HK54594A

HK54594A - Subband encoding method and apparatus

Info

Publication number: HK54594A
Application number: HK54594A
Authority: HK
Inventors: Francis Szczutkowski Craig; Richard Louis Zinser, Jr; Kappagantula Satish; Eugene Harold Peterson, Iii
Original assignee: Ericsson Ge Mobile Communications Inc.
Priority date: 1984-10-17
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 1994-06-03
Also published as: DE3587710D1; DE3587710T2; EP0178608B1; JP2571761B2; JPS6198035A; KR940004461B1; KR860003717A; EP0178608A3; EP0178608A2

Claims

Elektrischer Hybrid-Teilband-Signalprozessor, der aufweist: eine Filtereinrichtung (102), die einen Eingang zum Annehmen elektrischer Digitalsignale hat, welche ein Band mit Frequenzkomponenten repräsentieren, und vier Oktav-Teilband-Ausgänge zur Verfügung stellt, die ein Gesamtfrequenzband von ungefähr 180 bis 2900 Hz abdecken; eine erste, digitale Kodierer-Einrichtung (104, 106, 108) zum Empfangen der drei niedrigsten Frequenz-Oktav-Digital-Teilband-Signale von den Ausgängen und zum Kodieren jedes so empfangenen Teilbands in Übereinstimmung mit einem APCM- oder ADPCM-Kodieralgorithmus, um erste, kodierte Digitalsignale zu erzeugen; eine zweite, digitale Kodierer-Einrichtung (110) zum Empfangen der höchsten Oktav-Digital-Teilband-Signale von einem anderen der Ausgänge und zum Kodieren der so empfangenen Teilbandsignale in Übereinstimmung mit einem BCPCM-Kodieralgorithmus, um zweite, kodierte Digitalsignale zu erzeugen; und eine Multiplexer-Einrichtung (112) zum Kombinieren der ersten und zweiten, kodierten Digitalsignale in eine gemeinsame Folge von Digitalsignalen zur Übertragung über einen Digitalsignal-Kommunikationskanal.
Elektrischer Hybrid-Teilband-Signalprozessor wie in Anspruch 1, wobei der höchste Oktav-Teilband-Ausgang BCPCM-kodiert wird, indem ein 1-Bit-BCPCM-Quantisierer verwendet wird.
Elektrischer Hybrid-Teilband-Signalprozessor wie in Anspruch 1 oder 2, der weiterhin aufweist: eine Demultiplexer-Einrichtung (114) zum Trennen einer ankommenden bit-seriellen Folge von Digitalsignalen in mehrere Teilband-Kanäle, in denen ankommende Digitalsignale kodiert sind, die Signalkomponenten innerhalb unterschiedlicher Frequenz-Teilbänder repräsentieren; eine erste, digitale Dekodierer-Einrichtung zum Empfangen der kodierten, ankommenden Digitalsignale in zumindest einem der Teilband-Kanäle und zum Erzeugen dekodierter, ankommender Digitalsignale von diesem in Übereinstimmung mit einem APCM- oder einem ADPCM-Dekodieralgorithmus; eine zweite, digitale Dekodierer-Einrichtung zum Empfangen der kodierten, ankommenden Digitalsignale in zumindest einem weiteren der Teilband-Kanäle und zum Erzeugen dekodierter, ankommender Digitalsignale von diesem in Übereinstimmung mit einem BCPCM-Dekodieralgorithmus; eine Inversfilter-Einrichtung (116) zum Annehmen der dekodierten, ankommenden Digitalsignale von jedem Teilband-Kanal und zum Erzeugen einer dekodierten Folge von Digitalsignalen.
Elektrischer Hybrid-Teilband-Signalprozessor wie in Anspruch 3, wobei die Inversfilter-Einrichtung (116) vier Oktav-Teilbänder, die ein Gesamtfrequenzband von ungefähr 180 bis 2900 Hz abdecken, kombiniert und wobei das höchste Frequenz-Teilband BCPCM-dekodiert wird, während die drei niedrigsten Frequenz-Teilbänder APCM- oder ADPCM-dekodiert werden.
Kryptographische Digitalsignal-Sende/Empfangs-Einrichtung, die einen elektrischen Hybrid-Teilband-Signalprozessor wie in Anspruch 1, 2 oder 3 enthält, wobei die Sende/Empfangs-Einrichtung weiterhin aufweist: eine Zeitverzögerungseinrichtung (D2, D3, D4), die in zumindest einem der Teilbänder arbeitet, um die Digitalsignale in einem kodierten, bit-komprimierten Digitalformat derart zeitlich zu verzögern, daß eine Zeitverzögerung erzeugt wird, während die Digital-Speicher-Anforderungen zum Bewirken einer solchen Zeitverzögerung reduziert sind; und eine Steuereinrichtung (14) zum Formatieren der digitalen Daten, die über den digitalen Kommunikationskanal übertragen werden, um Signale für eine kryptographische Synchronisation und eine Rahmensynchronisation wiederholend während einer laufenden Übertragung zu enthalten, wobei die Synchronisationssignale einen späten Eingangs-Empfang der übertragenen, digitalen Daten erleichtern.
Sende/Empfangs-Einrichtung wie in Anspruch 5, wobei: die Filtereinrichtung (102) eine QMF-Filtereinrichtung zum Separieren eines digitalisierten Eingangssignals in mehrere Teilbänder von Digitalsignalen aufweist, die jeweils unterschiedliche Zeitverzögerungen haben und entsprechende Teilbänder von Signal-Frequenzkomponenten wiedergeben; die Kodierer-Einrichtung (104, 106, 108, 110) die Digitalsignale in jedem Teilband in eine digital komprimierte Form getrennt kodiert, um komprimierte, kodierte Digitalsignale in jedem der Teilbänder zu erzeugen; die Zeitverzögerungs-Einrichtung (D2, D3, D4) die komprimierten, kodierten Digitalsignale in zumindest einem der Teilbänder für eine vorgegebene Zeitdauer zeitlich verzögert, um im wesentlichen zeitsynchrone Digitalsignale an einem vorgegebenen Punkt in jedem der Teilbänder zu erzeugen; und die Multiplexer-Einrichtung (112) die im wesentlichen zeitsynchronen Digitalsignale in einen Ausgangsstrom kodierter, komprimierter Digitalsignale kombiniert.
Sende/Empfangs-Einrichtung wie in Anspruch 5, die weiterhin enthält: eine Sender- und Empfängereinrichtung zum Senden und/oder Empfangen einer Folge von Digitalsignalen; und wobei die Steuereinrichtung (14) mit der Sender- und Empfängereinrichtung verbunden ist und ein Digitaldaten-Mikroprozessorsystem enthält, das derart programmiert ist, um die nachfolgenden Funktionen durchzuführen:
(a) eine Anfangs-Synchronisations-Erfassung, wobei die empfangenen Digitalsignale nach einem anfänglichen Einleitungsabschnitt abgetastet werden, aus dem Rahmensynchronisations-, Adressierungs-Synchronisationssignale und kryptographische Synchronisationssignale herausgezogen werden,

(b) eine laufende Synchronisationsaufrechterhaltung, wobei die empfangenen Digitalsignale nach Datenrahmen abgetastet werden, die dem Einleitungsabschnitt nachfolgen und aus denen zumindest die Rahmensynchronisationssignale und die Signale für kryptographische Synchronisation wiederholt herausgezogen werden, um eine Aufrechterhaltung dieser Synchronisation während des gesamten Dekodierens einer verschlüsselten Nachricht aufrechtzuerhalten, die viele solche Datenrahmen aufweist, und

(c) einen späten Eingang, wobei im Fall, daß eine Rahmensynchronisation und/oder eine kryptographische Synchronisation verloren gehen oder von der Einleitung nicht bereitgestellt werden, diese Datenrahmen abgetastet werden und aus ihnen Synchronisations-, Adressierungs-Synchronisationssignale und kryptographische Synchronisationssignale dennoch herausgezogen werden, und die Steuerung zu der laufenden Synchronisationsaufrechterhaltungsfunktion derart zurückgegeben wird, daß der verbleibende Abschnitt eines in geeigneter Weise adressierten, verschlüsselten Nachrichtendatenstroms dennoch erfolgreich dekodiert wird.
Sende/Empfangs-Einrichtung wie in Anspruch 7, wobei die Steuereinrichtung programmiert ist, die Digitalsignale zu verarbeiten, die im wesentlichen in der nachfolgenden Zeitfolge auftreten:
(A) ein Einleitungsabschnitt hat:
(1) ein abwechselndes 1,0 Datenmuster,

(2) 12 wiederholte Sätze von
(i) einem 16-Bit-Synchronisationswort, das einen Mehrfach-Bit-Barker-Code enthält,

(ii) einem 16-Bit-Außen-Adreßwort, das eine Mehrfach-Bit-Adresse enthält, die zumindest einmal wiederholt ist,

(iii) einem 16-Bit-Synchronisationsnummerncode, der einen Mehrfach-Bit-Nummerncode (der identifiziert, welche der zwölf Wiederholungen beteiligt ist) enthält, der zumindest einmal in komplementärer Form wiederholt ist und zumindest auch 1 Bit eines Paritäts-Codes enthält,

(3) 9 wiederholte Sätze von
(i) einem 64-Bit-Sicherheitsband,

(ii) einem kryptographischen Initialisierungsvektor mit 64 Bit,

(iii) einem selektiven Signalisierungscode mit 16 Bit, der den (die) beabsichtigten Nachrichtenempfänger identifiziert,

(B) hintereinanderfolgende Datenrahmen, die jeweils enthalten
(1) einen Kopfabschnitt mit 112 Bit, der aufweist
(i) ein 16-Bit-Synchronisationswort, das einen Mehrfach-Bit-Barker-Code enthält,

(ii) ein 16-Bit-Außen-Adreßwort, das eine Mehrfach-Bit-Adresse enthält, die zumindest einmal wiederholt ist,

(iii) einen selektiven Signalisierungscode mit 16 Bit, der den (die) beabsichtigten Nachrichtenempfänger identifiziert,

(iv) einen kryptographischen Initialisierungsvektor mit 64 Bit,

(v) zumindest eines der Bit-Felder in dem Kopfabschnitt ist gegenüber dem jeweiligen entsprechenden Feld in der Einleitung unterscheidbar, um die Detektion einer Spät-Eingangs-Bedingung zu erlauben,

(2) eine Folge von kryptographisch kodierten, digitalen Daten mit 2040 Bit, und

(C) ein Nachrichtenende-Wort, das das Ende einer gegebenen Nachricht kennzeichnet.
Sende/Empfangs-Einrichtung wie in Anspruch 5, die enthält: eine Empfängereinrichtung (12) zum Erzeugen einer Folge von empfangenen Digitalsignalen; eine Sendereinrichtung (10) zum Senden einer Folge von erzeugten Digitalsignalen; und wobei sowohl die empfangenen als auch die erzeugten Digitalsignale formatiert sind, um zu enthalten
(a) einen anfänglichen Einleitungsabschnitt, der Timing-Synchronisationssignale und kryptographische Synchronisationssignale enthält, und

(b) eine nachfolgende Folge von Rahmen aus verschlüsselten Daten, die auch eingebettete Timing-Synchronisationssignale und eingebettete kryptographische Synchronisationssignale enthalten;
wobei die Steuereinrichtung (14) automatisch die eingebetteten Synchronisationssignale innerhalb der empfangenen Digitalsignale detektiert und überwacht, das genaue Timing und kryptographische Synchronisationsdaten aufrechterhält und das genaue Timing und die kryptographische Synchronisation auch nach dem Auftreten des Einleitungsabschnitts im Fall eines verspäteten Signalempfangs oder eines vorübergehenden Verlustes genauer Synchronisationsdaten während des Verlaufs einer gegebenen, empfangenen Nachricht einrichtet.
Sende/Empfangs-Einrichtung wie in Anspruch 9, wobei die Steuereinrichtung Digitalsignale verarbeitet, die Adreßsignale, welche den erwünschten Nachrichtenempfänger identifizieren, sowohl im anfänglichen Einleitungsabschnitt als auch eingebettet in die Rahmen der verschlüsselten Daten enthalten, wobei die Steuereinrichtung auch dafür ausgelegt ist, automatisch die eingebetteten Adreßsignale zu detektieren und zu überwachen, um einen verspäteten, korrekt adressierten Empfang einer Nachricht auch nach dem Auftreten des Einleitungsabschnitts im Fall verspäteten Signalempfangs oder eines vorübergehenden Verlusts genauer Adreßdaten während des Verlaufs einer gegebenen, empfangenen Nachricht zu ermöglichen.
Elektrisches Hybrid-Teilband-Signal-Verarbeitungsverfahren, das aufweist: Annehmen digitaler, elektrischer Signale, die ein Band von Frequenzkomponenten wiedergeben, und Erzeugen von vier Oktav-Teilband-Ausgängen, die ein Gesamtfrequenzband von ungefähr 180 bis 2900 Hz abdecken; Empfangen der drei niedrigsten Frequenz-Oktav-Teilband-Digitalsignale von den Ausgängen und Kodieren der so empfangenen Teilband-Signale in Übereinstimmung mit einem APCM- oder ADPCM-Kodieralgorithmus, um erste, kodierte Digitalsignale zu erzeugen; Empfangen der höchsten Oktav-Teilband-Digitalsignale von einem anderen der Ausgänge und Kodieren der so empfangenen Teilbandsignale in Übereinstimmung mit einem BCPCM-Kodieralgorithmus, um zweite, kodierte Digitalsignale zu erzeugen; und Kombinieren der ersten und zweiten, kodierten Digitalsignale in eine gemeinsame Folge von Digitalsignalen zum Übertragen über einen Digitalsignal-Kommunikationskanal.
Elektrisches Hybrid-Teilband-Signal-Verarbeitungsverfahren wie in Anspruch 11, wobei das höchste Frequenz-Teilband BCPCM-kodiert wird, indem ein 1-Bit-BCPCM-Quantisierer verwendet wird.
Elektrisches Hybrid-Teilband-Signal-Verarbeitungsverfahren wie in Anspruch 11 oder 12, das weiterhin aufweist: Trennen einer ankommenden Folge von Digitalsignalen in mehrere Teilband-Kanäle, in denen kodierte, ankommende Digitalsignale vorhanden sind, die Signalkomponenten innerhalb unterschiedlicher Frequenz-Teilbänder wiedergeben; Empfangen der kodierten, ankommenden Digitalsignale in zumindest einem der Teilband-Kanäle und Erzeugen dekodierter, ankommender Digitalsignale von ihm in Übereinstimmung mit einem APCM- oder ADPCM-Dekodieralgorithmus; Empfangen der kodierten, ankommenden Digitalsignale in zumindest einem anderen der Teilband-Kanäle und Erzeugen dekodierter, ankommender Digitalsignale von ihm in Übereinstimmung mit einem BCPCM-Dekodieralgorithmus; und Annehmen der dekodierten, ankommenden Digitalsignale von jedem Teilband-Kanal und Erzeugen einer dekodierten Folge von Digitalsignalen.
Elektrisches Hybrid-Teilband-Signal-Verarbeitungsverfahren wie in Anspruch 13, wobei der Annahmeschritt vier Oktav-Teilbänder kombiniert, die ein Gesamtfrequenzband von ungefähr 180 bis 2900 Hz abdecken, und wobei das höchste Frequenz-Teilband BCPCM-dekodiert wird, während die drei niedrigsten Frequenz-Teilbänder APCM- oder ADPCM-dekodiert werden.
Verfahren zum Senden und Empfangen digitalisierter und kryptographisch verschlüsselter Datensignale über einen gemeinsamen Kommunikationskanal, wobei das Verfahren elektrische Hybrid-Teilband-Signal-Verarbeitungsschritte wie in Anspruch 11, Anspruch 12 oder Anspruch 13 enthält, wobei das Verfahren weiterhin aufweist: Verarbeiten empfangener, hybrid-teilband-kodierter Digitalsignale in einem Audio-Ausgang und Erzeugen digitaler Signale von lokal eingegebenen Audiosignalen, wobei sowohl die empfangenen als auch die erzeugten Digitalsignale formatiert sind, damit sie enthalten: einen anfänglichen Einleitungs-Abschnitt, der Timing-Synchronisationssignale und kryptographische Synchronisationssignale enthält, und eine nachfolgende Sequenz von Rahmen von verschlüsselten Daten, die auch eingebettete Timing-Synchronisationssignale und eingebettete kryptographische Synchronisationssignale enthalten; und automatisches Detektieren und Überwachen der eingebetteten Synchronisationssignale innerhalb der empfangenen Digitalsignale, um ein genaues Timing und kryptographische Synchronisationsdaten aufrechtzuerhalten und ein genaues Timing und eine kryptographische Synchronisation auch nach dem Auftreten des Einleitungsabschnitts im Fall eines verspäteten Signalempfangs oder eines vorübergehenden Verlusts von genauen Synchronisationsdaten während des Verlaufs einer gegebenen, empfangenen Nachricht einzurichten.
Verfahren wie in Anspruch 15, wobei die Digitalsignale Adreßsignale, die den gewünschten Nachrichtenempfänger identifizieren, sowohl im anfänglichen Einleitungs- Abschnitt als auch eingebettet in den Rahmen der verschlüsselten Daten enthalten und automatisches Detektieren und Überwachen der eingebetteten Adreßsignale, damit ein verspäteter, korrekt adressierter Empfang einer Nachricht auch nach dem Auftreten des Einleitungs-Abschnitts im Fall eines verspäteten Signalempfangs oder eines vorübergehenden Verlusts genauer Adreßdaten während des Verlaufs einer gegebenen, empfangenen Nachricht ermöglicht wird.
Verfahren wie in Anspruch 15, das weiterhin den Schritt des Zeitverzögerns der digitalen Teilband-Signale in zumindest einem der Teilbänder enthält, um die Digitalspeicher-Anforderungen zum Bewirken einer solchen Zeitverzögerung zu reduzieren.
Verfahren wie in Anspruch 17, wobei der zeitverzögernde Schritt den Schritt der Zeitverzögerungs-Kompensierung der Teilband-Digitalsignale enthält, um eine Zeitsynchronisation der Digitalsignale in den vielen Teilbändern einzurichten.