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

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

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Испрашивание приоритета

Приоритет испрашивается на основании следующих предварительных заявок США: №61/059,179, озаглавленная "ROBUST SIGNAL FOR DATA TRANSMISSION OVER IN-BAND VOICE MODEM IN DIGITAL CELLULAR SYSTEMS", поданная 5 июня 2008, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; и №61/087,923, озаглавленная "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS", поданная 11 августа 2008, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; и №61/093,657, озаглавленная "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS", поданная 2 сентября 2008, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; и №61/122,997, озаглавленная "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS", поданная 16 декабря 2008, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; и №61/151,457, озаглавленная "SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING GENERAL BIDIRECTIONAL IN-BAND MODEM FUNCTIONALITY", поданная 10 февраля 2009, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; и №61/166,904, озаглавленная "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS", поданная 6 апреля 2009, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки.

Связанные заявки

Связанные совместно заявленные патентные заявки США включают в себя: "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS", имеющая Attorney Docket №081226U1, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS", имеющая номер дела поверенного в США №081226U3, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS", имеющая номер дела поверенного в США №081226U4, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки. "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS", имеющая номер дела поверенного в США №081226U5, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки. "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS", имеющая номер дела поверенного в США №081226U6, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки.

Предшествующий уровень техники

Область техники

Настоящее раскрытие в целом относится к передаче данных по речевому каналу. Более конкретно, раскрытие относится к передаче неречевой информации через речевой кодек внутри полосы (in-band) в сети связи.

Описание предшествующего уровня техники

Передача речи была основой в системах связи с тех пор, как появились фиксированные проводные телефоны и беспроводное радио. Продвижения в исследовании в системах связи и разработке направили промышленность в направлении цифровых систем. Одним из преимуществ цифровой системы связи является возможность уменьшения требуемой полосы пропускания посредством осуществления сжатия данных, предназначенных для передачи. В результате много исследований и разработок пошло в направлении технологий сжатия, особенно в области кодирования речи. Обычной аппаратурой сжатия речи является "вокодер", который также взаимозаменяемо называется "речевой кодек" или "речевой кодер". Вокодер принимает оцифрованные речевые отсчеты и производит наборы битов данных, известные как "речевые пакеты". Несколько стандартизованных алгоритмов вокодеров поддерживается в различных цифровых системах связи, которые требуют передачи речи, и в действительности поддержка речи является минимальным и существенным требованием в большинстве систем связи в настоящее время. Проект 3GPP2 (The 3rd Generation Partnership Project 2) является примером организации по стандартизации, которая определяет системы связи IS-95, CDMA2000 1xRTT (1x Radio Transmission Technology), CDMA2000 EV-DO (Evolution-Data Optimized) и CDMA2000 EV-DV (Evolution-Data/Voice). Проект 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) является другим примером организации по стандартизации, которая определяет системы 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). Протокол VoIP (Voice over Internet Protocol) является примером протокола, используемого системами связи, определенными в стандартах 3GPP и 3GPP2, а также другими. Примеры вокодеров, осуществляемых в таких системах связи, и протоколов включают в себя ITU-T G.729 (International Telecommunications Union), речевой кодек AMR (Adaptive Multi-rate) и речевой кодек EVRC (Enhanced Variable Rate Codec Speech Service Options 3, 68, 70).

Совместное использование информации является первичной целью современных систем связи в качестве поддержки спроса на незамедлительную и глобальную возможность соединения. Пользователи современных систем связи передают речь, видео, текстовые сообщения и другие данные, чтобы оставаться соединенными. Новые разрабатываемые приложения имеют тенденцию опережать эволюцию сетей и могут потребовать модернизации протоколов и схем модуляции систем связи. В некоторых удаленных географических областях только речевые службы могут быть доступны из-за недостатка поддержки инфраструктуры для усовершенствованных служб передачи данных в системе. Альтернативно, пользователи могут выбрать возможность использовать только речевые службы на их устройстве связи из-за экономических причин. В некоторых странах поддержка служб общего пользования обязательна в сети связи, таких как экстренные службы E911 (Emergency 911) или eCall (in-vehicle emergency call - аварийный вызов внутри автотранспортного средства). В этих примерах экстренных приложений быстрая передача является приоритетом, но не всегда осуществима, особенно когда усовершенствованные службы передачи данных недоступны на терминале пользователя. Предыдущие технологии обеспечивали решения передачи данных через речевой кодек, но эти решения могут поддерживать только низкие скорости передач данных из-за неэффективности кодирования, имеющей место при попытках кодирования неречевого сигнала с помощью вокодера.

Алгоритмы сжатия речи, осуществляемые большинством вокодеров, используют технологии "analysis by synthesis" для моделирования человеческого голосового аппарата с набором параметров. Наборы параметров обычно включают в себя функции коэффициентов цифровых фильтров, коэффициентов усиления и хранящихся сигналов, известных как кодовые книги, чтобы упомянуть несколько. Поиск параметров с наиболее близким соответствием характеристикам входного речевого сигнала выполняется кодером вокодера. Параметры затем используются в декодере вокодера для синтеза оценки входной речи. Наборы параметров, доступных вокодеру для кодирования сигналов, настраиваются на лучшую модель речи, характеризуемую голосовыми периодическими сегментами, а также неголосовыми сегментами, которые имеют шумоподобные характеристики. Сигналы, которые не содержат периодические или шумоподобные характеристики, неэффективно кодируются вокодером и могут приводить к серьезным искажениям на выходе декодера в некоторых случаях. Примеры сигналов, которые не проявляют характеристики речи, включают в себя часто изменяющиеся "тональные" одной частоты или сигналы "DTMF" (dual tone multiple frequency signals). Большинство вокодеров не могут рационально и эффективно кодировать такие сигналы.

Передача данных через речевой кодек обычно называется передачей данных "внутри полосы (in-band)", причем данные помещаются в один или более речевых пакетов с выхода речевого кодека. Несколько технологий используют звуковые тональные сигналы на заранее заданных частотах в пределах речевой полосы частот для представления данных. Использование заранее заданных по частоте тональных сигналов для передачи данных через речевые кодеки, особенно при высоких скоростях данных, является ненадежным из-за вокодеров, осуществляемых в системах. Вокодеры разработаны для моделирования речевых сигналов с использованием ограниченного числа параметров. Ограниченные параметры являются недостаточными для эффективного моделирования тональных сигналов. Способность вокодеров моделировать тональные сигналы дополнительно ухудшается при попытках увеличить скорость передачи данных посредством быстрого изменения тональных сигналов. Это ухудшает точность детектирования и приводит к необходимости добавления сложных схем для минимизации ошибок данных, что в свою очередь еще больше уменьшает общую скорость передачи данных в системе связи. Поэтому возникает необходимость рациональной и эффективной передачи данных через речевой кодек в сети связи.

Соответственно, было бы полезным предоставить улучшенную систему для передачи и приема информации через речевой кодек в сети связи.

Сущность изобретения

В вариантах осуществления, раскрываемых здесь, принимаются меры по отношению к указанным выше нуждам посредством использования внутриполосного модема для надежной передачи и приема неречевой информации через речевой кодек.

В одном варианте осуществления, способ передачи неречевой информации через речевой кодек содержит обработку множества входных символов данных для генерации множества первых импульсных сигналов, формирования множества первых импульсных сигналов для генерации множества сформированных первых импульсных сигналов и кодирование множества сформированных первых импульсных сигналов речевым кодеком.

В другом варианте осуществления, устройство содержит процессор, выполненный с возможностью обработки множества входных символов данных для генерации множества первых импульсных сигналов, формирователь, выполненный с возможностью формирования множества первых импульсных сигналов для генерации множества сформированных первых импульсных сигналов, и речевой кодек, выполненный с возможностью кодирования множества сформированных первых импульсных сигналов для генерации речевого пакета.

В другом варианте осуществления, устройство содержит средство для обработки множества входных символов данных для генерации множества первых импульсных сигналов, средство для формирования множества первых импульсных сигналов для генерации множества сформированных первых импульсных сигналов и средство для кодирования первых импульсных сигналов речевым кодеком.

В другом варианте осуществления, способ синхронизации неречевых кадров через речевой кодек содержит генерацию заранее заданной последовательности, которая имеет шумоподобные характеристики и устойчива к ошибкам в речевых кадрах, и передачу заранее заданной последовательности через речевой кодек.

В другом варианте осуществления, устройство содержит генератор, выполненный с возможностью генерации заранее заданной последовательности, которая имеет шумоподобные характеристики и устойчива к ошибкам в речевых кадрах, и речевой кодек, выполненный с возможностью обработки заранее заданной последовательности для генерации речевого пакета.

В другом варианте осуществления, устройство содержит средство для генерации заранее заданной последовательности, которая имеет шумоподобные характеристики и устойчива к ошибкам в речевых кадрах, и средство для передачи заранее заданной последовательности через речевой кодек.

В другом варианте осуществления, способ для получения неречевых данных, встроенных в пакет вокодера, содержит прием и декодирование пакета вокодера, фильтрацию декодированного пакета вокодера, пока синхросигнал не будет детектирован, вычисление временного смещения на основе синхросигнала и извлечение неречевых данных, встроенных в декодированный пакет вокодера на основе временного смещения.

В другом варианте осуществления, устройство содержит приемник, выполненный с возможностью приема и декодирования пакета вокодера, фильтр, выполненный с возможностью фильтрации декодированного пакета вокодера, пока синхросигнал не будет детектирован, вычислитель, выполненный с возможностью вычисления временного смещения на основе синхросигнала, и извлекающее устройство, конфигурируемое для извлечения неречевых данных, встроенных в декодированный пакет вокодера на основе временного смещения.

В другом варианте осуществления, устройство содержит средство для приема и декодирования пакета вокодера, средство для фильтрации декодированного пакета вокодера, пока синхросигнал не будет детектирован, средство для вычисления временного смещения на основе синхросигнала и средство для извлечения неречевых данных, встроенных в декодированный пакет вокодера на основе временного смещения.

В другом варианте осуществления, способ управления передачами исходного терминала от терминала назначения во внутриполосной системе связи содержит передачу начального сигнала от терминала назначения, прекращение передачи начального сигнала после детектирования первого принятого сигнала, передачу сигнала негативного подтверждения (NACK) от терминала назначения, прекращение передачи сигнала NACK после детектирования успешно принятого сообщения данных исходного терминала, передачу сигнала подтверждения (ACK) от терминала назначения и прекращение передачи сигнала ACK после передачи заранее заданного числа сигналов ACK.

В другом варианте осуществления, устройство содержит процессор, запоминающее устройство с электронной связью с процессором, хранящиеся в запоминающем устройстве инструкции, инструкции, способные выполнять этапы передачи начального сигнала от терминала назначения, прекращение передачи начального сигнала после детектирования первого принятого сигнала, передачу сигнала NACK от терминала назначения, прекращение передачи сигнала NACK после детектирования успешно принятого сообщения данных исходного терминала, передачу сигнала ACK от терминала назначения и прекращение передачи сигнала ACK после передачи заранее заданного числа сигналов ACK.

В другом варианте осуществления, устройство для управления передачами исходного терминала от терминала назначения во внутриполосной системе связи содержит средство для передачи начального сигнала от терминала назначения, средство для прекращения передачи начального сигнала после детектирования первого принятого сигнала, средство для передачи сигнала NACK от терминала назначения, средство для прекращения передачи сигнала NACK после детектирования успешно принятого сообщения данных исходного терминала, средство для передачи сигнала ACK от терминала назначения и средство для прекращения передачи сигнала ACK после передачи заранее заданного числа сигналов ACK.

В другом варианте осуществления, способ управления передачами исходного терминала от исходного терминала во внутриполосной системе связи содержит детектирование сигнала запроса на исходном терминале, передачу синхросигнала от исходного терминала после детектирования сигнала запроса, передачу сегмента пользовательских данных от исходного терминала с использованием первой схемы модуляции и прекращение передачи сегмента пользовательских данных после детектирования первого принятого сигнала.

В другом варианте осуществления, устройство содержит процессор, запоминающее устройство с электронной связью с процессором, хранящиеся в запоминающем устройстве инструкции, инструкции, способные выполнять этапы детектирования сигнала запроса на исходном терминале, передачу синхросигнала от исходного терминала после детектирования сигнала запроса, передачу сегмента пользовательских данных от исходного терминала с использованием первой схемы модуляции и прекращение передачи сегмента пользовательских данных после детектирования первого принятого сигнала.

В другом варианте осуществления, устройство для управления передачами исходного терминала от исходного терминала во внутриполосной системе связи содержит средство для детектирования сигнала запроса на исходном терминале, средство для передачи синхросигнала от исходного терминала после детектирования сигнала запроса, средство для передачи сегмента пользовательских данных от исходного терминала с использованием первой схемы модуляции и средство для прекращения передачи сегмента пользовательских данных после детектирования первого принятого сигнала.

В другом варианте осуществления, способ управления двунаправленными передачами данных от терминала назначения во внутриполосной системе связи содержит передачу сигнала передачи от терминала назначения, прекращение передачи сигнала передачи после детектирования первого принятого сигнала, передачу синхросигнала от терминала назначения, передачу сегмента пользовательских данных от терминала назначения с использованием первой схемы модуляции и прекращение передачи сегмента пользовательских данных после детектирования второго принятого сигнала.

В другом варианте осуществления, устройство содержит процессор, запоминающее устройство с электронной связью с процессором, хранящиеся в запоминающем устройстве инструкции, инструкции, способные выполнять этапы передачи сигнала передачи от терминала назначения, прекращение передачи сигнала передачи после детектирования первого принятого сигнала, передачу синхросигнала от терминала назначения, передачу сегмента пользовательских данных от терминала назначения с использованием первой схемы модуляции и прекращение передачи сегмента пользовательских данных после детектирования второго принятого сигнала.

В другом варианте осуществления, устройство для управления двунаправленными передачами данных от терминала назначения во внутриполосной системе связи содержит средство для передачи сигнала передачи от терминала назначения, средство для прекращения передачи сигнала передачи после детектирования первого принятого сигнала, средство для передачи синхросигнала от терминала назначения, средство для передачи сегмента пользовательских данных от терминала назначения с использованием первой схемы модуляции и средство для прекращения передачи сегмента пользовательских данных после детектирования второго принятого сигнала.

В другом варианте осуществления, система для передачи данных по внутриполосной системе связи от подвижного объекта, содержащего систему IVS (in-vehicle system - система внутри автотранспортного средства), точке ответа общественной безопасности (public safety answering point, PSAP) содержит один или более датчиков, размещаемых в IVS для предоставления данных датчиков IVS, передатчик IVS, размещаемый в IVS для передачи данных датчиков IVS, приемник PSAP, размещаемый в PSAP для приема данных датчиков IVS, передатчик PSAP, размещаемый в PSAP для передачи данных команд PSAP, приемник IVS, размещаемый в IVS для приема данных команд PSAP; причем передатчик IVS содержит средство форматирования сообщений IVS для форматирования данных датчиков IVS и генерации сообщения IVS, процессор IVS для обработки сообщения IVS и генерации множества сформированных импульсных сигналов IVS, кодер речи IVS для кодирования сформированных импульсных сигналов IVS и генерации кодированного сигнала IVS, генератор синхронизации IVS для генерации синхросигнала IVS и контроллер передачи IVS для передачи последовательности синхросигналов IVS и сообщений IVS; причем приемник PSAP содержит детектор PSAP для детектирования синхросигнала IVS и генерации флага синхронизации PSAP, демодулятор PSAP для демодуляции сообщения IVS и генерации принимаемого сообщения IVS; причем передатчик PSAP содержит средство форматирования сообщений PSAP для форматирования данных команд PSAP и генерации сообщения команд PSAP, процессор PSAP для обработки сообщения команд PSAP и генерации множества сформированных импульсных сигналов PSAP, кодер речи PSAP для кодирования сформированных импульсных сигналов PSAP и генерации кодированного сигнала PSAP, генератор синхронизации PSAP для генерации синхросигнала PSAP и контроллер передачи PSAP для передачи последовательности синхросигналов PSAP сообщений команд PSAP; причем приемник IVS содержит детектор IVS для детектирования синхросигнала PSAP и генерации флага синхронизации IVS и демодулятор IVS для демодуляции сообщений PSAP и генерации принимаемого сообщения PSAP.

Краткое описание чертежей

Аспекты и сопутствующие преимущества вариантов осуществления, рассматриваемых здесь, будут легче понятны посредством ссылки на следующее подробное описание при соединении с сопутствующими чертежами, причем:

Фиг.1 является схемой варианта осуществления исходного терминала и терминала назначения, которые используют внутриполосный модем для передачи данных через речевой кодек в беспроводной сети связи;

Фиг.2 является схемой варианта осуществления модема передачи данных, используемого во внутриполосной системе связи;

Фиг.3A является схемой варианта осуществления генератора синхросигнала;

Фиг.3B является схемой другого варианта осуществления генератора синхросигнала;

Фиг.3C является схемой еще одного варианта осуществления генератора синхросигнала;

Фиг.4 является схемой варианта осуществления генератора пакета синхронизации;

Фиг.5 является схемой варианта осуществления последовательности пакета синхронизации;

Фиг.6A является схемой варианта осуществления последовательности преамбулы синхронизации;

Фиг.6B является схемой варианта осуществления последовательности преамбулы синхронизации с неперекрывающимися опорными последовательностями;

Фиг.7A является графиком выходных данных корреляции преамбулы синхронизации, где преамбула составлена из неперекрывающихся опорных последовательностей;

Фиг.7B является графиком выходных данных корреляции преамбулы синхронизации, где преамбула составлена из перекрывающихся опорных последовательностей;

Фиг.8A является схемой варианта осуществления формата сообщения синхронизации;

Фиг.8B является схемой другого варианта осуществления формата сообщения синхронизации;

Фиг.8C является схемой еще одного варианта осуществления формата сообщения синхронизации;

Фиг.9 является схемой варианта осуществления формата сообщения данных передачи;

Фиг.10 является схемой варианта осуществления составного формата сообщения данных передачи и синхронизации;

Фиг.11A является графиком спектральной плотности мощности внутриполосного сигнала, основанного на импульсных сигналах, по отношению к частоте;

Фиг.11B является графиком спектральной плотности мощности внутриполосного сигнала, основанного на тональных сигналах, по отношению к частоте;

Фиг.12 является схемой варианта осуществления модулятора данных с использованием редких импульсов;

Фиг.13 является схемой варианта осуществления представления символов данных редких импульсов;

Фиг.14A является схемой варианта осуществления размещения сформированных импульсов в пределах кадра модуляции с использованием технологии циклического возврата (wraparound);

Фиг.14B является схемой варианта осуществления размещения сформированных импульсов в пределах кадра модуляции для обычного примера в данной области техники;

Фиг.15A является схемой варианта осуществления детектора синхросигнала и контроллера приемника;

Фиг.15B является схемой другого варианта осуществления детектора синхросигнала и контроллера приемника;

Фиг.16 является схемой варианта осуществления детектора пакета синхронизации;

Фиг.17A является схемой варианта осуществления детектора преамбулы синхронизации;

Фиг.17B является схемой другого варианта осуществления детектора преамбулы синхронизации;

Фиг.18A является схемой варианта осуществления контроллера детектора синхронизации;

Фиг.18B является схемой другого варианта осуществления контроллера детектора синхронизации;

Фиг.19 является схемой варианта осуществления устройства регулирования синхронизации;

Фиг.20 является схемой варианта осуществления модема принимаемых данных, используемого во внутриполосной системе связи;

Фиг.21 является схемой варианта осуществления системы аварийной сигнализации в подвижном объекте;

Фиг.22 является схемой варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных, передаваемой по нисходящей линии в терминал назначения связи, и последовательности ответа данных, передаваемой по восходящей линии в исходный терминал связи, с взаимодействием, инициируемым терминалом назначения;

Фиг.23A является схемой варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных, передаваемой по нисходящей линии в терминал назначения связи, и последовательности ответа данных, передаваемой по восходящей линии в исходный терминал связи, с взаимодействием, инициируемым исходным терминалом;

Фиг.23B является схемой другого варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных, передаваемой по нисходящей линии в терминал назначения связи, и последовательности ответа данных, передаваемой по восходящей линии в исходный терминал связи, с взаимодействием, инициируемым исходным терминалом;

Фиг.24A является схемой варианта осуществления взаимодействия двунаправленной последовательности запроса данных и последовательности ответа данных, передаваемых как по нисходящей линии, так и по восходящей линии;

Фиг.24B является схемой другого варианта осуществления взаимодействия двунаправленной последовательности запроса данных и последовательности ответа данных, передаваемых как по нисходящей линии, так и по восходящей линии;

Фиг.25 является схемой варианта осуществления формата пакета пользовательских данных, где длина пользовательских данных меньше, чем размер пакета передачи;

Фиг.26 является схемой варианта осуществления формата пакета пользовательских данных, где длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи;

Фиг.27A является схемой варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных передачи и последовательности ответа данных передачи, причем длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи;

Фиг.27B является схемой другого варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных передачи и последовательности ответа данных передачи, причем длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи;

Фиг.27C является схемой еще одного варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных передачи и последовательности ответа данных передачи, причем длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи;

Фиг.27D является схемой еще одного варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных передачи и последовательности ответа данных передачи, причем длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи.

Подробное описание

Фиг.1 изображает вариант осуществления системы внутриполосной передачи данных, как можно было бы осуществить в беспроводном исходном терминале 100. Исходный терминал 100 обменивается информацией с терминалом 600 назначения через каналы 501 и 502 связи, сеть 500 и канал 503 связи. Примеры подходящих беспроводных систем связи включают в себя системы сотовой телефонной связи, работающие в соответствии со стандартами GSM (Global System for Mobile Communication), 3GPP UMTS (Third Generation Partnership Project Universal Mobile Telecommunication System), 3GPP2 CDMA (Third Generation Partnership Project 2 Code Division Multiple Access), TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access) и WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Специалист в данной области техники распознает, что технологии, рассматриваемые здесь, могут в равной степени применяться к системе внутриполосной передачи данных, которая не включает беспроводного канала. Сеть 500 связи включает любое сочетание оборудования маршрутизации/коммутации, линий связи и другой инфраструктуры, подходящей для установления линии связи между исходным терминалом 100 и терминалом 600 назначения. Например, канал 503 связи может не быть беспроводной линией. Исходный терминал 100 обычно функционирует как устройство передачи речи.

Передатчик

Тракт 200 основной полосы пропускания обычно направляет речь пользователя через вокодер, но также способен направлять неречевые данные через вокодер в ответ на запрос, создаваемый от исходного терминала или сети связи. Направление неречевых данных через вокодер является выгодным, поскольку оно устраняет необходимость для исходного терминала запрашивать и передавать данные по отдельному каналу связи. Неречевые данные форматируются в сообщения. Данные сообщений, еще в цифровой форме, преобразуются в шумоподобный сигнал, содержащий сформированные импульсы. Данные сообщений закладываются в местоположение импульсов шумоподобного сигнала. Шумоподобный сигнал кодируется вокодером. Вокодер не конфигурируется различно в зависимости от того, поступает ли на вход речь пользователя или неречевые данные, так что выгодно преобразовывать данные сообщений в сигнал, который может эффективно кодироваться посредством набора параметров передачи, назначаемых вокодеру. Кодированный шумоподобный сигнал передается внутри полосы по линии связи. Поскольку передаваемая информация закладывается в местоположения импульсов шумоподобного сигнала, надежное детектирование зависит от восстановления синхронизации импульсов, относящихся к границам кадров речевого кодека. Для помощи приемнику в детектировании передачи внутри полосы заранее заданный синхросигнал генерируется и кодируется вокодером перед передачей данных сообщений. Последовательность синхронизации протокола, управление и сообщения передается, чтобы обеспечить надежное детектирование и демодуляцию неречевых данных в приемнике.

Ссылаясь на тракт 200 основной полосы пропускания, звуковой сигнал Input Audio S210 поступает на процессор 215 звукового входа и микрофона и передается через мультиплексор 220 на кодер 270 вокодера, где генерируются сжатые речевые пакеты. Подходящий процессор звукового входа обычно включает схему для преобразования входного сигнала в цифровой сигнал и устройство формирования сигнала для формирования цифрового сигнала, такое как фильтр нижних частот. Примеры подходящих вокодеров включают в себя те, которые описываются следующими опорными стандартами: 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 подает речевые пакеты на передатчик 295 и антенну 296, и речевые пакеты передаются по каналу 501 связи.

Запрос для передачи данных может инициироваться исходным терминалом или через сеть связи. Запрос S215 передачи данных (Data Transmit Request) блокирует речевой тракт через мультиплексор 220 и включает тракт передачи данных. Входные данные Input Data S200 предварительно обрабатываются устройством 210 форматирования сообщений данных и поступают на выход как сообщение S220 передачи (Tx Message) к модему 230 данных передачи (Tx). Входные данные S200 могут включать информацию пользовательского интерфейса (user interface, UI), информацию местоположения пользователя, временные отметки, информацию датчиков оборудования или другие подходящие данные. Пример устройства 210 форматирования подходящих данных включает схему для вычисления и присоединения битов контроля с помощью циклической избыточности (cyclic redundancy check, CRC) к входным данным, обеспечивает буферную память повторной передачи, осуществляет кодирование с защитой от ошибок, такое как HARQ (hybrid automatic repeat-request), и перемежение входных данных. Модем 230 данных передачи преобразует сообщение S220 передачи в данные S230 передачи (Tx Data) сигнала передачи, который направляется через мультиплексор 220 к кодеру 270 вокодера. Как только завершается передача данных, речевой тракт может быть повторно включен через мультиплексор 220.

Фиг.2 является подходящей примерной блок-схемой модема 230 данных передачи, показанного на Фиг.1. Три сигнала могут мультиплексироваться во времени через мультиплексор 259 в выходной сигнал данных S230 передачи; Sync Out S245, Mute Out S240 и Tx Mod Out S235. Очевидно, что различные порядки и сочетания сигналов Sync Out S245, Mute Out S240 и Tx Mod Out S235 могут поступать на выход в данные S230 передачи. Например, Sync Out S245 может передаваться перед каждым сегментом данных Tx Mod Out S235. Или Sync Out S245 может передаваться один раз перед полным сигналом Tx Mod Out S235 при сигнале Mute Out S240, передаваемом между каждым сегментом данных Tx Mod Out S235.

Сигнал Sync Out S245 является синхросигналом, используемым для установления синхронизации на приемном терминале. Синхросигналы требуются для установления синхронизации для передаваемых внутриполосных данных, поскольку информация данных закладывается в местоположения импульсов шумоподобного сигнала. Фиг.3A изображает подходящую примерную блок-схему генератора 240 синхросигнала, изображенного на Фиг.2. Три сигнала могут мультиплексироваться во времени через мультиплексор 247 в сигнал Sync Out S245; Sync Burst S241, Wakeup Out S236 и Sync Preamble Out S242. Должно быть очевидно, что различные порядки и сочетания сигналов Sync Burst S241, Wakeup Out S236 и Sync Preamble Out S242 могут поступать на выход в сигнале Sync Out S245. Например, Фиг.3B изображает генератор 240 синхросигнала, содержащий Wakeup Out S236 и Sync Preamble Out S242, где сигнал Wakeup Out S236 может передаваться перед каждым сигналом Sync Preamble Out S242. Альтернативно, Фиг.3C изображает генератор 240 синхросигнала, содержащий Sync Burst S241 и Sync Preamble Out S242, где сигнал Sync Burst S241 может передаваться перед каждым сигналом Sync Preamble Out S242.

Снова ссылаясь на Фиг.3A, сигнал Sync Burst S241 используется, чтобы установить точную синхронизацию в приемнике и состоит из по меньшей мере одного синусоидального частотного сигнала, имеющего заранее заданную частоту отсчетов, последовательность и длительность и генерируется посредством генератора 250 пакета синхронизации (Sync Burst), изображенного на Фиг.4. Синусоидальный сигнал 251 с частотой 1 представляет двоичные данные +1, и Синусоидальный сигнал 252 с частотой 2 представляет двоичные данные -1. Примеры подходящих сигналов включают в себя синусоидальные сигналы с постоянной частотой в речевой полосе, такой как 395 Гц, 540 Гц и 512 Гц для одного синусоидального сигнала и 558 Гц, 1035 Гц и 724 Гц для другого синусоидального сигнала. Устройство 253 последовательности пакета синхронизации определяет, сигнал с какой частотой мультиплексируется через мультиплексор 254. Информационная последовательность, модулируемая в пакет синхронизации, должна обладать хорошими автокорреляционными свойствами. Примером подходящей последовательности пакета синхронизации (Sync Burst Sequence) 253 является код Баркера длиной 7, изображенный на Фиг.5. Для каждого символа '+' на выход поступает синусоидальный сигнал с частотой 1 на Sync Burst S241, и для каждого символа '-' на выход поступает синусоидальный сигнал с частотой 2.

Снова ссылаясь на Фиг.3A, сигнал Sync Preamble Out S242 используется для установления хорошей (на основе отсчетов) синхронизации в приемнике и состоит из заранее заданного шаблона данных, известных в приемнике. Подходящим примером заранее заданного шаблона данных Sync Preamble Out S242 является последовательность преамбулы синхронизации (Sync Preamble Sequence) 241, изображенная на Фиг.6A. Составная последовательность 245 преамбулы генерируется посредством соединения нескольких периодов псевдослучайной шумовой (pseudorandom noise, PN) последовательности 242 с перекрывающимся и добавляемым результатом PN последовательности 242 и инвертированной версией PN последовательности 244. Символы '+' в составной последовательности 245 преамбулы представляют двоичные данные +1, и символы '-' представляют двоичные данные - 1. В другом подходящем примере добавляются нулевые отсчеты между битами данных PN последовательности. Это обеспечивает временное расстояние между битами данных для учета аффектов "размывания", вызываемых пропускающими характеристиками канала, который имеет тенденцию расширять энергию бита данных на несколько битовых временных интервалов.

Ранее описанная конструкция преамбулы синхронизации, используя соединенные интервалы PN последовательности с перекрывающимися участками инвертированных версий PN последовательности, обеспечивает преимущества в уменьшенном времени передачи, улучшенных корреляционных свойствах и улучшенных характеристиках детектирования. Преимущества приводят к преамбуле, которая устойчива к ошибкам передачи речевых кадров.

Посредством перекрывания участков PN итогов