Method and device for transmitting plural signals

申请号 JP15429694 申请日 1994-06-14 公开(公告)号 JPH0758795A 公开(公告)日 1995-03-03
申请人 At & T Corp; エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション; 发明人 UIRIAMU RUISU BETSUTSU; GOODON BUREMAA; RUUKU JIEI SUMISUUITSUKU; EDOWAADO SAIMON ZURANSUKI;
摘要 PURPOSE: To provide a system for transmitting data signals and voice signals which can widen the dynamic range of the voice signals even when an error is deliberately introduced to the transmission of the data signals. CONSTITUTION: In a communication system, the signal space of a signal point array is divided into a plurality of regions by using an error correcting technique, such as the channel encoding, etc., and at least one region overlaps with another region. Data signals on a line 501 are channel-encoded and selects a specific one of the regions and the region is represented by a reference signal point value. Sound signals on a line 549 are encoded and form a signal point vector and the vector is added to a reference signal point to obtain a signal. The obtained signal is rotated in the overlapping area so as to deliberately introduce an error to a transmitted signal point system. Regardless of the deliberately introduced signal point, a receiver reproduces the original selected reference point value through the channel-encoding of the data signals and simulates the voice signals by using the reference point value.
权利要求 【特許請求の範囲】
  • 【請求項1】 (A)複数の信号点を提供するために、
    第1信号を符号化するステップと、 前記各信号点は、N次元の信号空間から得られ、各信号点の座標点は、前記信号空間の原点の周囲の第1信号ベクトルを規定する(B)データ記号のシーケンスを形成するために、データ信号をトレリス符号化するステップと、 前記各データ記号は、前記信号空間の複数の信号点の特定の一つに関連し、前記各データ記号は、異なる領域に関連し、前記領域の少なくとも一つは、隣接する領域の少なくとも一つとオーバーラップし、 (C)信号点シーケンスの少なくとも一つが、前記オーバーラップした領域から得られるように信号点シーケンスを提供するために、前記複数の信号点の各一つを、前記データ記号のシーケンスからのデータ記号に追加するステップと、 (D)得られた信号点のシーケンスを表す信号を送信するステップとからなることを特徴とする複数の信号を送信する方法。
  • 【請求項2】 次元数Nは、2であることを特徴とする請求項1の方法。
  • 【請求項3】 前記第1信号は、音声信号であることを特徴とする請求項3の方法。
  • 【請求項4】 (A)複数のデータ記号の1つを選択する為に、データ信号をチャンネル符号化するステップと、 前記各データ記号は、N次元の信号空間から得られる別個の信号点で、各データ記号は、隣接するデータ記号と距離2dだけ離間し、ここでdは、隣接する記号を識別する為に、受信機のエラーマージンを表し、 (B)第1信号点を形成する為に、第1信号を符号化するステップと、前記第1信号点は、前記信号空間から得られ、各信号点の座標点は、前記信号空間の原点の周囲の第1信号ベクトルを規定し、 (C)前記第1信号ベクトルを選択されたデータ記号に追加するステップと、 この得られた信号点が選択されたデータ記号から距離m
    だけ離間している、ここで、m>dとする(D)この得られた信号点を表す信号を送信するステップとからなることを特徴とする複数の信号を送信する方法。
  • 【請求項5】 (A)複数の信号点を提供するために、
    第1信号を符号化する手段と、 前記各信号点は、N次元の信号空間から得られ、各信号点の座標点は、前記信号空間の原点の周囲の第1信号ベクトルを規定する(B)データ記号のシーケンスを形成するために、データ信号をトレリス符号化する手段と、 前記各データ記号は、前記信号空間の複数の信号点の特定の一つに関連し、前記各データ記号は、異なる領域に関連し、前記領域の少なくとも一つは、隣接する領域の少なくとも一つとオーバーラップし、 (C)信号点シーケンスの少なくとも一つが、前記オーバーラップした領域から得られるように信号点シーケンスを提供するために、前記複数の信号点の各一つを、前記データ記号のシーケンスからのデータ記号に追加する手段と、 (D)得られた信号点のシーケンスを表す信号を送信する手段とからなることを特徴とする複数の信号を送信する装置。
  • 【請求項6】 次元数Nは、2であることを特徴とする請求項5の装置。
  • 【請求項7】 前記第1信号は、音声信号であることを特徴とする請求項3の装置。
  • 【請求項8】 (A)複数のデータ記号の1つを選択する為に、データ信号をチャンネル符号化する手段と、 前記各データ記号は、N次元の信号空間から得られる別個の信号点で、各データ記号は、隣接するデータ記号と距離2dだけ離間し、ここでdは、隣接する記号を識別する為に、受信機のエラーマージンを表し、 (B)第1信号点を形成する為に、第1信号を符号化する手段と、 前記第1信号点は、前記信号空間から得られ、各信号点の座標点は、前記信号空間の原点の周囲の第1信号ベクトルを規定し、 (C)前記第1信号ベクトルを各信号期間Tで選択されたデータ記号に追加する手段と、 この得られた信号点が選択されたデータ記号から距離m
    だけ離間している、ここで、m>dとする (D)この各信号期間Tにおいて得られた信号点を表す信号を送信する手段とからなることを特徴とする複数の信号を送信する装置。
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】

    【0001】

    【産業上の利用分野】本発明は、データ通信装置、例えば、モデムに関し、特に、同一の通信設備を介して、同時に音声信号とデータ信号とを送信する方法と装置に関する。

    【0002】

    【従来技術の説明】モデムは、データ信号を処理して、
    通信チャネル(公衆電話回線網 public switched tele
    phone network PSTN)を介して、遠端モデム、すなわち、受信モデムに送信するよう、変調信号を生成する。 様々な変調系を用いて、変調信号を生成しているが、一般的に、変調信号は、直交振幅変調(quadrature
    amplitude modulation QAM)である。 この変調信号は、データ記号シーケンスを表し、この各データ記号は、信号点配置の信号空間から選択された信号点である。 このアプローチにおいては、各データ記号間に所定の最低スペースが存在する。 この最低スペース(分離距離)は、データ通信システムの所望のエラーマージンに直接関係している。 この所望のエラーマージンは、通信システムにおいて、許容可能なノイズレベルである。 例えば、この変調信号が、遠端モデムにより受信されると、各受信信号点値は、一般的に、送信信号点値とは異なり、それらはデータ記号に関連している。 この信号点値の変化は、通信チャネルにより導入されたノイズの結果である。 その結果、受信モデムは、シーケンスの受信信号点でスライス動作(slicing)を行う。 このスライス動作は、受信信号点に最も最近接のデータ記号を予測する。 このことは、別名ハードデシジョン(hard decis
    ion)と称する。 通信システムからのノイズが、許容エラーマージン以下である限り、受信モデムは常に、送信されたデータ記号を正確に予測することができる。

    【0003】しかし、通信チャネルからのノイズが、このエラーマージンよりも大きい時には、受信モデムは、
    送信されたデータ記号のシーケンスの個別の一つについて、正確なハードデシジョンを行うことができない。 この不正確なハードデシジョン(則ち、ハードエラー)
    は、エラーマージン以上のノイズ量が送信データ記号に付加されて、受信信号点が送信されたデータ記号とは異なるデータ記号に近接したときに発生する。 その結果、
    受信モデムは、誤ったデータ記号をピックアップする。
    その結果、エラー修正技術を用いて更に情報を符号化して、受信モデムが通信チャネルにより導入されたハードエラーから、ある程度再生できるようにする。

    【0004】例えば、一つのエラー修正技術は、トレリス符号化のようなチャネル符号化システムである。 ここで、送信モデムは、データ記号を何れの時間間隔におけるデータ記号の現在の値の関数としてだけではなく、データ信号の先行する値の関数として選択する。 言い替えると、トレリス符号化システムは、畳み込み符号の形態を取る。 その結果、受信モデムは、スライス動作をするだけでなく、チャネル復号化操作も実行する。 特に、この受信モデムは、各受信信号点に対し、ハードデシジョンを行うだけでなく、先行するハードデシジョンをも検討して、現在のデータ記号を予測する。 特定のデータ記号に関して、デシジョンをする前に、記憶されたデータ記号の数は、一般に、復号化深さ(decoding depth)と称する。 全般に、このチャネル復号化技術により、通信チャネルからのノイズが許容可能なエラーマージンよりも大きい場合でもデータ通信が可能である。

    【0005】米国特許出願第08/076505号によれば、音声とデータの同時通信システムは、音声信号(すなわち、第2信号の表示)が通信チャネルを介して、受信モデムに送信されるよう、各データ記号に付加される。 特に、このデータ記号は、基準信号点値で、それに音声信号ベクトル(音声信号を表示する)が付加される。 この音声信号ベクトルをデータ記号に付加することにより、選択されたデータ記号と、音声信号ベクトルのサイズの両方の機能を表示する選択された信号点が得られる。

    【0006】この選択された信号点は、信号点配置の信号空間から得られ、これは、この信号空間は、データ記号に関連する複数のオーバーラップしない(非オーバーラップ)領域に区分される。 従って、この領域内のどのような信号点値も、受信モデムに送信されるよう有効に選択される。 各信号点値は、オーバーラップしていないので、音声信号ベクトルは、ある最大サイズ、すなわち、ダイナミックレンジが制限され、その結果、送信用に選択された信号点は、この選択されたデータ記号により決定される所定の領域内に存在する。

    【0007】不都合なことに、送信された音声信号の質は、音声信号ベクトルの許容可能なダイナミックレンジに直接関連している。 従って、このダイナミックレンジに対する制限は、音声送信の質を改善するのに対し制限となる。

    【0008】

    【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的は、音声信号のダイナミックレンジに対する制限が、その音声信号の品質を劣化させることのない通信方法とシステムを提供するものである。

    【0009】

    【課題を解決するための手段】従って、本発明によれば、エラー修正技術を有する通信システムにおいて、信号空間の領域の、少なくとも一つのサイズは、その領域が他の領域とオーバーラップするように拡張される。 その結果、音声信号のダイナミックレンジ、すなわち、第2信号がの振幅が増加し、それにより、第2信号の送信品質が改善される。 二つの領域のオーバーラップした部分からの信号点を送信用に選択すると、意図的なエラーがデータ記号流内に導入されて、受信機が、送信データ記号を予測するのに、ハードエラー(送信記号に最近接の受信記号を選択できない)をするようになる。 しかし、データ記号の選択の基となるエラー修正技術により、受信機は、信号空間の正確な領域を識別することができ、それにより、受信データ信号上の明白なノイズ(音声信号である)のために、受信機によりなされたハードエラーにも関わらず、データ信号と音声信号を再生することができる。

    【0010】本発明の一実施例によれば、音声とデータの同時送信システムは、モデムを有し、このモデムは、
    複数のデータ記号の一つを選択するためにトレリス符号を用い、各データ記号は、信号点配置から得られた特定の信号点により識別される。 この信号点配置は、複数の領域に分割され、その各領域は、信号点配置の一部と前記のデータ記号の一つを含む。 さらに、各領域は、隣接する領域の一部とオーバーラップする。 特に、信号空間の領域が、オーバーラップすることにより、音声信号のダイナミックレンジが3dB程上昇する。

    【0011】

    【実施例】上記の米国特許出願は、N次元の信号点のシーケンスを表し、各信号点は、少なくとも二個の別個の信号の関数であるような送信器を開示している。 例えば、これらの信号の1つは音声信号で、他の信号は、データ信号である。 上記の特許出願に開示された音声とデータの同時送信用に用いられる4−QAM記号配置を図1に示す。 データ信号は、各信号期間Tでまず符号化され、4個の領域の1つを選択する。 この各領域は、基準記号「A」、「B」、「C」、「D」の1つによって表されている。 例えば、記号「A」は領域1を表し、特に、従来公知の「同位相要素」と「直交位相要素」を表す信号空間座標点(−1、+1)により表示される信号点に関係している。 従来データのみの通信システムにおいては、送信器はこの記号配置から選択された4個の記号の内の1つのみを送信する。 言い替えると、送信することのできるものは、4個の有効信号点座標点のみである。 しかし、アナログ信号(例えば、音声信号)は、この選定されたデータ記号に付加され、その結果、選定された領域内のどのような信号点も送信用に選択できる。
    各有効領域は、異なるデータ記号に関連している。 例えば、各信号期間Tにおいては、音声信号は、音声信号の2つのサンプルを提供するよう処理される。 これらの2
    個のサンプルを用いて、信号点配置の信号空間内の「音声信号ベクトル」を生成する。 例えば、この音声信号ベクトルは図1において、νで示されている。 言い替えると、各信号期間における音声信号の2個のサンプルは、
    信号点配置の原点の周囲の信号点を選択することになる。 この信号点の座標点は、信号点配置の原点からの音声信号ベクトルνの振幅と度を決定する。 この音声信号ベクトルは、ベクトル加算によりデータベクトルdに加算される。 このデータベクトルdは、各信号期間T内の選定されたデータ記号を表す。 この得られたベクトルrは、選択された領域から伝送用に特定の信号点Rを選択する。 音声信号ベクトルνの振幅は、限られているので、得られた信号点Rは、領域内に存在することになる。 従って、送信信号点を受信すると、受信機は、上記したハードデシジョンを行い、どの記号が送信され、その後、受信した信号点からその記号の信号点値を減算して音声信号を再生する。 特に、この受信機は、各データ記号の信号点値によってあらわされる受信信号点値までの最近接の領域を選択する。

    【0012】図1に示すように、受信機が正確なハードデシジョンを行うために、信号空間の各領域はオーバーラップしてはならない。 この非オーバーラップ領域の大きさは、音声信号ベクトルのダイナミックレンジに直接影響を及ぼす。 都合の悪いことに、音声信号は、非常に大きなダイナミックレンジを有し、ゼロに偏った振幅確立分布を有する。 すなわち、音声の大部分は、非常に小さな振幅を有するが、時々フルスケールに近いバーストが起こる。 このような音声信号ベクトルのダイナミックレンジに課されるいかなる制限も、音声送信の品質に直接影響を及ぼす。

    【0013】それゆえに、本発明の通信システムにおいては、エラー修正技術を用いて、信号空間の少なくとも一つの領域のサイズは、その領域が他の領域とオーバーラップするように拡張される。 その結果、音声信号ベクトルのダイナミックレンジが増加し、そのために、音声信号の送信品質が向上する。 二つの領域のオーバーラップした部分からの信号点が、送信用に選択されると、意図的なエラーがデータ記号流内に導入されて、受信機は、送信されたデータ記号を予測するのにハードエラーを起こす可能性がある。 しかし、データ記号の選択の基となるエラー修正技術により、受信機は、信号空間の正確な領域を識別して、それにより受信信号点から、音声信号の再生が可能となる。

    【0014】特に、図2は、隣接する領域とある程度までオーバーラップする領域の各々内の信号点配置を図示している。 図2の信号点配置の構成は、各領域の中心に位置する基準データ記号と、いかなる方向においても3
    dBだけ拡張するようにおこなわれている。 この3dB
    のパワーを音声信号ベクトルに追加すること、すなわち、信号のダイナミックレンジを増加させることにより、音声信号の送信品質は向上する。 記号Aに関する領域を拡張した図が図2のみに示されているが、各記号に対する他の領域も同様に、あらゆる方向に3dBだけ拡張することができる。 従って、有効な各信号点領域は、
    領域A´、領域B´、領域C´、領域D´である。 図2
    から分かるように、受信機に関し、もとの領域の定義は、適用可能である。 例えば、図2に示すように、音声ベクトルνが、記号Aに追加されると、得られた信号点Rは、送信器に関する領域A´から得られるが、受信機に関しては、領域B´から得られることになる。 その結果、受信機は、得られた信号点Rは、記号Aよりも、記号Bにより近いのでどの記号が送信されたかを予測するのにハードエラーをおかすことになる。

    【0015】図3は、本発明の基本的な構成を表す図である。 同図の構成は、ライン41上に入されるデジタル信号に応答するチャネル・エンコーダ40を有する。
    このチャネル・エンコーダ40は、公知の符号化技術によって動作し、CCITTV. 32標準に規定された、
    あるいは、米国特許第4,941,154号に開示されたトレリス符号化装置である。 このトレリス符号化装置は、畳み込み符号の形態をとる。 各信号間隔Tにおいて、チャネル・エンコーダ40は、データを符号化したデジタル信号を1対2マッパ60に入力し、この1対2
    マッパ60は、ライン62と63に2個の出力パルスを生成する。 それらの出力パルスは、ライン61上に到達する符号化デジタル信号に関連する振幅を保有する。 図3の構成は、さらに1対2マッパ50を有し、この1対2マッパ50は、ライン51上の入力音声信号に応答してライン52、53上に2個のアナログ信号を生成する。 ライン52、53上の2個のアナログ信号は、音声信号のサンプルを表示し、各信号期間Tにおける音声信号ベクトルに対する信号点座標を提供する。 ライン5
    2、53上の出力は、それぞれ要素30、35に入力される。 この要素30、35は、1対2マッパ50の出力を換算して、各次元における振幅が、図2に示すベクトルνの振幅以下になるようにする。 この実施例においては、各領域は、正方形であるので、要素30、35のスカラ値は等しい、すなわち,N=Mである。 ライン5
    9、62の出力は、加算器70で結合され、ライン5
    8、63の出力は、加算器80で結合される。 この加算器70と80の出力は、図2の信号空間によって表される信号の成分を形成する。 この加算器70と80の出力は、モジュレータ(変調器)120と130に入力され、チャネル・エンコーダ40で加算されて、公知の変調信号を形成する。 図示はしていないが、加算器70と80の出力は、さらに、フィルタ処理されて、ω以下にバンド制限されて、アライアシングを回避し、1対2マッパ60の出力サンプル速度の逆数を少なくとも半分にする。

    【0016】図3において、1to2次元マッパ60は、
    M-to-Nマッパでもよいことは明きらかである。 すなわち、この1to2次元マッパ60は、符号化デジタル信号の複数(M)個の符号化デジタル信号を異なる複数(N)個の出力信号を生成することができる。 同様に、
    1to2次元マッパ50も、M-to-K符号化キーでもよく、複数のアナログ信号に応答できるものである。 同様に、1to2次元マッパ50、60以後の要素の集合(例えば、加算器70、80、モジュレータ(変調器)12
    0、130、加算器140)は、直交モジュレータ(変調器)90を形成するが、1to2次元マッパ50と60
    の複数の出力に応答するよう構成することもできる。 これらの要素は入力信号のすべてに応答できるもので、K
    個の信号、またはN個の信号の何れか大きいものを処理できることを意味する。 しかし、このような状況下において、ユーザは2以上の大きい数(KまたはN)がシステムの次元であり、この次元のあるものはデジタルデータでもなく、アナログデータでもないようなものと仮定する。 デジタルデータでない、すなわちアナログデータが存在するような「次元」がある場合には、透過「サイド」情報のような情報をこの次元を使って送信しうる。

    【0017】信号空間において、1to2次元マッパ50
    と1to2次元マッパ60のN個の出力信号(NはK以上)は、多次元空間(例えば、N次元空間)のベクトルの要素の集合に相当する。 この多次元空間の座標点は、
    直交モジュレータ(変調器)90内の直交変調信号に対応する。 図3において、2個の直交変調信号は、cosω
    tとsinωtであるが、他の変調信号も使用できる。 例えば、符号分割多重化(code division multiplexing:
    CDMA)である。 本発明においては、直交変調信号は同等の要素信号を含む送信された信号を生成する変調信号で、これにより、受信器が受信信号をその変調信号に応答して、生成される成分要素信号に分割できるようにする。 図1に対し、直交モジュレータ(変調器)90
    は、1to2次元マッパ60により生成された要素により表示される記号ベクトルと、1to2次元マッパ50により生成された要素により表示されるアナログ情報ベクトルとのベクトル加算を実行する。 図2において、直交モジュレータ(変調器)90は、1対2マッパ60によってあらわされた要素により表示される記号ベクトルと、
    1対2マッパ50によって得られた要素によって表示されるアナログ情報ベクトルとのベクトル加算を実行する。 これは図2に示されている。

    【0018】前述したように図3の構成は、意図的なエラーが送信データ信号内に導入されて、受信機がハードエラーをおかす可能性があり、そして、エラー修正技術(この実施例においてはトレリス符号)により、受信機は送信用に選択されたデータ記号のもとのシーケンスをチャネル復号化プロセスを実行することにより再生できる。 言い替えると、これは意図的なエラーを通信システム内にときには導入するが、音声信号のダイナミックレンジは、上記のエラーマージン以上に増加する。

    【0019】図4において、チャネルから受信した変調入力信号はディモジュレータ(復調器)210に入力されて、このディモジュレータ(復調器)210で同位相成分と直交位相成分とを生成する。 これらの成分はスライサ220に入力され、そこで、図2の信号点配置からのセータ記号に対しエラー・メトリクを生成する。 このエラー・メトリックは、受信信号点と各データ記号との距離である。 このスライサ220は、各データ記号に対するエラー・メトリックをチャネル・デコーダ280に入力する。 このチャネル・デコーダは、公知のビタービ復号化器である。 チャネル・デコーダ280は、エラー・メトリックをトレリス符号の各状態に対し記憶されたパス・メトリックに追加する。 その後、トレリス符号の各状態に対し新たなパス・メトリックを選択する。 この新たなパス・メトリックは、エラー・メトリックの最小和である。 つまり、チャネル・デコーダ280は全体の受信記号シーケンスの全体エラーを最小化する為に、特定のデータ記号について決定する前に、受信したデータ記号シーケンスを予測する。 例えば、図2に示すように、信号点Rを受信すると、ハード・ディジジョンは、
    データ記号Bを選択することになる。 しかし、これはハード・エラーである。 その理由は、この受信したデータ記号にとって、エラー・メトリックは、残りのデータ記号に対するエラーメトリックと比較すると、最小であるが、それだけでは、誤ったデータ記号を選択したことになるからである。 言い替えると、音声信号ベクトルν
    が、受信機が受信信号を決定する際にエラーを犯すように記号Aに追加されているからである。 しかし、チャネル・デコーダ280は、受信機はこのハード・エラーを回避するようにさせる。 その理由は、チャネル・デコーダ280が採用しているトレリス符号がデータ記号を伝送用に選択するからである。 従って、チャネル・デコーダ280は、正確な記号則ち記号Aを2to1ディマッパ230に、数記号期間後に伝送する。

    【0020】音声信号を再生するために、図4の装置は、バッファ290を有する。 このバッファ290は、
    ディモジュレータ210からに出力を受信し、チャネル・デコーダ280内でトレリス復号化が完了するまで時間遅延を与える。 図4は1to2マッパ240を有し、チャネル・デコーダ280により生成された記号に応答する。 この1to2マッパ240の出力は、一組の同位相成分と直交位相成分である。 1to2マッパ240の出力は、減算器250と260内でディモジュレータ(復調器)210の出力から減算される。 減算器250と26
    0の出力は、2to1ディマッパ270に入力され、この2to1ディマッパ270は、1to2マッパ50と逆の機能を実行し、音声サンプルを最結合して、Aに音声信号を生成する。

    【0021】図5に示された本発明の第2の実施例の送信器は、図6に示された信号点配置を利用する。 この信号点配置は、記号の4個のサブセットA、B、C、Dを有し、各サブセットは、4個のデータ記号を有する。 例えば、サブセットAは、データ記号A 1 、A 2 、A 3 、A 4
    を有する。 図6からわかるように、本発明によれば、データ記号B 4に関連する信号空間の領域は、データ記号C 2に関連する信号空間の領域とオーバーラップしている。 図示してはいないが、残りのデータ記号に関連する信号空間の他の領域どうしもまた、オーバーラップするとしている。

    【0022】図5の送信器500は、ライン501から入力デジタルデータを、ライン549からアナログ音声信号を受信する。 ライン501上のデータ信号は、スクランブラ505によりランダム化されて、その後、直列−並列変換器510内で、デジタルデータが直列から並列に変換される。 この並列データビットは、二つのグループに分けられ、トレリス符号化されないものはライン511に、トレリス符号化されたものはライン512、
    513、514に送信される。 トレリス符号化ビットの二つは、ライン513と514上の信号によってあらわされ、差動エンコーダ515によりまず作動符号化され、その後、トレリスエンコーダ520によりトレリス符号化される。 このトレリスエンコーダ520は、前掲の特許出願に開示されたもので、従来公知のものである。 トレリスエンコーダ520のライン521上の出力は、回転コマンドで座標回転装置525によりそれが実現される。 このトレリス符号化は、どの4個のサブセットが図6に示される信号点配置から符号化されるべきかを識別する。 サブセットA、B、C、Dの各々は、それぞれ、0、−90、180、90度の回転を用いる。 従来公知のように、この回転は、作動符号化を提供する値を有し、これにより位相の不明瞭性を回避している。

    【0023】ライン511上の符号化されないデータビットはアドレスで、これは、基準生成器(ルックアップテーブル)530に入力される。 この基準生成器(ルックアップテーブル)530は一般的には、単純なルックアップテーブルである。 この基準生成器(ルックアップテーブル)530は、受信機でも用いられて、全体のメモリ要領を減少させている。 基準生成器(ルックアップテーブル)530からのライン531上の出力は、一対のデカルト座標軸で、送信されるべきサブセット点(直交符号化として公知の)、例えば、A 1 、A 2 、A 3 、A 4
    を識別する。 一時的に音声信号を無視すると、この識別されたサブセット点は、その後、座標回転装置525内で回転させられ、図6に示す信号点配置から信号点を選択する。 例えば、A 3が基準生成器(ルックアップテーブル)530より識別されると、トレリスエンコーダ5
    20により得られたベースサブセットは、Dで、その結果、送信用に選択されるデータ記号はD 3となる。

    【0024】音声符号化器550内で各信号期間Tごとに符号化されると、2個の音声サンプルが、ライン55
    1と552上に形成される。 これらの音声サンプルは、
    音声信号点の座標点を規定し、これらはさらに、音声信号ベクトルの振幅と位相とを規定する。 音声符号化器5
    50は、図6の各領域のサイズに応じて、各音声信号ベクトルの振幅を制限する、と仮定する。 音声信号点の各座標点が、加算器535、540により選択されたサブセット点のそれぞれの座標点に加えられる。 得られた信号点の座標点は、ライン536、537により、座標回転装置525に供給される。 この座標回転装置525
    は、得られた信号点をトレリスエンコーダ520により選択されたベースサブセットの関数として回転して、最終信号点の座標点を、ライン526、527を介して提供する。 最終信号点を表す信号は、通信チャネル590
    により、フィルタ/変調器545、増幅器555、結合器560に伝送される。

    【0025】通信チャネル590は、受信機400内(図7)に終端する。 受信機400は、カプラ405、
    増幅器410によりネットワークに接続される。 従来のデジタル信号処理(degital signal processing DS
    P)技術を用いてディモジュレータ415は、フィルタ/等価器420内でベースバンド処理するようにその周波数cから信号を復調する。

    【0026】フィルタ/等価器420からの等価出力は、処理する前にバッファ425内で遅延する。 この遅延により、トレリス復号が、ビタービ復号化器430内で、先ず実行される。 ビタービ復号化器430のどの記号時においても、ビタービ復号化器430の出力は、1
    6個以上のトレリス符号記号だけ遅延する。 4次元のトレリス符号については、これは、32以上の変調記号である。 ビタービ復号化器430からの出力は、復号化し、エラー修正されたトレリス状態である。 ミニマム状態検知器435は、最小のエラーメトリックを用いて、
    その状態を識別し、その精度は、非符号化システムよりも3dBから4dB高い。 従来公知のように、最低状態は、トレリス復号化器440内の復号化トレリスビットを識別する。 これらのビットは、符号化ビットとして公知で、ライン441上に供給される。 この符号化ビットは、結合器450内で、ライン446上に出力された、
    未符号化ビットと結合される。 この結合されたデータビット流は、その後、従来の方法により処理されて、ライン451上に出力デジタルデータ流を生成する。 この非符号化ビットは、バッファ425を介して、第2パスにより再生される。

    【0027】ミニマム状態検知器435は、トレリス回転で識別した信号を、座標回転装置455(送信器50
    0の座標回転装置525に相当)に出力する。 かくして、バッファ425からの遅延出力は、座標(トレリス)回転装置455により、もとの基準システムに逆回転される。 このもとの基準システムにおいて、ライン4
    56上の出力信号は、最適スライサ460により復号化される。 この最適スライサ460の出力は、ライン46
    1上の信号と、ライン446上の未符号化ビット(これは、結合器450内で符号化ビットと結合される)により提供されるインデックスである。

    【0028】ライン461上の信号により提供されるインデックスは、復号化サブセット点に対する理想的基準を提供する。 この理想的基準は、ルックアップテーブル480内に記憶される。 この理想基準は、トレリス回転出力信号から、減算器490により減算される。 これにより、サブセット出力から、第1のデータ変調を取り除くことができる。 ライン491上の、もとの音声符号化信号、すなわち、音声サンプルの座標点は、音声復号化装置495により復号化されて、ライン496上に音声信号を形成する。

    【0029】本発明は、個別の機能ブロック、例えば、
    チャネル・スライサ220により実現されると開示したが、これらの機能ブロックの機能は、適当なプログラムされたプロセッサにより実現されても良い。 さらに、信号点のオーバーラップする領域の概念は、エラー修正技術と、通常のビット速度以下の通信システムを含むデータ通信システムで実現される。 また、別のタイプのエラー修正符号、例えば、変換符号方法も用いることができる。

    【0030】

    【発明の効果】以上述べたように、本発明は、信号点配置の領域をオーバーラップさせることえにより、音声信号のダイナミックレンジを大きくとりながら、音声送信の品質を劣化させることがない。

    【図面の簡単な説明】

    【図1】音声とデータの同時送信システムに用いられるオーバーラップしない信号点配置を表す図。

    【図2】図3に用いられる信号点配置を表す図。

    【図3】本発明の一実施例による送信器のブロック図。

    【図4】図3の送信器から送信された信号を受信する受信機のブロック図。

    【図5】本発明の他の実施例による送信器のブロック図。

    【図6】図5の送信器に用いられる信号点配置を表す図。

    【図7】図5の送信器から送信された信号を受信する受信機のブロック図。

    【符号の説明】

    30,35 要素 40 チャネル・エンコーダ 41 ライン 50,60 1対2マッパ 51,52,53 ライン 58,59 ライン 61,62,63 ライン 70,80,140 加算器 90 直交モジュレータ(変調器) 120,130 モジュレータ(変調器) 210 ディモジュレータ(脱変調器) 220 チャネル・スライサ 240 1対2マッパ 230,270 2対1ディマッパ 290 バッファ 250,260 減算器 255,265 要素 251,261 ライン 296,297 ライン 271 ライン 390 通信チャネル 400 受信機 405 カプラ 410 増幅器 411,416,421,426,431,436,4
    41,446,456,461,491,451,49
    6 ライン 415 ディモジュレータ 420 フィルタ・等価器 425 バッファ 430 ビタービ復号化器 435 ミニマム状態検知器 440 トレリス復号化器 450 結合器 460 最適スライサ 480 ルックアップテーブル 495 音声復号化器 500 送信器 501,506,511,512,513,514,5
    21,531,532,536,537,526,52
    7,546,549,551,552 ライン 505 スクランブラ 510 直列−並列変換器 515 差動エンコーダ 530 基準生成器(ルックアップテーブル) 525 座標回転装置 535,540 加算器 545 フィルタ/変調器 550 音声符号化器 555 増幅器 560 結合器 590 通信チャネル

    フロントページの続き (72)発明者 ゴードン ブレマー アメリカ合衆国、34624 フロリダ、クリ アウォター、コーヴ レイン、1930 (72)発明者 ルーク ジェイ. スミスウィック アメリカ合衆国、34655 フロリダ、ニュ ー ポート リチェイ、グリンスビー ド ライブ、7907 (72)発明者 エドワード サイモン ズランスキ アメリカ合衆国、34640 フロリダ、ラル ゴ、クレセント ドライブ、1313

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