DE69737098T2

DE69737098T2 - Verfahren zum gemeinsamen kompensieren von daq/rbs und verfahren zur verbesserung der genauigkeit von durch ein netzwerk vermittelten digitalen daten

Info

Publication number: DE69737098T2
Application number: DE69737098T
Authority: DE
Inventors: Lewis William St. Petersburg BETTS; Alan Keith Tampa SOUDERS
Original assignee: Telogy Networks Inc
Current assignee: Telogy Networks Inc
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2017-06-26
Also published as: TW404097B; US5812075A; WO1998008329A1; DE69737098D1; EP0920762A4; EP0920762B1; EP0920762A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Datenkommunikation und insbesondere auf ein Kompensationssystem und ein Kompensationsverfahren zur Verbesserung der Genauigkeit digitaler Daten, die über ein Netz, z. B. ein Telephonnetz, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, übertragen werden. Im Wesentlichen werden das Kompensationssystem und -verfahren im Zusammenhang mit zu einem Netz gesendeten digitalen Daten vor dem Senden verwendet, um die Genauigkeit der digitalen Daten zu vergrößern, die schließlich vom Netz empfangen werden, indem der durch die digitale Dämpfungsquantisierung (DAQ) und die Rob-Bit-Signalgebung (RBS) verursachte Verlust oder Fehler minimiert wird.
US-A-5.406.583 offenbart einen Zugang zum Betreiben von Modems in Synchronisation mit A/D- und D/A-Umsetzern des Netzes, der die zu dem Modem gesendeten analogen Signale auf niedrige Pegel begrenzt und gleichzeitig die empfangenen Signale auf große Schritte einschränkt. Diese Menge von offensichtlich gegensätzlichen Signalbegrenzungen wird mit einem Signalumsetzungsprozess ausgeführt, der in den Kommunikationsweg zwischen die zwei Hybride geschaltet ist. Die Codeumsetzung ist in einem adjunkten Prozessor implementiert, der einer Vermittlung zugeordnet ist, die am Kommunikationsweg zwischen den zwei Modems teilnimmt. Im Betrieb wird ein Anruf, der den Umsetzungsprozess benötigt, aufgrund der Nummer des anrufenden Teilnehmers und der dienstzugeordneten Dienstbereitstellungsinformationen identifiziert, Wenn festgestellt wird, dass sowohl das Modem des anrufenden Teilnehmers als auch das Modem des empfangenden Teilnehmers in der Weise arbeiten, die die Signalumsetzung erfordert, wird die Umsetzung ausgeführt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Telephonnetz wird oft als eine Schnittstelle zwischen Kommunikationsvorrichtungen, wie z. B. Modulatoren/Demodulatoren (Modems), verwendet. Einige Modems besitzen eine digitale Beschaffenheit, während andere analog sind. Spezifisch ist ein digitales Modem eine Vorrichtung, die digitale Daten unter Verwendung digitaler Signale überträgt, die analoge Signalformen kopieren. Im Gegensatz ist ein analoges Modem eine Vorrichtung, die digitale Daten überträgt, indem sie die Daten auf analoge Signalformen codiert.
1 zeigt ein typisches Telephonnetz 99, um ein digitales Modem 101 und ein analoges Modem 102 untereinander zu verbinden. Das digitale Modem 101 ist normalerweise über die digitalen Verbindungen 112a, 112b mit einem digitalen Netz 113 verbunden. Das digitale Modem 101 kann z. B. mit einem digitalen Netz 113, wie z. B. einem öffentlichen Fernsprechnetz (PSTN), über eine Ortsnetzbetreiber-Teilnehmerschleife (LEC-Teilnehmerschleife) verbunden sein. Das digitale Netz 113 kann unter anderem ein T1-Trägersystem, ein diensteintegrierendes digitales Netz (ISDN) mit Basisrate oder Primärrate, ein Faseroptik-Kabelnetz, ein Koaxialkabelnetz, ein Satellitennetz oder sogar ein drahtloses digitales Kommunikationsnetz umfassen. Die Kommunikationen über das digitale Netz 113 werden in Übereinstimmung mit einem Pulscodemodulationsschema (PCM-Schema) ausgeführt. Die Kanalkapazität durch diese digitalen Einrichtungen liegt typischerweise zwischen 56 und 64 Kilobits pro Sekunde (kbit/s). Die Codierung der Signale wird außerdem verwendet, so dass die Komprimierung und eine konstante Signal-/Verzerrungsleistung über einen weiten Dynamikbereich für die optimale Übertragung von Sprachsignalen erreicht werden.
Eine gewöhnlich verwendete Codierungstechnik ist die nichtlineare mu-Gesetz-Codierung. Die lineare Amplitude L, die jedem Codewort entspricht, wird durch die folgende Gleichung in ein mu-Gesetz-Codewort codiert oder umgesetzt: M = (L + 33)·28-N, (Gl. 1)wobei M die mu-Gesetz-Amplitude (z. B. 4 Bits) ist, L die lineare Amplitude (z. B. 14 Bits) ist und N das mu-Gesetz-Segment oder Segment (z. B. 3 Bits) ist. Das mu-Gesetz-Codewort wird wie folgt in ein lineares Codewort decodiert oder umgesetzt: L =. {2M + 33)2N – 33}. (Gl. 2)
Das digitale Netz 113 ist wiederum mit einer weiteren LEC-Teilnehmerschleife verbunden, die einen Codierer/Decodierer (Codec) 106 enthält. Der Codec 106 ist über die digitalen Verbindungen 114a, 114b mit dem digitalen Netz 113 verbunden. Der Codec 106 befindet sich oft in einer Vermittlung der Telephonge sellschaft oder längs einer Straße in der Nähe des Teilnehmers mit analogem Modem in einer Teilnehmermultiplexsystem-Vorrichtung (SLC-Vorrichtung). Der Codec 106 schafft eine Schnittstelle zwischen dem digitalen Netz 113 und einer analogen Telephonverbindung 118, die manchmal als eine Kupferschleife bezeichnet wird. Für die Übermittlungen in der Richtung vom digitalen Netz 113 zum analogen Modem 102 enthält der Codec 106 einen mu-Linear-Digital-Analog-Umsetzer (mu-Linear-DAC) 109. Der Umsetzer 109 setzt die nichtlinearen mu-Gesetz-Pegel in ein lineares analoges Signal um.
Für die Übermittlungen in der Richtung vom analogen Modem 102 zum digitalen Netz 113 enthält der Codec 106 einen Linear-mu-Analog-Digital-Umsetzer (mu-Linear-ADC) 107. Der Umsetzer 107 setzt das lineare analoge Signal in nichtlineare mu-Gesetz-Codewörter um.
Ein Hybride 103 steht über entsprechende Tiefpassfilter (LPFs) 111, 105 mit dem DAC und dem ADC in Verbindung. Der Hybride 103 dient dazu, die bidirektionalen analogen Signale von der analogen Telephonverbindung 118 in unidirektionale analoge Sende- und Empfangssignale zu trennen, die zum ADC 107 gesendet bzw. vom DAC 109 empfangen werden.
Außerdem ist das analoge Modem 102 mit der analogen Telephonverbindung 118 verbunden und überträgt analoge Signale mit dieser. Folglich treten Übermittlungen zwischen dem digitalen Modem 101 und dem analogen Modem 102 über das digitale Netz 113 und den Codec 106 auf.
Die Codierungs- und Decodierungsprozesse, die bei einem Kommunikationssignal hervorgerufen werden, erzeugen nachteilig auf Grund der digitalen Dämpfungsquantisierung (DAQ) oder der digitalen Auffüllquantisierung einen bestimmten Fehlerbetrag im schließlich empfangenen Signal. Dieser Quantisierungsfehler ergibt sich inhärent aus der Tatsache, dass das ursprüngliche Datensignal typischerweise durch eine größere Anzahl von Bits als der aus ihm abgeleitete mu-Gesetz-Code, der gesendet und dann decodiert wird, definiert ist. Wenn der mu-Gesetz-Code in das empfangene Signal decodiert wird, stimmt deshalb das empfangene Signal auf Grund des Quantisierungsfehlers nicht genau mit dem gesendeten Signal überein. In den meisten Verbindungen dämpft das digitale Netz 113 die auf der Verbindung 114b zum Codec 106 gesendeten Signale. Diese Signale sind digital und werden in ein lineares Format umgesetzt, dann gedämpft und schließlich zurück in das mu-Gesetz-Format umgesetzt. Diese zweite mu-Gesetz-Umsetzung fügt einen zweiten Quantisierungsfehler ein. Der DAQ-Verlust verursacht unerwünscht, dass sich die Verzerrung des empfangenen Signals vergrößert und sich die Leistung des Kommunikationssystems verringert.
Der DAQ-Verlust wird signifikant schlimmer, wenn die übliche Technik der Verlusteinfügung verwendet wird, um die nachteiligen Wirkungen des Echos zu mildern, das bei den Hybriden 103 nach 1 erzeugt wird. Die Verlusteinfügung wird im PSTN verwendet, um die Echoverschlechterung während Sprachanrufen durch die Verringerung der Signalamplitude des übertragenen analogen Signals und folglich eine entsprechende Verringerung der Verzerrungsamplitude zu steuern. Wenn ein Signal über das Netz 113 zu übertragen ist, wird ein standardisierter Übertragungsverlust (typischerweise 6 Dezibel (dBs) für die meisten Netze und 3 dB für den Rest) absichtlich in den Signalweg eingefügt. Die Signalamplitude des empfangenen Signals wird dann im Modem des angerufenen Teilnehmers in einem wohlbekannten Entzerrungsprozess wiedergewonnen, der die Signalamplitude zurück auf ihren erwarteten Pegel skaliert.
Außer dem Verlust, der sich aus der DAQ ergibt, kann sich außerdem ein Verlust aus einem Verfahren ergeben, das als Rob-Bit-Signalgebung (RBS) bekannt ist. Die RBS wird im digitalen Netz 113 verwendet, um einen Aufgelegt/Abgenommen-Zustand zwischen den Modems 101, 102 und dem digitalen Netz 113 zu übertragen. Die RBS zwingt das niedrigstwertige Bit (LSB) jedes n-ten Segments, wobei n typischerweise 6 oder 24 ist, auf einen konstanten Logikpegel, entweder eine logische 1 oder 0. Leider verursacht die RBS die Vergrößerung der Blockfehlerrate der Datenübertragungen und die Vergrößerung des Spitzenfehlers von 0,5 LSB auf 1,5 LSB. Die RBS kann im Netz vor und/oder nach der DAQ auftreten.
Folglich gibt es einen Bedarf in der Industrie an einem verbesserten Kompensationssystem und einem verbesserten Kompensationsverfahren, um sowohl den DAQ-Verlust (wobei dieser Verlust durch die Verwendung der digitalen Verlusteinfügungstechniken schlimmer gemacht wird) als auch den RBS-Verlust, der bei digitalen Daten hervorgerufen wird, die über ein digitales Netz übertragen werden, zu minimieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung schafft ein Kompensationssystem und ein Kompensationsverfahren, die in einem Sender implementiert sein können, um die digitalen Daten vor dem Senden über ein Netz, z. B. ein Telephonnetz, zu kompensieren, um die Genauigkeit der digitalen Daten zu verbessern, die schließlich von den Netz empfangen werden, indem der durch die digitale Dämpfungsquantisierung (DAQ) und die Rob-Bit-Signalgebung (RBS) bei den digitalen Daten hervorgerufene Fehler minimiert wird.
Hinsichtlich der Architektur kann das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem innerhalb einer Sendevorrichtung, wie z. B. eines Modems, verwendet werden, die mit dem Netz verbunden ist. Hierin sind zwei Ausführungsformen des Kompensationssystems beschrieben, wobei in Abhängigkeit davon, ob die RBS vor oder nach der DAQ in dem Netz auftritt, die eine gegenüber der anderen bevorzugt sein kann. Auf Wunsch könnten beide Ausführungsformen in einem einzigen Sender implementiert sein, wobei dann eine oder beide anhand der während einer Test-/Trainingssitzung empfangenen Rückkopplung für den Betrieb ausgewählt und verwendet werden könnten.
In der ersten Ausführungsform des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems ist ein erster Einstellmechanismus, z. B. ein Multiplizierer, so konfiguriert, dass er eine DAQ-Kompensationsgröße mit jedem Segment der digitalen Daten vor dem Senden kombiniert, um die Genauigkeit der empfangenen digitalen Daten zu verbessern. Als ein Beispiel kann eine Größe von 1, 1/√2 oder 1/2 in Abhängigkeit von der Rückkopplung, die während einer Folge von Trainings- oder Testübertragungen dem Kompensationssystem bereitgestellt wird, mit jedem Segment multipliziert werden. Nachdem die DAQ-Kompensationsgröße mit dem digitalen Datenwort mathematisch kombiniert worden ist, wird das Wort zu einem Linear-mu-Linear-Umsetzer übertragen, der im Allgemeinen so konfiguriert ist, dass er eine digitale Übertragung durch Codierung (z. B. mu-Gesetz-Codierung) jedes digitalen Datenworts in ein Codewort und dann durch anschließende Decodierung (z. B. mu-Gesetz-Decodierung) jedes Codeworts zurück in ein lineares digitales Datenwort simuliert, während er die DAQ-Kompensationsgröße während des Codierungs-/Decodierungsprozesses berücksichtigt.
Außerdem enthält der Linear-mu-Linear-Umsetzer ein RBS-Kompensationssystem, das bewirkt, dass eine RBS-Kompensationsgröße mathematisch mit jedem RBS-Segment kombiniert wird, um die Genauigkeit der RBS-Segmente zu verbessern, die typischerweise periodisch auftreten. Die Anwendung der RBS-Kompensation entspricht der Häufigkeit der RBS-Segmente. Als ein Beispiel kann ein halb eines niedrigstwertigen Bits (LSB) zu jedem RBS-Segment addiert werden, wenn der RBS-Logikzustand eine Markierung (eine logische 1) ist, während alternativ ein halb eines LSB von jedem RBS-Segment subtrahiert (d. h. das 2er-Komplement addiert) werden kann, wenn der RBS-Logikzustand ein Zwischenraum (eine logische 0) ist. Ein Rückkopplungssystem weist das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem an, welche Segmente der abgehenden digitalen Daten ein Bit besitzen sollen, das schließlich durch das digitale Netz von ihnen geraubt wird. Ein zweiter Einstellmechanismus, z. B. ein Multiplizierer, ist mit dem Linear-mu-Linear-Umsetzer verbunden. Der zweite Einstellmechanismus kombiniert mathematisch den Kehrwert der DAQ-Kompensationsgröße G mit den linearen Daten vom Linear-mu-Linear-Umsetzer. Schließlich wird das lineare digitale Datenwort vom Linear-mu-Linear-Umsetzer zu einem Linear-mu-Umsetzer für die Umsetzung in ein mu-Gesetz-Codewort und das Senden zum Netz weitergeleitet. In dieser Weise schickt der durch die digitalen Daten während der Quantisierung, der RBS und der Übertragung über das Netz erfahrene Verlust lediglich die digitalen Daten nahe bei ihrem ursprünglichen Zustand vor der Kompensation zurück, was zu einem endgültig empfangenen digitalen Ausgangssignal mit einem minimalen Fehler führt, der auf die DAQ und die RBS zurückzuführen ist.
Die zweite Ausführungsform des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems besitzt insofern eine zur ersten Ausführungsform ähnliche Architektur, als die zweite Ausführungsform einen ersten Einstellmechanismus, einen Linearmu-Linear-Umsetzer und einen zweiten Einstellmechanismus umfasst. In der zweiten Ausführungsform ist jedoch das RBS-Kompensationssystem nicht im Linear-mu-Linear-Umsetzer implementiert, sondern es befindet sich nach dem Linear-mu-Linear-Umsetzer, spezifisch zwischen dem Linear-mu-Umsetzer und dem Netz.
Die Erfindung kann außerdem als ein Verfahren zum Verringern des DAQ-Verlusts und des RBS-Verlusts schaffend betrachtet werden, die bei digitalen Daten hervorgerufen werden, die über ein Netz übertragen werden. In dieser Hinsicht kann das Verfahren weitgehend wie folgt zusammengefasst werden: Modifizieren der digitalen Daten vor dem Senden, so dass der DAQ-Verlust, der anschließend durch ein Netz bei den digitalen Daten hervorgerufen wird, verringert wird, indem die DAQ-Kompensationsgröße mit jedem Segment der digitalen Daten mathematisch kombiniert wird; Modifizieren der digitalen Daten vor dem Senden, so dass sich der aus der RBS im Netz ergebende Verlust verringert wird, indem die RBS-Verlustkompensationsgröße mit jedem Segment der digitalen Daten, die durch die RBS modifiziert werden, mathematisch kombiniert wird; und Senden der modifizierten Daten zum Netz.
Die Erfindung besitzt zahlreiche Vorteile, von denen einige im Folgenden lediglich als Beispiele beschrieben werden.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass sie die Genauigkeit der über ein Netz übertragenen digitalen Daten vergrößert, indem sie den Betrag des Fehlers verringert, der sowohl durch die DAQ als auch die RBS bei den Daten hervorgerufen wird.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass sie eine optimale Implementierung (die erste oder zweite Ausführungsform) für das Minimieren sowohl der DAQ als auch der RBS schafft, wobei die Implementierung von der Reihenfolge abhängt, in der die DAQ und die RBS im Netz implementiert sind. Beide Ausführungsformen könnten in einem Sender implementiert sein, wobei dann eine oder beide anhand der während einer Test-/Trainingssitzung empfangenen Rückkopplung für den Betrieb ausgewählt und verwendet werden könnten.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass die Datenübertragungsraten digitaler Daten über ein Netz vergrößert werden.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass sie in jedem System implementiert sein kann, in dem bei den digitalen Daten ein DAQ-Verlust und eine RBS verursacht werden. Folglich kann die Erfindung z. B. in einem digitalen Modem, einem analogen Modem usw. verwendet werden.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass sie den durch die RBS verursachten Spitzenfehler in einem Signal verringert, das über ein digitales Netz geleitet wird, das die RBS von 1,5 LSB zu 1,0 LSB verübt.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass sie irgendeine Anzahl und Häufigkeit von RBS-Rahmen erfassen kann, selbst wenn das digitale Netz mehrere Teilnetze enthält, von denen jedes sein eigenes Bit raubt.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass die Datenrate der Modemkommunikation von 28.800 bit/s wenigstens 33.600 bit/s vergrößert werden kann.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass für Modems, die bei 33.600 Bits pro Sekunde (B/S) arbeiten, die Erfindung die Blockfehlerrate von wenigstens 0,03 auf 0,003 verringert und typischerweise eine Verbesserung um einen Faktor von 10x erreicht.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass sie mit Software, Hardware oder einer Kombination daraus implementiert sein kann. Vorzugsweise ist die Erfindung in Software implementiert, die im Speicher gespeichert ist und die einen herkömmlichen digitalen Signalprozessor (DSP) konfiguriert und ansteuert.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass sie eine einfache Konstruktion besitzt, in vorhandenen Modems leicht implementiert wird und zuverlässig im Betrieb ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung kann unter Bezugnahme auf die folgende Zeichnung besser verstanden werden. Die Komponenten in der Zeichnung sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, stattdessen wird die Betonung auf die deutliche Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung gelegt. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen überall in den mehreren Ansichten entsprechende Teile.
1 ist ein elektronischer Blockschaltplan einer möglichen Implementierung, um digitale und analoge Modems über ein digitales Netz miteinander zu koppeln;
2A ist ein elektronischer Blockschaltplan einer möglichen Implementierung eines Sende-Untersystems innerhalb des digitalen Modems nach 1, das eine erste Ausführungsform des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems der vorliegenden Erfindung verwendet;
2B ist ein elektronischer Blockschaltplan einer möglichen Implementierung eines Sende-Untersystems innerhalb des digitalen Modems nach 1, das eine zweite Ausführungsform des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems der vorliegenden Erfindung verwendet;
3 ist ein elektronischer Blockschaltplan einer möglichen Implementierung des RBS-Kompensationssystems nach den 2A und 2B;
4 ist ein elektronischer Blockschaltplan einer möglichen Implementierung eines kooperativen Rückkopplungssystems zum Erzeugen eines Rückkopplungssignals für die Kompensationssysteme nach den 2A und 2B während einer Initialisierungsphase (Trainingsphase), um die Qualität eines gesendeten Testsignals anzuzeigen; und
5 ist ein elektronischer Blockschaltplan einer möglichen Implementierung eines nichtkooperativen Rückkopplungssystems zum Erzeugen eines Rückkopplungssignals für die Kompensationssysteme nach den 2A und 2B während einer Initialisierungsphase (Trainingsphase), um die Qualität eines gesendeten Testsignals anzuzeigen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Erfindung schafft ein kombiniertes DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 (2A und 2B) und eine zugeordnete Methodologie, die im Zusammenhang mit digitalen Daten verwendet werden können, die einen digitalen Dämpfungsquantisierungs-Verlust (DAQ-Verlust) und einen Rob-Bit-Signalgebungs-Verlust (RBS-Verlust) erleiden, wenn sie über ein elektronisches Kommunikationssystem oder Netz (z. B. das PSTN) geleitet werden. Im Wesentlichen minimiert das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 den Fehler im schließlich empfangenen Signal, der der DAQ und der RBS zuzuschreiben ist. Das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 (2A und 2B) und das Verfahren der bevorzugten Ausführungsform sind in einem Sende-Untersystem eines digitalen Modems, das mit einem digitalen Telephonnetz verbunden ist, das die DAQ- und RBS-Verluste hervorruft, implementiert, um den Fehler in den digitalen Daten in einem Empfangs-Untersystem eines analogen Modems zu verringern, das die digitalen Daten über analoge Signale von einer Telephonleitung empfängt, obwohl dies nicht erforderlich ist, um die vorliegende Erfindung auszuüben.
A. Das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationsverfahren
Die durch die ersten und zweiten Ausführungsformen des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems 130 (2A bzw. 2B) verwendeten einzigartigen Methodologien werden in mathematischen Ausdrücken wie folgt allgemein zusammengefasst. In Abhängigkeit davon, ob die RBS vor oder nach der DAQ im Netz 113 auftritt, kann eine Ausführungsform gegenüber der anderen bevorzugt sein.
1. Die erste Ausführungsform
Die folgende Erörterung betrifft die erste Ausführungsform des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems 130 (2A). Anfangs wird das lineare Datenwort L durch die folgende Gleichung in ein mu-Gesetz-Codewort codiert oder umgesetzt: M = (G·L + 33)·28-N, (Gl. 3)wobei M das mu-Gesetz-Codewort (z. B. 4 Bits) ist, G eine DAQ-Kompensationsgröße (z. B. 14 Bits) ist, L das lineare Datenwort (z. B. 14 Bits) ist und N das mu-Gesetz-Segment oder die Segmentidentifikation (z. B. 3 Bits) ist. Die DAQ-Kompensationsgröße G kann in einigen Implementierungen voreingestellt sein, ihr Wert wird aber in den bevorzugten Ausführungsformen während einer Initialisierungsphase aus einer Bibliothek möglicher Werte durch das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 anhand der Rückkopplung ausgewählt, die zum kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 übertragen wird.
Dann wird, falls die RBS an diesem Abtastwert anhand der Rückkopplung erwartet wird, das mu-Gesetz-Codewort wie folgt modifiziert: M = M + 0,5 LSB, falls die RBS ein Zwischenraum-LSB erzwingt, (Gl. 4a) M = M – 0,5 LSB, falls die RBS ein Markierungs-LSB erzwingt. (Gl. 4b)
Außerdem wird, wenn während dieses Schrittes ein Überlauf auftritt (d. h. die Addition des 0,5 LSB verursacht eine Verschiebung in ein weiteres Segment), dann N inkrementiert oder N = N + 1.
Als Nächstes wird das mu-Gesetz-Codewort wie folgt zurück in ein lineares Datenwort umgesetzt: L = {(2M + 33)2N – 33}. (Gl. 5)
Schließlich leitet das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 (2A) die linearen Datenwörter zu einem mu-Gesetz-Codierer, wo die ursprüngliche Verstärkung des Signals wiederhergestellt wird und wo die mu-Gesetz-Codewörter für das Senden erzeugt werden, wie es wie folgt mathematisch angegeben wird: M = (L/G + 33)·28-N. (Gl. 6)
2. Die zweite Ausführungsform
Die folgende Erörterung betrifft die zweite Ausführungsform des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems 130 (2B). Anfangs wird das lineare Datenwort L durch die folgende Gleichung in ein mu-Gesetz-Codewort codiert oder umgesetzt: M = (G·L + 33)·28-N, (Gl. 7)wobei M das mu-Gesetz-Codewort (z. B. 4 Bits) ist, G eine DAQ-Kompensationsgröße (z. B. 14 Bits) ist, L das lineare Datenwort (z. B. 14 Bits) ist und N das mu-Gesetz-Segment oder die Segmentidentifikation (z. B. 3 Bits) ist.
Als Nächstes wird das mu-Gesetz-Codewort wie folgt zurück in ein lineares Datenwort umgesetzt: L = {(2M + 33)2N – 33}. (Gl. 8)
Schließlich leitet das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 (2B) die linearen Datenwörter zu einem mu-Gesetz-Codierer, wo die ursprüngliche Verstärkung des Signals wiederhergestellt wird und wo die mu-Gesetz-Codewörter erzeugt werden, wie es wie folgt mathematisch angegeben wird: M = (L/G + 33)·28-N. (Gl. 9)
Dann wird, falls die RBS an diesem Abtastwert anhand der Rückkopplung erwartet wird, das mu-Gesetz-Codewort wie folgt modifiziert: M = M + 0,5 LSB, falls die RBS ein Zwischenraum-LSB erzwingt, (Gl. 10a) M = M – 0,5 LSB, falls die RBS ein Markierungs-LSB erzwingt. (Gl. 10b)
Außerdem wird, wenn während dieses Schrittes ein Überlauf auftritt (d. h. die Addition des 0,5 LSB verursacht eine Verschiebung in ein weiteres Segment), dann N inkrementiert oder N = N + 1.
B. Das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem
Die Architektur des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems 130 wird nun im Folgenden unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 beschrieben. In der bevorzugten Ausführungsform ist das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 im digitalen Modem 101 (1) implementiert, um die bei den digitalen Daten hervorgerufene Verzerrung zu kompensieren und zu minimieren, die sich aus der Quantisierung und der RBS ergibt, die durch das digitale Netz 113 (1) hervorgerufen werden. Wie jedoch durch einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkannt werden kann, kann das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 in Verbindung mit anderen Sende- oder Sendervorrichtungen und im Zusammenhang mit anderen Typen von Systemen, die einen DAQ-Verlust und/oder einen RBS-Verlust hervorrufen, verwendet werden.
1. Die erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems 130 wird nun unter Bezugnahme auf 2A beschrieben. 2A zeigt im Allgemeinen einen elektronischen Blockschaltplan einer möglichen Implementierung eines Sende-Untersystems 181, das sich innerhalb des digitalen Modems 101 (1) befinden kann, um die Sendedaten 183 von einer lokalen Daten-Endgerätausrüstung (DTE) zu empfangen und sie zum digitalen Netz 113 (1) zu übertragen. Die Elemente sowohl des Sende-Untersystems 181 als auch des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems 130 können in Software, Firmware, Hardware oder einer Kombination aus diesen implementiert sein. In der bevorzugten Ausführungsform sind sowohl die Elemente des Sende-Untersystems 181 als auch des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems 130, wie in 2 gezeigt ist, in Software implementiert, die im Speicher gespeichert ist und die einen herkömmlichen digitalen Signalprozessor (DSP) konfiguriert und ansteuert. Die Architektur und die Funktionalität der DSPs sind im Stand der Technik wohlbekannt.
In 2A überträgt das Sende-Untersystem 181 die Sendedaten in der Form eines binären Bitstroms von der lokalen DTE längs des Weges 183 zu einem Signalcodierer 189. Der Signalcodierer 189 ist so konfiguriert, dass er die Sendedaten moduliert und/oder verarbeitet. Für diesen Zweck kann der Codierer 189 z. B. einen Seriell-Parallel-Umsetzer, ein Filter, eine Verwürfelungseinrichtung, einen Trellis-Codierer, einen Modulator usw. implementieren, von denen alle im Stand der Technik wohlbekannt sind. Der Signalcodierer 189 kann irgendwelche geeigneten Modulations- und/oder Signalverarbeitungs-Techniken verwenden, z. B. diejenigen, die durch den herkömmlichen V.34-Standard empfohlen werden. Wenn der Codierer 189 die V.34-Modulation und -Signalverarbeitung verwendet, entsprechen die Daten, die vom Signalcodierer 189 ausgegeben werden, dem wohlbekannten V.34-Protokoll, so dass der Datenstrom einer der vierzehn möglichen V.34-Geschwindigkeiten zwischen einschließlich 2.400 bit/s und einschließlich 33.600 bit/s entspricht.
Der Signalcodierer 189 steuert das lineare digitale Signal über den Weg 192 zum kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 an. In der Architektur enthält das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 eine Kompensationsauswahleinrichtung 194. Die Kompensationsauswahleinrichtung 194 ist so konfiguriert, dass sie ein Rückkopplungssignal (Rückkopplungssignale) auf der Verbindung 112a empfängt. Die Kompensationsauswahleinrichtung 194 verarbeitet und decodiert das Rückkopplungssignal, um die geeignete Kompensationsgröße G zu bestimmen, die auszuwählen ist, wobei sie diese Größe G längs des Weges 196 zu einem Einstellmechanismus 198, z. B. einem Multiplizierer, aber nicht eingeschränkt darauf, sendet. Aus dem Rückkopplungssignal identifiziert die Kompensationsauswahleinrichtung 194 außerdem die RBS-Segmente und ob die RBS eine Markierung oder einen Zwischenraum hervorruft. Die vorangehenden Informationen werden zum Linearmu-Linear-Umsetzer 201 weitergeleitet, wie durch den Bezugspfeil 153 angegeben ist und wie im Folgenden ausführlicher beschrieben ist.
Als Beispiele von Systemen, um das Rückkopplungssignal (die Rückkopplungssignale) zu erzeugen, sind im Folgenden ein kooperatives Rückkopplungssystem 210 und ein nichtkooperatives Rückkopplungssystem 240 unter Bezugnahme auf 4 bzw. 5 ausführlicher beschrieben. Jedes dieser Systeme 210, 240 kann verwendet werden, um ein geeignetes Rückkopplungssignal (geeignete Rückkopplungssignale) zu erzeugen, um während der Initialisierungsphase das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem beim Auswählen einer geeigneten DAQ-Kompensationsgröße G zu unterstützen.
Im kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 nach 2A ist ein Einstellmechanismus 198 so konfiguriert, dass er die Kompensationsgröße G mit jedem Segment der ankommenden digitalen Daten kombiniert. In der bevorzugten Ausführungsform wird dies ausgeführt, indem jedes Segment der digitalen Daten mit der ausgewählten DAQ-Kompensationsgröße G mathematisch multipliziert wird. Im Kontext der Gleichung (3) erzeugt dieser Prozess den Wert (G·L). Wie erwähnt worden ist, empfängt das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 der bevorzugten Ausführungsform während einer Initialisierungsphase eine Rückkopplung, um es beim Auswählen und Verwenden einer geeigneten DAQ-Kompensationsgröße G für den typischen stationären Betrieb zu unterstützen.
Jedes kompensierte Datensegment der digitalen Daten wird dann längs des Weges 202 zum Linear-mu-Linear-Umsetzer 201 weitergeleitet. Der Linear-mu-Linear-Umsetzer 201 codiert zuerst jedes digitale Datensegment (z. B. 14 Bits) entsprechend der Gleichung (3) in ein mu-Gesetz-Codewort (z. B. 4 Bits). Wenn das Segment ein RBS-Segment ist, dann wird die RBS-Kompensationsgröße mathematisch mit dem Segment kombiniert, um die Wirkungen der RBS zu minimieren. In der bevorzugten Ausführungsform wird in Abhängigkeit davon, ob die RBS ein Zwischenraum-LSB oder ein Markierungs-LSB hervorruft, 0,5 LSB zum Segment addiert bzw. vom Segment subtrahiert. Wenn ein Überlauf auftritt, dann wird der Segmentindikator N inkrementiert oder N = N + 1.
In 3 enthält die bevorzugte Ausführungsform des Linear-mu-Linear-Umsetzers 201 einen Linear-mu-Umsetzer 191, der so konfiguriert ist, dass er das ankommende lineare Codewort in ein mu-Gesetz-Codewort umsetzt Ein Kompensations-Additionsmechanismus 131 empfängt das mu-Gesetz-Codewort vom Linear-mu-Umsetzer 191. Der Mechanismus 131 enthält die aufeinanderfolgenden Addierer 131a, 131b, wobei er durch eine Kompensationssteuerung 133 gesteuert wird. Im Allgemeinen empfängt der Kompensations-Additionsmechanismus 131 die aufeinanderfolgenden mu-Gesetz-Codewörter 125 vom Umsetzer 191, wobei er für jedes eines aus dem Folgenden ausführt: (a) er kombiniert eine Null mathematisch mit dem Codewort 125, um ein modifiziertes Codewort 137 zu erzeugen (d. h effektiv leitet er das Codewort 125 unverändert, aber mit einem zusätzlichen Bit weiter); (b) er addiert 0,5 LSB zum Codewort 125, um ein modifiziertes Codewort 137 zu erzeugen; oder (c) er subtrahiert 0,5 LSB vom Codewort 125 (d. h. er addiert das 2er-Komplement von 0,5 LSB oder –0,5 LSB zum Codewort 125), um ein modifiziertes Codewort 137 zu erzeugen. Um die obenerwähnte Funktionalität zu erreichen, ist der Addierer 131a des Kompensations-Additionsmechanismus 131 so konfiguriert, dass er entweder nichts oder +0,5 LSB zu jedem Codewort 125 addiert, um das modifizierte Codewort 137 zu erzeugen, während ähnlich der Addierer 131b so konfiguriert ist, dass er entweder nichts oder –0,5 LSB zu jedem Codewort 127 addiert, um das modifizierte Codewort 137 zu erzeugen. Die vorangehende Funktionalität befindet sich in Übereinstimmung mit den Gleichungen (4a) und (4b), die oben erörtert worden sind.
Die Kompensationssteuerung 133 steuert die Addierer 131a, 131b, wie durch die entsprechenden Bezugspfeile 151, 161 angezeigt ist, um eine der obenerwähnten Optionen auszuführen. Außerdem ist die Kompensationssteuerung 133 so konfiguriert, dass sie die Zwischenraum- und Markierungs-Initialisierungssignale 153a, 153b empfängt, die im Wesentlichen ein Bitmuster sind, das identifiziert, welche Segmente die RBS-Segmente sind. Anhand der vorangehenden Initialisierungssignale 153a, 153b erfasst die Kompensationssteuerung 133, wann ein RBS-Segment auftritt, wobei sie so konfiguriert ist, dass sie den Kompensations-Additionsmechanismus 131 anweist, wann eine Größe mit dem RBS-Segment zu kombinieren ist (d. h. ein Betrag effektiv zu addieren oder zu subtrahieren ist), um die Genauigkeit des RBS-Segments zu verbessern.
In der Architektur besitzt die Kompensationssteuerung 133 des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems 130 eine Markierungs-RBS-Logik, um ein RBS-Segment zu identifizieren, das ein LSB besitzt, das eine Markierung ist, und eine Zwischenraum-RBS-Logik, um ein RBS-Segment zu identifizieren, das ein LBS besitzt, das ein Zwischenraum ist. Die Zwischenraum- und Markierung-RBS-Logikmechanismen erzeugen entsprechende Steuersignale 151, 161 für den Kompensations-Additionsmechanismus 131. Die Signale 151, 161 zeigen an, ob es ein RBS-Segment gibt und ob das RBS-Segment entweder ein Zwischenraum-LSB bzw. ein Markierungs-LSB besitzt.
Die Markierungs-RBS-Logik enthält einen Markierungs-Ringzähler 146. Der Markierungs-Ringzähler 146 ist ein Schieberegister oder ein anderer geeigneter Mechanismus. Der Markierungs-Ringzähler 146 ist so konfiguriert, dass er seine eigene Ausgabe an seinem Datenanschluss (D) empfängt. Der Markierungs-Ringzähler 146 ist so voreingestellt, dass alle Zustände dem Markierungs-Initialisierungswort 153b entsprechen, wobei er durch ein Taktsignal 155 mit einer Rate von vorzugsweise 8000 Hz getaktet wird, damit er der Segmenthäufigkeitsrate des ankommenden Signals 125 entspricht.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der Markierungs-Ringzähler 146 eine Vorrichtung mit n Zuständen, wobei n die Häufigkeit des RBS-Segments darstellt. Typischerweise ist n 6, 12 oder 24. Der Markierungs-Ringzähler 146 wird jedes Segment um einen Zustand von n Zuständen verschoben. In 3 verschiebt der Markierungs-Ringzähler 146 nach links, so dass das höchstwertige Bit (MSB) beim Bezugspfeil 148 ausgegeben wird. Wenn die RBS-Kompensation angewendet werden sollte, zeigt der Ausgang des Markierungs-Ringzählers (d. h. das höchstwertige Bit (MSB) des gespeicherten Wortes) eine logische 1, wobei er automatisch die RBS-Segmente verfolgt, die ein Markierungs-LSB besitzen.
Die Zwischenraum-RBS-Logik identifiziert die RBS-Segmente, die ein LSB besitzen, das einen Zwischenraum zeigt. Die Zwischenraum-RBS-Logik enthält einen Zwischenraum-Ringzähler 156. Der Zwischenraum-Ringzähler 156 ist ein Schieberegister oder ein anderer geeigneter Mechanismus Der Zwischenraum-Ringzähler 156 ist so konfiguriert, dass er seine eigene Ausgabe an seinem Datenanschluss (D) empfängt. Der Zwischenraum-Ringzähler 156 ist so voreingestellt, dass alle Zustände dem Zwischenraum-Initialisierungswort (INIT-Wort) 153a entsprechen, wobei er durch ein Taktsignal 155 mit einer Rate von vorzugsweise 8000 Hz getaktet wird, damit er der Segmenthäufigkeitsrate der ankommenden digitalen Daten 125 entspricht.
In der bevorzugten Ausführungsform ist genau wie der Markierungs-Ringzähler 146 der Zwischenraum-Ringzähler 156 eine Vorrichtung mit n Zuständen, wobei n die Häufigkeit des RBS-Segments darstellt, wobei der Zwischenraum-Ringzähler 156 jedes Segment um einen Zustand von n Zuständen verschoben wird. In 3 verschiebt der Zwischenraum-Ringzähler 156 nach links, so dass das MSB beim Bezugspfeil 158 ausgegeben wird. Wenn die RBS-Kompensation angewendet werden sollte, zeigt der Ausgang des Zwischenraum-Ringzählers 156 (d. h. das höchstwertige Bit (MSB) des gespeicherten Wortes) eine logische 1, wobei er automatisch die RBS-Segmente verfolgt, die ein Zwischenraum-LSB besitzen.
Jedes mu-Gesetz-Codewort 137 wird zu einem mu-Linear-Umsetzer 197 weitergeleitet, wobei diese Vorrichtung im Stand der Technik wohlbekannt ist und jedes mu-Gesetz-Codewort zurück in ein lineares Format 204 umsetzt.
Im Ergebnis des RBS-Kompensationssystems 129 in 3 kann das Sende-Untersystem jedes RBS-Segment codieren, so dass der maximale mögliche Fehler in jedem RBS-Segment an einem Empfänger nicht größer als 1,0 LSB ist. Der mögliche maximale Fehler in einem RBS-Segment, der sich aus dem Codierungs-/Decodierungsprozess des Standes der Technik ergibt, beträgt 1,5 LSB. Es ist fast überflüssig zu sagen, dass die Modemleistung während eines RBS-Segments durch die Erfindung signifikant verbessert ist.
Es wird ferner angegeben, dass mehrere RBS-Bits auftreten können, wie das Signal durch mehrere Vermittlungen, Multiplexer oder Teilnehmermultiplexsysteme (SLC) hindurchgeht, die dem digitalen Netz 113 zugeordnet sind. Die Ringzähler 146, 156 können die RBS in mehreren Bitpositionen überwachen und kompensieren.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Linear-mu-Linear-Umsetzer 201 so konfiguriert sein, dass er nur ein spezielles Feld jedes Segments manipuliert, während er die anderen Felder verfolgt, und das Segment am Ende für die Ausgabe rekonstruiert, um Verarbeitungszeit einzusparen. In dieser Hinsicht besitzt jedes ankommende Segment typischerweise drei Felder: (a) ein Vorzeichenfeld, (b) ein Segmentfeld (im Wesentlichen eine Verstärkung); und (c) ein Feld für quantisierten Code. Die Vorzeichen- und Segmentfelder werden unverändert gelassen und verfolgt, während das Feld für das quantisierte Codewort durch die RBS-Kompensationsgröße manipuliert wird. Dann, nachdem die RBS-Kompensationsgröße eingefügt worden ist, werden die Vorzeichen- und Segmentfelder erneut angebracht. Dieses Merkmal spart Verarbeitungszeit und Komplexität.
Sobald die Verarbeitung im Linear-mu-Linear-Umsetzer 201 abgeschlossen ist, wird die DAQ-Kompensationsgröße G (die vorher vor der Umsetzung der digitalen Daten im Linear-mu-Linear-Umsetzer 201 mit den digitalen Daten multipliziert worden ist) aus dem Segment der digitalen Daten entfernt. In der bevorzugten Ausführungsform wird dies ausgeführt, indem jedes digitale Datensegment längs des Weges 204 zu einem Einstellmechanismus 205, z. B. einem Multiplizierer, aber nicht eingeschränkt auf, weitergeleitet wird, und indem der Kehrwert der vorhergehenden DAQ-Kompensationsgröße G längs des Weges 207 zum Einstellmechanismus 205 übertragen wird. Im Kontext der Gleichung (6) ist diese Prozedur darauf gerichtet, die Größe L/G abzuleiten. Durch das Multiplizieren des Kehrwertes mit dem digitalen Datensegment entfernt der Einstellmechanismus 205 effektiv die vorher im Einstellmechanismus 198 mit den digitalen Daten multiplizierte DAQ-Kompensationsgröße G. Dies hinterlässt die digitalen Daten in einer modifizierten Form, die nahe zu ihrem ursprünglichen Zustand zurückgeführt wird, nachdem sie die DAQ und RBS erfahren hat, die dem digitalen Netz 113 zugeordnet sind.
Nachdem der DAQ-Verlust und der RBS-Verlust der digitalen Daten kompensiert worden sind, werden die digitalen Daten als Nächstes vom kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 über den Weg 209 zu einem Linear-mu-Umsetzer 208 übertragen, bevor sie längs des Weges 112b zum digitalen Netz 113 übertragen werden Der Linear-mu-Umsetzer 208, eine weitere Vorrichtung, die im Stand der Technik wohlbekannt ist, setzt jedes ankommende lineare Datenwort in Übereinstimmung mit der Gleichung (6) in ein mu-Gesetz-Codewort um und überträgt jedes mu-Gesetz-Codewort über die Verbindung 112b zum digitalen Netz 113 (1).
2. Die zweite Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems 130 wird nun unter Bezugnahme auf 2B beschrieben. 2B zeigt ein Sende-Untersystem, das dem nach 2A entspricht, wobei um der Einfach heit willen die vorher bezüglich 2A dargelegte Erörterung durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, wobei sie in gleicher Weise auf 2B anwendbar ist.
In der zweiten Ausführungsform des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems 130 nach 2B ist der Einstellmechanismus 198 so konfiguriert, dass er die Kompensationsgröße G mit jedem Segment der ankommenden digitalen Daten kombiniert. In der bevorzugten Ausführungsform wird dies ausgeführt, indem jedes Segment der digitalen Daten mit der ausgewählten DAQ-Kompensationsgröße G mathematisch multipliziert wird. Im Kontext der Gleichung (7) erzeugt dieser Prozess den Wert (G·L). Wie erwähnt worden ist, empfängt das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 der bevorzugten Ausführungsform während einer Initialisierungsphase eine Rückkopplung, um es beim Auswählen und Verwenden einer geeigneten DAQ-Kompensationsgröße G für den typischen stationären Betrieb zu unterstützen.
Jedes kompensierte Datensegment der digitalen Daten wird dann längs des Weges 202 zum Linear-mu-Linear-Umsetzer 201 weitergeleitet. Der Linear-mu-Linear-Umsetzer 201 codiert zuerst jedes Datensegment (z. B. 14 Bits) entsprechend der Gleichung (7) in ein mu-Gesetz-Codewort (z. B. 4 Bits).
In 3 enthält die bevorzugte Ausführungsform des Linear-mu-Linear-Umsetzers 201 der zweiten Ausführungsform einen Linear-mu-Umsetzer 191, der so konfiguriert ist, dass er das ankommende lineare Codewort in ein mu-Gesetz-Codewort 125 umsetzt. Jedes mu-Gesetz-Codewort 125 wird zu einem mu-Linear-Umsetzer 197 weitergeleitet, wobei diese Vorrichtung im Stand der Technik wohlbekannt ist und jedes mu-Gesetz-Codewort 125 zurück in das lineare Format 204 umsetzt.
Sobald die Verarbeitung im Linear-mu-Linear-Umsetzer 201 abgeschlossen ist, wird die DAQ-Kompensationsgröße G (die vorher vor der Umsetzung der digitalen Daten im Linear-mu-Linear-Umsetzer 201 mit den digitalen Daten multipliziert worden ist) aus dem Segment der digitalen Daten entfernt. In der bevorzugten Ausführungsform wird dies ausgeführt, indem jedes digitale Datensegment längs des Weges 204 zu einem Einstellmechanismus 205, z. B. einem Multiplizierer, aber nicht eingeschränkt auf, weitergeleitet wird, und indem der Kehrwert der vorhergehenden DAQ-Kompensationsgröße G längs des Weges 207 zum Einstellmechanismus 205 übertragen wird. Im Kontext der Gleichung (9) ist diese Prozedur darauf gerichtet, die Größe L/G abzuleiten. Durch das Multiplizieren des Kehrwertes mit dem digitalen Datensegment entfernt der Einstellmechanismus 205 effektiv die vorher im Einstellmechanismus 198 mit den digitalen Daten multiplizierte DAQ-Kompensationsgröße G. Dies hinterlässt die digitalen Daten in einer modifizierten Form, die nahe zu ihrem ursprünglichen Zustand zurückgeführt werden, nachdem sie die DAQ erfahren haben, die dem digitalen Netz 113 zugeordnet ist.
Nachdem der DAQ-Verlust und der RBS-Verlust der digitalen Daten kompensiert worden sind, werden die digitalen Daten als Nächstes vom kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 über den Weg 209 zu einem Linear-mu-Umsetzer 208 übertragen, bevor sie längs des Weges 112b zum digitalen Netz 113 übertragen werden. Der Linear-mu-Umsetzer 208, eine weitere Vorrichtung, die im Stand der Technik wohlbekannt ist, setzt jedes ankommende lineare Datenwort in Übereinstimmung mit der Gleichung (9) in ein mu-Gesetz-Codewort um und überträgt jedes mu-Gesetz-Codewort zum RBS-Kompensationssystem 129, wie in 2B veranschaulicht ist. Das mu-Gesetz-Codewort auf der Leitung 211 enthält ein zusätzliches LSB, um die RBS-Kompensation zu unterstützen.
Im RBS-Kompensationssystem 130 wird dann, wenn das Segment ein RBS-Segment ist, in Übereinstimmung mit den Gleichungen (10a), (10b) eine RBS-Kompensationsgröße mit dem Segment mathematisch kombiniert, um die Wirkungen der RBS zu minimieren. In der bevorzugten Ausführungsform wird in Abhängigkeit davon, ob die RBS ein Zwischenraum-LSB oder ein Markierungs-LSB hervorruft, 0,5 LSB zum Segment addiert bzw. vom Segment subtrahiert. Wenn ein Überlauf auftritt, dann wird der Segmentindikator N inkrementiert oder N = N + 1. Das RBS-Kompensationssystem 130 der zweiten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass es jedes mu-Gesetz-Codewort auf der Verbindung 112b zum Netz 113 weiterleitet.
Es sollte erwähnt werden, dass sowohl die erste als auch die zweite Ausführungsform des kombinierten DAQ/RBS-Kompensationssystems 130 in einem einzigen Sender implementiert sein könnte und dann eine oder beide anhand der während einer Test-/Trainingssitzung empfangenen Rückkopplung für den Betrieb ausgewählt und verwendet werden könnten. In dieser Konfiguration könnte die Auswahleinrichtung 194 verwendet werden, um die geeignete Ausführungsform auszuwählen, einzuleiten und zu steuern.
B. Die Initialisierung – Die Auswahl der DAQ- und RBS-Kompensationsgrößen
Sowohl die DAQ-Kompensationsgröße G als auch die RBS-Kompensationsgröße werden vorzugsweise während einer Initialisierungsperiode durch die Kompensationsauswahleinrichtung 194 (2A, 2B) ausgewählt. In dieser Hinsicht ist die Kompensationsauswahleinrichtung 194 so konfiguriert, dass sie verschiedene Kompensationsgrößen prüft, indem sie verschiedene Kompensationsgrößen mit verschiedenen Datensegmenten (vorzugsweise nacheinander) kombiniert, die Rückkopplung von einem Rückkopplungssystem, z. B. dem kooperativen Rückkopplungssystem 210 (4) oder dem nichtkooperativen Rückkopplungssystem 240 (5), hinsichtlich der Genauigkeit des empfangenen/decodierten Segments analysiert und eine geeignete Kompensationsgröße anhand der Rückkopplung für den normalen stationären Betrieb auswählt.
1. Das kooperative Rückkopplunassystem
Die bevorzugte Ausführungsform des kooperativen Rückkopplungssystems 210 ist in 4 dargestellt, die lediglich ein Beispiel einer Implementierung zahlreicher möglicher Konstruktionen ist. Das Rückkopplungssystem 210 liefert das Rückkopplungssignal, das durch die Auswahleinrichtung 194 verwendet wird, um die geeignete DAQ-Kompensationsgröße G und die Polarität und die Häufigkeit zum Anwenden der RBS-Kompensationsgröße zu bestimmen. Das Rückkopplungssystem 210 enthält die Elemente im lokalen Sende-Untersystem 181, das z. B. dem Modem 101 (1) zugeordnet ist, die mit den Elementen in einem entfernten Empfangs-Untersystem 214 zusammenarbeiten, das z. B. dem analogen Modem 102 (1) zugeordnet ist. Außerdem können diese Elemente des Rückkopplungssystems 210 in Software, Firmware, Hardware oder einer Kombination aus diesen implementiert sein. In den Ausführungsformen, in denen die Elemente in Software/Firmware implementiert sind, können sie in jedem computerlesbaren Medium gespeichert sein und transportiert werden, um sie durch ein computerorientiertes System oder Verfahren oder im Zusammenhang mit einem computerorientierten System oder Verfahren zu verwenden. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Elemente des entfernten Empfangs-Untersystems 214, die zum Rückkopplungssystem 210 gehören, wie in 4 veranschaulicht ist, in Software implementiert, die im Speicher gespeichert ist und die einen herkömmlichen digitalen Signalprozessor (DSP) konfiguriert und ansteuert, der sich innerhalb des Empfangs-Untersystems 214 befindet.
Wie in 4 gezeigt ist, empfängt das entfernte Empfangs-Untersystem 214 die mu-Gesetz-Codewörter, die den kompensierten Segmenten der digitalen Daten entsprechen, nacheinander mit einer vorgegebenen Abtastrate, typischerweise 8000 Hertz (Hz), von der Verbindung 118 über eine Vermittlung 229, wenn die Verbindung 118 eine Telephonleitung ist. Die mu-Gesetz-Codewörter 231 von der Vermittlung 229 werden zu Standard-Signalverarbeitungskomponenten, einschließlich eines Interpolators, eines Decodierers usw., weitergeleitet, wie durch den Block 232 insgesamt angegeben wird. Der Decodierer ist so konfiguriert, dass er im Allgemeinen die ankommende Folge von linearen Datenwörtern in Übereinstimmung mit irgendeinem geeigneten Format, wie z. B. dem V.34-Protokoll, demoduliert und verarbeitet.
Ein Komparator 234 empfängt den decodieren Bitstrom 235 vom Block 232 der Komponenten und vergleicht ihn mit einer Referenz 236. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Referenz 236 im Wesentlichen ein Bitstrom, der im Wesentlichen fehlerfrei ist und der durch das entfernte Empfangs-Untersystem 214 beim Fehlen des DAQ-Verlustes empfangen worden sein sollte. Es sind jedoch andere Typen der Referenzen 236 möglich. In einer weiteren möglichen Ausführungsform könnte z. B. der Signal-Geräusch-Pegel (S/N-Pegel) aus dem decodieren Bitstrom 235 abgeleitet werden, wobei in diesem Fall die Referenz 236 ein S/N-Schwellenpegel sein würde, der mit dem vom ankommenden Signal abgeleiteten S/N-Pegel verglichen wird.
Ein Gut-/Schlecht-Indikator 238, wie z. B. ein oder mehrere Bits, um anzuzeigen, ob sich die Genauigkeit eines Segments 235 verbessert hat, wird durch den Komparator 234 erzeugt und zu einem Rückkopplungssender 239 weitergeleitet. Der Rückkopplungssender 239 ist so beschaffen, dass er irgendeine geeignete Verarbeitung des Gut-/Schlecht-Indikators 238 ausführt. In der bevorzugten Ausführungsform wird eine Sammlung von Gut-/Schlecht-Indikatoren 238 oder ein von ihnen abgeleitetes Signal über den Rückkopplungssender 239, der sich im entfernten Empfangs-Untersystem 214 befindet, und die Verbindung 118 zur Kompensationsauswahleinrichtung 194 des lokalen Sende-Untersystems 181 zurückgesendet. Die Gut-/Schlecht-Indikatoren 238 können zusammen in einem einzigen Segment, unabhängig oder in Gruppen zurück zum Sende-Untersystem 181 weitergeleitet werden, was auch immer geeignet ist.
In der bevorzugten Ausführungsform analysiert das entfernte Empfangs-Untersystem 214 jedes Segment unabhängig, wobei es durch die MP-Folge des Typs 1, die ein Teil der durch die V.34-Empfehlung spezifizierten Trainingsfolge ist, zurück zum lokalen Sende-Untersystem 181 berichtet. Unter Verwendung der gegenwärtig nicht definierten oder reservierten Bits in der MP-Folge wird eine Anzeige, welche Segmente verbessert worden sind, zurück zum lokalen Sende-Untersystem 181 weitergeleitet.
Mit den Gut-/Schlecht-Indikatoren 238 vom Empfangs-Untersystem 214 kann die Kompensationsauswahleinrichtung 194 des Sende-Untersystems 181 die Kompensationsgröße G und nötigenfalls eine RBS-Kompensationsgröße auswählen und anwenden, die die Genauigkeit der empfangenen Daten verbessern, um schließlich Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungen zwischen den Modems zu erlauben.
Als ein Beispiel des Auswahlprozesses zum Bestimmen einer geeigneten DAQ-Kompensationsgröße G durch die Kompensationsauswahleinrichtung 194 veranlasst dann, wenn das entfernte Empfangs-Untersystem 214 im Rückkopplungssystem 210 erfasst, dass die Übertragung eines digitalen Datensegments über das digitale Netz 113 und den Codec 106 zu keinem DAQ-Verlust für das Segment führt, das zur Kompensationsauswahleinrichtung 194 weitergeleitete Rückkopplungssignal die Auswahleinrichtung 194, eine Kompensationsgröße G mit einem Wert von 1 auszuwählen. Wenn das Rückkopplungssystem 210 bestimmt und anzeigt, dass eine spezielle Kompensationsgröße G zu einem 3-dB-Verlust im digitalen Datensegment führt, dann veranlasst dann das Rückkopplungssignal die Auswahleinrichtung 194, die Kompensationsgröße G von 1/√2 auszuwählen. Ein 6-dB-Verlust veranlasst die Auswahl einer Kombinationsgröße von 1/2 usw. Diese Werte der Kombinationsgröße sind lediglich als Beispiele aufgelistet, wobei durch einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkannt werden kann, dass in Abhängigkeit von den Einzelheiten der Implementierung, den für das Kombinieren der Größen mit den digitalen Daten gewählten Techniken usw. andere geeignete Größen möglich sind.
2. Das nichtkooperative Rückkopplungssystem
5 ist ein elektronischer Blockschaltplan des nichtkooperativen Rückkopplungssystems, das im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 240 bezeichnet ist. In diesem Beispiel einer Implementierung umfasst ein Verfahren zum Erzeugen einer Rückkopplung (um die Auswahleinrichtung 194 zu unterstützen, die geeigneten Kompensationsgrößen zu bestimmen) Überwachungsanforderungen für die Block-Übertragungswiederholung vom entfernten Modem 102 (1). Dieses Verfahren kann z. B. mit jedem Modem verwendet werden, das die Fehlerkorrektur des Standards V.42 verwendet. Es ist ein Vorteil dieses Verfahrens, dass es keine Modifikation irgendeines vorhandenen Modems erfordert und dass es keine kooperative Anstrengung zwischen den Sende- und Empfangsmodems erfordert.
In 5 enthält spezifischer das nichtkooperative Rückkopplungssystem 240 die Elemente im lokalen Sende-Untersystem 181, die denjenigen entsprechen, die in 2A oder 2B gezeigt sind und vorher beschrieben worden sind. Das lokale Sende-Untersystem 181 kompensiert während der Initialisierungsphase die Segmente einzeln mit verschiedenen Kompensationen. Nach jeder Kompensation in einem speziellen Segment verweilt das Sende-Untersystem 181 während einer vorgegebenen Zeitdauer, während das lokale Empfangs-Untersystem 121 den Kanal 112a nach Übertragungswiederholungs-Anforderungen überwacht. Das Empfangs-Untersystem 121 kann mit jedem geeigneten Fehlerkorrekturmechanismus 242 zum Überwachen der Übertragungswiederholungs-Anforderungen ausgerüstet sein. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Fehlerkorrekturmechanismus 242 ein Fehlerkorrekturmechanismus des Standards V.42, der in der Spezifikation des Industriestandards V.42 dargelegt ist.
Im Wesentlichen vergrößert sich die Datenrate, während sich die Anzahl der Übertragungswiederholungs-Anforderungen verringert, wie sich die Kompensationsparameter den optimalen Werten nähern. Umgekehrt verringert sich die Datenrate, während sich die Anzahl der Übertragungswiederholungs-Anforderungen vergrößert, wie die Kompensationsparameter von den optimalen Werten abschweifen. Ein Rückkopplungssignal 193, das die Anzahl der Übertragungswiederholungs-Anforderungen oder irgendwelche anderen abgeleiteten Informa tionen sein kann, wird durch den Fehlerkorrekturmechanismus 242 erzeugt und zur Kompensationsauswahleinrichtung 194 übertragen.
Anhand der Rückkopplung 193 vom Fehlerkorrekturmechanismus 242 kann die Kompensationsauswahleinrichtung 204 geeignete Kompensationen auswählen und implementieren, wenn überhaupt.
Es ist ein Vorteil des nichtkooperativen Rückkopplungssystems 240 nach 5, dass niemals ein Verlust der Datensynchronisation auftritt. Das System 240 arbeitet außerdem mit jedem Produkt des Händlers, das die automatische Ratensteuerung, die V.42bis-Fehlerkorrektur oder andere Fehlerkorrekturprotokolle unterstützt.
C. Software
Das kombinierte DAQ/RBS-Kompensationssystem 130 kann in Software implementiert sein. In den Ausführungsformen, in denen das System 130 in Software implementiert ist, kann es in jedem computerlesbaren Medium gespeichert sein und transportiert werden, um es durch ein computerorientiertes System oder Verfahren oder im Zusammenhang mit einem computerorientierten System oder Verfahren zu verwenden. Eine mögliche Implementierung der Software-Version für das System 130, die lediglich als ein Beispiel gemeint ist, ist im Folgenden dargelegt.

Claims

Sender zum Reduzieren des Verlusts in digitalen Daten, der durch die digitale Dämpfungsentzerrung und die Rob-Bit-Signalgebung in einem Netz hervorgerufen wird, mit: Mittel (130) zum Kompensieren der digitalen Dämpfungsentzerrung, um digitale Daten vor dem Senden zu modifizieren, indem eine Kompensationsgröße der digitalen Dämpfungsentzerrung mit digitalen Daten kombiniert wird, so dass der Verlust der digitalen Dämpfungsentzerrung, der in den digitalen Daten durch die Kommunikation über das Netz (113) verursacht wird, reduziert wird; und Mitteln (130) zum Kompensieren der Rob-Bit-Signalgebung, um die digitalen Daten vor dem Senden zu modifizieren, indem eine Kompensationsgröße für den Rob-Bit-Signalgebungsverlust mit den digitalen Daten kombiniert wird, so dass der Rob-Bit-Signalgebungsverlust, der in den digitalen Daten durch die Rob-Bit-Signalgebung in dem Netz (113) verursacht wird, reduziert wird.
Sender nach Anspruch 1, bei dem die Mittel (130) für die Kompensation der digitalen Dämpfungsentzerrung ein Mittel umfassen, um eine Kompensationsgröße der digitalen Dämpfungsentzerrung mit jedem digitalen Datensegment zu kombinieren, und bei dem die Kompensationsmittel (130) für die Rob-Bit-Signalgebung ein Mittel umfassen, um eine Kompensationsgröße für die Rob-Bit-Signalgebung mit jedem digitalen Datensegment, das durch die Rob-Bit-Signalgebung in dem Netz beeinflusst wird, zu kombinieren.
Sender nach Anspruch 1, ferner mit: einem ersten Einstellmechanismus (198), um eine Kompensationsgröße der digitalen Dämpfungsentzerrung mit einer Amplitude eines über das Netz zu sendenden Datensegments zu kombinieren, um eine modifizierte Amplitude zu erzeugen; einem Linear-mu-Linear-Umsetzer (201), der so konfiguriert ist, dass er von dem ersten Einstellmechanismus (198) die modifizierte Amplitude empfängt, wobei der Linear-mu-Linear-Umsetzer umfasst: einen Linear-mu-Umsetzer (191), der so konfiguriert ist, dass er die modifizierte Amplitude in eine mu-Gesetz-Größe umsetzt; ein System (129) für die Kompensation der Rob-Bit-Signalgebung, das so konfiguriert ist, dass es die mu-Gesetz-Größe empfängt und eine Kompensationsgröße der Rob-Bit-Signalgebung mit der mu-Gesetz-Größe mathematisch kombiniert, wenn das Segment mit der Rob-Bit-Signalgebung in dem Netz verarbeitet werden soll, um eine mu-Gesetz-Größe mit kompensierter Rob-Bit-Signalgebung zu erzeugen; und einen mu-Linear-Umsetzer (109), der so konfiguriert ist, dass er die mu-Gesetz-Größe mit kompensierter Rob-Bit-Signalgebung von dem System für die Kompensation der Rob-Bit-Signalgebung in eine lineare Größe mit kompensierter Rob-Bit-Signalgebung umsetzt; einen zweiten Einstellmechanismus (205), der so konfiguriert ist, dass er einen Kehrwert der Kompensationsgröße der digitalen Dämpfungsentzerrung mit der linearen Größe mit kompensierter Rob-Bit-Signalgebung von dem mu-Linear-Umsetzer kombiniert, um eine lineare Größe mit kompensierter digitaler Dämpfungsentzerrung und kompensierter Rob-Bit-Signalgebung zu erzeugen; und einen Linear-mu-Umsetzer (208), der so konfiguriert ist, dass er die lineare Größe mit kompensierter digitaler Dämpfungsentzerrung und kompensierter Rob-Bit-Signalgebung in eine mu-Gesetz-Größe mit kompensierter digitaler Dämpfungsentzerrung und kompensierter Rob-Bit-Signalgebung für die Übertragung auf dem Netz umsetzt.
Sender nach Anspruch 1, ferner mit: einem ersten Einstellmechanismus (198), um eine Kompensationsgröße der digitalen Dämpfungsentzerrung mit einer Amplitude eines über das Netz zu übertragenden Datensegments zu kombinieren, um eine modifizierte Amplitude zu erzeugen; einem Linear-mu-Linear-Umsetzer (201), der so konfiguriert ist, dass er von dem ersten Einstellmechanismus die modifizierte Amplitude empfängt, wobei der Linear-mu-Linear-Umsetzer umfasst: einen Linear-mu-Umsetzer (208), der so konfiguriert ist, dass er die modifizierte Amplitude in eine mu-Gesetz-Größe umsetzt; einen mu-Linear-Umsetzer (109), der so konfiguriert ist, dass er die mu-Gesetz-Größe von dem Linear-mu-Umsetzer in eine lineare Größe umsetzt; einen zweiten Einstellmechanismus (205), der so konfiguriert ist, dass er einen Kehrwert der Kompensationsgröße der digitalen Dämpfungsentzerrung mit der linearen Größe von dem mu-Linear-Umsetzer kombiniert, um eine lineare Größe mit kompensiertem digitalem Dämpfungsentzerrung zu erzeugen; einen Linear-mu-Umsetzer (208), der so konfiguriert ist, dass er die lineare Größe mit kompensierter digitaler Dämpfungsentzerrung in eine mu-Gesetz-Größe mit kompensierter digitaler Dämpfungsentzerrung umsetzt; und einem System (129) zum Kompensieren der Rob-Bit-Signalgebung, das so konfiguriert ist, dass es die mu-Gesetz-Größe mit kompensierter digitaler Dämpfungsentzerrung empfängt und eine Kompensationsgröße der Rob-Bit-Signalgebung mit der mu-Gesetz-Größe mit kompensierter digitaler Dämpfungsentzerrung mathematisch kombiniert, wenn das Segment mit der Rob-Bit-Signalgebung in dem Netz verarbeitet werden soll, um eine Größe mit kompensierter digitaler Dämpfungsentzerrung und kompensierter Rob-Bit-Signalgebung für die Übertragung zu erzeugen.
Sender nach Anspruch 1, ferner mit einem Mittel (130), um eine Rückkopplung zu schaffen, um sowohl die Mittel für die Kompensation der digitalen Dämpfungsentzerrung als auch die Mittel für die Kompensation der Rob-Bit-Signalgebung anzuweisen, wie die digitalen Daten zu modifizieren sind.
Sender nach Anspruch 1, der durch Software implementiert ist, die in einem computerlesbaren Medium gespeichert ist und durch einen digitalen Signalprozessor ausgeführt wird.
Sender nach Anspruch 2, ferner mit: einem Rückkopplungsmechanismus (130), der so konfiguriert ist, dass er ein Rückkopplungssignal erzeugt; und einer Kompensationsauswahleinrichtung (194), die so konfiguriert ist, dass sie das Rückkopplungssteuersignal empfängt und die Kompensationsgröße der digitalen Dämpfungsentzerrung und die Kompensationsgröße der Rob-Bit-Signalgebung anhand des Rückkopplungssignals erzeugt.
Verfahren zum Verringern des Verlusts in digitalen Daten, die über ein digitales Netz ausgetauscht werden, das die folgenden Schritte umfasst: Modifizieren digitaler Daten vor dem Senden durch Kombinieren einer Kompensationsgröße der digitalen Dämpfungsentzerrung mit jedem Segment der digitalen Daten, so dass der Quantisierungsverlust der digitalen Dämpfung, der anschließend durch das Netz in den digitalen Daten verursacht wird, reduziert wird; und Modifizieren der digitalen Daten vor dem Senden durch Kombinieren einer Kompensationsgröße des Rob-Bit-Signalgebungs-Verlusts mit jedem Segment der digitalen Daten, die durch die Rob-Bit-Signalgebung modifiziert werden, so dass der aus der Rob-Bit-Signalgebung in einem Netz (113) resultierende Verlust reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Kombinieren der Kompensationsgröße der digitalen Dämpfungsentzerrung mit einer Amplitude eines an das Netz (113) zu übertragenden Datensegments, um eine modifizierte Amplitude zu erzeugen; Umsetzen der modifizierten Amplitude in eine mu-Gesetz-Größe; Kombinieren der Kompensationsgröße der Rob-Bit-Signalgebung mit der mu-Gesetz-Größe, wenn das Segment mit der Rob-Bit-Signalgebung in dem Netz verarbeitet werden soll; Umsetzen der mu-Gesetz-Größe in eine lineare Größe; Kombinieren eines Kehrwerts der Kompensationsgröße der digitalen Dämpfungsentzerrung mit der linearen Größe, um eine kompensierte lineare Größe zu erzeugen; und Umsetzen der kompensierten linearen Größe in eine kompensierte mu-Gesetz-Größe für die Übertragung an das Netz (119).
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Kombinieren der Kompensationsgröße der digitalen Dämpfungsentzerrung mit einer Amplitude eines an das Netz (113) zu übertragenden Datensegments, um eine modifizierte Amplitude zu erzeugen; Umsetzen der modifizierten Amplitude in eine mu-Gesetz-Größe; Umsetzen der mu-Gesetz-Größe in eine lineare Größe; Kombinieren eines Kehrwerts der Kompensationsgröße der digitalen Dämpfungsentzerrung mit der linearen Größe von dem mu-Linear-Umsetzer, um eine lineare Größe mit kompensierter digitaler Dämpfungsentzerrung zu erzeugen; Umsetzen der linearen Größe mit kompensierter digitaler Dämpfungsentzerrung in eine mu-Gesetz-Größe mit kompensierter digitaler Dämpfungsentzerrung; und Kombinieren einer Kompensationsgröße der Rob-Bit-Signalgebung mit der mu-Gesetz-Größe mit kompensierter digitaler Dämpfungsentzerrung, wenn das Segment mit der Rob-Bit-Signalgebung in dem Netz verarbeitet werden soll, um eine Größe mit kompensierter digitaler Dämpfungsentzerrung und kompensierter Rob-Bit-Signalgebung für die Übertragung an das Netz zu erzeugen.