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Gebiet der
Erfindung
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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.
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Hintergrund
der Erfindung
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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.
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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.
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[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.
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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.
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Folglich
ist eine Technik erforderlich, um obige Nachteile und Unzulänglichkeiten
von Modemsystemen mit 56 kbps gemäß dem Stand der Technik anzugehen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Demgemäß ist es
ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass ein verbessertes Synchronisationsverfahren
zur Verwendung in einem Datenkommunikationssystem vorgesehen ist.
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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.]
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Folglich
ist eine Technik erforderlich, um obige Nachteile und Unzulänglichkeiten
von Modemsystemen mit 56 kbps gemäß dem Stand der Technik anzugehen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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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.
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Demgemäß ist es
ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass eine verbesserte Synchronisationsprozedur
zur Verwendung in einem Datenkommunikationssystem vorgesehen ist.
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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.
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Ein
weiterer Vorteil liegt darin, dass die vorliegende Erfindung ein
Modemsystem vorsieht, das eine RBS-Synchronisation bei einer Empfänger/Sender-Synchronisation erlangt.
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Ein
weiterer Vorteil liegt darin, dass eine RBS-Synchronisation nach
einem Verlust einer Empfänger/Sender-Synchronisation
einfach wiederhergestellt werden kann.
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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.
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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.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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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:
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1 eine
Blockdarstellung einer beispielhaften Umgebung eines Modems mit
56 kbps Pulscode-Modulation (PCM – pulse code modulation) ist;
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2–4 beispielhafte
Sendesignale mit von RBS betroffenen Symbolen darstellen;
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5 eine
Blockdarstellung eines beispielhaften Modemsystems ist, in das die
Synchronisationstechniken der vorliegenden Erfindung aufgenommen
werden können;
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6 ein
Ablaufdiagramm eines RBS-Synchronisationsprozesses ist, der von
dem in 5 gezeigten Modemsystem durchgeführt werden
kann; und
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7 ein
Ablaufdiagramm eines Re-Synchronisationsprozesses ist, der von dem
in 5 gezeigten Modemsystem durchgeführt werden
kann.
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Detaillierte
Beschreibung bevorzugter beispielhafter Ausführungsbeispiele
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.