專利名稱：在通信系統(tǒng)中檢測(cè)和防止報(bào)文沖突的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明尤其涉及新穎的和經(jīng)改進(jìn)的在半雙工通信系統(tǒng)中防止和檢測(cè)報(bào)文沖突的方法。
將大多數(shù)半雙工通信系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成使報(bào)文沖突最小，以改善通信質(zhì)量。這些系統(tǒng)使用多種方案來避免報(bào)文沖突。其中一些這樣的方案在通信信道上需要一定的質(zhì)量。當(dāng)通信信道變差時(shí)，可以增加報(bào)文沖突的可能性。其它的方案使用特殊的定時(shí)和同步，來避免報(bào)文沖突。對(duì)于這些方案，在通信信道中增加的延遲可以引起系統(tǒng)故障。
傳真通信系統(tǒng)是半雙工通信系統(tǒng)的一個(gè)例子，它依賴于兩臺(tái)正在通信的傳真機(jī)之間的定時(shí)和同步，以避免報(bào)文沖突。傳真機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)公共交換電話網(wǎng)(PSTN)信道來彼此進(jìn)行通信，這種信道具有已知的信道質(zhì)量和延遲特性。當(dāng)在兩臺(tái)傳真機(jī)之間插入了諸如數(shù)字通信系統(tǒng)或衛(wèi)星鏈路等非標(biāo)準(zhǔn)PSTN信道時(shí)，由于報(bào)文沖突而增加的傳輸延遲，可以引起傳真相互影響而產(chǎn)生故障。
數(shù)字通信系統(tǒng)或衛(wèi)星鏈路與半雙工通信系統(tǒng)結(jié)合可以擴(kuò)展覆蓋范圍，可以使通信設(shè)備具有機(jī)動(dòng)性，并且增加不同通信設(shè)備之間的互連性?？梢耘c傳真通信系統(tǒng)一起使用的典型的數(shù)字通信系統(tǒng)是工作在蜂窩或個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)頻帶內(nèi)的無線碼分多址(CDMA)系統(tǒng)或者全球星(GLOBALSTAR)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。這些數(shù)字通信系統(tǒng)具有內(nèi)在的處理延遲，是由于大量的數(shù)字信號(hào)處理以及傳輸延遲引起的。這些數(shù)字通信系統(tǒng)也使用中央基站來組合或多路復(fù)用來自許多通信設(shè)備的信號(hào)，成為公共傳輸信號(hào)。得到的總的延遲可以長(zhǎng)到難以容忍和不可預(yù)計(jì)。
在本說明書中，保持這樣的語法結(jié)構(gòu)以使對(duì)本發(fā)明的描述變得清楚。在描述兩臺(tái)設(shè)備之間的通信時(shí)，使用術(shù)語“報(bào)文”來表示從源設(shè)備到目標(biāo)設(shè)備的通信。該“報(bào)文”可以或者不可以由源設(shè)備重新傳送。使用術(shù)語“響應(yīng)”來表示從目標(biāo)設(shè)備到源設(shè)備的通信，作為前一傳送的“報(bào)文”的結(jié)果。
在使用定時(shí)和同步方案來避免報(bào)文沖突的半雙工通信系統(tǒng)中，希望與在同一信道上的目標(biāo)設(shè)備通信的源設(shè)備通過發(fā)送報(bào)文開始通信，并等待來自目標(biāo)設(shè)備的響應(yīng)。在過了一段預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間之后，如果沒有接收到響應(yīng)，則源設(shè)備重新發(fā)送報(bào)文。以指定的次數(shù)重復(fù)這個(gè)處理過程，或者直到接收到響應(yīng)為止。
對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)三類傳真通信的系統(tǒng)，傳真機(jī)之間的定時(shí)和同步符合“ITU-T推薦T.30通用交換電話網(wǎng)中的文件傳真發(fā)送過程”中規(guī)定的性能，下文稱之為T.30傳真協(xié)議。T.30傳真協(xié)議使用大量的調(diào)制技術(shù)來傳送正向報(bào)文數(shù)據(jù)。尤其是，傳真機(jī)之間的參數(shù)協(xié)商和信號(hào)交換是利用“CCITT推薦V.21用于通用交換電話網(wǎng)(GSTN)中的300ps雙工調(diào)制解調(diào)標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的調(diào)制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。信號(hào)交換建立了在傳真機(jī)之間的適當(dāng)?shù)耐ㄐ拍Ｊ健?br> 對(duì)于T.30傳真系統(tǒng)，呼叫的傳真機(jī)通過撥通被叫傳真機(jī)并發(fā)送呼叫音(CNG)而啟動(dòng)呼叫。被叫傳真機(jī)檢測(cè)來話呼叫，并向呼叫傳真機(jī)發(fā)回被叫站識(shí)別音(CED)。然后被叫傳真機(jī)向呼叫傳真機(jī)發(fā)送數(shù)字識(shí)別信號(hào)(DIS)，將其容量通知呼叫傳真機(jī)。一旦檢測(cè)到DIS信號(hào)，呼叫傳真機(jī)就發(fā)送數(shù)字命令信號(hào)(DCS)，通知被叫傳真機(jī)呼叫傳真機(jī)計(jì)劃使用的容量。
除了上述的啟動(dòng)信號(hào)之外，在呼叫期間，在傳真機(jī)之間也發(fā)生其它報(bào)文。例如，訓(xùn)練信號(hào)、信息報(bào)文以及中止報(bào)文也是典型傳真呼叫的一部分。
在呼叫期間呼叫傳真機(jī)和被叫傳真機(jī)彼此之間發(fā)送許多報(bào)文。在傳真呼叫時(shí)，在各個(gè)階段從呼叫傳真機(jī)或被叫傳真機(jī)之一發(fā)送報(bào)文。由于呼叫和被叫傳真機(jī)兩者都可以啟動(dòng)報(bào)文，所以下面的討論根據(jù)向目標(biāo)傳真機(jī)發(fā)出報(bào)文的源傳真機(jī)和向源傳真機(jī)作出響應(yīng)的目標(biāo)傳真機(jī)來描述通信，而不參照呼叫或被叫傳真機(jī)。如果沒有接收到對(duì)某些報(bào)文的響應(yīng)，則源傳真機(jī)必須重復(fù)這些報(bào)文。
T.30傳真協(xié)議規(guī)定了當(dāng)在傳真機(jī)之間啟動(dòng)呼叫時(shí)必須遵循的處理過程。例如，具體地定義了CNG、CED、DIS和DCS報(bào)文的序列和格式。T.30傳真協(xié)議也定義了如果沒有收到響應(yīng)則必須重復(fù)的報(bào)文。因此，通過監(jiān)視報(bào)文格式以及事先了解信令序列，就可以確定哪個(gè)報(bào)文將被重復(fù)?？梢愿鶕?jù)T.30協(xié)議，通過分析在傳真呼叫接收到的報(bào)文以及狀態(tài)來確定被重復(fù)的報(bào)文。
為了適應(yīng)不利的信道條件，T.30傳真協(xié)議需要在傳真機(jī)之間重復(fù)某些未應(yīng)答的報(bào)文。如果源傳真機(jī)向目標(biāo)傳真機(jī)發(fā)送這樣一種報(bào)文，則源傳真機(jī)期望在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)收到目標(biāo)傳真機(jī)的響應(yīng)。如果在規(guī)定時(shí)間周期過后仍沒有收到響應(yīng)，則T.30傳真協(xié)議要求源傳真機(jī)重新發(fā)送該報(bào)文。重新發(fā)送一直進(jìn)行到收到來自目標(biāo)傳真機(jī)的響應(yīng)，或者已經(jīng)作了過多項(xiàng)數(shù)的嘗試。
如果沒有檢測(cè)到響應(yīng)，則以規(guī)定的重復(fù)時(shí)間間隔在傳真機(jī)之間重復(fù)DIS和某些報(bào)文。T.30傳真協(xié)議定義了可以重新發(fā)送的最短重復(fù)時(shí)間間隔。例如T.30傳真協(xié)議規(guī)定在自動(dòng)模式下工作的傳真機(jī)的重復(fù)時(shí)間間隔為3.0秒±0.45秒。這意味著符合T.30傳真協(xié)議的傳真機(jī)不應(yīng)在離前一報(bào)文的2.55秒內(nèi)重新發(fā)送該報(bào)文。因此，如果這樣的傳真機(jī)在2.55秒的最短重復(fù)時(shí)間間隔內(nèi)接收到了響應(yīng)，則不會(huì)發(fā)生沖突。
根據(jù)這種T.30傳真定時(shí)方案，在通信信道內(nèi)的長(zhǎng)傳輸延遲可以引起報(bào)文沖突。在一種情況下，源傳真機(jī)向目標(biāo)傳真機(jī)發(fā)送一個(gè)報(bào)文，并且，由于傳輸延遲，目標(biāo)傳真機(jī)的響應(yīng)到達(dá)源傳真機(jī)的時(shí)間比重復(fù)周期更長(zhǎng)。由于源傳真機(jī)沒有按時(shí)收到響應(yīng)，所以它就重新發(fā)送該報(bào)文。如果在源傳真機(jī)重新發(fā)送該報(bào)文的同時(shí)目標(biāo)傳真機(jī)的響應(yīng)到達(dá)，則導(dǎo)致了報(bào)文沖突，并且源傳真機(jī)將不能接收到該響應(yīng)。
在使用標(biāo)準(zhǔn)PSTN通信系統(tǒng)的典型傳真通信系統(tǒng)中，通信信道一般是RJ-11接口。RJ-11接口在該已有技術(shù)中是已知的，它由一對(duì)載送差分信號(hào)的導(dǎo)線組成。使用差分信號(hào)改善了性能，因?yàn)樵趩味诵盘?hào)上具有優(yōu)越的噪聲抗擾度。RJ-11接口在相同的導(dǎo)線對(duì)上載送傳真機(jī)之間的所有通信。
用2至4線轉(zhuǎn)換器，在已有技術(shù)中也稱為混合電路，被用來在RJ-11接口上對(duì)這些報(bào)文和響應(yīng)去耦(decouple)。2至4線轉(zhuǎn)換器由在初級(jí)側(cè)上的一差分對(duì)導(dǎo)線和在次級(jí)側(cè)上的兩對(duì)不同的導(dǎo)線組成。初級(jí)側(cè)上的差分對(duì)導(dǎo)線連接到RJ-11接口上，然后再連接到目標(biāo)傳真機(jī)上。次級(jí)側(cè)上的兩差分對(duì)線連接到正向信道和反向信道上。正向信道將報(bào)文從源設(shè)備通過2至4線轉(zhuǎn)換器載送到目標(biāo)傳真機(jī)上。同樣，把目標(biāo)傳真機(jī)的響應(yīng)通過2至4線轉(zhuǎn)換器耦合到反向信道上。理想地，在正向信道上僅出現(xiàn)報(bào)文，在反向信道上僅出現(xiàn)響應(yīng)。由于2至4線轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)并非是理想的，因此在反向信道上會(huì)出現(xiàn)小的但為失真版本的報(bào)文，反之亦然。沖突防止/檢測(cè)電路必須能與2至4線轉(zhuǎn)換器中這些已知的非理想性一起工作。
不能解決不能預(yù)測(cè)的和長(zhǎng)時(shí)間的延遲導(dǎo)致了在非標(biāo)準(zhǔn)PSTN通信信道上的三類傳真機(jī)之間的通信不可靠。因此，需要一種方法來檢測(cè)報(bào)文沖突而與信道延遲的數(shù)量無關(guān)，與干擾信號(hào)的源無關(guān)。
本發(fā)明提供一種防止和檢測(cè)在半雙工通信系統(tǒng)中報(bào)文沖突的裝置，它包含控制裝置，用于向通信設(shè)備傳送報(bào)文；回波消除裝置，它連接到所述控制裝置和所述通信設(shè)備上，并且被構(gòu)造成接收來自所述控制裝置的所述報(bào)文和控制信號(hào)，還接收來自所述通信設(shè)備的信號(hào)，并根據(jù)所述報(bào)文和控制信號(hào)向所述控制裝置提供誤差信號(hào)，其中，根據(jù)所述控制信號(hào)，所述回波消除裝置被構(gòu)造成以訓(xùn)練模式或監(jiān)視模式工作，在訓(xùn)練模式下，所述回波消除裝置調(diào)節(jié)所述回波消除裝置中自適應(yīng)濾波器的頻率響應(yīng)，在監(jiān)視模式下，所述回波消除裝置使用所述經(jīng)調(diào)節(jié)的自適應(yīng)濾波器對(duì)信號(hào)濾波；以及信號(hào)檢測(cè)裝置，它被構(gòu)造成接收所述回波消除裝置的所述誤差信號(hào)，并向所述控制裝置發(fā)送狀態(tài)信號(hào)，所述狀態(tài)信號(hào)與來自所述回波消除裝置的所述誤差信號(hào)有關(guān)。
本發(fā)明還提供一種在半雙工通信系統(tǒng)中檢測(cè)報(bào)文沖突的方法，包含下列步驟在回波消除器上產(chǎn)生誤差信號(hào)，其中，所述誤差信號(hào)是基于輸入到所述回波消除器的至少一個(gè)數(shù)據(jù)；從所述回波消除器向控制器發(fā)送狀態(tài)信號(hào)，其中，所述狀態(tài)信號(hào)根據(jù)所述誤差信號(hào)指示是否出現(xiàn)報(bào)文沖突；以及所述回波消除器接收所述控制器的控制信號(hào)，該控制信號(hào)指令所述回波消除器進(jìn)入訓(xùn)練模式或監(jiān)視模式。
在本發(fā)明的實(shí)踐中，可以將2至4線轉(zhuǎn)換器插在沖突檢測(cè)器與通信設(shè)備之間。可將在正向信道上的報(bào)文通過2至4線轉(zhuǎn)換器被定路由到通信設(shè)備。通信設(shè)備的響應(yīng)可以通過2至4線轉(zhuǎn)換器發(fā)送由到反向信道。由于2至4線轉(zhuǎn)換器是非理想的，因此，在正向信道上的部分報(bào)文也會(huì)出現(xiàn)在反向信道上。
檢測(cè)器可以工作在訓(xùn)練周期或報(bào)文發(fā)送周期。在訓(xùn)練周期期間，在正向信道上向通信設(shè)備發(fā)送一個(gè)報(bào)文。由于2至4線轉(zhuǎn)換器是非理想的，所以一部分報(bào)文將作為回波出現(xiàn)在反向信道上。該報(bào)文也通過自適應(yīng)濾波器以產(chǎn)生回波評(píng)估。在訓(xùn)練周期期間，回波消除器監(jiān)視回波與回波評(píng)估之間的誤差信號(hào)，并調(diào)整其濾波器的頻率響應(yīng)，使誤差信號(hào)最小。在報(bào)文發(fā)送期間，自適應(yīng)濾波器是固定的，回波消除器測(cè)量誤差信號(hào)。如果在報(bào)文發(fā)送期間，在反向信道上出現(xiàn)了響應(yīng)，則沖突檢測(cè)器斷定已經(jīng)發(fā)生報(bào)文沖突，并輸出指示這種情況的狀態(tài)信號(hào)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在半雙工通信系統(tǒng)中檢測(cè)報(bào)文沖突是利用信號(hào)參數(shù)評(píng)估器進(jìn)行的。在訓(xùn)練周期期間，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器測(cè)量反向信道上回波的頻譜能量。然后信號(hào)參數(shù)評(píng)估器根據(jù)測(cè)得的回波能量創(chuàng)建一組閾值。在報(bào)文傳送期間，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器比較測(cè)得的反向信道上信號(hào)的頻譜能量，并把測(cè)得的值與該組閾值進(jìn)行比較。如果測(cè)得的值落在閾值范圍之外，則表明發(fā)生了報(bào)文沖突，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器輸出指示這種情況的狀態(tài)信號(hào)。
參照下面的說明書、權(quán)利要求書和附圖，本發(fā)明前述的和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更為明了。
圖6是參數(shù)沖突防止/檢測(cè)電路的框圖；圖7是典型參數(shù)信號(hào)檢測(cè)電路的框圖；圖8是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的參數(shù)沖突檢測(cè)方法的流程圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述

圖1中示出了已知的半雙工通信系統(tǒng)的例子。一種如此的系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)傳真通信系統(tǒng)。在該傳真通信系統(tǒng)中，傳真機(jī)A2通過通信信道4和8利用公共交換電話網(wǎng)(PSTN)6與傳真機(jī)B10進(jìn)行通信。傳真機(jī)A2通過通信信道4連接到PSTN6上。PSTN6通過通信信道8連接到傳真機(jī)B10上。PSTN6起到交換機(jī)的作用，把通信信道4連接到通信信道8上，以便能在傳真機(jī)之間進(jìn)行通信。通信信道4和8是一般的標(biāo)準(zhǔn)RJ-11接口。RJ-11接口和PSTN6的特性和延遲已在T.30傳真協(xié)議中作了較好的定義和計(jì)算。
在圖2中示出了使用無線通信系統(tǒng)的通信系統(tǒng)。在該通信系統(tǒng)中，無線通信系統(tǒng)在傳真機(jī)A12與傳真機(jī)B30之間與通信信道14和24串聯(lián)連接。數(shù)字通信系統(tǒng)可以是地面無線CDMA系統(tǒng)，或者是諸如全球星(GLOBALSTAR)系統(tǒng)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。傳真機(jī)A12通過通信信道14與單用戶系統(tǒng)(SSS)電話16進(jìn)行通信。在較佳實(shí)施例中，通信信道14是RJ-11接口。SSS電話16對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)和數(shù)字處理，并通過空中通信信道18發(fā)送結(jié)果輸出?？罩型ㄐ判诺?8可以是衛(wèi)星鏈路或者地面無線鏈路?；?2接收空中信號(hào)，處理和再調(diào)制該信號(hào)，并把該數(shù)據(jù)通過通信信道24發(fā)送給PSTN26。通信信道24一般為標(biāo)準(zhǔn)的T1/E1線路或者任何其它的相似的傳送媒介。PSTN26把數(shù)據(jù)通過通信信道28發(fā)送到傳真機(jī)B30上。
在SSS電話16和基站22中的數(shù)字信號(hào)處理延遲了傳真機(jī)A12與傳真機(jī)B30之間的通信。通過空中通信信道18和20的信號(hào)輸送加到總延遲上?？傃舆t使起源于源傳真機(jī)的報(bào)文被目標(biāo)傳真機(jī)延遲接收。相同地，來自目標(biāo)傳真機(jī)的響應(yīng)也給延遲而到達(dá)源傳真機(jī)。
在典型的實(shí)施例中，用駐留在半雙工通信系統(tǒng)中的沖突防止/檢測(cè)電路40a和40b，來檢測(cè)傳真機(jī)A12與傳真機(jī)B30之間的報(bào)文沖突。沖突防止/檢測(cè)電路40a駐留在SSS電話16中，沖突防止/檢測(cè)電路40b駐留在基站22中。在較佳實(shí)施例中，為兩個(gè)通信傳真機(jī)中的每個(gè)傳真機(jī)都分配一個(gè)沖突防止/檢測(cè)電路40。
在傳真機(jī)之間進(jìn)行呼叫時(shí)，一臺(tái)傳真機(jī)對(duì)于某些消息的性能為源傳真機(jī)，而對(duì)另一些消息的性能為目標(biāo)傳真機(jī)。在描述本發(fā)明時(shí)，僅僅必須描述沖突防止/檢測(cè)電路40與目標(biāo)傳真機(jī)之間的通信，而不考慮源傳真機(jī)。把討論限定在沖突防止/檢測(cè)電路和目標(biāo)傳真機(jī)可以集中討論本發(fā)明，而對(duì)范圍毫無損失。
I.第一實(shí)施例在第一實(shí)施例中，用基于回波消除器的沖突檢測(cè)器檢測(cè)報(bào)文沖突。在圖3中示出了一個(gè)典型的基于回波消除器的沖突檢測(cè)器。在該實(shí)施例中，沖突檢測(cè)器100與在傳真機(jī)之間的通信信道串聯(lián)連接。沖突檢測(cè)器100駐留在SSS電話16和/或基站22(參見圖2)中，在圖2中被標(biāo)示為沖突防止/檢測(cè)電路40。在該較佳實(shí)施例中，為兩個(gè)通信傳真機(jī)12和30中每個(gè)傳真機(jī)分配一個(gè)沖突檢測(cè)器100。為清楚起見，下面的討論集中到圖2中的沖突防止/檢測(cè)電路40a與傳真機(jī)A12之間的傳真通信上，它們?cè)趫D3中被重新編號(hào)成沖突檢測(cè)器100和傳真機(jī)122。在沖突防止/檢測(cè)電路40b和傳真機(jī)B30之間也發(fā)生相同的相互作用。
參照?qǐng)D3，基于回波消除器的沖突檢測(cè)器100駐留在SSS電話16中。沖突檢測(cè)器100接收來自SSS電話16的報(bào)文，并向SSS電話16發(fā)送響應(yīng)。沖突檢測(cè)器100通過正向信道132和反向信道130連接到耦合器120上。耦合器120可以是2至4線轉(zhuǎn)換器或者是任何其它能實(shí)現(xiàn)這里描述的功能的混合耦合器，一般為連接到SSS電話16的接口上的適配器。傳真機(jī)122通過諸如RJ-11接口的通信信道134連接到耦合器120上。耦合器120把正向信道132的報(bào)文耦合到傳真機(jī)122上，把來自傳真機(jī)122的響應(yīng)耦合到反向信道130上。
在沖突檢測(cè)器100中，控制器104連接到傳真泵112上?？刂破?04可以用微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)芯片或者編程成實(shí)現(xiàn)上述功能的ASIC等來實(shí)現(xiàn)。傳真泵112調(diào)制來自控制器104的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并在正向信道132上發(fā)送經(jīng)調(diào)制的信號(hào)作為報(bào)文?；夭刂破?10連接到控制器104、反向信道130和正向信道132上?；夭ㄏ?10接收來自控制器104的控制信號(hào)，該控制信號(hào)命令回波消除器110進(jìn)入到訓(xùn)練模式或者監(jiān)視來自模式。信號(hào)檢測(cè)器106插在回波消除器110與控制器104之間。信號(hào)檢測(cè)器106監(jiān)視回波消除器110的誤差信號(hào)，并根據(jù)來自回波消除器的誤差信號(hào)向控制器104輸出指示有否報(bào)文沖突的狀態(tài)信號(hào)。
如果控制器104需要向傳真機(jī)122發(fā)送一個(gè)報(bào)文，則控制器104首先確定連接到傳真機(jī)122上的通信信道134是否復(fù)位。如果通信信道134沒復(fù)位，則控制器104在處理之前等待該信道復(fù)位。
根據(jù)發(fā)送給傳真機(jī)122的報(bào)文的類型以及已知的T.30傳真協(xié)議，控制器104了解從傳真機(jī)122來的響應(yīng)是否即將到來，作為接收?qǐng)?bào)文的結(jié)果。如果不期望從傳真機(jī)122得到響應(yīng)，則極不可能是報(bào)文沖突，控制器104向回波消除器110發(fā)送控制信號(hào)，命令回波消除器110進(jìn)入訓(xùn)練模式。然后控制器104向傳真泵112發(fā)送報(bào)文數(shù)據(jù)。傳真泵112接收來自控制器104的報(bào)文數(shù)據(jù)，調(diào)制該數(shù)據(jù)，然后在正向信道132上將已調(diào)制的信號(hào)作為報(bào)文發(fā)送。把該報(bào)文的主要部分通過耦合器120耦接到傳真機(jī)122中。由于耦合器120的實(shí)現(xiàn)是非理想的，因此在反向信道130上出現(xiàn)了消息的回波y(t)。對(duì)于線性系統(tǒng)，回波是較小的、有時(shí)間延遲的、且幅度已失真的報(bào)文。在反向信道130上出現(xiàn)回波是耦合器120內(nèi)部耦合的結(jié)果。由于在傳送該報(bào)文之前已事先確定了通信信道134是復(fù)位的，所以在反向信道130上只有回波出現(xiàn)。
還使報(bào)文m(t)也通過到駐留在回波消除器110內(nèi)的自適應(yīng)濾波器中。回波消除器的設(shè)計(jì)和實(shí)施在本技術(shù)領(lǐng)域中是已知的。在名稱為“網(wǎng)絡(luò)回波消除器”的美國專利No.5,307,405中詳細(xì)描述了回波消除器的一個(gè)典型實(shí)施例，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，援引于此，以作參考。自適應(yīng)濾波器調(diào)整其頻率響應(yīng)特性，例如其幅度和延遲響應(yīng)對(duì)于頻率，以使濾波器輸出是反向信道130上的回波的接近的評(píng)估。自適應(yīng)濾波器根據(jù)自適應(yīng)過程，調(diào)整濾波器的頻率響應(yīng)，使回波與回波的評(píng)估之間的誤差r(t)最小。自適應(yīng)過程可以是最小均方(LMS)算法或者適用于這里揭示的任務(wù)的任何其它信號(hào)評(píng)估技術(shù)。當(dāng)完成了報(bào)文的傳送時(shí)，控制器104結(jié)束訓(xùn)練周期，并固定自適應(yīng)濾波器的頻率響應(yīng)。在下一個(gè)訓(xùn)練周期之前，不再對(duì)自適應(yīng)濾波器的頻率響應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。
在從控制器104向傳真機(jī)122發(fā)送報(bào)文期間，控制器104向回波消除器110發(fā)送控制信號(hào)，使回波消除器110進(jìn)入到監(jiān)視模式。在這種模式下，回波消除器110用自適應(yīng)濾波器對(duì)報(bào)文進(jìn)行濾波，來評(píng)估反向信道130上的回波。由于回波消除器110剛經(jīng)過訓(xùn)練，所以自適應(yīng)濾波器116輸出的評(píng)估接近反向信道130上的回波。結(jié)果，回波評(píng)估與回波之間的誤差信號(hào)r(t)是較小的信號(hào)。信號(hào)檢測(cè)器106把該誤差信號(hào)與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，并向控制器104輸出狀態(tài)信號(hào)，指示誤差信號(hào)低于預(yù)定的閾值，沒有發(fā)生報(bào)文沖突。
由于過度的傳送延遲或者不正確的同步的原因，傳真機(jī)122可能在傳送報(bào)文期間發(fā)送一個(gè)響應(yīng)。在此時(shí)，反向信道130上的信號(hào)由報(bào)文的回波和通過耦合器120耦合到該反向信道130上的來自傳真機(jī)122的響應(yīng)組成。回波消除器110僅能評(píng)估報(bào)文的回波。因此，回波評(píng)估與反向信道130上的信號(hào)之間的誤差信號(hào)r(t)將主要由來自傳真機(jī)122的響應(yīng)組成。信號(hào)檢測(cè)器106把誤差信號(hào)與預(yù)定閾值進(jìn)行比較。如果由于出現(xiàn)了傳真機(jī)122的響應(yīng)使誤差信號(hào)超過預(yù)定閾值，信號(hào)檢測(cè)器106向控制器輸出狀態(tài)信號(hào)，指示在通信信道134上出現(xiàn)了較大的信號(hào)，有很大可能發(fā)生了報(bào)文沖突?？刂破?04一旦接收到指示很可能發(fā)生報(bào)文沖突的狀態(tài)信號(hào)就中斷報(bào)文的傳送，繼續(xù)監(jiān)視狀態(tài)信號(hào)，在確定通信信道134復(fù)位之后，在較后的時(shí)間上重新傳送該報(bào)文。
利用基于回波消除器的沖突檢測(cè)器檢測(cè)報(bào)文沖突，大大改善了在出現(xiàn)較長(zhǎng)信道延遲和/或失真信道條件時(shí)的傳真機(jī)之間的通信。
在圖4示出了典型回波消除器的簡(jiǎn)化版本。如圖所示，將報(bào)文m(t)通過耦合器120在正向信道132上由傳真泵112傳送給傳真機(jī)122。耦合器120把來自正向信道132的報(bào)文的主要部分接到通信信道134上。由于耦合器120的內(nèi)部耦合，也把該報(bào)文耦合到反向信道130上。結(jié)果，在反向信道130上引入了回波。
回波消除器110根據(jù)該報(bào)文評(píng)估反向信道130上的回波。將濾波器116應(yīng)用于該報(bào)文，產(chǎn)生對(duì)回波的評(píng)估。不同的濾波器實(shí)施，例如模擬濾波器、非線性濾波器，或者數(shù)字濾波器(例如以硬件或軟件合成的有限脈沖響應(yīng)(FIR)或無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器)都可以實(shí)現(xiàn)濾波功能，且都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在典型實(shí)施例中，濾波器116是FIR濾波器。加法器108是差分放大器，其輸入端連接到反向信道130和FIR濾波器116上。加法器108可以用差分放大器或其它信號(hào)組合電路來實(shí)施。加法器108輸出誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)是反向信道130上的信號(hào)y(t)與來自FIR濾波器116的評(píng)估y’(t)之間的差值。
由系數(shù)更新電路114提供FIR濾波器116的系數(shù)。系數(shù)更新電路114接收來自加法器108的誤差信號(hào)r(t)，并為FIR濾波器116計(jì)算一組使誤差信號(hào)r(t)最小的濾波器系數(shù)。系數(shù)計(jì)算可以由任何數(shù)量的自適應(yīng)子程序之一來實(shí)現(xiàn)。在較佳實(shí)施例中，利用本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的最小均方(LMS)算法進(jìn)行系數(shù)計(jì)算。系數(shù)更新電路114也接收來自控制器104的控制信號(hào)，它命令系數(shù)更新電路114進(jìn)入到訓(xùn)練模式或監(jiān)視模式。僅在傳送報(bào)文期間能進(jìn)行訓(xùn)練，并僅在控制器104已確定沒有其它干擾信號(hào)，例如響應(yīng)，出現(xiàn)在通信信道134上之后進(jìn)行訓(xùn)練(參見圖3)。系數(shù)更新電路114僅在訓(xùn)練周期期間更新濾波器的系數(shù)。在監(jiān)視模式期間，系數(shù)更新電路114被禁止，由FIR濾波器116維持前面計(jì)算得到的濾波器系數(shù)。
回波評(píng)估的正確度與FIR濾波器實(shí)施有關(guān)。在實(shí)施FIR濾波器時(shí)濾波器抽頭越多，數(shù)學(xué)精度越高，對(duì)回波的評(píng)估正確度也越高，但以較大的復(fù)雜度為代價(jià)。作為一個(gè)最小值，必須能足以消除回波，得到的誤差信號(hào)r(t)要全部落在預(yù)定閾值之下。
預(yù)定閾值是由系統(tǒng)考慮來確定的。必須將該閾值設(shè)置得足夠低，以能檢測(cè)到來自傳真機(jī)122的所有響應(yīng)。然而，把該閾值設(shè)置得太低可能造成報(bào)文沖突的錯(cuò)誤指示結(jié)果。在較佳實(shí)施例中，把該閾值設(shè)置在這樣的電平上，即，如果響應(yīng)超過了，將引起傳真機(jī)122不正確地接收?qǐng)?bào)文，但不會(huì)錯(cuò)誤地指示報(bào)文沖突。
在較佳實(shí)施例中，信號(hào)檢測(cè)器106使用名稱為“檢測(cè)傳真?zhèn)鬏數(shù)姆椒ê脱b置”的美國專利號(hào)5,892,816中描述的技術(shù)(下文稱為5,892,816專利，該申請(qǐng)于1996年11月15日提出，已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，援引于此，以作參考)來檢測(cè)在誤差信號(hào)r(t)中出現(xiàn)的傳真報(bào)文。利用二進(jìn)制移頻鍵控(BFSK)調(diào)制信號(hào)來傳送V.21報(bào)文，其中1650Hz表示二進(jìn)制“1”，1850Hz表示二進(jìn)制“0”。如5,892,816專利中所描述，誤差信號(hào)r(t)經(jīng)兩個(gè)陷波濾波器濾波，一個(gè)中心頻率為1650Hz，第二個(gè)中心頻率為1850Hz。對(duì)陷波濾波器的輸出分別進(jìn)行平方，在預(yù)定時(shí)間間隔上并累加，獲得能量值。信號(hào)檢測(cè)器106分析本次能量值和前次能量值，例如把這些能量值與已知的能量符號(hào)進(jìn)行比較。如果這些能量值符合預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)(例如在5,892,816專利中規(guī)定的)，則在發(fā)送給控制器104的狀態(tài)信號(hào)上指示報(bào)文沖突。
在另一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)檢測(cè)器106把誤差信號(hào)r(t)與預(yù)定閾值比較。在該實(shí)施例中，信號(hào)檢測(cè)器106可以用比較器或其它信號(hào)比較電路來實(shí)施。在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)檢測(cè)器106把誤差信號(hào)與一個(gè)預(yù)定閾值進(jìn)行比較。如果誤差信號(hào)超過預(yù)定閾值，則在發(fā)送給控制器104的狀態(tài)信號(hào)上指示報(bào)文沖突。在另一個(gè)實(shí)施例中，用多個(gè)閾值來指示具有確定的變化程度的報(bào)文沖突。超過多個(gè)閾值中的每個(gè)閾值的誤差信號(hào)將與不同可能性的報(bào)文沖突相對(duì)應(yīng)。信號(hào)檢測(cè)器106的這些或其它變化都應(yīng)落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖5示出了第一實(shí)施例的基于回波消除器的沖突檢測(cè)器的操作流程圖。開始時(shí)，在狀態(tài)200，沖突檢測(cè)器向傳真機(jī)發(fā)送報(bào)文。在步驟202，沖突檢測(cè)器首先檢查連接到傳真機(jī)上的通信信道，確定信道是否復(fù)位。如果信道沒復(fù)位，則沖突檢測(cè)器繼續(xù)監(jiān)視信道，僅在確定信道已復(fù)位之后才進(jìn)行處理。
在步驟204，沖突檢測(cè)器分析報(bào)文以確定在傳真泵112正在傳送報(bào)文時(shí)，是否可以接收到來自傳真機(jī)122的響應(yīng)。沖突檢測(cè)器能根據(jù)它了解的發(fā)送的報(bào)文的類型以及事先了解的T.30傳真協(xié)議而確定。如果不期望來自傳真機(jī)的響應(yīng)，則發(fā)生報(bào)文沖突的可能性最小。然后在步驟214，回波消除器進(jìn)入到訓(xùn)練模式，同時(shí)，傳真泵向傳真機(jī)傳送該報(bào)文。
在訓(xùn)練模式中，回波消除器嘗試使反向信道上的回波與回波的評(píng)估之間的差值最小?；夭ǖ脑u(píng)估是通過用自適應(yīng)濾波器對(duì)報(bào)文進(jìn)行濾波取得的?；夭ㄏ鲊L試通過調(diào)整濾波器的特性使評(píng)估的誤差最小。訓(xùn)練模式一直進(jìn)行，直到完成了該報(bào)文的傳送。一旦完成了傳送，則在狀態(tài)220沖突檢測(cè)器結(jié)束處理。
如果在步驟204，沖突檢測(cè)器確定在傳真泵112正向傳真機(jī)112發(fā)送報(bào)文的同時(shí)，可能接收到它的響應(yīng)，則在步驟206，命令回波消除器進(jìn)入到監(jiān)視模式。然后在步驟208沖突檢測(cè)器使傳真泵向傳真機(jī)發(fā)送報(bào)文。在繼續(xù)發(fā)送的同時(shí)，沖突檢測(cè)器進(jìn)入到循環(huán)中，在傳送報(bào)文期間連續(xù)地檢查報(bào)文沖突。循環(huán)中的第一步包括在步驟210中監(jiān)視反向信道上的信號(hào)，得到通信信道的干擾信號(hào)。干擾信號(hào)可以是來自傳真機(jī)的響應(yīng)。如果沒有檢測(cè)到干擾信號(hào)，則在步驟218沖突檢測(cè)器確定是否已完成報(bào)文的傳送。如果沒有完成傳送，則沖突檢測(cè)器在步驟216繼續(xù)發(fā)送報(bào)文，并返回到步驟210。一旦確定已發(fā)送了全部的報(bào)文，則處理在狀態(tài)220結(jié)束。
如果沖突檢測(cè)器在步驟210檢測(cè)到在傳送報(bào)文期間，在通信信道上出現(xiàn)了干擾信號(hào)，則在步驟212沖突檢測(cè)器命令傳真泵結(jié)束傳送。然后在步驟202沖突檢測(cè)器繼續(xù)監(jiān)視通信信道直到確定干擾信號(hào)消失。一旦信道復(fù)位，沖突檢測(cè)器在步驟204開始重新發(fā)送報(bào)文。
在另一個(gè)實(shí)施例中，圖3中的信號(hào)檢測(cè)器106還包括信號(hào)解調(diào)器。當(dāng)在誤差信號(hào)r(t)中檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，解調(diào)器對(duì)該信號(hào)解碼，并確定來自傳真機(jī)122的響應(yīng)的內(nèi)容。把該響應(yīng)傳遞給控制器104。然后，根據(jù)該響應(yīng)和在T.30傳真協(xié)議中的當(dāng)前狀態(tài)，控制器104決定是否重新傳送最后的報(bào)文、等待或者向傳真機(jī)122發(fā)送新的報(bào)文。
II.第二實(shí)施例在第二實(shí)施例中，使用參數(shù)沖突檢測(cè)器來檢測(cè)報(bào)文沖突。在圖6中示出了典型的參數(shù)沖突檢測(cè)器。在該實(shí)施例中，參數(shù)沖突檢測(cè)器102與傳真機(jī)之間的通信信道串聯(lián)連接。沖突檢測(cè)器102駐留在SSS電話16和/或基站22中(參見圖2)，在圖2中被標(biāo)記為沖突防止/檢測(cè)電路40。在較佳實(shí)施例中，為兩個(gè)通信傳真機(jī)12和30中的每個(gè)傳真機(jī)分配一個(gè)沖突檢測(cè)器102。為清楚起見，下面的討論僅限于圖2中沖突防止/檢測(cè)電路40a與傳真機(jī)A12a之間的通信，在圖6中，它們被重新編號(hào)成沖突檢測(cè)器102，傳真機(jī)122。在沖突防止/檢測(cè)電路40b與傳真機(jī)B30之間發(fā)生相同的相互作用。
參照?qǐng)D6，參數(shù)沖突檢測(cè)器102駐留在SSS電話16中。沖突檢測(cè)器102接收來自SSS電話16的報(bào)文，并向SSS電話16發(fā)送響應(yīng)。沖突檢測(cè)器102通過正向信道132和反向信道130連接到耦合器120。耦合器120可以是2至4線轉(zhuǎn)換器或者能實(shí)現(xiàn)這里描述的功能的其它混合耦合器，一般為連接到SSS電話16的接口的耦合器。傳真機(jī)122通過諸如RJ-11接口的耦合器120。通信信道134連接到耦合器120把正向信道132上的報(bào)文耦合到傳真機(jī)122，把來自傳真機(jī)122的響應(yīng)耦合到反向信道130上。
在沖突檢測(cè)器102中，控制器144連接到傳真泵146上。控制器144能以第一實(shí)施例中描述的許多方法中的一種方法來實(shí)現(xiàn)。傳真泵146調(diào)制來自控制器144的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并在正向信道132上發(fā)送經(jīng)調(diào)制的信號(hào)，作為報(bào)文。信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148連接到控制器144、傳真泵146和反向信道130上。信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148接收來自傳真泵146的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，和反向信道130上的信號(hào)，并根據(jù)這兩輸入確定是否發(fā)生了報(bào)文沖突。信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148還接收來自控制器144的控制信號(hào)，命令信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148進(jìn)入到訓(xùn)練模式或者監(jiān)視模式。最后，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148向控制器144提供狀態(tài)信號(hào)，以指示是否出現(xiàn)報(bào)文沖突。
在第二實(shí)施例中，由控制器144向傳真機(jī)122發(fā)送報(bào)文的方式與第一實(shí)施例相同。如果控制器144需要向傳真機(jī)122發(fā)送報(bào)文，則控制器144首先確定連接到傳真機(jī)122上的通信信道134是否復(fù)位。為了確定這一情況，控制器144使用來自信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148的狀態(tài)信號(hào)?？刂破?44僅在確定了通信信道已復(fù)位，且沒有可能發(fā)生報(bào)文沖突之后才進(jìn)行處理。
根據(jù)發(fā)送給傳真機(jī)122的報(bào)文的類型以及事先了解的T.30傳真協(xié)議，控制器144了解了在傳真泵146正在發(fā)送報(bào)文的同時(shí)是否有可能接收到傳真機(jī)122的響應(yīng)。如果預(yù)期不會(huì)從傳真機(jī)122接收到響應(yīng)，則極不可能是報(bào)文沖突，控制器144向信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148發(fā)送控制信號(hào)，命令信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148進(jìn)入到訓(xùn)練模式。然后向傳真泵146發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。傳真泵146接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，調(diào)制該數(shù)據(jù)，并在正向信道132上發(fā)送經(jīng)調(diào)制的信號(hào)，作為報(bào)文。耦合器120把正向信道132的報(bào)文的主要部分耦合到連接到傳真機(jī)122上的通信信道134上。再者，由于耦合器120的實(shí)施是非理想的，因此，在反向信道130上會(huì)出現(xiàn)較小的并失真的報(bào)文。因?yàn)樵诎l(fā)送該報(bào)文之前，已剛確定通信信道是復(fù)位的，只有報(bào)文的回波僅是出現(xiàn)在反向信道130上。
在訓(xùn)練模式時(shí)，當(dāng)傳真泵146發(fā)送報(bào)文時(shí)，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148監(jiān)視反向信道130上的回波。傳真泵146也向信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148發(fā)送包含報(bào)文的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。因此，在訓(xùn)練周期期間，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148具有數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)于該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的回波。信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148計(jì)算回波的各個(gè)預(yù)定參數(shù)的值。作為一個(gè)例子，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148可以計(jì)算在不同頻帶內(nèi)的回波的能量。然后把在每個(gè)頻帶上的能量測(cè)量值映射到回波的各個(gè)參數(shù)上。然后使計(jì)算得到的值，例如在不同頻帶上的能量測(cè)量值與以這些計(jì)算值產(chǎn)生的數(shù)字位相等。因此，在信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148被訓(xùn)練之后，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148就能僅根據(jù)來自傳真泵146的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，預(yù)測(cè)參數(shù)的計(jì)算值應(yīng)當(dāng)是什么。信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148利用預(yù)測(cè)值創(chuàng)建這些參數(shù)的閾值組、每個(gè)參數(shù)的一組閾值組，每組閾值形成一個(gè)閾值范圍。
如果控制器144期望在傳真泵146正發(fā)送報(bào)文的同時(shí)可能有來自傳真機(jī)122的響應(yīng)，則控制器144向信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148發(fā)送控制信號(hào)，命令信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148進(jìn)入監(jiān)視模式。通過監(jiān)視反向信道130，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148能檢測(cè)到干擾信號(hào)的存在，例如來自傳真機(jī)122的響應(yīng)。在監(jiān)視模式時(shí)，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148接收在反向信道130上的信號(hào)y(t)，計(jì)算信號(hào)y(t)的各個(gè)參數(shù)，并把計(jì)算得到的值與閾值進(jìn)行比較。如果通信信道已復(fù)位，沒有干擾信號(hào)，則在反向信道130上的信號(hào)y(t)僅包含報(bào)文的回波?；夭ǖ母鱾€(gè)參數(shù)的計(jì)算值將落在閾值范圍內(nèi)，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148將向控制器144輸出狀態(tài)信號(hào)，指示無報(bào)文沖突。
如果傳真機(jī)122在傳送報(bào)文期間向控制器144傳送的響應(yīng)，則在反向信道130上的信號(hào)y(t)將包含回波加上干擾信號(hào)?？傂盘?hào)的計(jì)算值將與只有回波時(shí)的值不同。如果計(jì)算值落在閾值范圍之外，則信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148就向控制器144輸出狀態(tài)信號(hào)，指示很有可能發(fā)生報(bào)文沖突?？刂破?44一接收到指示很有可能發(fā)生報(bào)文沖突的狀態(tài)信號(hào)，就結(jié)束消息的傳送并繼續(xù)監(jiān)視狀態(tài)信號(hào)，在確定了通信信道復(fù)位之后的一個(gè)較后的時(shí)刻上重新發(fā)送該報(bào)文。因此，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148能檢測(cè)通信信道上的報(bào)文沖突，而不考慮報(bào)文沖突的來源。
使用參數(shù)沖突檢測(cè)器檢測(cè)正在傳送給傳真機(jī)122的報(bào)文中的沖突，并在信道復(fù)位時(shí)的以后一個(gè)較后的時(shí)刻重新發(fā)送該報(bào)文，可以在控制器144與傳真機(jī)122之間進(jìn)行可靠的通信。
在圖7中示出了根據(jù)兩個(gè)頻帶上的能量的典型的信號(hào)參數(shù)評(píng)估器。對(duì)于V.21消息和響應(yīng)，使用二進(jìn)制移頻鍵控(BFSK)來調(diào)制對(duì)應(yīng)于報(bào)文的數(shù)據(jù)位。調(diào)制功能是由傳真泵146來實(shí)現(xiàn)的。用1850Hz音調(diào)的3.3毫秒的脈沖串來表示數(shù)字零，是用1650Hz音調(diào)的3.3毫秒的脈沖串來表示數(shù)字一。通過測(cè)量在這兩個(gè)頻率上的經(jīng)調(diào)制信號(hào)的能量，可以預(yù)測(cè)在通信信道上傳送哪些數(shù)據(jù)位。
也可用兩個(gè)頻帶上的能量測(cè)量值來確定通信信道上出現(xiàn)報(bào)文沖突，這是因?yàn)榛夭ǖ哪芰糠?hào)是與回波加上響應(yīng)的能量符號(hào)不同的。例如，如果通信信道134已復(fù)位的，則在反向信道130上的信號(hào)主要由在正向信道132上的報(bào)文的回波組成。信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148對(duì)每個(gè)傳送的數(shù)據(jù)位測(cè)量在兩個(gè)頻帶(f0＝1850Hz，f1＝1650Hz)上的能量。每個(gè)數(shù)據(jù)位的兩個(gè)能量測(cè)量值形成該位的能量符號(hào)。在正向信道132上傳送數(shù)字零產(chǎn)生的回波的能量測(cè)量值在f0＝1850Hz上包含了較高的能量測(cè)量值，而在f1＝1650Hz上的能量測(cè)量值較小。另一方面，傳送數(shù)字一產(chǎn)生的回波的能量測(cè)量值在f1＝1650Hz上包含了較高的能量測(cè)量值，而在f0＝1850Hz上的能量測(cè)量值較小。因此，從數(shù)字零的傳送得到的回波能量符號(hào)與從數(shù)字一的傳送的能量符號(hào)不同。把在訓(xùn)練周期期間測(cè)得的能量符號(hào)用來產(chǎn)生兩組閾值，一組用于數(shù)字零的傳送，另一組用于數(shù)字一的傳送。例如，從數(shù)字零的傳送得到的回波的能量符號(hào)產(chǎn)生f0＝1850Hz的上、下閾值和f1＝1650Hz的上、下閾值。數(shù)字一傳送的能量符號(hào)也產(chǎn)生一組四個(gè)閾值。如此地選擇閾值，使單獨(dú)回波的能量測(cè)量值落在上、下閾值內(nèi)。每個(gè)數(shù)據(jù)位的四個(gè)閾值形成該位的閾值范圍。把在接著發(fā)生的報(bào)文傳送期間在通信信道上的信號(hào)的能量符號(hào)與這兩個(gè)閾值范圍進(jìn)行比較。
如果在反向信道130上的信號(hào)包含了回波和來自傳真機(jī)122的響應(yīng)，則回波加上響應(yīng)的能量符號(hào)將與單獨(dú)回波的能量符號(hào)不同。假設(shè)響應(yīng)也是V.21報(bào)文(在大多數(shù)感興趣的情況下，這是真實(shí)的)，則回波和響應(yīng)可能建設(shè)性地或破壞性地增加。因此，在回波的f0＝1850Hz和f1＝1650Hz上的能量測(cè)量值加上響應(yīng)將偏離單獨(dú)回波時(shí)期望的能量符號(hào)。通過比較回波加上響應(yīng)的能量符號(hào)與正在傳送的數(shù)據(jù)位的閾值范圍，如果測(cè)得的能量符號(hào)落在閾值范圍之外，則可以確定報(bào)文沖突。
也可以用由附加的上、下閾值組成的多個(gè)閾值范圍來檢測(cè)具有可變的可信度的報(bào)文沖突。而且，也可以用在兩個(gè)以上頻帶上的能量測(cè)量值使對(duì)回波和響應(yīng)的檢測(cè)更正確。更多的頻帶使能量符號(hào)更復(fù)雜，能辨別其它的頻譜分量。利用多個(gè)范圍和多個(gè)頻帶以及其它相似的變化都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在較佳實(shí)施例中，將在兩個(gè)頻帶上的能量測(cè)量值被差分地組合成一個(gè)組合能量值。這種實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，但是將失去一些正確性。從f0＝1850Hz的能量測(cè)量值中減去f1＝1650Hz的能量測(cè)量值。因此，在僅測(cè)量報(bào)文回波的訓(xùn)練期間，傳送數(shù)字零得到的回波的能量測(cè)量值將在f0＝1850Hz上得到較高的能量測(cè)量值(Ef0)，而在f1＝1650Hz上得到較低的能量測(cè)量值(Ef1)。差分組合能量測(cè)量值(Ef0-Ef1)對(duì)于數(shù)字零產(chǎn)生正組合能量值。另一方面，傳送數(shù)字一得到的回波的能量測(cè)量值將在f1＝1650Hz上得到較高的能量測(cè)量值(Ef1)，而在f0＝1850Hz上得到較低的能量測(cè)量值(Ef0)。差分組合能量測(cè)量值(Ef0-Ef1)對(duì)于數(shù)字一產(chǎn)生負(fù)組合能量值。
用在訓(xùn)練期期間測(cè)得的組合能量值被用來產(chǎn)生兩組閾值。例如，從數(shù)字零的傳送得到的回波的組合能量值得到以正值為中心的上和下閾值。從數(shù)字一的傳送的組合能量值也得到一組以負(fù)值為中心的兩個(gè)閾值。如此地選擇閾值，以使單獨(dú)回波的組合能量值落在上和下閾值內(nèi)。數(shù)字零傳送的兩個(gè)閾值形成一個(gè)閾值范圍，數(shù)字一傳送的兩個(gè)閾值形成另一個(gè)閾值范圍。在接著的報(bào)文傳送期間，把在通信信道上的信號(hào)的組合能量值與這兩個(gè)閾值范圍進(jìn)行比較。
如果在反向信道130上的信號(hào)包含回波加上來自傳真機(jī)122的響應(yīng)，則回波和響應(yīng)的組合能量值將與單獨(dú)回波的組合能量值不同。通過比較回波加上響應(yīng)的組合能量值與正在傳送的數(shù)據(jù)位的閾值范圍，如果組合能量值落在閾值范圍外，則可以指示報(bào)文沖突。因此，事先了解了在相同頻率上的報(bào)文和響應(yīng)傳送是不可能的，則測(cè)量?jī)蓚€(gè)子載波頻率上的能量的信號(hào)參數(shù)評(píng)估器就可以用來檢測(cè)報(bào)文沖突。
在圖7中圖示了較佳實(shí)施例的參數(shù)沖突檢測(cè)器，它是基于兩個(gè)頻帶上的能量的差值。參照?qǐng)D7，將帶通濾波器158和160連接到反向信道130上，以使沖突檢測(cè)器148能監(jiān)視通信信道134(在圖7中未示出)。各種類型(例如，巴特沃斯、高斯或切比雪夫)、階數(shù)、實(shí)施方式(例如模擬或數(shù)字濾波器)和帶寬的帶通濾波器都應(yīng)在本發(fā)明的范圍內(nèi)。帶通濾波器158和160在兩個(gè)不同的頻率f0和f1上對(duì)反向信道130上的信號(hào)分別進(jìn)行濾波，并向能量評(píng)估器154和156輸出經(jīng)濾波的信號(hào)。在較佳實(shí)施例中，f0和f1對(duì)應(yīng)于兩個(gè)子載波頻率，分別用于移頻鍵控(FSK)調(diào)制數(shù)字零(f0＝1850Hz)和數(shù)字一(f1＝1650Hz)。
能量評(píng)估器154和156分別計(jì)算來自帶通濾波器158和160的經(jīng)濾波信號(hào)的能量。可以用模擬電路實(shí)現(xiàn)能量計(jì)算，或者通過數(shù)字方式計(jì)算。然后把能量評(píng)估器154和156的輸出定路由到加法器152，加法器152差分地組合這些信號(hào)。可以用差分放大器、算術(shù)邏輯單元或其它信號(hào)組合裝置實(shí)施加法器152。將來自加法器152的組合能量值發(fā)送到判定電路150。判定電路150也接收對(duì)應(yīng)于來自傳真泵146的傳送報(bào)文的數(shù)據(jù)位和來自控制器144的控制信號(hào)。判定電路150向控制器144輸出狀態(tài)信號(hào)，指示是否出現(xiàn)報(bào)文沖突。
控制器144通過控制信號(hào)命令判定電路150進(jìn)入到訓(xùn)練模式或者監(jiān)視模式。當(dāng)控制器144根據(jù)要傳送的報(bào)文類型和其事先了解的T.30傳真協(xié)議確定報(bào)文沖突不可能發(fā)生時(shí)，控制器144命令信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148進(jìn)入訓(xùn)練模式。在訓(xùn)練模式時(shí)，判定電路150監(jiān)視來自加法器152的組合能量值，并使組合能量值與在每個(gè)回波中得到的數(shù)據(jù)位相等。由于在使判定電路150進(jìn)入到訓(xùn)練模式之前已確定通信信道已復(fù)位，因此，來自加法器152的組合能量值將僅主要地由單獨(dú)回波組成。因此，在訓(xùn)練之后，判定電路150能預(yù)測(cè)回波的組合能量值應(yīng)是以數(shù)字零或數(shù)字一傳送。然后判定電路150創(chuàng)建兩組閾值，一組閾值用于數(shù)字零傳送，另一組閾值用于數(shù)字一傳送。閾值是正在傳送的每個(gè)位的預(yù)測(cè)組合能量值的函數(shù)。然后在以后把閾值用來確定是否出現(xiàn)報(bào)文沖突。來自加法器152的組合能量值可以取正值和負(fù)值。
當(dāng)在可能發(fā)生報(bào)文沖突時(shí)的報(bào)文傳送期間，控制器144命令信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148進(jìn)入到監(jiān)視模式。在該模式時(shí)，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器148測(cè)量在反向信道130上的信號(hào)的能量。在反向信道130上的信號(hào)由正在傳送的報(bào)文的回波和通信信道134上的干擾信號(hào)組成。干擾信號(hào)可以是來自傳真機(jī)122的響應(yīng)。判定電路150接收來自傳真泵146的數(shù)據(jù)位，再調(diào)用對(duì)應(yīng)于正在傳送的每個(gè)數(shù)據(jù)的閾值，并來自加法器152的組合能量值與這些閾值進(jìn)行比較。如果組合能量值落在閾值范圍內(nèi)，則判定電路150斷定無報(bào)文沖突發(fā)生。如果組合能量值落在閾值之外，則判定電路150斷定很有可能發(fā)生報(bào)文沖突。如前所述，可以用多組閾值，以便能指示不同可信程度的報(bào)文沖突。判定電路150向控制器144發(fā)送適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)信號(hào)，指示這種情況。一旦從判定電路150接收到指示很可能發(fā)生報(bào)文沖突的狀態(tài)信號(hào)，則控制器144命令傳真泵146結(jié)束報(bào)文傳送，并在確定通信信道復(fù)位之后的較后的一個(gè)時(shí)刻重新發(fā)送該消息。
在圖8中示出了第二實(shí)施例的參數(shù)沖突檢測(cè)器的工作流程圖。開始時(shí)，在狀態(tài)228，沖突檢測(cè)器具有發(fā)送給傳真機(jī)的報(bào)文。在步驟230沖突檢測(cè)器先檢查連接到傳真機(jī)上的通信信道，以確定信道是否復(fù)位。如果信道未復(fù)位，則沖突檢測(cè)器繼續(xù)監(jiān)視信道，僅在確定信道已復(fù)位之后，才進(jìn)行處理。
然后，在步驟232沖突檢測(cè)器開始向傳真機(jī)傳送報(bào)文。在步驟234，一旦傳送了報(bào)文，沖突檢測(cè)器就分析報(bào)文，確定在傳真泵146正在傳送報(bào)文的同時(shí)是否有可能接收到傳真機(jī)的響應(yīng)。沖突檢測(cè)器能根據(jù)其對(duì)報(bào)文類型的了解以及事先知道的T.30傳真協(xié)議來確定這一情況。如果不期望來自傳真機(jī)的響應(yīng)，則發(fā)生沖突的可能性最小。然后，在步驟242使信號(hào)參數(shù)評(píng)估器進(jìn)入到訓(xùn)練模式，同時(shí)向傳真機(jī)發(fā)送報(bào)文。
在訓(xùn)練模式，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器監(jiān)視在反向信道上的回波，并計(jì)算回波各種參數(shù)的值。然后，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器使計(jì)算值與對(duì)應(yīng)于回波的數(shù)據(jù)位相等，并創(chuàng)建這些參數(shù)的閾值組。新的閾值更新信號(hào)參數(shù)評(píng)估器內(nèi)的以前的閾值。訓(xùn)練模式繼續(xù)進(jìn)行，直到報(bào)文的傳送完成。一旦報(bào)文的傳送完成了，則在狀態(tài)250，處理結(jié)束。
如果沖突檢測(cè)器確定可能收到來自傳真機(jī)的響應(yīng)，則命令信號(hào)參數(shù)評(píng)估器被指令進(jìn)入到監(jiān)視模式。然后沖突檢測(cè)器進(jìn)入循環(huán)，在傳送報(bào)文期間連續(xù)檢查報(bào)文沖突。在循環(huán)的第一步，在步驟236，信號(hào)參數(shù)評(píng)估器計(jì)算在反向信道上的信號(hào)的各種參數(shù)的值，以確定在通信信道上出現(xiàn)了干擾信號(hào)。干擾信號(hào)可以是來自傳真機(jī)的響應(yīng)。如果計(jì)算值在這些參數(shù)的閾值內(nèi)，則沒有報(bào)文沖突發(fā)生。然后，沖突檢測(cè)器在步驟246確定報(bào)文傳送是否已經(jīng)完成。如果傳送沒有完成，則在步驟244沖突檢測(cè)器繼續(xù)傳送報(bào)文，并返回到步驟236。在狀態(tài)250一旦確定已經(jīng)傳送了所有的報(bào)文，則處理結(jié)束。
在步驟238，在報(bào)文傳送期間，如果沖突檢測(cè)器檢測(cè)到在通信信道上存在干擾信號(hào)，則在步驟240沖突檢測(cè)器指令傳真泵結(jié)束傳送。然后沖突檢測(cè)器繼續(xù)監(jiān)視通信信道，直到確定通信信道復(fù)位。當(dāng)信道已復(fù)位時(shí)，在步驟230沖突檢測(cè)器開始重新傳送報(bào)文。
能以各種方法來實(shí)施。本發(fā)明的原理能以硬件來實(shí)施在圖3和圖6中的沖突防止/檢測(cè)電路以及在圖5和圖8中的流程圖，例如利用狀態(tài)機(jī)、一些存儲(chǔ)器和時(shí)鐘。本發(fā)明也可以用固件來實(shí)施，利用運(yùn)行在微計(jì)算機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器上的微代碼來實(shí)施。其它實(shí)施方法或者這些實(shí)施方法的混合組合也都應(yīng)在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
雖然，典型實(shí)施例是針對(duì)以半雙工方式在PSTN上工作的傳真通信系統(tǒng)，但是本發(fā)明的原理也可以應(yīng)用于利用半雙工通信系統(tǒng)的多個(gè)設(shè)備之間的任何通信中。例如，本發(fā)明可以針對(duì)計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、掃描儀、繪圖儀和打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、測(cè)試設(shè)備和診斷設(shè)備等之間的通信。
前面提供的較佳實(shí)施例能使本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員制造或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的各種改動(dòng)對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員來說是顯然的，這里定義的一般原理可以應(yīng)用于其它實(shí)施例而不必使用創(chuàng)造性勞動(dòng)。因此，本發(fā)明并不限于這里所示的實(shí)施例，而是應(yīng)與這里描述的原理和新穎特征一致的最寬范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)半雙工通信系統(tǒng)中的報(bào)文沖突的裝置，包含控制器，用于向通信設(shè)備傳送報(bào)文；以及信號(hào)參數(shù)評(píng)估器，它連接到所述控制器和所述通信設(shè)備上，所述信號(hào)參數(shù)評(píng)佑器接收所述通信設(shè)備的信號(hào)，接收所述控制器的所述報(bào)文，并接收指令所述信號(hào)參數(shù)評(píng)估器進(jìn)入訓(xùn)練模式或監(jiān)視模式的所述控制器的控制信號(hào)，根據(jù)所述通信設(shè)備的所述信號(hào)和所述控制器的所述報(bào)文提供狀態(tài)信號(hào)，所述狀態(tài)信號(hào)指示報(bào)文沖突是否發(fā)生。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述參數(shù)評(píng)估器包含至少一個(gè)能量評(píng)估器，用于接收所述通信設(shè)備的所述信號(hào)，所述能量評(píng)估器中的每一個(gè)測(cè)量所述信號(hào)的能量電平，并提供能量測(cè)量值，判定電路裝置，它連接到所述能量評(píng)估器中每一個(gè)，用于接收所述能量評(píng)估器中的每一個(gè)的所述能量測(cè)量值，所述判定電路根據(jù)所述能量測(cè)量值向所述控制器提供所述狀態(tài)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)參數(shù)評(píng)估器還包含至少一個(gè)帶通濾波器，供給每個(gè)能量評(píng)估器一個(gè)帶通濾波器，每個(gè)帶通濾波器都以串聯(lián)方式連接到所述能量評(píng)估器之一，每個(gè)帶通濾波器接收所述通信設(shè)備的所述信號(hào)，并以不同的頻率對(duì)所述信號(hào)濾波，以獲得經(jīng)濾波的信號(hào)，把所述經(jīng)濾波的信號(hào)提供給所述能量評(píng)估器之一。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)參數(shù)評(píng)估器包含第一能量評(píng)估器，用于測(cè)量所述信號(hào)的第一能量電平；第二能量評(píng)估器，用于測(cè)量所述信號(hào)的第二能量電平；第一帶通濾波器，連接到所述第一能量評(píng)估器；以及第二帶通濾波器，連接到所述第二能量評(píng)估器。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述第一帶通濾波器以1850Hz為中心頻率，所述第二帶通濾波器以1650Hz為中心頻率。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)參數(shù)評(píng)估器還包含加法器，它連接到所述第一能量評(píng)估器和所述第二能量評(píng)估器，所述加法器差分組合所述第一能量評(píng)估器和所述第二能量評(píng)估器的所述能量測(cè)量值，所述加法器還連接到所述判定電路，并向所述判定電路提供組合能量值。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述判定電路包含至少一組閾值，所述組合能量值與該一組閾值比較，其中所述狀態(tài)信號(hào)指示所述組合能量值超過所述閾值組中的哪一個(gè)閾值。
8.一種檢測(cè)半雙工通信系統(tǒng)中報(bào)文沖突的方法，包含下列步驟利用至少一個(gè)帶通濾波器濾波至少一個(gè)輸入到?jīng)_突檢測(cè)器的數(shù)據(jù)，以提供至少一個(gè)經(jīng)濾波的信號(hào)，每個(gè)帶通濾波器具有不同的中心頻率；測(cè)量與所述至少一個(gè)經(jīng)濾波的信號(hào)關(guān)聯(lián)的能量電平，以確定所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)輸入的能量測(cè)量值；在沖突檢測(cè)器上產(chǎn)生誤差信號(hào)，所述誤差信號(hào)基所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)輸入的所述能量測(cè)量值；以及向控制器發(fā)送所述沖突檢測(cè)器的狀態(tài)信號(hào)，所述狀態(tài)信號(hào)根據(jù)所述誤差信號(hào)指示是否出現(xiàn)報(bào)文沖突。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述濾波步驟用兩個(gè)以1850Hz和1650Hz為中心頻率的帶通濾波器對(duì)所述至少一個(gè)數(shù)據(jù)輸入濾波，其中所述測(cè)量步驟測(cè)量與所述兩個(gè)帶通濾波器的所述兩個(gè)濾波信號(hào)關(guān)聯(lián)的每個(gè)能量電平。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包含下列步驟差分組合與所述兩個(gè)帶通濾波器關(guān)聯(lián)的所述每個(gè)能量電平，以提供組合能量值；其中所述狀態(tài)信號(hào)是基于所述組合能量值的。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包含下列步驟比較所述組合能量值與至少一個(gè)閾值電平；以及所述狀態(tài)信號(hào)指示所述組合能量值超過所述閾值電平中哪個(gè)閾值電平。
12.一種沖突檢測(cè)器，與發(fā)送和接收設(shè)備一起使用，以避免信號(hào)沖突，該檢測(cè)器可連接在所述發(fā)送和接收設(shè)備與發(fā)送信道之間，用于在它們之間傳送信號(hào)，并被排布成在接收信號(hào)期間確定該設(shè)備是否可以發(fā)送一個(gè)確認(rèn)信號(hào)，以監(jiān)視發(fā)送信道是否有沖突，在檢測(cè)到?jīng)_突事件時(shí)，重新發(fā)送信號(hào)。
全文摘要
在半雙工通信系統(tǒng)中，通信信道(18，20)中的附加延遲可能引起報(bào)文與響應(yīng)之間的報(bào)文沖突，用一個(gè)沖突檢測(cè)器(40a，40b)來防止和檢測(cè)這種報(bào)文沖突。沖突檢測(cè)器確定(204)在通信設(shè)備接收當(dāng)前報(bào)文的同時(shí)是否可以從通信設(shè)備傳送響應(yīng)。如果不期望響應(yīng)，則沖突檢測(cè)器進(jìn)入訓(xùn)練模式(214)。如果可能有響應(yīng)，則沖突檢測(cè)器進(jìn)入到監(jiān)視模式(206)。在監(jiān)視模式，沖突檢測(cè)器監(jiān)視通信信道，并確定(210)在報(bào)文傳送期間是否發(fā)生報(bào)文沖突。報(bào)文沖突的檢測(cè)引起在確定了通信信道已復(fù)位(202)之后的后面一時(shí)刻上重新傳送報(bào)文，或者可能發(fā)送一個(gè)新的報(bào)文。
文檔編號(hào)H04N1/327GK1474519SQ03133140
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期1998年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月16日
發(fā)明者尼古拉·K·N·洛伊恩, 尼古拉 K N 洛伊恩 申請(qǐng)人:夸爾柯姆股份有限公司