將引導符號用于均衡和幀同步的高性能調制解調器的制作方法

專利名稱：將引導符號用于均衡和幀同步的高性能調制解調器的制作方法
技術領域：
本發明涉及調制和解調在兩個地點之間發送的數據，具體涉及同步那些在一個地點調制的并發送到另一個地點解調的數據幀。
術語“調制解調器”是“調制器”和“解調器”這兩個名詞的詞頭部分的組合，它用于能夠調制數據以便通過電話或射頻鏈路傳輸和能夠解調從另一個地點接收的由類似裝置調制的數據的裝置。業已普遍將調制解調器用于互聯個人計算機以使用戶們交換數據和通信。技術上的革新降低了當前可應用的調制解調器的費用，同時提高了數據傳輸的速率。
在數據速率方面改進的每個接連的等級中，調制解調器的制造商趨向于采納和遵循已規定的調制解調器運行的工業界標準，借此確保在調制解調器之間在至少某種程度上的兼容性。例如，CCITT(國際電報電話咨詢委員會)V.32標準規定了一種調制解調器類型具有最快的可應用數據速率之一，即9600比特/秒(不考慮諸如采用數據壓縮技術以達到較高的有效數據速率的CCITT V.42bis標準和專用的系統)。下一個較高的數據傳輸標準將隨著V-快速標準的發表來提供，速度在14.4千比特/秒之上。調制解調器的應用并不限于在計算機之間的數據交換，在某些應用場合，專用的調制解調器調制協議設計能夠提供改善的性能。
在尋呼系統中，調制解調器通常用于傳送中央尋呼終端與多個同時廣播的尋呼發射機之間的數據，后者用來向尋呼業務用戶攜帶的尋呼機單元再發送無線電信號。由尋呼單元接收的數據然后由用戶在作為尋呼單元一部分的顯示屏上讀出。一種適合用于同時廣播尋呼系統中的異步調制解調器已在共同轉讓的、名稱為Variable Speed AsynchronousModen美國專利5,227,741中描述了。雖然該專利公開的調制解調器成功地解決了等時失真(系統“抖動”)的問題而在射頻鏈路上達到超過2400比特/秒的數據傳輸速率，但它達不到V.32標準的9600比特/秒性能，而那是電話線路調制解調器方面更典型地應用的標準。
調制解調器用于同時廣播尋呼系統時，所遇到的幾個問題在電話線路調制解調器應用場合中通常不會發生，它們并未由V.32標準很好地講清楚。電話線路上的信噪比(SNR)(特別是在某些無制約的線路上)會導致在兩個V.32調制解調器之間傳輸的數據中出現差錯。針對約為24dB的SNR，V.32標準要求鏈接的調制解調器降低到較低的數據速率(可能是4800比特/秒，或甚至為2400比特/秒)。其結果是，符合同時廣播鏈路網絡中的V.32標準的調制解調器的實際或真正的數據速率要比9600比特/秒低很多(尤其是在采用前向糾錯(FEC)技術之后)。最好是保持較高的9600比特/秒的數據速率，甚至在較低SNR的時候。另外，還希望具有低開銷的前向糾錯和控制信息來改善數據通過量。
當兩個V.32調制解調器建立起一條鏈路時，要有一段初始時段用于訓練和同步，而如果因短暫的線路中斷或噪涌引起通信中斷時要求重復初始時段。在接收調制解調器處，同步過程要求識別出數據中每個符號的定時，以精確地確定每個符號何時發生。一旦在符號級(symbollevel)實現同步，接收調制解調器必須從解調的數據流中找出每個數據幀的起點和終點。此外，V.32調制解調器的同步需要一個返回通路或告警返回，以便請求在同步丟失的任何時刻重發訓練程序，鑒此明顯地降低了數據通過量。對此，最好為建立通信鏈路的兩個調制解調器提供自動同步，和不使用返回通路而從短暫的線路中斷和噪涌中提供自動恢復。
此外，V.32標準對低信噪比很敏感。例如，在符合V.32標準的調制解調器中的解調器同步在信噪比范圍內約22到24dB時通常丟失。同步在尋呼鏈路系統中理想的情況是保持在信噪比低于大約10dB時可提供適當的系統性能。
在射頻鏈接的通信系統中應用的V.32標準的另一個重大限制是FCC(美國聯邦通信委員會)要求利用可辨別的莫爾斯碼來周期性地識別數據鏈路發射機。按照V.32標準，用莫爾斯碼發送一個站的識別符會導致解調器完全丟失同步。于是，在發送莫爾斯碼之后，先前通信的兩個調制解調器必須在訓練和同步序列中再次配合，這將延續約1秒多。在忙的尋呼系統中在這種再訓練和同步的間隔期間數據通過量的損失可能明顯地限制了該系統。
V.32標準可對幅度和群時延失真提供均衡，但是，為此目的所使用的均衡器對調制解調器的性能引入約2dB的劣化，這代表一種不希望的調制解調器性能劣化。用于同時廣播尋呼的調制解調器的均衡器性能(特別是在具有差的SNR的鏈路中)應當改善得優于當前狀態，如果不超過，則應至少滿足V.32標準，并能容忍基本上是脈沖的噪聲。
本發明講述了V.32標準的上文提到的問題，而其它先有技術的調制解調器的問題上文未討論。雖然，本發明的開發滿足了特定的同時廣播尋呼系統的需求，但本發明還可應用于必須使數據在兩個地理上根本不同的點之間以相當高的速率通過調制解調器有效地傳輸的幾乎任何通信系統。
根據本發明，規定了用于解調輸入信號的裝置。模擬輸入信號具體地包括用于編碼數的據數據符號和引導符號(亦稱為“參考符號”)。該解調裝置含有取樣裝置，它被耦合用以接收輸入信號，并對該輸入信號周期性地取樣以產生一個相應的數字樣值信號。正交變換裝置將數字樣值信號變換成為復合基帶信號。該復合基帶信號然后由符號同步裝置處理，以對該復合基帶信號的數據符號確定符號定時，作為含在該復合基帶信號內的數據符號和引導符號的函數，產生出一個已同步化的信號，使數據符號在其中被正確地校準成同它們的符號時間相同步。還設置分離裝置以在已同步化的信號中將引導符號與數據符號分離開，產生一個數據符號信號。解碼裝置用于解碼數據符號信號，以便恢復與其內含的數據符號相對應的數據。
引導符號含有預定數目的引導符號的重復型式，該引導符號按預定的間隔點綴數據符號。該符號同步裝置含有確定裝置，對復合基帶信號中相繼的引導符號確定微分相位關系，這里，180°相移表示一個已解碼的引導符號等于二進制的“1”，0°相移表示一個已解碼的引導符號等于二進制的“0”。這個已解碼的引導符號序列然后與期望的引導符號序列相比較，以確定該引導符號序列的起點。均衡器裝置被耦合用以接收已同步化的信號和均衡器系數，將該已同步化的信號均衡為一個均衡器系數函數，來補償輸入信號的任何劣化，而該劣化禁止解碼數據符號恢復數據。最好，該解碼裝置包含一個格構解碼器。
該符號同步裝置最好還包含取樣裝置，用以取樣該復合基帶信號，取樣時間是在數據符號與它們相應的符號時間相同步的時刻。
本發明的特點之一是，符號同步裝置含有保持裝置，用以在莫爾斯碼取代輸入信號中的數據符號時保持完全的調制解調器同步。這個特點防止了由識別一個輸入信號源的莫爾斯碼周期性地輸入到該取樣裝置時引起的同步丟失。調制解調器的同步含有(a)符號定時同步；(b)引導符號同步；(c)相位和頻率跟蹤同步；(d)前向糾錯成幀同步；(e)均衡器收斂。
一種解碼輸入信號(內含用于編碼數據的數據符號和引導符號)的方法是本發明的另一個方面。該方法的步驟總體上與諸多單元(包括上文提到的裝置)的功能是一致的。
結合以下附圖和參照下文詳細的描述會更容易地理解本發明的上述各方面和許多附加的優點。


圖1示出應用本發明的一種同時廣播尋呼系統的原理方框圖；圖2示出一種調制器的功能方框圖，該調制器可將輸入數據映射成為周期性地點綴引導符號的數據符號；圖2A示出一種用于調制器中編碼輸入數據的卷積編碼器；圖2B示出一種站識別器的方框圖，該站識別器周期性地產生表示莫爾斯碼的數據符號，用以識別一個發射現場；圖3示出按照本發明的一種解調器的功能方框圖；圖4示出由調制器在中斷程序中使用的邏輯流程圖，它將輸入數據編碼成為數據符號，并將數據符號和引導符號轉換成為一個通帶信號，以便發送到解調器；圖5示出由解調器執行的用以從接收的信號中解調數據的步驟的流程圖；圖6示出用以調整解調器的符號定時的一種例行程序流程圖；圖7示出用以在本發明的解調器中處理已解調的符號的一種例行程序流程圖；圖8示出高速調制解調器的調制器部分的原理方框圖9示出高速調制解調器的解調器部分的原理方框圖。
圖1示出一種同時廣播尋呼系統20，其中應用本發明來解調數據。同時廣播尋呼系統20包括一個尋呼終端22，它是一個數據消息源，將數據消息傳輸給該同時廣播尋呼系統的預訂用戶所攜帶的特定尋呼單元。這樣的數據消息通常產生于連接到尋呼終端22上的其它設備(圖中未示出)，如本領域的技術人員顯而易見的。一個調制解調器25與尋呼終端22相關聯并通過數據線24連接在其上。在同時廣播尋呼系統20中，尋呼終端22將已調制數據消息最經常傳送給多個尋發射機34，而不接收這樣的消息，故調制解調器25的調制器部分比解調器部分更多地得到使用。據此，雖然調制解調器25的調制器和解調器的功能都對尋呼終端22有用，但下文還是將調制解調器25簡單地稱為“調制器26”。
從尋呼終端22上輸入給調制器26的數據消息通常是不歸零(NRZ)碼形式的數據；然而，其它數據格式(包括已壓縮的話音通信形式的數字數據)也可由調制器26調制。如下文所解釋的，調制器26產生一種已調制信號，它可將尋呼終端22提供的數據傳送到多個尋呼發射機34的每個。圖1中，為了說明的目的，只示出了兩個這樣的尋呼發射機34a和34b，但可以理解，同時廣播尋呼系統20通常包括有多得多的這樣的尋呼發射機，其中一些可以通過射頻鏈路33連接到尋呼終端22上，例如尋呼發射機34b的情況，而另一些可代之以由電話線28連接，例如尋呼發射機34a的情況。
由調制器26產生的已調制信號通過電話線28傳輸，并由發射機27從天線31上分別發送到相應的調制解調器29a和29b。對于尋呼發射機34b，由天線35接收已調制信號，將它提供給接收機37。發射機控制器43位于每個尋呼發射機現場，含有調制解調器29和圖中未示出的其它部件。傳輸的已調制信號通過電話線28經過線45a輸入給調制解調器29a。類似地，自接收機37輸出的已調制接收信號通過線39耦合到發射機控制器43b，該已調制信號再經線45b輸入給調制解調器29b。
尋呼發射機主要應用調制解調器29的解調器部分30，解調尋呼終端22傳輸過來的數據消息，調制解調器29只是偶而地需要其調制器部分。為此，對調制解調器29a和29b下文簡單地稱為“解調器30a和30b”。盡管如此，在需要時，對于具有安裝在尋呼發射機中的調制解調器能力的調制器可供尋呼發射機34a和34b應用，并且由它們周期性地應用來將與系統有關的數據消息發送回尋呼終端22，例如響應該尋呼發射機是否受該尋呼終端的支持。
解調器30處理自尋呼終端22經由電話線28和射頻鏈路33發送的已調制信號，解調該信號，以產生由此傳送的數據消息，再輸入給它們相應的尋呼發射機34。尋呼發射機34a和34b分別調制一個射頻載波，作為無線電信號38a和38b分別地通過天線36a和36b發射該數據消息。該無線電發射例如由某個用戶攜帶的用以接收尋呼業務的尋呼單元40接收到。尋呼機可能設在尋呼發射機34a的接收區44a內，或在尋呼發射機34b的接收區44b內，或兼在這兩者的接收區內。
請注意，本發明不以任何方式限制在尋呼系統中使用，而是結合這樣一個系統來公開的，因為它是調制解調器最先考慮的商用場所之一。調制器26和解調器30也可以同樣好地應用于例如經由電話線28互聯的兩臺個人計算機(圖中未示出)之間傳送數據。
參看圖2的功能方框圖50，圖中示出按照本發明由調制器26如何處理輸入數據，以便傳輸給解調器30并由之解調。如方框52所示，調制器產生對應于數據符號的一串與輸入數據。在優選實施例中，數據符號是利用16狀態的格構編碼調制(TCM)方案采用32交叉點的星座集通過格構編碼輸入信號而產生的。這種TCM方案在常規的未編碼的16電平正交幅度調制(QAM)信號上提供4.77dB的增益。先有技術的V.32TCM技術規范利用90°相位不變量的8狀態的TCM方案，與不編碼的16-QAM相比它具有3.98dB的增益。加之，本發明不像諸如V.32之類的先有技術標準，而是將引導符號周期性地插入數據符號流中。
如圖2的方框56所示，引導符號由一個引導符號源產生，該引導符號源產生一個預定的偽隨機的引導符號序列(或最好是，訪問一個查找表，表中存儲一個預定的隨機產生的引導符號序列)。在優選實施例中，在重復的偽隨機序列中有63個引導符號。該偽隨機序列應包含足夠數目的引導符號，以使該序列的自相關函數具有一個明確限定的峰值，也即自相關函數中最大峰值對假峰值(背景)中最大值之比應至少為2∶1。此外，該特定序列應具有模擬隨機白噪聲的頻率域頻譜，這個特性允許傳送莫爾斯碼的數據符號從引導符號的任何可聞“噪聲”中分辨出來，而同時能在已調制數據流中保持該引導符號，以用于同步的目的。含在該序列中的引導符號一次插入一個，散布在數據符號流之中，該序列按需重復下去直到所有的數據符號都被傳送為止。同一個預定隨機產生的引導符號序列用于按照本發明構成的所有調制解調器，以使任何調制解調器29的解調器可以監視從接收信號中抽取的引導符號，以使解調過程同步，并更新用于均衡接收信號的均衡器系數。
如圖2A所示，該數據符號源用于傳輸數據(與莫爾斯碼不同)，最好包含一個卷積編碼器53，用以同時處理4比特二進制輸入數據。4比特二進制輸入數據由Y1n、Y2n、Q3n和Q4n表示，下標“n”標識編碼器時鐘時間，在時間n＝0時開始。只有兩比特Y1n和Y2n由編碼器53用于編碼Y0n；而比特Y1n、Y2n、Q3n和Q4n通過編碼器而不變化。如在三個節點55a、55b和55c處所示的，對數據執行一系列異或(XOR)操作而使比特Y1n和Y2n編碼。通過對每個編碼器時鐘脈沖下移位的數據提供緩沖存儲可在方框57a、57b、57c和57d產生一系列時間延時T。方框57的每個時間延時裝置最好包含1比特延時緩存器。在這個方案中，Y0n的先前值與Y2n的當前值異或，由此得到的值在方框57c中緩存。同時，一個新的值進入方框57b，該新值是Y1n和Y2n的當前值與方框57c中先前緩存值異或的結果。類似地，一個新值(該新值是Y2n當前值與方框57b中緩存值和Y0n當前值異或的結果)進入方框57a緩存器。于是，卷積編碼器53接連地編碼比特Y1n和Y2n，以產生冗余的第五位Y0n(時鐘時間n＝0時，Y0n初始化為0)。與V.32標準比較(它采用的是約束長度為3的8狀態方案)，16狀態格構編碼方案具有一個約束長度等于4。
當莫爾斯碼代之以與實際數據相對應的數據符號而被傳輸時，數據符號源52被切換到如圖2B所示的一個站識別器47上，站識別器47含有一個莫爾斯碼源49，它規定實際的點和被傳輸的劃，例如，利用一個查找表來提供用于識別調制器現場所需的莫爾斯碼的點和劃；還含有一個翻譯器51，用以產生一個預定數據符號序列A，它對應于莫爾斯碼的點，或產生一個預定數據符號序列B，它對應于莫爾斯碼的劃。如本領域的技術人員公知的，頻率值取決于相位變化(即相位旋轉)的速率。在含有序列A的、相繼預定的數據符號之間有一個固定增量的相位旋轉，當從一個揚聲器(圖中未示出)聽到一個接收信號時，傳輸信號的序列A的內含物是例如可聞的，作為第一頻率是200Hz。類似地，在含有序列B的、相繼的預定數據符號之間有一個固定增量的相位旋轉，它不同于序列A中相繼的數據符號之間有關的相位旋轉，因此，當序列B包含在傳輸的信號中時，可選擇得使它提供在揚聲器上可聞的接收信號作為一個第二頻率，例如是1800Hz音調，它與第一頻率不同。數據符號序列A和B點綴了引導符號(在接收信號中是可聞的，只作為低幅度的白噪聲)傳送由莫爾斯碼源49提供的該特定莫爾斯碼作為對應于點和劃的一系列第一和第二頻率的音調。
再回到圖2，一個邏輯驅動開關54在方框52的數據符號源與方框56的引導符號源之間進行選擇。線60將引導符號源耦合到邏輯驅動開關54。在優選實施例中，由邏輯驅動開關54將選擇的輸入到方框62符號映射裝置的每個第13個符號是引導符號。每個引導符號也含有5比特。在這個實施例中，數據被編碼和映射成速率為2400符號/秒的符號。
根據邏輯開關54的位置，從方框52數據符號源輸出的5比特或者從方框56的引導頻符號源輸出的5比特被映射成為32點信號星座，以產生一個復合基帶信號在線64和66上傳輸。如圖2中所示。線64上傳輸的信號的I部分施加在低通濾波器68上，以濾除掉帶外分量。類似地，線66上傳輸的Q信號輸入到相應的匹配濾波器70。從這兩個濾波器輸出的已濾波信號分別施加在乘法器72(濾波器68的輸出)和乘法器74(濾波器70的輸出)上。乘法器72將該信號的已濾波I部分乘以方框76所示的函數cos(2πfct)；類似地，該信號的已濾波又部分輸入到乘法器74，乘以方框78所示的正交函數sin(2πfct)。乘法器72和74輸出端上得到的通帶分量然后在加法器80相加，以產生一個通帶信號S(t)，它在電話線28a上傳輸，或者以射頻信號33的形式傳輸，由解調器30接收和解調，如圖1所示。
圖8示出用以實施圖2所示調制功能的部件。從尋呼終端(或其它信號源)來的NRZ信號經線24傳送到數字信號處理器(DSP)366。實際上，上述的所有編碼和映射功能是由DSP按照編程的指令集實施的。所產生的通帶信號經線372傳輸到數/模轉換器(DAC)374，以產生相應的模擬信號。該模擬信號通過線376施加在一個后置濾波器378上，從該后置濾波器378來的已濾波輸出信號經線360傳輸到無線電發射機或電話鏈路(示于圖1中)，用于傳送到在該通信鏈路的另一端的相應調制解調器，在那里該接收信號按照本發明進行解調。
參看圖3的方框圖100，它示出解調器30的情況。方框102由r(t)指明的接收信號通常對應于圖2的方框82的調制器輸出信號S(t)。然而由于線路噪聲和/或信道中使信號劣化的其它源會影響信號在調制器26與解調器30之間的傳輸質量，故接收信號r(t)已有些改變得不能確切地對應于該已調制輸出信號s(t)。本發明利用包含在傳輸信號中的引導符號來恢復該傳輸的數據，盡管該接收信號在其傳輸到解調器時已受影響。可以預料到在某些應用中該接收信號r(t)可能是數字信號而不是模擬信號。例如一種脈碼調制(PCM)信號可能輸入到該調制器。
接收信號r(t)不管是模擬的還是數字的都以9600樣值/秒的固定速率fs被取樣。如果接收信號是模擬的，則由一個模/數轉換器(ADC)(圖中未示出)轉換成為數字信號。由于模擬的或數字的信號可由解調器處理而且這兩種類型信號的每種均以9600樣值/秒速率取樣，故該解調器的輸入級在圖3通常表示為一個開關104。取樣接收模擬信號不與任何的參考時鐘同步，只是簡單地以固定的速率任意地發生。取樣接收信號而產生的數字樣值(或取樣信號)是輸入到乘法器106和108(這兩乘法器并聯連接)，以產生正交信號。在乘法器106中，取樣信號乘以由方框110提供的函數cos(2πfct)，產生一個輸出，以便施加在低通濾波器114上。在濾波器114中，函數p(t)作用于該信號上，以提供抗混疊性能，并除去帶外噪聲。類似地，乘法器108使接收信號的數字樣值乘以方框112所示的函數sin(2πfct)，該乘積輸入到低通濾波器116，以提供一個與低通濾波器114的濾波函數p(t)配對的濾波函數p(t)，用以抗混疊和除去帶外噪聲。
低通濾波器114和116的輸出均含有從接收信號導得的一個復合基帶信號。開關122以2400樣值/秒的速率取樣該復合基帶信號。這些樣值由開關122取出的時間是由線124上符號定時方框126來的定時信號輸出控制的。該定時信號被確定為該接收信號內含的數據符號和引導符號的函數，并控制該復合基帶信號的取樣，以同步于每個數據符號的發生。
該復合基帶信號的樣值從符號定時方框126經線128傳輸到差分引導符號解碼和同步方框132，以得出一個同步信號，在線134上輸出出去。“差分引導符號解碼和同步”方框132搜索含有重復的偽隨機引導符號序列的63個引導符號的起點(或終點)，以為數據符號的每幀的同步信號確定定時。該同步信號經線134傳輸到引導符號處理方框136，以控制大部分解調器同步功能。請注意，在本說明書后附的權利要求書中術語“符號同步裝置”意指包括了符號定時方框126、“差分引導符號解碼和同步”方框132及引導符號處理方框136的功能。
該復合基帶信號的樣值經線128輸入到預增益方框130，其內含有自動增益控制。自動增益控制保證該取樣信號的幅度在所需范圍之內。響應從引導符號處理方框136經線160輸入的反饋信號，設定預增益方框130的自動增益控制的增益。
從方框130來的已放大信號輸入到來法器140，以將該復合基帶信號乘以函數
，其中fo對應于由引導符號處理方框136確定的一個頻偏校正值，t是時間，φ對應于該復合基帶信號的相位跟蹤校正值。該頻偏校正值用以校正從該接收信號導得的該復合基帶信號的頻偏達7Hz。如果不施加頻偏校正，則該解調過程中將發生誤差。引導符號處理方框136根據該復合基帶信號內含的引導符號的相位旋轉速率，確定該頻偏校正值。
該復合基帶信號的相位校正樣值含有信號x(k)，它們輸入到方框142的均衡器，以均衡該信號進行，來校正它從調制器傳輸出來期間所發生的劣化。在方框142中實現的均衡作用如下式所示，x(k)’為已均衡的信號。x(k)′=Σi=0N-1Ck(i)x(k-1)---(1)]]>上式中的系數Ck對應于均衡器抽頭系數，它們由引導符號處理方框136不斷地更新，經線144供給到方框142的均衡器上。這些系數是根據該接收引導符號與該預定的序列中期望的引導符號相比較被確定為接收引導符號的函數，而該預定的序列是隨機地產生的，可供調制器和解調器應用。
從方框142來的已均衡信號由邏輯開關146有選擇性地施加到線150上以從信號中選擇每個引導符號，或施加到線152上以從信號中選擇相繼的數據符號。邏輯開關146是由引導符號處理方框136產生的并經線148傳輸的一個選擇信號來控制的。在優選實施例中，由于已均衡輸出中的每個第13符號是一個引導符號，故引導符號處理方框136簡單地使用由同步信號控制的定時功能，來確定方框142的均衡器的輸出信號何時是引導符號或是數據符號，據此，然后切換該輸出信號。相繼的符號是從方框142以速率為2400符號/秒輸出的。
邏輯開關146耦合到線152上以將12個接連的數據符號傳送到格構解碼器方框154，然后該邏輯開關146耦合到線150上以將第13個符號(也即引導符號)傳送到引符號處理方框136。按照這種方式，從方框142的均衡器輸出的信號在線150與線152之間切換，直到接收信號中的全部數據符號處理完畢。
輸入到格構解碼器方框154的數據符號由維特比解碼器解碼，而接收的引導符號用于確定均衡器抽頭系數Ck，來調整該復合基帶信號的增益和相位并校正頻偏，如上所述的那樣。由于按照這種方式使用了引導符號，故該格構解碼器154產生的、并經線156輸入到一個輸出數據緩存器方框162的數據，比在常規的調制解調器之間傳輸的數據，受信道噪聲和信號劣化的其它干擾源的影響要小得多。引導符號處理方框136通過控制一個開關166來確定數據幀的同步。在該開關166閉合時，將存儲在輸出數據緩存器162內的一個輸出數據幀提供給輸出方框167。該輸出方框167利用前向糾錯技術(FEC)作出數據幀處理，如方框169所示的。對該數據幀所執行的FEC利用一個常規的循環冗余校驗(CRC)算法和里德-索羅門解碼器來識別和校正數據中的差錯。已解碼和已校正的數據最后在線168上輸出。
如果例如由于很長的噪涌或瞬時線路斷開造成解調器失去同步而在調制器26與解調器30之間的傳輸中途發生暫時線路中斷，則在信道回復到正常工作時該解調器將立即再同步。這種自動再同步能力在V.32標準中(或者不應用引導符號的、等同的電話線路調制解調器方案)未曾提出，因為這樣的方案要求發送調制器停止發送數據，然后在數據傳輸可以重新恢復之前再傳輸一個同步序列。與之相比，在一個使用解調器30的通信系統可靠得多并可以從嚴重的線路中斷中以更快速地復原。
圖9所示的解調器30的方框圖示例它具有相對簡單性的硬件元件，它包含一個模/數轉換器(ADC)382，可將線380上的接收模擬信號或音頻信號輸入轉變(取樣)成為以9600Hz速率的數字信號，經線384輸入到DSP386。ADC382對應于圖3的開關104。如在調制器的情況時，圖3所示的大部分功能是由DSP382按照編程的指令來實施的。由于數據的調制和解調都由編程的DSP來執行的以提供所需的功能，故這時討論每個裝置中使用的邏輯是合宜的。
返回參看圖4，圖中的流程圖170示出由編碼器執行的編碼數據以便傳送到解調器的步驟。該例行程序在步驟172開始，把已映射成為數據符號的輸出數據，與周期性點綴的引導符號一起以4倍符號速率傳輸到DAC374。為此，在步驟174，9600次/秒的中斷程序使該已調制數據輸入到DAC。在步驟176，在每個時鐘周期，使中斷次數增1。然后，在步驟178，確定中斷次數MOD4是否等于0，亦即該中斷次數是否為4的整數倍，因為符號速率(2400符號/秒)等于樣值速率的1/4。換句話說，輸出信號是對每個傳輸的符號按4次取樣的。
如果步驟178判定的結果是肯定的，則進入步驟180，利用從方框62的符號映射器來的數據輸出，對I和Q這兩個信道所施加的p(t)濾波器函數(參見圖2)獲得一個輸入。如果對當前符號未被完全取出輸出信號的4個樣值，則步驟178得出否定的結果，該程序進入步驟182，p(t)濾波器輸入等于零。
從步驟180和182都前進到步驟184，這里p(t)濾波器函數施加到I和Q信道上。然后，在步驟186，在當前時間t更新函數sin(2πfct)和cos(2πfct)。在步驟188，濾波器的I信道輸出乘以更新的余弦函數，而濾波器的Q信道輸出乘以更新的正弦函數。在步驟190，將這兩個乘積相加，以提供該傳輸信號s(t)，并存儲在一個緩存器中(圖中未示出)以便在下次中斷開始時進行傳輸。然后，在步驟192該取樣中斷程序結束。
參看圖5，圖中示出由解調器執行的步驟的流程圖200，該流程在步驟202開始，接收信號r(t)以9600次/秒被取樣。在步驟204，由ADC提供的模/數轉換結果的數字樣值被讀出。在步驟206通過對接收信號的樣值分別乘以(2πfct)的余弦函數和正弦函數，確定該復合基帶分量的I和Q值。然后，在步驟208，該復合基帶信號的兩個分量利用脈沖成形濾波器函數p(t)分別進行低通濾波。在步驟210，將已濾波的I和Q分量存儲在一個緩存器中。
在步驟212，將稱為“樣值_號數”的一個變量設定為等于(樣值_號數＋1)MOD4。這個步驟的目的是保證一個例行程序在每個第4個樣值時被調用來處理已解調的符號。為此，在步驟214，判斷樣值一號數是否等于零，如果“是”，則在步驟216調用一個“處理已解調符號”的例行程序。這個子程序的細節在下文結合圖7進行解釋。
另一方面，如果樣值_號數的新值不等于零，則流程進到步驟222來判斷樣值、號數的值是否為1。如果“是”，則在步驟220調用“調整符號定時”例行程序。“調整符號定時”例行程序的細節在下文結合圖6進行解釋。在從“處理已解調符號”例行程序或“調整符號定時”例行程序返回之后，或在步驟222的判斷結果為“否”時，該程序邏輯前進到步驟218，它從步驟202起始的中斷程序重返。
參看圖7，圖中示出流程圖270表明在執行“處理已解調符號”例行程序中所實施的步驟，在步驟272開始。在第一個步驟即步驟274，內插接收符號s(n)并確定一個分數間隔符號s(n-T/2)。這個步驟之所以需要是因為雖然接收信號r(t)以9600次/秒取樣，但諸多的符號總是可能在各點的中間在接收信號取樣的時刻開始(因而稱作分數間隔符號)。在這個內插過程中，接收信號s(n)內插在當前樣值與該當前樣值緊前面的樣值之間。為此，該分數間隔符號是在當前樣值之前兩個樣值所接收的符號。
在步驟276，根據當前符號被初始取樣的時間與該樣值開始時間的時間差，確定一個“符號定時誤差”。顯然，如果開關122閉合與符號的開始同時發生，而不是在符號開始之前或之后的某個時間發生，則該符號定時誤差等于零。該符號開始時間與開關122閉合時間之間的時間差對應于符號定時誤差。這個誤差值用于圖6的“調整符號定時”程序中。
步驟278標為“差分引導符號解碼和更新引導符號對同步的相關性”是指確定相繼接連的引導符號之間相位差的功能并作為用以更新同步信號的、解碼的引導符號的函數的功能(也即，執行前面所述的圖3的差分引導符號解碼和同步方框132的功能)。根據引導符號相位差是180°還是0°，分別表示為二進制的“1”或“0”。由于被傳輸的引導符號是在一個預定的偽隨機序列中，故一個相應的解碼引導符號相位差序列(表示為二進制值)期望在接收信號導得的復合基帶信號內。利用一個梳狀濾波器識別出標識一個引導符號結束(和下一個序列開始)的相關值，用以作為確定同步的一個根據，該相關值是被解碼的差分引導符號相位值與期望的差分引導符號相位值比較結果的函數，而該期望的差分引導符號相位值對應于預定的偽隨機引導符號序列。
在步驟280，確定該解調器是否與調制器同步。如果該相關值比其最大值大60％左右，則該解調器被認為已同步。然而，如果該值比其最大值的60％低，則該解調器被認為未同步，邏輯過程前進到返回步驟282。
一旦獲到標稱的同步(也即在可接受的范圍內)，該邏輯過程前進到步驟284，根據相對于同步信號的定時，判斷當前符號是引導符號還是數據符號。如上文指出的，每個第13個符號是引導符號，其間的12個符號是數據符號。在步驟285，根據相位差與期望的相位差之間的相關性判斷當前引導符號是否是該預定重復的引導符號序列中的最后一個引導符號。如果“是”，則前進到步驟287，能使輸出數據緩存器162內(示于圖3)存儲的已緩存的數據幀輸出。在步驟286，均衡器輸入信號由該引導符號更新。然后，在步驟288，根據圖3中方框142有關敘述的公式計算該均衡器輸出。在步驟290，通過將期望的引導符號與均衡器提供的已均衡的接收引導符號相比較，調整均衡器抽頭系數Ck。換言之，如果從均衡器輸出的引導符號與預定序列中期望的引導符號不匹配，則調整均衡器抽頭系數以提供期望的引導符號。
在步驟292，調整該解調器的頻偏跟蹤和相位誤差，來補償在接收信號中的頻偏和相位誤差。這個步驟對應于對數值fo的確定，fo提供對圖3中經線138輸入到乘法器140所需的頻偏校正。最后，在步驟294，響應相位誤差，調整相位跟蹤，該相位誤差φ是由該接收的引導符號與圖3中方框136來的期望的引導符號之間的相位差決定的。然后，該邏輯過程繼續前進到圖5所示的解調器流程圖上。
如果在解調器與調制器之間實現同步之后，當時是數據符號被處理，則邏輯過程從步驟284前進到步驟296，在那里更新均衡器輸入。然后，在步驟298，將當前的均衡器系數用于規定該數據符號的每個樣值求和中，來確定該均衡器輸出。接著，在步驟300，將已得到的已均衡數據符號輸入到格構解碼器，利用一個常規的維特比解碼算法來格狀解碼該數據符號。由于編碼該傳輸數據所用的編碼器模塊結構是已知的，故從當前狀態(也即已編碼符號)經過格構圖回到已編碼數據的原始狀態的最短路徑，是其最大概率的路徑。據此，經格構圖的該路徑確定最可能的傳輸數據。于是，在步驟302，該數據比特將以很高的概率對應于原始傳輸的數據。在步驟302輸出數據存入一個緩存器內之后，該邏輯過程前進到如上面所指出的返回步驟282。
圖6示出圖5的步驟220調用的“調整符號定時”的例行程序的流程圖230，在步驟232，該程序開始。在步驟234，該程序的第一步是設定變量sym-error(系統誤差)等于“符號定時誤差”值，而該值是在圖7的步驟276確定的。然后，在步驟236，設定對應于低通濾波器符號誤差的變量lpf-sym-error等于濾波的sym-error，也即，sym-error的值在圖3的符號定時方框126中被低通濾波，以得到運行的sym-error變量的平均值。
在步驟238，判斷變量lpf-sym-error的絕對值是否大于一個閾值(在優選實施例中，該閾值正比于|r(t)|2的平均值)。如果“否”，則邏輯流程前進行返回步驟240。反之，如果“是”，則在步驟242，將lpf-sym-error值設定為等于其先前值除以2。這個步驟有效地使運行的平均值回復到一個明顯較低的值，以便下次在步驟238判斷時，由于該平均誤差小于閾值，故邏輯流程可能前進到返回步驟240。在步驟244，判斷lpf-sym-error值是否大于零，也即該值是否為正值，如果“是”，則在步驟246由圖3所示的開關122延遲取樣，以滯后該符號定時。反之，如果lpf-sym-error的值是負值，則在步驟248由開關122超前取樣以導前該符與定時。因信號取樣滯后或導前的方法是本領域內技術人員公知的，故無需贅述。
為了識別的目的，在該調制器現場周期性地發送莫爾斯碼，這是利用了在該序列中相繼接連的數據符號之間的相位旋轉產生的莫爾斯碼點和劃的可聞特性，而應用兩個專門選擇的預定的數據符號序列來代表莫爾斯碼點和劃。然而，因為本發明的解調器使用了引導符號，它們與代表莫爾斯碼的數據符號一起發送而保持同步，故本發明在這樣的發送期間保持解調器的同步，并且在發送莫爾斯碼停止之后任何代表被發送數據的數據符號(不是莫爾斯碼)能夠立即被解調。
雖然現已公開的解調器優選實施例將接收的信號處理為一個通帶信號并使該通帶信號轉換成一個復合基帶信號，但可以預計，不作此種轉換而直接處理該通帶信號而無需這樣的轉換也能得到許多相同的益處。為了在通帶信號中而不是在復合基帶信號中直接處理該接收信號，低通濾波器114和116必須變為帶通濾波器，且方框142所示的均衡器必須是通帶均衡器，而不是復合基帶均衡器。本領域的技術人員顯然知道，在通帶中處理該接收信號所需的這些變化和其它的變化可以獲得上文結合優選實施例所討論的本發明的益處。
盡管業已經示例和描述了本發明的優選實施例，但可以理解，在不偏離本發明的精神和范疇的情況下可以作出各種變化。
權利要求
1.一種用以解調一個輸入信號的裝置，所述的輸入信號含有用于編碼數據的數據符號和引導符號，其特征在于，所述的裝置含有(a)取樣裝置，被耦合來接收該輸入信號，周期性地對它取樣，以產生一個相應的數字取樣信號；(b)正交變換裝置，用以將該數字取樣信號變換成一個復合基帶信號；(c)符號同步裝置，用以處理該復合基帶信號，以把該復合基帶信號中的數據符號的數據定時確定為其內含的引導符號和數據符號的函數，產生一個同步信號，其中的該數據符號正確地校準得與它們對應的符號時間同步；(d)分離裝置，用以在該同步信號中將引導頻符號與數據符號分離開，產生一個數據符號信號；及(e)解碼裝置，用以解碼該數據符號信號，和恢復出對應于其內含的數據符號的數據。
2.權利要求1的裝置，其特征在于，該引導符號含有一種預定的重復圖型的以預定間隔點綴數據符號的預定數目引導符號，所述符號同步裝置含有確定裝置，用以確定在該復合基帶信號中相繼的引導符號的相位關系，相繼的引導符號之間的相位關系確定出引導符號的已解碼的二進制值，以限定該復合基帶信號中的引導符號序列。
3.權利要求2的裝置，其特征在于，還含有比較裝置，用以將限定的該引導符號序列與所述的預定重復圖型的引導符號相比較，以確定該復合基帶信號中的引導符號序列的開始時間，和確定均衡器系數。
4.權利要求3的裝置，其特征在于，還含有均衡器裝置，耦合到該符號同步裝置，用以接收該同步化信號，還耦合到該比較裝置，用以接收均衡器系數，將該同步化信號均衡為均衡器系數的函數，借此補償輸入信號的任何化，這種劣化將禁止解碼該數據符號以恢復該數據。
5.權利要求1的裝置，其特征在于，該解碼裝置包含一個格構解碼器。
6.權利要求1的裝置，其特征在于，所述的符號同步裝置還含有取樣裝置，用以在數據符號與它們對應的符號時間相同步的時刻取樣信號。
7.權利要求1的裝置，其特征在于，該正交變換裝置包含一個抗混疊濾波器。
8.權利要求1的裝置，其特征在于，該符號同步裝置含有保持裝置，用以在莫爾斯碼取代數據符號時保持同步。
9.一種解調一個輸入信號的方法，所述的輸入信號含有用于編碼數據的數據符號和引導符號，所述方法其特征在于，包括以下步驟(a)周期性地取樣該輸入信號，以產生一個相應的數字取樣信號；(b)將該數字取樣信號變換成為一個復合基帶信號；(c)處理該復合基帶信號，以把該復合基帶信號中的數據符號的符號定時確定為其內含的數據符號和引導符號的函數，產生一個同步化信號，其中該數據符號正確地校準得與它們對應的符號時間相同步；(d)從該同步化信號中將引導符號與數據符號分離開，產生一個數據符號信號；及(e)解碼該數據符號信號，以恢復出與其內含的數據符號相對應的數據。
10.權利要求9的方法，其特征在于，該引導符號含有其中周期性地點綴了數據符號的預定數目引導符號的重復圖型，所述的處理步驟包括確定該復合基帶信號中相繼接連的引導符號的差分相位關系的步驟，在該復合基帶信號中相繼接連的引導符號之間的相位偏移確定該引導符號的二進制值，來限定該復合基帶信號中引導符號序列。
11.權利要求10的方法，其特征在于，還包括將該同步化信號中的引導符號序列與期望的引導符號重復圖型相比較以確定該引導頻符號序列的開始和多個均衡器系數的步驟。
12.權利要求11的方法，其特征在于，還包括均衡該同步化信號為均衡器系數的函數、以補償該輸入信號的任何劣化的步驟，這種劣化將禁止解碼該數據信號以恢復該數據。
13.權利要求10的方法，其特征在于，該處理步驟還包括對該復合基帶信號在該數據符號與它們對應的符號時間相同步的時刻取樣的步驟。
14.權利要求9的方法，其特征在于，還包括在莫爾斯碼取代數據符號時保持同步的步驟。
15.一種解調一個輸入信號的方法，所述的輸入信號含有用于編碼數據的數據符號和引導頻符號，所述方法其特征在于，包括以下步驟(a)以第一預定的取樣速率對該輸入信號取樣，以產生一個取樣信號；(b)將該取樣信號變換成為一個復合基帶信號；(c)以與符號定時信號同步的第二預定速率對該復合基帶信號取樣，以產生一個同步的復合基帶信號，所述的符號定時信號決定于(i)確定符號取樣的符號定時誤差；及(ii)在一個所使符號定時誤差最小化的時刻產生該符號定時信號；(d)均衡該同步的復合基帶信號，以產生一個已均衡信號；(e)從該已均衡信號中分離出該引導符號；(f)作為從該已均衡信號中分離出的引導頻符號的函數，更新均衡器系數用于均衡該復合基帶信號，以減小含在已均衡信號中的數據符號的誤差；(g)解碼該已均衡信號中的數據符號，以產生一個數據信號。
16.權利要求15的方法，其特征在于，還包括校正數據信號中任何誤差以產生一個已校正的輸出數據的步驟。
17.權利要求16的方法，其特征在于，該解碼步驟使用了一個格構解碼器；該數據信號含有格構解碼器的輸出信號；該校正誤差的步驟包括利用該引導符號從該數據信號中建立數據幀的步驟，和然后檢測和校正該數據幀中的任何誤差的步驟。
18.權利要求15的方法，其特征在于，將取樣信號變換成為一個復合基帶信號的步驟包括將取樣信號下變換以得到正交分量的步驟，和然后用脈沖成形濾波器濾波該正交分量以得到該復合基帶信號的步驟。
19.權利要求15的方法，其特征在于，還包括利用已被確定為該引導信號的函數的增益、用以修整該已同步的復合基帶信號幅度的步驟。
20.權利要求15的方法，其特征在于，該更新均衡器系數的步驟包括將該均衡的信號內含的引導符號與期望的引導符號序列相比較以確定出該更新的均衡器系數的步驟。
21.權得要求15的方法，其特征在于，還包括調整該已同步的復合基帶信號的相位成為引導符號相位序列的函數的步驟。
22.一種用以解調輸入信號的裝置，所述的輸入信號包含用于編碼數據的數據符號和引導符號，所述的解調器其特征在于含有(a)取樣裝置，被耦合來接收該輸入信號，用以取樣該輸入信號并將它轉換成為一個相應的數字取樣信號；(b)正交變換器，被耦合來接收該數字取樣信號，所述正交變換器產生一個對應于該數字取樣信號的復合基帶信號；(c)符號同步裝置，用以處理該復合基帶信號成為在該復合基帶信號內含的引導符號和數據符號的函數，以產生一個同步信號，其中，該數據符號與它們相應的符號時間同步；(d)均衡器裝置，耦合到該符號同步裝置來接收該同步信號，用以均衡該同步化信號以產生一個已均衡信號，其中妨礙該數據符號解碼的輸入信號劣化可得到補償；(e)分離裝置，耦合到該均衡器裝置上來接收該已均衡信號，用以從該已均衡信號中將該引導符號與該數據符號分離開，并用以將該已均衡信號中的引導符號與期望的預定的引導符號序列相比較來確定提供給該均衡器裝置的已更新的均衡器系數，以減小含在該已均衡信號中的數據符號的誤差；及(f)解碼裝置，耦合到接收已均衡符號的裝置上，用以解碼該已均衡信號中的數據符號，以恢復出由調制器編碼的數據。
23.權利要求22的裝置，其特征在于，還含有耦合到該符號同步裝置和該分離裝置上用以確定該已均衡信號中的引導符號的相位旋轉的裝置，和確定該同步化信號的頻偏校正為該相位旋轉的函數的裝置。
24.一種用以解調輸入信號的裝置，所述的輸入信號包有用于編碼數據的數據符號和引導頻信號，所述解調器其特征在于，含有(a)取樣裝置，耦合來接收該輸入信號，用以取樣該輸入信號并將它轉換成為一個相應的數字取樣信號；(b)正交變換器，被耦合來接收該數字取樣信號，以產生一個對應于該數字取樣信號的復合基帶信號；(c)同步裝置，用以處理該復合基帶信號，以確定符號定時誤差，并響應該符號定時誤差，調整該符號取樣時間，以產生一個同步信號，其中，該數據符號與它們相應的符號時間同步；(d)耦合到該同步裝置來接收該同步信號的裝置，用以(i)將該引導符號從該數據符號分離出來；(ii)將已分離的引導符號與期望的引導符號序列相比較，以確定該引導符號序列開始作重復的每個時間；(iii)根據所述的比較的結果，確定一個幀同步；(e)解碼裝置，被耦合來接收該同步化的信號中的數據符號，解碼該數據符號，以恢復出數據；(f)存儲裝置，耦合到該解碼裝置上來接收該數據，用來存儲該數據，直至該幀同步使其輸出成為一個數據幀時為止；(g)誤差校正裝置，耦合到該存儲裝置上來接收該數據幀，用以校正該數據幀中的誤差，以產生已校正的輸出數據。
25.一種解調利用數據符號傳輸出數據的信號的裝置，所述的數據符號點綴了引導符號所述的信號有選擇性地使用特定的數據符號，隨時傳輸莫爾斯碼，所述裝置其特征在于，含有(a)取樣裝置，用以取樣該信號，產生一個相應的數字樣值信號；(b)正交變換器，耦合到該取樣裝置上來接收該數字樣值信號，產生與該數字樣值信號相對應的一個復合基帶信號；(c)同步裝置，用來處理該復合基帶信號，以確定其內含的引導符號，和用以產生一個同步信號，其中，該數據符號是與它們相應的符號時間同步，又其中，所述的引導符號由該同步裝置使用，來防止在傳輸莫爾斯碼期間被解調信號的丟失同步。
26.權利要求25的裝置，其特征在于，該引導符號內含一個偽隨機序列，以使由該引導符號產生的任何可聞聲音不可聞地干擾莫爾斯碼。
27.一種解調輸入信號的方法，所述的輸入信號含有用于編碼數據的數據符號，所述的方法其特征在于，包括以下步驟(a)取樣該輸入信號，并將它轉換成為一個相應的數字樣值；(b)產生一個對應于該數字樣值的復合基帶信號；(c)處理該復合基帶信號為該復合基帶信號內含的引導符號和數據符號的函數，以產生一個同步信號，其中，該數據符號與它們相應的符號時間同步；(d)均衡該同步化信號，以產生一個已均衡的信號，其中，內含的該數據符號的誤差減小了；(e)從該已均衡的信號中將該引導符號與數據符號分離出來；(f)通過將從該已均衡的信號中分離出的該引導符號與期望的引導符號序列相比較，確定已更新的均衡器系數，所述的已更新的均衡器系數用于該均衡步驟中；(g)解碼裝置，耦合到用以接收該已均衡的信號的裝置上，用以解碼該已均衡的信號內含的數據符號，以恢復出由該調制器編碼的數據。
28.權利要求27的方法，其特征在于，還包括確定該已均衡的信號中的引導符號的相位旋轉的步驟，和確定該同步化信號的頻偏校正為該相位旋轉的函數的步驟。
29.一種解調輸入信號的方法，所述的輸入信號含有用于編碼數據的數據符號和引導符號，所述方法其特征在于，包括以下步驟(a)取樣該輸入信號，并將它轉換成為一個相應的數字取樣信號；(b)產生與該數字取樣信號相應的復合基帶信號；(c)處理該復合基帶信號，以確定一個符號定時誤差；(d)響應該符號定時誤差，調整符號取樣時間，以產生一個同步化信號，其中，該數據符號與它們相應的符號時間同步；(e)對該同步化信號作以下處理(i)將該引導符號從該數據符號分離出來；(ii)將該已分離的引導符號與期望的引導符號序列相比較，以確定該引導符號序列何時開始重復；(iii)根據該比較的結果，確定與該重復的引導符號序列相對應的一個幀同步；(f)解碼該數據符號，以恢復數據；(g)存儲該數據作為該幀同步的函數，直到能使該數據的輸出作為一個數據幀時為止；(h)校正該數據幀中的誤差，產生已校正的輸出數據。
30.一種解調利用數據符號傳輸數據的信號的方法，所述的數據符號點綴了引導符號，并且通過有選擇性地使用特定的數據符號，使所述的信號隨時傳輸莫爾斯碼，所述的方法其特征在于，包括以下步驟(a)取樣該信號，產生一個相應的數字取樣信號；(b)產生一個與該數字取樣信號相對應的復合基帶信號；(c)處理該復合基帶信號，以確定其內含的引導符號；(d)產生一個同步信號，其中，該數據符號與它們相應的符號時間同步，所述的引導符號用于防止在傳輸莫爾斯碼期間被解調信號丟失同步。
31.權利要求30的方法，其特征在于，該引導符號含有一個偽隨機序列，以使由該引導符號引起的任何可聞聲音不會可聞地干擾該莫爾斯碼。
32.一種傳輸數據的調制器，其特征在于，含有(a)一個數據符號源，將該數據轉換成為多個數據符號；(b)一個引導符號源，產生多個不同的引導符號，所述的多個不同的引導符號含有一個預定的隨機序列；(c)一個開關，在該數據符號源與該引導符號源之間選擇，以使含有該預定的隨機序列的相繼接連的引頻符號點綴了由該數據符號源來的數據符號，產生由該數據符號與已點綴的引導符號的圖型；(d)耦合到上述開關的裝置，用以產生一個通帶信號作為由該開關產生的、該數據符號與點綴的該引導符號的圖型的函數。
33.權利要求32的調制器，其特征在于，含有有該預定序列的多個引導符號具有基本上白噪聲頻率域頻譜，和具有足夠數目，可使該預定序列的自相關函數具有明確的峰值。
34.權利要求32的調制器，其特征在于，產生通帶信號的裝置含有(a)映射裝置，用以產生一個與數據符號和點綴的引導符號的該圖型相對應的復合基帶信號；(b)多個低通濾波器，耦合到該映射裝置，低通濾波該復合基帶信號的分量，產生相應的已濾波的信號；(c)乘法器，耦合到該低通濾波器，用以將已濾波的信號乘以正交函數，產生通帶分量；(d)一個求和器，將該通帶分量相加，產生該通帶信號。
35.一種調制數據的方法，其特征在于，包括以下步驟(a)將該數據轉換成為多個數據符號；(b)產生多個不同的引導符號，所述的多個不同的引導符號含有一個預定的隨機序列；(c)在該數據符號與該引導符號之間選擇，以使含有該預定的隨機序列的相繼接連的引導符點綴了該數據符號，產生一個該數據符號和該點綴的引導符號的圖型；(d)產生一個通帶信號作為由該數據符號和該點綴的引導頻符號的圖型的函數。
36.權利要求35的方法，其特征在于，含有該預定序列的多個引導符號具有基本上白噪聲的頻率域頻譜，并具有足夠的數目可使該預定序列的自相關函數具有明確的峰值。
37.權利要求35的方法，其特征在于，產生通帶信號的步驟包括以下步驟(a)產生一個與該數據符號和點綴的引導符號的圖型相對應的復合基帶信號；(b)低通濾波該復合基帶信號的分量，以產生相應的已濾波的信號；(c)將該已濾波的信號乘以正交函數，以產生通帶分量；(d)將該通帶分量相加，以產生該通帶信號。
38.一種用以傳輸莫爾斯碼作為數據符號的調制器，其特征在于，含有(a)一個莫爾斯碼源，莫爾斯碼利用點和劃來代表字符；(b)一個翻譯器，用以產生一個第一選定的數據符號序列以代表莫爾斯碼的點，和一個第二選定的數據符號序列以代表莫爾斯碼的劃，所述第一數據符號序列不同于該第二數據符號序列；(c)一個引導符號源，產生多個不同的引導符號，所述多個不同的引導符號含有一個預定的隨機序列；(d)一個開關，在該翻譯器與該引導符號源之間選擇，以使含有該預定隨機序列的相繼接連的引導符號點綴該翻譯器來的第一和第二選定的數據符號序列，產生該第一和第二數據符號序列和點綴的引導符號的圖型；(e)耦合到上述開關的裝置，用以產生一個通帶信號作為由該開關產生的第一和第二數據符號序列和點綴的引導符號的圖型的函數，該通帶信號中的所述的第一和第二數據符號序列產生出相應的第一和第二可聞音調，被接收時它們分別代表該莫爾斯碼的點和劃，而所述的引導符號在接收時起保持通帶信號同步的作用。
39.一種調制莫爾斯碼以使莫爾斯碼作為數據符號來傳輸的方法，該莫爾斯碼利用點和劃來代表字符，所述方法其特征在于，包括以下步驟(a)產生第一數據符號序列，以代表該莫爾斯碼的點，和產生第二數據符號序列，以代表該莫爾斯碼的劃，該第一數據符號序列不同于該第二數據符號序列；(b)產生多個不同的引導符號，所述多個不同的引導符號含有一個預定的隨機序列；(c)在該數據符號序列與該引導符號序列之間選擇，以使含有該預定隨機序列的相繼接連的引導符號點綴了該第一和第二數據符號序列，產生第一和第二數據符號序列和點綴的引導符號的圖型；(d)產生一個通帶信號作為該數據符號序列和點綴的引導符號的圖型的函數，該通帶信號中的所述的第一和第二數據符號序列產生出相應的第一和第二可聞音調，在接收時它們分別代表該莫爾斯碼的點和劃，而所述的引導符號在接收時起保持該通帶信號同步的作用。
全文摘要
一種利用點綴了引導符號的數據符號(52)來調制和編碼數據的調制器(圖2)用于對另一個調制解調器的傳輸。一個解調器解碼數據符號(圖3)或從另一個調制解調器接收的信號，以4倍的符號速率取樣該接收信號(104)，將取樣信號轉換成為正交信號，經低通濾波產生一個復合基帶信號(120)。根據點綴在該信號中的引導符號，使該復合基帶信號中的數據符號與每個符號開始同步地取樣(146)。通過對該引導符號處理，在低到很低的信噪比時通過噪涌或在代表數據的數據符號由傳輸莫爾斯碼的點和劃的預定數據符號序列來識別發送該調制信號的站時，可保持全調制解調器同步。該引導符號的連續序列點綴了傳送莫爾斯碼的數據符號序列，防止在發射站與接收站之間丟失同步，還用來更新解調器中均衡器(142)的抽頭系數，使得由于信道衰落、噪聲和其它效應引起的在輸出數據中的誤差最小化，還用來確定數據幀，以使數據中不需有比特同步和幀同步。
文檔編號H03H7/38GK1153580SQ95192686
公開日1997年7月2日 申請日期1995年3月17日 優先權日1995年3月17日
發明者羅伯特·F·瑪切托, 托德·A·斯特沃特, 格萊·S·佛塞特 申請人:格萊納瑞電子公司