CN1078030C - 扩展频谱通信系统的数据调制－解调设备 - Google Patents

Abstract

一种伪噪声扩展频谱通信系统的数据调制-解调器，用来以高速进行数据发送和接收，而无论传输线上是否使用语音。该调制解调设备的发送部分有一调制器，用伪噪声码对实际数据进行频带扩展，这个扩展频带数据由发送转换器转换成模拟信息，以便经传输线传输。调制解调器的接收部分有一个接收转换器，将工作时钟数据从接收到的模拟信号中恢复出来，并将接收到的模拟信号转换成数字数据。然后接收部分中的解调器根据伪噪声码对该数字数据进行解扩。

Description

扩展频谱通信系统的数据调制-解调设备

本发明涉及一个远程信息处理系统，特别涉及一个扩展频谱通信系统的数据调制-解调过程及其设备；无论主通信是否使用，所述扩展频谱通信系统从通过语音线与用户线并联连接的用户终端(一个信用卡查询端、一个安全监视器)发送和接收信息；更具体地说，涉及一个调制解调设备，它利用伪噪声码进行扩展频谱调制和解调，从而无论传输线上是否使用语音，它都能完成高速的数据发送和接收。

在一个采用传输介质的远程通信中，例如一条电话线或一条输电线，由于技术上的困难，很难完全实施与普通通信设备(如电话线情况下的语音设备)不相关的、处理远程信息的业务。

特别在采用电话线情况下，为防止对现有语音业务的影响，研究出了一个同相传输系统，它利用了一条地线以及一个传输系统，应用偏离音频频带的一个非音频频带。

数据通信系统中代表性的设备就是调制解调器。调制解调器是调制器和解调器的结合，它也常被称为数据设备(data set)、线路适配器(line adaptor)、调制器(modulator)或附属设备(subset)。无论叫什么名称，每一个设备的目的都是将数字脉冲转换成一种适于通信系统传输的形式。由于直流和VHF成分，使那些代表与计算机有关的数据的数字式脉冲被电话线特性所畸变和衰减或变弱。这些数字或脉冲也包括在这些脉冲里，但是电话信道只设计成传输大约从500Hz到3500Hz的频率。

一般来说，一个调制解调器将数字信号转换成模拟信号，从而通过调制的电话信道频率与数据两者之间得到适应，而数据通过解调恢复为被接收的模拟信号。这样就容许数据通过电话高速传输而没有不适当的畸变。调制解调器的特性的特征尤在于所用的调制技术(声频调制解调器、积分调制解调器等等)。

为了在远程信息处理系统中完成数据通信，而对语音业务不产生影响，远程信息处理系统中一个传统的数据调制解调设备进行通过语音的(下文中用“DOV”表示)的通信，从而完成FSK(频移键控)调制；或采取利用一条地线的纵向传输系统。

DOV传输系统的调制解调设备采用FSK调制体系，从而利用音频频带上面的频带。

然而，由于DOV传输系统的调制解调设备用FSK调制体系，传输高电平信号来完成远距离通信，很有可能产生串话问题。

此外，纵向传输系统的调制解调设备，就传输速率而言，必须从遥远处，良好地接地，这就存在着由于高频使用的困难而只能降低传输速率的问题。

而且，上面提到的传统的调制解调设备还有诸如数据安全性薄弱的问题，这是由于它自身非保密的性能所致。

为了避免在广阔范围内产生通信问题，已经采用扩展频谱调制。这些通信问题如：当发送器与接收器之间有多路传播时所发生的干扰。一个典型的调制解调器由于这种多路传播通过延迟接收它自己的信号，从而易于对自身产生干扰。扩展频谱系统的两个基本类型是直接序列和跳频系统。直接序列扩展频谱系统利用相位调制，如二进制相移键控(BPSK)或正交相移键控(QPSK)以完成扩展频谱；而跳频扩展频谱系统则是用载频的快速变化来完成扩频的。

扩展频谱系统的完成，要求在发送方和接收方产生扩展频谱码，例如伪随机序列。典型的伪随机序列是M序列码和Gold码，也称为伪噪声码。

一个早期技术，“扩展频谱的调制解调器”由Sherman M.Chow和Pok F.Lee在美国专利No.4,481,640中描述，它采用了按Hamming加权滤波的Baker码，与要发送的数据一起，送入混频器产生扩展频谱信号，以便减小或消除多路径衰减的影响。然而Chow等人的调制解调器将数字数据分裂成奇位和偶位数据流，具有同步时序，每对数据位必须相移π/4，以便将时钟时序编码进信号里，用于以后的时钟恢复。

Kaoru Endo的美国专利No.4,864,589中描述了在许多受控单元和一个单一的主控单元之间的“扩展频谱输电线通信”，其中受控单元在给主控单元发送信息前必须检测输电线是否已作为传输路径而准备就绪。Endo的设备采用Gold码来识别各受控单元，Gold码与要发送的数据一起被加到一个“异或”门上，从而产生一个扩展频谱信号。

Kaorn Endo等人的美国专利No.4,132,986中的“CSK通信系统”论述了通过采用伪噪声码以及通过“异或”门(如Endo的589号专利)处理的数据流，对扩展频谱系统所期望的改善。Endo等人的系统是一个码移键控扩展频谱系统，它用一个伪噪声码传送“0”位，并用同样的伪噪声码相移后传送“1”位，这个伪噪声码就是M序列码。然而我们已经看到，CSK系统要求在解调器中用两个PN(伪噪声)相关器来重新得到发送来的数据。

因此，本发明的一个目的就是提供一个改进的数据调制解调器电路及其处理过程。

它的另一个目的是提供一个扩展频谱通信系统的数据调制解调设备，用来完成高速的数据发送和接收，无论在传输线上是否使用语音；并在远程信息处理系统的扫描设备和用户终端之间进行数据通信。

它的另一个目的是为一个扩展频谱通信系统提供数据调制解调设备，以便在数据发送和接收中为数据建立一个保密功能。

另一个附加的目的是为纠错了的数据完成扩展频谱调制，特别是通过增加的奇偶校验位数据给数据信息纠错，其中奇偶校验位数据是利用公知的Hamming码产生的。

进一步的目的是为了传输，在转换为模拟信号之前，配有与扩展频谱信号相结合的数据标题、同步数据和初始时钟数据。

在远程信息处理系统的一个用户终端和一个扫描设备之间完成的数据通信中，需提供数据调制解调技术以及伪噪声扩展频谱通信系统的设备，以进行高速的数据发送和接收，而不论传输线上是否用语音。根据本发明，通过使用本系统扩展频谱通信系统可以将非音频频带上产生的串话干扰减至最小。进一步说，它有一个优点，能够进行双向通信而对语音业务不产生影响，由于采用扩展频带的频率，数据是在与音频频带分开的频带(高于20KHz)中传输的，它不是一个特定频率，而是用从20KHz到100KHz的所有频带，这种情况下信号具有最低电平。还有一个优点，就是为远程信息处理数据提高了安全可靠性，因为根据扩展频谱通信系统，它有它自己的保密功能。

通过参考下面详细的描述，并与附图一起会对本发明有一个更为完整的认识，并更好地理解由此所带来的许多附加的优越性，图中相同的参考符号表示相同或相似的元件，其中：

图1是一个处理远程信息的系统的框图，它包括根据本发明的原理结构的一个具体实施例；

图2是一个根据本发明的原理的具体实施例扩展频谱通信系统的数据调制解调器设备框图；

图3是图2的接收转换器的详细框图；

图4是图2的发送转换器的详细框图；

图5是图2的调制器的框图；

图6是图5的发送数据组合器的详细框图；

图7A是图5的线路编码器的详细框图；

图7B是线路编码器操作的波形图；

图8是图2的解调器的详细框图；

图9A是图8的接收数据控制器的详细框图；

图9B是接收数据控制器工作的波形图；

图10A是图8的线路译码器的详细框图；

图10B是线路译码器工作的波形图；

图11A是图8的信号畸变校正器的详细框图；

图11B是信号畸变校正器的工作波形图；

图12是图8的标题和同步搜索器的详细框图；

图13是一个变换数据格式的相位图，它表示了在一个根据本发明原理设计的实施例扩展频谱通信系统的数据调制解调器设备中，8位的实际数据被调制，并以164比特发送；然后解调出8位的实际数据。

下文中陈述的许多具体细节，提供了对本发明更全面的了解。很明显，对于那些本领域技术熟练者来说，没有这些具体细节也可将本发明实施应用。在其它例子中，为不至于对本发明混淆不清，没有对那些公知的电路进行详细的描述。

下面配合本发明并参照附图进行详细的描述。

图1是一个包括本发明的远程信息处理系统的框图，它还包括一个交换系统100；一个连接到大量的传输线路上、为对每条接线进行多路复用的LCA(线路集中适配器)101；一个为发送和接收几种信息而并联连接到一条传输线上的终端110；一个扫描器120，它连接到LCA101上，用来选通一个所要求的终端并通过控制线路连接而连接到此终端上，以便发送给和接收来自终端110的信息；以及一个主计算机105，它连接到扫描器120上，用来与终端110进行数据发送和接收。

主计算机105处理远程信息并作为远程信息处理系统的一个主要的计算机，这个系统提供通信服务。

终端110被连接到一条当前传输线上(话音线)，也连到一个外部信息处理设备(没有示出)上，这个外部设备提供几种信息。这个外部信息处理设备在安全管理服务情况下，在此也可以成为传感器；在仪表的远程检查的情况下，则成为一个仪表或一个具有仪表信息的终端；在卡查询服务情况下，则成为处理卡信息用的读卡器。

扫描器120是连接到主计算机105和LCA101之间的一个主监视器设备。扫描器120选通LCA101来对连接到一条传输线上的许多终端进行多路复用。扫描器120也收集相应终端的信息，并把它传送给主计算机105。扫描器120还根据主计算机105的命令，选通一个期望的终端并发送数据。

图1中，扫描器120采用接到主计算机105上的一个主接口125、一个用来控制扫描器的全部操作、连接到主接口125上的CPU123、以及一个用来调制和解调经接口125发送和接收的数据、连接到CPU 123上的扩展频谱调制解调器121(下文中用“SS调制解调器”表示)。

现在参考图1的配置，这个配置可作为对远程信息处理系统的整个业务简述如下：

扫描器120中的CPU123，控制SS调制解调器121，并通过LCA101连接相应的终端和线路。然后扫描器120通过执行一个与相应终端110的通信来选通这个终端用户的信息，根据要求的或选择的通信业务的不同，这个信息可不同。扫描器120将选通的信息送给主计算机105，从而完成相应的业务。这时，主计算机105给扫描器120发送信息，并将其发送给相应的终端110。扫描器120选通相应的终端110，并将从主计算机105收到的信息发送给终端110，从而终端110用户可以完成相应的通信业务。

图2是根据本发明的一个实施例的图1的SS调制解调器的框图。图2包括一个连接到LCA101上的线路匹配部分210；一个发送和接收控制器270，它输出一个时序控制信号来控制发送和接收数据的调制和解调时序；一个PN(伪噪声)码发生器260，它是本领域中所公知的，用来产生和输出PN码，以便与时序控制信号同步地对发送和接收数据进行扩展频谱和解扩；一个调制器250，用来接收从CPU123输入的发送实际数据(TXD)，并调制和输出作为包括了预定的接收信息的发送调制数据(TXD1)的数据，其中发送的实际数据(TXD)相应于PN码而扩展频带；一个发送转换器240，用来将发送调制数据(TXD1)转换成模拟信息信号，以便通过线路匹配部分210输出；一个连接到线路匹配部分210上的接收转换器220，用来将从远端终端输入的模拟信息信号转换成数字信号，并分别输出接收数据(RXD1)和工作时钟(OPCLK)；以及一个连接到接收转换器220上的解调器230，用来接收接收数据(RXD1)和工作时钟(OPCLK)，并解扩、解调接收数据(RXD1)，以便向CPU123输出接收解调数据(RXD)。

图3是图2的接收转换器220的详细框图。接收转换器220由下面几部分组成：一个接收滤波器310，用来由线路匹配部分210输入模拟信号中过滤出的信号成分；一个斜率校正器320，用来接收由接收滤波器310来的经过滤波后的输出，并校正输入信号的斜率，从而可以使A/D转换容易进行；一个放大器330，用来接收斜率校正器320输出的经斜率校正过的输出信号，来恢复在输入信号中传输的初始时钟，还用来输出工作时钟(OPCLK)以控制实际数据的接收；一个电平转换器335，用来从放大器330接收工作时钟(OPCLK)，并将其电平转换为TTL电平；以及一个位限幅部分340，它用来根据输入信号的变化将从斜率校正器320输出的经斜率校正后的输出信号转换为TTL电平信号，并输出数字式接收数据(RXD1)。

另外，接收滤波器310包括第一级、第二级和第三级HPF(高通滤波器)301、303和305，它们将音频频带从接收信号中除掉；滤波器还有第一级和第二级LPF(低通滤波器)307和309，用来将高频成分从第三级HPF(305)的输出信号中消去。

图4是图2的发送转换器240的详细框图，它包括一个发送滤波器420，用来将从调制器250输入的发送调制数据(TXD1)转换成模拟信号；以及一个发送增益控制器410，它用来控制发送滤波器420送到传输线的输出信号的信号增益。

发送滤波器420耦合到一个从调制器250输入的发送调制数据(TXD1)信号的DC成分，它包括一个HPF(高通滤波器)427，用来将发送调制数据的低频成分除去；一个LPF425和一个LPF423(低通滤波器)，用来将高频成分从HPF427的输出中除去；以及一个HPF421，用来防止LPF423输出的数字成分漏到音频频带里去。

图5是图2的调制器250的详细框图，它包括一个发送缓冲器510，用来暂时存储从CPU123输入的发送实际数据(TXD)；一个错码发生器530，它连接到发送缓冲器510的输出，其中错码发生器530产生奇偶校验位数据，用来纠正发送实际数据的错误，并且将奇偶校验位数据与发送实际数据组合在一起，输出序列数据；一个“异或”逻辑电路550，从PN码发生器260接收PN码，并将错码发生器530的输出数据进行频带扩展；一个发送数据组合器570，接收“异或”逻辑电路550的扩展频带输出，并将其与标题数据、初始时钟和同步信号组合在一起，同步信号与发送和接收控制器270所输入的时序控制信号同步。其中标题数据表示实际数据的存在；以及一个线路编码器590，它根据预定的时钟信号接收发送数据组合器570的输出，从而将数据进行编码以便输出发送调制数据(TXD1)。

在上述的根据本发明的一个实施例的配置中，本领域所公知的是：错码发生器530的作用是用公知的4-7-1 HAMMING码为4位信息产生、组合、并输出3位的奇偶校验数据。

图6是图5的发送数据组合器570的详细框图，它有一个移位寄存器610，与发送和接收控制器270的时序控制信号同步，将“异或”逻辑电路550输出的数据一位一位地移位输出；一个标题数据存储部分620，用来存储预定的标题数据；一个选择器625，用来接收移位寄存器610的输出以及标题数据存储部分620的标题数据输出，并根据发送和接收控制器270的时序控制信号有选择地输出所输入的数据；一个移位寄存器630，用来输入选择器625的输出数据，并一位一位地将数据移位输出；一个同步和初始时钟存储部分640，用来存储预定的同步数据和初始时钟数据；一个选择器645，用来输入移位寄存器630的输出，以及同步和初始化时钟存储部分640的同步数据和初始时钟数据，以根据发送和接收控制器270的时序控制信号有选择地输出数据；一个移位寄存器650，用来将选择器645的输出数据输入，并一位一位地将数据移位输出。

在上述配置中，标题数据存储部分620，以及同步和初始时钟存储部分640可用寄存器存储预定的数据。

图7A是图5的线路编码器590的详细框图，它包括一个“异或非”逻辑电路，用来输入预定的时钟及发送数据组合器570的输出数据，以便输出线路编码后的数据。

图7B是线路编码器590的工作波形图，“数据”表示发送数据组合器570的输出波形，“数据输出”表示线路编码器590的输出数据波形。

图8是图2的解调器230的详细框图，它由下面几部分组成；一个初始时钟搜索器810，用来接收从接收转换器220来的时钟，以便检测时钟信息，还用来输出一个表示接收到的数据的起始时刻的接收控制信号；一个接收数据控制器820，对应于初始时钟搜索器810输入的接收控制信号、把从接收转换器220输入的数字接收数据(RXD1)输出；一个线路译码器830，用来输入来自接收数据控制器820的接收数据(RXD1)，并用来与发送和接收控制器270的时序控制信号相同步，将接收数据(RXD1)进行线路译码和输出；一个信号畸变校正器840，用来输入来自线路译码器830的输出数据，并用来对输入信号的畸变进行校正，输出校正过的数据；一个标题和同步搜索器850，用来检测标题数据并同步从信号畸变校正器840输出的校正过的数据，并输出检测结果；一个数据检测器或数据搜索器860，用来接收信号畸变校正器840所输出的校正过的数据，从而将标题数据除去并同步来自按照标题和同步搜索器850的检测结果的数据；一个“异或”逻辑电路870，用来根据从PN码发生器260输入的PN码，对数据检测器860的输出数据进行解扩；一个错误校正器880，用来接收“异或”逻辑电路870解扩了的输出数据，通过用解扩了的输出数据中的错码在此进行前向纠错，并用来输出接收解调数据(RXD)；以及一个接收缓冲器890，在将接收解调数据输出给CPU123之前，用来暂存错误纠正检测器880输出的接收解调数据(RXD)。

图9A是图8的接收数据控制器820的详细框图，并且有一个“与”逻辑电路。图9B是接收数据控制器820的工作波形图。“与”逻辑电路接收一个”初始时钟搜索输出”信号，即：接收控制信号，如图9B所示，它由初始时钟搜索器810所产生。“与”逻辑电路也接收接收数据，如图9B所示，从接收控制器220来的RXD1，并产生如图9B所示的RXD1“输出”。

图10A是图8的线路译码器830的详细框图，它有一“异或非”逻辑电路。图10B是线路译码器830的工作波形图。图10B中的“时钟”信号由发送和接收控制器270提供，“数据输入”信号代表如图9B所示的从接收数据控制器820来的RXD1“输出”。“数据输出”是线路译码器830的“异或非”逻辑电路线路译码后的接收数据RXD1。

图11A是图8的信号畸变校正器840的详细框图，它由下面几部分组成：一个触发器1110，用来根据预定的周期，对从线路译码器830输出的数据进行锁定和输出；一个计数器1120，用来输入触发器1110的输出数据，并根据高电平状态输入和数据来输出一个计数值；一个比特和时钟控制器1140，用来输入计数器1120的计数值，并控制触发器1110的时钟周期，一个多数寄存器1150，用来存储大量参考值；以及一个比较器1130，用来通过比较计数器1120的输出和多数寄存器1150存储的数据，输出其结果。

图11B是信号畸变校正器840的工作波形图，其中的“输入数据”对应于图11A中所示的“数据输入”，它是从线路译码器830接收到的信号；“实际数据”对应于信号畸变校正器840的输出信号；“时钟输出”是对应于“时钟”输入的比特和时钟控制器1140的一个输出；“控制信号”是一个输入信号，使计数器1120复位，并且是比特和时钟控制器1140的另一个输出；以及“触发器输出”被提供给计数器1120的一个输入端，而且是响应比特和时钟控制器1140的“时钟输出”的触发器1110锁定“数据输入”的结果和输出。

图12是图8的标题和同步检测器850的详细框图，它包括一个第一级移位寄存器1250和一个第二级移位寄存器1210，它们接收信号畸变校正器840的输出数据，并分别将输入移位4比特和2比特暂存；一个同步数据存储部分1270，用来存储预定的同步数据(如101011)；一个比较器1260，用来将存储在第一级移位寄存器1250中的数据与同步数据进行比较，并根据比较结果，输出同步比较数据；一个寄存器1220，它根据同步比较数据，暂存从第二级移位寄存器1210移位输出的数据；一个标题数据存储部分1240，用来存储预定的标题数据(如1001)；以及一个比较器1230，它输入寄存1220的存储数据和标题数据以及同步比较数据，根据同步比较数据来比较这两个输入数据(存储数据和标题数据)，并根据比较结果输出标题比较数据。

图13是表示数据格式变化状态的相位图，在根据本发明的一个实施例的SS调制解调器中发送所要求的8位实际数据按164比特数据进行调制和发送，而后此164比特数据重新被解调成8位实际数据。

参见图13，本发明的实施例详细描述如下。

发送缓冲器510存储8位实际数据，每组为4位(D0-D3：4a，D4-D7：4b)，这8位实际数据由CPU123并行发送，然后发送缓冲器510将存储在其内部的实际数据(D0-D3：4a，D4-D7：4b)串行地输出。在本发明的这个实施例中，作为一个例子，描述了8位实际数据的发送。

错码发生器530接收从发送缓冲器510输出的实际数据的输入，用4-7-1 HAMMING码产生3位奇偶校验位(C0-C2，C3-C5)，并将其与4位信息相组合，输出4c和4d数据。

“异或”逻辑电路550，作为PN码组合装置，输入4c和4d数据，并用PN码扩展频带，以输出一个56位的4e数据(D00-C53)。也就是说，若数据C0-C2加到D0-D3上而数据C3-C5加到D4-D7上，这个时候，每个PN码的一位信息被扩展频带到4位信息(从D0至4位的D00、D01、D02和D03)。

移位寄存器610如图6所示，在发送数据组合器570中，一比特一比持地接收扩展频带4e数据的输入。此时，发送和接收控制器270通过时序控制控制发送数据组合器570的输出格式。发送和接收控制器270控制选择器645，并将初始时钟信号从同步和初始时钟存储部分640首先输出给移位寄存器650，然后再将4e数据输出给它。当初始时钟数据的输出完成后，发送和接收控制部分270也输出一个从同步和初始时钟存储部分640来的同步数据，然后控制那个选择器625从标题数据存储部分620输出标题数据。当初始时钟和同步数据以及标题数据的输出完成后，发送数据组合器570通过输出4e数据输出有接收信息的串行82比特的4f数据。接收信息将初始时钟、同步数据和标题数据分别地表示为I0-I19、S0-S3以及H0-H1。

线路编码器590输入含有接收信息的4f数据，并根据预定的时钟信号对数据进行线路编码。用图7A的“异或非”逻辑电路线路编码器590将输入数据，与图7B所示的时钟同步地进行线路编码，并输出一个164比特的4g数据，也就是发送调制数据(TXD1)。此时的线路编码是为防止连续的“1”或“0”信息。因此，发送给一条实际线路的信息量变为164比特的信息。20个初始时钟(I0-I19)在如上面所提到的实际线路上传输，因为初始时钟发送相同的20比特的信息。

发送转换器240中的发送滤波器420输入发送调制数据(TXD1)，并将其转换为模拟信号。在这个操作中，HPF427耦合发送调制数据(TXD1)信号的DC成分，以消除其低频成分。LPF425和LPF423将高频成分从HPF427的输出中消除。HPF421从LPF423的输出中将落到音频频带上的数字成分滤去。

发送增益控制器410控制信号的大小，它将发送滤波器420的输出信号送给传输线路，并通过线路匹配部分210，将信号输出给传输线路。

根据本发明的实施例的接收转换器220和解调器230的工作描述如下。

接收转换器220中的接收滤波器310将信号成分从线路匹配部分210输入的模拟信息信号中滤出。也就是说，第一、第二、第三级HPF301、303和305从模拟信息信号中滤除掉音频频带，只让信号成分通过。

第一、二级LPF如307和309，将第三级HPF305的输出信号中高于信号成分的高频成分除去。

斜率校正器320输入接收滤波器310的输出，校正输入信号的斜率，以便容易地完成A/D转换并输出。

放大器330将斜率校正器320的输出放大。

电平转换器335按照TTL电平输出放大了的信号作为工作时钟(OPCLK)。

位限幅部分340输入斜率校正器320的输出信号，将信号按TTL电平转换成数字接收数据(RXD1)。

解调器230中的初始时钟搜索器810输入工作时钟(OPCLK)，就是4h数据(I191-I00)，从电平转换器335输入，并检测时钟信息，再根据检测结果，输出接收控制信号，此控制信号表示接收数据(RXD1)是否被检测到。

接收数据控制器820从接收转换器220输入接收数据(RXD1)，并根据初始时钟搜索器810的接收控制信号输出接收数据(RXD1)，也就是4i数据(S00-C531)。

线路译码器830从接收数据控制器820输入接收数据(RXD1)，并根据预定的时钟信号，通过如图10A所示的“异或非”逻辑电路，输出如图10B所示的译码数据(‘数据输出’)，也就是4j数据。在这个预定的时钟中，用了发送和接收控制器270的时序控制信号。

信号畸变校正器840，根据规定的参照值，校正输入信号的畸变。

对于上述的校正过程，根据图11A的框图并参考图11B的时序图详述如下。

当“数据输入”信号作为“输入数据”输入给触发器1110时，比特和时钟控制器1140接收时钟脉冲CLK，并产生它们相当于输入数据1比特的时间一个“控制信号”和一个与输入数据的一位的相应时间那么长的时钟信号CLK OUT，其中CLK OUT加给触发器1110，“控制信号”用于当1比特完成时，清除计数器1120。

计数器1120对触发器1110的“触发输出”的每一高电平状态进行计数，而比较器1130此时比较计数器1120在相当于1比特的时间中的计数值与多数寄存器1150的参照值。如果比较的计数值校高，比较器1130则输出高电平状态“实际数据”，如果比较的计数值相同或较低，比较器1130则输出低电平状态的‘实际数据”。图11B表示比较器1130的低与高的输出状态。它作为从信号畸变校正器840所输出的“实际数据”。

为了从信号畸变校正器840的输出数据中提取出“实际数据”，应检测出同步和标题信息，并且发送方用户提供的数值应与同步信息完全一致。如果同步信息中发生错误，就不可能提取出实际数据了。标题信息包括2比特，如果信息值为“00”，此信息作为假信息处理，而非实际数据，只有非“00”值才作为实际数据处理。

根据本发明的SS modem(扩展频谱调制解调器)是一个时间压缩多路复用(TMC)系统的通信设备，它也是本领域中公知的往复转换工作的系统，它被分为一个主方和一个从方。主方可以是扫描器120的SS Modem 121，从方可以是用户终端110的SS Modem。TMC系统就是当主方发送信息时，从方也发送信息，并根据传送格式上用的标题信息决定信息的作用。也就是如果标题信息是0，0，则此标题信息是作为假数据而不是真实数据来处理。这个假数据是从SSModem 121自身产生的数据，并非CPU 123发送来的数据，而且假数据不保存在接收方用户的接收缓冲器890中。无论是假的还是真的信息，在从方都有接收信息，如果在发送缓冲器中有这个信息，则发送的是实际数据。此时标题信息必为(0，1)，(1，0)或(1，1)中的任一个而非(0，0)。如果在发送缓冲器中没有存储这个信息，从方就发送包括标题信息(0，0)的假信息。

因此，主方产生一个发送信息的周期，作为主同步，它是根据一个有规律的周期来决定的，也就是由发送后能够收到此信息的时间来决定的。如果主方根据这个时间发送数据，从方就在实际发生在传输线上的一个延迟时间之后接收。如果有这个接收，从方就在有规律的时间之后发送数据；如果这个数据被收到，主方就配合着随后的一帧，也即配合着主同步，再次发送数据。

下面参照图12描述标题和同步搜索器850的工作。

第一级移位寄存器1250和第二级移位寄存器1210每个分别以4位和2位存储输入数据。

比较器1260对存储在第一级移位寄存器1250中的数据与同步数据进行比较，并输出这个同步比较数据以表示结果。

寄存器1220根据同步比较数据暂时存储第二级移位寄存器1210中所存储的数据。

比较器1230输入标题数据以及寄存器1220的存储数据，以比较这两个输入数据(存储数据和标题数据)，并输出标题比较数据以示结果。

如果标题和同步数据从4j数据中检测到，则数据检测器860就将同步和标题数据除去，并输出4k数据。

“异或”逻辑电路870作为解扩手段，用PN码发生器260输入的PN码，对4K数据进行解扩，并输出4m数据。如果发送方用户的PN值与接收方用户的不同，则无法将数据提取出来。

错误纠正器880将解扩的4m数据分成分别为7位的4n和4o数据，并根据输入数据4n和4o中的错码进行错误纠正。错误纠正器880纠正分别为7位的信息错误，并输出分别为4位的4p和4q数据。4p和4q数据转换成作为并行数据的4r数据，然后存储到接收缓冲器890中。

于是，接收缓冲器890通过一个状态或一个中断，将数据的接收状态通知CPU 123，从而可将数据读出。

因此，如上面阐述的，本发明有这样的优越性，即：可使双向通信在不影响语音服务的前提下方便地进行，并且使串话干扰减至最小，这是因为数据是用扩展频带频率而不是一个特殊频率，在离开音频频带的频带(高于20KHz)中传输的。

另外，本发明还可提高远程信息处理数据的安全可靠性，因为根据扩展频谱通信系统，它本身有保密功能。

Claims (6)

1.扩展频谱通信系统的数据调制解调设备包括：

用于产生伪噪声码的伪噪声码发生装置；

控制装置，用来提供时序控制信号，以分别控制发送数据和接收数据的调制和解调的时序；

调制装置，用来产生将要被具有所述伪噪声码的扩展频带实际数据与所述时序控制信号同步发送的扩展频谱数据，并用以提供所说的扩展频谱数据作为包含预定接收信息的发送调制数据；

发射转换装置，用来将所说的发送调制数据转成模拟信息信号，并通过传输线路发送此模拟信息信号；

接收转换装置，用来通过所说的传输线路接收被接收的模拟信息信号，并通过从所说的被接收的模拟信号中提取初始时钟来输出一个工作时钟，并将所说的被接收的模拟信息信号转换成数字接收数据；以及

解调装置，用来通过将预定的接收信息从所说的数字接收数据中除去，并通过响应所说的工作时钟、所说的时序控制信号和所说的伪噪声码来解扩数字接收数据，从而产生解调数据。

2.如权利要求1中所述的一个数据调制一解调设备，其特征在于所说的调制装置包括：

误码发生装置，用来从要发送的实际数据中产生一个错误纠正码，并将所说的错误纠正码与所说的实际数据相组合，以便串行地输出包含有所说的错误纠正码的所说的实际数据；

频谱扩展装置，用来接收从所说的错码发生装置输出的错误纠正码和实际数据的组合，并响应所说的伪噪声码对所说的错误纠正码和实际数据的组合进行频带扩展，以输出所说的扩展频谱数据；

发送数据组合装置，用来与从所说的控制装置来的所说的时序控制信号同步地将所说的扩展频谱数据与所说的预定的接收信息相结合，所说的预定的接收信息表示有在发送信号中实际信号的起始，并包括同步数据，标题数据和所说的初始时钟；以及

线路编码装置，用来对所说的扩展频谱数据和预定的接收信息的组合进行线路编码，以避免相同数据的连续传输，并用来输出所说的发送调制数据。

3.如权利要求1中所述的一个数据调制-解调设备，其特征在于所说的解调装置包括：

时钟检测装置，用来产生接收控制信号，表示从所说的接收转换装置接收到的所说的数字接收数据的起始；

接收数据控制装置，用来对应于所说的接收控制信号输出所说的数字接收数据；

线路译码装置，用来接收从所说的接收数据控制装置输出的所说的数字接收数据，并与所说的时序控制信号同步地对所说的数字接收数据进行线路译码，以输出线路译码后的数据；

信号畸变校正装置，用来存储预定的参考值，并与所说的预定的参考值比较，对所说的线路译码后的数据的畸变进行校正，以输出经校正过的接收数据；

接收信息检测装置，用来从所说的信号畸变校正装置接收经校正过的接收数据，并用采在所说的经校正过的接收数据中检测出所说的预定的接收信息，以输出检测结果；

数据检测装置，用来将所说的预定的接收信息，根据所说的检测结果，从所说的信息畸变校正器输出的所说的经校正过的接收数据中除去，并用来提供输出数据，其中没有所说的预定的接收信息；

解扩装置，用来从所说的数据检测装置输入所说的输出数据，并根据所说的伪噪声码对所说的输出数据进行解扩，以输出解扩了的数据；以及

错误纠正装置，用来接收所说的解扩了的数据，根据所说的解扩了的数据中的一个错误纠正码对数据接收错误进行纠正，以输出解调了的数据。

4.如权利要求1中所述的一个数据调制-解调设备，其特征在于所说的发送转换装置包括：

一个发送滤波器，用来输入所说的发送调制数据，并将所说的发送调制数据转换成模拟信息信号，以输出一个信号；及

发送增益控制装置，用来输入从所说的发送滤波器输出的信号，并改变输出信号的规模。

5.如权利要求4中所述的一个数据调制-解调设备，其特征在于所说的发送滤波器包括：

一个第一级高通滤波器，用来在输入一个发送调制数据信号后耦合直流成分，并除去低频成分；

一个低通滤波器，用来输入所说的第一级高通滤波器的输出信号，并除去高频成分；以及

一个第二级高通滤波器，用来输入所说的低通滤波器的输出，并滤去漏进音频频带的数字成分。

6.如权利要求1中所述的一个数据调制-解调设备，其特征在于所说的接收转换装置包括：

一个接收滤波器，从接收到的模拟信息信号中滤去信号分量；

斜率校正装置，用来对滤波后的信号的斜率进行校正；

电平转换装置，用来对斜率校正过的输出信号进行输入、放大和输出，将放大的信号转换成一个TTL电平，并输出工作时钟；以及

位限幅装置，用来输入所说的经斜率校正过的输出信号，根据所说的输出信号的变化，将这个输出信号变换成TTL信号，并输出接收数据。

Images