[发明专利]在传输信息的系统中自动适应弯曲量的方法和设备

说明书

本发明一般涉及数据的传输，更具体地，涉及用调制解调器在话音频带电话信道上传送数据。

目前的电话网络正向全面使用数字载波系统发展。这种系统的核心是非线性模—数(A/D)转换器，将模拟话音和调制解调信号编码用于数字传输。例如，一个普通的D4信道组利用每秒64kbit(KBPS)脉冲编码调制(PCM)。与之相似，很多用于话音传输的系统使用32KBPS自适应差分PCM，即ADPCM。

在通过话音频带电话网利用模拟调制解调器发送数据时，希望能够利用信道的全部容量。这种系统中的非线性可用作最大比特率的极限，即在保持商业可接受错误率的同时，模拟调制解调器仍能达到的最大比特率。这个限制主要是由于非线性加在通过信道传输的信号上的倍增效应(例如PCM量化噪声)。以及加在互调制失真上的倍增效应。

美国专利5,265,127中公开了一种技术和系统，用于在存在倍增噪声时改进通过一个发送信道发送数据的性能，其题目是：“用于通过非线性信道信息传输的非线性编码器和解码器”。这个专利转让给本发明的受让人，并在此用作参考文献。图1和2分别为前述专利中公布的调制解调发送机和调制解调接收机的框图。上面引用的专利中公开的发明利用了一个信号构象(Constellation)，它的获得从一个基本构象开始，其信号点和几何形状依据常规标准选择。通过依据一个模拟传输信道的非线性特性的逆，并且先验已知的弯曲函数调整其信号点的位置，从而使基本构象被改变。然后，弯曲的信号点被发送到一接收机，在那里弯曲函数的逆在被维特比(Viterbi)解码器处理之前，加到接收的信号点上。因此，由于信道的非线性特征造成的发送信号点的失真量降低了，特别是，靠近信号构象周边的点的失真量降低了。Viterbi解码器则可利用标准的，未经修改的Viterbi解码算法。该非线性编码器的一个实施例包含在V.34调制解调器标准和V.32 Terbo标准中。

弯曲函数通常取决于发送信号的幅度。弯曲函数的另一独立因素是弯曲因子g，它被选作在发送前想要弯曲或压缩整个基本构象的程度的函数，所希望的弯曲程序依赖于发送信道的非线性分量。弯曲因子的具体值取决于应用，并可根据所期望的信道特征在发送机和接收机中预置。但由于信道的非线性特征可能随时有变化，希望能自适应调整弯曲因子g。

本发明公开了一个数据恢复设备，用于从一弯曲信号点序列中恢复数据，该序列是通过非线性传输信道从发送机接收到的，其中每一个弯曲信号点依据弯曲函数和一个预定的基本构象的相应信号点相联，而该弯曲函数有一弯曲因子作为独立变量。该设备包括，利用弯曲函数的逆对每一接收的信号点解弯曲的部件。该设备还包括计算部件，用于计算与该构象的外部信号点相关的平均频散和与该构象的内部信号点相关的平均频散之比。该设备还包括更新部件，这些部件根据由计算元件所计算的比值，来更新解弯曲元件使用的弯曲因子的值。另外，该设备还包括通信部件，将更新的弯曲因子的值通知发射机。

参考下面的详细描述和附图，本发明的其他特征和优点，是非常明显的。

图1是一个已知的调制解调发射机的框图。

图2是一个已知的调制解调接收机的框图。

图3是一个流程图，示出依据本发明的方法的一个实施例的基本步骤。

图4是一个系统框图，体现本发明的原理。

图3是一个流程图，示出本发明的方法的基本步骤。如步骤100所示，一个弯曲信号点序列通过一个具有非线性部件的发射信道发射。弯曲信号点可由发射机调制解调器中的一个编码器产生，其中每一弯曲信号点按照弯曲函数与一预定基本构象的相应信号点相联系，如前文所引用的美国专利No.5,265,127中详细描述的那样。例如，每一信号点的同相和正交相值可乘依据所选择的弯曲函数产生的弯曲乘数W。

选择弯曲函数来为传输信道的非线性分量的逆建模。例如，在PCM系统中，非线性分量通常是μ—律特性，即是被发送信号幅度的对数函数。因此被发送信号的幅度的反对数函数，或指数函数，被用来弯曲该构象。μ—律特性的反指数的级数逼近可很方便地用作弯曲函数。这样，对于一个PCM系统，弯曲乘数W可依据弯曲函数产生：