中除去指令序列和承后的邊帶信息，并且把邊帶信息發(fā)送到相應的目的地。
無論在用戶比特流中有多少連續(xù)重復的指令序列樣品，上述方法都可以使用。對每個樣品分別處理，把一個復制樣品插入原文之后。在接收機對各對樣品分別處理，把一對樣品中的后者除去。其結果是，如果在接收機中檢測到相互跟隨的指令序列樣品的相同號碼，則輸出將包含用戶數(shù)據(jù)流的樣品的一半號碼，并且沒有邊帶信息。如果檢測到樣品的不同號碼n，在輸出的輸出數(shù)據(jù)流中將包含(n-1)/2個樣品，并且在由最后的(非復制的)指令序列指定的接收機中傳送邊帶信息。在描述了多種對基本實施例的增強方案之后，顯然從中可以產生各種新的組合來實現(xiàn)各種應用。例如圖18中示出了一種在不同時間采用不同信號空間的方式。在預選的時間可以使用不同的信號空間，或是可以獨立地使用。圖18的發(fā)送機部分包括一發(fā)送機信號空間開關410，一數(shù)據(jù)專用信號空間編碼器411，一模擬專用信號空間編碼器412，一模擬及數(shù)字信號空間編碼器413，以及一兩用信號空間編碼器414。相應地，接收機部分包括一接收信號空間選擇開關420，一數(shù)據(jù)專用信號空間解碼器421，一模擬專用信號空間解碼器422，一模擬及數(shù)字信號空間解碼器423，以及一兩用信號空間解碼器424。
數(shù)據(jù)專用編碼器411對應圖6中在線51上沒有輸入時的編碼器。模擬專用編碼器412對應圖6中在線61上沒有輸入時的編碼器。模擬及數(shù)字編碼器413對應圖6中的上述編碼器，而兩用編碼器414是在圖6中線61的碼元僅被加到一個正交調制器上，并且圖6中線51上的信號僅被加到另一個正交調制器上的條件下所構成的編碼器。
如上文所指出的，可以事先設計出信號的空間變化，例如按照預定的碼元時間(即使用碼元計數(shù)器415和選擇器416)來設計。用戶可能希望交替地單獨傳送數(shù)據(jù)和模擬信號，而計時速率則完全由用戶隨意選擇。反之，用戶也可以發(fā)送特定信號空間模式的標題，并且在模式發(fā)生變化時再次發(fā)送標題。信號空間在兩個通信方向上不一定相同。所有這些發(fā)送過程都是通過在通信的兩個調制解調器之間的“信號交換”協(xié)議來實現(xiàn)的;這種方式在圖16所示實例中只不過就是TX碼元計數(shù)器416與RX碼元計數(shù)器426之間的同步。
在上文中已經概括地討論了邊帶信息的傳送問題，然而也可能需要向某地發(fā)送特定形式的“邊帶信息”接通及拆除連接。
在普通電話被連接到模擬端口的應用場合，問題在于如何接通及拆除連接。圖30示出了實現(xiàn)這一任務的方式，其中有一個控制器610被連接到調制解調器600。
如上所述，大多數(shù)現(xiàn)有的調制解調器都是在一個處理器中依靠存儲程序的控制作用來實現(xiàn)所需的功能。也就是說，其功能是通過程序對代表信號的號碼進行操作，并最終產生呼叫信號的方式來實現(xiàn)的。為了實現(xiàn)這一過程，控制器610被設計成在出現(xiàn)適當狀態(tài)時使調制解調器600中的正常程序流程中斷。
這樣，當電話機620“摘機”時，控制器610就測出這一狀態(tài)并且向調制解調器600中的微處理器發(fā)出一個中斷信號。調制解調器600隨之進入一種“控制模式”，讀入由控制器610提供給調制解調器600的指令。當控制器給出“摘機”狀態(tài)時，調制解調器600就做出改變，使到達模擬端口的信號能直接傳到電話網絡。在調制解調器600中可以通過啟動一個獨立的信號通路來實現(xiàn)這一功能，或是通過對信號通路中的各個元件進行調整來達到相同的結果。當電話機620被如此連接時，撥號音就能傳到電話中心局并實現(xiàn)連接。
當一個連接被接通到遠端用戶時，調制解調器600就傳送一個單音，確定其本身為a)調制解調器，以及b)為svd調制解調器。一旦當一個連接被接通到遠端設備時，并且當該遠端設備確定了其本身是一個svd調制解調器時，調制解調器600就分析其svd調制解調器的結構。如果遠端設備識別出基本身是一個非svd調制解調器，調制解調器600就按照普通調制解調器的連接方式把其數(shù)字端口連接到遠端設備。最后，如果遠端設備識別出其本身是一個普通電話機，調制解調器600就保持其“短路”模式。
要拆除一個連接是非常容易的。由控制器610檢測一個“掛機”狀態(tài)，并且在數(shù)據(jù)側沒有“通話”被接通時，控制器610就向調制解調器600發(fā)出信號使其關斷。
上述的“摘機”和“掛機”信號僅是為了用于說明，當然也可以使用其他信號，例如在模擬側，控制器600可以響應包括“＃”和“＊”單音的按鈕音序列。而在數(shù)字側則可采用DLE屏蔽信號。按照這種方法，在僅僅維持數(shù)字通路時，數(shù)字信號源可以實現(xiàn)“斷路”。
圖30同樣表示用于調制解調器故障模式的一種改進。這種改進可以有利地結合到所述調制解調器的所有應用中，用于在局部功率短缺時實現(xiàn)電話連接功能。具體地說，圖30中包括一對從調制解調器的模擬側到一對繼電器觸點630的導線。繼電器觸點630在調制解調器600進行操作時把電話網絡導線送接到調制解調器600的電話網絡端口，或是連接到調制解調器600的模擬端口。操作觸點630(未示出)的繼電器線圈可以直接響應于向調制解調器600供電的導線，或是響應于調制解調器輸出導線的“狀態(tài)OK”。
除了依照上述原理可以由調制解調器實現(xiàn)的無數(shù)種組合及變換之外，還可以實現(xiàn)許多新的應用，下文所述僅是一些例子。
遠程軟件支持一個軟件包的購買者經常需要從軟件提供者處獲得幫助。對軟件提供者來說，經常希望能準確地了解到用戶計算機終端處的當前情況，在軟件提供者一方提供支地的人所能做到的就是試圖復制出用戶計算機的工作情況。這種工作并非總是成功的。用一臺采用上述原理的調制解調上，軟件提供者就有可能在用戶與軟件提供者一方提供支持的人進行通話的同一通信信道中直接從用戶計算機接收數(shù)據(jù)。這種情況如圖19所示。
遠程系統(tǒng)支持除了上述與軟件支持者建立連接的能力之外，某人還可能需要提供硬件的支持。市場上已經有了許多可以通過電子端口進行診斷的系統(tǒng)。這方面的實例有PBX診斷系統(tǒng)，計算機診斷系統(tǒng)，汽車診斷系統(tǒng)等等。在不久的將來會發(fā)展出更多的此類系統(tǒng)。使用一臺采用本發(fā)明原理的調制解調器，產品的廠家有可能與設在用戶房間中的故障設備實現(xiàn)連接，并對該設備進行選程測試。在某些情況下，例如使用計算機和計算機外圍設備，甚至可以通過完全裝入新軟件的方式實現(xiàn)遠程“維修”。這種應用如圖20所示。
在家庭環(huán)境中，在使用者與廠家的支持者通話的同時很可能還需要由使用者查看需要進行遠程診斷的設備。由于可以預料到這類裝置并非總是靠近電話機的，用戶必定希望使用他們的無繩電話。為此，如果把采用本發(fā)明原理的調制解調器設在無繩電話的基地臺中，那將是有益的。這種應用可參見圖21。
家庭服務隨著人們對上下班交通所造成的環(huán)境污染日益重視，可以預見到更多的人將會在家里工作。在通過自動呼叫分配器(ACD)進行呼叫的用戶與一臺計算機之間相互配合的服務對于“在家工作”的方式是一種理想的選擇。這種服務的一個典型實例就是航空公司的預定服務。圖22表示采用上述調制解調器的這樣一種方案。一個用戶向呼叫中心發(fā)出呼叫，并且通過模擬信道由呼叫中心被連接到家庭服務部門。家庭服務部門經由數(shù)據(jù)通道被連接到呼叫中心中的計算機。家庭服務部門同時與用戶和呼叫中心的計算機相互配合。
當然，此處不必把話音信道連接到呼叫中心外側的用戶。采用上述的調制解調器就可以實現(xiàn)從家庭服務部門到其家庭所在位置(通過呼叫中心或任何其他商業(yè)場所)的話音和數(shù)據(jù)連接。
家庭娛樂當今，若干希望玩電子游戲機的年輕人必須坐在同一間屋內并與同一游戲裝置相互作用，利用上面公開的調制解調器就不必是如此方式。利用專供在兩個游戲機間進行通信的信道以及專供在兩個游戲者談話的路經的話音通道，可以在兩個屋子間建立聯(lián)系。用于數(shù)據(jù)通道的帶寬要求無需很大，因為需要的只是源于游戲者的、并加到游戲裝置的通信控制信息(例如起動/停止和運動信息)。
當與無繩電話基站相聯(lián)系時，在此公開的調制解調器與游戲機連系在一起。其裝置見圖23所示。
電視接口當今，電視機是從它們天線或同軸電纜接收其輸入信號的。在電纜連接的情況下，電視機可以從帶寬大為增加的光纜以及從帶寬大為減小的傳統(tǒng)電話塞尖-塞鈴繩接收其輸入信號。不論連接電纜的性質如何，接到電纜的電視變得富于交互性。因此，電纜業(yè)務的提供者提供一種雙向信道路徑，通過該雙向信道路徑，用戶可以有效地與電纜業(yè)務方提供者相互作用。
圖24示出了一個將電話、數(shù)據(jù)通信和用于將傳統(tǒng)電話塞繩連于一電視的視頻控制集中于一體的實施例。當然，由于電話塞繩十分低的帶寬，只能有靜態(tài)圖象序列可被傳至電視。在圖24中，單元430是本發(fā)明公開的調制解調器。它經線路431接到電話網絡。調制解調器430的模擬端口和數(shù)字端口經混合器432和433接到視頻卡440。調制解調器430從線路431接收圖象及話音信號，視頻卡440將所收信號組合，形成一個復合信號，并將該復合信號加到電視450上。
在圖24中所示的是一個無線電話460，經基站電路465與線路431的通信。在圖24的裝置中，考慮將話音信號經混合器432和調制解調器430加到電話線。送至電纜業(yè)務提供者的作為控制信號的按鍵撥號號音信號在方框434中被轉換或數(shù)字形式，并經混合器433和調制解調器送到電話線?；旌掀?32和433只是保證送到電話線的數(shù)據(jù)不受送到電視的信息的干擾。當然，如若可將控制信號含入話音信號中且在遠端由電纜業(yè)務提供者經過解密來獲得的話，則可省去方框465與調制解調器430的數(shù)字端口的連接，并使單元433和434被刪去。
考慮使用電話電纜的上述裝置可被容易地擴展到寬帶的電纜431。全部所需只是插在電纜及調制解調器430之間的頻率分割分裂器。以電視為目標的高帶寬信號可被直送到電視機，而低帶寬通信頻道送到調制解調器430。
上述的裝置可依照下面的描述可更為詳細了解而被擴展應用，對從基站465來的控制信號識別并予反應。這種信號，如“掛機”和“摘機”信號，可以由用于將控制信號加到調制解調器430的控制器434上來識別，使調制解調器430按適當?shù)姆绞綄刂菩盘栕鞒龇磻?。在包括有一已存程序受控微處理器的一個調制解調器430的實施中，控制器434可以僅將合適的中斷信號送到該控制器。
蜂窩無線通信
蜂窩電話正在擴展到數(shù)據(jù)。若干個公司正在提供這樣的裝置，其中的計算機經蜂窩網絡接到遠端節(jié)點。一些新的計算機甚至小到被稱作“筆記本”計算機。數(shù)據(jù)由這些計算機經調制解調器傳送，而調制解調器的存在是完全被包括在一個PCMCIA標準卡中。
如圖25所示，筆記本計算機500適配接納一個按本發(fā)明構造的一個PCMCIA調制解調器510，并且該調制解調器包括一個話音端口511。利用圖25的系統(tǒng)，計算機的使用者可以實現(xiàn)一些連接，而這些連接是可由在先描述的系統(tǒng)的用戶所實現(xiàn)的。作為選擇，PCMCIA調制解調器也包括有傳統(tǒng)的RJ-11插口(512、513)，用于插入一普通電話。
當然，裝置500不必一定是計算機。它可以只含發(fā)送與接收電路，與調制解調器510相互作用，以提供數(shù)據(jù)端口，用于用戶所期待的任何目的。例如，一個“無線Svd調制解調器”可放在一輛將被維護的汽車的沖擊板(dashboard)上，數(shù)據(jù)端口將被連接到在汽車電子系統(tǒng)上的分析端口，該模擬端口將被接到電話裝置，則該汽車技工可以與服務中心按參照圖19-21所示的連接方式對稱。
增強的硬件當今與網絡相關連的所有種類的硬件可以與在此公開的調制解調器相聯(lián)系，這可包括有傳真機、計算機、簡單電話及增強電話。例如，圖26-30示出了包含這種調制解調器的具有視頻能力的電話、包含這種調制解調器和用于數(shù)據(jù)接口的一個插口簡單電話、一個含這種調制解調器40的傳真機、一個含這種調制解調器的計算機。
和當前所用的一些傳真機一樣，圖28的計算機可以含有實現(xiàn)電話功能的全部電話，只能將手機接在該計算機一側的RJ-11插塞。和AT＆T7300PC一樣，可以具備免提(handsfree)揚聲器能力?？梢宰⒁獾?，圖28所示的調制解調器被描繪成在該計算機內的一個方盒子，但更可能是它被構成一個印刷電路板而被插入到在該計算機內的可用標準開槽中。圖中所示的連接器RJ11(依照上述的設計，該連接器將有一個在電話手機上的電話插入其中)可以在調制解調器的印刷電路板上，或可置于該計算機的外殼(如圖示)，以使用戶方便存取。
權利要求
1.一種將數(shù)字信號與頻帶受限的模擬信號一起傳送的方法，其特征在于包括以下步驟將數(shù)字信號映像為一個符號序列，其內含有N路分量，N為一個整數(shù)，借此形成N路同時分量序列；將模擬信號映像為代表該模擬信號的M路分量信號，M為一個整數(shù)；將上述多路同時的分量序列與上述代表模擬信號的多路分量信號相組合，以形成多個源信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以上述源信號調制正交載波信號的步驟。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括測量上述模擬信號的信號功率的步驟。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在使上述模擬信號預加重的步驟。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括變更上述模擬信號頻譜的步驟。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的模擬信號包括多個模擬輸入信號成分，所述的映像該模擬信號的步驟包括將模擬輸入信號的各不同成分指配給代表該模擬信號的不同分量信號。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括這樣的步驟，即對入局的模擬信號取樣，以形成在映像該模擬信號步驟中所使用的模擬信號。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，映像該模擬信號的步驟是對取樣步驟中得到的樣值進行映像。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，映像該模擬信號的步驟是對取樣步驟中得到的樣值利用擾亂它們的次序來進行映像。
10.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，還包括對取樣步驟中得到的模擬樣值進行量化的步驟。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，映像該模擬信號的步驟、映像該數(shù)字信號的步驟以及組合步驟是以數(shù)字方式實現(xiàn)的。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，映像該模擬信號的步驟包括對該模擬信號進行取樣和把接續(xù)的樣值指配給代表該模擬信號的不同分量信號。
13.一種傳送數(shù)字數(shù)據(jù)信號和頻帶受限模擬信號的方法，其特征在于包括以下步驟產生代表該數(shù)字數(shù)據(jù)信號多個比特的一個符號，將上述符號映像為第一分量信號和第二分量信號，獲得上述頻帶受限模擬信號的第一樣值和第二樣值，將第一樣值與第一分量信號相加，以形成第一相加信號，以第一相加信號調制第一載波信號，將第二樣值與第二分量信號相加，以形成第二相加信號，以第二相加信號調制第二載波信號，該第二載波信號與第一載波信號正交。
14.一種接收同時含有數(shù)字信號和模擬信號的信號的方法，其特征在于，包括以下步驟對接收到的信號解調，以形成多個組合的分量信號，對組合的分量信號內所含的數(shù)字信號分量進行檢測，對至少一些數(shù)字信號分量進行逆向映像，以形成一個數(shù)字信號流，從組合的分量信號中減去至少一些檢測到的數(shù)字信號分量，以得出分量模擬信號。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，還包括對解步驟中得出的信號進行自適應濾波的步驟。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，所述的濾波步驟具有可變的濾波系數(shù)，這些濾波系數(shù)在控制信號指令下可以修改。
17.在含有一個信號空間映像器及后接一個調制器的系統(tǒng)內，其中加給該映像器的數(shù)字輸入符號被指配給N維空間內的一個星座點，該調制器中由該星座點調制N個相互正交的載波信號，其特征在于，所作的改進包括，一個包括在映像器內的模擬端口，用以接收一組N個模擬信號樣值，所述的映像器包括一個裝置，它根據(jù)N個模擬信號樣值的情況，改變上述星座點的指配供數(shù)字輸入樣值應用。
18.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個與上述模擬端口相連接的處理器，用于接收模擬信號和產生上述的N個模擬信號樣值組。
19.根據(jù)權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的處理器對上述模擬信號進行預加重。
20.根據(jù)權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的處理器對上述模擬信號進行編碼，以得出一個其動態(tài)范圍小于該模擬信號動態(tài)范圍的編碼信號。
21.根據(jù)權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的處理器對該模擬信號實施自動增益控制。
22.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，對該模擬樣值進行脈碼調制。
23.一種調制解調器，其特征在于包括一個信號映像器，數(shù)字信號從數(shù)字端口加到映像器上，模擬信號從模擬端口加到該映像器上，一個調制器，它響應于信號映像器，以在該調制器的輸出端口上產生一個可由N維信號空間來表示的已調制該N維信號空間由多個N維體積組成，每個體積中的一個預定點與由加入的數(shù)字信號在該映像器上形成的一個數(shù)字符號有關，而每個體積中的其它點則與加在該信號映像器上的模擬信號有關，連接裝置，用以將該調制器的輸出端口與該調制解調器的輸出端口相連。
24.根據(jù)權利要求23所述的調制解調器，其特征在于，所述的模擬信號是一個已取樣的模擬信號。
25.根據(jù)權利要求24所述的調制解調器，其特征在于，所述的已取樣模擬信號包括幅度量化的樣值。
26.根據(jù)權利要求25所述的調制解調器，其特征在于，所述的映像器和調制器是數(shù)字電路。
27.根據(jù)權利要求25所述的調制解調器，其特征在于，所述的映像器和調制器是在存儲的程序控制下工作的數(shù)字電路。
28.根據(jù)權利要求23所述的調制解調器，其特征在于，包括選擇裝置，它具有輸入端A和B以及輸出端A和B，輸出端A是模擬輸出端，與上述模擬端口相連接，輸出端B是數(shù)字輸出端，與上述數(shù)字端口相連接，對輸入端A的模擬輸入信號和輸入端B的數(shù)字輸入信號起響應，有選擇性地把輸入端A和B上的信號加到模擬輸入端口和數(shù)字輸入端口上，以在該調制解調器的輸出端口上形成一個代表以下情況的輸出信號輸入端A處有模擬信號，而輸入端B處沒有數(shù)字信號，輸入端B處有數(shù)字信號，而輸入端A處沒有模擬信號，輸入端A處有模擬信號，并在輸入端B處有數(shù)字信號。
29.一種調制解調器，包含有一個發(fā)射機載頻旋轉器;兩個對發(fā)射機載頻旋轉器起響應的Hilbert帶通發(fā)射機濾波器，它們的兩個輸出相加，并加到一個混合電路上;一個回波消除器，它響應于發(fā)射機載頻旋轉器和混合電路的一個輸出，產生一個回波消除的接收信號;兩個附加的Hilbert帶通接收機濾波器，它們對回波消除的接收信號起響應;一個接收機載頻旋轉器，它響應于兩個hilbert帶通接收機濾波器;一個均衡器，它響應于接收機載頻旋轉器;一個載波相位校正器，它響應于均衡器;所作的改進包括一個模擬信號映像器，它響應于所加入的模擬信號，將一個第一輸入信號加到發(fā)射機載頻旋轉器上;一個數(shù)字信號映像器，它響應于所加入的數(shù)字信號，將一個第二輸入信號加到發(fā)射機載頻旋轉器上;一個數(shù)字信號檢測器，它響應于上述載波相位校正器的輸出信號，產生一個數(shù)字輸出信號和相減信號;組合裝置，將上述相減信號與載波相位校正器的輸出信號相組合;一個逆向映像器，它響應于上述組合裝置，產生模擬輸出信號。
全文摘要
當通信信道看作是一個多維空間時，可將數(shù)字信息信號劃分為符號，并將這些符號按照預置的距離映像到信號空間內，模擬信號通常在幅度上限制得小于對符號進行分隔的距離，并轉換為分量信號，然后與符號作矢量相加。將相加后的信號發(fā)送給接收機，在接收機內檢測出符號，并從接收信號中減去它們的得到模擬信號分量。從這些模擬信號分量中再生出所發(fā)送的模擬信號。根據(jù)本發(fā)明，可以做到半雙工運作和全雙工運行。
文檔編號H04L27/34GK1101772SQ9410664
公開日1995年4月19日 申請日期1994年6月13日 優(yōu)先權日1993年6月14日
發(fā)明者戈登·布雷默, 肯尼斯·戴維·科, 盧克J·史密斯威克 申請人:美國電報電話公司