[发明专利]同时进行模拟和数字通信

说明书

本发明涉及模拟和数字信号的同时传输，具体涉及以非多路复用方式和在通常的在共同扩张的频带内    模拟和数字信号的同时传输。

在现有技术中，当话音和数据经一信道同时传输时，典型地，通过频分复用或时分复用进行传送。在频分复用中，数据信道和话音信道被设置在信道带宽的不同子频带上。这样的例子是美国专利4，757，495，4，672，602和美国专利4，546，212。在时分复用的方案中，话音信号被取样、被数字化并与数字数据交错，以形成经有效信道通信的单一信息流。实际上，每种数字载波系统（例如T₁载波系统）就是这样的例子。

1985年4月16日公开的美国专利4，512，013提出了一种令人感兴趣的方法，它接近于同时进行话音和数据传输的频分复用方法。该方法对话音信号进行滤波并把它加到一个已调制窄带信号上，以形成被发送信号。该窄带已调信号由一个用一载波调制的窄带数字输入信号产生，由此把频率中的窄频带移到频谱中几乎没有话音能量的位置上。在接收机处，根据在由已调数字信号占据的窄频带中话音能量是低的事实，通过适当的解调使该数字信号得到恢复。此后，已恢复的数字信号被再调制、自适应滤波并从接收的信号中减去。再调制的目的在于重复发信机的操作，而被自适应滤波以表明信道特征。结果为所接收的话音。如上所述，该方法的一个突出特征（如第2栏第13-18行所述）在于“一个完整的模拟话音信号和一个已调数据信号能够在正常模拟话音信号频带的部分内通过该数据信号的复用经一正常模拟信道被发送，在所述频带中话音信号是存在的，并且其功率密度特征是低的”。美国专利4，517，013的方法是半双工的。

在调制解调器领域，通过把数字信息转换成模拟形式再经一信道传送。在最基本的形式中，调制解调器对数字信号进行滤波（即使它在频率中移动）以形成一个频带受限信号，并调制该信号以保留在通信信道的通带内。在电话学中，例如该通带可以是在300Hz与3500Hz之间。为了增加已调信号的携带信息的容量，更加先进的调制解调器采用了正交调制。正交调制经常被描述成二维信号空间。为发送话音信息的这种信号空间的使用在1992年1月14日公开的美国专利5，981，647中进行了披露。

描述过这种信号空间的使用以发送数据和话音的文章是A-jashi等人的“经单一电话信道的高速数字和模拟并联传输技术”（见IEEE  Transactions  on  Communications，Vol.30，No.5，May，1992，pp.1213-1218）。不同于已有技术，这里模拟和数据信号被分解成不同的时隙（TDM）或不同的频带（FDM），它们描述了把模拟和数据信号分成两个不同的QAM系统的信道。这就是说，Ajashi等人建议用模拟信号调制同相（in-phase）信道，用数据信号调制正交信道。基于这种描述和对信道均衡的关心，Lim等人在“用于同时进行模拟/数字数据传输的自适应均衡和相位跟踪”（见BSTJ，Vol.60，No.9，Nov.1981，pp2039-2063）一文中对均衡器性能进行了分析（1981年BSTJ论文引述了作为“未发表的”1982年IEEE论文的信息）。

目前还没有人能够实现通过QAM系统的两个信道同时发送数据和话音，并且也还没有能够实现以全双工方式、经一个单一双向频带有限通信信道同时利用数据和模拟信号进行通信。

当使用本发明的原理时，能同时进行模拟信息和数字信息通信。一般说来，当通信信道被作为一个多维空间考虑时，数字信号被分成多个码元，并且这些码元被映象到在它们之间具有一预置距离的信号空间。模拟信号（通常在幅度上被限于小于分离码元距离的一半）被转换成分量信号并且被加（即矢量加）到各码元上。和信号然后被发送给接收机，在那里各码元被检测并从已接收的信号中减去，以产生模拟信号分量。

在一个示例性实施例中，进入发送机部分的数字流被分成多个字，每个字被映象到一对码元分量上。进入发送机部分的模拟信号被取样，并由每对连续的取样构成一组模拟矢量分量。各模拟矢量分量分别与各码元分量相加，各分量之和被QAM调制，以形成输出信号。各模拟取样对能够通过仅延迟模拟信号和对已延迟的和未延迟的形式取样来产生。

在接收机处，信号首先被解调，并且根据标准调制技术检测该数字信号。然后，被检测的数字信号从已接收的信号中减去，以形成多个模拟取样对，它们被组合以重新构成模拟信号。

线性均衡、回声消除、预加重，以及其它在调制解调器领域公知的改善措施均可应用在使用本发明原理的各实施例中。