DE69919982T2 - Verfahren und vorrichtungen zur synchronisierung eines datennachrichtentechnikssystems mit einer periodischen digitalen beeinträchtigung - Google Patents

Verfahren und vorrichtungen zur synchronisierung eines datennachrichtentechnikssystems mit einer periodischen digitalen beeinträchtigung Download PDF

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    • H04L27/3472Modifications of the signal space to allow the transmission of additional information in order to transmit a subchannel by switching between alternative constellations

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Synchronisationstechniken, die in Datenkommunikationssystemen, z.B. Modemsystemen, verwendet werden, die Daten zwischen entfernten Standorten übertragen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Synchronisationstechnik zur Verwendung mit einem Datenkommunikationssystem, das digitale Beeinträchtigungen, wie gestohlene Bit-Signalisierung bzw. „Robbed-Bit-Signaling", in ein Sendesignal einfügt.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Digitale Kommunikationssysteme, wie Modemsysteme, sind im Stand der Technik weit bekannt. Derartige Systeme setzen typischerweise Takt- bzw. Timing-Wiederherstellungstechniken ein, die zur Wiederherstellung bzw. – Erlangung der Symbolrate verwendet werden, mit der die Daten übertragen werden. Derartige Systeme verwenden auch Synchronisationstechniken, die dazu benutzt werden, um den Empfänger-Taktgeber mit dem Sender-Taktgeber abzugleichen. Synchronisationssignale werden oft ziemlich am Anfang eines Handshake-Verfahrens, während eines Verfahrens zum Trainieren eines Empfängers, oder regelmäßig während einer Datenübertragung (um das Empfangs-Modem mit dem Sende-Modem neu zu synchronisieren) übertragen. Der Stand der Technik kennt viele verschiedene Taktwiederherstellungs- und Synchronisationstechniken; mehrere Taktwiederherstellungsschemen werden bei Lee & Messerschmitt, DIGITAL COMMUNICATION, S. 737 – 764 (2. Ed. 1996), diskutiert.
  • Die gegenwärtigen Modemsysteme mit 56 kbps nutzen den digitalen Charakter des öffentlichen Fernsprechnetzes (PSTN – public switched telephone network). Die theoretische maximale Datenrate von 64 kbps pro Kanal kann in herkömmlichen Modemsystemen mit 56 kbps, die „Robbed-Bit-Signalisierung" (RBS) verwenden, um eine Steuersignalisierung zwischen Knoten des Netzwerks zu erleichtern, nicht realisiert werden. Eine bestimmte Datenübertragung kann durch eine Anzahl von Netzknoten gehen; jede Verbindung kann RBS derart einfügen, dass mehrere Bits schließlich aus den ursprünglich übertragenen Daten-Codewörtern gestohlen (robbed) werden. Das Modemsystem kann diesen Typ einer digitalen Beeinträchtigung teilweise kompensieren, wenn es die betroffenen Bits oder die betroffenen Codewörter identifizieren kann.
  • [Für eine bestimmte Verbindung in einer Übertragung eines Modems mit 56 kbps entfernt die RBS typischerweise das am wenigsten signifikante bzw. niedrigstwertige Bit aus dem übertragenen PCM-Codewort und ersetzt das Bit mit Signalisierungsinformation. Die gestohlenen Bits werden gewöhnlich durch die zentralen Ämter auf „Eins" gezwungen, was effektiv die Anzahl von Signalpunkten in den Signalpunktkonstellationen (signal point constellations) reduziert, die zum Decodieren der von RBS betroffenen Codewörter verwendet werden. Wenn das Empfangs-Modem die von der RBS betroffenen Symbole identifizieren kann, können verschiedene Signalpunktkonstellationen auf einer Symbol-zu-Symbol-Grundlage verwendet werden, um die Leistung zu optimieren und die RBS zu kompensieren. Demgemäß ist eine Technik zur Synchronisierung des Empfangs-Modem mit der RBS erforderlich, um die Anwendung von Signalpunktkonstellationen auf Symbole zu erleichtern, die mit RBS behaftet sind.
  • In gegenwärtigen Modemsystemen mit 56 kbps kann eine RBS in jeder gegebenen Netzverbindung auftreten. Zusätzlich können Symbole als ein „kontinuierlicher" Strom übertragen werden oder in einer Anzahl von Signalsegmenten oder Daten-Frames (Rahmen), mit einer bestimmten Anzahl von Symbolen pro Segment oder Frame, angeordnet sein. Das Empfangs-Modem ist ausgebildet, eine Synchronisation mit dem Sende-Modem oder dem Netz-Taktgeber zum Zweck eines Timings und einer korrekten Decodierung zu erlangen und beizubehalten. Gegenwärtige Systeme können ein spezielles Synchronisationssignalformat oder eine Symbolzähltechnik verwenden, um ein Auftreten von RBS auf einer Symbol-zu-Symbol-Grundlage zu überwachen. Jedoch können derartige Techniken versagen, wenn das Empfangs- Modem eine Synchronisation mit dem Sende-Modem verliert. Wenn ein derartiges Empfangs-Modem eine korrekte Synchronisation wiedererlangt, kann es nicht möglich sein, die von RBS betroffenen Symbole einfach zu identifizieren; das Empfangs-Modem kann RBS-korrigierende Signalpunktkonstellationen anwenden, wo eine derartige Korrektur nicht nötig ist. Unpassende Verwendung derartiger korrigierender Maßnahmen kann eine nicht wünschenswerte Anzahl von Decodierfehlern einfügen.
  • Folglich ist eine Technik erforderlich, um obige Nachteile und Unzulänglichkeiten von Modemsystemen mit 56 kbps gemäß dem Stand der Technik anzugehen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Demgemäß ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass ein verbessertes Synchronisationsverfahren zur Verwendung in einem Datenkommunikationssystem vorgesehen ist.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass sie einen Mechanismus zur Synchronisierung eines Empfangs-Modems mit einer digitalen Beeinträchtigung, wie „Robbed-Bit-Signalisierung" (RBS), die in das Sendesignal einfügt wird, vorsieht.]
  • Für eine bestimmte Verbindung in einer Übertragung eines Modems mit 56 kbps entfernt eine RBS typischerweise das am wenigsten signifikante Bit aus dem übertragenen PCM-Codewort und ersetzt das Bit mit Signalisierungsinformation. Die gestohlenen Bits werden gewöhnlich durch die zentralen Ämter auf „Eins" gezwungen, was effektiv die Anzahl von Signalpunkten in den Signalpunktkonstellationen reduziert, die zum Decodieren der von RBS betroffenen Codewörter verwendet werden.
  • Wie in U.S. Patent Nr. 5,398,234 diskutiert wird, wird RBS verwendet, um bestimmte Steuersignale, wie „aufgelegt", „abgehoben" und „besetzt", zu übertragen. Während der Verlust eines einzelnen Bits für eine Sprachkommunikation nicht nachteilig ist, sind einzelne Bitfehler in digitalen Signalen, wie von Computersystemen übertragene Information, nicht tolerierbar.
  • Wenn das Empfangs-Modem die von der RBS betroffenen Symbole identifizieren kann, können verschiedene Signalpunktkonstellationen auf einer Symbol-zu-Symbol-Grundlage verwendet werden, um die Leistung zu optimieren und die RBS zu kompensieren. Demgemäß ist eine Technik zur Synchronisierung des Empfangs-Modem mit der RBS erforderlich, um die Anwendung von Signalpunktkonstellationen auf Symbole zu erleichtern, die mit RBS behaftet sind.
  • In gegenwärtigen Modemsystemen mit 56 kbps kann eine RBS in jeder gegebenen Netzverbindung auftreten. Zusätzlich können Symbole als ein „kontinuierlicher" Strom übertragen werden oder in einer Anzahl von Signalsegmenten oder Daten-Frames (Rahmen), mit einer bestimmten Anzahl von Symbolen pro Segment oder Frame, angeordnet sein. Das Empfangs-Modem ist ausgebildet, eine Synchronisation mit dem Sende-Modem oder dem Netz-Taktgeber zum Zweck eines Timings und einer korrekten Decodierung zu erlangen und beizubehalten. Gegenwärtige Systeme können ein spezielles Synchronisationssignalformat oder eine Symbolzähltechnik verwenden, um ein Auftreten von RBS auf einer Symbol-zu-Symbol-Grundlage zu überwachen.
  • Zum Beispiel das in WO 98/08327 beschriebene System, das in DATABASE WPI Section EI, Week 9828 Derwent Publications Ltd., London GB; Class W01, AN 98-169482 XP002105165 & TW 324 803 A (PARADYNE CORP), 11. Januar 1998 & WO 98 08327 A (PARADYNE CORP) 26. Februar 1998, dargestellt wird, erfasst nur die Position der RBS und modifiziert den Frame, in dem sich die RBS befindet, derart, dass die Genauigkeit erhöht wird. Wenn der RBS-Frame immer eine logische 1 ist, wird der Frame modifiziert, indem ein am wenigsten signifikantes Bit von jedem RBS-Frame subtrahiert wird.
  • Jedoch können derartige Techniken versagen, wenn das Empfangs-Modem eine Synchronisation mit dem Sende-Modem verliert. Wenn ein derartiges Empfangs-Modem eine korrekte Synchronisation wiedererlangt, kann es nicht möglich sein, die von RBS betroffenen Symbole einfach zu identifizieren; das Empfangs-Modem kann RBS-korrigierende Signalpunktkonstellationen anwenden, wo eine derartige Korrektur nicht nötig ist. Unpassende Verwendung derartiger korrigierender Maßnahmen kann eine nicht wünschenswerte Anzahl von Decodierfehlern einfügen.
  • Folglich ist eine Technik erforderlich, um obige Nachteile und Unzulänglichkeiten von Modemsystemen mit 56 kbps gemäß dem Stand der Technik anzugehen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung sieht Folgendes vor: ein Synchronisationsverfahren zur Verwendung in einem Datenkommunikationssystem und Kommunikationsvorrichtungen, die in der Lage sind, mit einem Kommunikationsnetz verbunden zu werden, und Software zur Verwendung darin, gemäß den folgenden Ansprüchen.
  • Demgemäß ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass eine verbesserte Synchronisationsprozedur zur Verwendung in einem Datenkommunikationssystem vorgesehen ist.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass sie einen Mechanismus zur Synchronisierung eines Empfangs-Modems mit einer digitalen Beeinträchtigung, wie „Robbed-Bit-Signalisierung" (RBS), die in das Sendesignal einfügt wird, vorsieht.
  • Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die vorliegende Erfindung ein Modemsystem vorsieht, das eine RBS-Synchronisation bei einer Empfänger/Sender-Synchronisation erlangt.
  • Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass eine RBS-Synchronisation nach einem Verlust einer Empfänger/Sender-Synchronisation einfach wiederhergestellt werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass das Modemsystem korrigierende Signalpunktkonstellationen anwenden kann, um mit RBS behaftete Symbole auf zuverlässige Art zu codieren und zu decodieren.
  • Obige und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in einer Form durchgeführt durch ein Synchronisationsverfahren zur Verwendung in einem Datenkommunikationssystem mit einer ersten Vorrichtung, die konfiguriert ist, mit einer zweiten Vorrichtung zu kommunizieren, wobei das Kommunikationsnetz zwischen den beiden Vorrichtungen digitale Beeinträchtigungen derart in ein Sendesignal einfügt, dass die digitalen Beeinträchtigungen an der zweiten Vorrichtung in einer periodischen Art, basierend auf einer Periode von N Symbolen, ankommen. Das Verfahren kann beginnen, indem es eine Vielzahl von Signalsegmenten von der ersten Vorrichtung an die zweite Vorrichtung sendet, wobei jedes der Signalsegmente durch ein ganzzahliges Vielfaches von N Symbolen repräsentiert wird. Die zweite Vorrichtung erlangt dann eine Synchronisation, die Symbolen zugeordnet ist, die von der ersten Vorrichtung übertragen werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung kann unter Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche gewonnen werden, wenn sie in Zusammenhang mit den Fig. betrachtet wird, in denen gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente in den Fig. bezeichnen, und in denen:
  • 1 eine Blockdarstellung einer beispielhaften Umgebung eines Modems mit 56 kbps Pulscode-Modulation (PCM – pulse code modulation) ist;
  • 24 beispielhafte Sendesignale mit von RBS betroffenen Symbolen darstellen;
  • 5 eine Blockdarstellung eines beispielhaften Modemsystems ist, in das die Synchronisationstechniken der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden können;
  • 6 ein Ablaufdiagramm eines RBS-Synchronisationsprozesses ist, der von dem in 5 gezeigten Modemsystem durchgeführt werden kann; und
  • 7 ein Ablaufdiagramm eines Re-Synchronisationsprozesses ist, der von dem in 5 gezeigten Modemsystem durchgeführt werden kann.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter beispielhafter Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt eine beispielhafte, auf einer 56 kbps Pulscode-Modulation (PCM) basierende Modem-Umgebung, in der die vorliegende Erfindung betrieben werden kann. Ein Internet-Diensteanbieter (ISP – internet service provider) oder zentraler Standort 100 ist mit einem Telefonnetz 130 über einen Sender 110 und einen Empfänger 120, die sich in einem ISP-Modem 124 befinden, digital verbunden. Das Telefonnetz 130 ist mit einer Teilnehmeranschlussleitung 150 über eine Leitungskarte 140 des zentralen Amts verbunden. Die Leitungskarte 140 hat typischerweise einen PCM-Codec darin implementiert. Die Teilnehmeranschlussleitung 150 ist mit dem Personalcomputer (PC) 170 eines Benutzers am Standort des Benutzers über das Modem 160 des Benutzers verbunden. Wie für Fachleute offensichtlich ist, ist die Verbindung zwischen dem Sender 110 und dem Telefonnetz 130 eine digitale Verbindung mit einer typischen Datenrate von ungefähr 64 Kbps. Da die Parameter des Telefonnetzes 130 und der Leitungskarte 140 von den Spezifika tionen und dem Betrieb der Telefongesellschaft (und insbesondere deren Verwendung der μ-Law-Signalpunktkonstellation) vorgeschrieben und gesetzt werden, muss der Sender 110 die digitalen Daten in einem bestimmten Format übertragen, um seine digitale Verbindung zu dem Telefonnetz 130 vollständig auszunutzen. Für Fachleute ist offensichtlich, dass das in 1 dargestellte System jede Anzahl von Signalverarbeitungs-, Codierungs- und Decodierungs-Techniken verwenden kann, die sich auf beispielsweise μ-Law-Signalpunktkonstellationen, Shell-Mapping, Spektralsteuerung, Equalizer-Training, usw. beziehen. Der Kürze wegen werden derartige bekannte Techniken und Systeme hier nicht im Detail erläutert. Es sollte auch angemerkt werden, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung nicht auf Modem-Anwendungen beschränkt sind, und dass die vorliegende Erfindung auf geeignete Weise für den Einsatz in jeder Art von Datenkommunikationssystemen modifiziert oder konfiguriert werden kann.
  • Im Allgemeinen formatiert das typische PCM-Modemsystem digitale Daten zur Übertragung von dem ISP-Modem 124 an das Modem 160 des Benutzers, wo die digitalen Daten zur Verwendung durch den PC 170 abgerufen werden. Die Daten können in Datensymbole angeordnet sein und über jede Anzahl von Techniken, wie μ-Law-Mapping, codiert werden. Die Datensymbole können dann mit einer Spektralsteuerung oder mit anderen Signalformungsschemen weiter verarbeitet werden, bevor sie als ein oder mehrere Signalsegment(e) mit einer bestimmten Symbolrate an das Telefonnetz 130 übertragen werden. Das Modem 160 des Benutzers empfängt schließlich die Datensymbole und decodiert danach die Daten, um die originalen digitalen Daten zu erlangen. Damit es effizient funktioniert, sollte das Benutzer-Modem 160 mit dem ISP-Modem 124 synchronisiert werden. Folglich kann das Modem 160 des Benutzers ein Takt bzw. -Timing-Wiederherstellungsschema umfassen, das die übertragene Signalrate zurückgewinnt und den Empfänger in dem Benutzer-Modem 160 mit dem Sender 110 synchronisiert.
  • Aufgrund der digitalen Beschaffenheit des Telefonnetzes 130 und dem Aufbau von gegenwärtigen Modemsystemen mit 56 kbps können digitale Beeinträchtigungen in einem Datenkommunikationskanal vorhanden sein. Zum Beispiel können gegenwärtige Modemsysteme mit 56 kbps Techniken verwenden, um eine „Robbed-Bit-Signalisierung" (RBS) zu kompensieren, die in den digitalen Verbindungen innerhalb des Telefonnetzes 130 auftreten kann. Obwohl in der Theorie 64 kbps für jeden beliebigen Kanal zugeteilt werden können, können einige der Bits „gestohlen" (robbed) werden und mit Daten zur Verwendung mit einer Steuersignalisierung für eine Verbindung zwischen Netzknoten ersetzt werden. Jedes Datensymbol umfasst typischerweise ein PCM-Codewort mit 7 Bit und ein Vorzeichenbit; die gestohlenen Bits werden regelmäßig von den am wenigsten signifikanten Bit-Positionen, die zu den übertragenen PCM-Codewörtern gehören, genommen. Der Codec des zentralen Amts kann den gestohlenen Bits für Zwecke der Decodierung „Eins" zuweisen. Somit kann RBS, wenn nicht anders kompensiert wird, Decodierfehler in die übertragenen Daten einfügen.
  • Jeder beliebige Kommunikationskanal kann für jede Anzahl von gestohlenen Bits anfällig sein, die zu mehreren Netzverbindungen innerhalb des Telefonnetzes 130 gehören. Zum Beispiel kann für eine bestimmte Netzverbindung einmal in jedem sechsten PCM-Codewort RBS auftreten, d.h. einmal in jedem sechsten Symbol. In einer nachfolgenden Verbindung kann eine andere Symbolposition von RBS betroffen sein. 1 zeigt ein von dem ISP-Modem 124 übertragenes beispielhaftes Signalsegment 174 (zum Zweck dieses Beispiels ist das Signalsegment 174 sechs Symbole lang). Für den bestimmten Ende-zu-Ende-Kanal zwischen dem ISP-Modem 124 und dem Modem 160 des Benutzers kann das Telefonnetz 130 hinsichtlich jeder Anzahl von zu dem Signalsegment 174 gehörenden Symbolen RBS einfügen. In diesem Beispiel ist eine RBS an den Symbolpositionen 1 und 3 aufgetreten, wie in Signalsegment 176 gezeigt wird. Es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Signalsegmentlänge begrenzt ist, und dass die bestimmten Symbolpositionen, die mit RBS verbunden sind, sich von den hier gezeigten und beschriebenen unterscheiden können.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet das Telefonnetz 130 derart, dass von RBS betroffene Symbole an dem Benutzer-Modem 160 auf eine periodische Art basierend auf einer Periode von N Symbolen ankommen. Somit würde, für das in 1 gezeigte Beispiel, RBS alle sechs Symbole für die die Symbolpositionen 1 und 3 auftreten. 2 zeigt ein beispielhaftes Sendesignal, das als ein kontinuierlicher Strom von Symbolen formatiert ist. Wie gezeigt, tritt die an dem ersten Symbol auftretende RBS periodisch alle sechs Symbole auf, d.h. an dem siebten Symbol, dem dreizehnten Symbol, usw. Desgleichen tritt die an dem dritten Symbol auftretende RBS periodisch alle sechs Symbole auf, d.h. an dem neunten Symbol, dem fünfzehnten Symbol, usw. Die vorliegende Erfindung zieht einen Vorteil aus dieser periodischen Eigenschaft der RBS, indem sie alle übertragenen Signalsegmente derart definiert und formatiert, dass sie von einem ganzzahligen Vielfachen von N Symbolen dargestellt werden, wobei N die Periode der an dem Benutzer-Modem 160 auftretenden RBS ist (obwohl es keine Voraussetzung der vorliegenden Erfindung ist, arbeitet das hier beschriebene bevorzugte beispielhafte Ausführungsbeispiel zur Kompatibilität mit der RBS-Periode in gegenwärtigen Modemsystemen mit 56 kbps mit N = 6).
  • 3 stellt ein exemplarisches Sendesignal dar, das von einer Vielzahl von Signalsegmenten mit jeweils einer Länge von sechs Symbolen definiert wird. Wie gezeigt, stellt die periodische Eigenschaft der RBS in Verbindung mit der Anordnung der Signalsegmente sicher, dass die von der RBS betroffenen Symbolpositionen für jedes Signalsegment aus sechs Symbolen wiederholt werden. In anderen Worten, die mit RBS behafteten Symbole sind das erste und das dritte Symbol jedes Signalsegments. Es sollte angemerkt werden, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf Sendesignale angewendet werden können, die durch jedes ganzzahlige Vielfache von N Symbolen definiert werden, z.B. ein ganzzahliges Vielfaches von sechs für die obigen Beispiele. 4 zeigt ein weiteres beispielhaftes Sendesignal, das von einer Vielzahl von Signalsegmenten mit zwölf Symbolen definiert wird. In diesem Beispiel treten die mit RBS behafteten Symbole an den er sten, dritten, siebten und neunten Symbolen jedes Signalsegments auf. Im Allgemeinen zieht die vorliegende Erfindung einen Vorteil aus dieser periodischen Eigenschaft, um den Synchronisationsprozess hinsichtlich RBS zu vereinfachen und die von RBS betroffenen Symbole wirksam zu identifizieren und zu kompensieren.
  • 5 ist eine Blockdarstellung eines bevorzugten beispielhaften Modemsystems 500, das die Synchronisationsmerkmale der vorliegenden Erfindung enthält; es ist jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung in Kombination mit jeder Anzahl anderer Synchronisations-, Taktwiederherstellungs- und anderen Signalverarbeitungstechniken implementiert werden kann, die im Stand der Technik bekannt sind. Zum Beispiel werden viele geeignete Techniken bei Lee & Messerschmitt, DIGITAL COMMUNICATION (2. Ed. 1996) beschrieben. Dieses Dokument soll durch Bezugnahme hier aufgenommen werden. Demgemäß sind die hier gezeigten und beschriebenen einzelnen Implementierungen nur beispielhaft und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung keinesfalls einschränken. Der Kürze wegen werden verschiedene von dem Modemsystem 500 verwendete Taktwiederherstellungs-, automatische Verstärkungsregelung (AGC – automatic gain control), Synchronisations-, Trainings-, Decodierungs- und andere Techniken hier nicht im Detail erläutert.
  • Es sollte offensichtlich sein, dass die in 5 gezeigten Blöcke nur beispielhaft sind und nicht dafür vorgesehen sind, physikalische Beschränkungen des Modemsystems 500 darzustellen. Diese und andere funktionelle Elemente des Modemsystems 500 können mit jeder Anzahl von Halbleiter-Vorrichtungen, einschließlich von Speicherelementen, die konfiguriert sind zum Speichern von Daten, funktionellen Parametern, Software-Anweisungen und andere Information, und Mikroprozessoren implementiert werden, die konfiguriert sind, die verschiedenen hier beschriebenen Prozesse auszuführen. Darüber hinaus kann das Modemsystem 500 herkömmliche Hardware- und Software-Elemente umfassen, die konfiguriert sind, bekannte Betriebsabläufe in Bezug auf eine digitale Signalverarbeitung und/oder Datenübertragung durchzuführen; derartige Elemente werden hier nicht im Detail erläutert.
  • Im Allgemeinen umfasst das Modemsystem 500 ein erstes Modem, z.B. Modem 502, und ein zweites Modem, z.B. Modem 504. Die Modems 502, 504 sind im Allgemeinen gemäß bekannten Prinzipien konfiguriert, um über das öffentliche Fernsprechnetz (PSTN) 506 zu kommunizieren. In gegenwärtigen Modemsystemen mit 56 kbps fügt das PSTN 506 typischerweise RBS in eine Anzahl von übertragenen Symbolen ein, wie oben beschrieben.
  • Das erste Modem 502 kann einen Prozessor/eine Steuereinrichtung 514 umfassen, der/die konfiguriert ist, verschiedene Tasks (Aufgaben) in Zusammenhang mit dem Betrieb des Modems 502 auszuführen. Obwohl nicht gezeigt, kann das Modem 502 zusätzliche Prozessoren oder Steuerelemente wie erforderlich aufnehmen, um seinen Betrieb geeignet zu unterstützen. Der Prozessor/die Steuereinrichtung 514 kann mit anderen funktionellen Komponenten des Modems 502 geeignet aufeinander einwirken, um dadurch auf Daten zuzugreifen und diese zu manipulieren oder den Betrieb des Modems 502 zu überwachen und zu regeln.
  • Das erste Modem 502 umfasst vorzugsweise eine Codiereinrichtung 508, um digitale Daten gemäß dem bestimmten, von dem Modemsystem 500 verwendeten Codierungsprotokoll zu codieren. Zum Beispiel werden μ-Law- und A-Law-Codierungstechniken in herkömmlichen Modemsystemen gemäß bestehenden Standards verwendet. Das von der Codiereinrichtung 508 erzeugte Ausgabesignal kann umfassen Information zur Übertragung während eines Datenmodus, Synchronisations- oder Trainingssignale zur Übertragung während eines Initialisierungsmodus oder von dem Modemsystem 500 verwendete Steuer- und andere Signalisierungsdaten. Eine Signalpunktkonstellations-Datenbank 510 kann mit der Codiereinrichtung 508 verbunden sein, wie in 5 gezeigt wird. Es sollte offensichtlich sein, dass die Datenbank 510 kein integraler Teil der Codiereinrichtung 508 sein muss und dass das Modem 502 die Datenbank 510 auf eine andere als die gezeigte Weise im plementieren kann. Wie im Folgenden detaillierter erläutert wird, kann die Datenbank 510 von dem Modem 502 verwendet werden, um eine Vielzahl von Signalpunktkonstellationen zu speichern, die zu bestimmten Symbolpositionen innerhalb eines Segments gehören. Derartige Konstellationen werden geeigneterweise verwendet, um die Übertragung von Signalsegmenten von Modem 502 zu Modem 504 zu erleichtern. Zum Beispiel können kompensierende Signalpunktkonstellationen hergeleitet und gespeichert werden zur Verwendung während der Codierung und Decodierung von RBS betroffenen Signalpunkten, um die Leistungsfähigkeit des Modemsystems 500 bei Vorhandensein von RBS zu optimieren.
  • Das Modem 502 umfasst einen Sender 512, der konfiguriert ist, um codierte Datensymbole gemäß allgemeinen PCM-Techniken zu senden. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Modem 502 konfiguriert, Signalsegmente zu übertragen, die derartig formatiert wurden, dass jedes Signalsegment durch ein ganzzahliges Vielfaches von N Symbolen repräsentiert wird, wobei N die Periode ist, mit der mit RBS behaftete Symbole an dem Modem 504 sich wiederholen (wie oben beschrieben). Der Prozessor/die Steuereinrichtung 514 kann konfiguriert werden, eine derartige Formatierung durchzuführen, um sicherzustellen, dass jedes Signalsegment ein Vielfaches von N Symbolen lang ist. Zusätzlich kann das Modemsystem 500 durch anwendbare Standards derart reguliert werden, dass bestimmte Signale, z.B. vorgegebene Trainingssignale, Steuersignale und Ähnliches, definiert werden, ein Vielfaches von N Symbolen lang zu sein. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann durch das Modem 502 eine Zeitdauer der Stille in der Form eines Signalsegments oder mehrerer Signalsegmente mit einem Vielfachen von N „Null" Symbolen übertragen werden.
  • Das Modem 502 kann einen Symbol- oder Segmentzähler 516 verwenden, um die relativen Symbolpositionen zu überwachen, die zu von dem Modem 502 übertragenen Signalsegmente gehören. Der Zähler 516 kann verwendet werden, um die Codiereinrichtung 508 zu aktivieren, um bestimmte Signalpunktkonstellationen verschiedenen Symbol-Zählerständen innerhalb eines Segments zuzuordnen. In einem Ausführungsbeispiel, in dem Signalsegmente von sechs Symbolen repräsentiert werden, kann der Zähler 516 als ein Modulo-6-Zähler konfiguriert werden. Der Zähler 516 kann so konfiguriert werden, dass er gemäß jeder Anzahl von bekannten digitalen Signalverarbeitungstechniken funktioniert.
  • Das Modem 502 umfasst einen Empfänger 518, der gemäß herkömmlicher Modemtechnologie konfiguriert werden kann. Der Empfänger 518 ist konfiguriert, Daten von dem Modem 504 zu empfangen; derartige Daten können codierte Informations-Bits, Steuersignale, funktionelle Parameter oder Identifikatoren und alle anderen von herkömmlichen Modemsystemen verwendete Daten umfassen. Zum Beispiel und wie im Folgenden detaillierter erläutert wird, kann das Modem 504 konfiguriert werden, Information, die optimierte Signalpunktkonstellationen anzeigt, an das Modem 502 zur Verwendung während der Übertragung nachfolgender Signalsegmente zu senden. Natürlich kann das Modem 502 jede geeignete alternative Vorrichtung oder Technik zum Empfangen der optimierten Signalpunktkonstellationen von dem Modem 504 verwenden. Eine Decodiereinrichtung 520 kann zum Decodieren aller von Modem 504 an Modem 502 übertragener Signale verwendet werden, einschließlich des Signals, das die optimierten Konstellationen übermittelt.
  • Signalsegmente werden geeigneterweise über einen Vorwärtskanal an Modem 504 gemäß herkömmlicher Übertragungstechniken übertragen. Wie oben beschrieben, können über das PSTN 506 übertragene Signalsegmente in jeder Anzahl von Netzwerkverbindungen von RBS betroffen sein. Schließlich werden die Signalsegmente an einem Empfänger 530 empfangen, der sich in dem Modem 504 befindet; das Modem 504 verarbeitet die empfangenen Signale, um die originalen, von dem Modem 502 codierten digitalen Daten zu erlangen. Es sollte angemerkt werden, dass der Empfänger 530 jede Anzahl von zusätzlichen Komponenten (die im Stand der Technik bekannt sein können) zur Decodierung, Verstärkungsregelung, Taktwiederherstellung, Entzerrung, Konditionierung oder anderer Verarbeitung des empfangenen Signals umfassen kann.
  • Wie das Modem 502, kann das Modem 504 einen Prozessor/eine Steuereinrichtung 536 umfassen, der/die konfiguriert ist, verschiedene Tasks (Aufgaben) in Zusammenhang mit dem Betrieb des Modems 504 auszuführen. Der Prozessor/die Steuereinrichtung 536 kann mit anderen funktionellen Komponenten des Modems 504 geeignet aufeinander einwirken, um dadurch auf Daten zuzugreifen und diese zu manipulieren oder den Betrieb des Modems 504 zu überwachen und zu regeln. Zum Beispiel kann der Prozessor/die Steuereinrichtung 536 konfiguriert werden, in Verbindung mit einer Decodiereinrichtung 532 zu arbeiten, um die empfangenen Symbole gemäß demselben von der Codiereinrichtung 508 verwendeten Codierungsschema geeignet zu decodieren. Die Decodiereinrichtung 532 kann gemäß bekannter Signalverarbeitungstechniken konfiguriert werden. Wie die Codiereinrichtung 508 kann die Decodiereinrichtung 532 eine dazu gehörende Signalpunktkonstellations-Datenbank 534 aufweisen. Die Datenbank 534 wird vorzugsweise verwendet, verschiedene Signalpunktkonstellationen zu speichern, die zur Verwendung mit bestimmten Symbol-Zählerständen innerhalb eines bestimmten Signalsegments optimiert werden können. Gemäß der vorliegenden Erfindung können dieselben optimierten Signalpunktkonstellationen zur Codierung und Decodierung einzelner Symbole verwendet werden, wenn das Modem 504 mit dem Modem 502 synchronisiert wird und wenn die Zähler 516 und 536 abgeglichen werden. Dadurch kann das Modemsystem 500 effektiv RBS oder Kanal-Charakteristiken auf einer Symbol-zu-Symbol-Grundlage kompensieren.
  • Ein Symbolzähler, wie ein Modulo-6-Symbolzähler 538, wird vorzugsweise verwendet, damit das Modem 504 die geeignete Signalpunktkonstellation korrekt auf die empfangenen Symbole anwenden kann. Um einen synchronisierten Betrieb der Codiereinrichtung 508 und Decodiereinrichtung 532 zu ermöglichen, kann der Prozessor/die Steuereinrichtung 536 den Zähler 538 gemäß einem von dem Modem 504 durchgeführten Synchronisationsschema 540 initialisieren oder zurücksetzen. Es sollte angemerkt werden, dass das Synchronisationsschema 540 jede Anzahl von herkömmlichen Synchronisationstechniken durchführen kann, die Fachleuten bekannt sind, und dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Synchronisationsmethodik beschränkt ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Synchronisationsschema 540 geeigneterweise ein oder mehrere Synchronisationssignalsegment(e) erfassen, das/die von dem Modem 502 während einer Startperiode oder während eines Re-Synchronisationsverfahrens übertragen wird/werden.
  • Nach der Erfassung eines derartigen Synchronisationssignals kann das Modem 504 den Zähler 538 als Antwort auf den Empfang eines nach dem Synchronisationssignal übertragenen Anfangssignalsegments zurücksetzen. Zum Beispiel kann das Modem 504 den Zähler 538 bei oder nach dem Empfang eines ersten Symbols eines nachfolgenden Signalsegments, das auf das Anfangssegment folgt, zurücksetzen. Alternativ kann das Zurücksetzen des Zählers 538 veranlasst werden durch die Erfassung oder den Empfang jedes geeigneten Referenzpositionssymbols (d.h. einem anderem als das erste Symbol), das zu dem Anfangssignalsegment oder einem nachfolgenden Signalsegment gehört. Natürlich kann die Verwendung einer anderen Referenzsymbolposition zusätzliche Verarbeitung erfordern, um jeden geeigneten Unterschied zwischen dem Zähler 538 und dem Zähler 516 zu kompensieren. Ein Zurücksetzen des Zählers 538 augrund eines nachfolgenden Signalsegments kann in Anwendungen wünschenswert sein, in denen es schwierig ist, das erste Symbol des Anfangssignalsegments, das unmittelbar nach dem Synchronisationssignal empfangen wird, genau oder effizient zu erfassen. Schließlich behält, wenn das Modem 504 mit dem Modem 502 synchronisiert ist, der Zähler 538 eine mit dem Modem 502 konsistente bzw. übereinstimmende Symbolzählung bei.
  • Sobald das Modem 504 mit dem Modem 502 synchronisiert ist, kann der Prozessor/die Steuereinrichtung 536 auch zur Bestimmung dazu dienen, welche Signalpunktkonstellation von der Decodiereinrichtung 532 zum De codieren des aktuellen Symbols verwendet werden soll. Wie oben beschrieben, codiert das Modem 502 vorzugsweise Daten unter Verwendung von Signalpunktkonstellationen (die sich voneinander unterscheiden können), die zur Kompensation von RBS optimiert wurden. Folglich sollten, um ein Einfügen von Decodierfehlern zu vermeiden, das Modem 502 und das Modem 504 dieselben Konstellationen auf einer Symbol-zu-Symbol-Grundlage verwenden. Es sollte angemerkt werden, dass die Konstellationen auch gemäß jeder Anzahl von Kanal-Charakteristiken, der bestimmten Konfiguration des Empfängers 530 oder der Verwendung von digitalen Dämpfungsgliedern (Pads) optimiert werden können. In dem Kontext der vorliegenden Erfindung kann ein „digitales Pad" eine Schaltungskonfiguration oder ein auf die übertragenen Codewörter angewendeter digital implementierter Prozess sein, der den Effekt einer analogen Dämpfung emuliert. Zum Beispiel kann ein digitales Pad digitale Techniken, wie Umsetzungstabellen, verwenden, um ein Codewort, das eine bestimmte Signalpunktgröße darstellt, in ein anderes Codewort, das eine reduzierte Signalpunktgröße darstellt, umzuändern.
  • Wie oben beschrieben, verwendet das Modemsystem 500 vorzugsweise kompensierende Konstellationen, die auf das Vorhandensein und die Effekte von RBS optimiert sind. Demgemäß kann das Modem 504 einen RBS-Detektor/Analysator 541 umfassen, der gemäß herkömmlichen Methodiken konfiguriert sein kann. Der RBS-Detektor/Analysator 541 erfasst vorzugsweise das Vorhandensein von RBS in einem empfangenen Signal und bestimmt die Symbolpositionen relativ zu jedem der empfangenen Signalsegmente, in die RBS von dem PSTN 506 eingefügt wurde. Der RBS-Detektor/Analysator 541 (oder jede geeignete funktionelle Komponente, die sich in dem Modem 504 befindet) kann ferner konfiguriert werden, um für jede Symbolposition, die von RBS betroffen sein kann, die kompensierende Signalpunktkonstellation zur Verwendung während der nachfolgenden Codierung und Decodierung von sich an diesen Positionen befindenden Symbolen herzuleiten. Die Bestimmung der optimierten Signalpunktkonstellationen kann während der Übertragung von einem oder mehreren bekannten Train ings- oder diagnostischen Signalsegment(en) durchgeführt werden (nachdem das Modem 504 mit dem Modem 502 synchronisiert wurde).
  • Nachdem das Modem 504 die bevorzugten Signalpunktkonstellationen zur Verwendung während einer nachfolgenden Datenübertragung bestimmt hat, wird ein Sender 542 vorzugsweise verwendet, um Information, welche die optimierten Signalpunktkonstellationen anzeigt, an das Modem 502 zu senden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die von dem Sender 542 gesendete Information vor der Übertragung über das PSTN 506 codiert. Bei Erhalt dieser Information führt das Modem 502 eine Decodierung und Verarbeitung durch, um die optimierten Signalpunktkonstellationen zur nachfolgenden Verwendung durch die Codiereinrichtung 508 zu erlangen.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm eines RBS-Synchronisationsprozesses, der von einem Modemsystem, wie dem Modemsystem 500, durchgeführt werden kann. Das Verfahren 600 kann zusätzlich zu oder als Bestandteil eines oder mehrerer anderer Verfahren durchgeführt werden, das/die die Gesamtfunktionalität des Modemsystems 500 betrifft/betreffen. Darüber hinaus zeigt das Verfahren 600 nur, wie die vorliegende Erfindung in ein beispielhaftes Modemsystem implementiert werden kann, wobei die spezifische Anzahl und Anordnung der Tasks (Aufgaben) nicht unbedingt so sein müssen, wie hier gezeigt und beschrieben wird.
  • Das Verfahren 600 kann mit einer Task (Aufgabe) 602 beginnen, während der das Modem 504 mit dem Modem 502 synchronisiert wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein vorgegebenes Synchronisationssignal von dem Modem 502 während einer Startperiode übertragen; das Modem 504 kann ebenfalls während dieser Periode trainiert werden. Obwohl es keine Voraussetzung der Erfindung ist, kann das Synchronisationssignal in Segmente mit jeweils N Symbolen formatiert werden, wobei N ein Vielfaches der RBS-Periode ist, wie oben beschrieben.
  • Nach der Task 602 kann eine Task 604 durchgeführt werden, um das Modem 502 zu veranlassen, ein bekanntes Signal mit einem oder mehreren Signalsegmenten) zu übertragen, wobei jedes Signalsegment von einem ganzzahligen Vielfachen von N Symbolen repräsentiert wird. Zum Zwecke dieses beispielhaften Ausführungsbeispiels ist N gleich die RBS-Periode von sechs (üblich bei Modemsystemen mit 56 kbps). In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dieses bekannte Signal in einer pseudo-zufälligen Art konfiguriert, wodurch das Modem 504 die Equalizer (nicht gezeigt) in dem Empfänger 530 und die Echokompensatoren (nicht gezeigt) in dem Sender 512 trainieren kann. Der Empfänger 530 kann dieses bekannte Signal auch verwenden, um die Effekte von RBS zu analysieren, wie im Folgenden in Verbindung mit einem diagnostischen Signal detaillierter beschrieben wird. Bei Übertragung des ersten Symbols des pseudo-zufälligen Signals, wird der Zähler 516 (siehe 5) vorzugsweise initialisiert (Task 606), um mit der Überwachung der jedem nachfolgenden Signalsegment zugeordneten Symbolpositionen zu beginnen.
  • Nach dem (oder als Antwort auf den) Empfang eines dem pseudo-zufälligen Signal zugeordneten Anfangssegments wird eine Task 608 durchgeführt, um den zu dem Modem 504 gehörigen Zähler 538 zu initialisieren. Wie oben beschrieben, kann die Initialisierung des Zählers 538 verzögert werden, bis ein oder mehrere nachfolgende Signalsegment(e) an dem Modem 504 empfangen wird/werden, um sicherzustellen, dass der Zähler 538 exakt in einen Zustand „Null" gesetzt ist, um das erste Symbol in einem Signalsegment zu identifizieren. Folglich gehört zu diesem ersten Symbol derselbe Null-Zählerstand, wie er von den Zählern 516 und 538, die sich jeweils in den Modems 502 und 504 befinden, aufrechterhalten wird. Diesbezüglich kann der Zähler 538 als synchronisiert oder abgeglichen mit dem Zähler 516 betrachtet werden. Wie oben beschrieben, ist der Zähler 538 in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel vorzugsweise ein Modulo-6-Zähler; der Zähler 538 setzt sich nach dem Zählen von sechs Symbolen automatisch zurück. Somit folgt, solange das Modem 502 weiterhin Signalsegmente mit sechs Symbolen überträgt, der Zähler 538 richtig dem Zähler 516.
  • Das obige Zählsystem wird vorzugsweise ungeachtet der von jedem Symbol übertragenen Information aufrechterhalten. Zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung derart konfiguriert, dass Zeitdauern der Stille (z.B. Symbole, deren Bits alle auf Null gesetzt sind, Symbole, die Signalpunkten mit der niedrigsten Größe relativ zu anderen in der gegenwärtigen Konstellation verwendeten Signalpunkten entsprechen, oder Ähnliches) als ein oder mehrere Signalsegment(e) übertragen werden können (die einzige Voraussetzung ist, dass das Signalsegment die geeignete Anzahl von Symbolen enthält). Dagegen werden Systeme nach dem Stand der Technik, die sich nur auf Takt-Schätzungs-Techniken stützen, während Zeitdauern der Stille nicht effektiv funktionieren. Derartige Systeme nach dem Stand der Technik können eine Symbolzählung während langer oder willkürlicher Zeitdauern der Stille nicht exakt aufrechterhalten. Um zum Beispiel nach einer willkürlichen Zeitdauer der Stille eine Übertragung wiederaufzunehmen, können Systeme nach dem Stand der Technik ein Re-Synchronisationsverfahren, um den Empfänger mit dem Sender abzugleichen, und ein darauf folgendes Re-Synchronisationsverfahren durchführen, um das RBS-Framing mit dem des Senders abzugleichen. Ein System nach dem Stand der Technik, das Symbolzähler verwendet, muss die Zähler des Senders und des Empfängers beispielsweise durch Übertragen einer Referenz-Sequenz, um die Zähler zurückzusetzen, oder durch Durchführen eines geeigneten Re-Initialisierungsverfahrens neu abzugleichen.
  • In Gegensatz zu derartigen Systemen nach dem Stand der Technik sind, wenn eine Takt-Synchronisation von dem Modemsystem 500 während einer Zeitdauer der Stille aufrechterhalten wurde, dann keine weiteren Synchronisationsverfahren erforderlich, da die Zähler 516 und 538 ihre Abgleichung während der Stille beibehalten haben. Wenn jedoch die Takt-Synchronisation nicht aufrechterhalten wird, kann der Empfänger 530 zuerst seinen Takt wieder synchronisieren, dann den Zähler 538 mit dem Zähler 516 abgleichen durch Erfassen eines Übergangs von einem Segment in ein anderes unter Verwendung der im Folgenden mit Bezug auf das Verfahren 700 beschriebenen Techniken.
  • Nachdem der Zähler 538 initialisiert wurde, kann ein diagnostisches Signal, das zumindest ein Signalsegment enthält, von Modem 502 zu Modem 504 übertragen werden (Task 610). Jedes diagnostische Signalsegment ist gemäß den obigen Prinzipien formatiert; in diesem Beispiel ist ein diagnostisches Signalsegment ein Vielfaches von sechs Symbolen lang. Es ist offensichtlich, dass jedes diagnostische Signal mit geeigneten Charakteristiken während der Task 610 übertragen werden kann. Zum Beispiel verwendet das bevorzugte Ausführungsbeispiel ein diagnostisches Signal, das die meisten der μ-Law-Codewörter enthält, die wahrscheinlich für die bestimmte Übertragung verwendet werden. Somit kann ein beispielhaftes diagnostisches Signal mehr als 100 Symbole umfassen, die verschiedene Signalpunktkonstellationen darstellen. Es sollte angemerkt werden, dass das bestimmte Format des diagnostischen Signals von System zu System variieren kann. Das diagnostische Signal wird von dem Modem 504 empfangen und während einer Task 612 analysiert.
  • Während der Task 612 erfasst der RBS-Detektor/Analysator 540 (siehe 5) geeigneterweise den Effekt von RBS in den empfangenen Signalsegmenten und bestimmt die Signalpositionen (wenn vorhanden), bei denen RBS in das Signal eingefügt wurde. Aufgrund der periodischen Eigenschaft der RBS muss der Detektor/Analysator 540 die von RBS betroffenen Symbolpositionen nur in einem der Signalsegmente bestimmen; alle anderen Signalsegmente sollten ähnlich betroffen sein. Die Task 612 kann jede Anzahl von herkömmlichen Erfassungsschemen verwenden, die Fachleuten bekannt sind. Auf den Zähler 538 kann während der Task 612 zugegriffen werden oder er kann überwacht werden, um den zu mit RBS behafteten Symbolen gehörenden Symbol-Zählerstand geeignet zu identifizieren. Eine Task 614 kann auch durchgeführt werden, um optimierte Signalpunktkonstellationen zur Verwendung während einem nachfolgenden Codieren und Decodieren von Symbolen, die von dem Modemsystem 500 verarbeitet werden, herzule iten. Eine Form einer optimierten Konstellation ist eine kompensierende Konstellation zur Verwendung während dem Codieren und Decodieren von Symbolen, die von RBS betroffen sind. Andere optimierte Konstellationen können als Antwort auf herkömmliche Leitungs-Untersuchungs-Techniken hergeleitet werden, die Übertragungscharakteristiken des aktuellen Kanals bestimmen. Die Task 614 wird vorzugsweise durchgeführt, um eine Konstellation für jede Symbolposition herzuleiten, die zu der formatierten Segmentlänge gehört, z.B. sechs für das hier beschriebene Beispiel. Die unterschiedlichen Signalpunktkonstellationen für die verschiedenen Symbolpositionen können in der Datenbank 534 gespeichert werden. Es sollte angemerkt werden, dass das Modemsystem 500 keine eindeutige Signalpunktkonstellation für jede Symbolposition verwenden muss.
  • Zum Zweck der vorliegenden Erfindung kann die Task 614 die optimierten Signalpunktkonstellationen „herleiten" durch Analysieren der in Zusammenhang mit dem diagnostischen Signal erlangten RBS-Information und durch Auswählen aus einer Gruppe von vorgegebenen Konstellationen. Auf diese Weise kann jede Anzahl von optimierten Signalpunktkonstellationen in dem Modem 504 gespeichert werden; derartige gespeicherte Konstellationen können gemäß jeder Anzahl von Faktoren optimiert werden, wie dem Sendeleistungspegel, der Verwendung von digitalen Pads und der von den digitalen Pads verursachte Dämpfungswert, der Position der digitalen Pads relativ zu dort, wo RBS eingefügt ist, und andere Quellen digitaler Beeinträchtigungen. Demgemäß muss das Modemsystem 500 nicht einzeln neue Signalpunktkonstellationen für jede Übertragungssitzung bestimmen.
  • Nach der Task 614 kann eine Task 616 durchgeführt werden, um das Modem 504 zu veranlassen, Information über die optimierten Signalpunktkonstellationen und deren entsprechenden Symbolpositionen an das Modem 502 zu senden. Der Prozessor/die Steuereinrichtung 536 kann konfiguriert sein, die Daten in eine Form zu formatieren, die zum Codieren und Senden durch den Sender 542 geeignet ist. Derartige Techniken sind in dem Bereich der digitalen Signalverarbeitung allgemein bekannt. Die Information wird schließlich von dem Empfänger 518 an dem Modem 502 empfangen, von der Decodiereinrichtung 520 decodiert und auf geeignete Weise verarbeitet. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die bestimmten Signalpunktkonstellationen mit ihren entsprechenden Symbolpositionen in der Datenbank 510 zur nachfolgenden Verwendung während der Codierung gespeichert.
  • Eine Task 618 kann daraufhin durchgeführt werden, um das Modem 500 zu veranlassen, die kompensierenden Signalpunktkonstellationen in der periodischen Weise zu verwenden, mit der RBS in das Sendesignal eingefügt wird. Anders ausgedrückt, wenn der aktuelle Kanal verursacht, dass RBS in der ersten und dritten Symbolposition vorhanden ist, wenn am Modem 504 empfangen, werden die der ersten und dritten Symbolposition „zugewiesenen" geeigneten Signalpunktkonstellationen immer dann verwendet, wenn diese bestimmten Symbole codiert und decodiert werden. Wie oben beschrieben, können andere optimierte Signalpunktkonstellationen auf diese periodische Weise verwendet werden, ob sie das Vorhandensein von RBS kompensieren oder nicht.
  • Die vorliegende Erfindung zieht einen Vorteil aus der periodischen Eigenschaft von RBS in den an dem Modem 504 empfangenen Signalsegmenten, um RBS effektiv zu kompensieren. Wenn das Modem 504 mit dem Modem 502 synchronisiert bleibt, kann das Auftreten und der Effekt von RBS innerhalb eines Signalsegments auf einer Symbol-zu-Symbol-Grundlage vorhersagbar sein (solange die Signalsegmente gleich bleibend mit der bestimmten Anzahl von Symbolen angeordnet sind). Jedoch kann in Modemsystemen der Praxis die Synchronisation von Zeit zu Zeit verloren gehen. Modemsysteme gemäß dem Stand der Technik können eine Neuanalyse der Kanalcharakteristiken oder der Effekte von RBS bei einer Re-Synchronisation erforderlich machen, um die einzelnen Signalpunktkonstellationen wieder zu bestimmen. Wenn dagegen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung das Modem 504 eine Synchronisation verliert und danach wiedergewinnt, bleiben die von RBS betroffenen Symbolpositionen unverändert und die selben optimierten Signalpunktkonstellationen können verwendet werden, als ob die Synchroni sation nie verloren wurde. Dieses Merkmal ermöglicht dem Modemsystem 500, einen optimierten Übertragungsmodus in, im Vergleich zu Modemsystemen gemäß dem Stand der Technik, kürzerer Zeit wiederzugewinnen.
  • 7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Re-Synchronisationsprozess zeigt, der von dem Modemsystem 500 durchgeführt werden kann, wenn das Modem 504 die Synchronisation mit dem Modem 502 verliert. Die folgende Beschreibung des Verfahrens 700 setzt voraus, dass das Modem 502 eine „Synchronisation" mit seinem Symbolzähler 516 und/oder einem Netzwerk-Zähler (nicht gezeigt) zu jeder Zeit aufrechterhält. Das Verfahren 700 kann mit einer Task 702 beginnen, während der das Modem 504 eine Symbol-Synchronisation mit dem Modem 502 wiedererlangt. Für Fachleute ist offensichtlich, dass die Task 702 von dem Modem 504 bei der Feststellung initiiert werden kann, dass die anfängliche Synchronisation verloren wurde. Verschiedene Neu-Verhandlungs-, Signalisierungs- und herkömmliche Re-Synchronisationsverfahren für Symbole können von dem Modemsystem 500 durchgeführt werden, damit das Modem 504 eine Symbol-Synchronisation mit dem Modem 502 wiedererlangen kann.
  • Nach der Task 702 wird das Symbol-Timing des Modems 504 vorzugsweise mit dem Modem 502 abgeglichen. Jedoch können die jeweiligen Symbol-Zähler 538 und 516 nicht auf synchronisierte Weise arbeiten. Wenn die Symbol-Zähler 538 und 516 nicht abgeglichen sind, werden die verschiedenen optimierten Signalpunktkonstellationen während des Codierens und Decodierens nicht auf eine konsistente Art angewendet. Demgemäß wird vorzugsweise eine Task 704 durchgeführt, um das Modem 502 zu veranlassen, eine oder mehrere Wiederholungen) eines bekannten Signalsegments (mit sechs Symbolen gemäß dem obigen Beispiel) zu übertragen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann dieses bekannte Signalsegment ähnlich zu einer V.34-Modulations-Parameter-(MP)-Sequenz oder zu jedem geeigneten Segment sein, welches das Modem 504 erkennen kann. Die Task 704 kann als Antwort auf das oben in Bezug auf Task 702 beschriebene Verfahren durchgeführt werden.
  • Das Modem 504 empfängt schließlich das bekannte Signalsegment und bestimmt dessen Signifikanz als eine Referenz-Sequenz. Als nächstes wird vorzugsweise eine Task 706 durchgeführt, während der das Modem 504 ein Referenzpositionssymbol des bekannten Signalsegments (oder ein Referenzpositionssymbol eines nachfolgenden Signalsegments) geeignet identifiziert. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel identifiziert die Task 706 das erste Symbol des bekannten Signalsegments. Das Modem 504 kann herkömmliche Techniken zur Durchführung der Task 706 verwenden. Zum Beispiel kann der Prozessor/die Steuereinrichtung 536 (siehe 5) das bekannte Signalsegment erkennen und daraufhin den passenden Symbol-Zählerstand bestimmen, der den Symbolen in dem bekannten Signalsegment entspricht.
  • Vorzugsweise wird, nachdem das Modem 504 das erste Symbol des bekannten Signalsegments identifiziert, eine Task 708 durchgeführt. Die Task 708 setzt den Zähler 538 als Antwort auf die Identifizierung des ersten Symbols des bekannten Signalsegments zurück. Anders ausgedrückt, die Task 708 veranlasst den Zähler 538, dem ersten Symbol der empfangenen Signalsegmente wiederum einen Null-Zählerstand zuzuordnen. Somit stimmt nach der Beendigung der Task 708 der Zähler 538 mit dem Zähler 516 überein und das Modem 504 ist mit dem Modem 502 hinsichtlich Symbol-Timing und Überwachung von Symbolpositionierung re-synchronisiert.
  • Nach der Task 708 kann das Verfahren 700 enden und das Modemsystem 500 kann gemäß den obigen Prinzipien fortfahren. Dieselben optimierten Signalpunktkonstellationen, die vor dem Verlust der anfänglichen Synchronisation erlangt wurden, können beim nachfolgenden Codieren und Decodieren verwendet werden. Dadurch kann das Modemsystem 500 die beständigen Charakteristiken des Kommunikationskanals und der Effekte von RBS ausnutzen, wobei keiner der beiden während einer bestimmten Kommunikationssitzung über dieselbe Ende-zu-Ende-Verbindung wesentlich variieren sollte. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht dem Modemsys tem 500, einen normalen Betriebsmodus effizient herzustellen, ohne eine lange Neuanalyse der RBS-Symbolpositionen oder eine erneute Bestimmung der optimierten Signalpunktkonstellationen durchzuführen. Es sollte offensichtlich sein, dass während derartiger Neu-Verhandlungs-Verfahren das Modemsystem 500 konfiguriert werden kann, die Datenrate zu ändern, was zur Verwendung von Signalpunktkonstellationen mit mehr oder weniger Signalpunkten als vor der Neu-Verhandlung führt. In einer derartigen Situation kann das Modemsystem 500 die RBS-Information verwenden, die es während der vorherigen Analyse erlangt hat, und eine derartige Information anwenden, um die geeigneten Signalpunktkonstellationen zur Verwendung bei nachfolgenden Übertragungen mit der neuen Datenrate herzuleiten oder auszuwählen. Wiederum ermöglicht der Einfluss der vorher erlangten Information dem Modemsystem 500, optimierte Signalpunktkonstellationen effizient zu bestimmen, ohne die gesamte RBS-Analyse wiederholen zu müssen.
  • In der Zusammenfassung sieht die vorliegende Erfindung ein verbessertes Synchronisationsverfahren zur Verwendung in einem Modemsystem vor. Die vorliegende Erfindung sieht vor einen Mechanismus zum Synchronisieren eines Empfangs-Modems mit einer digitalen Beeinträchtigung, wie RBS, die in das Sendesignal eingefügt wird. Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann ein Modemsystem eine RBS-Synchronisation nach der Synchronisation des Empfangs-Modems mit dem Sende-Modem einfach erlangen. Zusätzlich können eine RBS-Synchronisation und eine entsprechende RBS-Kompensationstechnik nach einem Verlust der Synchronisation zwischen dem Empfangs-Modem und dem Sende-Modem einfach wieder hergestellt werden. Ein beispielhaftes Modemsystem verwendet korrigierende Signalpunktkonstellationen, um mit RBS behaftete Symbole auf zuverlässige Weise zu codieren und zu decodieren.
  • Die obige Erfindung wurde unter Bezugnahme auf verschiedene beispielhafte Ausführungsbeispiele beschrieben. Jedoch werden Fachleute erkennen, dass Änderungen und Modifikationen der bevorzugten Ausführungsbeispiele gemacht werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzukommen. Zum Beispiel kann sich das bestimmte Signalsegmentformat von dem hier beschriebenen unterscheiden. Zusätzlich wurde auf verschiedene Signalsegmente (z.B. Synchronisationssignal, nachfolgendes Signalsegment, Anfangssegment, MP-Sequenz) aus Bequemlichkeit und zur besseren Beschreibung der Erfindung Bezug genommen. Für Fachleute ist jedoch offensichtlich, dass diese Benennungen in keinster Weise die praktische Anwendung der Erfindung einschränken. Diese und andere Änderungen oder Modifikationen sollen in den Bereich der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden, wie in den folgenden Ansprüchen zum Ausdruck gebracht wird.

Claims (24)

  1. Ein Synchronisationsverfahren zur Verwendung in einem Datenkommunikationssystem (500) mit einer ersten Vorrichtung (502), die konfiguriert ist, um mit einer zweiten Vorrichtung (504) über ein Kommunikationsnetzwerk (506) zu kommunizieren, wobei das Kommunikationsnetzwerk eine Anzahl von digitalen Beeinträchtigungen in ein Sendesignal einfügt, so dass digitale Beeinträchtigungen auf periodische Art und Weise basierend auf einer Periode von N Symbolen an der zweiten Vorrichtung ankommen, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Senden (610, 704) einer Vielzahl diagnostischer Signalsegmente von der ersten Vorrichtung zu der zweiten Vorrichtung, wobei jedes der Signalsegmente durch ein ganzzahliges Vielfaches von N Symbolen repräsentiert wird; Empfangen der Signalsegmente an der zweiten Vorrichtung; und Synchronisieren der zweiten Vorrichtung mit Symbolen, die von der ersten Vorrichtung gesendet werden; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Initialisieren eines Symbolzählers (538) an der zweiten Vorrichtung ansprechend auf den Empfang eines Anfangsignalsegments durch die zweite Vorrichtung, wobei der Symbolzähler synchron zu einer Symbolzählung ist, die den Signalsegmenten zugeordnet ist, um eine anfängliche Symbolsynchronisation zwischen der zweiten Vorrichtung und der ersten Vorrichtung zu erhalten; Erlangen einer Synchronisation (602), oder Wiedererlangen einer Synchronisation (702) nach Verlust der anfänglichen Symbolsynchronisation, durch Detektieren (612) der Wirkung der digitalen bzw. Digitalbeeinträchtigungen in einem empfangenen Signalsegment, wobei der Detektierungsschritt durch die zweite Vorrichtung ausgeführt wird; Bestimmen zumindest einer Symbolposition, relativ zu dem empfangenen Signalsegment, in dem eine digitale Beeinträchtigung durch das Kommunikationsnetzwerk eingefügt wurde; Identifizieren (706) eines Referenz- bzw. Bezugspositionssymbols eines der Signalsegmente; und Re-setten bzw. Zurücksetzen (708) des Symbolzählers ansprechend auf den Identifizierungsschritt.
  2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin folgenden Schritt aufweist: Herleiten bzw. Ableiten (614), für jede der zumindest einen Symbolposition, einer optimierten kompensierenden Signalpunktkonstellation (optimized compensating signal point constellation) zur Verwendung (618) während der nachfolgenden Codierung und Decodierung der Signalpunkte, die der Symbolposition zugeordnet sind, wobei der Herleitungsschritt durch die zweite Vorrichtung ausgeführt wird.
  3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Formatieren einer Vielzahl von Signalsegmenten, so dass jedes der Signalsegmente durch ein ganzzahliges Vielfaches von N Symbolen dargestellt ist. Verwenden (618) von kompensierenden Signalpunktkonstellationen ansprechend auf den Symbolzähler (538) zum Erhalten einer Synchronisation (602) für Symbole, die durch Digitalbeeinträchtigungen beeinflusst wurden.
  4. Ein Verfahren gemäß Anspruch 3, das weiterhin den Schritt des Auswählens einer Vielzahl von optimierten Signalpunktkonstellationen, die verschiedenen Zuständen des Symbolzählers (538) zugeordnet sind, aufweist, wobei der Auswahlschritt durch die zweite Vorrichtung ausgeführt wird.
  5. Ein Verfahren gemäß Anspruch 4, das weiterhin den Schritt des Sendens (616) von Information, welche für die optimierten Signalpunktkonstellationen angibt, von der zweiten Vorrichtung zu der ersten Vorrichtung, aufweist.
  6. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Initialisierungsschritt den Symbolzähler (538) ansprechend auf den Empfang des ersten Symbols eines nachfolgenden Signalsegments, das dem Anfangssignalsegment folgt, initialisiert.
  7. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Initialisierungsschritt den Symbolzähler (538) nach Empfang eines Referenzpositionssymbols des Anfangssignalsegments initialisiert.
  8. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei: das erste Symbol einem Anfangssignalsegment zugeordnet ist; und der Initialisierungsschritt den Symbolzähler ansprechend auf den Empfang eines ersten Symbols eines nachfolgenden Signalsegments, das dem Anfangssignalsegment folgt, initialisiert.
  9. Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei N = 6 ist.
  10. Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Symbolzähler (538) einen Modulo-N-Symbolzähler aufweist.
  11. Ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Digitalbeeinträchtigung (digital impairment) eine Robbed-Bit-Signaling (RBS) bzw. gestohlene Bit-Signalisierung aufweist.
  12. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei zumindest eines der Signalsegmente eine Zeitdauer von Stille ist.
  13. Eine Kommunikationsvorrichtung (504), die in der Lage ist, mit einem Kommunikationsnetzwerk (506) verbunden zu werden, und die Folgendes aufweist: einen Empfänger (530) angepasst, um von dem Kommunikationsnetzwerk eine Vielzahl von Signalsegmenten, in die eine Anzahl von Digitalbeeinträchtigungen eingefügt wurden, zu empfangen, wobei jedes der Signalsegmente durch ein ganzzahliges Vielfaches von N Symbolen dargestellt ist, Mittel zum Synchronisieren (540) des Empfängers mit dem ganzzahligen Vielfachen von N Symbolen nach Empfang des ganzzahligen Vielfachen von N Symbolen; gekennzeichnet durch einen Symbolzähler (538), der ansprechend auf Empfang eines Anfangssignalsegments initialisiert wird, wobei der Symbolzähler synchron zu einer Symbolzählung ist, die einem Signalsegment der Vielzahl von Signalsegmenten zugewiesen ist; eine Steuerung (536), die elektrisch mit dem Empfänger (530) und dem Symbolzähler (538) verbunden ist, mit Mitteln (541) zum Detektieren der Wirkung der Digitalbeeinträchtigung auf den Empfang eines empfangenen Signalsegments, was zumindest eine Symbolposition beeinflusst; und Mittel, um den Symbolzähler (538) nach Verlust einer anfänglichen Symbolsynchronisation mit dem Kommunikationsnetzwerk zurückzusetzen.
  14. Die Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuerung (536) Mittel (532) beinhaltet zum Herleiten, für jede der zumindest einen Symbolposition, einer kompensierenden Signalpunktkonstellation zur Verwendung während nachfolgender Codierung und Decodierung von Symbolen, die durch die Digitalbeeinträchtigung beeinflusst sind.
  15. Die Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Symbolzähler (538) ansprechend auf den Empfang des ersten Symbols eines nachfolgenden Signalsegments, das dem Anfangssignalsegment folgt, initialisiert wird.
  16. Die Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Symbolzähler (538) nach Empfang eines Referenzpositionssymbols des Anfangssignalsegments initialisiert wird.
  17. Die Kommunikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 16, wobei N = 6 ist.
  18. Die Kommunikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 17, wobei der Symbolzähler (538) einen Modulo-N-Symbolzähler aufweist.
  19. Die Kommunikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Digitalbeeinträchtigung eine Robbed-Bit-Signaling (RBS) aufweist.
  20. Eine Kommunikationsvorrichtung (502) angepasst bzw. in der Lage, mit einem Kommunikationsnetzwerk (506) verbunden zu werden, und konfiguriert, um ein Sendesignal mit einer Vielzahl von Signalsegmenten durch das Kommunikationsnetzwerk zu senden, wobei das Kommunikationsnetzwerk eine Anzahl von Digitalbeeinträchtigungen auf eine periodische Art und Weise basierend auf einer Periode von N Symbolen, einführt, wobei die Kommunikationsvorrichtung Folgendes aufweist: Mittel zum Formatieren (514) der Vielzahl von Signalsegmenten, so dass jedes der Signalsegmente durch ein ganzzahliges Vielfaches von N Symbolen dargestellt wird; ein Sender (512) zum Senden der Vielzahl von Signalsegmenten zu dem Kommunikationsnetzwerk; gekennzeichnet durch einen Symbolzähler (516) zum Überwachen der relativen Symbolpositionen, die Signalsegmenten gesendet durch den Sender (512), zugeordnet sind, wobei der Zähler durch Übertragung eines bekannten Signals mit einem oder mehreren Signalelementen initialisiert wird, wobei jedes Signalsegment durch ein ganzzahliges Vielfaches von N Symbolen dargestellt ist; Mittel zum Bestimmen (508) zumindest einer Symbolposition, relativ zu jedem der Signalsegmente, wobei eine Digitalbeeinträchtigung durch das Kommunikationsnetzwerk eingeführt wurde und die Kommunikationsvorrichtung konfiguriert ist, um zumindest eine kompensierende Signalpunktkonstellation auf die periodische Art und Weise bezüglich der zumindest einen Symbolposition, zu verwenden.
  21. Die Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 20, wobei N = 6 ist.
  22. Die Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, wobei zumindest eins der Signalsegmente eine Zeitdauer von Stille ist.
  23. Die Kommunikationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 20 bis 22, wobei die Digitalbeeinträchtigung eine Robbed-Bit-Signaling (RBS) aufweist.
  24. Software zur Verwendung durch eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, über ein Netzwerk zu kommunizieren, wobei das Netzwerk periodisch digitale Beeinträchtigung in ein Signal einfügt, so dass die digitalen Beeinträchtigungen an der Vorrichtung auf eine periodische Art und Weise, basierend auf einer Periode von N Symbolen, ankommen, wobei die Software, wenn sie auf einem Computer ausgeführt wird, alle Schritte eines der Ansprüche 1 bis 12 ausführt.
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