CN1106741C - 用于在无线通信信道上发送话音和数据信号的电路 - Google Patents

用于在无线通信信道上发送话音和数据信号的电路 Download PDF

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用于在无线通信信道上发送话音信号连同数据信号的电路与相关方法。数据信号以选定的可靠度水平被发送，以及话音信号以选定的通过量水平被发送。当利用高级别数据链路控制(HDLC)协议方案时，数据信号作为编号的信息帧被发送，而话音信号作为非编号的信息帧被发送。通过发送话音信号连同数据信号，需要传输载在数据上的话音传输的电子通信装置(例如多媒体装置、话音寻呼装置、和话音邮件装置)可通过利用无线通信信道来实现。

Description

用于在无线通信信道上发送话音 和数据信号的电路
                      发明技术领域
本发明总的涉及无线通信系统中信息的传输，例如，在无线电话装置和无线电话通信系统的主机之间的通信信号的传输，或例如，在无线电话装置和外围设备之间的通信信号的传输。更具体地，本发明涉及用于在数据信道上以所希望的通过量水平发送话音信号的电路和相关方法，在该数据信道上，数据信号以选定的可靠度水平被发送。
本发明的实施例的运行允许数据信号和话音信号一起在数据信道上被发送。数据信号的通信是以选定的可靠度水平被实施的，而话音信号的通信是以选定的通过量水平被实施的。语音突发脉冲(例如，在话音邮件、话音寻呼、多媒体、和其它载在数据上的话音(voice-over-data)应用项中所使用的那些突发脉冲)因此被允许在无线数据信道上发送。当结合无线电话装置使用时，话音和数据信号可在诸如便携式计算机那样的外围设备和无线电话装置之间通信。类似的这种信号可在无线电话装置和无线电话通信系统的主机之间通信。避免了通过电缆来连接外围设备与无线电话装置的需要，也避免了同时利用分开的通信信道来进行话音和数据信号通信的需要。
                       发明背景
近年来，利用无线电话通信系统来进行电话方式的通信已达到非常普遍化。因为在这种系统中不需要有线连接来实施电话通信，在有线连接方式是不实际或不可能的地方有可能进行借助于无线电话通信系统的通信。其它类型的无线通信系统同样得到广泛的应用。
蜂窝通信系统是无线电话通信系统的范例。构成蜂窝通信系统的主机的蜂窝通信网已被安装在世界上的各个重要地区，这种蜂窝网的大量用户当位于由这样的蜂窝网覆盖的区域时能进行电话方式的通信。在这样的系统中允许进行话音和数据的电话方式通信。
蜂窝通信系统的使用是有利的，因为用户可通过位于被网络包围的地理区域内的任何地方的移动收发信机(即“蜂窝电话”或“用户单元”)按照通信系统来进行通信。由于不需要有线连接来实施通信，电话通信可由用户例如当坐汽车旅行时或在其它通过传统的有线装置进行通信不方便或不现实的情况下实施。其它类型的无线通信系统同样有利地被使用，因为不需要有线连接来实施通信。
虽然通过蜂窝或其它无线电话通信系统的通信或许最典型地被认为用来实施话音通信，但是根据蜂窝或其它无线电话通信系统，实施其它类型信号的通信也是可能的。例如，利用无线电话装置来进行数据通信(例如在便携式计算装置上产生或存储计算机文件)已变得越来越普遍。通过把便携式计算装置适当地连接到无线电话装置，在计算装置上产生或存储的数据可通过连接而被提供给无线电话装置。无线电话装置把数据发送到无线电话通信系统的固定网络主机。相反的过程被利用来从网络主机发送数据以便在便携式计算装置上被存储或被利用。
已经公布了标准的协议(例如高级别数据链路控制(HDLC)协议方案)以便提供标准化的方式，借此发送这样的数据。类似的这些标准化的协议也已被公布来用于这些以及其它通信系统。
当进行数据通信时，数据传输的可靠性一般是特别重要的。也就是说，正确地接收发送的数据在确定数据传输的成功方面一般是首要的考虑因素。在发送的部分数据可能不可靠的情况下，数据可被重新发送。
上述的HDLC协议提供一种对接收数据帧的确认的方式，以及在没有这样的确认时提供对数据帧的重新发送。
虽然话音信号的无错误传输允许实施最佳质量的话音通信，但是与数据通信允许的错误相比话音信号的传输一般更多地原谅错误。这就是说，虽然在话音信号不是无错误地传送时话音通信质量会下降，除非在话音信号传输期间引入的错误大到足以阻止了重建发送的话音信号，则发送的信号多半可被收听者听明白的。重新发送话音信号以确保话音信号的无错误传输典型地是不必要的。而且，如果话音通信是对于双向对话进行的，重新发送这样的话音信号是不方便的。和数据信号传输相反，话音信号的无错误传输相对于话音信号传送的速率是较为不重要的。
把话音信号连同数据信号一起发送的需要在许多类型的通信装置的运行中已变得越来越必要。多媒体通信装置要求传送载在数据上的话音。当话音信号和数据信号必须通过无线通信系统(例如无线电话通信系统)传输时，以所希望的通过量传输话音信号和以所希望的可靠性水平传输数据信号是相当有问题的。
所以，所需要的是一种发送话音信号连同数据信号的方式，它确保数据信号以所希望的可靠性水平被发送以及话音信号以所希望的通过量被发送。
正是从有关在无线通信系统(例如无线电话通信系统)中的话音和数据信号传输的这种背景知识出发，提出了本发明的重大改进。
                      发明概要
本发明有利地提供了无线通信系统中话音信号连同数据信号的传输。数据信号的通信以所需要的可靠性水平被实施，以及话音信号的通信以所需要的通过量被实施。
当结合无线电话装置进行使用时，话音和数据信号可在无线电话装置和无线电话通信系统的主机之间被传送。话音和数据信号同样地可在无线通信信道上在外围设备和无线电话装置之间被传送。语音突发脉冲(例如，在话音邮件系统、话音寻呼系统、或多媒体系统中所发送的的那些语音突发脉冲)可连同数据一起被发送以便实施这些系统的操作。
高级别数据链路控制(“HDLC”)协议方案可被利用来在数据信道上发送话音和数据信号。在一个实施例中，数据信号作为在这样的HDLC协议方案中规定的编号的帧被发送，以及话音信号作为在这样的HDLC协议方案中规定的非编号的信息帧被发送。
因为话音信号可以和数据信号一起在外围设备与无线电话装置之间形成的无线通信信道上被发送，避免了对硬连线的连接器的需要，否则，就需要通过它来互联外围设备和无线电话装置。另外，因为话音信号可以和数据信号一起按照现有的HDLC协议方案被发送，所以利用这样的协议方案的现有的无线电话通信系统可被利用来发送和接收这样的话音与数据信号。
在这些和其它方面，一种至少能在数据信道上发送数据信号的通信站包括用于在数据信道上以选定的通过量速率发送话音信号的话音发射机电路。话音信号在数据信道上被发送。一个格式化器被耦合来接收话音信号。格式化器按照第一格式来格式化话音信号，和按照第二格式来格式化数据信号。一个多路复接器被耦合来接收被格式化器格式化后的话音信号和数据信号。多路复接器把数据信号和话音信号复接在一起以形成一个复接的信号。发射机被耦合来接收由多路复接器形成的复接的信号。发射机在数据信道以选定的通过量速率发送复接的信号，其中话音信号构成该复接的信号的一部分。
对本发明的更完全的了解以及本发明的范围可从下面的附图概述和本发明当前优选实施例的详细描述以及附属的权利要求中得出。
                      附图概述
图1显示了其中能操作本发明实施例的无线电话通信系统的方框图。
图2显示了本发明实施例中的示例性数据传输方案，它允许话音信号连同数据信号一起进行传输。
图3显示了本发明实施例的便携式计算装置的功能性方框图，该计算装置构成图1所示通信系统的一部分。
图4显示了本发明实施例的无线电话装置的功能性方框图，该无线电话装置构成图1所示通信系统的一部分。
                      详细描述
首先参照图1，通信系统总的以10表示，该通信系统能用来传送话音信号连同数据信号。通信系统10实质上是示例性的，它被显示来说明本发明的实施例的操作。一开始应当指出，本发明的各种不同实施例可实现于其它无线通信系统中，在那里以类似于参照通信系统10所描述的方式发送话音信号连同数据信号。
通信系统10包括移动用户单元12，它能用来通过一个或多个无线通信信道16与固定位置的基站14进行通信。这里的用户单元12和基站14构成蜂窝通信系统的一部分。可替换地，用户单元12和基站14也可构成另一类型的无线电话通信系统的一部分。
除了包括能够与基站14进行通信的用户单元的电路以外，用户单元12还包括允许在用户单元12和便携式计算装置22(例如个人数字助理(Personal Digital AssistantTM))之间进行通信的电路，该电路以收发信机电路18表示。
便携式计算装置22包括收发信机电路24，允许通过一个或多个通信信道26与用户单元12的收发信机18进行无线通信。
基站14通过线路28被耦合到移动交换中心32。移动交换中心32又通过线路34被耦合到交互工作单元(IWU)36。IWU 36构成话音和数据调制解调器38的一部分。话音和数据调制解调器38通过线路44以传统方式被耦合到公共交换电话网络(PSTN)42。
个人计算装置46借助于话音和数据调制解调器48通过线路52也以传统方式被耦合到PSTN 42。
在运行期间，在个人计算机装置22和26中产生或存储的数据可通过用户单元12借助于无线通信信道16和26互相通信。话音信号连同数据信号可在无线通信信道上被发送，其中话音信号以所选定的通过量被发送，而数据信号以所选定的可靠性水平被发送。
藉此，载在数据上的话音的通信可被实施，从而允许进行例如在个人计算装置22和46之间的多媒体通信。
在一个实施例中，通信系统10的各种不同部件被组构起来以便通过使用前面提到的高级别数据链路控制(“HDLC”)标准的标准化的协议方案进行通信。如在下面将更详细地描述的，现有的HDLC标准的协议方案被利用来在无线通信信道上发送话音信号和数据信号。
话音信号以所希望的通过量水平被发送，而不保证这种传输的可靠性地，而数据信号以所选定的可靠性水平被发送，借此确保数据信号至少以选定的准确度水平被发送。在例如便携计算装置22的换能器中产生的话音信号连同代表在便携计算装置产生或存储的数据的数据信号一起被发送。
话音信号连同在便携计算装置22中产生的数据的数据信号由收发信机电路24在无线通信信道26上发送，并被用户单元12的收发信机电路18接收。收发信机电路24和18例如可以以红外频率(例如由IrDA标准方案规定的频率)发送话音和数据信号，或例如以诸如由无线局域网(LAN)标准(例如，IEEE 802.11标准)规定的射频数据链路发送话音和数据信号。
一旦用户单元12的收发信机电路18接收到在无线通信信道26上发送给它的话音和数据信号后，接收的信号或者被变频、或被改变成允许由用户单元12在用户单元12和基站14之间延展的通信信道16上对其进行发送。
在基站14处接收的信号被转发到交换中心32，并然后被提供到交互工作单元36。交互工作单元36被用来提供话音信号给调制解调器38的话音部分和提供数据信号给调制解调器38的数据部分。话音和数据信号通过PSTN 42以传统方式传输，然后通过话音和数据调制解调器48被提供给个人计算装置46。
在个人计算装置46中产生的话音和数据信号以相反方式被传送到便携式计算装置22。交互工作单元36通过把在调制解调器38处接收的信号的话音部分按照HDLC协议方案格式化(如将在下面指出的那样)以及把按照HDLC协议方案被格式化的格式化的信号转发到基站14，以便从话音和数据调制解调器接收话音信号。
基站14通过无线通信信道发送信号到用户单元12，后者把信号变换成这样一种形式，以允许它们由基站的收发信机电路18在无线通信信道上发送到计算装置22。
因为话音信号可连同数据信号一起被发送，所以话音连同数据可在计算装置22和46之间通信。
图2显示了按照HDLC方案发送的示例性信号的信号传输协议。在HDLC协议方案中，话音和数据信号被数字化，且数字化的话音和数据信号的比特序列被排序在一起，以构成帧。信息帧在通信系统内的发送位置和接收位置之间(例如在图1所示的用户单元12和便携式计算装置的收发信机电路18和22之间)进行通信。
按照传统方式应用HDLC协议方案，以便按这样的协议方案规定的编号的信息帧来发送数据信号。在本发明的实施例再次利用编号的信息帧来发送数据信号的同时，在HDLC协议方案中规定的非编号信息帧被利用来发送话音信号。
图2显示了按照HDLC格式化的示例性通信信号的一部分。显示了四个编号的信息帧，I1、I2、I3、和I4，其每个帧发送数据信号帧。另外，显示了一个非编号的信息帧UI1，它被插入编号的信息帧中间；非编号的信息帧由话音信号信息构成。这些帧可被调制和在无线通信信道上被发送。接收这些帧的接收机确认了对编号的信息帧的接收，并把这些帧存储在接收机队列中。这样，传输错误可被检测，编号的信息帧在检测的传输错误的情况下被重新发送。
相反地，对非编号的信息帧的接收不被确认，且非编号的信息帧不存储在接收机队列。代替地，非编号的帧被特定接收应用项进行处理。当非编号的信息帧由话音信号构成时，这样的帧被加到话音处理电路，以便处理被包含在其中的话音信号。
虽然构成非编号的信息帧的话音信号的可靠性未被检验，但非编号的信息帧的传输速率当这样的帧被直接加到话音处理电路时没有被减小。语音的突发信号可作为在现有HDLC协议方案中规定的非编号的信息帧被发送。其它类型的协议方案可同样地被利用来连同数据一起地发送话音。
利用无线通信(例如话音寻呼、话音邮件和多媒体应用)的电子通信装置可通过利用HDLC协议方案以有效方式实施话音和数据信号的通信。
图3显示了示例性便携式计算装置22，如前面在图1所显示的那样。该计算装置包括作为该装置的一部分的收发信机电路24。收发信机电路24允许发送话音信号连同数据信号，以及允许接收那些被发送给它的话音和数据信号。
换能器66把声音信号变换成电形式，后者通过线路68被加到模拟-数字转换器72。转换器72在线路72上产生数字化的话音信号，后者被加到格式化器76，格式化器76形成非编号的信息帧，如上面参照图2所描述的那样。
数据(这里是存储在存储器单元78中的数据)通过线路82被加到格式化器84，格式化器84把数据信号格式化为编号的信息帧。由格式化器76和84产生的帧分别通过线路88和92被加到多路复接器86。
多路复接器86被用来复接加到其上的信息帧，并在线路94上产生复接的信号，该信号被加到发射机96。发射机96调制信息帧，以允许在无线通信信道上发送该信息帧。
在一个实施例中，多路复接器86被用来传送由格式化器84产生的编号的信息帧，并且当非编号的信息帧由格式化器76产生时，则插入这样的非编号的信息帧，以构成复接的信号。这样，由格式化器76格式化的话音信号无延时地被立刻插入复接的信号，以允许立刻发送话音信号。由于数据信号的通过量速率相对于数据信号传输的通过量水平来说不太重要，所以把非编号的信息帧立刻插入复接的信号以构成信号的一部分，使得易于快速地发送话音信号。
装置22的收发信机电路24还允许接收发送到该装置22的编号的信息帧和非编号的信息帧。接收的信号被接收机102下变频，随后被模拟-数字转换器104数字化。由转换器104产生的数字化的信号通过线路106被加到检测器108。检测器108检测：接收信号中的哪些帧构成编号的信息帧，和哪些帧由编号的信息帧构成。
在线路112上发送编号的信息帧以便被存储到接收机队列114中，且提取器116提取非编号的信息帧，并把这样的信息帧直接加到应用装置，例如通过线路122加到输出换能器118，或通过线路124加到存储单元78。在接收队列114中存储的数据然后通过线路126被加到存储器单元78，或通过线路128被加到输出换能器118。借此有可能通过利用HDLC协议方案实行话音和数据信号的双向通信。
图4显示了本发明的一个实施例的用户单元12，如前面在图1所显示的那样。再次显示了无线电话装置12包括构成该装置的一部分的收发信机电路18。如前面所述，收发信机电路18被用来把话音和数据信号发送到便携式计算装置和从便携式计算装置接收话音和数据信号。
这里，显示了收发信机电路包括用于接收由计算装置发送的信号接收机部分152，以及用于发送信号给便携式计算装置的发射机部分154。接收机部分152被选择地耦合到下变频器156，以及发射机部分156被选择地耦合到上变频器158。下变频器和上变频器156和158被耦合来接收由可编程合成器162以传统方式产生的上变频和下变频信号。装置12还包括其中包含收发信机电路的无线电话电路164，以便允许按传统方式操作无线电话装置12。电路164也被选择地耦合到下变频器156和上变频器158。
开关单元166把无线电话电路164或收发信机电路118连接到上变频器156和158。把开关单元166驱动到适当的开关位置可允许无线电话装置12以传统方式运行，或发送任何信号到便携式计算装置和从便携式计算装置接收任何信号。
这样，一起被发送的话音和数据信号可通过公共业务电话网在诸如便携式计算装置22那样的便携式计算装置和另一个计算装置之间进行通信。在另一个实施例中，无线电话装置12包括类似于构成部分的便携式计算装置22的电路的电路，以允许在无线电话装置处产生的话音和数据信号被发送到通信系统的固定主机。
本发明的实施例的运行允许数据信号和话音信号一起在数据信道上被发送。数据信号的通信是以选定的可靠度水平被实施的，而话音信号的通信是以选定的通过量水平被实施的。语音突发脉冲(例如，在话音邮件、话音寻呼、多媒体、和其它通过数据的话音应用项中所利用的那些突发脉冲)因而被允许在无线数据信道上被发送。当结合无线电话装置使用时，话音和数据信号可在诸如便携式计算机那样的外围设备和无线电话装置之间传送。类似的这种信号可在无线电话装置和无线电话通信系统的主机之间传送。避免了通过电缆来连接外围设备与无线电话装置的需要，也避免了同时利用分开的通信信道来传送话音和数据信号的需要。
前面的描述是针对用于实施本发明的优选的实例的，本发明的范围并不受限于这些描述。本发明的范围由以下的权利要求所规定。

Claims (9)

1.在至少能有选择地在无线信道上发送数据信号的无线通信站中，用于在无线信道上以选定的通过量速率发送话音信号的话音发射机电路的改进，所述话音发射机电路包括：
格式化器，被耦合来接收话音信号和接收数据信号，所述格式化器用于按照第一格式来将话音信号格式化成格式化的话音信号部分，和用于按照第二格式来格式化数据信号对该数据信号进行格式化的该第二格式包括用于识别格式化的数据信号部分的识别符；
多路复接器，被耦合来接收被所述格式化器格式化后的话音信号和数据信号，所述多路复接器用于把数据信号和话音信号复接在一起，以形成一个复接的信号，所述多路复接器当接收到该格式化的话音信号部分后立即将它插入到复接的信号中；
无线发射机，被耦合来接收由所述多路复接器形成的复接的信号，所述发射机用于在数据信道以选定的通过量速率发送复接的信号，其中话音信号构成该复接的信号的一部分；和
无线接收机，用于接收该远程站产生的确认信号，该确认信号指示在该远程站接收到所述格式化的数据信号部分。
2.权利要求1的发射机电路，其特征在于，其中所述格式化器把话音信号按照第一格式格式化为帧，和把数据信号按照第二格式格式化为帧。
3.权利要求2的发射机电路，其特征在于，其中由话音信号按照第一格式被格式化的帧包括高级别数据链路控制格式化方案的未编号的信息帧。
4.权利要求2的发射机电路，其特征在于，其中数据信号按照第二格式被格式化的帧包括高级别数据链路控制格式化方案的编号的信息帧。
5.权利要求2的发射机电路，其特征在于，其中由所述多路复接器形成的复接的信号由帧序列构成，该帧序列是话音信号和数据信号被所述格式化器格式化成的。
6.权利要求1的发射机电路，其特征在于，还包括编码器，用于按照所选定的编码方案编码话音信号，其中所述格式化器被耦合到所述编码器，以便当话音信号由所述编码器编码后便接收话音信号。
7.权利要求6的发射机电路，其特征在于，其中被格式化为第一格式的话音信号包括信息帧，以及其中所述多路复接器把该信息帧插入到构成复接信号的帧序列中。
8.权利要求1的发射机电路，其特征在于，其中所述发射机包括射频调制器，用于把复接的信号调制在射频上。
9.权利要求1的发射机电路，其特征在于，其中所述发射机包括红外频率调制器，用于把复接的信号调制在红外频率上。
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