[发明专利]利用信号点变换检测信号点的装置和方法

说明书

本发明涉及包括信号点变换和信号点检测的数据通信系统。

图1所示是一种现有的数字信号发送机，其中由信息源1产生待传输的数字信号。由编码器2为这一数字信号编码，将3位数据(X3X2X1)编码成4位数据(Y3Y2Y1Y0)，图2示出编码器2的一实例。

在图2中，逐位排列的3位输入数据(X3、X2和X1)对应编码器2输出的三个最高有效位(Y3、Y2和Y1)。寄存器11～13及异或电路14和15使用输入位X2和X1计算Y0，Y0是输出数据(Y3、Y2、Y1、Y0)的最低有效位。

具体地说，位X1和锁在寄存器11中的数据由异或电路14组合，并将结果锁入寄存器12。被锁在寄存器12中的数据和位X2由异或电路15进行组合，并将结果锁入寄存器13。寄存器13中的数据被作为输出位Y0，并被反馈到寄存器11的输入。在计算位Y0时，编码器2不使用输入信号的最高有效位X3或是输出信号的最高有效位Y3。由于这两位不参与位Y0的计算，它们被认为是构成了一个并行路径。与此相反，位X2及Y2，以及位X1和Y1不构成各自的并行路径，因为编码器2用这些位来计算位Y0。按照这种方式，该编码器构成了一个卷积编码器，其编码系数为3/4(输入位与输出位之比)，而限制长度为4(输出的位数)。

编码器2的输出被供给变换电路3(图1)，它按照诸如PSK或QAM的格构代码调制方法对这一输出进行变换。变换电路3主要由ROM构成，利用指令预先为其编程，在CPU控制下执行信号点变换方式。变换电路3的输出被供给调制器4，后者按照已变换的信号调制载波；调制器4的输出通过传输线5传输。

对变换电路3来说，可以采用例如称为“16QAM”的数字调制方法。这种方法是考虑到每个4位输出信号(Y3Y2Y1Y0)可以取16个可能值(0至15)中的任意一个值，从而把每个输出信号值变换成其相应的信号点，如图3所示。例如，若输出信号值为2(即二进制符号的0010)，这一输出值就被变换成信号点S2。如果输出信号值为8(1000)，就被变换成信号点S8。

图3所示的16个信号各自可被分解成两个相互垂直的分量I和Q。I分量可被作为余弦分量，而Q分量可作为正弦分量。每个信号点被随机地分配给图3中的特定坐标值。例如，图3中的信号点S9可用下式代表：

            S9＝3cosωt＋3sinωt            (1)

如果S_ii和S_iq分别与信号点Si的I分量和Q分量相等，上式(1)可被归纳成以下公式：

            Si＝S_ii×cosωt＋S_iq×sinωt    (2)其中的ω是载波角频率，t是时间。

图3中所示的16个信号点S0～S15是通过变换电路3由4位信息(Y3Y2Y1Y0)变换而来的。根据变换的结果，调制器4调制载波的幅值和相位。也就是说要计算载波与I分量的乘积和移相90度的载波与Q分量的乘积，并将此两个乘积相加形成输出信号。按照图3的随机方式变换而得的编码输出信号(Y3Y2Y1Y0)容易受到传输线5中的噪声的损害。这种噪声主要是由于传输线自身内部的温度变化造成的。

为了降低传输线噪声的损害，采用所谓分集方法把16个信号点分割成8个子集或组。分集方法的处理结果如图4所示。

参见图4，16个信号点被分割成2个子集，使每个子集中的信号点之间的距离最大。每个子集再被分割成2个子集，仍使每个子集中的信号点间的距离最大。再次把每个子集分割成2个子集，仍令每个子集中的信号点间的距离最大。按照这种方式分割各个子集，直至最终使每个子集包含二个信号点。结果如图5所示，得到8个子集0～7。每个子集包括图3中的二个信号点。例如，子集0包括信号点S0(其值为0000)和信号点S8(其值为1000)。信号点按下述方式配对，使一个子集中的每个信号点值的3个最低有效位相同。另外，每个子集中各个信号点值的最高有效位(它对应图17中的并行路径)总是取相反的值。例如在子集0中，信号点S0的最高有效位为“0”，而信号点S8的最高有效位为“1”；此外，信号点S0和S8的3个最低有效位均为“0000”。

对其它子集来说，子集1包含信号点S1(0001)和S9(1001)。子集2包含信号点S2(0010)和S10(1010)。子集3包含信号点S3(0011)和S11(1011)。子集4～7包含类似的相关信号点S4和S12；S5和S13；S6和S14；以及S7和S15。