CN1335025A - 音调检测消除 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包含第一通信设备(1),控制第一通信设备(1)与之相连的第一网络的第一网络控制设备(20),以及连接在第一网络控制设备(20)和传输网络(4)之间的第一接口建立设备(30)的通信系统。第一通信设备(1)和第一网络控制设备(20)被连接成使得使用信号(US)和控制信号(CS)被分别发送给第一网络控制设备(20)。另外,第一网络控制设备(20)和第一接口建立设备(30)被连接成使得使用信号(US)和控制信号(CS)被分别发送给第一接口建立设备(30)。在按照本发明的通信系统中,不需要网络,例如基于IP的网络的第一接口建立装置,即网关中的音调检测。从而,可获得简化的硬件结构,并可降低控制信号对使用信号的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及通过特殊的传输网络发送使用信号的通信系统和方法。具体地说,本发明涉及通过网络,分别发送控制信号和使用信号的通信系统和方法。
背景技术
最近几年,开发了IP语音(VoIP)技术,在该技术中,借助例如因特网之类基于IP的网络(IP网络,网间协议网络),发送作为使用信号的一个例子的电话呼叫。通过借助这种网络,而不是常规的长程载波,发送信号,能够降低这种电话呼叫所使用的费用。
图1中表示了使用上述技术的通信系统的基本结构。为了便于描述,把图1中IP网络(传输网络)左侧所示的设备称为近端设备,而右侧的设备称为远端设备。
作为第一通信设备的移动电话1与第一网络控制设备2相连,第一网络控制设备2用于控制移动电话1与之相连的第一网络(近端网络)。第一网络控制设备2例如是移动服务交换中心(MSC)。例如语音信号以64kbps的位速率,从第一网络控制设备1被发送给第一网关3,第一网关3连接近端网络和IP网络4。为了在IP链路上实现容量节约,在网关中压缩语音。
这种压缩由安装在第一网关3中的编译码器(编码-译码器,代码转换器,代码变换器)进行。语音的典型压缩比为,例如8∶1。由于编译码器本身的功能对本发明不重要,这里省略编译码器的详细说明。
语音信号被压缩到例如8kbps的位速率。压缩后的语音信号通过IP网络4被发送给第二网关5。第二网关也包含一个编译码器(编码-译码器)。但是,该编译码器5a解压缩从IP网络4接收的压缩信号,以便恢复初始速率(即,在上面的例子中为64kbps)。解压缩后的语音信号US被发送给用于控制第二网络(远端网络)的第二网络控制设备6,作为第二通信设备的电话7与第二网络相连。在电话7是移动电话的情况下,第二网络控制设备6可以是移动服务交换中心(MSC),在电话7是固定电话的情况下,第二网络控制设备6可以是固定服务交换中心(FSC)。第二网络控制设备6把信号发送给目的电话7。
如上所述,语音信号被压缩和解压缩。如果按照和语音相同的方式压缩和解压缩诸如DTMP-音调(双音多频)之类的音调信号,则这些音调信号会受到破坏。人耳可能足以听到这些音调,但是这些音调很可能降低到音调管理服务的规范之外。
因此,通常在网关中实现DTMF音调检测,以绕过编译码器。
下面参考图2说明这种DTMF音调检测。在图2中,更详细地表示了图1中的两个网关3和5。为了简化说明,没有表示通过其传输信号的网络。
第一网关3包含编译码器3a,音调检测装置3b和音调发生装置3c。同样地,第二网关5包含编译码器5a,音调检测装置5b和音调发生装置5c。
附图标记TS表示DTMF音调信号。DTMF音调信号TS由近端网关3的音调检测装置3b检测。为了把音调发送给远端网关5,使用信令消息CS(控制信号)。该信令消息可具有按照标准定义的适当格式。在远端网关5中,信令消息CS由音调发生装置5c接收,借助音调发生装置5c,DTMF音调信号TS被再次生成,并被提供给语音信号线。在音调传送过程中,语音信道可以是空闲的。
下面将参考图2和3,说明如何通过利用移动电话,生成DTMF音调。
图3中,附图标记1表示移动电话。当按下移动电话1的一个按键时,信令消息CS被发送给第一网络控制设备2,在第一网络控制设备2中,由音调发生装置2a生成相应的DTMF音调信号TS。音调信号TS被包含在由附图标记US(使用信号)表示的语音信号中。即,通过把DTMF音调信号包含在语音信号US中,语音信号US受到DTMF音调信号TS的影响。
语音信号US被发送给第一网关3,在第一网关3中,音调发生装置3b检测DTMF音调信号,并再次将其转换为信令消息,如图2中所示。此外,在图2中所示的第一网关3的编译码器3a中压缩语音信号US。压缩语音信号用附图标记USC(压缩的使用信号)表示。
压缩语音信号USC和信令消息CS通过IP网络,被发送给第二网关5。在第二网关5中,如同参考图2说明的那样,信令消息CS用于生成加入语音信道中的音调。该信号被发送给第二网络控制设备6。
因此,在这种常规的通信系统中,信令消息被转换为音调信号,随后再次被转换为信令消息,该信令消息使第二网关5中的音调发生装置5c生成相应的音调。这样导致的缺陷是需要大型硬件,以及使用信号的干扰,在移动电话对移动电话呼叫的情况下,使用信号可包括TFO(无汇接操作)流。
下面,将更详细地说明TFO(无汇接操作)。在移动电话对移动电话呼叫中,通常在第一移动电话1中把语音编码为8kbps,随后在网络控制设备(例如,MSC)之前的编译码器(代码转换器,代码变换器)中被译解恢复64kbps。在第一网络控制设备2中,64kbps呼叫被返回,并再次在编译码器中被编码为8kbps。该信号被发送给接收方,并在另一移动电话中,按照相同的方式解码,恢复64kbps。
无汇接操作(TFO)使得能够在编译码器中省略不必要的解码/编码阶段。为了兼容能够实现TFO的网络控制设备和不能实现TFO的网络控制设备,从代码转换器向MSC发送两种格式(8和64kbps),其中编码参数被插入64kbps流的最低有效位中。这种插入只会稍稍降低64kbps流的质量。
但是,在这种情况下,如上所述第一网络控制设备2中的音调生成破坏了64kbps流内的TFO流,以致会失去TFO流同步。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种消除现有技术上述缺陷的通信系统和方法。
该发明目的是由包含第一通信设备,控制第一通信设备与之相连的第一网络的第一网络控制设备,以及连接在第一网络控制设备和传输网络之间的第一接口建立设备的通信系统实现的。第一通信设备和第一网络控制设备被连接成使得使用信号和控制信号被分别发送给第一网络控制设备。另外,第一网络控制设备把控制信号发送给第一接口建立设备。此外,第一接口建立设备包含压缩使用信号的压缩装置,压缩信号通过传输网络被发送,以及从第一网络控制设备接收控制信号,并通过传输网络发送控制信号的控制信号传送装置。
另一方面,上述目的是由包含第一通信设备,控制第一通信设备与之相连的第一网络的第一网络控制设备,以及连接在第一网络控制设备和传输网络之间的第一接口建立设备的通信系统的通信方法实现的。该方法包括下述步骤:从第一通信设备分别把使用信号和控制信号发送给第一网络控制设备,以及从第一网络控制设备分别把使用信号和控制信号发送给第一接口建立设备。
因此,在根据本发明的通信系统和方法中,不需要网关,即第一接口建立装置的音调检测。从而,由于不需要音调检测处理,因此获得了改进的性能。此外,由于不需要用于此目的的任何电路,因此简化了硬件,并可降低存储器容量。从而,在近端不进行任何音调生成,而只在远端进行音调生成。
另外,不发生任何汇接音调生成。即,不需要作为信令消息的音调到产生并加入到使用信号中的音调,以及反之亦然的多次转换。从而,可减少由于转换而引起的错误。
此外,在根据本发明的通信系统和方法中,语音流(使用信号)和信令流(控制信号)分离。从而,在通信过程中,使用信号不会受控制信号的影响。
例如,在具有自动信息服务的电话呼叫中,必须按下按键,使得在通信过程中出现DTMF音调。在根据本发明的通信系统和方法中,只在远端产生DTMF音调,并将其加入语音信号中的DTMF音调。因此,当呼叫过程中存在DTMF音调时,语音流较少受到破坏。
此外,在连接中存在四个语音编译码器。第一个编译码器在无线电接口,即网络控制设备(例如,MSC)中。第二个编译码器和第三个编译码器在网关中。第四个编译码器在最后的无线电接口,即第二网络控制设备中。从而,在移动电话-移动电话呼叫和如上所述的能够进行TFO的网络控制设备的情况下,在传输过程中,使用流(例如,位速率64kbps)内的TFO流(例如,位速率8kbps)不会受到破坏。只在第二网关的编译码器后的接收端,在使用信号中产生DTMF音调。于是,只有位于接收端的网络控制设备中的编译码器损失其TFO同步,而根据现有技术,在第一网络控制设备中,早已失去了TFO同步。DTMF音调被生成并被加入使用信号中,以致第二编译码器早已失去其同步,即四个编译码器中有三个编译码器失去其同步。从而,在无汇接操作的情况下,能够实现更可靠,质量更高的通信。
在从属权利要求中,陈述了本发明的其它有利改进。
附图说明
参考附图,将更易于理解本发明,其中:
图1表示了使用IP通信的通信系统的基本结构;
图2表示了现有技术中,网关中的DTMF处理;
图3表示了按照现有技术,位于近端和远端的通信系统的结构;
图4表示了按照本发明第一实施例,位于近端和远端的通信系统的结构;
图5图解说明了按照第一实施例,网关中的音调处理;
图6表示了按照第一实施例的变型,位于近端和远端的通信系统的结构;
图7表示了根据本发明第二实施例的位于近端的通信系统的结构;
图8表示了根据本发明第三实施例的位于近端的通信系统的结构;
图9表示了根据本发明第四实施例的通信系统的结构;
图10表示了根据本发明第五实施例的位于近端的通信系统的结构;
图11表示了根据本发明实施例的通信方法的流程图。
具体实现方式
下面参考图4和5,说明本发明的第一实施例。图4中,根据第一实施例的通信系统的近端一侧表示在上半部,而远端一侧表示在下半部。图5中,更详细地表示了第一网关30和第二网关50,其中为了简化说明,没有表示传输网络。
按照第一实施例的通信系统的基本结构大体上和参考图1说明的通信系统的基本结构相同。即,作为第一通信设备例子的移动电话1与第一网络控制设备20相连,第一网络控制设备20控制与移动电话1相连的第一网络(近端网络)。
附图标记CS表示作为控制信号例子的信令消息,附图标记US表示作为使用信号例子的语音信号。在移动电话1中,响应按键的操作,生成信令消息CS。移动电话1分别输出该信令消息CS和语音信号US。
第一网络控制设备20与作为第一接口建立装置例子的第一网关30相连。第一网关30通过作为传输网络例子的基于IP的网络4,与位于远端的作为第二接口建立装置的第二网关50相连。用于控制第二网络的第二网络控制设备60与第二网关50相连,作为第二通信设备例子的电话7与第二网络相连。电话7与第二网络控制设备60相连。
在电话7是移动电话的情况下,第二网络控制设备60可以是移动服务交换中心(MSC),在电话7是固定电话的情况下,第二网络控制设备60可以是固定服务交换中心(FSC)。电话7的类型可以和电话1相同。不过,并不局限于此。
在按照第一实施例的第一网络控制设备20中,省略了音调发生装置。信令消息CS被直接发送给第一网关30,而不被加入语音信号US中。作为一种备选方案,如果需要,可在第一网络控制设备2中改变信令消息CS的格式。
位于近端的第一网关30包含一个编译码器(编码-译码器,代码转换器,代码变换器)30a和信令中继装置(控制信号传送装置)30b。编译码器30a接收位速率为,例如64kbps的语音信号US,并把语音信号US压缩到IP网络4(传输网络)所必需的位速率。附图标记USC表示作为压缩使用信号例子的压缩语音信号,其位速率例如为8kbps。信令中继装置30b接收来自于第一网络控制设备20的信令消息CS,并把该信令消息CS发送给网络4。同样,作为一种备选方案,如果需要,可在第一网关30中改变信令消息CS的格式。
即,信令消息CS直接从移动电话1发送给第一网关30,而不被转换为诸如DTMF(双音多频)音调信号之类的音调信号。从而,按照第一实施例,省略了现有技术中必需的第一网关中的音调检测。
在远端,与IP网络4相连的第二网关50包含一个编译码器50a和音调发生装置50c。编译码器50a根据远端的第二网络的需要,对接收的压缩语音信号USC进行解压缩。音调发生装置50c接收来自于近端的信令消息CS,并响应该信令消息,产生音调信号TS。根据本发明,音调信号TS是DTMF信号,但是,并不局限于此。随后把音调信号TS和语音信号组合在一起。
组合信号被发送给第二网络控制设备60,第二网络控制设备60把组合信号发送给电话7。按照第一实施例,如同现有技术中那样,组合信号被发送给电话7。因此,省略对其的详细说明。
图5中所示的网关30和50允许双向通信。即,第二网关50也包含一个信令中继装置50b,类似于远端的信令中继装置30b,信令中继装置50b把在远端产生的信令消息CS发送给近端。此外,第一网关30包含响应从远端的信令中继装置50b接收的信号消息CS,产生音调信号TS的音调发生装置30c。由于这些设备相对于另一方向的功能和上面所述的相类似,因此省略对其的详细说明。
在参考附图4的第一实施例的上述说明中,网络控制设备20和网关30被安排为独立的设备。但是,也可把网关安装在网络控制设备中,从而两个设备构成一个组合件。图6中表示了第一实施例的这种修改,其中第一网络控制设备21包含网关31。
在远端,类似的修改也是可行的。即,第二网关和第二网络控制设备也可被安排成一个组合件。
下面,参考图7说明第二实施例。按照第二实施例的结构基本上和按照第一实施例的结构相同。但是,第二网关和第二网络控制设备不同于按照第一实施例的第二网关和第二网络控制设备。
具体地说,第二网关51不包含音调发生装置。而是从近端接收的信令消息CS被直接发送给第二网络控制设备61。信令消息CS和语音信号US被分别发送给第二网络控制设备61。如果需要,可在网关51中改变信令消息CS的格式。
网络控制设备61包含一个音调发生装置61a。音调发生装置61a响应从第二网关51接收的信令消息CS,产生音调信号TS。组合语音信号US和音调信号TS,并把组合信号发送给电话7。按照第二实施例,如同现有技术那样,把组合信号发送给电话7。因此,省略对其的详细说明。
下面,参考图8说明第三实施例。按照第三实施例的结构基本上和按照第二实施例的结构相同。但是,第二网络设备和第二通信装置(电话)不同于按照第一实施例的第二网络设备和第二通信装置(电话)。
具体地说,第二网络设备62不包含音调发生装置。而是信令消息CS被直接发送给电话72。从而,信令消息CS和语音信号US被分别发送给电话72。
在第二网络设备中,可改变信令消息CS的格式。
电话72包含音调发生装置72a。该音调发生装置72a响应从第二网络控制设备62接收的信令消息CS,产生音调。
下面,参考图9说明本发明的第四实施例。近端的结构和图4中所示近端的结构相同,而在远端,IP电话73直接与IP网络4相连。这种情况下,不需要任何网关和任何网络控制设备。信令消息被提供给IP电话,在IP电话中,根据需要,信令消息被处理或转换成DTMF音调信号。
接下来,参考图10说明本发明的第五实施例。本实施例适用于,例如在远端连接了不能接收信令消息的常规网关,以致不得不通过网络4传输音调信号和语音信号的情况。这种情况下,可应用本发明,从而至少可绕过第一网络控制器MSC中的编译码器。
如图10中所示,移动电话1分别把语音信号US和信令消息CS发送给第一网络控制设备MSC 20,第一网络控制设备MSC 20把两个信号分别提供给网关32。网关32包含一个音调发生器TG 32c,音调发生器TG 32c产生加入语音信号USC中的相应DTMF音调,语音信号USC通过网络4被传输。
因此,本发明也可应用于在远端使用常规系统的情况。
参考图11中所示的流程图,说明按照上述实施例,通常执行的通信方法。
在步骤S1,分别把语音信号US和信令消息CS从电话1发送给第一网络控制设备20。在步骤S2,分别把语音信号US和信令消息CS从第一网络控制设备20发送给第一网关30。
借助这两个步骤,已防止了使音调信号在第一网络控制设备20中的编译码器中受到压缩处理。此外,消除了现有技术中所必需的网关中的音调检测。要指出的是,根据第五实施例,只执行这两个步骤。
按照第一~第四实施例,还执行下述步骤。即,在步骤S3,在不进行任何处理的情况下,通过IP网络4,从第一网关30发送信令消息CS。与之相反,在步骤S4中,语音信号US被压缩,并通过IP网络4,发送压缩语音信号USC。例如,语音信号US可具有64kbps的位速率,压缩语音信号可具有8kbps的位速率。
在步骤S5,第二网关50接收压缩语音信号USC和信令消息CS。随后,响应信令消息CS,在步骤S6中生成DTMF音调信号。可在第二网关50中,第二网络控制设备61中,或者在第二通信设备72中产生DTMF音调信号。
因此,在根据上述实施例的通信系统中,不需要诸如基于IP的网络之类传输网络的第一接口建立装置,即网关中的音调检测。因此,可简化硬件结构,并且可降低控制信号,即DTMF音调信号对使用信号,即语音信号的干扰。
根据上述实施例,在网关之间,可使语音信道保持开放状态,从而即使当存在DTMF音调时,语音流(TFO流)(如果使用的话)也可通过第一网关20,而不会受到破坏。
按照上述实施例,第一通信装置1被描述为移动电话,在移动电话中,分别产生语音信号和信令消息。但是,固定电话也可用作通信装置1,在这种情况下,固定电话发送DTMF音调作为信令。
Claims (30)
1.一种通信系统,包含:
第一通信设备(1);
控制所述第一通信设备(1)与之相连的第一网络的第一网络控制设备(20;21);和
连接在所述第一网络控制设备(20;21)和传输网络(4)之间的第一接口建立设备(30;31;32);其中
所述第一通信设备(1)和第一网络控制设备(20;21)被连接成使得使用信号(US)和控制信号(CS)被分别发送给所述第一网络控制设备(20;21);
所述第一网络控制设备(20;21)和所述第一接口建立设备(30;31;32)被连接成使得所述使用信号(US)和所述控制信号(CS)被分别发送给所述第一接口建立设备(30;31;32)。
2.按照权利要求1所述的通信系统,其中所述第一接口建立设备(30)包含从所述第一网络控制设备(20)接收所述控制信号(CS),并通过所述传输网络(4)发送所述控制信号(CS)的控制信号传送装置(30b)。
3.按照权利要求2所述的通信系统,其中所述第一接口建立设备(30)包含压缩所述使用信号的压缩装置(30a),压缩信号通过所述传输网络(4)被发送。
4.按照权利要求3所述的通信系统,还包括:
与所述传输网络(4)相连的第二接口建立设备(50);其中
所述第二接口建立设备(50)包括:
对通过所述网络(4)接收的所述使用信号(US)解压缩的解压缩装置(50a);和
接收所述控制信号(CS),并响应所述控制响应(CS),而产生音调信号(TS)的音调发生装置(50c)。
5.按照权利要求4所述的通信系统,还包括:
第二通信设备(7);和第二网络控制设备(60),其中
在所述第二接口建立设备(50)中组合所述使用信号(US)和所述音调信号(TS);
所述组合信号由所述网络控制设备(60)接收,并被发送给所述第二通信设备(7)。
6.按照权利要求3所述的通信系统,还包括:
与所述传输网络(4)相连的第二接口建立设备(51;52);和
第二网络控制设备(61;62);其中
所述第二接口建立设备(51;52)包括
对通过所述网络(4)接收的所述使用信号解压缩的解压缩装置(51a;52a);和
接收所述控制信号,并把所述控制信号发送给所述第二网络控制设备(61;62)的控制传送装置。
7.按照权利要求6所述的通信系统,还包括:
第二通信设备(7);其中
所述第二网络控制设备(61)包含用于接收所述控制信号,并响应所述控制信号,而产生音调信号(TS)的音调发生装置(61a);
在所述第二网络控制设备(61)中组合所述使用信号和所述音调信号(TS);及
组合信号被发送给所述第二通信设备(7)。
8.按照权利要求6所述的通信系统,还包括:
第二通信设备(72);其中
所述第二网络控制设备(62)分别把所述控制信号(CS)和所述使用信号(US)发送给所述第二通信设备(72)。
9.按照权利要求8所述的通信系统,其中:
所述第二通信设备(72)包含用于接收所述控制信号(CS),并响应所述控制信号(CS),而产生音调响应(TS)的音调发生装置(72a)。
10.按照任意前述权利要求所述的通信系统,其中:
响应所述控制信号(CS)产生的所述音调信号是DTMF信号。
11.按照任意前述权利要求所述的通信系统,其中:
响应按键操作,在第一通信设备(1)中产生所述控制信号。
12.按照任意前述权利要求所述的通信系统,其中:
所述网络(4)是基于IP的网络。
13.按照任意前述权利要求所述的通信系统,其中:
所述第一通信设备(1)是移动电话。
14.按照权利要求1-12任一所述的通信系统,其中:
所述第一通信设备(1)是固定电话。
15.按照任意前述权利要求所述的通信系统,其中:
所述第二通信设备(7;72)是移动电话。
16.按照权利要求1-14任一所述的通信系统,其中:
所述第二通信设备(7;72)是固定电话。
17.按照任意前述权利要求所述的通信系统,其中:
所述第一网络控制设备(20)和所述第一接口建立装置(30)被构造成一个设备。
18.按照权利要求1-16任一所述的通信系统,其中:
所述第一网络控制设备(20)和所述第一接口建立装置(30)被构造成一个独立的设备。
19.按照任意前述权利要求所述的通信系统,其中:
所述第二网络控制设备(50;51)和所述第一接口建立装置(60;61;62)被构造成一个设备。
20.按照权利要求1-18任一所述的通信系统,其中:
所述第一网络控制设备(50;51)和所述第一接口建立装置(60;61;62)被构造成一个独立的设备。
21.按照权利要求1-3任一所述的通信系统,还包括可直接与所述网络(4)相连的网络通信设备(73),从而所述控制信号(CS)和所述使用信号(USC)从所述第一接口建立设备(30)被传输给所述网络通信设备(73)。
22.按照权利要求21所述的通信系统,其中所述网络(4)是基于IP的网络,所述网络通信设备(73)是IP电话。
23.按照权利要求1所述的通信系统,其中所述第一网络接口建立装置(32)包含一个音调发生器(32a)。
24.一种用于通信系统的通信方法,该通信系统包含第一通信设备(1),控制第一通信设备(1)与之相连的第一网络的第一网络控制设备(20),以及连接在第一网络控制设备(20)和传输网络(4)之间的第一接口建立设备(30);所述方法包括下述步骤:
从所述第一通信设备(1)分别把使用信号(US)和控制信号(CS)发送给所述第一网络控制设备(20)的步骤(S1);和
从所述第一网络控制设备(20)分别把所述使用信号(US)和所述控制信号(CS)发送给所述第一接口建立设备(30)的步骤(S2)。
25.按照权利要求24所述的方法,还包括通过所述网络(4),发送所述控制信号(CS)的步骤(S3)。
26.按照权利要求25所述的方法,还包括压缩所述使用信号(US)的步骤(S4),压缩信号(USC)通过所述网络(4)发送。
27.按照权利要求26所述的方法,还包括下述步骤:
在位于所述网络(4)远端的通信系统中,接收所述压缩使用信号(USC)和所述控制信号(CS)的步骤(S5);和
在所述网络(4)的远端,响应所述控制信号(CS),产生音调信号(TS)的步骤(S6)。
28.按照权利要求27所述的方法,其中在第二接口建立装置(50)中完成产生所述音调信号的所述步骤(S6)。
29.按照权利要求27所述的方法,其中在第二网络控制设备(61)中完成产生所述音调信号(TS)的所述步骤(S6)。
30.按照权利要求27所述的方法,其中在第二通信设备(72)中完成产生所述音调信号(TS)的所述步骤(S6)。
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