CN1541465A - 发送器与接收器 - Google Patents

Abstract

发送器(1)具有一A/D转换器(4)，把每一预定周期来自话筒(2)的输入信号转换为多位数字信号。编码器(6)把数字信号划分为块，把一校验位添加到每一块，并生成编码的信号。传输单元(8)以编码信号调制载波并把调制的载波从天线(10)发送。接收器(12)有两个调谐单元(18A，18B)。从调谐单元(18A，18B)输出且彼此相关的编码信号输入到解码器(20)。解码器(20)检验对应的编码信号每一块的奇偶性，从对应于彼此相关的编码信号块选择无差错块。

Description

发送器与接收器

技术领域

本发明涉及一种发送器和接收器，并特别涉及装有对传输差错测量的数字发送器和数字接收器。

背景

在数字无线发送和接收系统中，发送器发送包括以有“1”或“0”电平的数字数据调制的载波的信号，同时接收器接收调制的信号，并从接收的信号恢复数字信号。在发送器和接收器之间的无线传输通路中受噪声等的影响，可能发生“1”或“0”电平数据不能正确恢复为具有“1”或“0”电平。

用于检验是否有任何这种差错的一种技术是RSSI系统。根据这一系统，在接收器检验接收电平以找出可能包含差错的数字数据部分。另一种技术是在发送器向发送之前的数字数据的每一采样或每一帧，添加一种差错检测代码，并基于该差错检测代码判断是否已进行了错误的传输。例如当发送音频信号时，一个例子是，从对音频信号以预定采样频率采样所得的预定位数的数字信号，并在模拟到数字(A/D)转换器中转换每一所得采样值。一个帧是组合为一数据块的多个这种数字信号。而且，还开发了一种技术，根据这种技术，在发送器添加差错检测代码，并在接收器进行纠错。

然而RSSI系统只能近似确定可能包含差错的部分。

当差错检测代码用来检测差错时，差错检测代码添加到每一采样或帧，并因而如果在采样或帧中检测到差错，则这样的采样或帧必须被抛弃。即使当包含差错的采样或帧部分很小时，数据整个的采样或帧也必须抛弃。即使只抛弃一个采样或帧，特别是在数字化音频信号中，相对于数据中小的差错声音也会有很大畸变。

纠错即使一个典型的例子是BCH代码技术，根据这种技术，向信息位添加冗余位，使矫正能够达到由矫正能力确定的程度。例如，通过向四个信息位添加三个冗余位，就提供了一位的矫正能力。这种情形下，如果出现超过矫正能力的差错，则进行不适当的矫正，其结果是大的畸变。如果希望增加矫正能力以避免不适当的矫正，则必须增加冗余位数，其结果是降低传输效率。特别是在无线通信信号中，可能发生称为突发差错的连续位中的差错。于是为了避免借助于纠错码纠错，必须相对于相同误码率的随机差错增加矫正能力。其结果是，必须添加更多的冗余位，结果进一步降低了传输效率。

本发明的一个目的是要提供一种发送器和接收器，能够高度精确地进行差错检测及可靠的代码纠错，而不会降低传输效率。

本发明的公开

根据本发明的发送器包括一A/D转换器，用于把模拟输入信号转换为有多个位的数字信号。数字信号以预定的采样间隔相继出现。发送器的编码装置把数字信号划分为多个块，并向每一块添加一校验位，从而传输编码信号。形成每一块的位数可任意确定。例如，一个块可由一位形成。在发送信号之前调制装置使用编码的信号调制载波。调制装置可采用任何用于调制数字信号的已知先有技术的调制技术。

校验位是被添加以便对包含在多个位的数据中的“1”位形成和的位且添加的校验位等于预定的奇数或偶数值。例如，在偶数奇偶校验中，如果在一个数据中“1”电平的位数为奇数，则使用校验位“1”。如果“1”电平的位数为偶数，则使用校验位“0”。在奇数奇偶校验中，当“1”电平的位数为奇数，则使用校验位“0”，而如果“1”电平的位数为偶数，则使用校验位“1”。例如当使用偶数奇偶校验时，可包括校验位的“1”电平位数在接收侧计数，并如果计数为偶数，则判断数据没有差错。如果计数为奇数，则判断该数据包含差错。

如果被检验差错的位数很大，例如要对整个一个数字信号检验差错，则增加了这样的可能性，即虽然检验结果指示没有差错，但实际上存在差错。换言之，差错检测精确性低。这就是说，被检验差错的位数应当小。根据本发明，要被检验差错的不是一个整个的数字信号，而是把数字信号划分为多个块，并向每一块添加奇偶性。可对每一块进行差错检验，并因而能够增加差错检验的精确性。当一个块只包含一位时，可实现最大检测精确性。如果检测到差错，且数据要被被抛弃，则只是形成一个数字信号一部分的块需要被抛弃。

当模拟输入信号是音频信号时，形成一个块的高阶位数最好小于形成一个块的低阶位数。例如，一个高阶位可用于形成一个块，而一个低阶位块可由多个位形成。当音频信号被数字化时，高阶位，例如最高有效位，可用作为符号位。如果这一位错了，则会对声音质量造成很大影响。考虑代表音频信号较大电平部分的其它的高阶位。例如，在第八位(MSB)用作为符号位的一8-位数字信号中，可通过第一到第七位表示最大六十四(64)个电平。第七位可表示最大电平64的一半32。这样，声音质量很大程度依赖于高阶是否包含差错。这就是对每一高阶位单个检验其是否包含差错的原因。

最好对每一校验位以相关块格式化，使至少一个校验位位于与其相关块分离。

在传输通路中某些情形下，可能共同出现差错。这种情形下，如果各块和相关的校验位一个接一个地传输，它们两者可能都还出错。结果是不能检测到出错。为了避免这种情形，块和相关校验位彼此分开，其结果是改进了检测的精确性。

根据本发明的接收器包括多个解调装置，用于从上述发送器发送的调制信号解调编码信号。提供了至少两个解调装置。多个解调装置的每一个向解调装置输入对彼此对应的编码信号。该解调装置包括奇偶检验装置，该装置对向其施加的对应的编码信号各块进行奇偶检验，以及第一块选择装置，该装置基于奇偶检验的结果选择并输出较少差错对应的编码信号对应的块之一。

以这种配置，通过对相互对应的块进行奇偶检验，能够知道哪一个块包含差错。如果一个块包含差错，则选择没有差错的一个块。因而，如果块包含差错，这种差错能够被校正。

解码装置可包含第二块选择装置，该装置当多个编码信号对应的一个的对应块不含差错时，选择多个对应的编码信号有较低误码率的一个。

当判断没有对应的编码信号对应的块包含差错时，必须确定应当选择这些块的哪一个。要判断有差错的块由于与引入块的差错发送的相关校验位而没有差错。这种情形下，可考虑带有较小误码率的编码信号的块具有不含差错的较高可能性。(误码率是表示编码信号的块中多少块包含差错的比率)。因而根据本发明，选择带有较小编码信号误码率的块，以便改进所选块的可靠性。

检测装置可包括第三块选择装置，当对应的多个编码信号对应的块包含差错时，该装置选择先前输出的编码信号的对应的块。

当所有的块包含差错时，必须确定代替含差错块输出的一个块。这种情形下，在输出当前含差错的编码信号之前输出对应的编码信号块。例如，当音频信号数字化时，当前和先前数字音频信号之间很少出现大的电平差。因而，先前的编码信号可能是可很好代替的。此外，被代替的不是整个编码信号，而只是包含差错的块，因而代替对编码信号的影响总的来说很小。

解码装置可包括编码信号选择装置，当相互对应的编码信号从多个解调装置向其输入时，该装置对各块进行奇偶检验，并选择有低误码率的编码信号之一。这种情形下，解码装置包括代替装置，用于以另一编码信号中对应的无差错块，代替选择的编码信号中含差错的块。

使用装置配置，首先从多个编码信号选择带有较低误码率的变信号，且判断不包含差错的块按其原样输出。只替换那些含差错的块。因而，在与多个编码信号中对应的块相互比较的比较中，能够以较高速率进行处理。

解码装置可包括存储器装置，用于在其中存储先前输出的编码相信号，并还包括读取装置，用于当多个编码信号中对应的块都包含差错时，输出先前输出的编码信号中对应的块。

使用这一配置，即使当多个对应的编码信号中对应的块都含有差错时，先前输出的编码信号中对应的块也可能被选择。当相互对应的块都包含差错时，在该编码信号之前输出的编码信号中对应的块被输出。例如，考虑从数字化音频信号所得的信号，很少发生信号电平突然变化，因而先前的编码信号能够满意地被替代。此外，所选择的不是全部编码信号，而只是包含差错的块，这种替代总来说能够对编码信号影响很小。

附图的简要说明

图1是根据本发明的实施例的发送器和接收器的一框图。

图2a到2c是用于说明图1所示发送器中由编码器进行的编码的图示。

图3是图1的发送器的编码器操作的流程图。

图4是图1的接收器解码器一例操作的流程图。

图5a到5d是用于说明由图1的接收器解码器进行的解码的图示。

图6是图1的接收器解码器另一例操作的流程图。

实施本发明的最佳方式

如图1所示，根据本发明一实施例的发送器1包括一模拟输入信号源，例如话筒2。由话筒2拾取的音频信号施加到A/D转换器4。A/D转换器4以预定的采样频率对音频信号采样，并将其转换为多个位，例如16位数字音频信号。数字音频信号以采样频率倒数的间隔出现。这些数字音频信号相继施加到编码器6，在此它们被转换为编码信号。实际上，编码器6组合给定数目的这种编码信号形成一个帧。帧结构与本发明的主题不直接相关，因而本发明以下的说明是假设编码信号从编码器6输出给出的。编码信号耦合到发送单元8。使用编码信号在发送单元8的调制器中数字化调制载波，其结果得到调制的信号。调制信号在发送单元8的输出部分被放大，并通过天线10发送。

根据本发明的实施例，从天线10发送的调制信号由接收器12接收。接收器12包括多个，例如在多个通路A和B中的两个接收单元14A和14B。接收单元14A包括一天线16A和调谐单元18A。类似地，接收单元14B包括一天线16B和调谐单元18B。在每一天线16A和16B接收的调制信号，分别在调谐单元18A和18B的解调装置中被解调为编码信号。

为了防止由调谐单元18A和18B输出的编码信号之间出现大的差值，天线10，16A和16B这样定位，使得天线10与16A之间的距离能够基本上等于天线10与16B之间的距离。天线10，16A和16B的定位还确定为要防止产生多通路。例如天线10，16A和16B配置在没有障碍的几十平方米相对小面积内。

来自调谐单元18A和18B信号对应的编码信号在解码器20中解码，然后在数字到模拟(D/A)转换器(未示出)中转换为模拟音频信号，在放大器(未示出)中放大，并通过扬声器系统(未示出)发出。

现在，参照图2a到2c及3说明编码器6中进行的编码。图2a示出来自A/D转换器4的16位数字音频信号。16位数字音频信号的位D15是最高有效位(MSB)，位D0是最低有效位(LSB)。D15用作为符号位。数字音频信号被划分为十(10)块。具体来说，四位D15，D14，D13，和D12的每一个各形成一个块，且位D11，D10，D9，D8，D7，D6，D5，D4，D3，D2，D1和D0相邻的两个形成各块。使用较少的位形成在数字音频信号的较高阶位部分中一个块。

如图2b所示，校验位附加到每一块。具体来说，校验位P9附加到位D15。对位D14提供校验位P8，对位D13提供校验位P7，对位D12提供校验位P6。校验位P5附加到两位D11和D10，校验位P4附加到两位D9和D8，校验位P3附加到两位D7和D6，校验位P2附加到两位D5和D4，校验位P1附加到两位D3和D2，且校验位P0附加到两位D1和D0。

每一校验位的值这样选择，使得相关块中“1”的和与校验位的和为奇数(1)或偶数(0)。在所示的例子中，选择每一校验位的值以提供偶数的和。就是说，采样偶数奇偶性系统。

当收到添加有校验位的块时，对具有“1”的该块中的位和附加到该块的校验位计数。如果具有“1”的位的总数是偶数，则证明该块发送没有差错。与此类似，通过把数字音频信号划分为多个块并把校验位附加到每一块，如果部分数字音频信号包含差错，则不必抛弃整个数字音频信号，而只要抛弃含差错的块即可。

可以考虑向一个16位的数字音频信号添加一个校验位。然而这种情形下，如果在连续的或非连续的位中出现差错，如果差错以奇数位出现则能够检测到差错出现，但不能检测到差错以偶数位出现。因而，为了尽可能降低多位差错的出现，一个数字信号被划分为多个块，使得对于一个校验位的信息位的数目能够很小。

数字音频信号中的高阶位起着重要作用。例如，作为符号位的位D15指示数字音频信号是为正还是为负。位D14指示数字音频信号的最大电平的一半电平的存在或缺失。类似地，位D13指示最大电平的四分之一电平的存在或缺失，以及位D12指示最大电平的八分之一电平的存在或缺失。如果在这些位任何之中没有检测到差错，则声音质量将大受影响。这就是在数字音频信号高阶部分一个块由一位形成的原因，使得能够对它们个别地检测差错。

这样，通过把一个数字音频信号划分为多个块并向每一块附加一校验位，能够改进差错检测精确性。

图2c示出用于传输的信号格式，包括带有校验位的块。在这一格式中，由较高阶位D15-D12各位形成的四个块相继配置，且用于这些块的校验位P9-P6相继配置在与相关块分开的位置处，即在低阶位置。由低阶位D11-D0与它们相关的校验位P5-P0形成的六个块，相继配置在位D15-D12及位P9-P6之间。

用于较高阶位D15-D12的校验位P9-P6与相关高阶分开的原因如下。如果高阶位D15-D12和校验位P9-P6相继发送，差错可能在这些位相继位中出现，其结果是错误判断实际包含差错的位没有包含差错。通过在与相关高阶位D15-D12分开的位置配置校验位P9-P6，能够降低这种差错相继出现中的错误检测可能性。由于如上所述高阶位具有对声音质量明显的影响，间隔配置是为了防止错误检测。不必说，用于其余块的校验位可与相关块分开。

校验位确定和格式化在解码器6中进行。例如解码器6包括CPU或DSP，其操作方式如图3流程图中所示。用于位D15-D12的校验位P9-P6的值被确定(步骤S2，S4，S6，S8)。类似地确定用于D11-D10的校验位P5的值，用于D9-D8的校验位P4的值，用于D7-D6的校验位P3的值，用于D5-D4的校验位P2的值，用于D3-D2的校验位P1的值，用于D1-D0的校验位P0的值(步骤S10，S12，S14，S16，S18，S20)。如何确定这些校验位的值是已知的，因而不作详细的说明。位D15-D0及其校验位P9-P0格式化为图2c所示的格式(步骤S22)，并提供给发送单元8(步骤S24)。

现在，参见图4和5a到5d，说明解码器20。如前所述，对解码器20从调谐单元18A和18B提供有相互对应的编码信号。解码器20例如包括CPU或DSP及存储器装置，例如一存储器，并按图4所示的流程图那样操作。

首先对于从调谐单元18A和18B(以下分别称为通路A和B)提供的对应的编码信号的各块进行奇偶性检验，并计算两通路的误码率(步骤S30)。当采用偶数奇偶性检验时，奇偶性检验通过计算被检验的块中排斥性位逻辑和(EXOR)及相关校验位进行。如果回答是“0”，则判断块不包含差错，并如果回答为“1”，则判断块包含差错。

现在假设通路A的编码信号如图5b所示，且通路B的编码信号如图5c所示。带有附加在其上的记号X的块是判断为包含差错的块。通路A编码信号包含十(10)个块，且它们的四(4)个包含差错。因而，误码率(即有差错的块数/总块数)为4/10。通路B编码信号的十(10)个块中的三(3)包含差错，因而通路B信号的误码率为3/10。

以下，判断计算的通路A的误码率是否大于通路B的误码率(步骤S32)。如果回答是YES，则选择具有较小误码率的通路B编码信号(步骤S34)。如果对步骤S32的问题的回答是NO，则判断通路A和B的误码率是否相等(步骤S36)。如果回答是NO，这意味着通路A的误码率小于通路B的误码率，并选择通路A的编码信号(步骤S38)。如果对步骤S36问题的回答是YES，则这意味着通路A和B的误码率相等，选择其先前编码信号具有较小误码率的通路A或B编码信号(步骤S40)。这一选择基于认为在发送条件下没有明显的变化，先前呈现较低误码率的通路更为可靠。其配置是这样的，当通路A和B先前的编码信号误码率相等时，选择默认通路。可选择性先前选择的通路。另外，不仅先前的结果而且后来的结果也可考虑，且可选择比其它更多次呈现较低误码率的通路。

这样，确定了所采用的通路。在图5所示的例子中，通路B有较小的误码率，因而选择通路B。由于先前的误码率要在步骤S40使用，在步骤S30在存储器中存储两个通路的误码率。如果两个通路当前误码率相等时先前选择的通路被选择，则每次选择两个通路之一，存储当前选择的通路供下次使用。

在步骤S34，S38，S40之一选择一个相关通路之后，使供指定选择通路的各块的计数器n中的计数为零(0)(步骤S42)。设D0和D1块及D2和D3的块分别称为块0和块1。设其余的块被类似地指称，于是D15的块可称为块10。这些块可被相反指称，于是D15的块可称为块0。

以下，考虑这样的问题，即由计数器n指示的所选通路中的块是否包含差错(步骤S44)。如果回答是NO，则决定按其原样使用块n(步骤S46)。然后，计数器n中的计数增加一(1)(步骤S48)。对计数器n中的计数是十一还是更大作出判断，该数大于块的总数十(10)(步骤S50)。如果计数小于十一(11)，则再次从步骤S44执行该过程。这样，在所选的通路中，被判断不包含差错的块可顺次不延迟决定。

在图5b和5c所示的例子中，选择了通路B。由于D14的块，D12的块，D11和D10的块，D9和D8的块，D5和D4的块，D3和D2的块，及D1和D0的块没有差错，如图5d所示，当它们由计数器n指定时决定它们供使用。

在步骤S44所作的判断的回答YES意味着所选通路中块n包含差错。这时对非所选的通路中对应的块n是否包含差错作出判断(步骤S52)。如果判断非所选的通路的块n没有差错，则使用非所选的通路的块n(步骤S54)。

在图5所示的例子中，如图5c所选通路B的D15的块包含差错，同时非所选通路A的D15的块不包含差错。于是，如图5d所示，决定使用通路A的D15的块。通路B的块D7和D6也包含差错，同时通路A的D7和D6的块不包含差错。因而决定使用通路A的D7和D6的块。

如果在步骤S52，判断两个通路都包含差错，则两个通路的块都不可使用，因而进行保持(步骤S56)。具体来说，从存储器读取上次从解码器20输出的数字音频信号对应的块，并用作为对包含差错块的代替。由于信号是数字音频信号，能够认为先前的数字音频信号与当前的数字音频信号之间有很小的差别。此外，代替的只是块，因而代替对声音质量的的影响很小。

例如，如图5c所示，所选通路B的D13的块，和非所选通路A的D13的块也包含如图5b的差错。这种情形下如图5d所示，决定使用如图5a所示先前输出的数字音频信号D13的对应的块。

执行随后的步骤S54或S56，S48和S50。当以这种方式检验所有块时，在步骤S50所作的判断的结果变为YES。然后，已决定使用的块组合到如图5d所示的单个数字音频信号，然后输出。这样形成的数字音频信号存储在存储器中，因为在下一个数字音频信号要形成时在步骤S56可能或可能不使用。

解码器20可这样配置例如可按图6中所示操作。首先，通路A和B的块受到奇偶检验以确定两个通路的误码率(步骤S60)。然后，使指示通路的块的计数器n中的计数为零(0)(步骤S62)。

对由计数器n指示的通路A和B的块n是否包含差错作出判断。如果回答是YES，即如果判断两个块都包含差错，进行如在步骤S56所作的保持操作(步骤S66)。

如果对在步骤S64的询问的回答是NO，对通路A和B之一是否包含差错作出判断(步骤S68)。如果回答是YES，决定使用没有差错的块n(步骤S70)。如果回答是NO，这就是说哪一个块也不包含差错，对在步骤S60确定的误码率是否彼此相等作出判断(步骤S72)。如果回答是NO，则意思是误码率不相等，决定使用其误码率较小的通路的块(步骤S74)。如果对步骤S72所作的提问的回答是YES，这意味着误码率相同，决定使用先前时间有较低误码率的通路的块n(步骤S76)。如果先前时间通路的误码率相等，则选择默认的通路，或选择先前所选的通路。

随步骤S66，S70，S74或S76，计数器n的计数增加一(1)(步骤S78)。然后，对计数器n中的计数是否大于作为块的总数的十(10)，即等于十一(11)或更大作出判断(步骤S80)。如果回答是NO，则从步骤S64重新执行该过程。当对步骤S80所作的提问的回答为YES时，这意味着已决定要使用所有的块，决定供使用的块组合到单个的数字一信号中(步骤S82)。

奇偶检验可发现差错，但它不能校正差错。根据本发明的接收器使用来自两个调谐单元对应的编码信号纠错。在接收器的解码器20中，当奇偶检验指出一个通路中的块的差错时，另一通路中没有这种差错的对应的块代替包含差错的块，并因而校正的精确性很高。如果另一通路中对应的块也包含差错，则使用先前使用的数字音频信号块供纠错，因而不发生丢失块。

在上述例子中，采用了偶数奇偶性，但也可采用奇数奇偶性。在以上例子中，描述了一个数字音频信号包括十六(16)位，但位数不限于此。而且在上述例子中，只对高阶位采用了由一位形成一块的结构，但是这种结构在校验位数可增加的情形下可对从高阶到低阶所有位采用。在所示的实施例中，被编码和发送的是数字音频信号。然而，信号不限于音频信号，也可使用其它模拟信号源。例如，例子传感器等的模拟检测信号可被数字化，并进而在发送之前在编码器6中编码。来自其它数字装置的多位数字信号可由编码器6编码并发送。在所示的实施例虽然使用了两个调谐单元，但可使用更多的调谐单元。这种情形下，通过检验来自各调谐单元的编码信号对应的块的差错而确定所要使用的块。

工业应用

根据本发明，在数字无线传输中，可以高精确性检测差错，并能够不降低通信效率之下可靠地进行代码纠错。例如，本发明可在数字无线话筒中实施。

Claims (9)

1.一种发送器，包括：

一个A/D转换器，用于把模拟输入信号转换为在预定时间区间的多位数字信号；

编码装置，用于把所述数字信号划分为多个块，并对每一所述块附加校验位从而形成编码信号；以及

调制装置，用于以所述编码信号调制一载波。

2.根据权利要求1的发送器，其中所述编码信号包括由一位形成的块。

3.根据权利要求1的发送器，其中所述模拟输入信号是音频信号，且形成一个块的位数在所述数字信号的高阶位部分比在低阶部分小。

4.根据权利要求1的发送器，其中所述校验位形成带有所述块的格式，所述校验位至少一个配置在与所述至少一个校验位相关的块分开的位置。

5.一种接收器，包括：

多个解调装置，用于接收并解调调制的信号以便恢复编码信号，所述调制信号包括以所述编码信号调制的载波，所述编码信号包括从模拟输入信号的A/D转换所得的多位数字信号，且被划分为多个块，每一所述块具有一校验位附加在其上；以及

解码装置，对应的所述编码信号从所述多个解调装置向其输入，所述解码装置对所述对应的编码信号各块进行奇偶检验，并选择且输出所述对应的编码信号的对应块中的无差错块。

6.根据权利要求5的接收器，其中当对应的编码信号的所有对应的块无差错时，所述解码装置选择具有较低误码率的对应的编码信号的块之一。

7.根据权利要求5的接收器，其中当对应的编码信号的所有对应的块包含差错时，所述解码装置选择先前输出的编码信号的对应的块。

8.一种接收器，包括：

多个解调装置，用于接收并解调调制的信号以便恢复编码信号，所述调制信号包括以所述编码信号调制的载波，所述编码信号包括从模拟输入信号的A/D转换所得的多位数字信号，且被划分为多个块，每一所述块具有一校验位附加在其上；以及

解码装置，对应的所述编码信号从所述多个解调装置向其输入，所述解码装置对所述对应的编码信号各块进行奇偶检验，并选择具有较低误码率的所述对应的编码信号之一，且输出所选的编码信号，其包含差错的块由所述对应的编码信号的另一个对应的无差错块代替。

9.权利要求8的接收器，其中当对应于所述含有差错的块的所述其它编码信号的块也包含差错时，所述解码装置输出先前输出的编码信号的对应的块。

Images