專利名稱：一種用語音形式傳輸非語音數(shù)據(jù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種用語音形式傳輸非語音數(shù)據(jù)的方法和以及實現(xiàn)該方法的裝置。
背景技術(shù)：
最初有線電話只用來進行語音會話，后來發(fā)明了傳真，將掃描的圖像信息以語音的方式傳輸出去。今天，更多的人用移動通信設(shè)備進行語音和數(shù)據(jù)通信。這些移動通信系統(tǒng)包括2G的GSM系統(tǒng)，3G的TD-SCDMA，WCDMA, CDMA2000系統(tǒng)。這些系統(tǒng)進行語音通信的方法是先將語音用聲碼器進行壓縮編碼，降低語音的比特速率，然后在指定的語音信道上進行傳輸。人們試圖在不改變現(xiàn)有2G，3G網(wǎng)絡(luò)的前提下在語音信道上傳輸數(shù)據(jù)。一種很自然的嘗試是在將待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換成偽語音數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過聲碼器壓縮編碼之后進行傳輸。實際上，直接這么做的數(shù)據(jù)還原率很低。這是因為自然語音一般低頻分量很小，而聲碼器作為一種參數(shù)編碼正是考慮到了自然語音的頻譜特性而設(shè)計的。而偽語音數(shù)據(jù)不具備自然語音的頻譜特性，當偽語音數(shù)據(jù)經(jīng)過聲碼器編碼，然后在接收端經(jīng)過聲碼器解碼時，還原的偽語音數(shù)據(jù)其低頻分量嚴重失真，從而導致原始數(shù)據(jù)無法恢復。一種改進的方案是在發(fā)送端形成偽語音數(shù)據(jù)之后先通過濾波，然后將濾波之后的數(shù)據(jù)通過語音編碼，在接收端把語音解碼之后的數(shù)據(jù)先做均衡再繼續(xù)處理，這樣做增加了系統(tǒng)的復雜度，而性能的改善也尚未達到數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸蟆?br>
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明提供了一種用語音形式傳輸非語音數(shù)據(jù)的方法，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將承載數(shù)據(jù)的符號直接映射在頻域，頻域低頻部分不放置符號，從而使得數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中得到更好的保護。語音聲碼器的輸入必須是實數(shù)，因為共軛對稱向量的離散傅里葉變換是實數(shù)，共軛反對稱向量的離散傅里葉變換是純虛數(shù)， 取其虛部即為實數(shù)。因此可將數(shù)據(jù)按照共軛對稱或共軛反對稱形式的映射。變換結(jié)果的實數(shù)部分或虛數(shù)部分是實數(shù)即看做是偽語音，將這些偽語音通過語音聲碼器編碼之后進行傳輸。本發(fā)明方法包括發(fā)送方法和與之對應(yīng)的接收方法發(fā)送方法包括以下5個步驟(1)將待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)進行信道編碼；(2)將編碼之后的比特映射為BPSK符號、QPSK符號、DQPSK符號、PSK符號、QAM符號之一或它們的組合；(3)取M個符號生成N維符號擴展向量；(4)對N維符號擴展向量用離散傅里葉逆變換IDFT或快速傅里葉逆變換IFFT或離散傅里葉變換DFT或快速傅里葉變換FFT進行預(yù)編碼，取變換結(jié)果的實數(shù)部分或虛數(shù)部分作為預(yù)編碼結(jié)果；(5)在預(yù)編碼后插入幀同步序列并通過語音編碼發(fā)送出去。優(yōu)選的，M個符號生成N維符號擴展向量的方法為M個符號和與其對應(yīng)的M個共軛符號對稱放置在N維符號擴展向量的2M個位置上；預(yù)編碼結(jié)果取離散傅里葉逆變換或快速傅里葉逆變換或離散傅里葉變換或快速傅里葉變換結(jié)果的實數(shù)部分。優(yōu)選的，M個符號生成N維符號擴展向量的方法為M個符號和與其對應(yīng)的M個負共軛符號對稱放置在N維符號擴展向量的2M個位置上；預(yù)編碼結(jié)果取離散傅里葉逆變換或快速傅里葉逆變換或離散傅里葉變換或快速傅里葉變換結(jié)果的虛數(shù)部分。優(yōu)選的，M個符號生成N維符號擴展向量的方法為N維符號擴展向量的第1個、第 2個、第N個位置之一或它們的組合不放置待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號。優(yōu)選的，語音編碼方法采用的是速率為12200比特每秒的聲碼器或8550比特每秒的聲碼器或13000比特每秒的聲碼器。接收方法包含以下5個步驟(1)將收到的包含有非語音數(shù)據(jù)的語音進行語音解碼；(2)獲取幀同步后按預(yù)編碼數(shù)據(jù)塊的起始位置截取數(shù)據(jù)塊，將截取的數(shù)據(jù)塊進行離散傅里葉變換或快速傅里葉變換或離散傅里葉逆變換或快速傅里葉逆變換從而獲得N 維接收符號擴展向量；(3)根據(jù)發(fā)送時使用的M個符號生成N維符號擴展向量的方法，從N維接收符號擴展向量中提取M個接收符號；(4)將M個接收符號解調(diào)為比特信息；(5)將比特信息進行信道譯碼，獲得發(fā)送的原始數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，從N維接收符號擴展向量中提取M個接收符號為從放置M個符號的對應(yīng)位置中取出M個接收數(shù)據(jù)，或從放置M個共軛符號的對應(yīng)位置中取出M個數(shù)據(jù)的共軛。優(yōu)選的，從N維接收符號擴展向量中提取M個接收符號為從放置M個符號的對應(yīng)位置中取出M個數(shù)據(jù)并乘上根號-1，或從放置M個負共軛符號的對應(yīng)位置中取出M個數(shù)據(jù)的共軛并乘上根號-1。為了實現(xiàn)上面的方法，本發(fā)明還提供了一種與所述發(fā)送方法和接收方法相適應(yīng)的發(fā)送裝置和接收裝置。發(fā)送裝置包括以下模塊信道編碼模塊用于將待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)源完成信道編碼；比特到符號調(diào)制模塊用于將比特數(shù)據(jù)映射成BPSK符號、QPSK符號、DQPSK符號、 PSK符號、QAM符號之一或它們的組合；串并轉(zhuǎn)換模塊用于將M個符號數(shù)據(jù)以共軛對稱或共軛反對稱的形式生成一個N 維符號擴展向量；預(yù)編碼模塊用于將N維符號擴展向量做離散傅里葉逆變換或快速傅里葉逆變換或離散傅里葉變換或快速傅里葉變換；同步序列插入模塊用于在預(yù)編碼之后的數(shù)據(jù)中插入同步序列；語音編碼模塊用于將插入同步序列之后的數(shù)據(jù)進行語音編碼。接收裝置包括以下模塊
語音解碼模塊用于將包含有非語音數(shù)據(jù)的語音進行語音解碼；同步模塊用于獲得幀同步；預(yù)編碼解碼模塊用于將截取的預(yù)編碼數(shù)據(jù)塊進行離散傅里葉變換或快速傅里葉變換或離散傅里葉逆變換或快速傅里葉逆變換；并串轉(zhuǎn)換模塊用于從N維接收符號擴展數(shù)據(jù)中提取M個接收符號；符號到比特解調(diào)模塊用于將接收符號數(shù)據(jù)解調(diào)出比特信息；信道譯碼模塊用于對解調(diào)出的比特信息進行信道譯碼從而獲得原始發(fā)送的比特。


圖1是本發(fā)明方法的發(fā)送方法流程圖；圖2是本發(fā)明方法的接收方法流程圖；圖3是本發(fā)明裝置的發(fā)送裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本發(fā)明裝置的接收裝置結(jié)構(gòu)框具體實施例方式本發(fā)明考慮到語音通過聲碼器的編碼然后解碼之后的頻譜特性，將數(shù)據(jù)直接映射到頻域，頻域的直流和低頻部分不放置有用數(shù)據(jù)，從而使得數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中得到更好的保護。將頻域的數(shù)據(jù)通過離散傅里葉逆變換轉(zhuǎn)成時域數(shù)據(jù)，時域數(shù)據(jù)即可看做是偽語音， 將這些偽語音先轉(zhuǎn)成PCM格式，然后通過語音聲碼器編碼之后傳輸出去。為了更好的闡述發(fā)明內(nèi)容，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。實施例1 如圖1所示為本實施例的發(fā)送流程圖，用語音形式傳輸非語音數(shù)據(jù)的發(fā)送方法包含以下步驟步驟101 將待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)先通過16比特CRC編碼，然后通過1/2速率的卷積編碼，再通過交織打亂順序；步驟102 將編碼交織之后的比特調(diào)制映射成QPSK符號；步驟103 取21個QPSK符號x0, X1, ...，X2O共軛對稱映射為64維的向量0,0,0, 0,0, X0, X1, ... , χ20,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,χ;0，χ;9,...，χ0, 0,0,0,0 ；步驟104 將以上64維的向量做離散傅里葉逆變換(IDFT)或快速傅里葉逆變換 (IFFT)，取變換結(jié)果的實數(shù)部分為預(yù)編碼的結(jié)果；步驟105 在每10個64維預(yù)編碼結(jié)果序列之間插入一個64維的同步幀序列，該同步幀序列由 21 維向量[1+i，1+i, 1-i, 1+i, 1-i, 1+i, l_i，l_i，l_i，-1+i, 1+i, 1+i, _l_i， l-i，l-i，l+i，-1+i, 1+i, 1+i, 1+i, -1+i]按照步驟 103 的方法生成，其中= λΡΙ ；步驟106 將以上生成的序列看做偽語音數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換成A律PCM編碼的格式，然后通過GSM的12. 2kbps增強型全速率(EFR)語音聲碼器進行語音編碼并發(fā)送出去。實施例2:實施例2是采樣實施例1方法發(fā)送的接收方法實施例，如圖2所示為本實施例的接收流程圖，接收方法是發(fā)送方法的逆過程，對應(yīng)的包含以下步驟
步驟201 將接收到的語音數(shù)據(jù)先通過GSM的12. 2kbps增強型全速率(EFR)聲碼器進行解碼，然后將A律PCM格式還原成原始語音的格式；步驟202 搜索同步幀序列獲得同步；步驟203 按預(yù)編碼數(shù)據(jù)塊的起始位置截取一個完整的預(yù)編碼塊做64維離散傅里葉變換(DFT)或64維快速傅里葉變換(FFT)；變換的結(jié)果為yQ，y1; ...，y63，由實數(shù)傅里葉變換的性質(zhì)有= yLn B K 63。步驟204 從64維變換結(jié)果y0, y1 . . . , y63中提取21個接收符號為Xi=yM,i = 0,1, .. ,20.或者采用以下等價方式Xi=Z64^iA = 0,1, .. ,20.步驟205 將QPSK符號解調(diào)為比特軟判決信息； 步驟206 將比特軟判決先解交織，然后進行維特比譯碼，再通過CRC校驗，若校驗通過，去除校驗位即可獲得原始的發(fā)送數(shù)據(jù)。離散傅里葉變換和離散傅里葉逆變換是一對互逆的運算，可以交換，即實施例1 步驟104中可以采用離散傅里葉變換或快速傅里葉變換，對應(yīng)的實施例2中步驟203則采用離散傅里葉逆變換或快速傅里葉逆變換。實施例3 如圖1所示為本實施例的發(fā)送流程圖，用語音形式傳輸非語音數(shù)據(jù)的發(fā)送方法包含以下步驟步驟101 將待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)先通過16比特CRC編碼，然通過1/2的Turbo編碼；步驟102 將Turbo編碼之后的比特一部分映射成QPSK符號，一部分映射成BPSK 符號；步驟103 取 21 個 QPSK 符號 χ。，X1, ... , x2(1，4 個 BPSK 符號 s0，S1, S2, S3，共軛反對稱映射成如下 64 維的向量[0，0，0，s0, S1, x0, X1, ... , x20, s2, S3,0,0,0,0,0,0,0,0,
0，S3，S2， "-^Qj ~^9”·” ~S” Sq J 0，0 J ；步驟104 將以上64維的向量做離散傅里葉變換或快速傅里葉變換，取變換結(jié)果的虛數(shù)部分為預(yù)編碼的結(jié)果；步驟105 在每20個64維預(yù)編碼結(jié)果序列之間插入一個1 維的同步幀序列，同步幀序列是實例1中的64維同步序列的兩次重復；步驟106 將以上生成的序列看做偽語音數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換成A律PCM編碼的格式，然后通過WCDMA的12. 2kbps自適應(yīng)多速率聲碼器(AMR)進行語音編碼并發(fā)送出去。實施例4:實施例4是采樣實施例3方法發(fā)送的接收方法實施例，如圖2所示為本實施例的接收流程圖，接收方法是發(fā)送方法的逆過程，對應(yīng)的包含以下步驟步驟201 將接收到的語音數(shù)據(jù)先通過WCDMA的12. 2kbps自適應(yīng)多速率聲碼器 (AMR)進行解碼，然后將A律PCM格式還原成原始語音的格式；步驟202 搜索同步幀序列獲得同步；步驟203 按預(yù)編碼數(shù)據(jù)塊的起始位置截取一個完整的預(yù)編碼塊做64維離散傅里葉變換逆變換或64維快速傅里葉逆變換；變換的結(jié)果為％，Y1,..., y63，由實數(shù)傅里葉變換的性質(zhì)有只.=K-,.,1。、63。步驟204 從64維變換結(jié)果y0, y1 . . . , y63中提取25個接收符號為
權(quán)利要求
1.一種用語音形式傳輸非語音數(shù)據(jù)的發(fā)送方法，該方法包括步驟(1)將待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)進行信道編碼；(2)將編碼之后的比特映射為BPSK符號、QPSK符號、DQPSK符號、PSK符號、QAM符號之一或它們的組合；(3)取M個符號生成N維符號擴展向量；(4)對N維符號擴展向量用離散傅里葉逆變換IDFT或快速傅里葉逆變換IFFT或離散傅里葉變換DFT或快速傅里葉變換FFT進行預(yù)編碼，取變換結(jié)果的實數(shù)部分或虛數(shù)部分作為預(yù)編碼結(jié)果；(5)在預(yù)編碼后插入幀同步序列并通過語音編碼發(fā)送出去。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于M個符號生成N維符號擴展向量的方法為 M個符號和與其對應(yīng)的M個共軛符號對稱放置在N維符號擴展向量的2M個位置上；預(yù)編碼結(jié)果取離散傅里葉逆變換或快速傅里葉逆變換或離散傅里葉變換或快速傅里葉變換結(jié)果的實數(shù)部分。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于M個符號生成N維符號擴展向量的方法為 M個符號和與其對應(yīng)的M個負共軛符號對稱放置在N維符號擴展向量的2M個位置上；預(yù)編碼結(jié)果取離散傅里葉逆變換或快速傅里葉逆變換或離散傅里葉變換或快速傅里葉變換結(jié)果的虛數(shù)部分。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，M個符號生成N維符號擴展向量的方法為N維符號擴展向量的第1個、第2個、第N個位置之一或它們的組合不放置待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，語音編碼方法采用的是速率為12200比特每秒的聲碼器或8550比特每秒的聲碼器或13000比特每秒的聲碼器。
6.一種用語音形式傳輸非語音數(shù)據(jù)的接收方法，該方法包括步驟(1)將收到的包含有非語音數(shù)據(jù)的語音進行語音解碼；(2)獲取幀同步后按預(yù)編碼數(shù)據(jù)塊的起始位置截取數(shù)據(jù)塊，將截取的數(shù)據(jù)塊進行離散傅里葉變換或快速傅里葉變換或離散傅里葉逆變換或快速傅里葉逆變換從而獲得N維接收符號擴展向量；(3)根據(jù)發(fā)送時使用的M個符號生成N維符號擴展向量的方法，從N維接收符號擴展向量中提取M個接收符號；(4)將M個接收符號解調(diào)為比特信息；(5)將比特信息進行信道譯碼，獲得發(fā)送的原始數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于從N維接收符號擴展向量中提取M個接收符號為從放置M個符號的對應(yīng)位置中取出M個接收數(shù)據(jù)，或從放置M個共軛符號的對應(yīng)位置中取出M個數(shù)據(jù)的共軛。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于從N維接收符號擴展向量中提取M個接收符號為從放置M個符號的對應(yīng)位置中取出M個數(shù)據(jù)并乘上根號-1，或從放置M個負共軛符號的對應(yīng)位置中取出M個數(shù)據(jù)的共軛并乘上根號-1。
9.一種用語音形式傳輸非語音數(shù)據(jù)的發(fā)送裝置，所述裝置包括信道編碼模塊用于將待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)源完成信道編碼；比特到符號調(diào)制模塊用于將比特數(shù)據(jù)映射成BPSK符號、QPSK符號、DQPSK符號、PSK符號、QAM符號之一或它們的組合；串并轉(zhuǎn)換模塊用于將M個符號數(shù)據(jù)以共軛對稱或共軛反對稱的形式生成一個N維符號擴展向量；預(yù)編碼模塊用于將N維符號擴展向量做離散傅里葉逆變換或快速傅里葉逆變換或離散傅里葉變換或快速傅里葉變換；同步序列插入模塊用于在預(yù)編碼之后的數(shù)據(jù)中插入同步序列； 語音編碼模塊用于將插入同步序列之后的數(shù)據(jù)進行語音編碼。
10. 一種用語音形式傳輸非語音數(shù)據(jù)的接收裝置，所述裝置包括 語音解碼模塊用于將包含有非語音數(shù)據(jù)的語音進行語音解碼； 同步模塊用于獲得幀同步；預(yù)編碼解碼模塊用于將截取的預(yù)編碼數(shù)據(jù)塊進行離散傅里葉變換或快速傅里葉變換或離散傅里葉逆變換或快速傅里葉逆變換；并串轉(zhuǎn)換模塊用于從N維接收符號擴展數(shù)據(jù)中提取M個接收符號；符號到比特解調(diào)模塊用于將接收符號數(shù)據(jù)解調(diào)出比特信息；信道譯碼模塊用于對解調(diào)出的比特信息進行信道譯碼從而獲得原始發(fā)送的比特。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用語音形式傳輸非語音數(shù)據(jù)的方法和裝置。發(fā)送端將待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)進行信道編碼，將編碼之后的比特映射為符號，取M個符號共軛對稱生成N維向量并對N維向量做快速傅里葉逆變換，變換之后插入幀同步序列并通過語音編碼發(fā)送出去。接收端從語音中獲得幀同步，從語音中取N維向量做快速傅里葉變換并從中提取M個符號，將M個符號解調(diào)為比特信息并譯碼還原出發(fā)送數(shù)據(jù)。本發(fā)明傳輸數(shù)據(jù)的方法和裝置，可以在不改變現(xiàn)有通信協(xié)議的前提下，在語音信道上實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號G10L19/00GK102185678SQ20111011349
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者李劍 申請人:李劍