CN1115906C - 用于在异步数据包中传输语音数据的无线通信系统 - Google Patents

用于在异步数据包中传输语音数据的无线通信系统 Download PDF

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Abstract

安排了具有一个基站(BS)和移动终端机(E1，E2)的通信系统，在其中将语音数据(ND1，ND2)在不同步的准备传输的数据包内继续传输。基站(BS)有空气接口用于实现到移动终端机(E1，E2)的第一个子连接和到通信网络的网络接口(NS)，经过第二个子连接可以实现到其他的终端机(E3，E4)。此外基站(BS)包括路由器装置(ROU)用于将在帧内已经存在的第一个或者第二个子连接来到的数据包指示到第二个或者第一个子连接。指示是依赖于包括在单个数据包内的说明终端机传输目标方向的地址信息(IP1，IP2)。此外移动终端机(E1，E2)各自包括一个语音压缩装置(KD)和/或语音解压缩装置(KD)。

Description

用于在异步数据包中传输 语音数据的无线通信系统
可以用于不同目的的终端机在很多通信系统中以增长的趋势是无线连接的，例如用于传输语音、视频-、传真-、程序-和/或测量数据。这样的移动终端机常常是经过多信道的空中接口与基站耦合的。在后面关于移动终端机也可以理解为所谓的无线终端机。经过基站建立与基站耦合的移动终端机和与通信网络连接的其他终端装置之间的连接。此外基站行使在通信网络中使用的传输记录和空中接口传输记录之间的转换职能。
特别是在用于语音通信的无线终端机上所叙述的无线网络连接方式很通用。在这方面本发明也涉及到安排用于语音通信的具有可以与通信网络连接的基站和在其上无线耦合的移动终端机的一个通信系统。
目前已知安排用于语音通信的基站，基站是运行在ISDN-通信网络上例如公用的远距离语音网络。经过这样的基站可以建立移动终端机和连接在ISDN-通信网络的其他终端装置之间的连接。为此基站提供了在ISDN-通信网络上使用的ISDN-传输记录和空中接口传输记录之间进行转换的装置。
与语音传输平行的常常还有其他类型的数据在ISDN-通信网络和移动终端机之间经过基站进行交换，例如视频数据或者在便携式计算机与数据网络无线连接之间的帧内准备交换的文件数据。然而与基本上用恒定数据率传输的数字化语音信号不同的是准备传输的文件数据常常出现脉冲式的，也就是说具有变化很大的数据率。因为ISDN-通信网络是为同步数据传输设计的和因此不允许动态的带宽变化，当传输以脉冲式出现的文件数据时可能出现超负荷状态，如果文件数据的数据率暂时超过预先规定的传输带宽时。为了避免这样的状态必须将文件数据或者缓冲存储(缓冲存储)-这延迟了其传输-或者按照期望的尖峰数据率安排适合的，常常不成比例的高传输带宽。
在很多情况下将数据在移动终端机和外部的数据网络例如因特网或者用于数据处理设备其他通信安排的网络之间进行交换。运行在ISDN-通信网络上的基站要求这样的数据交换然而要求附加装置，例如调制解调器或者所谓的网关计算机，用其将数据在外部的数据网络和ISDN-通信网络之间进行转换。
本发明的任务是也规定安排用于语音通信的通信系统，这个通信系统装备有至少一个基站和无线耦合的移动终端机，和用很少的费用允许经过外部的数据网络进行数据交换。
按照本发明此任务是通过具有权利要求1特征的通信系统解决的。
按照本发明通信系统的重要的优点在于，经过基站可以直接与数据包交换的通信网络耦合，例如因特网或者数据网络。在其中不要求用于转换与通信系统进行交换数据的附加装置，例如调制解调器或者网关计算机。因为传输语音数据或者其他的有用数据在按照本发明的通信系统中例如在数据包交换的通信系统中数据包是建立在不同步基础上的，当使用共同的传输记录时，例如因特网-记录，将数据包直接在按照本发明的通信系统和数据包交换的通信网络之间进行交换。因此可以用很少的费用将按照本发明的通信系统集成在数据包交换的通信网络上，这特别涉及到当前发展高效率数据包交换通信网络越来越具有有利的特性。
此外用按照本发明的通信系统除了语音数据之外同样在不同步传输的数据包内还传输其他类型的数据，例如视频-、传真-、文件-、程序-或者测量数据。将数据包从路由器装置借助于包括在各个数据包内的地址信息继续传输。因为将数据包继续传输可以与包括在数据包内的数据类型无关地进行，在基站不要求对数据进行区别或者特殊处理。按照准备传输的数据类型进行区分只有在各自的目标终端机上才是必要的。因此可以将集成在有线数据包交换通信网络上的语音和数据传输的优点转移到无线通信系统中。
按照本发明通信系统的其他优点在于，用语音数据或者其他类型数据的传输率进行传输时，可以用简单的方法与现实的数据接收相匹配，如果数据率相应地变化，用这个数据率产生和/或者传输准备传输的数据包。
将包括在移动终端机上的语音压缩装置用于压缩经过空中接口发送的语音数据，从而在空中接口上占用比较少的传输带宽。相对应的包括在移动终端机上的语音解压缩装置用于解压缩经过空中接口接收的语音数据，这个语音数据在经过空中接口传输之前为了使其减轻负荷已经被压缩。
将本发明有利的实施例和扩展结构叙述在从属权利要求中。
按照本发明通信系统可以用按照不同标准的空中接口实现，其中也可以将多个标准组合在一起。有利的实施形式特别是按照ETSI-标准-定义的DECT(数字增强无线通信)、DCS(数字蜂窝式系统)或者GSM(全球移动通信系统)或者按照标准化建议UMTS-定义(通用移动通信系统)的空中接口；此外用按照ARI-标准-定义的PHS(私人手机系统)空中接口。
按照本发明有利的扩展结构在基站上包括检测装置，用检测装置借助于包括在单个数据包中的优先权信息可以检查是否数据包分配给应用的准实时应用具有预先规定的最大允许的数据包传输持续时间。此外按照本发明的这个扩展结构在基站上包括优先装置，优先装置促使优先传输分配给准实时应用的数据包。当优先传输数据包时也可以考虑多个不同的优先级，借助于包括在其中的优先信息将数据包分配给优先级。
按照本发明其他有利的扩展结构，基站也可以包括语音压缩装置和/或语音解压缩装置。其中语音压缩装置用于将从其他的终端机传输到移动终端机上没有被压缩的语音数据在传输之前经过空中接口进行压缩。相应地安排语音解压缩装置用于将从移动终端机传输到其他的终端机上的语音数据在传输到通信系统之前进行解压缩。这样构造的基站的优点是，用与通信网络耦合的其他的终端机也可以将没有被压缩的语音数据进行交换，从而废除了在按照本发明的通信系统中和在其他的终端机上使用的语音压缩方法进行协调的必要性。
在下面借助于附图详细叙述本发明的实施例。
附图表示：
附图1具有基站和移动终端机的通信系统的简图，移动终端机经过基站与其他终端机是耦合的，
附图2基站的简图，
附图3移动终端机的简图。
附图1用简图表示了具有一个基站BS和与之无线耦合的移动终端机E1和E2的通信系统。其中将无线耦合各自由闪电线条表示的。此外基站是与通信网络KN，例如与因特网或者与安排用于数据处理设备通信的其他数据网络相连接的，其他的终端机E3和E4是与之相耦合的和在这个实施例中通信网络是支持因特网-记录(IP)的。此外各自-涉及到通信网络KN-将一个明确的网络地址，也就是说在这里为IP-地址，IP1或者IP2分配给移动终端机E1、E2。此外将移动终端机E1、E2在基站BS上实现为经过基站BS是可以达到的。
在这个实施例中在移动终端机E1和其他的终端机E3之间以及在移动终端机E2和其他的终端机E4之间各自存在一个语音连接。在这些语音连接的帧内将由其他的终端机E3、E4到移动终端机E1、E2准备传输的语音信号进行数字化和为了减少准备传输的数据容量进行压缩。随后将被压缩的语音数据作为有用数据ND1或者ND2插入不同步传输的数据包中。将这些与鉴别它们各自传输目标的地址信息，也就是说与移动终端机E1或者E2的IP-地址IP1或者IP2传输到通信网络KN。在通信网络KN上将按照因特网-记录的数据包借助于附在其上的IP-地址IP1，IP2继续传输到基站BS，从那里将数据包经过空中接口传输到移动终端机E1或者E2。
附图2用简图表示了基站BS，基站作为功能部件包括发送/接收装置SEB，路由器装置ROU和用于将基站BS与通信网络连接的网络接口NS。其中路由器装置ROU一方面是与网络接口NS相连接，经过网络接口将数据可以与通信网络KN进行交换，和另一方面经过逻辑的或者物理的端口P1、P2，…，PN与发送/接收装置SEB相耦合。通过发送/接收装置SEB将空中接口，例如按照DECT-标准的，实现为到移动终端机E1、E2和准备好很多无线传输信道用于在基站BS和移动终端机E1、E2之间数字化数据的交换。其中将无线传输信道各自分配给一个端口P1、P2、…、PN。
在与移动终端装置E1、E2的语音连接帧内将经过网络接口NS传输给基站BS的具有语音数据ND1或者ND2和IP-地址IP1或者IP1的数据包从网络接口NS传输给路由器装置ROU。在路由器装置ROU中读出每个到达数据包的IP-地址和通过IP-地址说明的数据包确定传输目标。然后进行检查，是否这个传输目标是经过基站BS可以达到的移动终端机的。如果是这样，然后求出可提供使用到这个移动终端机空中接口的传输信道，然后经过被分配给求出的传输信道的端口P1、P2、...或者PN将数据包传输到发送/接收装置SEB。在这个实施例中移动终端机E1经过被分配给端口P1的传输信道和移动终端机E2经过被分配给端口P2的传输信道与基站相耦合。相应的将由IP-地址IP1标志的数据包经过端口P1和将由IP-地址IP2标志的数据包经过端口P2传输到发送/接收装置SBB。然后从发送/接收装置SEB将经过端口P1或者P2接收的数据包经过被分配给P1或者P2的空中接口的传输信道传输给移动终端机E1或者E2。
附图3用简图表示了移动终端机E1。作为功能部件包括发送/接收装置SEE、转换模块UM、压缩/解压缩装置KD和语音数据的输入/输出模块SIO。将单个功能部件按照数字顺序先后连接。
在语音连接帧内将发送到移动终端机E1的具有语音数据ND1和IP-地址IP1的数据包被发送/接收装置SEE接收和继续传送到转换模块UM。在转换模块UM中将语音数据ND1从数据包中提取和与在语音连接帧内传输给终端机E1其他数据包的被提取的有用数据部分组合成为连续的数据流。转换模块UM也常常被称为分割和装配模块。然后将被提取的有用数据ND1作为有用数据流的一部分输入给压缩/解压缩装置KD，在那里将有用数据ND1或者有用数据流解压缩。通过解压缩从语音数据ND1中将原始的数字化语音信号DND1重新改造，最后作为解压缩的有用数据流的一部分输入给输入/输出装置SIO和在那里作为语音输出。
网络在语音连接的帧内将语音信号也能在相反方向传输，也就是说从移动终端机E1到其他的终端机E3，将上述过程在方向上相反。在这种情况下将语音信号输入给输入/输出装置SIO和从那里以数字形式输入给压缩/解压缩装置KD用于进行压缩。随后将被压缩的语音数据用数据包插入给转换模块UM，在数据包上安排有其他的终端机E3的IP-地址和通过发送/接收装置SEE无线地传输到基站BS。然后在基站BS上将被接收的数据包由发送/接收装置SEB经过端口P1、P2、...，PN之一传输到路由器装置ROU，在那里借助于数据包的IP-地址决策，将各个数据包继续传送到哪里。在上述情况下路由器装置ROU知道通过IP-地址说明的目标-终端机E3不属于与基站BS耦合的移动终端机E1、E2和因此将安排有这个IP-地址的数据包经过网络接口NS继续传送到通信网络KN。于是在通信网络KN上将数据包按照因特网-记录借助于IP-地址继续传送到终端机E3，在那里将语音数据从数据包中提取和将其解压缩之后作为语音输出。

Claims (7)

1.有基站(BS)和移动终端机(E1，E2)的通信系统，其中，a)基站(BS)有为了实现到移动终端机(E1，E2)的无线的第一个子连接的空中接口和经过到其他终端机(E3，E4)的第二个子连接可以实现的到通信网络(KN)的网络接口(NS)，其中各自将用于第一个和第二个子连接的准备传输的语音数据(ND1，ND2)在不同步的准备传输的数据包中进行传输，b)单个数据包各自包括一个地址信息(IP1，IP2)，地址信息明确地说明各个移动的或者其他的终端机(E1，...，E4)在通信网络(KN)上传输目标的方向和借助于在通信系统(KN)内的数据包控制各个传输目标的方向，c)基站(BS)包括路由器装置(ROU)，依赖于各自包括在数据包中的地址信息(IP1，IP2)将在已经存在的第一个或者第二个子连接的范围中出现的数据包分配给第二个或者第一个子连接，d)移动终端机(E1，E2)各自有一个语音压缩装置(KD)用于将传输到基站(BS)的语音数据进行压缩和一个语音解压缩装置(KD)用于将传输到各个移动终端机的被压缩的语音数据解压缩。
2.按照权利要求1的通信系统，其特征为，通信网络(KN)是为了连接数据处理装置的数据网络。
3.按照上述权利要求之一的通信系统，其特征为，将空中接口实现为按照ETSI-标准-定义的DECT(数字增强无线通信)。
4.按照权利要求1或2的通信系统，其特征为，将空中接口实现为按照ETSI-定义的UMTS(通用移动通信业务)。
5.按照权利要求1或2的通信系统，其特征为，在ISDN网络上安排了连接到交换装置的网络接口(NS)。
6.按照权利要求1或2的通信系统，其特征为，包括在基站(BS)上的检测装置，借助于在单个数据包中包括的优先权信息用于检查数据包涉及到数据包分配到应用的准实时要求和包括在基站(BS)上的优先权装置，促使优先传输分配给准实时应用的数据包。
7.按照权利要求1或2的通信系统，其特征为，基站(BS)有语音压缩装置，用于压缩准备传输到移动终端机的语音数据和/或语音解压缩装置，用于将从移动终端机传输的，被压缩的语音数据进行解压缩。
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