[发明专利]由模拟调制解调器进行采样相位调整的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过电信网络发送数据，更确切地说，涉及调整模拟调制解调器发送器的相位和/或符号频率的系统和方法。

背景技术

随着计算机系统用于支持数据密集的应用，如传递声音、图像、视频和其它媒体，数据传输变得越来越重要。今天的电信网络主要是数字式的。例如，共用交换电话网络(PSTN)几乎完全是数字式的。该网络仅有的模拟部分是从电话中心站交换系统到住宅的客户回路。

通过电信网络传送模拟数据时，电话中心站(CO)的编解码器设备对通过模拟回路传输的模拟信号以8kHz的频率进行采样和量化。在电信网络的整个数字部分完全使用这种8kHz的采样率标准。CO编解码器的采样时钟具有网络设置的8000采样/秒的固定频率。

模拟信号采样的速率(每秒采样的采样数目)是重要的，因为它确定了数字信号转换回模拟形式时产生的信号的质量。奈奎斯特定理宣称，为了从其数字采样准确地重建模拟信号，使用的采样率必须大于或等于带限信号中最大频率分量的两倍。例如，若是某个模拟信号中的最大频率分量是250kHz，该信号必须以最小500kHz来采样，以便能够在信息损失最小的情况下从其采样恢复信号。

由于奈奎斯特限制，电话中心站交换设备使用的采样率(8kHz)迫使从模拟回路通过电信网络的信号的最大频率为4kHz。4kHz的带宽提供了可接受的优质语音传输，无需更高速度的采样需求和设备。不过，对于数据传输，比如从某个调制解调器，这个带宽限制是有问题的。在上行方向(从某个模拟客户回路向电信网络)能够成功地传送的信号的最大频率是4kHz。在上行方向，因为编解码器的采样率锁定在8kHz，没有可用的额外带宽。在4kHz低通滤波器截至频带范围内的任何信号能量，按照称为“假频”的现象，都会折叠到数字化的信号中。较旧的调制解调器协议如国际电信联盟(ITU)的V.90和V.34，在上行方向的额外带宽(名义频带以外的能量)非常小。V.34支持低得多的位速率，它使用的正交调幅法(QAM)方案编码框架导致非常小的额外带宽。

在下行方向，锁定8kHz采样率的这个问题不存在。因为下行模拟调制解调器使用的模数(A/D)转换器没有限制为8kHz数字化，其采样率在限度之内可以随时升降。

在上行方向使用如ITU-V.92的脉冲编码调制(PCM)调制解调器快速传送数据时，模拟调制解调器的发送器必须使用某个预均衡器来补偿本地回路的信道失真。采样率低于奈奎斯特速率时，接收到的符号流相对于编解码器时钟的分数采样相位偏离会严重影响(预)均衡器的性能。如果符号间隔的均衡器处理的是接收到的、带有显著额外带宽的模拟信号，这种影响可能很大。因为电信网络的采样率固定在8kHz，对于使用高速(宽带)PCM上行调制方案的电信网络，其中运行的数字调制解调器落在这个范畴。数字调制解调器(中心站线路卡编解码器)收到的信号的初始相位，由模拟调制解调器和回路信道的随机调用计时确定。模拟调制解调器的数模转换器按独立的时钟运行。

然而，由于数字调制解调器使用的实际的编解码器锁定在网络计时，不受数字调制解调器的控制，所以数字调制解调器不可能调整上行数字化设备的采样相位。因此，可能会降低数据吞吐量。

从模拟调制解调器的分离时钟信号产生了另一个问题。如上所述，模拟调制解调器的数模转换器按照独立于网络的时钟运行。这个时钟的频率假设为8000采样/秒。不过，根据模拟调制解调器中使用的石英类型，该频率可能稍有偏差。由于数字调制解调器必须锁定在网络计时，模拟调制解调器的时钟信号和数字调制解调器的时钟信号之间，即使微小的频率差异也将会导致数据损失。

虽然是在模拟回路电话信号的条件下介绍这个问题，但是在许多信号传输系统中，如果接收到了超出的带宽，而接收器不能改变编解码器(或其它类型的A/D转换器)的采样率和/或相位，也会发生同样的问题。

发明内容