[发明专利]恢复叠加的模拟和数字信号的线性预测方法及设备

说明书

本发明属数据通信技术领域。具体地说，本发明提出一种利用预测技术使得在将数字和模拟信号叠加起来进行传输的通信系统中恢复这两个信号的质量得到改善的技术。

为了增加有限带宽信道的信息载运量，业已开发了一些技术，使得模拟信号(例如话音信号)和数字数据信号可以同时在单一个信道上进行传输。一种技术称为统计多路传输，利用模拟语音信号的无声部分发送数据。这种统计多路传输有一些缺点。首先，无声检测后一些背景噪声较强的环境(例如移动通信系统)下不很容易。其次，由于语音信号段的开始和结束部分受到斩削，因此降低了它的质量。此外，所发送的数据的数据通过量和延迟都是变化的。另外两种技术是时分多路传输和频分多路传输，这两种技术已经用来为单一信道提供可以同时进行语音和数据通信的能力。采用频率共享技术，由于可用带宽在许多应用中被分割，则导致数据率低和/或语音质量差的结果。采用时间共享技术，已经达到随着数字化的语音信号一起能以9.6至19.2千位/秒的数据率发送数据信号。通过改变语音/数据的分配比例，可以获得从语音质量低而数据率高到语音质量高而数据率低的各种不同的效果。

然而，实现语音和数据信号的时分多路传输需要有标准的语音编码器和调制解调器，因此实现的成本有可能超过某些应用所要求的成本。

近来，在转让给本发明的受让人的、1993年6月14日提出的专利申请“模拟和数字的同时通信”中揭示了一种技术，通过将语音信号叠加在振幅受数字数据调制的正交模拟载波信号上来实现模拟和数字的同时通信。该专利在此列为参考文件。在该专利中还揭示了在发射机和接收机中都采用线性预测来改善语音和数字信号的恢复质量的方法。在发射机中采用线性预测，要求将所用的预测系数发送给接收机，这样就减小了可用带宽。虽然可以通过采用低阶线性预测的方案来减小传输预测系数所需的带宽，但这类方案却减小了线性预测为恢复语音和数据信号所带来的效益。因此，用户面临着这样一种矛盾的选择：或者为了保证数据和语音恢复处理的精度而牺牲传输语音和数据的可用带宽，或者为了保证可用带宽而牺牲语音和数据信号恢复处理的精度。由于用一个信号叠加在另一个信号上的方式来传输语音和数据信号看来会得到广泛的应用，因此就希望为这类应用开发出一种技术，既能用线性预测来改善信号恢复的质量，又不需要发射机将预测系数发送给接收机。

广义地说，本发明通过在接收机中采用线性预测来改善在含有一对相互叠加信号的发送信号中的各个信号恢复的质量。这个恢复处理是通过根据所接收到的发射信号产生对这对信号中的一个信号进行预测的预测系数、再用这些预测系数来恢复这对信号而实现的。本发明可用于各种类型的叠加信号，并不要求在发射机中采用线性预测，非常有利。

在所揭示的这些实施例中，发射信号含有叠加在数字信号上的模拟信号。按照本发明的第一实施例，模拟信号的预测系数是根据接收信号产生的。这些预测系数再用来从接收信号中恢复模拟和数字信号。在本发明的第二实施例中，按照第一实施例所恢复的模拟信号看作为模拟信号的初步估计值，然后用对这个初步模拟信号估计值所形成的那些预测系数来产生模拟和数字信号的最终估值。在所揭示的另外一些实施例中，预测系数发送给接收机，而叠加在数字信号上的模拟信号则是一个剩余模拟信号。在这种情况下，对这个剩余模拟信号的预测系数是根据接收信号产生的，并不考虑所发送的预测系数。所产生的这些预测系数用来恢复数字信号和剩余模拟信号。然后再用所发送的那些预测系数对剩余模拟信号进行处理，恢复模拟信号。

这里所公开的几种产生模拟信号的预测系数的技术包括：将接收信号作为一个纯模拟信号进行处理，确定接收信号的自相关系数和用这些自相关系数产生模拟信号的预测系数，再确定模拟信号的自相关系数和用这些自相关系数产生模拟信号的预测系数。

在本说明的附图中：

图1为本发明第一实施例的原理方框图，其中线性预测只在接收机中采用；

图2为本发明第二实施例的原理方框图，其中线性预测也只在接收机中采用；

图3为本发明第三实施例的原理方框图，这时将图1所示实施例修改成在发射机中也采用线性预测的实施例；

图4为本发明第四实施例的原理方框图，这是将图2所示实施例修改成在发射机中也采用线性预测的实施例；

图5为图1至4中的数据检测器135和213的一个实施例的原理方框图；

图6为图1至4中的数据检测器135和213的另一个实施例所执行的操作流程；

图7为图1至4中的预测恢复电路133和212可以采用的一个操作流程；以及