Система и способ для внутриполосного модема для передачи данных по сетям цифровой беспроводной связи

Система и способ для внутриполосного модема для передачи данных по сетям цифровой беспроводной связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Притязание на приоритет

По данной заявке испрашивается приоритет на основании следующих предварительных патентных заявок США: 61/059,179 под названием “ROBUST SIGNAL FOR DATA TRANSMISSION OVER IN-BAND VOICE MODEM IN DIGITAL CELLULAR SYSTEMS”, поданной 5 июня 2008 г., принадлежащей правообладателю настоящего изобретения инастоящим явным образом включенной в настоящий документ путем ссылки; и 61/087,923 под названием “SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS”, поданной 11 августа 2009 г., принадлежащей правообладателю настоящего изобретения и настоящим явным образом включенной в настоящий документ путем ссылки; и 61/093,657 под названием “SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS”, поданной 2 сентября 2008 г., принадлежащей правообладателю настоящего изобретения и настоящим явным образом включенной в настоящий документ путем ссылки; и 61/122,997 под названием “SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS”, поданной 16 декабря 2008 г., принадлежащей правообладателю настоящего изобретения и настоящим явным образом включенной в настоящий документ путем ссылки; и 61/151,457 под названием “SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING GENERAL BI-DIRECTIONAL IN-BAND MODEM FUNCTIONALITY”, поданной 10 февраля 2009 г., принадлежащей правообладателю настоящего изобретения и настоящим явным образом включенной в настоящий документ путем ссылки; и 61/166,904 под названием “SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS”, поданной 6 апреля 2009 г., принадлежащей правообладателю настоящего изобретения и настоящим явным образом включенной в настоящий документ путем ссылки.

Родственные заявки

Родственные патентные заявки США, одновременно находящиеся на рассмотрении, включают в себя:

“SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS”, зарегистрированную в реестре патентного поверенного за номером 081226U2, поданную одновременно с настоящей заявкой, принадлежащую правообладателю настоящего изобретения и явным образом включенную в настоящий документ путем ссылки;

“SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS”, зарегистрированную в реестре патентного поверенного за номером 081226U3, поданную одновременно с настоящей заявкой, принадлежащую правообладателю настоящего изобретения и явным образом включенную в настоящий документ путем ссылки;

“SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS”, зарегистрированную в реестре патентного поверенного за номером 081226U4, поданную одновременно с настоящей заявкой, принадлежащую правообладателю настоящего изобретения и явным образом включенную в настоящий документ путем ссылки.

“SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS”, зарегистрированную в реестре патентного поверенного за номером 081226U5, поданную одновременно с настоящей заявкой, принадлежащую правообладателю настоящего изобретения и явным образом включенную в настоящий документ путем ссылки.

“SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS”, зарегистрированную в реестре патентного поверенного за номером 081226U6, поданную одновременно с настоящей заявкой, принадлежащую правообладателю настоящего изобретения и явным образом включенную в настоящий документ путем ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в общем к передаче данных по каналу голосовых данных. В частности, изобретение относится к передаче неголосовой информации через кодек голосовых данных (внутри полосы) в сети связи.

Уровень техники

Передача сигнала голосовых данных составляла главную задачу систем связи с момента появления стационарной телефонной связи и беспроводной радиосвязи. Исследования в области систем связи и усовершенствования в их конструкции привели к возникновению цифровых систем. Одно преимущество цифровой системы связи состоит в возможности сокращения необходимой полосы передачи за счет обеспечения сжатия передаваемых данных. В результате, большое количество исследовательских и конструкторских работ привело к созданию методов сжатия, особенно в области кодирования речи. Обычное устройство сжатия сигнала голосовых данных представляет собой “вокодер”, который также можно именовать “кодеком голосовых данных” или “кодером голосовых данных”. Вокодер принимает оцифрованные выборки голосовых данных и создает наборы битов данных, которые называются “пакетами голосовых данных”. Существует несколько стандартных алгоритмов кодирования речи для поддержки различных цифровых систем связи, где требуется передача речи, и, фактически, поддержка речи является минимальным и существенным требованием в большинстве современных систем связи. 3rd Generation Partnership Project 2 (3GPP2) является примером организации по стандартизации, которая задает системы связи IS-95, CDMA2000 1xRTT (1x Radio Transmission Technology), CDMA2000 EV-DO (Evolution-Data Optimized), и CDMA2000 EV-DV (Evolution-Data/Voice). 3rd Generation Partnership Project - это другой пример организации по стандартизации, которая задает GSM (Global System for Mobile Communications), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access), HSPA+ (High-Speed Packet Access Evolution), и LTE (Long Term Evolution). VoIP (Voice over Internet Protocol) - это иллюстративный протокол, используемый в системах связи, заданных в 3GPP и 3GPP2, а также в других. Примеры вокодеров, применяемых в таких системах связи и протоколах, включают в себя ITU-T G.729 (International Telecommunications Union), AMR (Adaptive Multi-rate Speech Codec), и EVRC (Enhanced Variable Rate Codec Speech Service Options 3, 68, 70).

Обобществление информации является основной задачей современных систем связи для обеспечения потребности в быстрой и повсеместной связи. Пользователи современных систем связи передают речь, видео, текстовые сообщения и другие данные для поддержки соединения. Недавно разработанные приложения имеют тенденцию опережать развитие сетей и могут требовать обновлений схем модуляции и протоколов системы связи. В некоторых географически удаленных областях могут быть доступны только услуги передачи голосовых данных в силу недостатка инфраструктурной поддержки для развитых услуг передачи данных в системе. Альтернативно, пользователи могут по своему выбору активировать только услуги передачи голосовых данных на своем устройстве связи по экономическим соображениям. В некоторых странах, сети связи обязаны поддерживать общественно значимые услуги, например, службу спасения 911 (E911) или бортовой вызов экстренной службы (eCall). В этих примерах приложений экстренной службы, приоритетом является быстрая передача данных, но это не всегда возможно, особенно, когда развитые услуги передачи данных недоступны на пользовательском терминале. Предыдущие методы обеспечивали решения для передачи данных через кодек голосовых данных, но эти решения способны поддерживать лишь низкую скорость передачи данных по причине недостатков кодирования, связанных с попытками кодирования сигнала неголосовых данных с помощью вокодера.

Алгоритмы сжатия сигнала голосовых данных, реализуемые большинством вокодеров, используют методы “анализа путем синтеза” для моделирования голосового тракта человека наборами параметров. Наборы параметров обычно включают в себя функции коэффициентов цифрового фильтра, коэффициентов усиления и сохраненных сигналов, известных под названием кодовых книг. Поиск параметров, которые наиболее согласуются с характеристиками входного сигнала голосовых данных, осуществляется на кодере вокодера. Затем параметры используются на декодере вокодера для синтеза оценки входного сигнала голосовых данных. Наборы параметров, передаваемые вокодеру для кодирования сигналов, настраиваются на речь наилучшей модели, отличающуюся вокализованными периодическими сегментами, а также невокализованными сегментами, которые имеют шумоподобные характеристики. Сигналы, которые не содержат периодические или шумоподобные характеристики, неэффективно кодируются вокодером и, в некоторых случаях, могут приводить к сильному искажению декодированного выходного сигнала. Примеры сигналов, которые не демонстрируют голосовых характеристик, включают в себя быстро изменяющиеся одночастотные “тональные” сигналы или двухтональные многочастотные сигналы “DTMF”. Большинство вокодеров неспособно экономично и эффективно кодировать такие сигналы.

Передача данных через кодек голосовых данных обычно называется передачей данных “внутри полосы”, при которой данные включаются в один или несколько пакетов голосовых данных, выводимых из кодека голосовых данных. Некоторые методы используют аудиотоны на заданных частотах в частотном диапазоне речи для представления данных. Использование заданных частотных тонов для переноса данных через кодеки голосовых данных, в особенности на более высоких скоростях передачи данных, является ненадежным из-за вокодеров, применяемых в системах. Вокодеры призваны моделировать сигналы голосовых данных с использованием ограниченного количества параметров. Ограниченных параметров недостаточно для эффективного моделирования тональных сигналов. Способность вокодеров моделировать тоны дополнительно снижается при попытке увеличить скорость передачи данных при передаче за счет быстрой смены тонов. Это снижает точность обнаружения и приводит к необходимости в добавлении сложных схем для минимизации ошибок в данных, что, в свою очередь, дополнительно снижает общую скорость передачи данных в системе связи. Поэтому возникает необходимость в экономичной и эффективной передаче данных через кодек голосовых данных в сети связи.

Соответственно, желательно обеспечить усовершенствованную систему для передачи и приема информации через кодек голосовых данных в сети связи.

Раскрытие изобретения

Раскрытые здесь варианты осуществления удовлетворяют вышеописанным потребностям с использованием внутриполосного модема, чтобы надежно передавать и принимать неголосовую информацию через кодек голосовых данных.

В одном варианте осуществления, способ передачи неголосовой информации через кодек голосовых данных содержит этапы, на которых обрабатывают множество входных символов данных для создания множества первых импульсных сигналов, формируют множество первых импульсных сигналов для создания множества сформированных первых импульсных сигналов, и кодируют множество сформированных первых импульсных сигналов с помощью кодека голосовых данных.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит процессор, предназначенный для обработки множества входных символов данных для создания множества первых импульсных сигналов, формирователь, предназначенный для формирования множества первых импульсных сигналов для создания множества сформированных первых импульсных сигналов, и кодек голосовых данных, предназначенный для кодирования множества сформированных первых импульсных сигналов для создания пакета голосовых данных.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит средство для обработки множества входных символов данных для создания множества первых импульсных сигналов, средство для формирования множества первых импульсных сигналов для создания множества сформированных первых импульсных сигналов и средство для кодирования сформированных первых импульсных сигналов с помощью кодека голосовых данных.

Согласно еще одному варианту осуществления, способ синхронизации кадров неголосовых данных через кодек голосовых данных содержит этапы, на которых генерируют заданную последовательность, которая имеет шумоподобные характеристики и устойчива к ошибкам кадра голосовых данных, передают заданную последовательность через кодек голосовых данных.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит генератор, предназначенный для генерации заданной последовательности, которая имеет шумоподобные характеристики и устойчива к ошибкам кадра голосовых данных, и кодек голосовых данных, предназначенный для обработки заданной последовательности для создания пакета голосовых данных.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит средство для генерации заданной последовательности, которая имеет шумоподобные характеристики и устойчива к ошибкам кадра голосовых данных, и средство для передачи заданной последовательности через кодек голосовых данных.

Согласно еще одному варианту осуществления, способ получения неголосовых данных, внедренных в пакет вокодера, содержит этапы, на которых принимают и декодируют пакет вокодера, фильтруют декодированный пакет вокодера, пока не будет обнаружен сигнал синхронизации, вычисляют смещение хронирования на основании сигнала синхронизации, и извлекают неголосовые данные, внедренные в декодированный пакет вокодера, на основании смещения хронирования.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит приемник, предназначенный для приема и декодирования пакета вокодера, фильтр, предназначенный для фильтрации декодированного пакета вокодера, пока не будет обнаружен сигнал синхронизации, калькулятор, предназначенный для вычисления смещения хронирования на основании сигнала синхронизации, и экстрактор, предназначенный для извлечения неголосовых данных, внедренных в декодированный пакет вокодера, на основании смещения хронирования.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит средство для приема и декодирования пакета вокодера, средство для фильтрации декодированного пакета вокодера, пока не будет обнаружен сигнал синхронизации, средство для вычисления смещения хронирования на основании сигнала синхронизации, и средство для извлечения неголосовых данных, внедренных в декодированный пакет вокодера, на основании смещения хронирования.

Согласно еще одному варианту осуществления, способ управления передачами исходного терминала от конечного терминала во внутриполосной системе связи содержит этапы, на которых передают стартовый сигнал от конечного терминала, прерывают передачу стартового сигнала по обнаружении первого принятого сигнала, передают сигнал NACK от конечного терминала, прерывают передачу сигнала NACK по обнаружении успешно принятого сообщения данных исходного терминала, передают сигнал ACK от конечного терминала, и прерывают передачу сигнала ACK после передачи заданного количества сигналов ACK.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит процессор, запоминающее устройство, находящееся в электронной связи с процессором, инструкции, хранящиеся в запоминающем устройстве, причем инструкции предписывают выполнение этапов, на которых передают стартовый сигнал от конечного терминала, прерывают передачу стартового сигнала по обнаружении первого принятого сигнала, передают сигнал NACK от конечного терминала, прерывают передачу сигнала NACK по обнаружении успешно принятого сообщения данных исходного терминала, передают сигнал ACK от конечного терминала, и прерывают передачу сигнала ACK после передачи заданного количества сигналов ACK.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство для управления передачами исходного терминала от конечного терминала во внутриполосной системе связи содержит средство для передачи стартового сигнала от конечного терминала, средство для прерывания передачи стартового сигнала по обнаружении первого принятого сигнала, средство для передачи сигнала NACK от конечного терминала, средство для прерывания передачи сигнала NACK по обнаружении успешно принятого сообщения данных исходного терминала, средство для передачи сигнала ACK от конечного терминала, и средство для прерывания передачи сигнала ACK после передачи заданного количества сигналов ACK.

Согласно еще одному варианту осуществления, способ управления передачами исходного терминала от исходного терминала во внутриполосной системе связи содержит этапы, на которых обнаруживают сигнал запроса на исходном терминале, передают сигнал синхронизации от исходного терминала по обнаружении сигнала запроса, передают сегмент пользовательских данных от исходного терминала с использованием первой схемы модуляции и прерывают передачу сегмента пользовательских данных по обнаружении первого принятого сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит процессор, запоминающее устройство, находящееся в электронной связи с процессором, инструкции, хранящиеся в запоминающем устройстве, причем инструкции предписывают выполнение этапов, на которых обнаруживают сигнал запроса на исходном терминале, передают сигнал синхронизации от исходного терминала по обнаружении сигнала запроса, передают сегмент пользовательских данных от исходного терминала с использованием первой схемы модуляции и прерывают передачу сегмента пользовательских данных по обнаружении первого принятого сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство для управления передачами исходного терминала от исходного терминала во внутриполосной системе связи содержит средство для обнаружения сигнала запроса на исходном терминале, средство для передачи сигнала синхронизации от исходного терминала по обнаружении сигнала запроса, средство для передачи сегмента пользовательских данных от исходного терминала с использованием первой схемы модуляции и средство для прерывания передачи сегмента пользовательских данных по обнаружении первого принятого сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления, способ управления двунаправленными передачами данных от конечного терминала во внутриполосной системе связи содержит этапы, на которых передают сигнал отправки от конечного терминала, прерывают передачу сигнала отправки по обнаружении первого принятого сигнала, передают сигнал синхронизации от конечного терминала, передают сегмент пользовательских данных от конечного терминала с использованием первой схемы модуляции и прерывают передачу сегмента пользовательских данных по обнаружении второго принятого сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит процессор, запоминающее устройство, находящуюся в электронной связи с процессором, инструкции, хранящиеся в запоминающем устройстве, причем инструкции предписывают выполнение этапов, на которых передают сигнал отправки от конечного терминала, прерывают передачу сигнала отправки по обнаружении первого принятого сигнала, передают сигнал синхронизации от конечного терминала, передают сегмент пользовательских данных от конечного терминала с использованием первой схемы модуляции и прерывают передачу сегмента пользовательских данных по обнаружении второго принятого сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство для управления двунаправленными передачами данных от конечного терминала во внутриполосной системе связи содержит средство для передачи сигнала отправки от конечного терминала, средство для прерывания передачи сигнала отправки по обнаружении первого принятого сигнала, средство для передачи сигнала синхронизации от конечного терминала, средство для передачи сегмента пользовательских данных от конечного терминала с использованием первой схемы модуляции и средство для прерывания передачи сегмента пользовательских данных по обнаружении второго принятого сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления, система для передачи данных по системе внутриполосной связи от транспортного средства, содержащего бортовую систему (IVS) на диспетчерский пульт общественной безопасности (PSAP) содержит один или несколько датчиков, находящихся в IVS, для обеспечения данных датчика IVS, передатчик IVS, находящийся в IVS, для передачи данных датчика IVS, приемник PSAP, находящийся в PSAP, для приема данных датчика IVS, передатчик PSAP, находящийся в PSAP, для передачи командных данных PSAP, приемник IVS, находящийся в IVS, для приема командных данных PSAP; причем передатчик IVS содержит форматер сообщения IVS для форматирования данных датчика IVS и создания сообщения IVS, процессор IVS для обработки сообщения IVS и создания множества сформированных импульсных сигналов IVS, кодер голосовых данных IVS для кодирования сформированных импульсных сигналов IVS и создания кодированного сигнала IVS, генератор синхронизации IVS для генерации сигнала синхронизации IVS, и контроллер передачи IVS для передачи последовательности сигналов синхронизации IVS и сообщений IVS; причем приемник PSAP содержит детектор PSAP для обнаружения сигнала синхронизации IVS и создания флага синхронизации PSAP, демодулятор PSAP для демодулирования сообщения IVS и создания принятого сообщения IVS; причем передатчик PSAP содержит форматер сообщения PSAP для форматирования командных данных PSAP и создания командного сообщения PSAP, процессор PSAP для обработки командного сообщения PSAP и создания множества сформированных импульсных сигналов PSAP, кодер голосовых данных PSAP для кодирования сформированных импульсных сигналов PSAP и создания кодированного сигнала PSAP, генератор синхронизации PSAP для генерации сигнала синхронизации PSAP и контроллер передачи PSAP для передачи последовательности сигналов синхронизации PSAP и командных сообщений PSAP; причем приемник IVS содержит детектор IVS для обнаружения сигнала синхронизации PSAP и создания флага синхронизации IVS и демодулятор IVS для демодулирования сообщений PSAP и создания принятого сообщения PSAP.

Краткое описание чертежей

Аспекты и соответствующие преимущества описанных здесь вариантов осуществления явствуют из нижеследующего подробного описания, приведенного совместно с прилагаемыми чертежами, в которых:

фиг. 1 - схема варианта осуществления исходного и конечного терминалов, которые используют внутриполосный модем для передачи данных через кодек голосовых данных в беспроводной сети связи;

фиг. 2 - схема варианта осуществления модема передачи данных, используемого во внутриполосной системе связи;

фиг. 3A - схема варианта осуществления генератора сигнала синхронизации;

фиг. 3B - схема другого варианта осуществления генератора сигнала синхронизации;

фиг. 3C - схема еще одного варианта осуществления генератора сигнала синхронизации;

фиг. 4 - схема варианта осуществления генератора синхроимпульса;

фиг. 5 - схема варианта осуществления последовательности синхроимпульсов;

фиг. 6A - схема варианта осуществления преамбулы последовательности синхронизации;

фиг. 6B - схема варианта осуществления преамбулы последовательности синхронизации с неперекрывающимися опорными последовательностями;

фиг. 7A - график выходного сигнала корреляции преамбулы синхронизации, где преамбула состоит из неперекрывающихся опорных последовательностей;

фиг. 7B - график выходного сигнала корреляции преамбулы синхронизации, где преамбула состоит из перекрывающихся опорных последовательностей;

фиг. 8A - схема варианта осуществления формата сообщения синхронизации;

фиг. 8B - схема другого варианта осуществления формата сообщения синхронизации;

фиг. 8C - схема еще одного варианта осуществления формата сообщения синхронизации;

фиг. 9 - схема варианта осуществления формата сообщения передачи данных;

фиг. 10 - схема варианта осуществления формата составного сообщения синхронизации и передачи данных;

фиг. 11A - график спектральной плотности мощности внутриполосного импульса в виде зависимости сигнала от частоты;

фиг. 11B - график спектральной плотности мощности внутриполосного тона в виде зависимости сигнала от частоты;

фиг. 12 - схема варианта осуществления модулятора данных с использованием редких импульсов;

фиг. 13 - схема варианта осуществления представления символа данных в виде редкого импульса;

фиг. 14A - схема варианта осуществления размещения сформированных импульсов в кадре модуляции с использованием циклического метода;

фиг. 14B - схема варианта осуществления размещения сформированных импульсов в кадре модуляции в качестве типичного примера уровня техники;

фиг. 15A - схема варианта осуществления контроллера детектора и приемника сигнала синхронизации;

фиг. 15B - схема еще одного варианта осуществления контроллера детектора и приемника сигнала синхронизации;

фиг. 16 - схема варианта осуществления детектора синхроимпульсов;

фиг. 17A - схема варианта осуществления детектора преамбулы синхронизации;

фиг. 17B - схема еще одного варианта осуществления детектора преамбулы синхронизации;

фиг. 18a - схема варианта осуществления контроллера детектора синхронизации;

фиг. 18b - схема еще одного варианта осуществления контроллера детектора синхронизации;

фиг. 19 - схема варианта осуществления регулятора хронирования приема;

фиг. 20 - схема варианта осуществления модема приема данных, используемого во внутриполосной системе связи;

фиг. 21 - схема варианта осуществления бортовой системы вызова экстренной службы;

фиг. 22 - схема варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных, передаваемой по нисходящей линии связи на конечном терминале связи, и последовательности ответа данных, передаваемой по восходящей линии связи на исходном терминале связи, причем взаимодействие инициируется конечным терминалом;

фиг. 23A - схема варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных, передаваемой по нисходящей линии связи на конечном терминале связи, и последовательности ответа данных, передаваемой по восходящей линии связи на исходном терминале связи, причем взаимодействие инициируется исходным терминалом;

фиг. 23B - схема еще одного варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных, передаваемой по нисходящей линии связи на конечном терминале связи, и последовательности ответа данных, передаваемой по восходящей линии связи на исходном терминале связи, причем взаимодействие инициируется исходным терминалом;

фиг. 24A - схема варианта осуществления взаимодействия двунаправленных последовательности запроса данных и последовательности ответа данных, передаваемых по нисходящей линии связи и по восходящей линии связи;

фиг. 24B - схема еще одного варианта осуществления взаимодействия двунаправленных последовательности запроса данных и последовательности ответа данных, передаваемых по нисходящей линии связи и по восходящей линии связи;

фиг. 25 - схема варианта осуществления формата пакета пользовательских данных, где длина пользовательских данных меньше размера передаваемого пакета;

фиг. 26 - схема варианта осуществления формата пакета пользовательских данных, где длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета;

фиг. 27A - схема варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса передаваемых данных и последовательность ответа передаваемых данных, причем длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета;

фиг. 27B - схема еще одного варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса передаваемых данных и последовательность ответа передаваемых данных, причем длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета;

фиг. 27C - схема еще одного варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса передаваемых данных и последовательность ответа передаваемых данных, причем длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета;

фиг. 27D - схема еще одного варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса передаваемых данных и последовательность ответа передаваемых данных, причем длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан вариант осуществления системы передачи внутриполосных данных, который можно реализовать на исходном беспроводном терминале 100. Исходный терминал 100 осуществляет связь с конечным терминалом 600 через каналы связи 501 и 502, сеть 500 и канал связи 503. Примеры подходящих систем беспроводной связи включают в себя системы сотовой телефонной связи, действующие согласно стандартам Global System for Mobile Communication (GSM), Third Generation Partnership Project Universal Mobile Telecommunication System (3GPP UMTS), Third Generation Partnership Project 2 Code Division Multiple Access (3GPP2 CDMA), Time Division Synchronous Code Division Multiple Access (TD-SCDMA) и Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX). Специалисту в данной области техники очевидно, что описанные здесь методы в равной степени можно применять к системе передачи внутриполосных данных, в которой не используется беспроводной канал. Сеть связи 500 включают в себя любую комбинацию маршрутизирующего и/или коммутационного оборудования, линий связи и другой инфраструктуры, пригодной для установления линии связи между исходным терминалом 100 и конечным терминалом 600. Например, канал связи 503 может не являться беспроводным каналом. Исходный терминал 100 нормально действует как устройство голосовой связи.

ПЕРЕДАТЧИК

Низкочастотный передающий тракт 200 обычно маршрутизирует пользовательский сигнал голосовых данных через вокодер, но также способен маршрутизировать через вокодер неголосовые данные в ответ на запрос, поступающий от исходного терминала или сети связи. Маршрутизация неголосовых данных через вокодер имеет преимущество в том, что она исключает необходимость для исходного терминала запрашивать и передавать данные по отдельному каналу связи. Неголосовые данные форматируются в сообщения. Данные сообщения, все еще в цифровом виде, преобразуются в шумоподобный сигнал, состоящий из сформированных импульсов. Информация данных сообщения встраивается в позиции импульсов шумоподобного сигнала. Шумоподобный сигнал кодируется вокодером. Вокодер не настраивается особым образом в зависимости от того, поступает ли на него пользовательский сигнал голосовых данных или неголосовые данные, что обеспечивает преимущество преобразования данных сообщения в сигнал, который можно эффективно кодировать набором параметров передачи, выделенным вокодеру. Кодированный шумоподобный сигнал передается внутри полосы по линии связи. Поскольку передаваемая информация встраивается в позиции импульсов шумоподобного сигнала, надежное обнаружение зависит от восстановления хронирования импульсов относительно границ кадра кодека голосовых данных. Для помощи приемнику в обнаружении внутриполосной передачи, вокодер генерирует и кодирует заданный сигнал синхронизации до передачи данных сообщения. Протокольная последовательность синхронизации, управления и сообщений передается для обеспечения надежного обнаружения и демодуляции неголосовых данных на приемнике.

Возвращаясь к низкочастотному передающему тракту 200, входной аудиосигнал S210 поступает на микрофон и процессор 215 входного аудиосигнала и переносится через мультиплексор 220 на кодер 270 вокодера, где генерируются сжатые вокализованные пакеты. Подходящий процессор входного аудиосигнала обычно включает в себя схему для преобразования входного сигнала в цифровой сигнал и формирователь сигнала для формирования цифрового сигнала, например низкочастотный фильтр. Примеры подходящих вокодеров включают в себя те, которые отвечают нижеследующим основным стандартам: GSM-FR, GSM-HR, GSM-EFR, EVRC, EVRC-B, SMV, QCELP13K, IS-54, AMR, G.723.1, G.728, G.729, G.729.1, G.729a, G.718, G.722.1, AMR-WB, EVRC-WB, VMR-WB. Кодер 270 вокодера выдает пакеты голосовых данных на передатчик 295 и антенну 296, и пакеты голосовых данных передаются по каналу связи 501.

Запрос на передачу данных может инициироваться исходным терминалом или через сеть связи. Запрос S215 на передачу данных деактивирует тракт голосовых данных через мультиплексор 220 и активирует тракт передаваемых данных. Входные данные S200 подвергаются предварительной обработке форматером 210 сообщений данных и выводятся как «передаваемое сообщение» S220 на модем 230 передачи данных. Входные данные S200 могут включать в себя информацию пользовательского интерфейса (UI), информацию позиции/положения пользователя, метки времени, информацию датчиков оборудования или другие необходимые данные. Пример подходящего форматера 210 сообщений данных включает в себя схему для вычисления и присоединения битов циклического избыточностного контроля (CRC) к входным данным, обеспечения буферной памяти повторной передачи, реализации кодирования контроля ошибок, например, смешанного автоматического запроса повторной передачи (HARQ), и перемежения входных данных. Модем 230 передачи данных преобразует передаваемое сообщение S220 в сигнал данных «передаваемые данные» S230, который маршрутизируется через мультиплексор 220 на кодер 270 вокодера. По завершении передачи данных тракт голосовых данных через мультиплексор 220 может повторно активироваться.

На фиг. 2 показана подходящая иллюстративная блок-схема модема 230 передачи данных, показанного на фиг. 1. Три сигнала, «выходной сигнал синхронизации» S245, «выходной сигнал заглушения» S240 и «выходной сигнал модулятора передачи» S235 могут мультиплексироваться по времени через мультиплексор 259 в выходной сигнал «передаваемые данные» S230. Следует понимать, что сигналы «выходной сигнал синхронизации» S245, «выходной сигнал заглушения» S240 и «выходной сигнал модулятора передачи» S235 могут выводиться в передаваемые данные S230 в различных порядках и комбинациях. Например, «выходной сигнал синхронизации» S245 можно передавать до каждого сегмента данных выходного сигнала S235 модулятора передачи. Альтернативно, «выходной сигнал синхронизации» S245 можно передавать непосредственно до завершения выходного сигнала S235 модулятора передачи при передаче выходного сигнала заглушения S240 между сегментами данных выходного сигнала S235 модулятора передачи.

Выходной сигнал синхронизации S245 - это сигнал синхронизации, используемый для установления хронирования на принимающем терминале. Сигналы синхронизации требуются для установления хронирования для передаваемых внутриполосных данных, поскольку информация данных встраивается в позиции импульсов шумоподобного сигнала. На фиг. 3A показана подходящая иллюстративная блок-схема генератора 240 синхросигнала, показанного на фиг. 2. Три сигнала, «синхроимпульс» S241, «выходной сигнал активизации» S236 и «выходной сигнал преамбулы синхронизации» S242 могут мультиплексироваться по времени через мультиплексор 247 в выходной сигнал синхронизации S245. Следует понимать, что синхроимпульс S241, выходной сигнал активизации S236 и выходной сигнал преамбулы синхронизации S242 могут выводиться в выходной сигнал синхронизации S245 в различных порядках и комбинациях. Например, на фиг. 3B показано, что генератор 240 синхросигнала состоит из выходного сигнала активизации S236 и выходного сигнала преамбулы синхронизации S242, где выходной сигнал активизации S236 можно передавать до каждого выходного сигнала преамбулы синхронизации S242. Альтернативно, на фиг. 3C показано, что генератор 240 синхросигнала состоит из синхроимпульса S241 и выходного сигнала преамбулы синхронизации S242, где синхроимпульс S241 можно передавать до каждого выходного сигнала преамбулы синхронизации S242.

Согласно фиг. 3A, синхроимпульс S241 используется для установления грубого хронирования на приемнике и состоит из, по меньшей мере, одного синусоидального частотного сигнала, имеющего заданную частоту дискретизации, последовательность и длительность, и генерируется синхроимпульсом 250, показанным на фиг. 4. Синусоида частоты 1 251 представляет двоичные данные +1, и Синусоида частоты 2 252 представляет двоичные данные -1. Примеры подходящих сигналов включают в себя синусоиды постоянной частоты в голосовом диапазоне, например 395 Гц, 540 Гц и 512 Гц для одного синусоидального сигнала и 558 Гц, 1035 Гц и 724 Гц для другого синусоидального сигнала. Последовательность 253 синхроимпульсов определяет, какой частотный сигнал мультиплексируется через мультиплексор 254. Информационная последовательность, модулирующая синхроимпульс, должна обладать хорошими свойствами автокорреляции. Примером подходящей последовательности 253 синхроимпульсов является код Баркера длиной 7, показанный на фиг. 5. Для каждого символа '+', на синхроимпульсе S241 выводится синусоида частоты 1, и для каждого символа '-', выводится синусоида частоты 2.

Согласно фиг. 3A, выходной сигнал S242 преамбулы синхронизации используется для установления точного (на основе выборок) хронирования на приемнике и состоит из заданного шаблона данных, известного на приемнике. Подходящим примером заданного шаблона данных выходного