專利名稱：在話音信道上傳輸數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備的制作方法
發(fā)明在于一種移動(dòng)電話領(lǐng)域中在話音信道上傳輸數(shù)據(jù)的方法。在發(fā)明中，我們解決了與數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶匦韵嚓P(guān)的問題，當(dāng)它在話音信道中進(jìn)行時(shí)，并可以對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)上的話音編碼接受代碼轉(zhuǎn)換。
在移動(dòng)電話領(lǐng)域中，我們知道話音傳輸信道和數(shù)據(jù)傳輸信道。數(shù)據(jù)傳輸信道需要一個(gè)與話音編碼不同的編碼。它使用特定于數(shù)據(jù)模式的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。實(shí)踐中，一個(gè)特定的預(yù)約需要移動(dòng)電話操作者進(jìn)行預(yù)訂。由此我們能夠進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，以線路交換模式在每秒9600比特的速率上的數(shù)據(jù)傳輸。
在GSM蜂窩電話領(lǐng)域中，我們另外還有擁有使用蜂窩系統(tǒng)信令信道的數(shù)據(jù)傳輸裝置。因此我們區(qū)分為被稱為SMS(Short MessageService(短消息業(yè)務(wù)))的信道，它能夠進(jìn)行直到每秒300比特的傳輸，或者被稱為USSD(Unstructured Supplementary ServiceData(非結(jié)構(gòu)輔助業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)))的信道，它用于以每秒800比特發(fā)送速率。在兩種情況下速率是小的。在USSD的情況中，信息只能從用戶傳送向網(wǎng)絡(luò)。在SMS信道的情況下，信息可以從用戶到用戶被交換，或者從網(wǎng)絡(luò)朝向用戶，并且由交換分組來進(jìn)行的，實(shí)際成本是很高的。
發(fā)明的目的是允許在移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)上以高速率傳輸任何數(shù)據(jù)而不必一個(gè)輔助的預(yù)約。
特別地，發(fā)明能夠使接入因特網(wǎng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。它同樣能夠使構(gòu)造者進(jìn)行終端的更新維護(hù)。
話音編碼與數(shù)據(jù)編碼的不同，特別是對(duì)于移動(dòng)電話傳輸而言，基本上是表示話音的數(shù)字化信息的性質(zhì)不同。實(shí)際上，話音，如果它被簡(jiǎn)單的數(shù)字化，就會(huì)產(chǎn)生過多的數(shù)字信息。為在移動(dòng)電話領(lǐng)域中避免太大量信息流量造成的傳輸信道頻率阻塞，需要特殊類型的話音編碼。
該特殊的編碼，被稱為源編碼，在其原理上是尋找表達(dá)人類話音產(chǎn)生的特性。在該特性中，我們區(qū)分出3種量。這些量是-對(duì)應(yīng)于聲帶振動(dòng)的基礎(chǔ)頻率(在英語中被稱為pitch(音調(diào)))；-對(duì)應(yīng)于基礎(chǔ)振動(dòng)的修改并且在發(fā)聲系統(tǒng)中，也就是說喉、咽和嘴傳播振動(dòng)產(chǎn)生的過濾；-對(duì)應(yīng)于出自前述的應(yīng)用于發(fā)音話音修改的濾出的擾動(dòng)(或錯(cuò)誤)。
一個(gè)GSM類型的源編碼器從一個(gè)PCM(Pulse Code Modulation(脈沖編碼調(diào)制))信號(hào)建立這三種類型量的最佳值。一個(gè)PCM信號(hào)是一個(gè)例如8000Hz的頻率以及13比特的量化值的從話音信號(hào)中的取樣信號(hào)。因此在該例子中，PCM信號(hào)的速率是104千比特/秒。源編碼器執(zhí)行一個(gè)被稱為該P(yáng)CM信號(hào)的分析或編碼的步驟。
存在有不同類型的源編碼。因此，在GSM網(wǎng)絡(luò)的例子中，我們特別區(qū)分三種類型的源編碼-Full Rate，指全速率(以下簡(jiǎn)稱“FR”)；建議ETSI SMG6.10，-Half Rate，指半速率，(以下簡(jiǎn)稱“HR”)；建議ETSI SMG6.20，以及-Enhanced Full Rate，指增加強(qiáng)全速率(以下簡(jiǎn)稱“EFR”)，建議ETSI SMG 6.60。
當(dāng)然，本發(fā)明的原理同樣可以用于其它的移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)(DCS-1800,PCS，等等)。


圖1示出了一個(gè)在兩個(gè)沒有共同源編碼類型的移動(dòng)電話之間通信的模式。
如同我們?cè)谠搱D上所見到的那樣，被編碼和保護(hù)的話音信息通過移動(dòng)電話MSl被傳送到移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)PLMN(Public Land MobileNetwork(公用陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)))。PLMN網(wǎng)絡(luò)在基站BTS(BaseTransceiver Station(收發(fā)基站))中執(zhí)行該話音信息的信道解碼，并且產(chǎn)生GMS話音格式的數(shù)據(jù)。也就是說如同出自一個(gè)源編碼器。然后PLMN網(wǎng)絡(luò)將GSM話音格式的數(shù)據(jù)代碼轉(zhuǎn)換為具有交換電路電話網(wǎng)絡(luò)中所公用的通常格式的數(shù)據(jù)。該后一被稱為PCM規(guī)則-A的格式產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于以8比特編碼的每秒8000取樣的64千比特/秒的速率。該代碼轉(zhuǎn)換通過通常位于該網(wǎng)絡(luò)MSC(Mobile services SwitchingCenters(移動(dòng)服務(wù)交換中心))電路中一被稱為TRAU(TranscoderRate Adaptation Unit(代碼轉(zhuǎn)換速率適配單元))的PLMN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來執(zhí)行。
TRAU代碼轉(zhuǎn)換在于通過一個(gè)與前面所描述的源編碼器進(jìn)行相反處理的一個(gè)解碼器來進(jìn)行話音合成。因而我們獲得了一個(gè)以13比特編碼的每秒8000取樣PCM格式所表示的話音信號(hào)，如同原始信號(hào)一樣，在其中我們應(yīng)用了一個(gè)被稱為規(guī)則-A的對(duì)數(shù)變換，規(guī)則-A以在8比特上進(jìn)行每一取樣的編碼(即64千比特/秒)。該話音信號(hào)的新格式容納有前述GSM格式信號(hào)的所有物理信息，忽略傳輸和代碼轉(zhuǎn)換誤差。該P(yáng)CM規(guī)則-A格式的信號(hào)被傳輸?shù)絉TC交換網(wǎng)絡(luò)，特別是有線的。
在該RTC交換網(wǎng)絡(luò)中，該64千比特每秒的信號(hào)或者以模擬信號(hào)被傳輸，或者在數(shù)字電路中被傳輸。然后它被發(fā)送直到該交換網(wǎng)絡(luò)上的目的地，例如電話局5。
或者它們被發(fā)送直到另一個(gè)TRAU類型的設(shè)備，如果目的地是例如另一個(gè)移動(dòng)電話MS3并且它同樣位于一個(gè)移動(dòng)電話蜂窩網(wǎng)絡(luò)中。該另一個(gè)TRAU設(shè)備執(zhí)行一個(gè)與第一TRAU設(shè)備反向的傳輸，在這里被稱為反向TRAU，以恢復(fù)GSM格式和速率。
因此在該圖1上我們看到，13千比特/秒GSM格式的初始化話音信號(hào)可以接受多種TRAU代碼轉(zhuǎn)換或反過來。每一個(gè)代碼轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)牟襟E可能會(huì)損害到該信號(hào)的內(nèi)容。特別是如果我們希望在接收鏈的一端重建13千比特/秒的GSM格式，可聽到的話音將會(huì)非常接近發(fā)送鏈端的話音，而模型(LTP,LAR,RPE)參數(shù)值可以是顯著不同的。
當(dāng)我們希望使用一個(gè)話音信道以傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，不可能簡(jiǎn)單地在發(fā)射機(jī)處由要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來替換這些參數(shù)的描述比特，以能夠在接收機(jī)處恢復(fù)它們。實(shí)際上，如果這樣，誤差就會(huì)出現(xiàn)在鏈端。另外，變碼器非常適于人類話音典型的參數(shù)變換。如果我們用原始數(shù)據(jù)替換這些參數(shù)的描述比特，我們就獲得先天隨機(jī)的比特配置。因此分析和合成電路可能不知道重建這些配置。例如如果是這些比特構(gòu)造表示塊的能量或音調(diào)值的突發(fā)變化。
為改善具有至少一種公用源編碼類型的移動(dòng)電話間的通信，TFO(指英文“Tandem free operation(無操作匯接)”或“Transcoderfree operation(無操作變碼器)”)標(biāo)準(zhǔn)，一種不需要TRAU代碼轉(zhuǎn)換的通信模式被定義(1998年9月建議ETSI GSM 04.53)。
該標(biāo)準(zhǔn)是從對(duì)兩具有至少一個(gè)公共類型源編碼的移動(dòng)電話能夠不需要一個(gè)必需的TRAU設(shè)備變碼而通過電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的考察而被定義的。
根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，兩移動(dòng)電話首先交換每一個(gè)電話中所擁有的源編碼類型。如果在這些類型中，有一個(gè)是二者所公知的，一個(gè)無代碼轉(zhuǎn)換的通信模式就被建立起來，也就是說被編碼和保護(hù)的話音信息不再需要在TRAU設(shè)備中代碼轉(zhuǎn)換。
相反，如果該二電話沒有公知的源編碼類型，或者如果移動(dòng)電話與一個(gè)沒有源編碼器的固定電話通信時(shí)，話音信息就如同上面參照?qǐng)D1所描述的那樣在TRAU設(shè)備中被代碼轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明在于克服前述數(shù)據(jù)傳輸方法的缺陷，它具有一個(gè)能夠以高速率通過移動(dòng)電話的話音信道進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?br> 因此，發(fā)明提供了一種在移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)話音信道上，無線電話終端之間傳輸數(shù)據(jù)的方法，終端具有至少一個(gè)源編碼類型以及一個(gè)通過移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的單元，移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)支持在不同源編碼類型之間代碼轉(zhuǎn)換的通信模式，并且具有至少一個(gè)無代碼轉(zhuǎn)換的通信模式，該模式可以在兩具有至少一個(gè)公共源編碼類型的移動(dòng)電話之間被建立，其特征在于-當(dāng)所述無線電話終端和所述數(shù)據(jù)發(fā)射和/或接收單元之間進(jìn)行通信模式協(xié)商時(shí)，發(fā)射和/或接收單元發(fā)送要進(jìn)行所述無代碼轉(zhuǎn)換的通信模式的所述終端所使用的源編碼類型之一，-數(shù)據(jù)通過移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)在對(duì)于通信模式所選擇的源編碼類型所編碼的話音信號(hào)的保留幀中被傳輸。
根據(jù)發(fā)明的方法還可以包括下列一個(gè)或多個(gè)特征-當(dāng)進(jìn)行所述通信模式協(xié)商時(shí)，無線電話終端向所述單元發(fā)送所有其可用的源編碼類型，而所述的發(fā)射和/或接收單元在接收到的源編碼類型中選擇一個(gè)并且將其發(fā)送給終端，-所述的發(fā)射和/或接收單元選擇所接收的源編碼類型的第一個(gè)，-所述的發(fā)射和/或接收單元選擇源編碼類型的允許數(shù)據(jù)速率最高的一個(gè)，-當(dāng)進(jìn)行所述通信模式協(xié)商時(shí)，所述發(fā)射和/或接收單元向所述終端發(fā)送移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)上所許可的所有源編碼類型，-所述的無代碼轉(zhuǎn)換通信模式是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ETSI GSM 04.53 TFO的無代碼轉(zhuǎn)換通信模式，-所述的發(fā)射和/接收單元是一個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器或一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器。
-所述發(fā)射和/或接收單元被安置在一個(gè)有線電話網(wǎng)絡(luò)中，-無線電話終端是一個(gè)移動(dòng)電話或一個(gè)帶有用于通過移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的裝置的便攜計(jì)算機(jī)。
發(fā)明將會(huì)通過對(duì)下面描述的閱讀和對(duì)附圖的審查而會(huì)被更好地理解。這里僅是給出了表示性的例子，而對(duì)發(fā)明沒有任何限制。附圖示出了-圖1已經(jīng)描述過了，一個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)示以及代碼轉(zhuǎn)換的不同步驟；而-圖2一個(gè)用于示出根據(jù)發(fā)明方法不同步驟的簡(jiǎn)示。
根據(jù)發(fā)明的方法與移動(dòng)電話的話音信道上傳輸數(shù)據(jù)有關(guān)，它一方面是在一個(gè)例如是移動(dòng)電話或一個(gè)帶有用于通過移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的裝置的便攜計(jì)算機(jī)的終端之間，終端具有至少一個(gè)源編碼類型，另一方面在例如是一個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器，一個(gè)因特網(wǎng)服務(wù)器，一個(gè)另外的移動(dòng)電話或一個(gè)計(jì)算機(jī)，它們被連接到例如有線電話網(wǎng)絡(luò)，的數(shù)據(jù)發(fā)射和/或接收單元之間。
該傳輸通過一個(gè)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)，例如GSM,DCS或UMTS網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，這些網(wǎng)絡(luò)一方面支持在不同的例如前面參照?qǐng)D1所描述的那樣源編碼類型之間代碼轉(zhuǎn)換的通信模式，另一方面支持至少一個(gè)在具有至少一個(gè)公共源編碼類型的兩移動(dòng)電話之間無代碼轉(zhuǎn)換通信模式。
該無代碼轉(zhuǎn)換通信類型最好是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)TFO(1998年9月的建議ETSI GSM 04.53)的通信模式。該建議由發(fā)明的說明所包括，特別是其通信類型協(xié)商的過程和其特別是在兩移動(dòng)電話間話音信息交換協(xié)議。
如圖2上所簡(jiǎn)示的那樣，在第一個(gè)步驟10時(shí)，它發(fā)生在所述無線電話終端與所述數(shù)據(jù)發(fā)射和/和接收單元之間通信模式協(xié)商的過程中，發(fā)射和/接收單元向所述終端發(fā)送所述終端所使用的源編碼類型之一以進(jìn)行所述無代碼轉(zhuǎn)換的通信模式。
對(duì)于協(xié)商階段也可以有不同的變化。
根據(jù)第一個(gè)變化，無線電話終端首先向所述單元發(fā)送所有其可用的源編碼類型。
如果我們假設(shè)移動(dòng)電話擁有例如FR和HR的源編碼，就向發(fā)射和/或接收單元發(fā)送這兩種類型的源編碼類型。
然后，發(fā)射和/或接收單元在所接收到的源編碼類型中選擇一個(gè)并將其發(fā)送給所述終端，以使得一個(gè)無代碼轉(zhuǎn)換通信被建立。
要發(fā)送的源編碼類型的選擇可以根據(jù)不同的準(zhǔn)則來進(jìn)行。根據(jù)一個(gè)較好的準(zhǔn)則，發(fā)射和/或接收單元選擇所接收的源編碼類型的第一個(gè)。
根據(jù)另一個(gè)較好的準(zhǔn)則，發(fā)射和/或接收單元選擇使得數(shù)據(jù)速率最大的源編碼類型。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GSM 04.53TFO，一個(gè)長度20毫秒的幀根據(jù)HR源編碼對(duì)于TFO通信模式包含160比特，而根據(jù)EFR和FR源編碼容納有320比特。因此，我們最好根據(jù)后兩種模式建立通信，如果速率是選擇的準(zhǔn)則。
根據(jù)第二個(gè)變化，發(fā)射和/或接收單元向所述終端發(fā)送移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)上所允許的所有源編碼類型，以使得終端能夠立即開始無代碼轉(zhuǎn)換通信。
發(fā)射和/或接收單元不是必然地具有一個(gè)源編碼器。它僅帶有一個(gè)用于探測(cè)移動(dòng)電話所發(fā)送的源編碼類型的裝置和用于發(fā)送這些源編碼類型之一的裝置。另外，它還包括用于在所選擇的通信類型的被編碼的話音幀中準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的裝置和用于在這些幀中恢復(fù)數(shù)據(jù)的裝置。
然后，在步驟12，我們通過移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)在保留給由所選擇的源編碼類型編碼的話音信號(hào)的幀中傳輸數(shù)據(jù)。
在該通信模式中，這些幀不進(jìn)行任何代碼轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)傳輸是有線的，當(dāng)然不考慮無線電話鏈接中出現(xiàn)的問題。
另外，我們具有一個(gè)超過13kb/s的原始數(shù)據(jù)速率，這當(dāng)然超過了實(shí)際上能夠例如由SMS數(shù)據(jù)信道或USSD信道所獲得的速率。
根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸，我們考慮以編碼的方式傳輸數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)一個(gè)幀中斷或在幀中出錯(cuò)時(shí)，我們?cè)O(shè)置能夠重復(fù)錯(cuò)誤幀的被稱為“數(shù)據(jù)鏈接”的方法應(yīng)用。而且我們?cè)O(shè)置一個(gè)特殊的編碼，使得甚至當(dāng)與移動(dòng)電話的無線電連接有一個(gè)短暫的中斷時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸可以從中斷之前的階段重新開始。
當(dāng)然，數(shù)據(jù)傳輸也能夠在移動(dòng)電話朝向發(fā)射和/或接收單元的方向上及與在相反的方向上很好地被實(shí)現(xiàn)。
在一個(gè)最佳的實(shí)施例中，在其中數(shù)據(jù)的發(fā)射和/或接收單元是一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器或一個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器，最好在無線電話網(wǎng)絡(luò)外部，并且例如符合WAP標(biāo)準(zhǔn)(指英文“Wireless application protocol(無線應(yīng)用協(xié)議)”)，本發(fā)明使得一個(gè)用戶通過其無線電話終端擁有一個(gè)加速的因特網(wǎng)接入，而不會(huì)增加其通信成本。
權(quán)利要求
1．一種在移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)話音信道上在無線電話終端之間傳輸數(shù)據(jù)的方法，終端具有至少一個(gè)源編碼類型以及一個(gè)通過移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的單元，移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)支持在不同源編碼類型之間代碼轉(zhuǎn)換的通信模式，并且具有至少一個(gè)無代碼轉(zhuǎn)換的通信模式，該模式可以在兩個(gè)具有至少一個(gè)公共源編碼類型的移動(dòng)電話之間被建立，并且在其中-當(dāng)所述無線電話終端和所述數(shù)據(jù)發(fā)射和/或接收單元之間進(jìn)行通信模式協(xié)商時(shí)，發(fā)射和/或接收單元向所述終端發(fā)送所述終端所使用的源編碼類型之一以進(jìn)行所述無代碼轉(zhuǎn)換的通信模式，-數(shù)據(jù)通過移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)在對(duì)于通信模式所選擇的源編碼類型所編碼的話音信號(hào)的保留幀中被傳輸，其特征在于所述的發(fā)射和/或接收單元是一個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器或一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，當(dāng)進(jìn)行所述通信模式協(xié)商時(shí)，無線電話終端向所述單元發(fā)送所有其可用的源編碼類型，而所述的發(fā)射和/或接收單元在接收到的源編碼類型中選擇一個(gè)并且將其發(fā)送給終端。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的發(fā)射和/或接收單元選擇所接收的源編碼類型的第一個(gè)。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的發(fā)射和/或接收單元選擇源編碼類型中允許數(shù)據(jù)速率最高的一個(gè)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)進(jìn)行所述通信模式協(xié)商時(shí)，所述發(fā)射和/或接收單元向所述終端發(fā)送移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)上所許可的所有源編碼類型。
6．根據(jù)權(quán)利要求1到5之一所述的方法，其特征在于所述的無代碼轉(zhuǎn)換通信模式是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ETSI GSM 04.53 TFO的無代碼轉(zhuǎn)換通信模式。
7．根據(jù)權(quán)利要求1到6之一所述的方法，其特征在于所述發(fā)射和/或接收單元被安置在一個(gè)有線電話網(wǎng)絡(luò)中。
8．根據(jù)權(quán)利要求1到7之一所述的方法，其特征在于無線電話終端是一個(gè)移動(dòng)電話或一個(gè)帶有用于通過移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的裝置的便攜計(jì)算機(jī)。
全文摘要
發(fā)明涉及到一種在移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)話音信道上在無線電話終端之間傳輸數(shù)據(jù)的方法,終端具有至少一個(gè)源編碼類型以及一個(gè)通過移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的單元,移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)支持在不同源編碼類型之間代碼轉(zhuǎn)換的通信模式,并且具有至少一個(gè)無代碼轉(zhuǎn)換的通信模式,該模式可以在兩個(gè)具有至少一個(gè)公共源編碼類型的移動(dòng)電話之間被建立。當(dāng)所述無線電話終端和所述數(shù)據(jù)發(fā)射和/或接收單元之間進(jìn)行通信模式協(xié)商時(shí),發(fā)射和/或接收單元向所述終端發(fā)送所述終端所使用的源編碼類型之一以進(jìn)行所述無代碼轉(zhuǎn)換的通信模式。
文檔編號(hào)H04W88/18GK1300508SQ00800520
公開日2001年6月20日 申請(qǐng)日期2000年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月6日
發(fā)明者皮埃爾·伯納德, 勞倫特·克魯昌特, 弗雷德里克·萊杰伊 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾公司