CN1240085A - 电信系统中的话音路径测试 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电信系统中测试话音路径的方法和用于实现该方法的设备，其中所述话音路径包括话音压缩和解压。更具体地，本发明涉及这样的方法和设备，其中此方法包括：在至少两个电话机之间的呼叫中所涉及的第一电话机与第二电话机之间建立包括话音压缩与解压的话音路径；生成唯一识别第一电话机的信号；从第一电话机中发送此信号；和监视第二电话机通过在第一与第二电话机之间建立的话音路径在第二电话机上接收此信号。

Description

电信系统中的话音路径测试
本发明涉及电信系统中测试话音路径的方法和用于实现此测试方法的设备，其中所述话音路径包括话音压缩与解压。更具体地，本发明涉及这样的方法和设备，其中此方法包括：在至少两个电话机之间的呼叫中所涉及的第一电话机与第二电话机之间建立包括话音压缩与解压的话音路径、生成唯一地识别第一电话机的信号、从第一电话机中发送此信号、并监视第二电话机以便通过在第一与第二电话机之间建立的话音路径在第二电话机上接收此信号。
这样的方法的一个简单示例如下：(a)在电信系统(诸如移动电信系统)中在第一电话机与第二话机之间通过使第一电话机摘机、在第一电话机的键盘上拨打第二电话机的号码并在第二电话机振铃以响应此拨号时使第二电话机摘机来建立话音路径，其中所述语音路径包括话音压缩与解压。第一电话机与第二电话机因而参与直通双向呼叫，在此呼叫中第一话音路径连接第一电话机到第二电话机，并且第二话音路径将第二电话机连到第一电话机；(b)假设“电话1”进入第一电话机的话筒；和(c)倾听第二电话机的扬声器以便通过在第一与第二电话机之间建立的第一话音路径在第二电话机上接收消息“电话1”。由于电信系统中与话音压缩和解压一起使用的话音压缩算法对于人的语音传输进行了最优化，所以在第二电话机上收到消息“电话1”时，此消息将能进行辨别，足以识别此消息源为第一电话机，因为在第二电话机上的收听者已意识到：消息“电话1”唯一地识别第一电话机。比刚才所给出的简单示例更复杂的示例可以通过包括诸如呼叫转移、会议呼叫与呼叫等待的当今电信系统特性来构造，以致第一电话机与第二电话机可以涉及到两个以上的电话机之间的复杂非对称呼叫。
电信系统中测试话音路径的许多方法集中于类似于刚才所述的简单示例的测试情况的人工执行。这样的人工测试包括一个测试者对第一电话机讲话，并且此同一个测试者或者不同的测试者在第二电话机上收听以便接收所发送的话音信号。这个实践虽然易于实施，但它有某些问题和缺点，主要是利用测试者来执行测试情况所固有的限制所引起的。
首先，这样的人工测试妨碍先前实施的测试情况的准确再现。在包含被测试的话音路径的电信系统被修改或更新时、和要求测试已修改的或更新的系统的正确功能时或先前出现在未修改的系统中的故障已被校正时，可能要求先前实施的测试情况的准确再现。在先前实施的测试情况已指示了一个在包含被测试的话音路径的电信系统中的故障并要求重复先前实施的测试情况来帮助建立故障情况时，也可能要求这样的测试情况的准确再现。特别在后一种情况中，要求利用尽可能准确的定时来再现测试情况，而这是人工测试不能提供的。
第二，人工测试不能用于执行其自身要求准确定时或精确度的测试情况。可能要求执行这样的准确定时或准确度的测试情况来揭示包含被测试的话音路径的电信系统中的故障，而此故障不能通过仅执行近似的测试情况来检测。
第三，在许多情况中使用人工测试是不实际的，诸如执行持续长时间的测试情况，其中可能要求较长时间的即24小时或7天的话音路径的连续测试来检测那些利用持续较短时间期间的测试情况的执行所不能检测到的故障。另一方面，人工测试自身固有地费时，这是因为单个测试的人工执行可能由于固有的测试者的限制而花费许多分钟时间，这具有在给定时间期间内能执行的测试情况数量非常受限制的缺点。
最后，没有人作为测试者就不能执行人工测试。因此，用于测试电信系统中的话音路径的测试情况的人工执行具有与之有关的某些问题和缺点。
用于测试电信系统中的话音路径的公知方法也集中于利用为此目的而设计的测试例行程序从话音路径一端上的电话机询问包含被测试的话音路径(其中所述话音路径包括话音压缩与解压)的电信系统的各组成部分。例如，在移动电信系统中，被询问的系统的组成部分可能包括移动业务交换中心(MSC)、基站控制器(BSC)和/或基站收发信机(BTS)。然而，电信系统组成部分的如此询问往往具有一次仅测试话音路径的一部分、并且不总是同时测试从第一电话机至第二电话机的完整的话音路径的缺点，并且也具有一个问题，即虽然电信系统组成部分的如此询问能用于确认所询问的组成部分在测试条件下正确地起作用，但它不能用于确认组成部分在综合在完整的话音路径中时将正确地起作用。
DE3211967C2描述了一种测试计算机辅助通信交换设备的操作的方法，尤其是用于电信系统中的业务模拟的方法。可以在多对用户模拟器之间建立多个连接，并能测试各个电信系统的反应。还有，能观察到呼叫中所涉及的两个用户模拟器之间的音调脉冲的传输。然而，不执行所发送的音调脉冲源的识别，这是因为总是只有两个用户模拟器相互连接。因此，DE3211967C2中所述的方法不允许实现电信系统中话音路径所要求的综合测试。
因此，利用话音压缩与解压来测试电信系统中话音路径的公知方法具有某些问题和优点，并且显示了需要测试电信系统中的话音路径的改善的方法，其中所述话音路径包括话音压缩与解压。
本发明的目的是提供用于测试电信系统中至少两个电话机之间的包括话音压缩与解压的话音路径的改善的方法和设备。
本发明的目的利用权利要求1与权利要求19的特征来实现。
根据本发明的方法允许进行电信系统中的话音路径测试，其中所述话音路径包括话音压缩与解压。此方法包括以下步骤：在至少两个电话机之间的呼叫中所涉及的第一电话机与第二电话机之间建立包括话音压缩与解压的话音路径；生成唯一地识别第一电话机的音调脉冲模式；以重复的发送频率从第一电话机中重复发送所述音调脉冲模式示例；和监视第二电话机以便通过第一与第二电话机之间建立的话音路径接收所述音调脉冲模式示例中至少一个示例。
音调脉冲模式的使用允许识别呼叫中所涉及的多个电话机，并因此不仅测试话音路径自身的建立，而且也测试将呼叫正确地路由选择至预定接收电话机，并且其音调脉冲模式的重复发送允许连续地监视话音路径。
还有，根据本发明的方法描述了生成36个不同的音调脉冲模式以便从第一电话机中通过电信系统中的话音路径发送给第二电话机，其中所述话音路径包括话音压缩与解压。
而且，本发明提供了一种用于生成唯一地识别第一电话机的音调脉冲模式并以重复的发送频率通过电信系统中的话音路径从第一电话机重复发送所述音调脉冲模式示例给第二电话机的设备，其中所述话音路径包括话音压缩与解压。
如上所述，电信系统中所使用的话音压缩算法对于人的语音传输进行了最优化。因此，在测试电信系统中的话音路径(其中所述话音路径包括话音压缩与解压)的方法中，如果此信号在传输期间不被破坏到此信号中部分或所有信息在传输期间被丢失的程度，则对能通过被测试的话音路径从第一电话机发送给第二电话机的信号类型进行各种限制，在下文中将对其进行详述。
本发明具有在满足相对人类语音最优化的话音压缩算法所强加的各种限制的同时使电信系统中测试话音路径(其中所述话音路径包括话音压缩与解压)的方法自动化的优点。换句话说，在本发明方法中发送的音调脉冲模式的示例将是在包括话音压缩与解压的话音路径上的传输期间未被破坏到包含在其中的用于识别第一电话机的信息在传输期间被丢失的程度的信号。本发明因而克服目前人工测试所存在的问题。
本发明可应用于测试工作在450-2000MHZ频带中的各种不同电信系统中的包括话音压缩与解压的话音路径，其中各种电信系统包括(但不限制于)本领域技术人员熟悉的以字母缩略词表示的电信系统GSM、PDC、ADC、PCN、NMT900与TACS。下面结合图4更详细描述的本发明的一个示例特别适于测试GSM系统中的话音路径。GSM(全球移动通信系统)是工作在包括欧洲、南非与日本的世界各国中的电信系统。例如，在英国，Vodafone和Cellnet的专用移动电信系统都是GSM系统。读者可参阅Michel Mouly和Marie-Bernadette Pautet的“GSM System for Mobile Communications(用于移动通信的GSM系统)”Palaiseau，法国，1992(ISBN：2950719007)以便进一步了解GSM系统的具体细节。
本发明可应用于其中至少两个电话机通过话音路径连接在电话呼叫中的各种情形中的话音路径测试。显而易见，话音路径被定义为呼叫中的两个电话机之间的单向路径。因此，例如在两个电话机之间的直通双向呼叫中，出现运行在不同方向中的两条话音路径。连接呼叫中的电话机的所有的话音路径应以本发明方法进行测试不是本发明的必要特征，尽管这样做对于帮助确认呼叫中的所有话音路径的正确起作用显然是有益的。如在下面的描述中将变得显而易见的，在要以本发明方法测试的话音路径的开始以N标记的电话机数量，换句话说，也就是根据本发明方法而被选择作为第一电话机的电话机数量，是决定本发明一些优选特征的电话机数量，而不是呼叫中的电话机总数。如也将变得明显的，呼叫中的特定电话机不必总保持是第一电话机，必须选择一个特定电话机来发送唯一地识别描述为第一电话机的那个特定电话机的音调脉冲模式示例，但在根据本发明的一系列话音路径测试中可以从呼叫中的多个电话机中返复地重新选择第一电话机。
现在将结合附图进一步描述本发明，其中：
图1表示涉及四个电话机的话音路径测试循环中的各阶段；
图2示意地表示四个电话机至电话操作设备、硬件和用于在话音路径测试期间控制、监视与分析电话机或信号的软件的连接；
图3a是其中三个电话机循环地选择用于测试这三个电话机之间已建立的话音路径的呼叫的定时图；
图3b-3f示意地表示用于生成音调脉冲模式以便在测试的话音路径中传输的五个可选择的设备；和
图4示意地表示36个不同的用于在话音路径测试中传输的音调脉冲模式的”alphabet(字母)”。
利用图1解释本发明的话音路径测试方法。图1表示涉及4个电话机11、12、13与14的话音路径测试(即电话机数量N＝4)的循环中的各阶段，电话操作设备15用于生成识别信号、用于在电话机之间(通过电信系统)发送信号以及用于监视电话机。在图1中，电话机12正在话音路径上发送唯一地识别电话机12的音调脉冲模式的示例给电话机11、13与14。粗箭头表示传送所发送的音调脉冲模式示例的话音路径的划分，而浅箭头代表连接四个电话机的其他话音路径。由于通过四方会议呼叫中的话音路径最多连接电话机11、12、13与14，所以具有总数为N2-N＝12的连接四个电话机的话音路径。在所示步骤中，每个发送的音调脉冲模式示例测试此总数为12的话音路径中的三条话音路径。
在图1中，发送唯一识别发送电话机的音调脉冲模式示例的各电话机围成一圈。在图1所示的话音路径测试循环中的所示阶段之后是以下阶段，即，首先电话机14在话音路径上发送唯一识别电话机14的音调脉冲模式示例给电话机11、12和13，而随后电话机13在话音路径上发送唯一识别电话机13的音调脉冲模式示例给电话机11、12和14，再随后电话机11同样发送识别音调脉冲，从而完成话音路径测试的一个循环。自然，不同于所述的电话机序列是可能的。此所完成的话音路径测试循环是循环地以…12、14、13、11、12、14、13、11、12、14、13…的顺序来选择电话机11、12、13与14，以便发送来自一个用于生成音调脉冲模式(诸如图3a-3f所示的)设备的、被路由至电话机的音调脉冲模式示例的话音路径测试循环的重复序列中的一个循环。
在测试期间，电话操作设备负责接入电话机的键矩阵，即，用于拨号、用于通过由电信系统建立的话音路径发送信号、并用于监视电话机接收所发送的音调脉冲模式的键。电话操作设备本身可以从可包括计算机的中央处理单元中接收用于生成音调模式、用于拨号、监视电话机等的命令和指令。
为了允许如上结合图1所述的话音路径测试，电话机必须可由电话操作设备接入。电话操作设备与电话机之间的连接可以通过给电话机加上插头连接器来进行，利用此插头连接器能将电话操作设备连到电话机来发送音调脉冲模式给话筒。同一插头连接器最好也用于将电话机连到电话操作设备，以便控制电话机的键矩阵与至少一个其他的电话机建立话音路径，监视用于与至少一个其他的电话机初始建立话音路径的电话机的蜂鸣器或振铃器，和/或监视电话机的扬声器以便通过两个电话机之间建立的话音路径接收识别另一电话机的音调脉冲模式示例。
在图2中示意地表示利用这样的插头连接器的电话操作设备与四个电话机之间的连接，其中标号21-24表示具有话筒、按钮键矩阵、扬声器和蜂鸣器或振铃器的电话机。在图2中，标号25表示电话操作设备，此设备包括：(a)装置252，用于生成唯一识别电话机21-24的音调脉冲模式示例以便利用电话机的话筒进行传输；(b)装置253，用于控制电话机21-24的按钮键的矩阵；(c)装置254，用于监视电话机21-24的扬声器在话音路径测试期间从其他电话机中发送的音调脉冲模式示例进行的接收；和(d)装置255，用于监视电话机21-24的蜂鸣器或振铃器。
标号25a表示电话机与电话操作设备之间的线路，利用此线路从电话机的蜂鸣器中发送信号，25b表示用于从电话机的扬声器中发送信号的线路，25c表示用于发送信号给电话机的键矩阵的线路，而标号25d最终表示电话机与电话操作设备之间的线路，利用此线路可发送信号给电话机的话筒。
扬声器监视装置254包括调谐到在话音路径测试中使用的音调脉冲的正弦波频率的第一带通滤波器和能用于监视在话音路径上接收的诸如消息的其他信号的第二带通滤波器。蜂鸣器监视装置255也可以包括调谐到蜂鸣器或振铃器的频率的带通滤波器。电话操作设备25借助于合适的硬件与软件26来控制，此硬件与软件26也用于记录和分析由扬声器监视装置254接收的音调脉冲模式。电话操作设备25和硬件与软件26最好利用可从瑞典斯德哥尔摩的TelefonaktiebolagetLM Ericsson购买的空中接口与移动用户模拟器(AIMS)来实施。
扬声器监视装置254可用于读出在电话机21-24中一个(在其他示例中也可以多于1个的)电话机上接收的音调脉冲模式示例，并从而根据接收的示例代表的各个音调脉冲模式所唯一识别的各个电话机来识别所接收示例各自的源。扬声器监视装置254也可以这样被使用，以致在电话机上当从前一个相同示例的接收时间推断期望能接收到、而如果未接收到特定音调脉冲模式示例中的第一示例时，就由扬声器装置254发出中断各个电话机之间的话音路径的告警给硬件与软件26。这个监视还可以进行扩展，以致在从一个电话机上未收到第一示例开始的第一预定时间内在此电话机上收到音调脉冲特定模式的第二示例时，由扬声器监视装置254发出已重建话音路径的指示给硬件与软件26。可选择地，如果在第二预定时间期间内在此电话机上未收到特定音调脉冲模式示例，就由扬声器监视装置254发出已终止传输的指示给硬件与软件26。
电话操作设备25还可以进行改造，以便在控制电话机21-24的键矩阵的装置253用于使例如电话机21的一个电话机保持时，从而中断唯一识别电话机21的音调脉冲模式示例的重复传输。而且，在这种情况中，如果电话机21保持，监视电话机21的扬声器的电话操作设备25将不期望接收任何模式的音调脉冲。
图3a是循环选择三个电话机来测试这三个电话机之间建立的话音路径的呼叫的定时图，即，其中N＝3的一个呼叫的定时图。在图3a中，时间表示在横坐标上。Tx/Rx1、Tx/Rx2和Tx/Rx3分别表示是在话音路径测试循环中所选的三个电话机的电话机1、电话机2和电话机3的发送/接收部分。图3a的定时图表示一个完整的循环，其中Tx/Rx1、Tx/Rx2和Tx/Rx3分别发送分别识别电话机1、电话机2和电话机3的各个音调脉冲模式的一个示例。在图3a中利用波浪线代表在Tx/Rx1、Tx/Rx2和Tx/Rx3之一上三个不同的音调脉冲模式中一个模式示例的发送或接收。在图3a中利用直线表示Tx/Rx1、Tx/Rx2和Tx/Rx3既不发送也不接收三个不同的音调脉冲模式之一的示例的时期。
现在将描述图3a所示的一个完整的话音路径测试循环中事件的顺序。在循环的开始，从Tx/Rx1中发送唯一识别电话机1的音调脉冲模式的示例310，此示例310在信号中继时间tr之后在Tx/Rx2作为示例320接收并在Tx/Rx3作为示例330接收，中继时间tr是信号在电信系统中在话音路径上从一个电话机转发给另一电话机所花费的时间。在GSM系统中，tr一般为140ms，由根据GSM话音压缩算法压缩信号所需的20ms、100ms转接时间和根据同一GSM话音压缩算法解压所接收信号所需的另一个20ms组成。在Tx/Rx2上接收之后，读出示例320的音调脉冲模式以便识别示例320的源为电话机1，并因此确定：在循环的这一阶段上，从电话机1至电话机2的话音路径是完整的。同样，示例330的音调脉冲模式在Tx/Rx3上接收之后读出，以便识别示例330的源也为电话机1，并因此确定：在循环的这一阶段上，从电话机1至电话机3的话音路径是完整的。
在图3a中，ts表示在三个电话机之一上音调脉冲模式的一个示例的发送或接收结束与同一电话机上音调脉冲模式的下一个连续示例的发送或接收开始之间的安全界限。需要有此安全界限，以避免连续的音调脉冲模式示例相互干扰，并且最好选择此安全界限为大于或等于GSM系统中用于话音路径测试的100ms。因而，在Tx/Rx3上示例330的接收结束之后和在这样的安全界限ts结束之后，从Tx/Rx3中发送唯一识别电话机3的音调脉冲模式的示例340。此示例340在信号中继时间tr之后在Tx/Rx2上作为350接收并在Tx/Rx1上作为360接收。在Tx/Rx2上接收之后，读出示例350的音调脉冲模式以便识别示例350的源为电话机3，并因此确定：在循环的这一阶段上，从电话机3至电话机2的话音路径是完整的。同样，示例360的音调脉冲模式在Tx/Rx1上接收之后读出，以便识别示例360的源也为电话机3，并从而确定：在循环的这一阶段上，从电话机3至电话机1的话音路径是完整的。
在Tx/Rx2上示例350的接收结束之后并在另一安全界限ts结束之后，从Tx/Rx2中发送唯一识别电话机2的音调脉冲模式的示例370。此示例370在信号中继时间tr之后在Tx/Rx1上作为380接收并在Tx/Rx3上作为390接收。在Tx/Rx1上接收之后，读出示例380的音调脉冲模式，以便识别示例380的源为电话机2，并因此确定：在循环的这一阶段上，从电话机2至电话机1的话音路径是完整的。同样，示例390的音调脉冲模式在Tx/Rx3上接收之后读出以便识别示例390的源也为电话机2，并因此确定：在循环的这一阶段上，从电话机2至电话机3的话音路径是完整的。这完成图3a所示的测试电话机1、2与3之间所有6条话音路径的话音路径测试的一个完整循环的描述。
图3a仅表示以…3、2、1、3、2、1、3、2、1…的顺序循环选择的呼叫中的三个电话机的重复顺序至重复发送分别识别三个电话机的各个音调脉冲模式的各个示例的一个循环。对于涉及N个电话机的话音路径测试循环，所有电话机通过话音路径相互连接，要在此循环中测试的话音路径总数是N2-N。其中，N个不同的音调脉冲模式中每个模式所发送的示例将测试N个电话机之间的N-1条话音路径。因此，在图3a所示的N＝3、并且所涉及的所有三个电话机通过话音路径相互连接的情况中，如上所述，每个音调脉冲模式所发送的示例将测试两条话音路径。对于通过话音路径测试中所涉及的所有电话机的话音路径的最大连接，要在话音路径测试循环中测试的话音路径的最大值为N2-N。要测试的话音路径总数的实际值可以小于此最大值，这取决于电话机是如何互连的。例如，对于涉及三个电话机(即电话机4、电话机5和电话机6)的话音路径测试循环，其中电话机4通过话音路径连到电话机5，而反之电话机5也通过话音路径连到电话机4，并且电话机4也通过话音路径连到电话机6，而反之电话机6也通过话音路径连到电话机4，但其中在电话机5与电话机6之间没有通过话音路径进行连接，则每个循环要测试的话音路径的总数将是4，而不是最大值6。
识别电话机的音调脉冲模式示例的发送与识别同一电话机的音调脉冲的同一模式的下一相继的示例发送之间的时间利用NΔt来给定，其中Δt是在话音路径测试中选择一个电话机(例如，图3a中的电话机1)来发送识别那个电话机的音调脉冲模式示例与在话音路径测试循环中选择下一相继的电话机(例如，图3a中的电话机3)来发送识别那个下一相继电话机的音调脉冲模式示例之间的时差。话音路径测试循环中唯一识别不同电话机的特定音调脉冲模式示例的重复发送频率f因此由下式给定：
         f＝1/(NΔt)
显然希望在增加每个话音路径测试循环所选的电话机数量N时，应不允许重复发送频率f下降太低，否则话音路径测试循环中任一特定话音路径的重复测试将不以如同检测那条特定话音路径中的中断所要求的高概率而发生。Δt因此最好选择为具有小于或等于GSM系统中500ms的值。
从上面给定的音调脉冲示例的连续发送之间的时间差Δt、中继时间tr和安全界限ts中，现在有可能计算GSM系统中的话音路径测试中使用的音调脉冲模式的总的持续时间S的最大值，因此：
        S≤Δt-(tr+ts)S≤260ms
显然，如果Δt选择为具有除上述500ms值之外的一个值，将相应地增加或减少S的最大值。同样，如果增加或减少信号中继信号tr或如果同样从上面给定的100ms值中调整安全界限ts，将相应地减少或增加S的最大值。
音调脉冲模式总的持续时间S的最大值对能用于GSM系统中话音路径测试的模式设置了一个限制。第二个限制是GSM系统中使用的话音压缩类型对音调脉冲模式设置的。这将使64kb/s的输入数据速率减至16kb/s速率以便在两个电话机之间的话音路径上传送数据。为在话音路径上进行传输而压缩的信号在接收之后根据同一话音压缩算法顺序进行解压。因此，GSM系统中用于话音路径测试的模式中的每个音调脉冲应具有大于20ms的持续时间d，否则这样的音调脉冲具有在发送期间被GSM压缩与解压处理完全消除掉的危险。另外，这样的模式中两个连续的音调脉冲之间的每个寂静时间应具有大于或等于50ms的持续时间p，以避免两个连续的音调脉冲由于话音压缩算法而合并为单个音调脉冲。应该具有足够数量的音调脉冲模式可用于话音路径测试，这一要求将对能用于GSM系统中的话音路径测试的音调脉冲模式设置第三限制。是否满足此第三限制将取决于话音路径测试所要求的不同的音调脉冲模式数量，换句话说，取决于N的值。N的值越低，越容易满足此第三限制，同时也满足上述的第一与第二限制。
用于生成音调脉冲的正弦波频率最好低于传输信道带宽的上限。还有，由于如同在GSM的电信系统中使用的话音压缩算法可抑制DC/低频成分，所以正弦波频率最好是在某个低限之上。在GSM电信系统中，优选的正弦波带宽是300HZ至1.33KHZ。
还有，由于线性预测编码(LPC)被用于GSM系统中的话音压缩，所以所使用的音调脉冲的持续时间要长于用于编码算法的码窗口宽度。
图3b-3f示意地表示用于生成音调脉冲模式以便在测试话音路径中传输的五个可选的设备。在图3b-3f中。标号30表示用于在并行输出上生成不同二进制数的重复序列的数生成单元。如此生成的每个不同的二进制数能用于唯一识别话音路径测试中所涉及的各自一个电话机。数生成单元30例如可利用一个以频率1/Δt计时并在其输出上生成N个不同可能的二进制数的D触发移位寄存器来实施，其中Δt和N具有上面给定的相同含义。图3b-3f中的标号31表示通用异步接收机/发射机(UART)，此UART将数生成单元30的并行输出变换为二进制数的串行流(或比特流)。标号32表示正弦波生成器，此生成器生成正弦波输出以响应高电平输入，并且不响应低电平输入而生成输出。标号33表示调制器/解调器(或调制解调器)，此调制/解调器频率响应比特流输入而调制单频载波。标号34表示双向模拟开关，其幅度响应比特流输入而调制单频载波。
现在将描述图3b-3f所示的用于生成音调脉冲模式的五个可选设备的构造和操作。在图3b的设备中，数生成单元30提供重复序列的不同二进制数给UART31的输入。每个不同二进制数的数字并行提供给UART31，UART31将如此接收的每个二进制数变换为串行比特流。此串行比特流随后提供给调制解调器33的输入，调制解调器33频率调制单频载波以响应如此接收的比特流。由调制解调器33生成的调频输出随后利用电话选择器(未示出)进行路由选择至由电话选择器循环选择的各个电话机，以便在电话机之间建立的话音路径上以上面结合图3a所述的方式发送调频输出。电话选择器与数生成单元30一样以频率1/Δt来进行时钟同步，从而使得从调制解调器33输出的连续的音调脉冲模式循环地进行路由选择至具有频率f的话音路径测试循环中所涉及的电话机，以便重复发送对应于由数生成单元30生成的一个二进制数的特定音调脉冲模式示例。
图3b所示的用于生成音调脉冲模式的设备不适于在GSM系统的话音路径测试中使用，因为从调制解调器33输出的、并由电话选择器选择路由至这些电话机的调频的音调脉冲模式不满足上述的GSM系统的第一与第二限制。而且，GSM系统中信号的压缩和随后的解压以这样一种方式来改变此信号的频率和定时：尽管人耳不能感觉到，但在调频时根据GSM话音压缩算法压缩以便发送并在接收之后解压和随后解调的代表唯一二进制数的比特流将导致代表不同二进制数的许多不同的比特流。换句话说，二进制数与电话机之间一对一的关系在传输期间被破坏，以致不再有可能在接收之后识别音调脉冲模式示例的源并从而确定特定话音路径是完整的。
在图3c的设备中，数生成单元30和UART31如同图3b的设备一样进行构造和操作。然而，在图3C的设备中，则是将从UART31输出的串行比特流提供给双向模拟开关34的输入。正弦波生成器32生成恒定的正弦波输出以响应恒定的高电平输入。此正弦波输出提供给双向模拟开关34的输入，此开关34幅度调制此正弦波输入以响应从UART31接收的比特流。由双向模拟开关34生成的调幅输出随后由电话选择器(未示出)以类似于上面结合图3b所述的方式进行路由选择。
虽然从图3c的设备输出的调幅比特流通过向代表比特流中比特的每个音调脉冲给出最小25ms的持续时间并通过利用最小持续时间50ms的寂静时间来隔开连续的音调脉冲从而能满足上述的GSM系统所施加的第二限制，但上述的GSM系统的第一限制只能利用一个代表三个比特或更少比特的音调脉冲模式来满足。这是因为根据GSM系统的第一限制的音调脉冲模式的最大总的时长是260ms，而利用两个50ms的寂静时间来隔开的三个时长为25ms的音调脉冲将给出225ms的音调脉冲模式总的时长。将代表第四比特的第四音调脉冲和第三寂静时间加入到第三音调脉冲模式将给音调脉冲模式总的时长增加额外的75ms，从而违反第一限制。因此，上述的GSM系统的第三限制只能对于N≤8才满足，因为存在有23＝8的8个不同可能的3比特二进数。
用于将N的最大值升高到超过此值8的一个可能的设备表示在图3d中。在此设备中，数生成单元30的并行输出被并行提供给具有不同的各个正弦波频率f1、f2、f3、f4与f5输出的多个正弦波生成器32(例如5个正弦波生成器，如图3d所示)。这些正弦波生成器的正弦波输出能用于以5个不同的频率生成时长25-260ms的同时的音调脉冲(从而满足GSM系统的第一与第二限制)，这些音调脉冲随后利用电话选择器(未示出)以类似于上面结合图3b所述的方式进行路由选择。
由于如此产生的音调脉冲同时以不同的频率来发送，所以原则上这些音调脉冲能用于构成代表多达5比特的二进制数的音调脉冲模式。这将使N的最大值升高为25＝32。然而，GSM系统中话音路径上用于信号传输的带宽相对窄，这意味着：频率f1、f2、f3、f4与f5必须全部一起保持为相对接近，以便与此频带相适配。并且如上所述的，GSM系统的话音压缩算法在压缩期间并在随后的解压期间都改变发送信号的频率。因此，如果频率f1、f2、f3、f4与f5靠得太近，在这些不同频率上发送的音调脉冲在话音压缩期间、在随后的解压期间或在这两个期间将重叠并且发生扰频。为避免此音调脉冲的扰频，已发现GSM系统中可用的带宽内能发送音调脉冲的不同频率的最大数量不大于能利用图3的设备生成的调幅音调脉冲模式所表示的比特数。图3d的设备因而也只能用于GSM系统中最大值N＝8的话音路径测试。
在图3e与3f的设备中，数生成单元30与UART31为简化起见利用单个方框来表示。在图3de中，数生成单元30与UART31可提供比特流给正弦波生成器32，此生成器32生成正弦波音调脉冲以响应从UART31输入的高电平。每个音调脉冲持续时间保持恒定，但通过改变此模式中连续音调脉冲之间传输时间t可将包含在比特流中的信息编码为音调脉冲模式。以这种方式，可编码GSM系统中值N≤8的话音路径测试，这是因为：(a)此模式中每个音调脉冲必须具有最小时长20ms以便不被GSM话音压缩算法除去。然而，为安全原因，通常选择25ms为音调脉冲的最佳最小时长，如下面进行使用的那样；(b)此模式中两个连续音调脉冲之间的每个寂静时间必须具有最小时长50ms，以避免两个连续音调脉冲被话音压缩算法合并为单个音调脉冲，因而允许最多3个脉冲在此模式的最大260ms的总时长期间进行发送；和(c)此模式中两个连续音调脉冲之间的每个寂静时间应具有是寂静时间的最小时长整数倍的时长，因而允许8个不同可能的音调脉冲模式，即单脉冲模式、由一个寂静时间隔开的两个脉冲的四个不同模式、以及其间具有两个寂静时间的三个脉冲的三个不同模式。
在图3f中，每个音调脉冲传输时间t保持恒定在值t＝T上，但包含在从UART31提供给正弦波生成器32的比特流中的信息将通过改变代表零比特的第一值t0与代表1比特的第二值t1之间的模式中音调脉冲时长而被编码为音调脉冲模式。以这种方式，值N≤8可以在GSM系统中编码以用于话音路径测试。这是因为：(a)t0必须≥20ms，以使时长t0的脉冲不被GSM压缩算法去除掉；(b)t1必须≥t0+20ms，以使时长t1的脉冲与时长t0的脉冲区分开来，这意味着：t1必须≥50ms；和(c)T必须≥t1+50ms，以使时长t1的脉冲不与后续脉冲合并，这意味着：T必须≥100ms，因而允许总时长2T+t1≥250ms的最多3个脉冲在260ms的单个模式的音调脉冲的最大总时长S期间进行发送，并允许8个不同可能的音调脉冲模式，如上面已提到的，这是因为存在有23＝8的8个不同可能的3比特二进制数。
还应提到：在图3e与3f的设备中，由正弦波生成器32生成的音调脉冲模式顺序地由电话选择器(未示出)以上类似于上面结合图3f所述的方式进行路由选择。这就完成了用于生成图3b-3f所示的音调脉冲模式的5个可选设备的构造和操作的描述。
可通过组合上面根据图3e所述的脉冲距离方案与上面结合图3f所述的脉冲时长方案而有效地增加可用于话音路径测试的不同音调脉冲模式的总数。
图4示意地表示以这种方式导出的36个不同音调脉冲模式401-417和419-437的“字母表”，其中每个音调脉冲具有等于30ms整数倍的时长，并且两个连续音调脉冲之间每个寂静时间具有等于50ms整数倍的时长，图4的横坐标的每个刻度代表10ms间隔。图4也表示36个不音调脉冲模式的这个“字母表”如何可以通过增加类似音调脉冲模式418的另一个不同模式单脉冲来放大，其中单脉冲具有大于、并且可区别于模式401-404的单个模式脉冲的时长。以这种方式，可用于话音路径测试的不同音调脉冲模式的总数可以增加至40或更大。图4所示的音调脉冲模式的”字母表”因而表示在本发明方法应用于GSM系统时使用的音调脉冲模式的优选实施例，因为图4所示的音调脉冲模式满足上述的GSM系统所强加的第一与第二限制，并且也满足GSM系统对于值N≤40所强加的第三限制。
在GSM系统中，能容许长达8-16秒(这取决于环境)的话音路径中的中断而不用断开话音路径。这是为了允许例如由于通过话音路径连接的一个电话机通过桥下或隧道时引起的话音路径的临时中断的实际情况。上述的第一与第二预定时间因此最好选择为正好小于和正好大于(换句话说，实际等于)能由GSM系统容许的话音路径中的最大中断时长而不断开话音路径。第一与第二预定时间周期因而最好选择为8/f，其中f具有与前面相同的含义。
本发明的话音路径测试方法因而可适用于测试各种电信系统中的话音路径，并且特别适于测试GSM系统中的话音路径。
为方便参阅，这里提供本说明书和权利要求书中使用的较重要的码元的Roman(罗马)和Greek(希腊)字母表：
f：用于发送连续的唯一识别电话机的音调脉冲模式示例的重复频率；
di：第i个正弦波音调脉冲的各自时长；
Δt：循环地选择一个电话机以便发送唯一识别那个电话机的音调脉冲模式示例、与在循环中选择下一个相继的电话机以便发送唯一识别此下一个相继的电话机的音调脉冲模式示例之间的时差；
I：音调脉冲单个模式中正弦波音调脉冲数量；
J：音调脉冲单个模式中寂静时间段数量；
N：循环选择的用于连续发送唯一识别此循环中各个电话机的音调脉冲的各个模式示例的电话机数量；
Pj：第j个寂静时间的相应时长；
S：音调脉冲单个模式的总时长；
Sidi：音调脉冲单个模式中正弦波音调脉冲的时长和；
SjPj：音调脉冲单个模式中寂静时间的时长和；
td：正弦波音调脉冲的最小时长；
tp：寂静时间的最小时长；
tr：从一个电话机传输音调脉冲模式示例到另一电话机的中继时间；
ts：在一个电话机上音调脉冲模式示例发送或接收结束与在同一电话机上的下一个连续的音调脉冲模式发送或接收开始之间的安全裕量。
应理解：本文所使用的所有标号不限制权利要求范畴。

Claims (19)

1.在电信系统中测试话音路径的一种方法，其中所述话音路径包括话音压缩和解压，此方法包括以下步骤：
在至少两个电话机之间的呼叫中所涉及的第一电话机与第二电话机之间建立包括话音压缩与解压的话音路径；
将唯一识别第一电话机的信息编码为音调脉冲模式；
以预定发送频率从第一电话机中重复发送所述音调脉冲模式示例；和
在第二电话机上监视第二电话机以便通过第一与第二电话机之间建立的话音路径接收至少一个所述音调脉冲模式示例。
2.根据权利要求1的在电信系统中测试话音路径的方法，其中从呼叫中的多个电话机中循环选择第一电话机，以使重复发送频率f由下式给定：
f＝1/(NΔt)，
其中N是每个循环所选的电话机总数，而Δt是此循环中选择电话机为第一电话机与此循环选择下一个相继的电话机为第一电话机之间的预定时差。
3.根据权利要求2的在电信系统中测试话音路径的方法，其中预定时差为500ms。
4.根据前面任何一个权利要求的在电信系统中测试话音路径的方法，其中读出在第二电话机上接收的至少一个所述音调脉冲模式示例以便在第二电话机上识别第一电话机。
5.根据前面任何一个权利要求的在电信系统中测试话音路的方法，其中：
如果在所述监视步骤期间在第二电话机上未接收到从第一电话机发送的第一个所述音调脉冲模式示例，则发出中断第一与第二电话机之间话音路径的警告。
6.根据权利要求5的在电信系统中测试话音路径的方法，其中：
如果在从第二电话机上未接收到所述第一示例的时间开始的第一预定时间期间在所述监视步骤期间在第二电话机上收到从第一电话机中发送的第二所述音调脉冲模式示例，则发出重新建立第一与第二电话机之间话音路径的指示。
7.根据权利要求5或6的在电信系统中测试话音路径的方法，其中：
如果在从第二电话机上未收到所述第一示例的时间开始的第二预定时间内在所述监视步骤期间在第二电话机上未接收到从第一电话机中发送的音调脉冲模式，则发出已从第一电话机中断开第二电话机的指示。
8.根据权利要求6或7的在电信系统中测试话音路径的方法，其中第一和/或第二预定时间等于8/f，其中f是所述重复发送频率。
9.根据前面任何一个权利要求的在电信系统中测试话音路径的方法，其中如果第一电话机处于保持，则中断重复发送步骤。
10.根据前面任何一个权利要求的在电信系统中测试话音路径的方法，其中，
如果第二电话机处于保持，则中断监视步骤。
11.根据前面任何一个权利要求的在电信系统中测试话音路径的方法，其中重复发送步骤至少进行23小时。
12.根据前面任何一个权利要求的在电信系统中测试话音路径的一种方法，其中：
正弦波音调脉冲用于生成音调脉冲模式；
将线性预测编码用于话音压缩；和
所使用的正弦波音调脉冲的时长长于用于线性预测编码的码窗口。
13.根据前面任何一个权利要求的在电信系统中测试话音路径的方法，其中电信系统是GSM系统，并且其中所述音调脉冲模式包括：
i个正弦波音调脉冲，其中每个音调脉冲具有等于第一时间间隔td≥25ms的整数倍的各自时长di，和
i个寂静时间，其中每个寂静时间具有等于第二时间间隔tp≥50ms的整数倍的各自时长pj，
其中i≥1和j≥0；i，j∈(整数}，从而使得由S＝Sidi+SjPj所给出的所述音调脉冲模式总的时长S为：
S≤260ms，
其中Sidi是正弦波音调脉冲的时长和，而SjPj是此音调脉冲模式中寂静时间的时长和。
14.根据权利要求13的在电信系统中测试话音路径的方法，其中第一时间间隔td≥20ms。
15.根据权利要求13的在电信系统中测试话音路径的方法，其中第一时间间隔td为30ms，第二时间间隔tp为50ms，并且所述音调脉冲模式总的时长S为250ms。
16.根据权利要求12-15中任何一个权利要求的在电信系统中测试话音路径的方法，其中用于生成音调脉冲的正弦频率低于传输信道带宽的上限。
17.根据权利要求12-16中任何一个权利要求的在电信系统中测试话音路径的方法，其中用于生成音调脉冲的正弦频率在300Hz与1.33kHz之间。
18.根据前面任何一个权利要求的在电信系统中使用脉冲模式(401-417，419-437)的测试话音路径的方法，其中模式中的每个脉冲具有等于30ms整数倍的时长，并且模式中两个相继的脉冲之间的每个寂静时间具有等于50ms整数倍的时长。
19.用于在电信系统中测试话音路径的一种设备，其中话音路径包括话音压缩解压，此设备包括：
用于在至少两个电话机之间的呼叫中所涉及的第一电话机与第二电话机之间建立话音路径的装置；
音调脉冲生成装置，用于生成唯一识别第一电话机的音调脉冲模式和以重复发送频率从第一电话机中重复发送音调脉冲模式示例；和
监视装置，用于监视在第二电话机上通过第一与第二电话机之间建立的话音路径接收至少一个所述音调脉冲模式示例。
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