CN1088372A - 调制解调信道处理单元变换器 - Google Patents

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斯蒂芬·R·布拉克威尔
迈克尔·D·凡宁
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Abstract

一变换器(200)包括有一发送电路，该电路将 9600采样数/秒的调制解调发送信号变换成可以由 一8000采样数/秒的T1信道处理***发送的采样 信号。此变换器还包括一接收电路，此电路将8000 采样信号/秒的T1信号处理***接收采样信号变换 成可由9600采样信号/秒的调制解调器所接收的 采样信号。

Description

本发明是关于（但不仅限于）调制解调信道处理单元变换器。
现今，调制解调装置被用于经过通道，例如电话线路，在个人计算机、工作站等数据终端设备之间，传输数字数据。一般，通讯信号包含有为一预定信号传输点阵所调制的载波信号形成的数字数据。该信号点阵的每一信号点代表一欲传送的数字编码，即数值。在发送端调制解调时，载波信号在对应于欲经由通道传送的该数字编码（数值）的点阵信号点进行调制，在接收端的调制解调时，被调制的载波信号可能包含有因传送过程而造成的畸变和其他差错。除去载波信号，再由接收点阵中识别所接收的信号点。然后即可由一存储装置，例如一查找表中，即可得到该信号点所代表的数字编码（值）。
过去这类调制解调一般采用的均为声频级模拟电话线路。但是现代电话网络正日益由模拟***向数字***转变。例如，大型电话用户由-T1式载波数字***提供服务就很普遍。事实是，大部分电话公司今天不仅提供这样的服务，而且还鼓励他们的大用户订购这种***。
如已经知道的，现在的T1***能为一终端用户提供一组24数字通道，每一通道由-8位采样信号的信号流组成，各采样信号按名为“DS-O”的电话公司规定的脉码调制（“PCM”）格式以8000采样值/秒的速度传送。这大致相当于每一通道为64000位/秒（“64kbPS”）。因此用户即可能由例如公司的网络交换站予订-T1连接***将64kbPS的24通道分送其他地点。从而使得一用户有可能将电话网络交换器与一T1载波器相连接，而将电话呼叫送到24个不同的地点。
在这种安排中，24通道中的每一个均可以是数字信号或者DS-O格式的音频级模拟信号。这种信息交换方法使用户可以通过一时线路，亦即T1***，来传送与分别采用24对线路同样数量的数据。这即节省了网络设置费用，也节省了用户开销。这也给装量设计提供了革新的机会。因为一个调制解调器和一个信道处理插件可以一个包括一调制解调器的调制解调信道处理变换器两者的插件来代替。
但是由于种种不同的原因，用户可能仍然需要至少在一DS-O通道端部以一解调调制器来作终端处理。由此自然就产生一个问题，那就是，调制解调器一般是以9600采样信号/秒的速度运行，而T1信道处理***DS-O格式的通道却以8000采样信号/秒的速度工作。
先有技术措施是设置将9600Hz调制解调，采样信号变换成8000Hz的信道处理***采样信号。一种这样的先有技术是采用串行连接的变换单元，在此装置中，首先将调制解调器的9600Hz数字信号经数一模（D/A）变换器处理，将调制解调采样信号变换成模拟量形成。一经变成模拟形式后，再将该调制解调信号经由一模一数（A/D）变换器处理，将其重新回到具有8000Hz采样信号的数字形式，被变换为8000Hz数字采样信号后所称的信号，最终被送信道处理***。
这种先有技术措施的问题在于，信息信号的信噪比由于串行连接多个变换单元而恶化，考虑到通常的变换器总包含有A倍的模拟电路而使被处理信号增加近似1.0dB的噪声这一情况，这种恶化程度可能是十分显著的。
因此，在调制解调器的信道处理***以不同地频率工作时，就有必要将调制解调采样信号直接变换成T1信道处理的采样信号。
这里揭示一种包括一发送电路的一接收电路的调制解调信道处理***变换装置。发送电路包括一发送接***器和一控制单元。该发送***器具有一输入、一输出和预定数量（n）的由控制单元所控制的可选择的有限脉冲响应（“FIR”）滤波器。此发送电路具有一连接引发送***器输入的输入，和一连接到发送输入器输出的输出。控制单元包括有一频率fmodem的调制解调时种信号，一频率为f。hannelbank的信道处理***发送信号，和一频率为fmester的主时钟信号。该发送电路被装置回来根据调制解调发送采样信号和一滤波器选择指数（j）按照预定的方法形成一信道处理***发送采样信号。所述予定方法包括下列步骤：
（a）在接收到一调制解调时钟信号后，将调制解调发送采样信号送到发送***器的输入，以确定第一主时钟读数;
（b）接收到信道处理***帧信号后，确定第二主时钟读数;
（c）由第二主时钟读数减去第一主时钟读数来计算出主时钟读数发送差（Dt）;
（d）根据Dt确定;和
（e）根据发送***器输出到信道处理***发送采样信号。
接收电路与发送电路相同，其工作是根据信道处理***接收采样信号来形成一调制解调接收采样信号。
附图所要说明：
图1为按照本发明的调制解调-信道处理***变换器的第一实施例的方框图;
图2为第一实施例的较详细说明;
图3为该一实施例的第一流程图;和
图4为说明第一实施例的第二流程图。
图1中所示为按照本发明实现的调制解调-信道处理***变换器的第一实施方案。其中表明了用户数据终端设备（“DTE”）1通由RS-232接口3与调制解调器5相连接。而该调制解调器被用来将信号发送到-T1信道处理单元7，同时也依靠变换器200由此信道处理单元7接收信号。调制解调器5，例如可以是V32型的。而后，信道处理单元7则经过双T1通道9和11被连接到电话公司网络（“TECO”）。
首先说明发送信号流。DET1产生被经由RS-232接口送至调制解调器的数据信号。接着，调制解调器以予定的采样速率形成一经采样的数据流101。此采样数据流101为例如说以每秒9600采样数产生的一数字式数值序列，在此每秒9600采样信号的速率时，采样信号之间的时间差为104.16μS。这些被采样的数据值由调制解调时钟信号151逐个送到变换器200。
如下面将该说明的，此变换器200与此调制解调频率速率9600Hz情况下的输入采样信号101变换成信道处理***频率为8000Hz情况下的对应输出采样信号。这些输出采样信号通过通道109被送到信道处理***7，并受信道处理***传送帧信号113的时钟控制。此信道处理单元7对这些输入数据采样信号109作多路转换处理以1544000bits/sec（“1.544Mbps”）汇集速率使它们组成集合的T1信号9，然后，所到的t1信号9被送至TELCO以便最后传送到一个或多个远程端（图中未作出）。
现在说明接收信号流。TELCO13将T1信号“以1.544Mbps速率传送到信道处理***7。信道处理***7将集合信号11作分路处理64Kbps的速率组成各个接收通道。这一通道即具有一8000采样信号/秒速率的8位采样信号的数据流。这些采样信号经由通道121被送至变换器200，并受信道处理***接收帧信号133的时钟控制。
下面将要谈到，变换器200这样将信道处理频率为8000Hz的信道处理***接收采样信号121变换为调制解调频率为9600Hz的调制解调信号，这些调制解调采样信号经由通道129被送到调制解调器5，并由调制解调时钟151时钟控制，调制解调器5将所收到的采样信号129变换进接收数据，此数据经由RS-232接口3被送给DTE1。
图2说明变换器200的细节，由图中可以看到，此变换器包括一由一发送***器103和一线性-PCM转换器107所组成的发送电路，一由一PCM-线性转换器123和接收***器127所组成的接收电路，和一共用控制单元191。
首先将说明发送电路，使送***器103是Newton的Method型，被作成为一FIR滤波器，它具有预定数量（M）个可选择的有效滤波器，在任一预定时间，任一滤波器均能以参数J由1至M加以选择，例如，发送器***器103可以有举例说70组滤波系数，在这种情况下，M相当于70。
控制单元191经由通道111连接到发送***器103，被用于控制值J，控制单元191包括存一调制解调时钟信号151，它以调制解频率（“fmodem”）工作;一主时钟信号171，它以主频率（“fmaster”）工作;一信道处理***发送帧信号113;和一信道处理***接收帧信号133，两者均基本上以信道处理***频率（“fchannelbank”）工作，主时钟信号171由一主***器时钟173取得，时钟173被设置用来以速率等于fmaster的时钟读数形式向控制单元191传送定时信号171。例如说，在一个实例中fmaster可以为672KHz，而时钟读数可在0与999999999（十进制）之间改变。当然，亦可作另外的安排。
如所示，调制解调发送采样数据流101输入到发送***器103，经过其处理后，再被经由路径105送到线性-PCM变换器107，此线性-PCM变换器107即形成一信道处理***发送采样信号109传送到信道处理***7。
这样即可将采样得的数据流101看作是发送电路的输入，和信号点109可以视为发送电路的输出。
现在来说明接收电路，接收***器127是一Newtin′s    Methode式，被当作一FIR滤波器，它是有预定数量（N）的可利用的滤波器，在任一时刻，任一滤波器均可由参数K（K＝1～N）所选择，例如，接收***器127可以具有84组滤波系数，在这种情况下，N就等于84。
与上述相同，控制单元191经由通道131与接收***器127相连接，并用来控制值K。
如所示，信道处理***接收采样信号121输入到PCM-线性变换器123，在经其处理后，再经由路径125送到接收***器127，接收***器127构成调制解调接收采样数据流129被传送到调制解调器5。
这样，信号点121即可被看作为接收电路的输入，而信号点129可被看作为接收电路的输出。
熟悉本领域的技术人员会理解到，经恰当编程的77C25型数字信号处理器（“DSP”，NEC生产）可被用来例如来实现发送***器103，线性-PCM变换器107，PCM-线性变换器123和接收***器127，同样，熟悉本领域的技术人员也会理解，恰当编程的8031微控制器（Intel生产的）可被用来例如说实现控制单元191，以提供***控制功能并基于通道处理***帧信号113，133，及调制解调时钟信号151以响应***中断，变换器107和123提供的PCM变换附合CCITT标准G711。
图3所示为说明图2中变换器200的发送电路的流程图300，现在参看图3，步骤301，过程开始，然后进入步骤303，等待接收调制解调时钟信号151，如果在预定的时间期限内未接到此信号，过程即进到步骤311，等待接收信道处理***发送帧信号113，如果在预定的时间期限内未接到该信号，过程即回到步骤303。
因而就不断地检测调制解调时钟信号151和信道处理***发送帧信号113，如果接收到其中之一，就读出主时钟信号，并将其值存贮作为一个参数，如以下所述，如果接收到调制解调时钟信号151，就读出主时钟信号171并将其存储作为第一计数值，指定为参数“A”，而如果接着又接收到信道处理***发送帧信号113，则读出主时钟信号171并存储作为第二计数值，指定为参数“B”。
现回到步骤303，在接到一调制解调信号151时，过程进入步骤305，读出调制解调发送采样数据信号，此调制解调发送采样数据信号相应于图2中的信号101，然后过程进入步骤307，将所采样的数据信号101存进发送***件存储器，过程进入步骤309，读出主时钟信号并将其存入作为值A。
而后过程进入步骤311，等待预定时以接收信道处理***发送帧信号113，如果未能接到发送帧信号113，过程即回到步骤303以等待下一调制解调时钟信号151，但如果接到发送帧信号，过程就进到步骤313。
在步骤313，过程确定第二主时钟信号，并将其存储作为值B，然后过程进入步骤315，在此由B中减去A以决定时间差Dt，即Dt＝B-A。
过程进入步骤317，应用公式j＝\F（Dt＊M＊fmodemfmaster）来决定发送滤波器选择指数（j），式中M为一预定常数，fmodem为调制解调时钟频率，如fmaster为主时钟频率。
然后过程进入步骤319，利用滤波器选择指数j来选取适当的FIR滤波器系数，而后这些系数以及步骤307中所存储的采样得的发送信号101被用作***FIR滤波器的输入，再根据发送采样信号和由指数j所选择的系数计算***FIR滤波器的输出，此FIR滤波器输出相应于图2中的信号105。
过程进入步骤321，将由步骤319所得的***FIR滤波器输出105变换为PCM信号。
过程进入步骤323，步骤321得到的PCM信号被作为发送采样信号送到下信道处理单元，这一发送采样信号相应于图2中的信号109。
步骤325使过程回到步骤301，再行重复。
在这一实施方案中，将主时钟173加以调整使fmaster＝M＊fmodem，就会产生j＝D大。在此优选的实施例中，M＝70，fmodem＝9600Hz、fmaster＝672000Hz。
图4说明图2中所示的变换器200的接收电路的工作流程图，过程于步骤401开始，进入步骤403，等待接收信道处理***接收帧信号133，如果在一预定时间内未接收这一信号，过程即进入步骤413，以等待接收调制解调时钟信号151。如果在预定时间内未接收到这一信号，过程即回到步骤403。
这样不断地检测信道处理***接收帧信号133和调制解调接收时钟信号151，如果收到其中之一，就读出主时钟信号171，并存储作为一个参数，如以下所述，如果接收到信道处理***接收帧信号133，就读出主时钟信号171并得其存储作为第一计数值，指定为参数“x”;如果接着又接收调制解调时钟信号151，就读出主时钟信号171，并将其存储作为第二计数值，指名为参数“y”。
现回到步骤403，在收到信道处理接收帧信号133时，过程回到步骤405，由信道处理***读出PCM信号，此PCM信号相应于图2中的信号121。然后过程进入步骤407，将此PCM信号121变换成相应于图2中的信号125的接收采样信号值。
然后过程进入步骤409，将经过变换的值129移进***器。
过程过入步骤411，读出主时钟并存储为X。
过程进入步骤413，等待预定时间接收调制解调接收时钟信号151，如果未能接收到调制解调时钟信号151，过程即回到步骤403等待下一信道处理***接收帧信号133，但是如果接收到调制解调时钟信号151，过程即进入步骤415。
在步骤415，过程确定一第二主时钟读数，并将其存储作为值y，然后过程进入步骤417，将Y减去X来确定接收时间差Dr，即Dr＝Y-X。
而后过程进入步骤419，应用公式K＝\F（Dr＊N＊fchannelbank，fmester）来确定接收滤波器选择指数K，式中N为一予定常数，fchannelbank为信道处理***时钟频率，fmaser为主时钟频率。
过程进入步骤421，利用步骤419所得的指数K来选择适宜的FIR滤波器系数，然后得这些系数及步骤411中所存储的经过变换的值125用作为***FIR滤波器的输入，再根据该变换后的值和由指数K所选得的FIR滤波系数表计算***FIR滤波器的输出。
此后过程进到步骤423，将步骤421中的***FIR滤波器输出送至调制解调器，这一FIR滤波器输出器输出相应于图2中的信号129，步骤425使过程回到步骤401，过程重复进行。
在一个实施例中，调整主时钟173使得fmaster＝N＊fmodem而产生K＝Dr的理想结果，因而可得系数选择指数k确定为等于主时钟读数读数发送差Dr，在此优选实施方案中，N＝84，fchannelbank＝8000Hz，fmaser＝672000Hz。
如以上所述，按照本发明，调制解调处理***变换器采用***措施，以正确地采用速率提供采样数据流，它们具有对调制解调器及信道处理***两者均有正确的格式。
在此优选实施例中，定时硬件由一主***时钟驱动，该主***时钟被设定为调制解调器和信道处理***采样时钟的整数倍，此主时钟驱动一计数器，此计数器的计数值由每一时钟信号的边缘锁存，此采样时钟信号可作为与主时钟相同步，以避免瞬变过程中计数器值的不正确锁存的可能性，这些被锁存的计数器值为选择正确的***器分级数值提供时间根据。
在此优选实施例中，***器103和127均为11次Newton′s    Mothod***器，这种形式的***器可以被作成为例如说一具有可变系数的有限脉冲响应滤波器，可参数，例如，F.B.Hidel    hand的“Introd-uction    to    Numerical    Analylis”（McGraw-Hill，New    York，New    York，New    York，1956）也可参看A.V.Oppenheim    &    R.W.Shaper    “Digital    Signal    Procepping”（PrenFill-Hall，Englewood    Clip-pps，New    Jerley，1975）这样，就可根据输入采样信号与所希望的输出采样信号的时间延迟来计算系数值，由于所测得的采样信号间的时间差相应于一个整数的主时钟周期，所以具有确定数量的所需***器系数，对于发送电路，主时钟频率为70＊9600，所以为由调制解调器的9600采样数/秒变换到信道处理系数的8000采样数/秒就需要70组系数，对于接收电路，主时钟速率为84＊8000，所以为由信道处理***的8000采样数/秒变换为调制解调器的9600采样数/秒就需要84组系数，这些组系数可以被预先计算出存贮在只读存贮器中，这样，控制单元的微控制器就可以简单地通过读出输出中断时的定时器计数和减去最后一次通过输入中断的定时计数来选择恰当的系数表。
因而，按照本发明的调制解调-信道处理***变换器协调两个采样频率，即调制解调的采样频率和下信道处理单元的采样频率。
按照本发明，图2中所示的调制解调-信道处理***变换器的优点在于，它免除了先有技术中所需的串行连接的D/A和A/D变换器，除了电气部件和印刷电路板空间方面的节省外，信息信号的质量也大为改善，因为信号不再须要经过两个前后连接的变换器的处理，而且保守地估计，这通常会取得1dB的信噪比改善，连同位差比的相应完善的效果。
虽然根据本发明可实现各种不同的调制解调-信道处理变换器的方案，但发明范围则由下列权利要求所限定。

Claims (10)

1、一具有一由一发送***器(103)和一控制单元(191)组成的发送电路的调制解调一信道处理***变换器(200)，该发送***器具有一输入，一输出(105)，和一由控制单元所控制的予定数量(M)的可选择的有限脉冲响应滤波器；该发送电路具有一输入(101)连接到发送***器输入，和一输出(109)连接到发送***器的输出；该控制单元包括一频率为fmodem的调制解调时钟信号，一频率为fchannwlbank(113)的信道处理***发送帧信号、和频率为fmaster(171)的主时钟信号；此发送电路被设置得按照一预定的方法根据调制解调器发送采样信号和一被选择的分级值(j)来形成信道处理***发送采样信号，所述方法包括下列步骤：
(a)在接收到调制时钟信号(151)后，将调制解调发送采样信号(101)送到发送输入器输入，确定第一主时钟读数(171)；
(b)在接收到信道处理***发送帧信号(113)后，确定第二主时钟读数(171)；
(c)由该第二主时钟读数减去该第一主时钟读数来计算主时钟读数传送差(Dt)；
(d)根据Dt确定z；和
(e)根据发送***器输出(105)给出信道处理***发送采样信号。
2、按照权利要求1所述的调制解调-信道处理***变换器，其中j取决于
(Dt＊M＊fmodem)/(fmaster)
3、按照权利要求2所述调制解调-信号处理***变换器，其中 fmaster＝M＊fmodem和j＝Dt。
4、按照权利要求3所述调制解调-信道处理***变换器，其中发送器为-Newton′s  Method***器。
5、按照权利要求4的所述调制和解调-信道处理***变换器，其中，在发送***器输出（105）与变换器输出（109）之间串联连接有一线性-脉冲调制变换器（107）。
6、按照权利要求5所求的调制解调-信道处理***变换器，其中M＝70，fmodem＝9600Hz，fmaster＝672000Hz。
7、一具有一由一接收***器（127）和一控制单元（191）组成的接收电路的调制解调-信道处理***变换器（200），该接收***器具有一输入（125），一输出，和该控制单元所控制的预定数量（N）的可选择的有限脉冲响应滤波器;该按收电路具有一输入（121）连接到接收***器的输入，和一输出（129）连接到接收***器的输出;该控制单元包括有一频率为fmedem（151）的调制解调时钟信号，频率为fchannelbank（133）的信道处理***接收帧信号，和频率为fmaster的主时钟信号;此接收电路被设置得按照一预定的方法根据信道处理***接收采样信号及一被选择的分级值（k）来形成一调制解调接收采样信号，所述方法包括下列步骤：
（a）接收到信道处理***接收帧信号（133）后，将信道处理***接收采样信号送到输入（121），确定第一主时钟读数（171）;
（b）接收到调制解调采样时钟信号（151）后，确定第二主时钟读数（171）;
（c）由第二主时钟读数减去第一主时钟读数来计算主时钟读数接收差（Dr）;
（d）根据Dr确定k;和
（e）根据接收***器输出产生调制解调接收采样信号（129）。
8、按照权利要求7所述调制解调-信道处理***变换器，其中k取决于 (Dt＊M＊fmodem)/(fmaster)
9、按照权利要求8所述调制解调-信道处理***变换器，其中
fmaster＝N＊fchannelbank和k＝Dr。
10、按照权利要求9所述的调制解调-信道处理***变换器，其中接收***器是一Newton′s  Methed***器。
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