(57)【要約】【課題】アナログモデムからデジタルモデムの方向で３３．６ｋｂｐｓよりも高いレートを達成するための事前符号化および復号化システムを提出する。【解決手段】プリコーダ１０は、フィードバックフィルタ１２も含む。フィードバックフィルタ１２は、マッピングコンステレーション信号１８の関数としてフィードバック信号１６を生成し、離散モジュロ加算器１４は、マッピングコンステレーション信号１８をフィードバック信号１６の関数として、かつプリコーダ１０への入力信号２０の関数として生成する。離散モジュロ加算器は、マッピングコンステレーション信号１８の振幅が制限されるように、プリコーダ１０について選択されるコンステレーションレベルに対するインデックスを利用する【選択図】図１
2004506345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号からマッピングコンステレーション信号を生成するプリコーダであって、
複数の別個の範囲内の入力信号を基本レベルにマッピングすることで、前記入力信号から前記マッピングコンステレーション信号を生成する離散モジュロ加算器を備え、前記複数の別個の範囲の前記基本レベルへのマッピングは、前記複数の別個の範囲のうちの少なくとも２つについて異なる算術規則に従う、プリコーダ。
【請求項２】
前記複数の別個の範囲は第１の別個の範囲および第２の別個の範囲を含み、前記第１の別個の範囲は、いくつかが距離Ｄ１で隔てられた複数の信号レベルを有する第１のコンステレーションの一部を形成し、前記第２の別個の範囲は、いくつかが前記距離Ｄ１とは異なる距離Ｄ２で隔てられた複数の信号レベルを有する第２のコンステレーションの一部を形成する、請求項１記載のプリコーダ。
【請求項３】
前記第１および第２のコンステレーションは、標準Ｍｕ−ｌａｗまたはＡ−ｌａｗＰＣＭ復号化テーブルに前記レベルのサブセットを形成する、請求項２記載のプリコーダ。
【請求項４】
前記離散モジュロ加算器の第１の算術規則は、前記第１のコンステレーションをいくつかが前記距離Ｄ１で隔てられる複数の信号レベルに区分けすることで、前記第１の別個の範囲を前記基本レベルにマッピングする、請求項２記載のプリコーダ。
【請求項５】
前記離散モジュロ加算器の前記第１の算術規則はまた、前記区分けされた第１のコンステレーションにインデックスを付け、該区分けされた第１のコンステレーションを前記インデックスの関数として基本コンステレーションレベルにマッピングする、請求項４記載のプリコーダ。
【請求項６】
前記離散モジュロ加算器は、オフセットＪを前記インデックスに加算することで、前記区分けされた第１のコンステレーションを前記基本コンステレーションレベルにマッピングする、請求項５記載のプリコーダ。
【請求項７】
前記離散モジュロ加算器の第２の算術規則は、前記第２のコンステレーションをいくつかが前記距離Ｄ２で隔てられる複数の信号レベルに区分けすることで、前記第２の別個の範囲を前記基本レベルにマッピングする、請求項２記載のプリコーダ。
【請求項８】
前記基本レベルは基本コンステレーションレベル内の１つのレベルであり、前記離散モジュロ加算器は、多対一のマッピングが別個の各範囲から前記基本コンステレーションレベル内のレベルに行われるように、該別個の各範囲を前記基本コンステレーションレベル内の１つのレベルのみにマッピングする、請求項１記載のプリコーダ。
【請求項９】
前記マッピングコンステレーション信号の関数としてフィードバック信号を生成するフィードバックフィルタをさらに備え、
前記離散モジュロ加算器は、前記入力信号と前記フィードバック信号を加算して部分結果を生成する加算器と、前記部分結果から前記マッピングコンステレーション信号を生成するマッパと、を備える、請求項１記載のプリコーダ。
【請求項１０】
前記マッパは、前記マッピングコンステレーション信号の振幅が制限されるように、前記部分結果を前記コンステレーションレベルに対するインデックスの関数として前記基本コンステレーションレベルにマッピングすることで、前記マッピングコンステレーション信号を生成する、前記請求項９記載のプリコーダ。
【請求項１１】
前記マッパは、基本コンステレーションレベルおよび該基本コンステレーションレベル外のレベルから前記基本コンステレーション内のレベルへのマッピングを識別するテーブルをさらに備える、請求項９記載のプリコーダ。
【請求項１２】
前記基本コンステレーション内の複数のレベルそれぞれに関連付けられた１〜ｋのコンステレーションインデックスＢＡＳＩＣ＿ＣＯＮＳＴと、前記基本コンステレーション外の複数のレベルに関連付けられたｋ＋１〜３ｋのコンステレーションインデックスＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴとを有するテーブルをさらに備える、請求項１１記載のプリコーダ。
【請求項１３】
前記マッパは、前記部分結果を前記テーブルにおけるレベルと比較するコンパレータをさらに備える、請求項１１記載のプリコーダ。
【請求項１４】
前記マッパは、前記部分結果に最も近いと識別された前記テーブルにおけるレベルが前記基本コンステレーション内にある場合、前記基本コンステレーション内のレベルに等しいマッピングコンステレーション信号を生成する出力ブロックをさらに備える、請求項９記載のプリコーダ。
【請求項１５】
前記出力ブロックは、前記部分結果およびマッピング距離信号を加算するための加算器を備え、前記マッピング距離信号は、前記基本コンステレーション外のレベルに関連付けられた前記インデックスＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴと、前記入力信号の前記基本コンステレーションレベルに関連付けられた前記インデックスＢＡＳＩＣ＿ＣＯＮＳＴとの差に等しい、請求項９記載のプリコーダ。
【請求項１６】
入力信号を事前符号化してマッピングコンステレーション信号を生成する方法であって、
第１の算術規則に従って、第１の別個の範囲に含まれる入力信号を基本レベルにマッピングするステップと、
前記第１の算術規則とは異なる第２の算術規則に従って、第２の別個の範囲に含まれる入力信号を前記基本レベルにマッピングするステップと、
を含む、方法。
【請求項１７】
前記第１の別個の範囲は、いくつかが距離Ｄ１で隔てられた複数の信号レベルを有する第１のコンステレーションの一部を形成し、前記第２の別個の範囲は、いくつかが前記距離Ｄ１とは異なる距離Ｄ２で隔てられた複数の信号レベルを有する第２のコンステレーションの一部を形成する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記マッピングするステップは、前記第１のコンステレーションをいくつかが前記距離Ｄ１で隔てられる複数の信号レベルに区分けすることで、前記第１の別個の範囲内の入力信号を前記基本レベルにマッピングすることをさらに含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のコンステレーションにインデックスを付け、前記区分けされた第１のコンステレーションを前記インデックスの関数として基本コンステレーションレベルにマッピングするステップをさらに含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
オフセットＪを前記インデックスに加算することで、前記区分けされた第１のコンステレーションを前記基本コンステレーションレベルにマッピングするステップをさらに含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記基本レベルは基本コンステレーションレベル内の１つのレベルであり、前記マッピングするステップは、多対一のマッピングが別個の各範囲から前記基本コンステレーションレベル内のレベルに行われるように、別個の各範囲を前記基本コンステレーションレベル内の１つのレベルのみにマッピングする、請求項１６記載の方法。
【請求項２２】
前記入力信号および前記フィードバック信号を共に加算して部分結果を生成するステップと、
前記生成された部分結果が基本コンステレーションレベル内に含まれるか否かを判断するステップと、
をさらに含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記コンステレーションレベルに対するインデックスの関数として、前記基本コンステレーションレベル外の部分結果を前記基本コンステレーションレベル内のレベルにマッピングすることで、前記マッピングコンステレーション信号を生成するステップをさらに含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
複数の命令を格納したコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記複数の命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに入力信号を事前符号化してマッピングコンステレーション信号を生成する方法を実行させ、該方法は、
第１の算術規則に従って、第１の別個の範囲に含まれる入力信号を基本レベルにマッピングするステップと、
第２の算術規則に従って、第２の別個の範囲に含まれる入力信号を前記基本レベルにマッピングするステップと、
を含む、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２５】
受信信号から復号化信号を生成するデコーダであって、
複数の別個の範囲内の受信信号を基本レベルにマッピングすることで、前記復号化信号を生成するマッパを備え、
前記基本レベルへの前記複数の別個の範囲のマッピングは、前記複数の別個の範囲のうちの少なくとも２つについて異なる算術規則に従う、デコーダ。
【請求項２６】
前記複数の別個の範囲は第１の別個の範囲および第２の別個の範囲を含み、前記第１の別個の範囲は、いくつかが距離Ｄ１で隔てられた複数の信号レベルを有する第１のコンステレーションの一部を形成し、前記第２の別個の範囲は、いくつかが前記距離Ｄ１とは異なる距離Ｄ２で隔てられた複数の信号レベルを有する第２のコンステレーションの一部を形成する、請求項２５記載のデコーダ。
【請求項２７】
前記第１および第２のコンステレーションは、標準Ｍｕ−ｌａｗまたはＡ−ｌａｗＰＣＭ復号化テーブルに前記レベルのサブセットを形成する、請求項２６記載のデコーダ。
【請求項２８】
前記マッパの第１の算術規則は、前記第１のコンステレーションをいくつかが前記距離Ｄ１で隔てられた複数の信号レベルに区分けすることで、前記第１の別個の範囲を前記基本レベルにマッピングする、請求項２６記載のデコーダ。
【請求項２９】
前記マッパの前記第１の算術規則はまた、前記区分けされた第１のコンステレーションにインデックスを付け、該区分けされた第１のコンステレーションを前記インデックスの関数として基本コンステレーションレベルにマッピングする、請求項２８記載のデコーダ。
【請求項３０】
前記マッパは、オフセットＪを前記インデックスに加算することで、前記区分けされた第１のコンステレーションを前記基本コンステレーションレベルにマッピングする、請求項２９記載のデコーダ。
【請求項３１】
前記マッパの第２の算術規則は、前記第２のコンステレーションをいくつかが前記距離Ｄ２で隔てられる複数の信号レベルに区分けすることで、前記第２の別個の範囲を前記基本レベルにマッピングする、請求項２６記載のデコーダ。
【請求項３２】
前記基本レベルは基本コンステレーションレベル内の１つのレベルであり、前記マッパは、多対一のマッピングが別個の各範囲から前記基本コンステレーションレベル内のレベルに行われるように、該別個の各範囲を前記基本コンステレーションレベル内の１つのレベルのみにマッピングする、請求項２５記載のデコーダ。
【請求項３３】
複数の別個の範囲内の前記受信信号から前記基本レベルへのマッピングを識別するテーブルをさらに備え、前記基本レベルは基本コンステレーションレベル内の１つのレベルである、請求項２５記載のデコーダ。
【請求項３４】
前記テーブルは、前記基本コンステレーション内の複数のレベルそれぞれに関連付けられた１〜ｋのインデックスＢＡＳＩＣ＿ＣＯＮＳＴと、前記基本コンステレーションレベル外の複数のレベルに関連付けられたｋ＋１〜３ｋのコンステレーションインデックスＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴとを有する、請求項３３記載のデコーダ。
【請求項３５】
前記マッパは、前記テーブルに動作可能に連結されたコンパレータをさらに備え、該コンパレータは、前記受信信号に最も近いインデックスを識別する出力信号を生成する、請求項３４記載のデコーダ。
【請求項３６】
前記マッパは、前記テーブルおよび前記コンパレータに動作可能に連結された出力ブロックをさらに備え、該出力ブロックは、前記インデックスが前記基本コンステレーション信号レベル内にある場合、前記受信信号レベルに最も近いインデックスに対応する復号化信号を生成する、請求項３５記載のデコーダ。
【請求項３７】
前記マッパは、前記テーブルおよび前記コンパレータに動作可能に連結された出力ブロックをさらに備え、該出力ブロックは、前記インデックスが前記基本コンステレーションレベル外にある場合、前記インデックスにオフセットＪを足したものに対応する復号化信号を生成する、請求項３５記載のデコーダ。
【請求項３８】
受信信号を復号化する方法であって、
第１の算術規則に従って、第１の別個の範囲に含まれる受信信号を基本レベルにマッピングするステップと、
第２の算術規則に従って、第２の別個の範囲に含まれる受信信号を基本レベルにマッピングするステップと、
を含む、方法。
【請求項３９】
前記第１の別個の範囲は、いくつかが距離Ｄ１で隔てられた複数の信号レベルを有する第１のコンステレーションの一部を形成し、前記第２の別個の範囲は、いくつかが前記距離Ｄ１とは異なる距離Ｄ２で隔てられた複数の信号レベルを有する第２のコンステレーションの一部を形成する、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記マッピングするステップは、前記第１のコンステレーションをいくつかが前記距離Ｄ１で隔てられる複数の信号レベルに区分けすることで、前記第１の別個の範囲内の受信信号を前記基本レベルにマッピングすることをさらに含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
前記第１のコンステレーションにインデックスを付け、区分けされた前記第１のコンステレーションを前記インデックスの関数として基本コンステレーションレベルにマッピングするステップをさらに含む、請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
オフセットＪを前記インデックスに加算することで、前記区分けされた第１のコンステレーションを前記基本コンステレーションレベルにマッピングするステップをさらに含む、請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
前記受信信号が第１のコンステレーションレベルに含まれるか、第２のコンステレーションレベルに含まれるかを識別するステップをさらに含む、請求項３８記載の方法。
【請求項４４】
前記受信信号にインデックスを関連付けるステップをさらに含み、前記インデックスは、前記識別されたコンステレーション信号レベル内の、前記受信信号に等しい信号レベルを識別する、請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
マッピングインデックス信号を形成するステップをさらに含み、前記マッピングインデックス信号は、前記基本レベルに関連付けられるように、オフセットＪと関連付けられたインデックスの和に等しい、請求項４４記載の方法。
【請求項４６】
前記関連付けるステップは、前記受信信号を受信信号レベルおよびそれぞれに関連付けられるインデックスのテーブルと比較するステップをさらに含む、請求項４４記載の方法。
【請求項４７】
前記基本レベルは基本コンステレーションレベル内の１つのレベルであり、前記マッピングするステップは、１対１のマッピングが別個の各範囲から前記基本コンステレーションレベル内のレベルに行われるように、該別個の各範囲を前記基本コンステレーションレベル内の１つのレベルのみにマッピングする、請求項３９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明はアナログモデム技術に関する。特に、アナログモデムからデジタルモデムの方向でより高いレートを達成する新しい事前符号化方式を提案する。
【０００２】
［発明の背景］
図８は、公衆交換電話網（以下「ＰＳＴＮ」）内のエンドツーエンド伝送の基本要素を示す。図示のＰＳＴＮは、第１および第２のユーザ、第１および第２の中央局、および交換デジタル網を含む。アナログ加入者線路はユーザを各自の中央局に接続し、交換デジタル網は中央局同士を接続する。アナログ加入者線路は、アナログ信号をユーザ機器から関連する市内中央局に伝送する従来の撚り対線である。中央局において、アナログ信号は、帯域制限フィルタを実施した後、非線形符号化規則を用いてアナログ／デジタル変換を共に実施するチャネルユニットフィルタおよびコーデックにより、６４ｋｂｐｓのＤＳ０デジタルデータストリームに変換される。その結果得られるＤＳＯストリームは、交換デジタル網を介して各自の宛先中央局に送信される。
【０００３】
中央局１において、ユーザ１の線路信号が最初に帯域制限される。次に、帯域制限されたアナログ信号が８ｋサンプル／秒でサンプリングされてから、ＰＣＭ符号化と呼ばれる非線形マッピング規則を用いて８ビットデジタル表現に変換される。この符号化は略対数的であり、その目的は比較的大きなダイナミックレンジの音声信号をサンプル当たり８ビットのみを用いて表現できるようにすることである。
【０００４】
ユーザ１および２は、デジタルデータを図８の構成を介して伝送するために、図９に示すような従来のモデムを用いうる。従来のモデムは、ユーザのデジタルデータをシンボルシーケンスに符号化する。それゆえ、エンドツーエンド接続で利用可能な約３．５〜４ｋＨｚの帯域幅を介して伝送することのできる適宜帯域制限されたアナログ信号としてシンボルシーケンスを表すことができる。図９の例示的なモデムは、デジタル／アナログコンバータ（すなわちＤ／Ａ）、アナログ／デジタルコンバータ（すなわちＡ／Ｄ）、およびハイブリッドを備える。Ａ／ＤおよびＤ／Ａは、ＰＣＭ符号化および復号化をそれぞれ実行する。
【０００５】
アップストリーム方向、すなわちユーザ１から中央局へのＰＣＭベースバンド変調は、特殊な等化問題を呈する。たとえば、アップストリーム方向におけるＰＣＭベースバンド変調の１つの潜在的な用途は、「５６ｋ」モデムとの併用である。しかし、「５６ｋ」モデムは、当該周波数帯ではゼロを有する。零周波数におけるゼロは、アナログ加入者線路から中央局機器への変成器結合に起因する。したがって、電話回線はＤＣ信号を渡さない。ＤＣ付近の低周波数もまた、このチャネルの線形等化を除外するために大幅に減衰される。さらに、中央サイトモデムは、中央局におけるＰＣＭコーデックのサンプリングレートおよび等化レベルを用いるよう制限されているため、初期のＶ．３４モデムの場合のように、通過帯域変調を用いる５６ｋモデムの場合にＤＣでのゼロの回避は不可能である。
【０００６】
このチャネルを等化する１つの考えられうる方法は、線形等化器を用いて、チャネル応答を、依然としてチャネルにゼロを保有するが、最尤系列（ＭＬＳＥ）復号化または判定帰還式等化（ＤＦＥ）等の非線形技術を用いて対処可能なより単純な「部分」応答に低減するというものである。しかし、これはダウンストリーム方向とも呼ばれるデジタルモデムからアナログモデムへの方向においてのみ可能である。この方法または任意の線形等化方式がアップストリーム方向において功を奏さない理由は、ＰＣＭコーデックレベル自体しか無傷の（ＵＮＳＣＡＴＨＥＤ）ＰＣＭコーデックを通過することができないためである。ＰＣＭレベルシーケンスをフィルタリングしたものはすべて、これらレベルの線形的な組み合わせであり、一般に、ＰＣＭレベル自体ではない。このような中間レベルがＰＣＭコーデックにより量子化されると量子化雑音が信号に導入され、Ｖ．３４技術よりも有利なあらゆる利点が消されてしまう。
【０００７】
したがって、アナログモデムからの伝送を等化することのできるシステムが必要とされている。
【０００８】
［発明の概要］
本発明者は、発明の背景において言及した欠点を克服する１つの方法は、受信器でのＭＬＳＥまたはＤＦＥの代わりに、送信器で事前符号化を用い、受信器において復号化を用いることであると気付いた。この方法では、ＰＣＭレベルをシンボルコンステレーションとして用いることができる。プリコーダと線形等化器を組み合わせると、チャネルによって導入される符号間干渉（ＩＳＩ）がなくなる。このように、ＰＣＭコーデックで到来する信号にはＩＳＩがなく、等化雑音は導入されない。
【０００９】
事前符号化を実施する最も単純な方法は、部分応答を等化するフィードバックフィルタを実施することである。しかしこれは、チャネルしたがって部分応答が当該帯域にゼロを保有する場合には実用的ではない。その理由は、フィードバックフィルタが部分応答を等化するため、部分応答がゼロを有する周波数において非常に大きな利得を有するからである。この周波数に対応する伝送された信号の成分は大幅に増幅されることとなり、不安定なフィードバックループになる。
【００１０】
当該周波数帯に深刻なチャネルの減衰が存在する際の等化に対する魅力的な解決策として、トムリンソンハラシマ事前符号化（「ＴＨＰ：ＴＯＭＬＩＮＳＯＮ　ＨＡＲＡＳＨＩＭＡ　ＰＲＥＣＯＤＩＮＧ」）が現れた。内容を参照により本明細書に援用するＭ．　ＴＯＭＬＩＮＳＯＮ　“ＮＥＷ　ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ　ＥＱＵＡＬＩＺＥＲ　ＥＭＰＬＯＹＩＮＧ　ＭＯＤＵＬＯ　ＡＲＩＴＨＭＥＴＩＣ”（ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　ＬＥＴＴＥＲＳ　ＶＯＬ．　７，　ＰＰ．　１３８　　１３９、ＭＡＲＣＨ　１９７１）、および内容を参照により本明細書に援用するＨ．　ＨＡＲＡＳＨＩＭＡ　およびＨ．　ＭＩＹＡＫＡＷＡ　“ＭＡＴＣＨＥＤ−ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ　ＦＯＲ　ＣＨＡＮＮＥＬＳ　ＷＩＴＨ　ＩＮＴＥＲＳＹＭＢＯＬ　ＩＮＴＥＲＦＥＲＥＮＣＥ”（ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳ．　ＣＯＭＭＵＮ．　ＶＯＬ．　ＣＯＭ−２０，　ＰＰ．　７７４−８０、ＡＵＧＵＳＴ　１９７２）を参照されたい。ＴＨＰは、潜在的な誤り伝播の問題がない受信器における判定帰還式等化（ＤＦＥ）に等しい。
【００１１】
部分応答がゼロを有する周波数における非常に大きな利得の問題に対する賢い解決策は、以下のようにＴＨＰに提供される。フィードバックループの出力が現行の閾値を越える場合は常に、伝送された信号が、これを範囲内に戻すモジュロ演算を受ける。これは、送信器のフィードバックループにおける不安定性を取り除く。受信器もまた、送信器におけるモジュロ演算を考慮しなければならない。モジュロ演算は定数の引き算として表すことができるため、受信器はその定数を受信した信号に加算することで補償する。送信器が定数を差し引いて送信された値を範囲内に戻す場合は常に、受信器で受信する値は範囲外であることから、受信器はこの補償をいつ行うかわかっている。受信器が定数を加算することによって受信信号を補償すると、受信信号は範囲内に戻る。
【００１２】
しかし、標準のＴＨＰ方式は、受信器が等化雑音を導入せずにはモジュロ補償を実施することができないため、アップストリーム方向でのＰＣＭ符号化には有効ではない。送信器が標準ＴＨＰモジュロ演算を実施する場合、受信した信号は、定数分だけシフトしたＰＣＭ値に相当する値と共にＰＣＭコーデックに到来する。一般に、各ＰＣＭ値が、定数分だけシフトした場合、別のＰＣＭ値であるように、ＰＣＭ値と定数のセットを見つけることは不可能である。したがって、上記ＴＨＰ方式は、ＰＣＭモデムには有効ではない。
【００１３】
この発明は、標準ＴＨＰアルゴリズムを、ＰＣＭモデムにおける使用に適合するよう変更する。送信器において実施される算術モジュロ演算の代わりに、本発明は、離散モジュロ演算を利用して、基本コンステレーションレベル外のコンステレーションレベルをレベルの基本コンステレーション内のコンステレーションレベルにマッピングする。本発明によれば、プリコーダが、複数の別個の範囲内の入力信号を、異なる算術規則に従って、基本コンステレーションレベル内の基本レベルにマッピングする。この演算は、送信された信号の振幅を制限するため、ＰＣＭコーデックで受信した信号が常に等化雑音のないＰＣＭレベルセット内にあることを保証しながら、フィードバックループの不安定性を取り除く。同様に、デコーダは、受信器が受信したＰＣＭ値を正確にシンボルコンステレーションにマッピングするように定義される。
【００１４】
本発明の一態様によれば、プリコーダは、入力信号からマッピングコンステレーション信号を生成する。プリコーダは、複数の別個の範囲内の入力信号を基本レベルにマッピングすることでマッピングコンステレーション信号を生成する離散モジュロ加算器を備える。基本レベルへの複数の別個の範囲のマッピングは、少なくとも２つの別個の範囲について異なる算術規則に従う。
【００１５】
別の態様において、本発明は、第１の別個の範囲内に含まれる入力信号を第１の算術規則に従って基本レベルにマッピングし、第２の別個の範囲に含まれる入力信号を第２の算術規則に従って基本レベルにマッピングする事前符号化方法を含む。
【００１６】
本発明の一態様において、受信モデムのデコーダは、受信信号から復号化信号を生成する。デコーダは、複数の別個の範囲内の受信信号を基本レベルにマッピングすることにより、復号化信号を生成するマッパを備える。基本レベルへの複数の別個の範囲のマッピングは、少なくとも２つの別個の範囲について異なる算術規則に従う。
【００１７】
別の態様において、本発明は、第１の別個の範囲内に含まれる受信信号を第１の算術規則に従って基本レベルにマッピングし、第２の別個の範囲に含まれる受信信号を第２の算術規則に従って基本レベルにマッピングする復号化方法を含む。
【００１８】
本発明の特徴および利点は、同一の参照符号が別の図を通して同一要素を指す添付の図に示される、以下の説明から明白になろう。
【００１９】
［発明の詳細な説明］
図１は、プリコーダ１０のブロック図を示す。プリコーダ１０は、離散モジュロ加算器１４を備える。離散モジュロ加算器１４は、入力信号２０からマッピングコンステレーション信号１８を生成する。離散モジュロ加算器は、複数の別個の範囲内の入力信号を基本レベルにマッピングすることによって、マッピングコンステレーション信号１８を生成する。基本レベルへの複数の離散範囲のマッピングは、複数の別個の範囲のうちの少なくとも２つについて異なる算術規則に従う。
【００２０】
図２のテーブル３０に示すように、各コンステレーション４２、４４、および４６は別個の範囲を含むことができる。たとえば、コンステレーション４２は４つの別個の範囲（すなわち、振幅範囲２．５〜１．５、１．５〜０．５、−０．５〜−１．５、−１．５〜−２．５）を含む。これら別個の各範囲の中心点は、１つの振幅の距離によって隔てられる。コンステレーション４４もまた４つの別個の振幅範囲８〜１０、６〜８、４〜６、および２．５〜４を含むことができ、コンステレーション４６は４つの別個の振幅範囲−８〜−１０、−６〜−８、−４〜−６、および−２．５〜−４を含むことができる。
【００２１】
離散モジュール加算器１４は、第１の算術規則を適用して、図２のコンステレーション４２内の別個の範囲をコンステレーション４２内のインデックス３１で識別される信号レベルにマッピングすることができる。離散モジュロ加算器１４はまた、第２の算術規則を適用して図２のコンステレーション４４内の別個の範囲を、コンステレーション４２内のインデックス３１で識別される信号レベルにマッピングすることもできる。コンステレーション４２内の別個の範囲をコンステレーション４２内の信号レベルにマッピングするために必要な算術規則は、コンステレーション４４内の別個の範囲をコンステレーション４２内の信号レベルにマッピングするために必要な算術規則とは異なる。離散モジュロ加算器１４は、各種の算術規則を行うための、デジタル信号プロセッサ等のプロセッサを含むことができる。
【００２２】
本発明の一態様において、プリコーダ１０は、フィードバックフィルタ１２も含むことができる。フィードバックフィルタ１２は、マッピングコンステレーション信号１８の関数としてフィードバック信号１６を生成し、離散モジュロ加算器１４は、マッピングコンステレーション信号１８をフィードバック信号１６の関数として、かつプリコーダ１０への入力信号２０の関数として生成する。離散モジュロ加算器は、マッピングコンステレーション信号１８の振幅が制限されるように、プリコーダ１０について選択されるコンステレーションレベルに対する（図２の）インデックス３１を利用することができる。
【００２３】
離散モジュロ加算器１４は、加算器２２およびマッパ２４も備えることが可能である。加算器２２は、フィードバック信号１６および入力信号２０を共に加算して部分結果２６を生成する。マッパ２４は、基本コンステレーションレベル外の部分結果２６を基本コンステレーションレベルにマッピングすることによって、マッピングコンステレーション信号１８を生成する。
【００２４】
図１にさらに示すように、マッパ２４は、基本コンステレーションレベル内のレベルおよび基本コンステレーションレベル外のレベルの双方を識別するテーブル３０を含むことができる。テーブル３０はさらに、基本コンステレーション外のレベルから基本コンステレーション内のレベルへのマッピングを、テーブル３０内のレベルに関連付けられたインデックス３１の関数として識別する。
【００２５】
図２は、図１のプリコーダ１０および図５のデコーダ１１０によって利用される例示的なテーブル３０のグラフ表現を示す。例示的なテーブル３０は全部で１２のレベルを有し、各レベルは水平線で識別される。テーブル３０は２つの列も含み、一方は振幅とラベルされ、他方はインデックス３１とラベルされる。振幅列は、各レベルに１つずつ、１２のエントリを有する。インデックス列もまた、各レベルに１つずつ１２のエントリを有する。したがって、図２に示すように、振幅９およびインデックス６は双方ともレベル１に関連付けられており、振幅７およびインデックス５は双方ともレベル２に関連付けられており、振幅５およびインデックス４は双方ともレベル３に関連付けられており、（以下同様）、振幅−９およびインデックス−６は双方ともレベル１２に関連付けられている。
【００２６】
例示的なテーブル３０におけるレベルはまた、３つの別個のコンステレーション、すなわち基本コンステレーション４２、正コンステレーション４４、および負コンステレーション４６に細分することも可能である。基本コンステレーション４２は、振幅レベルゼロから正負双方の方向に広がる。通常、基本コンステレーションは、振幅ゼロから正負双方の方向に等距離広がる。正コンステレーション４４は、基本コンステレーションの最大レベルから上方に広がり、負コンステレーション４６は基本コンステレーションの最小レベルから下方に広がる。たとえば、図２に示すように、基本コンステレーションは振幅｛２，１，−１，−２｝を含むか、またはインデックス｛２，１，−１，−２｝を含む。正コンステレーションは振幅｛３，５，７，９｝またはインデックス｛３，４，５，６｝を含む。負コンステレーションは振幅｛−３，−５，−７，−９｝またはインデックス｛−３，−４，−５，−６｝を含む。本発明の好ましい実施形態において、基本コンステレーションは−ｋからｋまで広がるインデックスのセットを含み、正コンステレーションはｋ＋１から３ｋまで広がるインデックスのセットを含み、負コンステレーションは−ｋ−１から−３ｋまで広がるインデックスのセットを含む。
【００２７】
振幅エントリは、ＰＣＭコーデックレベルに見られるように、テーブルにおけるレベル間の隔たりが変化しうることを示している。図２の例示的な基本コンステレーション４２内のレベル間の隔たりは１つの振幅に等しいが、その一方で例示的な正コンステレーション４４内のレベル間の隔たりは２つの振幅に等しい。したがって、正コンステレーション４４は振幅レベル２．５から振幅レベル１０までの範囲であり、負コンステレーション４６は−２．５から−１０の範囲であり、基本コンステレーション４２は振幅レベル２．５から−２．５の範囲である。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態において、インデックス間の隔たりは、コンステレーションに関係なく一定である。図１に示すように、連続したレベル間のインデックスの隔たりは常に１に等しい。したがって、図２に示す連続したレベル間の振幅差が変化する場合があるにもかかわらず、連続したレベル間のインデックスの差は一定である。
【００２９】
図２の例示的なテーブル３０はまた、第１の矢印セット４８を用いて、正コンステレーション４４内のレベルから基本コンステレーション４２内のレベルへのマッピングを示す。第２の矢印セット５０は、負コンステレーション４６内のレベルから基本コンステレーション４２内のレベルへのマッピングを示す。第１の矢印セット４８は、正コンステレーション内のインデックス｛３，４，５，６｝に関連付けられたレベルがそれぞれ、基本コンステレーション内のインデックス｛−２，−１，１，２｝に関連付けられたレベルにマッピングされることを識別する。第２の矢印セット５０は、負コンステレーション内のインデックス｛−３，−４，−５，−６｝に関連付けられたレベルがそれぞれ、基本コンステレーション内のインデックス｛−２，−１，１，２｝に関連付けられたレベルにマッピングされることを識別する。このように、正コンステレーション４４内のレベルから基本コンステレーション４２内のレベルへの１対１のマッピングがあり、また、負コンステレーション４６内のレベルから基本コンステレーション４２内のレベルへの別の１対１のマッピングがある。
【００３０】
マッピング矢印４８および５０は、複数の別個の範囲を基本レベルにマッピング可能なことも示す。たとえば、コンステレーション４４内の別個の振幅範囲８〜１０（すなわち、インデックスレベル６）はコンステレーション４２内のインデックスレベル２にマッピングされ、別個の振幅範囲−２．５〜−４（インデックスレベル−３）もまたインデックスレベル２にマッピングされ、別個の振幅範囲１．５〜２．５もまたインデックスレベル２にマッピングされる。換言すれば、別個の信号範囲８〜１０、−２．５〜−４、および１．５〜２．５はすべて同じ基本インデックスレベル２にマッピングされる。
【００３１】
インデックスレベル２へのこれら別個の範囲のマッピングは、異なる算術規則に従ってマッピングされる。第１の算術規則は、別個の振幅範囲８〜１０を基本インデックスレベル２にマッピングし、第２の算術規則は別個の振幅範囲１．５〜２．５を基本インデックスレベルにマッピングする。
【００３２】
図２に示すように、例示的な第１の算術規則は、基本コンステレーション４２を１つの振幅の距離で隔てられた４つの異なる信号レベルに区分けする。第１の算術規則はまた、区分けされた基本コンステレーション４２にインデックス２、１、−１、−２を付すこともできる。次に、定数ゼロをインデックスに加算することで、基本コンステレーション４２内の振幅範囲が信号レベルにマッピングされる。
【００３３】
例示的な第２の算術規則は、正コンステレーション４４を２つの振幅の距離で隔てられた４つの異なる信号レベルに区分けする。第２の算術規則はまた、区分けされた正コンステレーション４４にインデックス３、４、５、６を付すこともできる。次に、定数をインデックスに加算することで、正コンステレーション４４内の振幅範囲が信号レベルにマッピングされる。基本コンステレーション４２への正コンステレーション４４および負コンステレーション４６のマッピングの詳細を以下に述べる。
【００３４】
本発明の別の態様によれば、正コンステレーション内の各レベルは、選択されたインデックス付けシステムに基づいて基本コンステレーション内のレベルにマッピングされる。コンステレーション内のインデックスに基づいた、基本コンステレーションと基本コンステレーション外のレベルの間でのこの形態のマッピングを離散モジュロ演算と呼ぶことにする。好ましくは、離散モジュロ演算は、基本コンステレーション内のインデックスと基本コンステレーション外（すなわち正コンステレーション４４および負コンステレーション４６）のインデックスの間でのシフト演算として定義される。シフト演算は、定数Ｊを基本コンステレーション外のレベルに関連付けられたインデックスに加算することで実施することができる。
【００３５】
例示的なシフト演算は次のようなものである。
基本コンステレーション内のインデックスがＢＡＳＩＣ＿ＣＯＮＳＴ（ただし、ＢＡＳＩＣ＿ＣＯＮＳＴは−ｋ〜ｋ）とラベルされ、
正コンステレーション内のインデックスがＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴ（ただし、ＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴはｋ＋１〜３ｋ）とラベルされる場合、
正コンステレーション４４内のレベルは、以下の式に従って基本コンステレーション４２内のレベルにマッピングされる。
ＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴ＞２ｋの場合、インデックスＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴ→ＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴ−（２＊Ｋ）
ＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴ≦２Ｋの場合、インデックスＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴ→ＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴ−（２＊ｋ）−１
式中、→はマッピング関数を識別する。
【００３６】
たとえば、基本コンステレーションはインデックス｛−２，−１，１，２｝を含み、正コンステレーションはインデックス｛３，４，５，６｝を含む。このコンステレーションのセットが与えられると、マッピングは次のように計算される。
インデックス６は６−（２＊ｋ）＝６−４＝２にマッピングされ、
インデックス５は５−（２＊ｋ）＝５−４＝１にマッピングされ、
インデックス４は４−（２＊ｋ）−１＝４−４−１＝−１にマッピングされ、
インデックス３は３−（２＊ｋ）−１＝３−４−１＝−２にマッピングされる。
この例では、レベルサブセット｛５，６｝についての定数はＪ＝２＊ｋであり、レベルサブセット｛３，４｝についての定数はＪ＝２＊ｋ−１である。
【００３７】
同様にして、負コンステレーション内のインデックスを基本コンステレーション内のレベルにマッピングすることができる。
基本コンステレーション内のインデックスがＢＡＳＩＣ＿ＣＯＮＳＴ（ただし、ＢＡＳＩＣ＿ＣＯＮＳＴは−ｋ〜ｋ）とラベルされ、
負コンステレーション内のインデックスがＮＥＧＡＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴ（ただし、ＮＥＧＡＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴは−ｋ−１〜−３ｋ）とラベルされる場合、
負コンステレーション４６内のレベルは、以下の式に従って基本コンステレーション４２内のレベルにマッピングされる。
ＮＥＧＡＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴ＜−（２ｋ）の場合、インデックスＮＥＧＡＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴ→ＮＥＧＡＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴ＋（２＊Ｋ）
ｎｅｇａｔｉｖｅ＿ｃｏｎｓｔ≧−（２ｋ）の場合、インデックスＮＥＧＡＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴ→ＮＥＧＡＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴ＋（２＊Ｋ）＋１
式中、→はマッピング関数を識別する。
この離散モジュロ演算は、基本コンステレーション外のテーブルにおける信号を基本コンステレーション内の信号にマッピングすることで、信号の振幅を制限する関数を実施する。このマッピング関数により、プリコーダ１０（および図５のデコーダ１１０）は、フィードバックフィルタ１２によって生じる潜在的な不安定性を取り除くことができる。以上で、図１および図２に示すテーブル３０の基本要素の説明を終える。
【００３８】
さらに図１を参照すると、マッパ２４は、コンパレータ３２および出力ブロック３４も含むことができる。コンパレータ３２は、部分結果２６をテーブル３０内のレベルと比較する。たとえば、コンパレータは、部分結果２６に最も近いテーブル３０内のレベルを識別することができる。
【００３９】
出力ブロック３４は、マッピングコンステレーション信号１８を生成する。マッピングコンステレーション信号１８は、部分結果が基本コンステレーション外のレベルであった場合でも、基本コンステレーションの範囲内にある。特に、ブロック３４によって出力されるマッピングコンステレーション信号１８は、識別されたレベルが基本コンステレーション内にある場合には部分結果２６に等しい。代替として、識別されたレベルが基本コンステレーション外にある場合には、マッピングコンステレーション信号１８は部分結果とマッピング距離信号とを足したものに等しくセットされる。マッピング距離信号は、入力信号の基本コンステレーションレベルに関連付けられたインデックスＢＡＳＩＣ＿ＣＯＮＳＴと、受信器において予期される基本コンステレーション外のレベルに関連付けられたインデックスＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴとの間の距離に等しい。マッピング距離の決定についてのさらなる詳細は、図４の説明の下で考察する。
【００４０】
図１はまたフィードバックフィルタ１２の詳細も示している。フィードバックフィルタは、１つまたは複数の遅延素子Ｄ１、Ｄ２、．．．、ＤＮと、１つまたは複数の加重素子ａ１、ａ２、．．．、ａＮとを備えることができる。したがって、フィードバックフィルタ１２は、加重係数がａ１、ａ２、．．．、ａＮであるフィードバックコネクションを提供する。フィードバックフィルタ１２を用いて、入力信号２０が送信される通信チャネルの部分応答をモデリングすることが可能である。
【００４１】
図３は、モデム７０における図１のプリコーダ１０を示す略ブロック図である。モデム７０は、プリコーダ１０、デジタル／アナログコンバータ６０（Ｄ／Ａ）、ハイブリッド６２、およびアナログ／デジタルコンバータ６４（Ａ／Ｄ）を備える。アナログ加入者線路６８は、モデム７０をＰＳＴＮに動作可能に接続する。
【００４２】
ハイブリッド６２は、モデム７０をアナログ加入者線路６８に動作可能に接続する。ハイブリッドは、一対の導体（すなわちアナログ加入者線路）で搬送される二重アナログ信号を２対の導体で搬送される別個のアナログ信号に変換するために用いられる受動装置として一般に説明することができる。当業者はハイブリッド装置の使用および動作に精通していることから、当業者が本発明を製造または実施できるようにするためにその詳細な説明は必要ない。
【００４３】
Ｄ／Ａは、デジタル信号をアナログ加入者線路を介して送信するためにアナログ信号に変換し、Ａ／Ｄは、アナログ加入者線路から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／ＤコンバータおよびＤ／Ａコンバータは、ＣＯＤＥＣ（コーダ／デコーダ）機能を実施可能なものとしても説明することができる。本発明の一実施形態において、Ａ／ＤはＭｕ−ｌａｗ（ミューロー）ＣＯＤＥＣを実施する。当業者は非線形Ｍｕ−ｌａｗおよびＡ−ｌａｗ信号圧縮アルゴリズムに精通している。Ｍｕ−ｌａｗアルゴリズムは２５５の別個の信号変換値を含み、Ａ−ｌａｗは２５６の値を用いる。しかし、本発明の広義の原理は、特定の量子化方式に制限されない。
【００４４】
図４は、入力信号を事前符号化してマッピングコンステレーション信号を生成する本発明による方法を示すフローチャートである。本方法は、第１の別個の範囲に含まれる入力信号を第１の算術規則に従って基本レベルにマッピングするステップ（ステップ８６、８８、９８、１００）と、第２の別個の範囲に含まれる受信信号を第２の算術規則に従って基本レベルにマッピングするステップ（ステップ８９〜１００）とを含む。
【００４５】
本方法は、ステップ８２においてマッピングコンステレーション信号からフィードバック信号を生成するステップ、およびステップ８６〜１００においてフィードバック信号および入力信号に対して離散モジュロ演算を行うステップも含むことができる。離散モジュロ演算は、マッピングコンステレーション信号の振幅が制限されるように、プリコーダに選択されるコンステレーションレベルに対するインデックスに基づくことができる。
【００４６】
図４はまた、離散モジュロ演算が、ステップ８４において入力信号とフィードバック信号を共に加算して部分結果を生成するステップと、ステップ８６において、生成された部分結果が基本コンステレーションレベル内に含まれるか否かを判断するステップと、ステップ８９〜１００において、基本コンステレーションレベル外の部分結果をレベルに対するインデックスの関数として基本コンステレーションレベル内のレベルにマッピングすることによって、マッピングコンステレーション信号を生成するステップとを含むことができることも示す。
【００４７】
特に、ステップ８６において、本方法は、ステップ８４において計算された部分結果が基本コンステレーション４２の範囲内にあるか否かを判断する。これは、部分結果をテーブル３０のエントリと比較することによって実施することができる。部分結果が基本コンステレーション４２の範囲内にある場合、処理はステップ８８に進み、範囲内にない場合、処理はステップ８９に進む。
【００４８】
ステップ８８において、マッピングコンステレーション信号が部分結果８８に等しくセットされる。たとえば、部分結果が基本コンステレーション内にある場合には、フィードバックにより部分結果は範囲外にされず、したがってマッピングは要求されない。ステップ８８の後、処理はステップ９８に進む。
【００４９】
ステップ８９において、本方法は、部分結果が基本コンステレーションの最小値未満であるか否か、または部分結果が基本コンステレーションの最大値よりも大きいか否かを判断する。部分結果が基本コンステレーションの最小値未満である場合、本方法はステップ９０に分岐する。部分結果が基本コンステレーションの最大値よりも大きい場合、本方法はステップ９４に分岐する。
【００５０】
ステップ９０において、本方法はマッピング距離ｐｊを決定する。マッピング距離ｐｊ＝インデックスＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴとインデックスＢＡＳＩＣ＿ＣＯＮＳＴとの間の振幅差である。インデックスＢＡＳＩＣ＿ＣＯＮＳＴは、入力信号の基本コンステレーションレベルに関連付けられたインデックスであり、インデックスＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴは、図２の正コンステレーション４４に見られるレベルに関連付けられたインデックスである。特に、インデックスＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴは、入力信号の基本コンステレーションレベルにマッピングされる正コンステレーション４４内のインデックスである。インデックスＰＯＳＩＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴはテーブル３０から得ることができる。ステップ９０の後、処理はステップ９２に進む。
【００５１】
ステップ９２において、マッピングコンステレーション信号が、マッピング距離ｐｊと部分結果との和に等しくセットされる。ステップ９２の後、処理はステップ９８に進む。
【００５２】
ステップ８９から続くステップ９４において、本方法はマッピング距離ｎｊを決定する。マッピング距離ｎｊ＝インデックスＮＥＧＡＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴとインデックスＢＡＳＩＣ＿ＣＯＮＳＴとの間の振幅差である。インデックスＢＡＳＩＣ＿ＣＯＮＳＴは、入力信号の基本コンステレーションレベルに関連付けられたインデックスであり、インデックスＮＥＧＡＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴは、図２の負コンステレーション４６に見られるレベルに関連付けられたインデックスである。特に、インデックスＮＥＧＡＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴは、入力信号の基本コンステレーションレベルにマッピングされる負コンステレーション４６内のインデックスである。インデックスＮＥＧＡＴＩＶＥ＿ＣＯＮＳＴはテーブル３０から得ることができる。ステップ９４の後、処理はステップ９６に進む。
【００５３】
ステップ９６において、マッピングコンステレーション信号が、負の量であるマッピング距離ｎｊと部分結果との和に等しくセットされる。ステップ９６の後、処理はステップ９８に進む。
【００５４】
ステップ９８において、プリコーダ１０はマッピングコンステレーション信号１８を出力する。ステップ１００において、本方法が終了する。
【００５５】
図５は、受信信号１１４から復号化信号１１２を生成するデコーダ１１０のブロック図を示す。デコーダ１１０はマッパ１１６を備える。マッパは、複数の別個の範囲（すなわち振幅範囲８〜１０、−２．５〜−４、および１．５〜２．５）内の受信信号を基本レベル（すなわち、図２のインデックスレベル２）にマッピングすることによって復号化信号１１２を生成する。基本レベルへの複数の別個の範囲のマッピングは、複数の別個の範囲のうちの少なくとも２つについて異なる算術規則に従う。デコーダ１１０はデジタルモデム内に配置することができ、好ましくは、デジタルモデムは通信サービスプロバイダの中心ロケーションにある。
【００５６】
図２のテーブル３０に見られるように、各コンステレーション４２、４４、および４６は別個の範囲を含むことができる。たとえば、コンステレーション４２は４つの別個の範囲（すなわち、振幅範囲２．５〜１．５、１．５〜０．５、−０．５〜−１．５、−１．５〜−２．５）を含む。これら別個の範囲の中心点は、１つの振幅の距離によって隔てられる。コンステレーション４４は４つの別個の振幅範囲８〜１０、６〜８、４〜６、および２．５〜４を含み、コンステレーション４６は４つの別個の振幅範囲−８〜−１０、−６〜−８、−４〜−６、および−２．５〜−４を含む。
【００５７】
マッパ１１６は、第１の算術規則を適用して、コンステレーション４２内の別個の範囲をコンステレーション４２内のインデックス３１で識別される信号レベルにマッピングすることができる。マッパ１１６はまた、第２の算術規則を適用して、コンステレーション４４内の別個の範囲を、コンステレーション４２内のインデックス３１で識別される信号レベルにマッピングすることもできる。コンステレーション４２内の別個の範囲をコンステレーション４２内の信号レベルにマッピングするために必要な算術規則は、コンステレーション４４内の別個の範囲をコンステレーション４２内の信号レベルにマッピングするために必要な算術規則とは異なる。１つのコンステレーション（たとえばコンステレーション４２）についての受信信号レベルへの振幅範囲の区分けが、別のコンステレーション（たとえばコンステレーション４４）についての受信信号レベルへの振幅範囲の区分けとは異なりうるため、これら算術規則が異なりうる。マッパは、コンステレーションの区分け、および様々な算術規則に従っての基本コンステレーション４２内レベルへの受信レベルのマッピングに必要な演算を行うための、デジタル信号プロセッサ等のプロセッサを含むことができる。
【００５８】
マッパ１１６は、基本コンステレーション外のレベルのサブセットに関連付けられた図２のインデックス３１に定数Ｊを加算することで、少なくとも基本コンステレーション外のレベル（すなわち、コンステレーション４４、４６）のサブセットを基本コンステレーション４２内のレベルにマッピングすることができる。
【００５９】
定数Ｊのインデックス３１への加算に基づいたマッピング関数の説明的な例を図２に示す。例示的な正コンステレーション４４はインデックス｛３，４，５，６｝を有する信号レベルを含み、図示の基本コンステレーション４２は、インデックス｛−２，−１，１，２｝を有する信号レベルを含む。正コンステレーション４４は、２つのインデックスサブセット｛３，４｝および｛５，６｝に分割することができる。第１のサブセット｛３，４｝の場合、定数Ｊ＝２＊ｋ−１であり、第２のサブセット｛５，６｝の場合、定数Ｊ＝２＊ｋである。ただし、ｋもまた定数である。ｋが−２に等しくセットされる場合：
第１のサブセットについては、Ｊ＝２＊（−２）−１＝−５
第２のサブセットについては、Ｊ＝２＊（−２）＝−４
【００６０】
したがって、第１のサブセットの場合、３が３＋（−５）＝−２にマッピングされ、４は４＋（−５）＝−１にマッピングされる。第２のサブセットの場合、５は５＋（−４）＝１にマッピングされ、６は６＋（−４）＝２にマッピングされる。よって、定数Ｊ＝−５を加算することで、インデックス｛３，４｝→｛−２，−１｝、定数Ｊ＝−４を加算することで、インデックス｛５，６｝→｛１，２｝。ただし、「→」はマッピング関数を表す。
【００６１】
定数Ｊは、受信信号のレベルが受信信号レベルの基本コンステレーション４２内にあるか、または外にあるかに依存する定数として特徴付けることができる。たとえば、受信信号レベルが基本コンステレーション内にある場合、Ｊ＝０である。すなわち、受信信号レベルのインデックスは、定数Ｊの加算によって変更されない。対して、受信信号レベルが基本コンステレーション外である場合、Ｊを−４に等しくセットしうる。これは、基本コンステレーション外の受信信号レベルのインデックスを、信号レベルの基本コンステレーション内の信号レベルインデックスにマッピングさせる。
【００６２】
本発明の別の特徴は、基本コンステレーションレベル外の各レベル４４、４６を基本コンステレーションレベル４２内の１つのレベルのみにマッピングするマッパ１１６を提供する。図２は、基本コンステレーションレベル外のレベルから基本コンステレーションレベル内のレベルへのこのような１対１のマッピングを提供するテーブル３０を示し説明する。
【００６３】
図５にさらに示すように、デコーダ１１０は、マッパ１１６と動作可能に連結された図２のテーブル３０を含むことができる。テーブル３０は、受信信号レベルの基本コンステレーションを識別し、基本コンステレーション外の受信信号レベルから基本コンステレーション内の受信信号レベルにマッピングする。テーブル３０におけるマッピングは、受信信号レベルの基本コンステレーション外のレベルに関連付けられたインデックス３１をベースとすることができる。
【００６４】
図５のマッパ１１６はまた、テーブル３０に動作可能に連結されたコンパレータ１２０も備えることができる。コンパレータは、受信信号レベル１１４に最も近いインデックス１３を識別する出力信号を生成する。
【００６５】
マッパ１１６はまた、コンパレータ１２０およびテーブル３０に動作可能に連結された出力ブロック１２２も備えることができる。受信信号レベル１１４のインデックスが受信信号レベルの基本コンステレーション４２内にある場合、出力ブロックは、受信信号レベルに最も近いインデックス３１に対応する復号化信号１１２を生成する。受信信号レベル１１４のインデックスが受信信号レベルの基本コンステレーション４２外にある場合、出力ブロック１２２は、受信信号レベルに関連付けられているインデックスと定数Ｊの和に対応する復号化信号１１２を生成する。すなわち、出力ブロックは、定数Ｊを受信信号レベル１１４に関連付けられたインデックスに加算して、マッピングインデックス信号を生成する。次に、出力ブロックはマッピングインデックス信号に対応する受信信号レベルを出力する。
【００６６】
図６は、受信信号１１４を復号化して復号化信号１１２を生成する本発明による方法を示すフローチャートである。本方法は、第１の算術規則に従って、第１の別個の範囲内に含まれる受信信号を基本レベルにマッピングするステップ（ステップ１２５）と、第２の算術規則に従って、第２の別個の範囲内に含まれる受信信号を基本レベルにマッピングするステップ（ステップ１２７）とを含む。
【００６７】
特に、本方法はステップ１２１において開始される。ステップ１２２において、デジタルネットワークから受信信号１１４が得られる。その後、ステップ１２３において、デコーダ１１０が、受信信号１１４を含むコンステレーションレベルを識別する。たとえば、デコーダ１１０は、受信信号が第１、第２、または第３のコンステレーションレベルのいずれにあるかを決定する。ステップ１２３の後、処理はステップ１２４に進む。
【００６８】
ステップ１２４において、受信信号が識別された第１のコンステレーションにある場合、デコーダ１１０は受信信号処理をステップ１２５に分岐する。ステップ１２６において、受信信号が識別された第２のコンステレーションにある場合、デコーダ１１０は受信信号処理をステップ１２７に分岐し、ステップ１２８において、受信信号が識別された第Ｎのコンステレーションにある場合、デコーダ１１０は受信信号処理をステップ１２９に分岐する。デコーダ１１０は、受信信号レベルを図２のテーブル３０と比較することで、受信信号レベルがいずれのコンステレーションに含まれるかを判断することができる。
【００６９】
ステップ１２５において、デコーダ１１０は、第１の算術規則に従って、第１の別個の振幅範囲内の受信信号を基本レベルにマッピングする。基本レベルは、たとえば、図２の基本コンステレーション４２に含まれることができる。ステップ１２７において、デコーダ１１０は、第２の算術規則に従って、第２の別個の範囲内の受信信号を基本レベルにマッピングし、ステップ１２９において、第Ｎの算術規則に従って、第Ｎの別個の範囲内の受信信号を基本レベルにマッピングする。ステップ１２５、１２７、および１２９の後、処理はステップ１３１において終了する。
【００７０】
図７は、本発明により、受信信号１１４を復号化して復号化信号１１２を生成する、より具体的な方法を示すフローチャートである。本方法は、受信信号レベルの基本コンステレーション外の受信信号を受信信号レベルの基本コンステレーション内のレベルにマッピングすることを含む。本発明の一態様において、受信信号レベルの基本コンステレーション外のレベルの少なくともサブセットが、レベルのサブセットに関連付けられたインデックスの関数として基本コンステレーション内のレベルにマッピングされる。特に、定数Ｊを基本コンステレーションレベル外の受信信号レベルに関連付けられたインデックスに加算することで、基本コンステレーション外のレベルのサブセットをマッピングすることができる。
【００７１】
特に、本方法はステップ１３０において開始される。ステップ１３２において、デジタル網から受信信号１１４が得られる。ステップ１３２の後、処理はステップ１３４に進む。
【００７２】
ステップ１３４において、デコーダ１１０はインデックス３１に受信信号を関連付ける。デコーダ１１０は、インデックス３１を受信信号に関連付けるために、コンパレータ１２０およびテーブル３０を用いることができる。コンパレータ１２０は、テーブル３０にアクセスして、受信信号に最も近いテーブル内の振幅レベルを識別することが可能である。次に、テーブル３０内で識別された振幅レベルに関連付けられたインデックスを受信信号１１４に関連付けることができる。
【００７３】
ステップ１３６において、デコーダ１１０は、受信信号１１４が基本コンステレーションまたはレベル内にあるか外にあるかを判断する。受信信号１１４が基本コンステレーションレベル内にある場合、処理はステップ１４０に進む。受信信号１１４が基本コンステレーションレベル外にある場合、処理はステップ１３８に進む。
【００７４】
ステップ１３８において、デコーダ１１０は、受信信号を基本コンステレーション４２レベルにマッピングする。受信信号１１４は、定数Ｊを受信信号レベルに関連付けられたインデックスに加算することで、基本コンステレーションにマッピングされる。定数Ｊと、受信信号レベルに関連付けられたインデックスとの和は、マッピングインデックス信号と呼ばれる。ステップ１３８において、処理はステップ１３９に進む。
【００７５】
ステップ１３９において、デコーダは、マッピングインデックス信号に対応する復号化信号１１２を出力する。ステップ１３９の後、処理はステップ１４２に進む。
【００７６】
ステップ１４０において、デコーダは、受信信号のインデックスに対応する復号化信号１１２を出力する。ステップ１４０の後、処理はステップ１４２において終了する。
【００７７】
事前符号化方法の例示的な動作
Ａ）送信したいシーケンスを以下とする。
２，−２，−２，２，１，−１，−２，２
Ｂ）また、フィードバックフィルタ係数は１および−１であるものと想定する。よって、送信されるのは、現行の入力信号から先に送信されたサンプルを差し引いたものである。ゆえに、
Ｃ）最初の入力信号＝２の場合、加算器２２の最初の出力（すなわち、部分結果信号２６）は、
２−０＝２
であり、これは範囲内にあるため、２として送信される。
Ｄ）２番目の入力信号＝−２の場合、加算器２２の２番目の出力（すなわち、部分結果信号２６）は、
−２−２＝−４
である。
【００７８】
この値は基本コンステレーション４２の範囲外であるため、図４のステップ８９〜９６において略述した離散モジュロ演算を行わなければならない。図２に示すテーブルを用いて、入力信号＝−２の場合に、正コンステレーション４４内の対応するインデックスは３であることを識別することができる。それゆえ、
ｐｊ＝入力信号の基本コンステレーションレベルにマッピングされる正コンステレーション内のレベルに関連付けられたインデックスと入力信号のインデックスとの間の振幅差であり、したがって、
ｐｊ＝［（３）−（−２）］の絶対値＝５
ゆえに、ステップ９２に従って、マッピングコンステレーション信号＝ｐｊ＋部分結果＝５＋（−４）＝１である。
よって、２番目に送信される値は１である。
Ｅ）３番目の入力信号＝−２の場合、加算器２２の１番目の出力（すなわち部分結果信号２６）は、
−２−１＝−３
である。
この値は基本コンステレーション４２の範囲外であるため、図４のステップ８９〜９６において略述した離散モジュロ演算を行わなければならない。図２に示すテーブルを用いて、入力信号＝−２の場合に、正コンステレーション４４内の対応するインデックスは３であることを識別することができる。それゆえ、
ｐｊ＝入力信号の基本コンステレーションレベルにマッピングされる正コンステレーション内のレベルに関連付けられたインデックスと入力信号のインデックスとの間の振幅差であり、したがって、
ｐｊ＝［（３）−（−２）］の絶対値＝５
ゆえに、ステップ９２に従って、マッピングコンステレーション信号＝ｐｊ＋部分結果＝５＋（−３）＝２である。
よって、３番目に送信される値は２である。
Ｆ）４番目の入力信号は２であり、加算器２２の出力（すなわち、部分結果信号２６）は、
２−２＝０
であり、これは範囲内にあるため、０として送信される。
Ｇ）５番目の入力信号は１であり、加算器２２の出力（すなわち、部分結果信号２６）は、
１−０＝１
であり、これは範囲内にあるため、１として送信される。
Ｈ）６番目の入力信号は−１であり、加算器２２の出力（すなわち、部分結果信号２６）は、
−１−１＝−２
であり、これは範囲内にあるため、−２として送信される。
【００７９】
デジタルモデム内の受信器は、正または負のコンステレーション内のレベルを受信するときは常に、テーブル３０において識別されるように、その対応するレベルを基本コンステレーション内のレベルにマッピングする。受信器におけるこのマッピングは、送信されているレベルに依存するシフト演算として定式化することができる。基本コンステレーション内のレベルと、負コンステレーション内の対応するレベルとの間の差をｎｊとすると、受信器における負コンステレーションからのマッピングを、受信値へのオフセットｎｊの加算として考えることができる。したがって、受信器における応答を示すことで上記例を完了すれば、以下が得られる。
【００８０】
【表】
2004506345.tif 000003
【００８１】
本発明の少数の特定の実施形態を説明したが、当業者には様々な代替、変更、および改良が容易に思い浮かぶであろう。本開示により自明なかかる代替、変更、および改良は、本明細書に特に述べられていなくとも本開示の一部であるものであり、本発明の精神および範囲内にあるものである。したがって、上記説明は例としてのものであり、制限するのものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるプリコーダのブロック図である。
【図２】
図１のプリコーダによって利用される例示的なテーブルの図的表現である。
【図３】
モデム内の図１のプリコーダを示す略ブロック図である。
【図４】
本発明による事前符号化方法を示すフローチャートである。
【図５】
本発明によるデコーダのブロック図である。
【図６】
本発明による復号化方法を示すフローチャートである。
【図７】
本発明によるより具体的な復号化方法を示すフローチャートである。
【図８】
従来の公衆交換電話網のブロック図である。
【図９】
従来のモデムのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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