[发明专利]在网络同步调制解调器中的定时恢复

说明书

本发明涉及诸如调制解调器的数据通信设备，更具体地讲是涉及与网络同步的调制解调器。

对大多数用户来说，电话本地回路仍是在用户的数据通信设备，即调制解调器，和作为公共交换电话网(PSTN)一部分的本地中心局之间的主要传输介质。电话本地回路是一种调制解调器传输信号被限制在具有3.5千赫(kHz)带宽的语音频带上的模拟传输介质。随着已有的象Prodigg^R那样的面向数据的服务和通过著名的Internet对信息进行的简单访问在数量和种类上的增长，用户已表示希望电话本地回路上的数据传输速度能增加到超过目前通过现有调制解调器可以得到的速度。

在下述美国专利申请中公开了一种显著提高电话本地回路上数据传输速度的高速调制解调器技术：Ayanoglu等人申请，标频为“与远端编码解码器同步的高速调制解调器”，序号为071963539，于1992年10月20日提交；N.R.Dagdeviren申请，题为“具有接收信号和被发送信号比较信号装置的调制解调器”，序号为08/080161，于1993年6月21日提交；和Ayanoglu等人申请，题为“具有均衡装置的高速量化电平采样调制解调器”，序号为08/176742，于1994年1月3日提交。具体地讲，这些专利申请描述了一种高速调制解调器技术，调制解调器在时间和量化电平两方面均与PSTN的模数(A/D)和数模(D/A)转换器，即量化设备同步。这种同步使量化电平的一个子集能被用作信令字母集从而大大减少了被传输数据信号上的由PSTN导入的量化噪声。从而大大提高了数据传输速度。例如，这种同步方案允许调制解调器以PSTN时钟速率进行操作，并在某种诸如不在电话本地回路上限制频带的假设下，可理论上在电话本地回路上获得64千位每秒(kb/s)的数据速率。这里使用这种高速调制解调器技术的调制解调器被称作“量化电平采样”(QLS)调制解调器，而在QLS数据通信系统中传输的信号被称作“脉冲化”的信号。

正如刚提到的，为了使上述QLS调制解调器的调制模式进行工作，必须在PSTN的QLS调制解调器和网络采样时钟之间的发送和接收方向上进行时间同步。由于网络采样时钟控制PSTN中所有量化设备的采样间隔，所以这种同步是必须的。例如，从QLS调制解调器发向其本地中心局的数据符号必须在A/D转换器读取各样本的精确时刻到达本地中心局的A/D转换器。类似地，正在接收的QLS调制解调器必须与其本地中心局的网络采样时钟同步。不幸的是，任何测量为定时抖动的定时偏差会把符号间干扰引入相应接收到的数据信号之中。对于这些高的数据速率，QLS数据通信系统中的最大允许定时抖动通常非常小。例如，针对高于42千位/秒(Fb/s)数据传输速率的最大允许定时抖动会低于70纳秒(ns)。

我们提出了一个使QLS调制解调器与PSTN中网络采样时钟同步的定时系统。具体地讲，定时信号被叠加到从PSTN发送到接收方QLS调制解调器的脉冲化信号上。根据这个接收到的定时信号，接收方QLS调制解调器与网络采样时钟相互同步。

在本发明的实施例中，脉冲化信号包括可以由一个远端QLS调制解调器或在网络内的信号源提供的数据承载样本和至少一个其电平周期性地交替改变的非用户数据承载(NUDB)样本。接收方QLS调制解调器从这种周期性交变的信号电平中取出定时信息从而使QLS调制解调器与网络采样时钟同步。另外，接收方QLS调制解调器使用取出的定时信息来消除NUDB样本对收到的QLS信号的数据承载样本的畸变效应。

根据本发明的特点，我们认识到既然PSTN中的A/D和D/A转换器根据同一网络采样时钟进行操作，则使QLS调制解调器与下行采样频率同步等价于使QLS调制解调器与上行采样频率同步。使用该原理，我们的定时系统把所有的定时信息只放入下行脉冲化信号中而接收方QLS调制解调器在两个方向上获得了同步。

图1是有关量化电平采样(QLS)数据通信系统的一部分的方框图；

图2给出一个由QLS调制解调器提供的脉冲化信号的DSO表示的说明性部分；

图3是一个网络电平QLS调制解调器的方框图；

图4是一个体现用在QLS数据通信系统中的本发明的原理的说明性定时模式；

图5是一个典型的μ律编码表；

图6是一个有关体现本发明的原理的网络电平QLS调制解调器的一部分的方框图；

图7是一个有关体现本发明原理的QLS调制解调器的一部分的方框图；

图8是一个有关体现本发明原理的启动阶段的说明性流程图；

图9是一个有关消除定时信号的回声信号的方法的说明性流程图；