专利名称：用于数字无线通信网络上的数据通信的带内调制解调器的系统和方法
技术领域：
本发明大体上涉及语音信道上的数据发射。更具体地说，本发明涉及在通信网络 中经由语音编解码器(带内)发射非语音信息。
背景技术：
由于固定线电话和无线无线电(wireless radio)的出现，语音的发射已成为通信 系统中的支柱。通信系统研究和设计上的进一步已使产业走向基于数字的系统。数字通信 系统的一个益处是通过对待传送的数据实施压缩来减小所需的发射带宽的能力。因此，大 部分研究和开发已进入压缩技术，尤其是在语音编码领域中。常见的语音压缩设备是“声码 器”，且也可互换地称为“语音编解码器”或“语音编码器”。声码器接收经数字化的语音样 本，且产出数据位的集合(称为“语音包”)。存在若干标准化声音编码算法以支持需要语音 通信的不同数字通信系统，且事实上，语音支持是当今大多数通信系统中的最小且基本的 要求。第3代合作伙伴计划2 (3GPP2)为实例标准化组织，其指定IS-95、CDMA2000 IxRTT (lx 无线电发射技术)、CDMA2000 EV-DO (演进数据优化)和CDMA2000 EV-DV (演进数据/话 音)通信系统。第3代合作伙伴计划是另一实例标准化组织，其指定GSM(全球移动通信系 统)、UMTS (通用移动电信系统)、HSDPA (高速下行链路包接入)、HSUPA (高速上行链路包接 入)、HSPA+(高速包接入演进)和LTE(长期演进)。VoIP(因特网协议话音)是用于3GPP 和3GPP2中所界定的通信系统以及其它系统中的实例协议。此些通信系统和协议中所使用 的声码器的实例包括ITU-T G. 729(国际电信联盟)、AMR(自适应多速率语音编解码器)和 EVRC (增强型可变速率编解码器语音服务选项3、68、70)。信息共享是当今的通信系统的主要目标以支持对瞬时和遍存连接性的需求。当今 的通信系统的用户传送语音、视频、文本消息和其它数据以保持连接。正在开发中的新应用 趋向于在速度上超过网络的演进，且可能需要对通信系统调制方案和协议进行升级。在一 些远程地理区域中，由于缺乏对系统中的高级数据服务的基础结构支持，所以仅语音服务 可能可用。或者，由于经济原因，用户可能选择仅启用其通信装置上的语音服务。在一些国 家中，在通信网络中托管公共服务支持，例如紧急911 (E911)或车载紧急呼叫(e呼叫)。在这些紧急应用实例中，快速数据传送是优先的，但不一定是现实的，尤其是在高级数据服务 在用户终端处不可用时。现有技术已提供了对经由语音编解码器来发射数据的解决方案， 但由于在尝试用声码器编码非语音信号时引起的编码低效率，这些方案仅能够支持低数据 速率传送。大多数声码器所实施的语音压缩算法利用“合成式分析”技术来用参数集模拟人 类声道。所述参数集通常包括数字滤波器系数、增益和称为码簿的所存储信号(仅举几个 例子)的函数。在声码器的编码器处执行对与输入语音信号特性最接近匹配的参数的搜 索。接着在声码器的解码器处使用所述参数来合成对输入语音的估计。将可供声码器编码 信号的参数集调谐到以有声周期区段以及具有类噪声特性的无声区段表征的最佳模型语 音。不含有周期或类噪声特性的信号未由声码器有效地编码，且在一些情况下可能导致经 解码输出处的严重失真。不展现语音特性的信号的实例包括迅速改变的单频“音调”信号 或双音多频“DTMF”信号。大多数声码器不能高效地且有效地编码此些信号。经由语音编解码器发射数据通常被称为“带内”发射数据，其中所述数据并入到从 语音编解码器输出的一个或一个以上语音包中。若干技术使用在语音频带内的预定频率 下的音调来表示所述数据。由于系统中所使用的声码器，使用预定频率音调来经由语音编 解码器传送数据(尤其是在较高数据速率下)是不可靠的。声码器经设计以使用有限数目 个参数来模拟语音信号。所述有限参数不足以有效地模拟音调信号。声码器模拟音调的能 力在试图通过快速改变音调而增加发射数据速率时进一步降级。这影响检测准确性且导致 需要添加复杂的方案来使数据误差减到最小(这又一进一步降低通信系统的整体数据速 率)。因此，出现了对在通信网络中经由语音编解码器高效地且有效地发射数据的需要。因此，提供一种用于在通信网络中经由语音编解码器发射和接收信息的经改进系 统将是有利的。
发明内容
本文中所揭示的实施例通过使用带内调制解调器来经由语音编解码器可靠地发 射和接收非语音信息而解决上述需要。在一个实施例中，一种经由语音编解码器发送非语音信息的方法包含处理多个 输入数据符号以产出多个第一脉冲信号；整形所述多个第一脉冲信号以产出多个经整形第 一脉冲信号；以及用语音编解码器来编码所述多个经整形第一脉冲信号。在另一实施例中，一种设备包含处理器，其经配置以处理多个输入数据符号以产 出多个第一脉冲信号；整形器，其经配置以整形所述多个第一脉冲信号以产出多个经整形 第一脉冲信号；以及语音编解码器，其经配置以编码所述多个经整形第一脉冲信号以产出 语音包。在另一实施例中，一种设备包含用于处理多个输入数据符号以产出多个第一脉 冲信号的装置；用于整形所述多个第一脉冲信号以产出多个经整形第一脉冲信号的装置； 以及用于用语音编解码器来编码所述经整形第一脉冲信号的装置。在另一实施例中，一种经由语音编解码器来使非语音帧同步的方法包含产生具 有类噪声特性且对于语音帧错误稳健的预定序列；以及经由语音编解码器发送所述预定序 列。
在另一实施例中，一种设备包含产生器，其经配置以产生具有类噪声特性且对于 语音帧错误稳健的预定序列；以及语音编解码器，其经配置以处理所述预定序列以产出语 音包。在另一实施例中，一种设备包含用于产生具有类噪声特性且对于语音帧错误稳 健的预定序列的装置；以及用于经由语音编解码器发送所述预定序列的装置。在另一实施例中，一种获得嵌入于声码器包中的非语音数据的方法包含接收且 解码所述声码器包；对所述经解码的声码器包进行滤波，直到检测到同步信号为止；基于 所述同步信号计算时序偏移；以及基于所述时序偏移提取嵌入于所述经解码的声码器包中 的非语音数据。在另一实施例中，一种设备包含接收器，其经配置以接收且解码声码器包；滤波 器，其经配置以对所述经解码的声码器包进行滤波，直到检测到同步信号为止；计算器，其 经配置以基于所述同步信号计算时序偏移；以及提取器，其经配置以基于所述时序偏移提 取嵌入于所述经解码的声码器包中的非语音数据。在另一实施例中，一种设备包含用于接收且解码声码器包的装置；用于对所述 经解码的声码器包进行滤波直到检测到同步信号为止的装置；用于基于所述同步信号计算 时序偏移的装置；以及用于基于所述时序偏移提取嵌入于所述经解码的声码器包中的非语 音数据的装置。在另一实施例中，一种在带内通信系统中从目的地终端控制源终端发射的方法包 含从目的地终端发射开始信号；在检测到第一所接收信号后即中断开始信号的发射；从 所述目的地终端发射NACK信号；在检测到成功接收的源终端数据消息后即中断NACK信号 的发射；从所述目的地终端发射ACK信号；以及在已发射预定数目个ACK信号之后中断ACK 信号的发射。在另一实施例中，一种设备包含处理器、与所述处理器电子通信的存储器、存储在 所述存储器中的指令，所述指令能够执行以下步骤从目的地终端发射开始信号；在检测 到第一所接收信号后即中断开始信号的发射；从所述目的地终端发射NACK信号；在检测到 成功接收的源终端数据消息后即中断NACK信号的发射；从所述目的地终端发射ACK信号； 以及在已发射预定数目个ACK信号之后中断ACK信号的发射。在另一实施例中，一种用于在带内通信系统中从目的地终端控制源终端发射的设 备包含用于从目的地终端发射开始信号的装置；用于在检测到第一所接收信号后即中断 开始信号的发射的装置；用于从所述目的地终端发射NACK信号的装置；用于在检测到成功 接收的源终端数据消息后即中断NACK信号的发射的装置；用于从所述目的地终端发射ACK 信号的装置；以及用于在已发射预定数目个ACK信号之后中断ACK信号的发射的装置。在另一实施例中，一种在带内通信系统中从源终端控制源终端发射的方法包含 检测所述源终端处的请求信号；在检测到所述请求信号后即从所述源终端发射同步信号； 使用第一调制方案从所述源终端发射用户数据区段；以及在检测到第一所接收信号后即中 断用户数据区段的发射。在另一实施例中，一种设备包含处理器、与所述处理器电子通信的存储器、存储在 所述存储器中的指令，所述指令能够执行以下步骤检测源终端处的请求信号；在检测到 所述请求信号后即从所述源终端发射同步信号；使用第一调制方案从所述源终端发射用户数据区段；以及在检测到第一所接收信号后即中断用户数据区段的发射。在另一实施例中，一种用于在带内通信系统中从源终端控制源终端发射的设备包 含用于检测所述源终端处的请求信号的装置；用于在检测到所述请求信号后即从所述源 终端发射同步信号的装置；用于使用第一调制方案从所述源终端发射用户数据区段的装 置；以及用于在检测到第一所接收信号后即中断用户数据区段的发射的装置。在另一实施例中，一种在带内通信系统中从目的地终端控制双向数据发射的方法 包含从所述目的地终端发射发送信号；在检测到第一所接收信号后即中断发送信号的发 射；从所述目的地终端发射同步信号；使用第一调制方案从所述目的地终端发射用户数据 区段；以及在检测到第二所接收信号后即中断用户数据区段的发射。在另一实施例中，一种设备包含处理器、与所述处理器电子通信的存储器、存储在 所述存储器中的指令，所述指令能够执行以下步骤从所述目的地终端发射发送信号；在 检测到第一所接收信号后即中断发送信号的发射；从所述目的地终端发射同步信号；使用 第一调制方案从所述目的地终端发射用户数据区段；以及在检测到第二所接收信号后即中 断用户数据区段的发射。在另一实施例中，一种用于在带内通信系统中从目的地终端控制双向数据发射的 设备包含用于从所述目的地终端发射发送信号的装置；用于在检测到第一所接收信号后 即中断发送信号的发射的装置；用于从所述目的地终端发射同步信号的装置；用于使用第 一调制方案从所述目的地终端发射用户数据区段的装置；以及用于在检测到第二所接收信 号后即中断用户数据区段的发射的装置。在另一实施例中，一种用于经由带内通信系统将数据从含有车载系统(IVS)的交 通工具传达到公共安全应答点(PSAP)的系统包含位于所述IVS中的一个或一个以上传感 器，其用于提供IVS传感器数据；位于所述IVS中的IVS发射器，其用于发射所述IVS传感 器数据；位于所述PSAP中的PSAP接收器，其用于接收所述IVS传感器数据；位于所述PSAP 中的PSAP发射器，其用于发射PSAP命令数据；位于所述IVS中的IVS接收器，其用于接收 所述PSAP命令数据；其中所述IVS发射器包含IVS消息格式化器，其用于格式化所述IVS 传感器数据且产出IVS消息；IVS处理器，其用于处理所述IVS消息且产出多个IVS经整形 脉冲信号；IVS语音编码器，其用于编码所述IVS经整形脉冲信号且产出IVS经编码信号； IVS同步产生器，其用于产生IVS同步信号；以及IVS发射控制器，其用于发射IVS同步信 号和IVS消息的序列；其中所述PSAP接收器包含PSAP检测器，其用于检测所述IVS同步 信号和产出PSAP同步旗标；PSAP解调器，其用于解调所述IVS消息和产出所接收的IVS消 息；其中所述PSAP发射器包含PSAP消息格式化器，其用于格式化所述PSAP命令数据和产 出PSAP命令消息；PSAP处理器，其用于处理所述PSAP命令消息和产出多个PSAP经整形脉 冲信号；PSAP语音编码器，其用于编码所述PSAP经整形脉冲信号和产出PSAP经编码信号； PSAP同步产生器，其用于产生PSAP同步信号；以及PSAP发射控制器，其用于发射PSAP同步 信号和PSAP命令消息的序列；其中所述IVS接收器包含IVS检测器，其用于检测所述PSAP 同步信号和产出IVS同步旗标；以及IVS解调器，其用于解调所述PSAP消息和产出所接收 的PSAP消息。
当结合附图考虑时，本文中所描述的实施例的方面和伴随优点将通过参考以下详 细描述而变得更显而易见，其中图1是在无线通信网络中使用带内调制解调器经由语音编解码器发射数据的源 终端和目的地终端的实施例的图。图2是用于带内通信系统中的发射数据调制解调器的实施例的图。图3A是同步信号产生器的实施例的图。图;3B是同步信号产生器的另一实施例的图。图3C是同步信号产生器的又一实施例的图。图4是同步突发产生器的实施例的图。图5是同步突发序列的实施例的图。图6A是同步报头序列的实施例的图。图6B是具非重叠的参考序列的同步报头序列的实施例的图。图7A是同步报头相关输出的图表，其中报头由非重叠的参考序列组成。图7B是同步报头相关输出的图表，其中报头由重叠的参考序列组成。图8A是同步消息格式的实施例的图。图8B是同步消息格式的另一实施例的图。图8C是同步消息格式的又一实施例的图。图9是发射数据消息格式的实施例的图。图10是复合同步与发射数据消息格式的实施例的图。图IlA是基于带内脉冲的信号对频率的功率谱密度的图表。图IlB是基于带内音调的信号对频率的功率谱密度的图表。图12是使用稀疏脉冲的数据调制器的实施例的图。图13是稀疏脉冲数据符号表示的实施例的图。图14A是使用环绕式技术的调制帧内的经整形脉冲放置的实施例的图。图14B是用于此项技术中的典型实例的调制帧内的经整形脉冲放置的实施例的 图。图15A是同步信号检测器和接收器控制器的实施例的图。图15B是同步信号检测器和接收器控制器的另一实施例的图。图16是同步突发检测器的实施例的图。图17A是同步报头检测器的实施例的图。图17B是同步报头检测器的另一实施例的图。图18a是同步检测器控制器的实施例的图。图18b是同步检测器控制器的另一实施例的图。图19是接收时序调整器的实施例的图。图20是用于带内通信系统中的接收数据调制解调器的实施例的图。图21是车载紧急呼叫系统的实施例的图。图22是目的地通信终端中在下行链路上发射的数据请求序列与源通信终端中在 上行链路上发射的数据响应序列的交互的实施例的图，其中所述交互由所述目的地终端起始。图23A是目的地通信终端中在下行链路上发射的数据请求序列与源通信终端中 在上行链路上发射的数据响应序列的交互的实施例的图，其中所述交互由所述源终端起 始。图2 是目的地通信终端中在下行链路上发射的数据请求序列与源通信终端中 在上行链路上发射的数据响应序列的交互的另一实施例的图，其中所述交互由所述源终端 起始。图24A是在下行链路和上行链路两者上发射的双向数据请求序列与数据响应序 列的交互的实施例的图。图24B是在下行链路和上行链路两者上发射的双向数据请求序列与数据响应序 列的交互的另一实施例的图。图25是用户数据包格式的实施例的图，其中用户数据长度的长度小于发射包大 图沈是用户数据包格式的实施例的图，其中用户数据长度的长度大于发射包大图27A是发射数据请求序列与发射数据响应序列的交互的实施例的图，其中用户 数据长度大于发射包大小。图27B是发射数据请求序列与发射数据响应序列的交互的另一实施例的图，其中 用户数据长度大于发射包大小。图27C是发射数据请求序列与发射数据响应序列的交互的又一实施例的图，其中 用户数据长度大于发射包大小。图27D是发射数据请求序列与发射数据响应序列的交互的再一实施例的图，其中 用户数据长度大于发射包大小。
具体实施例方式图1展示如可在无线源终端100内实施的带内数据通信系统的实施例。源终端 100经由通信信道501和502、网络500和通信信道503与目的地终端600通信。合适的 无线通信系统的实例包括根据全球移动通信系统(GSM)、第三代合作伙伴计划通用移动电 信系统(3GPP UMTS)、第三代合作伙伴计划2码分多址(3GPP2 CDMA)、时分同步码分多址 (TD-SCDMA)和微波接入全球互通(WiMAX)标准而操作的蜂窝式电话系统。所属领域的技术 人员将认识到，本文中所描述的技术可同样应用于不涉及无线信道的带内数据通信系统。 通信网络500包括路由和/或切换设备、通信链路和适合建立源终端100与目的地终端600 之间的通信链路的其它基础结构的任一组合。举例来说，通信信道503可不为无线链路。源 终端100通常充当话音通信装置。发射器发射基带200通常经由声码器路由用户语音，但也能够响应于发源于源终端或通 信网络的请求而经由所述声码器路由非语音数据。经由声码器路由非语音数据是有利的， 因为其消除了对源终端在单独的通信信道上请求和发射所述数据的需要。将非语音数据格 式化成消息。将消息数据(仍为数字形式)转换成由经整形脉冲组成的类噪声信号。将消息数据信息建置到所述类噪声信号的脉冲位置中。通过声码器来编码所述类噪声信号。声 码器并不取决于输入为用户语音还是非语音数据而不同地配置，因此将消息数据转换成可 由分配给声码器的发射参数集有效地编码的信号是有利的。在通信链路上在带内发射经编 码的类噪声信号。因为所发射的信息被建置在类噪声信号的脉冲位置中，所以可靠检测取 决于脉冲相对于语音编解码器帧边界的时序的恢复。为了辅助接收器检测带内发射，在消 息数据的发射之前，声码器产生且编码预定同步信号。发射同步、控制和消息的协议序列， 以确保非语音数据在接收器处的可靠检测和解调。参考发射基带200，信号输入音频S210被输入到麦克风和音频输入处理器215，且 经由多路复用器220传送到声码器编码器270中(在其中产生经压缩的有声包)。合适的 音频输入处理器通常包括用以将输入信号转换成数字信号的电路；以及用以整形所述数 字信号的信号调节器(例如，低通滤波器)。合适声码器的实例包括由以下参考标准描述 的声码器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。声码器编码器 270将话音包供应到发射器295和天线四6，且所述话音包是在通信信道501上发射。可由源终端起始对数据发射的请求，或经由通信网络起始对数据发射的请求。数 据发射请求S215停用经由多路复用器220的话音路径且启用发射数据路径。输入数据S200 由数据消息格式化器210预处理，且作为Tx消息S220输出到Tx数据调制解调器230。输 入数据S200可包括用户接口(UI)信息、用户位置/定位信息、时戳、设备传感器信息或其 它合适数据。合适的数据消息格式化器210的实例包括用以计算循环冗余校验(CRC)位 且将循环冗余校验(CRC)位附加到输入数据、提供重发缓冲存储器、实施例如混合自动重 传请求(HARQ)等错误控制编码且使输入数据交错的电路。Tx数据调制解调器230将Tx消 息S220转换为经由多路复用器220路由到声码器编码器270的数据信号Tx数据S230。一 旦数据发射完成，就可经由多路复用器220再启用话音路径。图2是图1中所示的Tx数据调制解调器230的合适实例框图。三个信号同步输 出S245、静音输出S240和Tx调制器输出S235可经由多路复用器259在时间上多路复用到 Tx数据S230输出信号上。应认识到，可将信号同步输出SM5、静音输出S240和Tx调制器 输出S235的不同次序和组合输出到Tx数据S230上。举例来说，可先于每一 Tx调制器输 出S235数据区段而发送同步输出S245。或者，可先于完整的Tx调制器输出S235而发送同 步输出S245 —次，其中在每一 Tx调制器输出S235数据区段之间发送静音输出S240。同步输出S245是用于建立接收终端处的时序的同步信号。由于数据信息被建置 在类噪声信号的脉冲位置中，所以需要同步信号来为所发射的带内数据建立时序。图3A展 示图2中所示的同步产生器240的合适实例框图。三个信号同步突发S241、唤醒输出S236 和同步报头输出S242可经由多路复用器247在时间上多路复用到同步输出S245信号上。 应认识到，可将同步突发S241、唤醒输出S236和同步报头输出S242的不同次序和组合输出 到同步输出S245上。举例来说，图:3B展示由唤醒输出S236和同步报头输出S242组成的 同步产生器对0，其中可先于每一同步报头输出S242而发送唤醒输出S236。或者，图3C展 示由同步突发S241和同步报头输出S242组成的同步产生器M0，其中可先于每一同步报头 输出S242而发送同步突发S241。返回参看图3A，同步突发S241用于建立接收器处的粗略时序，且由具有预定取样率、序列和持续时间的至少一个正弦频率信号组成，且由图4中所示的同步突发250产生。 正弦频率1251表示二进制数据+1，且频率2252表示二进制数据_1。合适信号的实例包括 话音带中的恒定频率正弦曲线，例如用于一个正弦信号的395Hz J40Hz和512Hz，以及用于 另一正弦信号的558Hz、1035Hz和724Hz。同步突发序列253确定哪一频率信号经由多路 复用器2M而多路复用。调制到同步突发上的信息序列应为具有良好自相关性质的信息序 列。合适的同步突发序列253的实例为图5中所示的长度为7的巴克码(Barker code)。 针对每一“ + ”符号，在同步突发S241上输出频率1正弦曲线，且针对每一“_”符号，输出频 率2正弦曲线。返回参看图3A，同步报头输出S242用于建立接收器处的精细(基于样本的)时 序，且由接收器处已知的预定数据模式组成。同步报头输出S242预定数据模式的合适实例 为图6A中所示的同步报头序列Ml。通过级联伪随机噪声(PN)序列M2的若干周期与PN 序列M2的经重叠和添加的结果和PN序列的反相版本244而产生复合报头序列M5。复 合报头序列245中的“ + ”符号表示二进制数据+1，且“_”符号表示二进制数据-1。另一合 适实例将值为零的样本插入PN序列的数据位之间。这在数据位之间提供时间距离，以解决 由趋向于使数据位的能量在若干位时间间隔上扩展的信道的带通滤波器特性引起的“拖尾 (smearing) ” 影口向。使用经级联的PN序列的周期与PN序列的反相版本的重叠区段的同步报头的先前 所描述的构造提供在减少的发射时间、改进的相关性质和改进的检测特性方面的优点。所 述优点产生对于语音帧发射错误稳健的报头。通过重叠所述PN区段，所得的复合同步报头由序列中的较小(与非重叠版本相 比)数目的位组成，借此减少发射复合报头序列245所需的总时间。为了说明重叠的同步报头的相关性质的改进，图7A和图7B展示以下两者之间的 比较PN序列242与非重叠的复合报头序列对恥的相关(图6B中展示)；以及PN序列242 与重叠的复合同步报头序列M5的相关(图6A中展示)。图7A展示非重叠的复合同步报 头序列对恥的主要相关峰(正峰和负峰两者)，以及位于所述主要峰之间的次要相关峰。 负峰1010由PN序列242与非重叠的复合报头序列对恥的第一反相区段的相关产生。正 相关峰1011、1012、1013由PN序列242与PN序列242的组成非重叠的复合报头序列245b 的中间部分的三个级联区段的相关产生。负峰1014由PN序列242与非重叠的复合报头序 列对恥的第二反相区段的相关产生。在图7A中，次要相关峰1015(对应于与第一正相关 峰1011的3个样本的偏移)展示大约为5的量值(主要峰的量值的1/3)。图7B展示重叠 的复合同步报头序列245的若干主要相关峰(正峰和负峰两者)，以及在所述主要峰之间的 次要相关峰。在图7B中，次要相关峰1016(对应于与第一正相关峰1011的3个PN样本的 偏移)展示大约为3的量值(主要峰的量值的1/5)。当与图7A中所示的非重叠的次要峰 1015实例相比时，图7B中所示的重叠的报头的次要相关峰1016的较小量值引起报头主要 相关峰的较少假检测。如图7B中所示，当使PN序列242与复合同步报头序列245相关时，产生五个主要 峰。所示模式(1个负峰，3个正峰以及1个负峰)允许基于任何3个检测到的峰和所述峰 之间的对应时间距离来确定帧时序。3个检测到的峰与对应时间距离的组合总是唯一的。 表1中展示相关峰模式的类似描绘，其中针对负峰通过“_”且针对正峰通过“ + ”来参考相关峰。使用唯一相关峰模式的技术对于带内系统是有利的，因为所述唯一模式补偿可能的 语音帧损失(例如，由于不良信道条件而导致)。遗失语音帧也可导致遗失相关峰。通过使 唯一模式的相关峰隔开预定时间距离，接收器可以可靠地检测同步报头，即使具有导致遗 失的相关峰的遗失语音帧也如此。表2中展示所述模式中的3个检测到的峰的组合的若干 实例(每实例中遗失2个峰)。表2中的每一条目表示峰的唯一模式和所述峰之间的时间 距离。表2中的实例1展示检测到的峰3、4和5 (峰1和2遗失)，从而产生在每峰之间具 有一个预定距离的模式“++_”。表2中的实例2和3也展示模式“++_”，然而距离不同。实 例2在检测到的峰2与4之间具有两个预定距离，而实例3在检测到的峰3与5之间具有 两个预定距离。因此，实例1、2和3各表示可从中得出帧时序的唯一模式。应认识到，所述 检测到的峰可延伸越过帧边界，但所述唯一模式和预定距离仍适用。
表 1相关峰编号12345相关峰极性-+++- 表 2相关峰编12345检测到的相 关峰实例1++-实例2++-实例3++-实例4+++实例5-+-实例6-+-实例7-++实例8-+-实例9-++实例10-++所属领域的技术人员将认识到，可使用产生与图7B和表1中所示的相关峰模式不 同的相关峰模式的不同报头序列。所属领域的技术人员还将认识到，可使用多个相关峰模 式来识别不同操作模式或发射信息位。表3中展示替代相关峰模式的实例。如先前所描述， 表3中所示的相关峰模式维持可从中得出帧时序的唯一模式。具有多个相关峰模式对于识 别接收器处的不同发射器配置(例如消息格式或调制方案)是有利的。表 3相关峰编号12345相关峰极性+---+ 再次参看图3A，唤醒输出S236用于触发声码器编码器270从休眠状态、低发射速 率状态或不连续发射状态唤醒。唤醒输出S236还可用于禁止声码器编码器270进入休眠、 低发射或不连续发射状态。唤醒输出S236由唤醒产生器256产生。当经由实施休眠、不连续发射功能(DTX)，或在非活动话音区段期间以较低发射速率操作以使可能在从话音非活 动状态转变为话音活动状态时出现的启动延迟减到最少的声码器发射带内数据时，唤醒信 号是有利的。唤醒信号还可用于识别发射模式的特性；例如，所使用的调制方案的类型。合 适的唤醒输出S236信号的第一实例为具话音带中的恒定频率(例如，395Hz)的单个正弦信 号。在此第一实例中，唤醒信号禁止声码器编码器270进入休眠、DTX或低速率状态。在此 第一实例中，接收器忽略所发射的唤醒输出信号S236。合适的唤醒输出S236的第二实例 为由多个正弦信号组成的信号，每信号识别特定数据调制方案，例如，500Hz用于调制方案 1，且800Hz用于调制方案2。在此第二实例中，唤醒信号禁止声码器编码器270进入休眠、 DTX或低速率状态。在此第二实例中，接收器使用所发射的唤醒输出信号S236来识别数据 调制方案。复合同步输出S245信号的实例为由经多路复用的同步突发S241和同步报头输出 S242组成的信号，如图8A中所示。Tsb 701和Tsp 702表示发射每一信号所用的持续时 间。Tsb的合适范围的实例为120毫秒到140毫秒，且Tsp的合适范围的实例为40毫秒到 200毫秒。复合同步输出S245信号的另一实例为由经多路复用的唤醒输出S236和同步报 头输出S242组成的信号，如图8B中所示。Trni 711和Tsp 702表示发射每一信号所用的 持续时间。Trni的合适范围的实例为10毫秒到60毫秒，且Tsp的合适范围的实例为40毫 秒到200毫秒。复合同步输出S245信号的另一实例为由经多路复用的唤醒输出S236、同 步突发S241和同步报头输出S242组成的信号，如图8C中所示。Twu 711, Tspl 721、Tsb 701、Tsp2 722表示发射每一信号所用的持续时间。Trni的合适范围的实例为20毫秒到80 毫秒，Tspl的合适范围的实例为40毫秒到200毫秒，Tsb的合适范围的实例为120毫秒到 140毫秒，且Tsp2的合适范围的实例为40毫秒到200毫秒。返回参看图2，Tx调制器输出S235的合适实例为由调制器235使用脉冲位置调制 (PPM)产生的具有特殊调制脉冲形状的信号。此调制技术在由不同类型的声码器编码和解 码时引起较低失真。另外，此技术产生良好的自相关性质，且可容易地被与波形匹配的接收 器检测到。此外，经整形的脉冲并不具有音调结构；代替的是，所述信号在频谱域中表现为 类噪声，而且保持类噪声的可听特性。图IlA中展示基于经整形脉冲的信号的功率谱密度 的实例。如图IlA中可见，功率谱密度在带内频率范围上显示类噪声特性(在所述频率范 围上的恒定能量)。相反地，图IlB中展示具音调结构的信号的功率谱密度的实例，其中数 据由在大约400Hz、600Hz和1000Hz的频率下的音调表示。如图IlB中可见，功率谱密度在 带内频率范围上在音调频率及其谐波处显示显著能量的“尖峰”。图12是图2中所示的调制器235的实例框图。稀疏脉冲产生器238使用脉冲位置 调制产生对应于输入Tx消息S220的脉冲，且接着，为了声码器编码器中的更好编码质量， 脉冲整形器239整形所述脉冲以产生信号。图13中展示稀疏脉冲的合适实例。将时轴划 分为持续时间为Tmf的若干个调制帧。在每一此调制帧内，相对于调制帧边界界定许多个时 间例、、、、……Unrl，所述时间例识别基本脉冲ρ (t)的潜在位置。举例来说，位置、处的 脉冲237被表示为ρ (t-t3)。根据映射表将输入到调制器235的Tx消息S220信息位映射 到具有向脉冲位置的对应平移的符号。还可使用极性变换士P(t)来整形所述脉冲。所述 符号因此可由调制帧内的an个相异信号中的一者表示，其中m表示针对调制帧而界定的时 间例的数目，且倍增因子2表示正和负极性。14
表4中展示合适的脉冲位置映射的实例。在此实例中，调制器针对每一调制帧映 射一 4位符号。每一符号依据脉冲形状ρ (n-k)的位置k和所述脉冲的正负号来表示。在 此实例中，Tmf为4毫秒，从而针对SKHz取样率产生32个可能位置。所述脉冲通过4个时 间例隔开，从而引起16个不同脉冲位置和极性组合的指派。在此实例中，有效数据速率为 在4毫秒周期中每符号4个位，或1000个位/秒。表 权利要求
1.一种经由语音编解码器使非语音帧同步的方法，其包含 产生具有类噪声特性且对于语音帧错误稳健的预定序列；以及 经由语音编解码器发送所述预定序列，其中将所述预定序列用作所述非语音帧的帧同步， 其中非语音帧边界的开始不取决于语音编解码器帧边界的开始。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定序列是伪随机噪声序列的功能。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述功能由级联多个伪随机噪声序列组成。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述功能由级联多个伪随机噪声序列与多个重叠 且相加的伪随机噪声序列组成。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定序列的每一样本隔开值二进制0的至少 一个样本。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述伪随机噪声序列中的至少一者经反相。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述预定序列之前产生唤醒信号以禁 止声码器编码器元件进入非活动状态。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述唤醒信号为正弦信号。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述非活动状态为不连续发射状态。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述非活动状态为一组发射速率中的最低发射 速率。
11.一种存储在执行时致使计算机实施以下动作的计算机程序的存储器 产生具有类噪声特性且对于语音帧错误稳健的预定序列；以及经由语音编解码器发送所述预定序列，其中所述预定序列用作非语音帧的帧同步，其中非语音帧边界的开始不取决于语音编解码器帧边界的开始。
12.—种设备，其包含产生器，其经配置以产生具有类噪声特性且对于语音帧错误稳健的预定序列；以及 语音编解码器，其经配置以处理所述预定序列以产出语音包， 其中所述预定序列用作非语音帧的帧同步， 其中非语音帧边界的开始不取决于语音编解码器帧边界的开始。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述预定序列为伪随机噪声序列的功能。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述功能由级联多个伪随机噪声序列组成。
15.根据权利要求13所述的设备，其中所述功能由级联多个伪随机噪声序列与多个重 叠且相加的伪随机噪声序列组成。
16.根据权利要求12所述的设备，其中所述预定序列的每一样本隔开值二进制0的至 少一个样本。
17.根据权利要求14所述的设备，其中所述伪随机噪声序列中的至少一者经反相。
18.根据权利要求12所述的设备，其中所述产生器进一步经配置以在所述预定序列之 前产生唤醒信号以禁止声码器编码器元件进入非活动状态。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述唤醒信号为正弦信号。
20.根据权利要求18所述的设备，其中所述非活动状态为不连续发射状态。
21.根据权利要求18所述的设备，其中所述非活动状态为一组发射速率中的最低发射速率。
22.—种设备，其包含用于产生具有类噪声特性且对于语音帧错误稳健的预定序列的装置；以及 用于经由语音编解码器发送所述预定序列的装置， 其中所述预定序列用作非语音帧的帧同步， 其中非语音帧边界的开始不取决于语音编解码器帧边界的开始。
23.根据权利要求22所述的设备，其中所述预定序列为伪随机噪声序列的功能。
24.根据权利要求23所述的设备，其中所述功能由级联多个伪随机噪声序列组成。
25.根据权利要求23所述的设备，其中所述功能由级联多个伪随机噪声序列与多个重 叠且相加的伪随机噪声序列组成。
26.根据权利要求22所述的设备，其中所述预定序列的每一样本隔开值二进制0的至 少一个样本。
27.根据权利要求M所述的设备，其中所述伪随机噪声序列中的至少一者经反相。
28.根据权利要求22所述的设备，其中所述用于产生的装置进一步经配置以在所述预 定序列之前产生唤醒信号以禁止声码器编码器元件进入非活动状态。
29.根据权利要求观所述的设备，其中所述唤醒信号为正弦信号。
30.根据权利要求观所述的设备，其中所述非活动状态为不连续发射状态。
31.根据权利要求观所述的设备，其中所述非活动状态为一组发射速率中的最低发射 速率。
全文摘要
本发明提供一种用于经由例如在无线通信网络中发现的语音编解码器(带内)来发射信息的系统。调制器基于经整形脉冲向调制帧内的预定位置的映射而将数据变换成频谱类噪声信号，且通过语音编解码器来高效地编码所述信号。同步序列提供接收器处的调制帧时序，且基于对相关峰模式的分析而检测所述同步序列。请求/响应协议依据通信信道条件而使用消息冗余、重发和/或稳健调制模式来提供数据的可靠传送。
文档编号H04L25/49GK102047595SQ200980120510
公开日2011年5月4日 申请日期2009年6月5日 优先权日2008年6月5日
发明者克里斯托夫·A·约滕, 克里斯蒂安·斯格拉雅, 克里斯蒂安·皮奇, 格奥尔格·弗兰克, 沃尔夫冈·格兰措, 马克·W·维尔纳, 黄鹏军 申请人:高通股份有限公司