專利名稱：通過數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的語音信道傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信，更具體地說涉及通過數(shù)字無線網(wǎng)絡(luò)“帶內(nèi)”的語音信道傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
蜂窩電話機(jī)允許用戶與另一用戶交談，而不必束縛于“陸線”。蜂窩電話機(jī)包括從 數(shù)字化的語音信號(hào)被語音編碼器編碼，隨后被調(diào)制到載波頻率上，所述載波頻率通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳送該語音信號(hào)。語音信號(hào)通過無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)被發(fā)送給無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的另一電話機(jī)或者被發(fā)送給陸線電話網(wǎng)絡(luò)中的另一電話機(jī)。在蜂窩和陸線電話網(wǎng)絡(luò)中使用不同的編碼器/解碼器(編譯碼器)、調(diào)制器、語音編碼器、自動(dòng)增益控制器(AGC)、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)、降噪電路和數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(D/A)。這些電話組件可實(shí)現(xiàn)用于對語音信號(hào)編碼和解碼的不同編碼方案。通信組件被設(shè)計(jì)成通過無線和陸線語音通信信道有效傳送語音信號(hào)。例如，數(shù)字語音編碼器使用預(yù)測編碼技術(shù)來表示語音信號(hào)。這些預(yù)測編碼器濾出噪聲(非語音信號(hào))，同時(shí)在通過語音信道傳送語音信號(hào)之前，壓縮和估計(jì)語音信號(hào)的頻率分量。當(dāng)諸如語音編碼器之類的語音通信設(shè)備被用于傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)會(huì)發(fā)生問題。語音編碼器可將代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的信號(hào)解釋為非語音信號(hào)。語音編碼器可能完全濾出或者破壞這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。于是，不能通過用于傳送語音信號(hào)的相同數(shù)字語音信道可靠地傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。有時(shí)用戶必須同時(shí)向另一位置既傳送語音信號(hào)又傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。例如，當(dāng)蜂窩電話機(jī)用戶呼叫“911”尋求緊急幫助時(shí)，用戶可能需要向呼叫中心發(fā)送數(shù)字位置數(shù)據(jù)，同時(shí)口頭向操作人員說明緊急情況。最好通過蜂窩電話機(jī)傳送該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而不必使用單獨(dú)的模擬無線調(diào)制解調(diào)器。因此存在通過數(shù)字無線通信網(wǎng)絡(luò)的語音信道傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了帶內(nèi)信令調(diào)制解調(diào)器通過數(shù)字無線通信網(wǎng)絡(luò)中的語音信道傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。輸入端接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。編碼器將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成合成人類語音的頻率特征的音頻音調(diào)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)還被編碼，以防止通信網(wǎng)絡(luò)中的語音編碼電路破壞代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的合成音頻音調(diào)。輸出端隨后將合成的音頻音調(diào)輸出給數(shù)字無線通信網(wǎng)絡(luò)的語音信道。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種通過數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的語音信道傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括
接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸入端；將所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成音頻音調(diào)的處理器；和將所述音頻音調(diào)輸出給數(shù)字傳輸電路的輸出端，其中所述數(shù)字傳輸電路按照對語音信號(hào)編碼的相同方式對所述音頻音調(diào)編碼，并且通過所述數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)中與用于傳送語音信號(hào)相同的語音信道，傳送所述編碼后的音頻音調(diào)。


參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的下述詳細(xì)說明，本發(fā)明的前述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。圖I表示根據(jù)本發(fā)明提供帶內(nèi)信令(IBS)的無線通信網(wǎng)絡(luò)。圖2詳細(xì)說明與根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的IBS調(diào)制解調(diào)器耦接的蜂窩電話機(jī)。 圖3是根據(jù)本發(fā)明的IBS調(diào)制解調(diào)器的另一實(shí)施例。圖4詳細(xì)說明IBS調(diào)制解調(diào)器編碼器。圖5是IBS分組的示意圖。圖6是從IBS調(diào)制器輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)的示意圖。圖7表示了自動(dòng)增益控制器如何破壞數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。圖8表示了數(shù)字無線網(wǎng)絡(luò)如何能夠?yàn)V除數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)。圖9詳細(xì)表示與IBS調(diào)制解調(diào)器解碼器耦接的接收電路。圖10是圖9中所示的IBS解碼器的狀態(tài)圖。圖11是表示IBS解碼器中的搜索狀態(tài)的方框圖。圖12是表示IBS解碼器中的激活狀態(tài)的方框圖。圖13是表示IBS解碼器中的時(shí)鐘恢復(fù)狀態(tài)的方框圖。圖14是當(dāng)IBS調(diào)制解調(diào)器位于可拆卸的電池組中時(shí)的蜂窩電話機(jī)的示意圖。圖15是表示通過IBS調(diào)制解調(diào)器與蜂窩電話機(jī)耦接的不同數(shù)據(jù)源的示意圖。圖16是表示使用聲卡的IBS調(diào)制解調(diào)器的實(shí)現(xiàn)的示意圖。圖17和18是表示釁16中的聲卡如何工作的方框圖。圖19是IBS調(diào)制解調(diào)器的同步電路的方框圖。圖20是圖19中的同步電路的詳細(xì)圖。圖21是表示圖19中的同步電路如何工作的計(jì)時(shí)圖。圖22表不了同步電路如何確定最佳同步開始時(shí)間。圖23是同步電路的一種備選實(shí)現(xiàn)。圖24是多信道IBS調(diào)制解調(diào)器的編碼器圖。圖25是多信道IBS調(diào)制解調(diào)器的解碼器圖。圖26和27表示圖24和25中所示的多信道IBS調(diào)制解調(diào)器的不同信道配置。圖28是多載波IBS調(diào)制解調(diào)器的編碼器圖。圖29是多載波IBS調(diào)制解調(diào)器的解碼器圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1，無線通信網(wǎng)絡(luò)12包括從用戶23接收語音信號(hào)22的蜂窩電話機(jī)14。蜂窩電話機(jī)14中的語音編碼器18將語音信號(hào)22編碼成通過無線數(shù)字語音信道34傳送的編碼數(shù)字語音信號(hào)31(小區(qū)呼叫(cell call))。蜂窩電話機(jī)14將編碼語音信號(hào)31傳送給蜂窩通信站點(diǎn)(小區(qū)站點(diǎn))36，所述蜂窩通信站點(diǎn)將小區(qū)呼叫轉(zhuǎn)播給蜂窩通信交換系統(tǒng)(CTSS)38。CTSS 38或者將小區(qū)呼叫連接到無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)12中的另一蜂窩電話機(jī)，或者作為線路交換呼叫連接到PSTN網(wǎng)絡(luò)42上的陸線電話機(jī)，或者作為IP語音(VoIP)呼叫通過分組交換網(wǎng)際協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)46發(fā)送該小區(qū)呼叫。該小區(qū)呼叫也可從PSTN網(wǎng)絡(luò)42回送給蜂窩網(wǎng)絡(luò)12或者從PSTN網(wǎng)絡(luò)42發(fā)送給IP網(wǎng)絡(luò)46，或者反之亦然。小區(qū)呼叫最后到達(dá)和最初在蜂窩電話機(jī)14上輸入的目的地電話號(hào)碼對應(yīng)的 電話機(jī)44。在蜂窩網(wǎng)絡(luò)12中的任意點(diǎn)，例如在PSTN網(wǎng)絡(luò)42和IP網(wǎng)絡(luò)46中可插入額外的數(shù)據(jù)，并且該信號(hào)被重新調(diào)制，以便通過有線或蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸。這種數(shù)據(jù)可以是和系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如路由信息、長途或價(jià)目表信息等。帶內(nèi)信令(IBS)調(diào)制解調(diào)器28使蜂窩電話機(jī)14能夠通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)12的無線電信道34，送來自于數(shù)據(jù)源30的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29。IBS調(diào)制解調(diào)器28將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29調(diào)制成合成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)26。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)26防止蜂窩網(wǎng)絡(luò)12和陸線網(wǎng)絡(luò)42中的編碼組件，例如語音編碼器18破壞數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。IBS調(diào)制解調(diào)器28中使用的編碼和調(diào)制方案允許通過蜂窩電話機(jī)14中使用的對語音信號(hào)22編碼的相同語音編碼器18傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29。利用這種技術(shù)，可增強(qiáng)諸如自動(dòng)售貨機(jī)之類的器具。合成音調(diào)被定義成代表也具有信令特性的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的信號(hào)，所述信令特性使得所述信號(hào)能夠由語音編碼器進(jìn)行編碼和解碼，而不會(huì)失去信號(hào)中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息。在一個(gè)例子中，頻移鍵控(FSK)信號(hào)被用于產(chǎn)生人類語音的語音范圍內(nèi)不同頻率下的合成音調(diào)。IBS調(diào)制解調(diào)器28使得能夠利用相同的蜂窩電話機(jī)電路，通過相同的數(shù)字語音信道傳送語音信號(hào)22和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29。這可避免用戶不得不利用單獨(dú)的無線調(diào)制解調(diào)器傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且允許蜂窩電話機(jī)用戶在相同的數(shù)字無線呼叫內(nèi)進(jìn)行交談和發(fā)送數(shù)據(jù)。本發(fā)明將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29調(diào)制成合成的語音音調(diào)。這可防止蜂窩電話機(jī)語音編碼器18過濾或破壞與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29有關(guān)的二進(jìn)制數(shù)值。相同的蜂窩電話機(jī)收發(fā)器和編碼電路被用于傳送和接收語音信號(hào)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。這使得IBS調(diào)制解調(diào)器28能夠比獨(dú)立的無線調(diào)制解調(diào)器小得多，更簡單并且能量效率更高。在一些實(shí)施例中，僅僅利用蜂窩電話機(jī)14中的現(xiàn)有硬件組件，完全以軟件的形式實(shí)現(xiàn)ISB調(diào)制解調(diào)器28。一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器40位于無線網(wǎng)絡(luò)12、PSTN網(wǎng)絡(luò)42或IP網(wǎng)絡(luò)46中的任意不同位置。每個(gè)服務(wù)器40包括一個(gè)或多個(gè)對通過數(shù)字語音信道34傳送和接收的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29編碼、檢測和解碼的IBS調(diào)制解調(diào)器28。解碼后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或者在服務(wù)器40被處理，或者被發(fā)送給另一計(jì)算機(jī)，例如計(jì)算機(jī)50。參見圖2，IBS調(diào)制解調(diào)器28的第一傳送部分包括IBS編碼器52和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)54。一般利用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)實(shí)現(xiàn)IBS編碼器52。數(shù)據(jù)源30代表需要數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的無線傳送或接收的任意裝置。例如，數(shù)據(jù)源30可以是膝上型計(jì)算機(jī)、掌上型計(jì)算機(jī)或者全球定位系統(tǒng)(GPS)(參見圖15)。數(shù)據(jù)源30將數(shù)字位流29輸出給IBS編碼器52。IBS編碼器52將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29轉(zhuǎn)換成專門格式化的IBS分組，以便通過數(shù)字無線語音信道傳送。IBS編碼器52隨后將二進(jìn)制位從IBS分組轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)，所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)隨后被送入D/A轉(zhuǎn)換器54。IBS調(diào)制解調(diào)器28輸出均代表音頻音調(diào)的幅度和相位分量的二進(jìn)制數(shù)值。D/A轉(zhuǎn)換器54將這些數(shù)字?jǐn)?shù)值轉(zhuǎn)換成模擬音頻音調(diào)26，所述模擬音頻音調(diào)26隨后被輸出給蜂窩電話機(jī)14上的輔助音頻端口 15。蜂窩電話機(jī)14隨后處理模擬音頻音調(diào)26。蜂窩電話機(jī)14中的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器16將合成的模擬音頻音調(diào)26編碼成數(shù)字?jǐn)?shù)值。語音編碼器18將合成音調(diào)26的數(shù)字表現(xiàn)編碼成編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)32，并且將編碼數(shù)據(jù)輸出給收發(fā)器19，收發(fā)器19通過數(shù)字語音信道34傳送編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)32。從D/A轉(zhuǎn)換器26輸出的合成音頻音調(diào)26的優(yōu)選電壓約為25毫伏(正負(fù)峰間幅值)。該電壓水平可防止音頻音調(diào)26使蜂窩電話機(jī)14中的語音信道電路飽和。
由于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29通過蜂窩電話機(jī)14中的現(xiàn)有輔助免手音頻端口 15被輸入，因此IBS調(diào)制解調(diào)器28可被安裝成可使任意數(shù)據(jù)源30與蜂窩電話機(jī)14相連的售后裝置。數(shù)據(jù)源30可以任意數(shù)字格式傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29。例如，可通過RS-232接口、通用串行總線(USB)接口或者任意其它串行或并行接口發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29。圖3表示IBS調(diào)制解調(diào)器28的備選實(shí)施例。圖3中的IBS調(diào)制解調(diào)器28位于蜂窩電話機(jī)14內(nèi)，并且通過利用現(xiàn)有的蜂窩電話機(jī)處理器或者利用其自身組件和現(xiàn)有蜂窩電話機(jī)組件的某些組合，以軟件的形式實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例中，蜂窩電話機(jī)14可包括從外部數(shù)據(jù)源30接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29的數(shù)據(jù)端口 56。在備選實(shí)施例中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)源30在蜂窩電話機(jī)14內(nèi)部。例如，數(shù)據(jù)源30可以是包括用于從GPS衛(wèi)星(圖14)接收全球定位數(shù)據(jù)的GPS接收器(未示出)的全球定位系統(tǒng)(GPS)芯片。一般通過利用DSP以軟件的形式實(shí)現(xiàn)上述圖3中的IBS編碼器52，并且可使用用于實(shí)現(xiàn)語音編碼器18的相同DSP。D/A轉(zhuǎn)換器54將代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29的合成音頻音調(diào)輸出給蜂窩電話機(jī)14的內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器16。備選實(shí)施例中的IBS編碼器52不僅將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29合成為音頻音調(diào)，而且還量化數(shù)字頻率值。IBS編碼器52隨后直接將量化數(shù)據(jù)55輸入語音編碼器18。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，在實(shí)現(xiàn)語音編碼器18的相同DSP內(nèi)，完全以軟件的形式實(shí)現(xiàn)IBS編碼器52。語音編碼器18使用與無線通信網(wǎng)絡(luò)12 (圖I)相關(guān)的特定編碼方案。例如，語音編碼器18可以是將語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字CDMA信號(hào)的VCELP編碼器。A/D轉(zhuǎn)換器16、D/A轉(zhuǎn)換器54和收發(fā)器19是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的現(xiàn)有蜂窩電話機(jī)組件。重要的是注意ISB編碼器52能夠利用傳送語音信號(hào)的相同蜂窩電話機(jī)電路傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29。IBS編碼器52防止A/D轉(zhuǎn)換器16、語音編碼器18或者收發(fā)器19進(jìn)行的任意信號(hào)近似、量化、編碼、調(diào)制等破壞或?yàn)V除數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29的任意二進(jìn)制位。圖4詳細(xì)說明了圖2和圖3中所示的IBS編碼器52。數(shù)據(jù)緩沖器58保存來自于數(shù)據(jù)源30的二進(jìn)制位流29。分組器60將緩沖器58中的二進(jìn)制位分割成包含IBS分組有效負(fù)載的字節(jié)。分組格式化器62添加幫助防止IBS分組有效負(fù)載的破壞的分組前置碼和后同步碼。隨后IBS調(diào)制器64利用兩個(gè)或多個(gè)不同頻率66和68調(diào)制IBS分組中的二進(jìn)制位，以便產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)69。
_0] 防止語音信道中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的破壞蜂窩電話機(jī)語音編碼器通過利用試圖在不必發(fā)送與人類語音相關(guān)的所有信息的情況下，描述語音信號(hào)的預(yù)測編碼技術(shù)，增大語音信道中的帶寬。如果在語音信道中產(chǎn)生任何非自然的頻率或音調(diào)(即代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的頻率)，這些頻率可能被語音編碼器18 (圖2)否決。例如，如果數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)的幅度大于正常語音信號(hào)的幅度，或者在過長的一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生相同的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)，則語音編碼器18會(huì)濾出該高幅值或者延長的頻率信號(hào)。根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)的編碼方式，由這些非自然音頻音調(diào)代表的數(shù)字位可能部分或者整個(gè)地從語音信道中被除去。IBS編碼器52以語音編碼器不會(huì)濾出或破壞代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的音調(diào)的方式對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)29編碼。IBS編碼器52通過控制用于表示二進(jìn)制位值的合成音頻音調(diào)的幅度、時(shí)間周期和模式來完成這一點(diǎn)。參見圖5，分組格式化器62 (圖4)將分組前置碼73和報(bào)頭75添加到IBS分組70之前。分組前置碼73包括前置碼模式72和sync模式74。檢查和78和分組后同步碼79 被附到IBS分組70的后端。圖6表示從IBS調(diào)制器64 (圖4)輸出的合成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)69。IBS調(diào)制器64 (圖
4)將IBS分組70中的數(shù)字位轉(zhuǎn)換成兩種不同音調(diào)之一。第一種音調(diào)產(chǎn)生于fl頻率下，并代表二進(jìn)制“I”值，第二種音調(diào)產(chǎn)生于f2頻率下，并代表二進(jìn)制“0”值。在一個(gè)實(shí)施例中，fl頻率為600Hz, f2頻率為500Hz。已確定產(chǎn)生代表二進(jìn)制位值的音調(diào)的最有效頻率范圍在400Hz和1000Hz之間的某處。IBS調(diào)制器64包括用于產(chǎn)生代表H和f2頻率下的不同幅度和相位值的數(shù)字?jǐn)?shù)值的正弦和余弦表格。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在語音信道34上以100位/秒的波特率輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。已發(fā)現(xiàn)該波特率可有效防止各種各樣不同蜂窩電話機(jī)語音編碼器破壞數(shù)字音頻數(shù)據(jù)。各個(gè)n和f2音調(diào)的正弦波開始并終止于零幅度點(diǎn)，并且持續(xù)10毫秒。對于每個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào),產(chǎn)生80個(gè)樣本。參見圖7，自動(dòng)增益控制器(AGC)80是蜂窩電話機(jī)14中使用的一種編碼功能元件。AGC 80可以是位于實(shí)現(xiàn)語音編碼器18的相同DSP中的軟件。AGC 80按比例放大語音信號(hào)中的瞬時(shí)能量變化。存在一段時(shí)間沒有向AGC 80輸入任何語音信號(hào)時(shí)，之后跟隨包含IBS分組70的始點(diǎn)的一系列音頻音調(diào)82的情況。AGC 80按比例放大位于IBS分組70始點(diǎn)的第一組音調(diào)82。在IBS分組70的終點(diǎn)之后，AGC 80還超前檢查零信號(hào)水平84，并將按比例放大位于IBS分組70終點(diǎn)的音調(diào)83，作為其預(yù)測縮放方案的一部分。這種縮放防止當(dāng)在語音信道中發(fā)生瞬時(shí)能量變化時(shí)信號(hào)或噪聲的過分放大。如前面圖6中所示，IBS分組70的“I”和“0”位分別由音調(diào)fl和f2代表。如果這些音調(diào)被AGC 80放大，則在編碼中可能丟棄由這些頻率代表的數(shù)字位。例如，語音編碼器18可將放大后的音調(diào)看作噪聲，并將它們從語音信道中濾除。為了防止無意濾除代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的音調(diào)，圖5中的IBS分組70包括前置碼位72和后同步碼位79。前置碼位72和后同步碼位79不包含來自數(shù)據(jù)源的任意數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)位29，但是包括一定數(shù)目的犧牲位，所述犧牲位不是檢測或?qū)BS分組70編碼所必需的。從而，為前置碼和后同步碼中的這些犧牲位產(chǎn)生的音調(diào)可被AGC 80按比例縮放或者過濾，而不會(huì)影響包含在IBS分組有效負(fù)載76中的任意數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。前置碼72和sync模式74中的位模式被專門格式化，以進(jìn)一步防止破壞分組有效負(fù)載76。隨機(jī)序列和/或交替的二進(jìn)制位“I”- “0”序列被用在前置碼72和/或sync模式74中。這些交替或者隨機(jī)位模式防止蜂窩電話機(jī)語音編碼器18中的自適應(yīng)過濾器(圖2)濾除代表IBS分組70中剩余二進(jìn)制位的音調(diào)。參見圖8，自適應(yīng)過濾器圍繞當(dāng)前通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送的頻率作出適應(yīng)。例如如果當(dāng)前正在傳送長周期的相同fl音調(diào)，則蜂窩電話機(jī)中使用的自適應(yīng)過濾器可圍繞如過濾器86所示的fl頻譜作出適應(yīng)。另一頻率f2下的另一短音調(diào)可緊隨長周期的H音調(diào)之后。如果過濾器86太慢以致不能作出適應(yīng)，則會(huì)從語音信道濾除頭幾個(gè)f2音調(diào)。如果濾除的f2音調(diào)代表IBS位流中的二進(jìn)制位，則這些二進(jìn)制位被丟失。為了防止蜂窩電話機(jī)中的自適應(yīng)過濾器丟棄二進(jìn)制位，前置碼73的一些部分包括隨機(jī)的或者交替的“I”- “0”位模式。這使由過濾器88所示的自適應(yīng)過濾器預(yù)先作好準(zhǔn)備。前置碼73 (圖5)試圖包括可能或者確實(shí)產(chǎn)生于分組有效負(fù)載76中的一部分相同位序列。例如，IBS編碼器52可超前檢查有效負(fù)載76中的位模式。隨后編碼器52可將二進(jìn)制 位的子集放入一部分前置碼中，以代表分組有效負(fù)載中的位序列。這使自適應(yīng)過濾器為相同持續(xù)時(shí)間，并且以可能遵循IBS分組有效負(fù)載76中類似序列的相同fl和f2頻率做好準(zhǔn)備。從而，自適應(yīng)過濾器不太可能濾出實(shí)際代表正在傳送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的音調(diào)。圖9是接收無線電信道34中的語音和數(shù)據(jù)信號(hào)的接收電路91的方框圖。IBS調(diào)制解調(diào)器28還包括檢測并對在語音信道34中傳送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)解碼的IBS解碼器98。接收電路91位于從小區(qū)站點(diǎn)36 (圖I)接收無線傳輸?shù)腃TSS 38 (圖I)處。同樣的接收電路91還位于蜂窩電話機(jī)14中。如同前面在圖2和圖3中所述那樣，IBS調(diào)制解調(diào)器28的解碼器部分可位于蜂窩電話機(jī)14外面或者可位于蜂窩電話機(jī)14之內(nèi)。虛線104表示位于蜂窩電話機(jī)之外的IBS調(diào)制解調(diào)器28，虛線106表示位于蜂窩電話機(jī)之內(nèi)的內(nèi)置IBS調(diào)制解調(diào)器28。IBS調(diào)制解調(diào)器14可位于PSTN網(wǎng)絡(luò)42或者IP網(wǎng)絡(luò)46 (圖I)中的任意電話機(jī)位置。當(dāng)IBS調(diào)制解調(diào)器28與陸線耦接時(shí)，接收電路91可不同。但是，通過經(jīng)電話線的語音信道上傳送和接收合成音調(diào)，IBS調(diào)制解調(diào)器28按照相同的原理工作。無線電信道34中的信號(hào)由收發(fā)器90接收。語音編碼器92譯解接收的信號(hào)。例如，語音編碼器92可譯解在TDMA、CDMA、AMPS等中傳送的信號(hào)。D/A轉(zhuǎn)換器94將數(shù)字語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。模擬語音信號(hào)隨后從音頻揚(yáng)聲器17輸出。如果IBS調(diào)制解調(diào)器28在接收電路91之外，則A/D轉(zhuǎn)換器96將模擬信號(hào)重新轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。IBS解碼器98將代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的任意音調(diào)重新解調(diào)成數(shù)字IBS分組。分組分解器100從IBS分組70分解分組有效負(fù)載，并且將解碼后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)緩沖器102 中。圖10是說明圖9中的IBS解碼器98如何工作的狀態(tài)圖。IBS解碼器98反復(fù)對從無線電信道34接收的語音信號(hào)采樣并解碼。狀態(tài)110搜索語音信號(hào)中代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的音調(diào)。如果數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)的頻率范圍內(nèi)音調(diào)的信噪比(SNR)大于預(yù)定值，則IBS解碼器98進(jìn)入激活狀態(tài)112。激活狀態(tài)112收集音調(diào)樣本。如果在激活狀態(tài)112內(nèi)的任意時(shí)間，SNR低于激活閾值，或者在收集到足夠的音調(diào)樣本之前超時(shí)，則IBS解碼器98返回搜索狀態(tài)110，并且再次開始搜索數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)。
在收集許多樣本之后，IBS解碼器98查找識(shí)別IBS分組70中的前置碼73 (圖5)的二進(jìn)制位。如果檢測到前置碼73，則IBS解碼器98前進(jìn)到時(shí)鐘恢復(fù)狀態(tài)114。時(shí)鐘恢復(fù)狀態(tài)114與IBS分組70中的同步模式74 (圖5)同步。IBS解碼器98隨后在狀態(tài)116下對分組有效負(fù)載76解調(diào)。如果沒有找到前置碼73，則IBS解碼器98返回搜索狀態(tài)110，開始再次搜索IBS分組70的起點(diǎn)。IBS解碼器98解調(diào)所有的分組有效負(fù)載76，隨后進(jìn)行檢查和78，作為已成功解調(diào)有效IBS分組70的最終確認(rèn)?？刂齐S后返回到搜索狀態(tài)110，開始搜索下一 IBS分組70。圖11是IBS解碼器98的搜索狀態(tài)110的詳細(xì)圖。搜索狀態(tài)110使用帶內(nèi)和帶外過濾。下述說明中使用的“帶內(nèi)”指的是代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)二進(jìn)制“I”值的音調(diào)(500Hz)和代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)二進(jìn)制“0”值的音調(diào)(600Hz)的頻率范圍內(nèi)的音調(diào)。第一帶通濾波器118 (帶內(nèi))測量語音信道中在約400Hz-700Hz頻率范圍內(nèi)的信號(hào) 的能量。第二帶通濾波器120 (帶外)測量語音信道中在400Hz-700Hz范圍外的信號(hào)的能量。在方框122中計(jì)算帶內(nèi)能量和帶外能量之間的信噪比(SNR)。如果在語音信道中存在代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的音調(diào)，則帶內(nèi)濾波器118測得的能量將遠(yuǎn)大于帶外濾波器120測得的能量。如果在比較器124中SNR低于選擇的閾值，則確定語音信道中的信號(hào)是實(shí)際的語音信號(hào)或者是噪聲。如果SNR高于閾值，則IBS解碼器98確定音調(diào)代表帶內(nèi)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。當(dāng)檢測到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，IBS解碼98前進(jìn)到激活狀態(tài)112 (圖10)，開始搜索IBS分組70的起點(diǎn)。圖12表示IBS解碼器98的激活狀態(tài)。當(dāng)在語音信道中檢測到帶內(nèi)音調(diào)時(shí)，搜索狀態(tài)110通知方框130。在方框132中利用與單個(gè)二進(jìn)制位相關(guān)的許多樣本對音頻音調(diào)的樣本開窗。在一個(gè)實(shí)施例中，獲取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)的80個(gè)樣本，并用零填充，隨后使之與離散傅里葉變換(DFT)發(fā)生聯(lián)系。第一 DFT具有代表500Hz音調(diào)的系數(shù)，并在方框134中被應(yīng)用于開窗數(shù)據(jù)。如果樣本包含500Hz音調(diào)(“0” 二進(jìn)制位值)，則第一 DFT產(chǎn)生高相關(guān)值。第二 DFT代表600Hz音調(diào)，并且在方框136中被應(yīng)用于開窗數(shù)據(jù)。如果開窗樣本包含600Hz音調(diào)(“I”二進(jìn)制位值)，則第二 DFT產(chǎn)生高相關(guān)值。方框138根據(jù)500Hz DFT或600HzDFT中哪個(gè)產(chǎn)生最大的相關(guān)值，為開窗數(shù)據(jù)選擇二進(jìn)制“0”或二進(jìn)制“ I ”位值。在判定方框140中，IBS解碼器98繼續(xù)對音調(diào)解調(diào)，直到檢測到IBS分組70的前置碼為止。IBS解碼器98隨后前進(jìn)到時(shí)鐘恢復(fù)狀態(tài)114 (圖13)，以便與IBS分組70中的sync模式74 (圖5)同步。如果在能夠驗(yàn)證前置碼73之前，需要解調(diào)更多的二進(jìn)制位，則判定方框140返回方框132，并對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)的下80個(gè)樣本開窗和解調(diào)。圖13描述IBS解碼器98的時(shí)鐘恢復(fù)狀態(tài)114。在激活狀態(tài)112中檢測到IBS分組70中的前置碼73之后，時(shí)鐘恢復(fù)狀態(tài)114對與sync模式74 (圖5)相關(guān)的下一串二進(jìn)制位解調(diào)。時(shí)鐘恢復(fù)狀態(tài)114使音調(diào)樣本和在激活狀態(tài)112中描述的相關(guān)過濾器的中心對準(zhǔn)。這提高了對IBS分組有效負(fù)載76解調(diào)時(shí)解碼器的精度。判定方框142查找IBS分組70中的sync模式74。如果在解調(diào)下一音調(diào)之后，沒有找到sync模式74，則判定方框142在方框148中使用于對sync模式74采樣的窗口偏移一個(gè)樣本。隨后判定方框150重新檢查sync模式74。如果找到sync模式74,則判定方框144確定檢測到的sync模式的功率比。該功率比代表解調(diào)器與sync模式有多同步的置信度。將該功率比與對于不同的窗口移位采樣位置得到的功率比進(jìn)行比較。如果該功率比大于前一采樣位置的功率比，則在方框146中將該功率比保存為新的最大功率比。如果sync模式74的功率比小于先前測量的功率比，則在方框148中，解碼器使采樣窗口偏移一個(gè)樣本位置。隨后確定移位窗口的功率比，并在判定方框144中將其與當(dāng)前的最大功率比進(jìn)行比較。移動(dòng)窗口直到找到sync模式74的最大功率比為止。最大功率比處的窗口偏移值被用于使解調(diào)器相關(guān)過濾器和IBS分組報(bào)頭75中的第一位77 (圖5)的中心樣本對準(zhǔn)。IBS解碼器89隨后跳到解調(diào)狀態(tài)116(圖10)，在解調(diào)狀態(tài)下，確定的窗口偏移被用于解調(diào)代表分組有效負(fù)載位76和檢查和位78的剩余500Hz和600Hz音調(diào)。解調(diào)狀態(tài)116按照和激活狀態(tài)(圖12)中相同的方式，使fl和f2音調(diào)和DFT相關(guān)。檢查和位78隨后被用作驗(yàn)證已接收并準(zhǔn)確譯解有效IBS分組的最終檢驗(yàn)。圖14表示了位于與蜂窩電話機(jī)14相連的電池組中的IBS調(diào)制解調(diào)器28。免手語音信道引線200使IBS調(diào)制解調(diào)器28與蜂窩電話機(jī)14中的語音信道202耦接。開關(guān)204 使來自麥克風(fēng)17的語音信號(hào)或者來自IBS調(diào)制解調(diào)器28的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)與語音信道202耦接。通過蜂窩電話機(jī)14中屏幕上的菜單(圖中未示出)，或者借助伸出電池組208后端的按鈕206控制開關(guān)204。開關(guān)204也可由蜂窩電話機(jī)14的鍵盤上的按鍵之一控制。按鈕206也可用于起動(dòng)通過IBS調(diào)制解調(diào)器28提供的其它功能。例如，全球定位系統(tǒng)(GPS)包括位于電池組208中的GPS接收器210。GPS接收器210從GPS衛(wèi)星212接收GPS數(shù)據(jù)。在緊急情況下，蜂窩電話機(jī)操作者只需按壓按鈕206。按壓按鈕206自動(dòng)使GPS接收器210收集來自于GPS衛(wèi)星212的GPS數(shù)據(jù)。同時(shí)，開關(guān)204將IBS調(diào)制解調(diào)器28連接到蜂窩電話機(jī)14的語音信道202上。從而激活I(lǐng)BS調(diào)制解調(diào)器28。一旦在IBS調(diào)制解調(diào)器28中收集GPS數(shù)據(jù)，則該數(shù)據(jù)就被IBS調(diào)制解調(diào)器28格式化、編碼并輸出給蜂窩電話機(jī)14的語音信道202。用戶23可在手動(dòng)呼叫某一電話號(hào)碼之后的任意時(shí)刻按壓按鈕206。在建立與另一端點(diǎn)的語音信道之后，用戶23按壓按鈕206。開關(guān)204連接到IBS調(diào)制解調(diào)器28，IBS調(diào)制解調(diào)器28被激活。隨后GPS數(shù)據(jù)(或者其它數(shù)字源)經(jīng)IBS調(diào)制解調(diào)器28，以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)的形式通過建立的語音信道發(fā)送給端點(diǎn)。在數(shù)據(jù)被成功傳送之后，用戶再次按下按鈕206，使開關(guān)204重新與音頻接收器17相連。圖15表示可與IBS調(diào)制解調(diào)器28相連的不同類型的數(shù)據(jù)源。掌上型計(jì)算機(jī)212、GPS接收器214或者計(jì)算機(jī)216等均可與IBS調(diào)制解調(diào)器28耦接。IBS調(diào)制解調(diào)器28將來自上述裝置的位輸出轉(zhuǎn)換成隨后通過無線網(wǎng)絡(luò)中的無線電信道34輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)音調(diào)。由于可通過蜂窩電話機(jī)14將數(shù)據(jù)傳送給另一端點(diǎn)，因此裝置212、214或216都不需要單獨(dú)的無線調(diào)制解調(diào)器。聲卡中帶內(nèi)信令調(diào)制解調(diào)器的實(shí)現(xiàn)可在標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)聲卡中實(shí)現(xiàn)IBS調(diào)制解調(diào)器。參見圖16,諸如Stillwater, Ok74075 ；Creative Labs, Inc. , 1523 Cimarron Plaza 生產(chǎn)的 Sound Blaster 卡之類的聲卡包含在計(jì)算機(jī)250中。聲卡252的揚(yáng)聲器輸出端253將音頻音調(diào)輸出給蜂窩電話機(jī)258上的免手端口 257。聲卡252上的麥克風(fēng)輸入端與蜂窩電話機(jī)258的揚(yáng)聲器輸出端相連。
計(jì)算機(jī)包括將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成聲卡252使用的音頻格式，以便輸出合成音頻音調(diào)的處理器254。蜂窩電話機(jī)258對這些音頻音調(diào)編碼，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)的語音信道傳送這些音頻音調(diào)。小區(qū)站點(diǎn)261接收傳送的音頻音調(diào)，并且通過PSTN網(wǎng)絡(luò)263轉(zhuǎn)發(fā)音頻音調(diào)。計(jì)算機(jī)262與電話呼叫的目的地位置處的電話線260相連。計(jì)算機(jī)262中的另一聲卡264和處理器266將音頻音調(diào)解調(diào)成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在計(jì)算機(jī)262上顯示音頻音調(diào)代表的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。聲卡可用于數(shù)據(jù)編碼、解碼或者既用于數(shù)據(jù)編碼又用于數(shù)據(jù)解碼?？稍谟?jì)算機(jī)250或計(jì)算機(jī)262使用聲卡，或者既在計(jì)算機(jī)250又在計(jì)算機(jī)262使用聲卡。參見圖16和17，在方框270中，數(shù)據(jù)文件、GPS數(shù)據(jù)、用戶利用鍵盤輸入的數(shù)據(jù)或者其它任意數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)250分組并格式化成IBS分組。圖4和5中描述了分組和分 組格式化。在方框272中，IBS分組中的二進(jìn)制位值被轉(zhuǎn)換成聲卡252 (圖16)使用的用于產(chǎn)生合成音頻音調(diào)的數(shù)字格式。例如，IBS分組中的二進(jìn)制“I”位值被轉(zhuǎn)換成代表第一 fI頻率音調(diào)的數(shù)字格式，二進(jìn)制“0”位值被轉(zhuǎn)換成第二頻率音調(diào)。類似于圖6中描述的方式產(chǎn)生n和f2音調(diào)。在方框274中，按照和圖3中描述的IBS編碼器52和數(shù)-模轉(zhuǎn)換器54相似的方式，聲卡輸出代表二進(jìn)制位值的模塊音調(diào)。在方框276中，蜂窩電話機(jī)276對音頻音調(diào)編碼，并在方框278中，在無線通信網(wǎng)絡(luò)中通過語音信道傳送編碼后的音頻音調(diào)。參見圖16和18，建立關(guān)于目的地電話號(hào)碼的蜂窩電話呼叫。在方框280中，用戶撿起振鈴電話線，或者位于蜂窩電話呼叫的目的地端的計(jì)算機(jī)262 (圖16)被編程，以便從電話線260檢測振鈴信號(hào)。如果檢測到振鈴信號(hào)，則在方框282中，用戶或者計(jì)算機(jī)262在電話線260上產(chǎn)生“摘機(jī)”信號(hào)。在方框284中，聲卡264通過將電話線260上的音頻音調(diào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，起類似于模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的作用。類似于圖9-13中描述的IBS解碼器98，聲卡264和處理器266 (圖16) —起譯解IBS音頻音調(diào)。隨后在方框290中，在計(jì)算機(jī)262的屏幕上顯示檢測到的IBS音調(diào)的數(shù)字表現(xiàn)。在一個(gè)例子中，用戶希望找出蜂窩電話機(jī)258的位置。用戶指令計(jì)算機(jī)262 (圖16)撥打蜂窩電話機(jī)258的電話號(hào)碼。計(jì)算機(jī)262使用聲卡264發(fā)送指令蜂窩電話機(jī)258回送GPS位置數(shù)據(jù)的IBS音調(diào)。計(jì)算機(jī)250可具有GPS接收器，或者蜂窩電話機(jī)258可具有單獨(dú)的GPS接收器。如果GPS接收器和IBS調(diào)制解調(diào)器在蜂窩電話機(jī)258之內(nèi)，如圖2_9中所示，則計(jì)算機(jī)250不需與蜂窩電話機(jī)258相連。GPS數(shù)據(jù)由聲卡252轉(zhuǎn)換成IBS音調(diào)，如圖17中所示，或者通過內(nèi)部IBS調(diào)制解調(diào)器被轉(zhuǎn)換成IBS音調(diào)，如圖2-9中所述。代表GPS數(shù)據(jù)的IBS音調(diào)通過無線通信信道和PSTN網(wǎng)絡(luò)263被回送給電話線260。計(jì)算機(jī)262中的聲卡264關(guān)于IBS音頻音調(diào)監(jiān)視電話線260。當(dāng)被檢測到時(shí)，IBS音調(diào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字GPS數(shù)據(jù)，并由處理器266在計(jì)算機(jī)262的屏幕上向用戶顯示。計(jì)算機(jī)262中的映射程序隨后可將GPS經(jīng)度和緯度值轉(zhuǎn)換成國家、城市和街道地址。同步圖19表示了 IBS解碼器300中解調(diào)并使IBS調(diào)制解調(diào)器同步的備選技術(shù)。在接口 301，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)的語音信道接收IBS音頻音調(diào)。接收的音調(diào)由A/D轉(zhuǎn)換器302從模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。IBS信號(hào)檢測器304按照和圖11中描述的相同方式，檢測IBS音頻音調(diào)的存在。
備選的同步技術(shù)開始于解碼器300利用乘法器306和308將IBS信號(hào)調(diào)諧到復(fù)合基帶。乘法器306有效地將第一和第二 IBS頻率n和f2下的任意IBS音調(diào)移動(dòng)到DC。第一基帶信號(hào)被稱為S/，第二基帶信號(hào)被稱為Sb'。匹配濾波器組310將匹配濾波器應(yīng)用于對于代表二進(jìn)制“I”和二進(jìn)制“0”值的兩個(gè)音頻音調(diào)，具有預(yù)期脈沖形狀的基帶信號(hào)。從匹配濾波器組310輸出的SJf號(hào)代表二進(jìn)制I值，SJf號(hào)代表二進(jìn)制0值?？紤]到可能存在于Sa或Sb信號(hào)中的無線通信信道的已知特性，匹配濾波器組還可增加濾波。選擇匹配濾波器，以便匹配應(yīng)用于調(diào)制器的脈沖整形。考慮到信令帶寬、位速率和符號(hào)間干擾之間的最佳權(quán)衡，選拔脈沖整形。脈 沖整形濾波器被應(yīng)用于調(diào)制器的數(shù)字振蕩器的集分階段。IBS同步器312使調(diào)制器和附加在IBS分組前端的同步模式一致。來自Sa和Sb信號(hào)的樣本段316和樣本開始時(shí)間Tb —起被輸入同步解調(diào)器314中。解調(diào)器314將指示解調(diào)器與同步模式中的起始位有多同步的功率值320輸出給IBS同步器312。IBS同步器312使用相對于各個(gè)樣本開始時(shí)間Tb的功率值320確定對IBS分組中的其余二進(jìn)制位進(jìn)行解調(diào)的最佳開始時(shí)間(*Tb)。IBS分組調(diào)制器322隨后使用最佳開始時(shí)間*1解調(diào)來自Sa和Sb信號(hào)的二進(jìn)制位值。圖20更詳細(xì)地描述了圖19中的sync解調(diào)器314和IBS分組解調(diào)器322。第一積分器324對Sa信號(hào)的第一樣本段積分。積分器開始于樣本開始時(shí)間Tb,并對代表一個(gè)IBS位的持續(xù)時(shí)間(波特時(shí)間)的N個(gè)樣本積分。檢波器326將積分值的幅值送入加法器332。按照相似的方式，積分器328對始于樣本開始時(shí)間Tb的信號(hào)Sb的樣本段積分。檢波器330將Sb信號(hào)的積分段的幅值送入加法器332。加法器332的輸出是被送回同步器312的功率信號(hào)320。IBS分組解調(diào)器322 (圖19)還包括根據(jù)Sa和Sb信號(hào)的幅值，產(chǎn)生二進(jìn)制I值或者二進(jìn)制0值的比較器334。為了進(jìn)一步說明，圖21表示了從匹配濾波器組310輸出的信號(hào)Sa和Sb的圖形表不。Sa和Sb信號(hào)的若干樣本336代表一個(gè)IBS音調(diào)的位持續(xù)時(shí)間。在圖21中所不的例子中，對于每個(gè)位持續(xù)時(shí)間T，獲取5個(gè)樣本。對每次積分,樣本開始時(shí)間Tb移動(dòng)一個(gè)樣本。第一積分的起始樣本始于樣本開始時(shí)間Tbl。如圖21中所示，樣本開始時(shí)間Tbl并不和代表二進(jìn)制“I”值的Sa信號(hào)或者代表二進(jìn)制“0”值的Sb信號(hào)一致。對于Tbl，圖20中的sync解調(diào)器314產(chǎn)生為0. 0的功率輸出值。當(dāng)使用樣本開始時(shí)間Tb2時(shí)，調(diào)解器314產(chǎn)生為-2. 0的輸出值。樣本開始時(shí)間Tb3代表與信號(hào)Sb中的“0”音調(diào)的始點(diǎn)同步最好的樣本。在同步開始時(shí)間Tb3，輸出功率為-3。當(dāng)樣本開始時(shí)間Tb4和Tb5進(jìn)一步遠(yuǎn)離最佳同步位置時(shí)，輸出功率的幅值降低。圖22表示了對于不同樣本開始時(shí)間的功率分布的量值。最大功率量值位于樣本開始時(shí)間TB3。從而，IBS同步器312使用最佳樣本開始時(shí)間Tb3 (圖19)。參見圖20和21，始于樣本時(shí)間Tb3的第一采樣段338從圖20中的加法器332產(chǎn)生為-3的輸出值。對于小于零的任意加法器數(shù)值，圖20中的比較器334產(chǎn)生二進(jìn)制“O”。對于第二段的樣本值340，加法器332的輸出產(chǎn)生+3的輸出值。由于第二樣本段的輸出值大于0，因此比較器334產(chǎn)生二進(jìn)制“I”值。IBS分組解調(diào)器322 (圖19)繼續(xù)為剩余的IBS位流譯解Sa和Sb信號(hào)中的音調(diào)。圖23表示圖19-22中描述的同步方案的變化。在方框341中檢測IBS音調(diào)。對于代表二進(jìn)制位“ I ”值的音頻音調(diào)頻率fA和代表二進(jìn)制位“0”的音頻音調(diào)fB，乘法器342將IBS音調(diào)移動(dòng)到基調(diào)。對fA和fB信號(hào)的每個(gè)單個(gè)樣本T (x)進(jìn)行基帶移動(dòng)。替代對整個(gè)波特的樣本求和，改為在方框344中利用新樣本T (x)獲得最新波特值的運(yùn)行和。例如，在每位20個(gè)樣本的樣本速率的情況下，從運(yùn)行和中刪除第21個(gè)樣本T(N+1)，并將下一樣本T (X)添加到運(yùn)行和中。在方框345中分別獲取關(guān)于音調(diào)A和音調(diào)B的兩個(gè)運(yùn)行和的量值，并且由比較器346比較這兩個(gè)量值。根據(jù)A音調(diào)或B音調(diào)樣本中哪個(gè)樣本具有最大量值，從比較器346輸出二進(jìn)制“I”或二進(jìn)制“0”值。在相關(guān)性方框347中，使從比較器346輸出的二進(jìn)制位值與已知的sync模式相關(guān)。選擇的樣本開始時(shí)間*TB被確定為產(chǎn)生與同步模式的最大相關(guān)值的最新樣本。隨后根據(jù)選擇的樣本開始時(shí)間*TB，解調(diào)IBS分組中的剩余二進(jìn)制位。多信道帶內(nèi)信令調(diào)制解調(diào)器圖24表示了多信道帶內(nèi)信令(MIBS)調(diào)制解調(diào)器的編碼器部分350。數(shù)據(jù)源351產(chǎn)生二進(jìn)制位流。MIBS編碼器350在相同的語音信道內(nèi)產(chǎn)生多個(gè)帶內(nèi)信令信道。數(shù)據(jù)緩沖器352保存來自于數(shù)據(jù)源351的二進(jìn)制位流。分組裝配器353將緩沖器352中的二進(jìn)制位裝配成分組有效負(fù)載，并對該分組有效負(fù)載添加前置碼和后同步碼，從而形成如上圖4中所述的IBS分組。編碼器350包括均產(chǎn)生代表IBS分組中二進(jìn)制位的不同音頻音調(diào)的兩個(gè)調(diào)制器356和362。調(diào)制器356利用fl頻率360調(diào)制二進(jìn)制“I”值，利用f2頻率358調(diào)制二進(jìn)制“0”值。調(diào)制器362利用f3頻率364調(diào)制IBS分組中具有二進(jìn)制“ I”值的其它二進(jìn)制位，利用f4頻率366調(diào)制二進(jìn)制“0”值。從調(diào)制器356輸出的fl和f2被稱為第一帶內(nèi)信令信道，從調(diào)制器362輸出的f3和f4音調(diào)被稱為第二 IBS信道。從這兩個(gè)調(diào)制器356和362輸出的音調(diào)由加法器368組合在一起，隨后被輸出給D/A轉(zhuǎn)換器370和其它蜂窩電話機(jī)電路14 (圖2)。蜂窩電話機(jī)電路14對這兩個(gè)IBS信道中的音調(diào)編碼，并通過蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)的語音信道傳送所述音調(diào)。單個(gè)調(diào)制器356和366在操作上和圖4中所示的IBS調(diào)制器64類似。在IBS調(diào)制器24中可產(chǎn)生任意數(shù)目的IBS信道。例如，通過將調(diào)制IBS分組的第三部分的二進(jìn)制位的第三IBS調(diào)制器添加到利用頻率f5和f6的音調(diào)中，可提供第三IBS信道。第三IBS信道的輸出可被送入加法器368。但是，為了簡便起見，圖24中只表示了具有兩個(gè)對應(yīng)IBS調(diào)制器356和362的兩信道IBS調(diào)制解調(diào)器。IBS信道控制器354控制發(fā)射和接收IBS調(diào)制解調(diào)器如何使用多個(gè)IBS信道。例如，第一 IBS信道只可被第一 IBS調(diào)制解調(diào)器用于IBS分組，第二 IBS信道只可被第一 IBS調(diào)制解調(diào)器用于接收IBS分組。位于傳輸另一端的第二 IBS調(diào)制解調(diào)器則使用第二 IBS信道進(jìn)行傳輸，使用第一 IBS信道進(jìn)行接收。IBS信道控制器354將控制位添加到商議這兩個(gè)通信IBS調(diào)制解調(diào)器之間多個(gè)IBS信道的使用的IBS分組中。下面在圖26和27中更詳細(xì)地說明IBS調(diào)制解調(diào)器的不同結(jié)構(gòu)?？刂破?54還控制調(diào)制器356和362調(diào)制IBS分組的哪些部分。例如，調(diào)制器可調(diào)制所有其它的IBS分組或者每個(gè)調(diào)制器可調(diào)制相同IBS分組的不同部分。
圖25表示了 MIBS調(diào)制解調(diào)器的解碼器375。來自語音信道的音頻音調(diào)由接收電路372解碼，并被送入A/D轉(zhuǎn)換器374。第一濾波器376過濾位于第一 IBS信道中兩個(gè)音調(diào)的頻率范圍之外的信號(hào)，第二濾波器378過濾位于第二 IBS信道中所述兩個(gè)音調(diào)的頻率范圍之外的信號(hào)。濾波器376的頻率范圍從fl- A f到f2+ A f，濾波器378的頻率范圍從f3- A f到f4+ A f。濾波器376和378分別表示在解碼器380和382之間。但是，但是在解碼過程中，也可在相同DSP中的任意地方實(shí)現(xiàn)濾波器376和378。第一 IBS信道解碼器380檢測第一 IBS信道中的兩個(gè)音調(diào)，并將其解調(diào)成二進(jìn)制位值，第二 IBS信道解碼器382檢測第二 IBS信道中的兩個(gè)音調(diào)，并將其解調(diào)成二進(jìn)制位值。解碼器380和382按照前面關(guān)于圖19中的解碼器98或圖19中的解碼器300描述的相同方式，檢測、同步和解調(diào)IBS音調(diào)。分組裝配器386將從這兩個(gè)解碼器380和382輸出的二進(jìn)制位裝配成隨后被輸出給數(shù)據(jù)緩沖器388的IBS分組。接收IBS調(diào)制解調(diào)器中的IBS信道控制器384使這兩個(gè)解碼器380和382同步，
并且確定哪個(gè)解碼器解調(diào)哪些部分或者哪個(gè)IBS分組?？刂破?84還進(jìn)行關(guān)于發(fā)射IBS調(diào)制解調(diào)器的通信協(xié)議，所述通信協(xié)議商議哪個(gè)IBS調(diào)制解調(diào)器正在通過哪些IBS信道傳送IBS分組和哪個(gè)IBS調(diào)制解調(diào)器正在通過哪些IBS信道接收IBS分組?？稍谙嗤腄SP中以軟件的形式實(shí)現(xiàn)用于第一 IBS信道的濾波器376和解碼器380和用于第二 IBS信道的濾波器378和解碼器382。另一方面，一個(gè)DSP可用于每個(gè)MIBS調(diào)制解調(diào)器中的每個(gè)單獨(dú)的信道編碼器和解碼器?！癕IBS”調(diào)制解調(diào)器中，頻率fl&f2最好遠(yuǎn)離頻率f2和f3。MIBS的優(yōu)點(diǎn)之一是當(dāng)性能變壞時(shí)，干擾減輕以及通過動(dòng)態(tài)改變頻率適應(yīng)橫跨多個(gè)制造商的蜂窩電話機(jī)性能方面的變化的能力。當(dāng)一個(gè)調(diào)制解調(diào)器正在檢測錯(cuò)誤時(shí)，可發(fā)送穩(wěn)固的低波特率控制信號(hào)選擇新的頻率。圖26表示了兩個(gè)多信道帶內(nèi)信令(MIBS)調(diào)制解調(diào)器390和396的一種可能結(jié)構(gòu)。兩個(gè)IBS信道398和400通過無線通信網(wǎng)絡(luò)的語音信道從MIBS調(diào)制解調(diào)器390發(fā)出，隨后可通過陸線電話網(wǎng)絡(luò)到達(dá)MIBS調(diào)制解調(diào)器396。圖26中所示的兩個(gè)MIBS調(diào)制解調(diào)器按照半雙工模式工作，其中兩個(gè)IBS調(diào)制解調(diào)器之一同時(shí)通過第一 IBS信道398和第二 IBS信道400傳送IBS分組。在第一 IBS調(diào)制解調(diào)器390通過兩個(gè)IBS信道完成IBS分組的傳輸392之后，允許第二 IBS調(diào)制解調(diào)器396通過兩個(gè)IBS信道398和400進(jìn)行返回調(diào)制解調(diào)器390的傳輸394。MIBS調(diào)制解調(diào)器390在IBS分組之一中發(fā)送向MIBS調(diào)制解調(diào)器396指示傳輸392被完成的信息。圖27表示了第一 IBS信道398專用于傳送來自于MIBS調(diào)制解調(diào)器390的IBS分組，第二 IBS信道400專用于傳送來自于MIBS調(diào)制解調(diào)器396的分組的備選結(jié)構(gòu)。從而，MIBS調(diào)制解調(diào)器390和396都可同時(shí)傳送和接收分組。這種全雙工結(jié)構(gòu)可為某些類型的IBS傳輸提供更快的通信。MIBS調(diào)制解調(diào)器390可通過兩個(gè)IBS信道398和400傳送相同IBS分組的不同部分，或者可通過兩個(gè)IBS信道交替?zhèn)魉筒煌腎BS分組。就其它結(jié)構(gòu)而論，一個(gè)IBS信道可用于傳送IBS分組，第二 IBS信道可專用于兩個(gè)MIBS調(diào)制解調(diào)器之間的信令和協(xié)議通信。就其它備選結(jié)構(gòu)而論，在兩個(gè)IBS信道中交錯(cuò)來自相同IBS分組的多個(gè)部分的二進(jìn)制位，或者通過這兩個(gè)IBS信道冗余傳送相同的IBS分組?？筛鶕?jù)與IBS分組數(shù)據(jù)相關(guān)的應(yīng)用重構(gòu)這兩個(gè)IBS信道中的信息。
重構(gòu)IBS信道的請求可被編碼到IBS分組報(bào)頭中。例如，MIBS調(diào)制解調(diào)器390中的IBS信道控制器354 (圖24)可向MIBS調(diào)制解調(diào)器396發(fā)送在IBS分組前置碼73 (圖
5)中包含重構(gòu)請求的IBS分組。來自調(diào)制解調(diào)器390的重構(gòu)請求可請求第一 IBS信道398和第二 IBS信道400，隨后請求將波特率較慢的第三IBS信道401分配給MIBS調(diào)制解調(diào)器396，用于向調(diào)制解調(diào)器390回送確認(rèn)消息。MIBS調(diào)制解調(diào)器390隨后等待來自于調(diào)制解調(diào)器396的構(gòu)造請求的確認(rèn)。MIBS調(diào)制解調(diào)器396中的IBS信道控制器384 (圖25)讀取IBS分組前置碼中的重構(gòu)請求。控制器384隨后通過MIBS調(diào)制解調(diào)器396的編碼器反向輸出確認(rèn)。編碼器將所述確認(rèn)格式化到應(yīng)答IBS分組的前置碼中，隨后調(diào)制所述應(yīng)答IBS分組，并且通過一條或多條當(dāng)前分配的IBS信道向MIBS調(diào)制解調(diào)器390回送所述應(yīng)答IBS分組。調(diào)制解調(diào)器396中的控制器隨后重新配置編碼器，以便通過第一和第二 IBS信道398和400接收IBS分組，并通過低波特率的第三信道401傳送分組。當(dāng)在調(diào)制解調(diào)器390收到來自于調(diào)制解調(diào)器396的確認(rèn)時(shí)，控制器指令調(diào)制解調(diào) 器390中的編碼器和解碼器通過第一和第二 IBS信道進(jìn)行傳送，并通過低波特率的第三信道進(jìn)行接收。隨后兩個(gè)調(diào)制解調(diào)器390和396根據(jù)新的信道配置傳送和接收IBS分組。多載波帶內(nèi)信令調(diào)制解調(diào)器圖28表示了根據(jù)本發(fā)明另一方面的多載波帶內(nèi)信令調(diào)制解調(diào)器。圖24-27中描述的多信道調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)生兩種不同的音頻音調(diào)，一種音調(diào)代表二進(jìn)制“ I”值，另一種音調(diào)代表二進(jìn)制“0”值。在按照時(shí)間順序的音調(diào)流中產(chǎn)生這兩種音調(diào)，以便表現(xiàn)二進(jìn)制位流。圖28中的多載波IBS調(diào)制解調(diào)器同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)音頻音調(diào)，每個(gè)音調(diào)代表IBS分組的一個(gè)四位部分中的一個(gè)不同二進(jìn)制位位置。與這四個(gè)位位置之一相關(guān)的特定音頻音調(diào)代表二進(jìn)制“ I”值(或者二進(jìn)制“0”值)。如果對于特定的位時(shí)間(波特)沒有產(chǎn)生音頻音調(diào)，則IBS解碼器假定與該位位置相關(guān)的二進(jìn)制位值為“O”。參見圖28，位流被輸入數(shù)據(jù)緩沖器402，以便通過無線通信網(wǎng)絡(luò)的語音信道傳輸。分組格式化器404將這些位格式化成IBS分組。IBS分組之一的第一部分包含二進(jìn)制位“1010”。分組格式化器404將這四位中的每一位分別輸入四個(gè)調(diào)制器406、408、410和412中。這四位中的第一位“I”被稱為位BI，第二位“0”被稱為位B2，該四位序列的第三位“I”被稱為位B3，第四位“0”被稱為位B4。調(diào)制器406接收位BI，調(diào)制器408接收位B2，調(diào)制器410接收位B3，調(diào)制412接收位B4。由于位BI是二進(jìn)制“值”，因此調(diào)制器406在第一波特周期內(nèi)產(chǎn)生頻率fl的音調(diào)。由于B2位為二進(jìn)制“0”值，因此對于第一波特周期，調(diào)制器408不產(chǎn)生f2音調(diào)。據(jù)此，調(diào)制器410在第一波特周期內(nèi)產(chǎn)生f3音調(diào)，調(diào)制器412在第一波特周期內(nèi)不產(chǎn)生f4音調(diào)。除了對于二進(jìn)制“ I”值產(chǎn)生頻率音調(diào)，對于二進(jìn)制“0”值不產(chǎn)生任何音調(diào)之外，這些調(diào)制器的工作方式實(shí)質(zhì)上和圖4中的IBS調(diào)制器64相同。fl和f3由加法器414組合在一起。數(shù)-模轉(zhuǎn)換器416將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成送入蜂窩電話機(jī)發(fā)射電路418中的模擬信號(hào)。發(fā)射電路418通過蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)的語音信道傳送音
頻音調(diào)。圖29表示了多載波IBS調(diào)制解調(diào)器的解碼器。接收電路420從蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的語音信道接收IBS音調(diào)。A/D轉(zhuǎn)換器422將音頻音調(diào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。四個(gè)帶通濾波器424、426、428和430分別以音調(diào)H、f2、f3和f4的頻率為中心。代表二進(jìn)制位BI的音調(diào)通過帶通濾波器424，而其它音調(diào)，例如音調(diào)f3被帶通濾波器H過濾。解碼器432按照和圖11-13中描述的IBS解碼器相似的僅僅對于單個(gè)音調(diào)的方式確定音調(diào)fl。由于解碼器432檢測到fl音調(diào)，因此產(chǎn)生代表四位序列中的位BI的二進(jìn)制“I”值。由于解碼器434不會(huì)檢測到任意f2音調(diào)，因此產(chǎn)生代表四位序列中的位B2的二進(jìn)制“0”值。解碼器436檢測到f3音調(diào)，因此產(chǎn)生代表位B3的二進(jìn)制“I”值。解碼器438產(chǎn)生代表位B4的二進(jìn)制“0”值，因?yàn)槎噍d波解碼器沒有產(chǎn)生任何f4音調(diào)。分組裝配器440接收這四個(gè)二進(jìn)制位B1-B4，并將它們放入數(shù)據(jù)緩沖器442中適當(dāng)?shù)腎BS分組位置中。上面用本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例描述和舉例說明了本發(fā)明的原理，顯然在不脫離本發(fā)明的原理的情況下，可在方案和細(xì)節(jié)方面對本發(fā)明進(jìn)行修改。所有這些修改和變化都在下述權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)。·
權(quán)利要求
1.一種通過電信網(wǎng)絡(luò)的語音信道傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的多信道帶內(nèi)信令調(diào)制解調(diào)器，包括 接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸入端； 把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的第一部分中的第一ニ進(jìn)制位值轉(zhuǎn)換成具有第一頻率的第一音頻音調(diào)，把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的第一部分中的第二ニ進(jìn)制位值轉(zhuǎn)換成具有第二頻率的第二音頻音調(diào)的第一調(diào)制器； 把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的第二部分中的第一ニ進(jìn)制位值轉(zhuǎn)換成具有第三頻率的第三音頻音調(diào)，把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的第二部分中的第二ニ進(jìn)制位值轉(zhuǎn)換成具有第四頻率的第四音頻音調(diào)的第二調(diào)制器；和 通過數(shù)字無線電信網(wǎng)絡(luò)的語音信道輸出音頻音調(diào)的輸出端。
2.按照權(quán)利要求I所述的調(diào)制解調(diào)器，包括 監(jiān)視第一和第二音頻音調(diào)，并且把檢測到的任意第一音頻音調(diào)轉(zhuǎn)換回第一ニ進(jìn)制位值，把檢測到的任意第二音頻音調(diào)轉(zhuǎn)換回第二ニ進(jìn)制位值的第一解碼器；和 監(jiān)視第三和第四音頻音調(diào)，并且把檢測到的任意第三音頻音調(diào)轉(zhuǎn)換回第一ニ進(jìn)制位值，把檢測到的任意第四音頻音調(diào)轉(zhuǎn)換回第二ニ進(jìn)制位值的第二解碼器。
3.按照權(quán)利要求2所述的調(diào)制解調(diào)器，包括控制第一及第ニ調(diào)制器何時(shí)產(chǎn)生音頻音調(diào)和第一及第ニ解碼器何時(shí)監(jiān)視音頻音調(diào)的控制器。
4.按照權(quán)利要求3所述的調(diào)制解調(diào)器，其中控制器進(jìn)行與另ー多信道帶內(nèi)信令調(diào)制解調(diào)器的配置對話。
5.按照權(quán)利要求3所述的調(diào)制解調(diào)器，其中控制器控制第一和第二調(diào)制器把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的哪些位轉(zhuǎn)換成音頻音調(diào)。
6.按照權(quán)利要求2所述的調(diào)制解調(diào)器，包括 與第一解碼器耦接的、過濾位于第一和第二音頻音調(diào)的頻率范圍之外的信號(hào)的第一濾波器；和 與第二解碼器耦接的、過濾位于第三和第四音頻音調(diào)的頻率范圍之外的信號(hào)的第二濾波器。
7.按照權(quán)利要求I所述的調(diào)制解調(diào)器，其中音頻音調(diào)被送入蜂窩電話機(jī)中處理人類語音信號(hào)的相同模_數(shù)轉(zhuǎn)換器中。
8.按照權(quán)利要求2所述的調(diào)制解調(diào)器，其中第一及第ニ調(diào)制器和第一及第ニ解碼器都位于蜂窩電話機(jī)中。
9.按照權(quán)利要求I所述的調(diào)制解調(diào)器，包括把音頻音調(diào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器，所述模擬信號(hào)被輸入電話機(jī)的音頻輸入端，隨后被電話機(jī)中的音頻處理電路編碼，并通過電信網(wǎng)絡(luò)的語音信道由所述音頻處理電路傳送。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通過數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的語音信道傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸入端；將所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成音頻音調(diào)的處理器；和將所述音頻音調(diào)輸出給數(shù)字傳輸電路的輸出端，其中所述數(shù)字傳輸電路按照對語音信號(hào)編碼的相同方式對所述音頻音調(diào)編碼，并且通過所述數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)中與用于傳送語音信號(hào)相同的語音信道，傳送所述編碼后的音頻音調(diào)。
文檔編號(hào)G01S5/00GK102685061SQ201210139540
公開日2012年9月19日 申請日期2001年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月22日
發(fā)明者丹·A·普雷斯頓, 約瑟夫·D·普雷斯頓, 羅伯特·萊葉德克, 羅德·L·普洛克特, 韋恩·伊瑟利, 飛利浦·R·史密斯 申請人:愛爾比奎特公司