专利名称：声音应答寻呼装置和方法
技术领域：
本发明一般涉及寻呼系统，尤其涉及一种声音应答双向寻呼装置。
在传统的寻呼系统中，一个寻呼装置接收来自寻呼网络RF发射机的信息。寻呼装置也允许被呼方确认收到呼叫。例如，一些双向寻呼机提供一种机制，通过向网络回送一个代码启动一个预先编程的声音信息来应答一个呼叫。例如可以参考美国专利4,965,569。尽管这些系统并不昂贵，但声音信息却只限于固定的应答。一种可选的确认系统允许实时发送声音应答(或立即或在一个延迟间隔之后)给呼叫方。例如可以参考美国专利4,811,379。然而，这些系统却由于大小、成本、带宽要求、有限的灵活性和功率消耗的问题，而使得在商用上的实现很有限。因此，双向寻呼系统的市场是有限的。所以，在保持传统寻呼装置低功率、小体积、低成本的特点的同时，需要为寻呼装置提供一种特定的声音应答功能。
本发明的各方面特性在保持寻呼装置的优点，例如成本低、体积小、电池寿命长和使用简单的同时，使其能够对一个寻呼进行声音应答。
在本发明的一个方面特性中，寻呼装置包括一个数字信号处理器，用于在向呼叫方发送前压缩声音。采用本发明的这一方面特性，寻呼业务提供者可以在无需提高服务费、增大寻呼机的体积或成本的情况下为用户提供一种有价值的新的业务。
本发明的另一方面特性是寻呼装置接收、数字化、压缩并存储由用户通过例如启动压簧通话按钮来输入的一个应答。此后寻呼机可以把应答发送回呼叫方。在本发明的其它方面特性中，对语音的数字化和压缩操作与语音的发送不是同时发生的。采用这种方法，就可能确实降低寻呼装置的峰值功率。因此，寻呼装置只要求有足够的功率来保证压缩电路或发送电路的运行，而不需要同时保证两个电路的运行。在本发明的其它方面特性中，通过小于一个实时时间发送声音，使得能够降低寻呼机所需的功率。
在本发明的进一方面特性中，寻呼装置可以通过向电子邮件发送者回送一个电子邮件封装的声音文件作为应答信息来应答由电子邮件产生的寻呼。在本发明的其它方面特性中，改进的用户界面简化了特定的应答的记录与发送。在一方面特性中，寻呼机包括一个位于寻呼机侧面的压簧通话开关。在本发明的其它方面特性中，压簧通话开关包括一个集成的记录、播放、检查和/或者停止开关。在本发明的其它方面特性中，该寻呼机包括一个模式键，一个选择键，一个或多个光标键，和/或者电话数字键盘。在本发明的进一方面特性中，用户界面包括一些优化排列的控制器。它们被集成到寻呼装置中以方便应答寻呼。
本发明可选的特性包括这里所讨论的一个或多个装置，元件和/或者步骤的任意组合或子组合。应明确的是权利要求书会描述或被修正来描述这些组合中或子细合中的任意一个作为一个发明，而不限于所说明的例子。
图1所示为采用本发明诸方面特性的通信系统的一种可选的实现方式。图2所示为采用本发明诸方面特性的通信系统中所使用的寻呼机的一个例子。图3所示为适于在该寻呼装置中使用的结构的一种实现方式的框图。图4所示为描述图2中寻呼装置的一种运行状态的流程处理图。
图1所示为采用本发明的通信网络1的一种示例实现方式。一个呼叫方可能试图通过通信网络1呼叫一个寻呼装置用户。在示例的实现方式中，通信网络1可能包括许多互联的子网络，例如蜂窝网络4，一个公共交换电话网(PSTN)5，一个专用交换分机7，一个网络连接8(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)，和/或者国际互联网连接)，一个寻呼网络6，和/或另外的传统网络设备。呼叫方与网络的联接可以有多种多样的配置。例如，第一个，第二个，第三个，第四个和第五个呼叫方/装置2a，2b，2c，2d和3c可能分别通过蜂窝网络4，PSTN5，PBX7，网络连接8，和/或者寻呼网络6与寻呼通信网络1相联。为每一呼叫方指定一个呼叫方编号和或者其它网络识别地址，例如一个IP地址。呼叫方可以与其它每一个和/或者大量的寻呼装置3a，3b，3c中的任何一个相互通信。
“寻呼网络”是一个通用术语，它可用来定义呼叫任何寻呼装置3a，3b，3c的通信网络。如图1所示，寻呼网络确实具有不同于其它无线通信网络的设施，或者使用蜂窝通信网络作为呼叫寻呼装置的设备。例如，使用蜂窝基站准备信道作为向寻呼装置发送寻叫的射频(RF)发送器，可以与寻呼装置进行通信。而且，在采用传统的无线蜂窝基站的地方，利用备用的控制信道能力来处理这里所描述的本发明实现方式所产生的小通信负载则更为理想。备用控制信道能力的使用允许在增加较少或不增加附加的基础结构的情况下，实现一项有意义的新业务。寻呼网络的使用使分组通信容许一些系统延迟，因此依据本发明的特性提供了一个实现低成本，低功率双向寻呼装置的平台。
参照图2，所示为具有一个或多个用户界面机制的寻呼装置3的第一种示例实现方式预期的示图。在示例实现方式中，寻呼装置3包括一个显示器24，一个扬声器25，一个压簧通话开关26(该开关通常是在可执行指令装置上所使用的集成了记录、播放、反绕、和停止的滑动开关)，一个快速向前控制器27，检查一播放输入信息/发送应答控制器28，一个音量控制器29，一个麦克风10，一个电池不足指示器11，一个电话数字键盘12，向上向下光标键13，14，一个模式键15，以及一个选择键16，一个开关键17，一个通信端口，例如一个红外数据端口18。需要说明的是扬声器25并非必不可少。在一些以节省功率为首要目的的应用中，扬声器25可以不用。
图3所示为实现采用本发明的诸特性的寻呼装置3的示例结构。图3所示实现方式可以包括用以接收寻呼的传统的单向寻呼电路30，用以发送特定应答的RF发送器电路32，用于处理语音的语音处理电路31，用于与用户交互的用户界面电路33，以及用以控制寻呼装置3中电路的控制电路34。
语音处理电路31可以有多种配置，可以包括一个麦克风，一个扬声器，一个D/A转换器，一个A/D转换器，一个存储装置(例如RAM，快速(flash)RAM)，和/或者一个数字信号处理器(DSP)。语音处理电路31可配置成通过麦克风输入语音，数字化语音，使用数字信号处理器压缩语音，存储语音，以及将语音输出到发送器电路。语音处理电路31也可以配置为在重放或向另一个装置发送之前，将已数字化的语音转换回模拟形式。语音处理电路所用的压缩算法可以是在本技术中为大家所熟知的各种的算法。也可以使用线性预测编码(LPC)的形式来存储和/或发送压缩语音。语音可实时地被压缩，或以一个扩展的非实时间隔被压缩。被压缩的语音可以被解压并重放，这样用户就能够监控并且/或者编辑以前记录的信息。
用户界面电路33可以有多种配置，包括显示器24，压簧通话开关26，该压簧通话开关包括用于一个组合的记录、播放、反绕和停止滑动开关的任选控制器，快速向前控制器27，检查-播放输入信息/发送应答控制器28，音量控制器29，麦克风10，电池不足指示器11，电话数字键盘12，向上向下光标键13，14，模式键15，选择键16，开关键17，通信端口18和/或者其它用户界面电路。用户界面电路的控制由控制电路34提供。控制电路34可以是一个集成的微控制器或其它适合为寻呼装置3中的电路提供控制的设备。该控制电路还可以包括功率管理控制器，它有选择地把寻呼装置3中的一个或多个电路从工作状态转入休眠状态，备用状态或空闲状态来节省功率。例如，功率管理控制器可以用来启动发送电路或语音处理电路31中的语音压缩，这样就不会同时对这些电路供电。发送器电路32可以利用与现在的双向确认寻呼装置使用的相同的电路或其它合适的发送器电路。
熟悉此技术的人们都了解传统的双向确认寻呼装置，无线基站，数字式指令装置和蜂窝式连接的计算机的操作细节和电路构造。为简便起见，前面所举例子中所包括的这些装置中所用的传统电路在本应用中不作详细描述。本发明的新颖之处在于在保持传统的寻呼装置相对较低的成本和较小尺寸的同时，在一个语音应答寻呼装置中重新组合和使用这些电路，向用户提供有意义的新业务。
寻呼装置3可能会有一个相对较小的形状系数，这样就只有大约“手掌大小”和/或适合装入用户的衬衫口袋。在示例的实现方式中，所示寻呼装置3被握在一个用户的手掌22中。此处所公布的寻呼装置的电路中采用的许多技术进步使实现这种小尺寸装置成为可能。
在操作中，寻呼装置3会象其它传统寻呼装置那样接收声音和/或者数字寻呼。本装置还允许用户确认呼叫并且发送一条短信息，而不用去寻找电话或包含一个难以接受的大字母数字键盘。而且，也使得在保持与寻呼装置相关的低功率和低成本结构的同时，提供一种特定的声音应答成为可能。与寻呼装置相关的低成本在很大程度上取决于寻呼装置的低功率和该寻呼装置通信联系的性质。
本装置允许用户记录一个特定的信息，例如，通过把开关26转至记录模式并对麦克风10讲话。语音可以经模拟/数字(A/D)转换器被转换成数字形式，使用信号处理器和一个合适的声音压缩算法将之压缩，并存储于一个存储器之中以备以后重放或发送。在示例的实现方式中，寻呼装置可以使用一个低功率集成的数字信号处理器，A/D转换器，和/或者存储器。数字信号处理器包括一个低功率空闲模式和一个工作模式。如果该寻呼装置的特定的实现方式中配有扬声器，则用户在发送之前可以任意地检查，编辑，和/或者重新录入信息。例如，把开关26置于反绕位置，接着置于播放位置，则在发送之前就可以重复察看声音信息。反绕位置仅仅是把现有的将要发送的声音信息在存储器中进行备份。如有必要，用户可以通过重新录入全部或者部分信息来进行修改该信息。当用户对信息的内容感到满意时可以用模式键15，光标控制13，14以及相关的显示命令来存储该信息；向前将信息发送至存储的大量的通过数字键盘12或端口18(包括一个广播选项)输入的电话号码中的任意一个，或者通过输入一条或多条命令来应答先前已接收的寻呼，即在察看一条输入声音或者数据信息之后再次按播放/应答按键24。
在一些实现方式中，寻呼装置3的用户界面可以选择包括向上光标控制按钮13，向下光标控制按钮14，模式键15以及选择键16和/或者显示器24。在这些实现方式中，可以用最少量的用户控制按钮来实现大量的功能和模式。尽管字母数字键盘可能更灵活，但在缺少一个复杂的抓斗折页式插页键盘设计的情况下，键盘较大的尺寸使它无法插入到形状系数较小的寻呼机之中。如果采用了折页式插页抓斗键盘，则键盘最好在寻呼机的侧面和折叠部分都有按键。在不增加昂贵的键盘支出的情况下声音应答的使用提高了寻呼机的实用性和灵活性。在一些实现方式中，完全不需要键盘。简单的压簧通话开关，寻呼机就可以在声音的控制之下工作。此外，通过使用滚动、模式以及选择键可以使用户利用用户界面上有限数量的按键输入大量不同模式中的任意一种，从而极大地提高用户界面的功能。采用这种方法，用户可以只使用一部分按键生成呼叫和电子邮件，应答呼叫和电子邮件，以及检查和修改所存储的数据，例如存储的电话号码。
本寻呼机实现方式的一个主要特点是在寻呼机中采用了一个声音压缩处理器(例如数字信号处理器)以及在寻呼网络中(例如在无线基站中)采用了第二个声音解压处理器。例如，声音能以大约每秒2.5千位的序列被压缩。采用这种方法，寻呼机和寻呼网络之间的传输速率可能是一个较低的速度，例如每秒100，200，300，400或500位。通过放慢寻呼装置3a，3b，3c和寻呼网络4之间的传输速率，在仍允许进行特定的声音应答的情况下，可以节约功率。通过以较低的速度提供一条来自寻呼装置的返回链路(典型的情况为通信联系业务的形式而不是以一种蜂窝式电话业务的变型)，使得该寻呼机的成本和尺寸上所占的优势得以保持。
进而，输出数据将被分组以便在变化较大的时帧中被发送，并由与寻呼网络相关的信号处理器将其重编，从而传送回呼叫方。为得到更好的处理能力，回送给呼叫方的应答可以使用一个蜂窝中继或帧中继包配置来最大限度的降低与特定的包相关的额外开销量。
本声音应答寻呼装置使通信网络2中大量的有用的应用得以实现。例如，参照图4描述了通信网络2的工作的第一个示例的实施方式。图4所示为运行本发明的流程图。寻呼装置将持续正常运行(接收寻呼)，直至用户界面被寻呼装置用户启动(步骤40)，通常这是对接收到的呼叫和/或者对一个与始发/呼叫方号码(例如，被送到寻呼装置的一个号码)相通信的愿望的应答。一旦用户界面被触压，数字信号处理器就被启动(步骤41)并记录下经由麦克风接收到的用户声音信号，并使用预先编制的数字信号处理算法以数字形式存储声音。记录将持续到用户放开压簧通话开关26(步骤43，45)。为确保寻呼装置的低功率，记录时间的最大限度(例如5秒)可预先编好输入到数字信号处理器中。完成声音记录之后，数字信号处理器返回到空闲模式，该模式较记录声音需要较少的功率。在完成声音记录(用户释放用户界面)以及优选的用以进一步确认低功率状态的预先编制好的延迟期(短于实时应答)之后，RF发送器被启动(步骤44)以把所记录的声音信息发送到寻呼网络中的一个无线基站，该基站可能为所准备信道中具有最高接收信号强度的基站(步骤46)。为确保与呼叫方号码的最佳联接，寻呼装置在进行传统的蜂窝式电话建立步骤之后，会向准备信道发出一个始发请求，准备信道用一个确认信号加以应答，该确认信号用以指明到始发呼叫方号码的声音通信系统的声音联接通道有效。接收到确认信号之后，一旦建立起到呼叫方号码的声音联接，RF发送器就使用传统的无线处理技术，将在为接下来发送所准备的信道上把所记录的声音信息信号发送给呼叫方号码(或另一号码)。可以看到，本发明在不牺牲低功率的情况下为寻呼装置用户提供了声音应答能力。这确保了向寻呼装置用户输送熟悉的声音信息业务并增加了对始发呼叫号码声音信息反馈业务。
在可选的实现方案中，声音应答系统可以在任何数量的应用上所使用。例如，父母可利用声音应答系统来跟踪孩子。一旦接收到一个呼叫，孩子就可通知父母他/她的所在和预计回去的时间。进而，孩子可以让他们的父母来把他们从聚会、运动或其它活动的地方接走。此装置也可用于商业，用来与在外的维修人员保持联系。采用这种方法，维修人员就不用停下来去找电话或使用/携带无线电。维修人员只要用本寻呼装置应答即可。
在其它实现方式中，声音寻呼装置可由汽车协会和它的所有成员发布。寻呼装置并不昂贵，因此可以以很小的成本下发。汽车俱乐部的每一用户都可以把寻呼装置放在他们汽车的小工具箱内。可以预先编制程序使寻呼装置呼叫某一中心地点来报告所需的路边帮助，以及回复该车辆大约需要多少时间帮助才能够到达。采用这种方法，车中的人用语言来指出他/她的位置，而不用离开车辆去打信号求援，这就极大地提高了车主的安全。此外，寻呼装置作为可选设备可以预先装在车内。
在来发明的其它实现方式中，用户可以使用寻呼装置来检索和发送电子邮件。检索到的电子邮件被显示到寻呼装置的显示装置上。回复的电子邮件可以是以数字文件形式记录的声音，例如用XXX.WAV文件形式，这种文件形式可以被大多数现代电子邮件系统处理。采用这种方法，用户可以在远离终端的时候回复所接收的电子邮件。阅读电子邮件时，用户只需敲击代表XXX.WAV文件的图标即可。同样，为用户的声音邮件提供联接，这样就可以检查和回复声音邮件而无需使用电话。在这些和其它实现方式中，使用IRD端口把预先定义的电话号码，信息，姓名，地址，提示，日历等输入到用作便携式信息管理器的寻呼装置中是十分有用的。
在其它示例中，通过红外端口和/或者数字键盘，输入号码和/或者电子邮件地址输入装置中作为预编程的号码，这样就可以初始呼叫，使得用户给他或她的爱人发送一个声音和/或者电子邮件以告知他们一些紧急事件，例如一起吃饭或晚些回家吃饭。在另一个例子中，寻呼装置可以单独使用或与基于电子邮件的日历系统一起来提醒用户某一计划好的事件。例如，用户可以把某一天下午4:00安排的事件的警告输入到计算机的日历或通过用户界面(例如IRD端口)直接输入寻呼机中。如果利用日历程序，则当指示警告时，日历程序就会初始化一个发向寻呼机的电子邮件以提醒用户所计划的事件，邮件中还包含一条关于日历条目的信息。
此外，用户可以使用该寻呼机作为一个个人数字信息本，用来存储办公室内工作站中的个人电子邮件事件(例如要做的事)。例如，在开车回家的路上用户想起一件第二天要做的工作。用户可以使用寻呼装置给他/她自己发送一个数字声音记录的电子邮件来提醒自己做这件工作。
此外，在更进一步的实现方式中，用户或系统管理员可以在网络上通过一个命令代码序列把已更新的电话号码，电子邮件地址，和/或者操作代码直接下载到该寻呼装置。采用这种方法，所有的寻呼装置都可以被重新编程来适应新的特定功能，业务，和/或者已被修改的通信参数，比如地址(例如电话号码，电子邮件地址)。重编的程序可存储于非易失性存储装置中，例如语音处理电路31或控制电路34中的快速RAM之中。
尽管在本发明的说明中采用的是压簧通话按钮界面，但在其它实现方式中也可以使用不同的界面，例如触摸屏或声控界面。例如，前述的每一种用户界面功能都可通过触摸屏或声音识别命令序列来实现，这种方法在此类技术中已广为人知。因此，所附的权利要求书包括所有这些变动。
权利要求
1.一种用于寻呼通信系统中的寻呼机，包括一个麦克风，用来把接收到的声音信号转化为电信号；一个数字信号处理器，它与麦克风相联接，配置成用以接收、压缩电信号并以压缩的声音信号的形式存储；一个与数字信号处理器相联接的开关，用来有选择地启动数字信号处理器；以及一个与数字信号处理器相联接的射频(RF)发送器，用来在寻呼网络中向一个无线基站发送压缩的声音信号。
2.权利要求1的寻呼机，其中数字信号处理器包括一个空闲模式和一个工作模式，数字信号处理器配置成通常处于空闲模式，而在电信号的接收、压缩、或存储过程中处于工作模式。
3.权利要求1的寻呼机，其中压缩的声音被以小于实时的速度进行发送。
4.权利要求3的寻呼机，其中压缩的声音在发送之前被分组。
5.权利要求1的寻呼机，其中压缩的声音在不同于电信号被数字信号处理器压缩的时间段的时间内被发送。
6.权利要求1的寻呼机，其中开关是一个集成了记录、播放、反绕和停止的开关。
7.权利要求1的寻呼机，包括一个电话数字键盘，不具有实时声音通信能力。
8.权利要求1的寻呼机，包括一个红外端口。
9.权利要求8的寻呼机，其中红外端口包括将声音信息作为数字信号输出的电路。
10.权利要求8的寻呼机，其中的红外端口包括用于输入地址的电路。
11.权利要求10的寻呼机，其中的地址包括电话号码。
12.权利要求10的寻呼机，其中地址包括电子邮件地址。
13.权利要求1的寻呼机，包括一个显示器，一个模式键和一个用来选择操作模式的选择键。
14.权利要求1的寻呼机，其中包括一个显示器，用来在所接收到的信息中进行滚动的一个向上光标键和一个向下光标键。
15.一种对寻呼装置进行预编程的方法，包括用来把寻呼网上的操作参数下载到寻呼装置的非易失性存储器之中的方法，以及使用操作参数修改寻呼装置中处理器的运行的方法。
16.权利要求15的方法，其中下载操作参数包括下载用以控制寻呼装置操作的已变更的操作代码。
17.权利要求16的方法，其中使用操作参数包括在寻呼装置中添加附加的功能。
18.权利要求15的方法，其中下载操作参数包括下载已更新的电话号码或已更新的电子邮件地址。
19.一个通信网络包括一个寻呼网络，包括一个有控制信道的无线蜂窝基站；大量的通过控制信道与寻呼网络进行通信的寻呼装置，其中每一个寻呼装置包括一个用于将声音信号转化为电信号的麦克风，一个与麦克风相联接的数字信号处理器，用来接收、压缩和将电信号存储为压缩的声音信号，一个与数字信号处理器相联接的开关，用来可选择地启动数字信号处理器，以及一个与数字信号处理器相联接的射频(RF)发送器，用来向寻呼网络内的无线基站发送已压缩的声音信号。
20.权利要求19的通信网络包括一个本地网或一个广域网，它们与该寻呼网络相联接，用于把已压缩的声音信号做为电子邮件信息传送给指定的接收者。
21.权利要求20的通信网络，其中电子邮件信息在指定接收者打开邮件信息时，以图标形式出现，该邮件信息在启动时播放由寻呼装置所输入的声音信息。
22.权利要求20的通信网络，其中本地网或广域网包括国际互联网。
23.权利要求19的通信网络包括一个输入，对于一个用户选择的号码，它被配置为允许用户能够初始化分组的、非实时的声音呼叫。
24.权利要求19的通信网络包括一个用户界面和一个控制器，配置为允许用户把分组的、非实时的电子邮件信息送给用户所选择的电子邮件地址。
25.权利要求24的通信网络，其中的寻呼装置包括一个红外端口，配置为用来输入大量的用户可选择的电子邮件地址。
26.一种用于操作寻呼装置的方法，包括配置一个用以从电子日历系统向一个寻呼装置发送电子邮件信息来提醒寻呼装置用户某一计划好的事件的通信网络。
27.权利要求26的方法，其中寻呼装置显示一条有关已安排好事件的信息。
28.一种用于操作寻呼装置的方法，包括输入、数字化、存储和压缩声音然后向寻呼网络发送被压缩的声音。
29.权利要求28的方法，其中被压缩的声音被以小于实时的速率进行发送。
30.权利要求28的方法，包括在发送之前把已压缩的声音分组。
31.权利要求28的方法，包括在不同于声音被压缩期间的时间内发送压缩的声音。
32.权利要求28的方法，包括采用一个集成了记录、播放、反绕和停止的开关来输入声音。
33.权利要求28的方法，包括以电子邮件信息形式发送被压缩的声音。
全文摘要
本发明解决了允许用户对一个由寻呼装置接收到的寻呼,进行特定的(人工)声音应答的问题。本发明的一方面特性是寻呼装置包括在将应答发回呼叫方之前,接收并压缩对一个寻呼的声音应答的一个数字信号处理器。在本发明的进一方面特性,语音首先被记录和压缩,接着被发送到一个用来接着向呼叫方进行发送的无线基站。
文档编号H04W8/24GK1198643SQ9810648
公开日1998年11月11日 申请日期1998年4月10日 优先权日1997年4月14日
发明者理查德·罗伯特·夏夫利 申请人:美国电报电话公司