CN1375144A

CN1375144A - 在数字无线链路上支持诸如传真的非语音信号和压缩语音的方法和装置

Info

Publication number: CN1375144A
Application number: CN00813081A
Authority: CN
Inventors: K·拉马斯瓦米; P·G·克努特森; B·E·拉梅
Original assignee: RCA Licensing Corp
Current assignee: Thomson Licensing SAS; RCA Licensing Corp
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2002-10-16
Anticipated expiration: 2020-07-26
Also published as: EP1221231B1; CA2391329C; AU6238500A; CN1163033C; MXPA02000953A; BR0012745B1; CA2391329A1; JP2003529969A; BR0012745A; EP1221231A1; KR100656767B1; DE60030572T2; WO2001024464A1; KR20020029434A; DE60030572D1

Abstract

一种用于在无线链路上发送和接收诸如传真的非语音信号和语音数据的端到端系统。所述端到端系统包括第一站和第二站。所述第一站对传真数据和语音数据进行处理,用于在无线链路上传输。由于传真和数据信号具有不同的传输率,所述第一站对传真数据进行分割或分解,这样传真和语音数据被适当地复用到无线链路上而没有失真。所述第二站可以与所述第一站相适应,用于通过无线链路接收和发送传真和语音数据。

Description

在数字无线链路上支持诸如传真的非语音信号和压缩语音的方法和装置

发明领域

本发明一般涉及数据传输系统。更具体地说，本发明涉及用于在数字无线链路上发送诸如传真的语音数据和压缩语音信号的方法和装置。

发明背景

本领域中有许多类型的用于发送传真、音频、视频和数据信号的数据通信系统。另外，无绳电话系统已经变得非常普遍了，它们提供了传统塞绳电话系统所不具备的灵活性和便利性。

无绳电话系统在传输语音信号之前使用数字信号处理来处理语音信号。一旦语音信号被数字化，无绳电话系统就利用语音压缩算法或基于语音模型的技术来压缩数字化的语音信号。为了保存数字无线链路(或RF链路)上的带宽并保持适当的语音质量，压缩算法在2到10的压缩率之间工作。

随着无绳电话系统十分地普及，最好在这些系统中加入其它特性，诸如将传真机连接到无绳电话手机或生产无绳传真机。但是，传真机不利用象在无绳电话系统中使用的语音模型来处理数据。如果把运用于现有无绳电话系统中使用的语音压缩算法的语音模型应用到传真数据，则传真数据会出现失真。

本领域中已知结合了语音和诸如传真的数据的数据通信系统。Davis等人的美国专利No.5764628和Davis等人的美国专利No.5812534就是这种系统的两个示例。但是，这些系统需要专线或专用信道来分开地发送语音和传真数据，并且不适用于无绳电话系统。

因此，技术上需要在无绳电话系统中有需要将诸如传真信号的非语音数据的无线传输与压缩语音信号的无线传输进行组合。

发明概述

通过提供一种在与用于发送压缩语音信号相同的无线或射频(RF)链路上发送诸如传真信号的非语音数据的方法和装置，本发明克服了与现有技术相关联的缺点。本发明将传真信号分割为类似于压缩语音信号的格式。通过无线链路分别发送传真信号的分割部分。同样地，本发明可以没有失真地在无线链路上发送传真和/或压缩语音信号。

具体地说，本发明的装置包括基站和远程站。基站包括：信号转换器，用于分别将来自电话网的传真和压缩语音信号转换为转换的传真信号和转换的语音信号；连接到信号转换器的语音处理器，用于压缩转换的语音信号；连接到信号转换器的数据分解器(splitter)，用于分割转换的传真信号；以及连接到语音压缩器和数据分解器的调制解调器，用于通过无线链路把转换的语音和传真信号发送到远程站。远程站接收来自基站的这些信号并以与基站所用方式相反的方式来转换语音和传真信号，也就是，分割的传真信号被组合成数字传真信号，该数字传真信号和压缩语音信号被处理，以便形成模拟语音和传真信号。同样地，远程站可以是或可以包括无线传真机和/或连接有传真机的无线电话手机。基站和远程站包含在无线链路上提供全双工传真和语音通信的互补电路。

附图说明

结合附图来考虑下面的详细描述，可以容易地本发明的示教，附图中：

图1示出包括基站和接收站的端到端系统的系统级方框图；

图2示出适合与模拟电话网通信的基站的高级方框图；

图3示出适合与数字电话网通信的基站的高级方框图；

图4示出适用于图2和图3所示基站的任何一个基站的远程站的高级方框图；以及

图5示出适合利用单一语音压缩/解压技术的与数字电话网通信的基站的高级方框图。

为了便于理解本发明，附图中相同的标号表示相同的单元。

详细描述

图1示出用于通过无线链路提供传真传输和压缩语音传输的端到端系统100的系统级方框图。端到端系统100包括相互之间以全双工方式通信的基站200和远程站400。为了说明起见，基站200从普通老式电话系统(POTS)50接收传真或语音信号，并处理传真或语音信号，用于通过天线201向无线链路进行传输。远程站400通过天线401接收发送的传真或语音信号。为了接收在远程站400输出的传真，传真设备102或传真机被连接到远程站400。另外，为了在远程站400接收语音传输，提供了电话手机104。

端到端系统100的其它变体包括将传真设备102嵌入到远程站400中。而且，手机104可以连接到远程站400。用于从数字网络接收传真和语音数据的其它基站200和400都有可能。本领域的技术人员将认识到：端到端站100的其它变化也被认为在本发明的范围内。

图2示出适合与诸如到处都存在的POTS网络50的模拟电话网进行通信的基站200的高级方框图。基站200可以作为发射机和/或接收机工作。在发射机工作模式下，基站200从POTS网络50接收语音和/或传真数据，处理所接收的POTS数据，并将所处理的POTS数据通过无线链路发送到远程站400。另一方面，在接收机工作模式下，基站200通过无线链路从远程站400接收语音和/或传真数据，处理所接收的传真和语音数据，并将所处理数据接到POTS网络50。远程站400的工作将相对于图4在下面作更详细的描述。

具体地说，图2所示基站200包括线性编解码器202，语音压缩器/解压器204，传真压扩器(compander)/扩展器206，传真数据分解器/组合器208，射频(RF)多信道调制解调器210和天线201。由于基站200可以通过数字无线链路发送和接收传真和压缩语音信号，基站200的组成部分之间的信号通道都以双向箭头表示来说明互补功能。例如，调制解调器210调制由语音压缩器/解压器204和数据分解器/组合器208生成的信号，用于通过天线201进行RF传输。调制解调器210也解调由天线201接收的RF信号。基站200中的其它组成部分也能以接收和发送模式工作，现将进行讨论。

参考图2，线性编解码器或线性编码器-解码器202从POTS网络50接收传真或者语音信号。除非POTS网络50被专门设计成在单一电话线上向编解码器202同时发送传真和压缩语音信号，否则POTS网络50通常一次只传播一种类型的信号。线性编解码器202利用14位模数转换器(ADC)以例如8kHz的抽样率对接收的传真或压缩语音信号进行抽样。线性编解码器202以信号转换器的方式工作，将接收信号转换为数字形式。转换的信号通过信号通道S1被连接到语音压缩器/解压器204，并通过信号通道S5被连接到压扩器/扩展器206。信号通道S1和信号通道S5传送例如每秒112千比特(Kbps)的数字数据流。

语音压缩器/解压器204按照例如G.727标准(国际电信联盟建议G.727)对转换的语音数据进行压缩以生成压缩语音信号，例如32Kbps的数据流，该压缩语音信号通过信号通道S2连接到调制解调器210。语音压缩器/解压器204以语音信号处理器的方式工作。

压扩器206按照例如G.711标准(国际电信联盟建议G.711)对转换的传真数据进行压扩以生成64Kbps数据流，该数据流通过信号通道S4连接到数据分解器208。

数据分解器208或信号分割器(segmenter)对压扩的64Kbps传真数据流分解或分割成两个32Kbps的数据流或数据段，它们通过信号通道S3连接到RF多信道调制解调器210。由于压扩的传真数据以压缩语音信号的两倍数据速率发送，因此也要求压缩语音数据的两倍带宽，数据分解器208将压扩的传真数据分割为适合于传输压缩语音数据的格式。具体地说，信号分割器将传真信号分割为多个分割的传真信号，其中每个分割的传真信号占用的带宽小于或等于压缩语音信号的带宽。尽管分割可以出现在比特级(例如每隔一比特)、字节级或信息包级，其它实现也被认为在本发明范围内。

由于传真数据需要大约两倍于语音数据的带宽，因此基站200必须为在无线链路上发送传真信号分配额外的带宽。带宽分配取决于基站200是使用时分复用(TDM)还是使用频分复用(FDM)在无线链路上发送传真和语音数据。如果基站200使用TDM，则基站200将为传真数据分配更多的时隙(例如两倍于分配给语音数据的数目)。另一方面，如果基站200使用FDM，则基站200将为传真数据分配更多数量的频带和频率码(即两倍于分配给语音数据的数量)。为了使对传真数据分配两倍于语音数据的时间或频带得到简化，传真数据被分解为两个数据流。这样，通过对语音数据流、第一传真数据流和第二传真数据流中的每一个分配相同数量的时间或频带，传真数据将自然地接收到两倍的时间或频带分配。

本领域的技术人员将会意识到：可以实施其它数据划分(例如3或4的因子)以进一步增加对传真数据的带宽分配。另外，基站200可以使用其它复用技术，诸如码分复用(CDM)，用于发送传真和语音数据流。

调制解调器210对压缩语音信号和之前分解或分割的传真信号进行调制，用于在无线链路上传输。调制解调器210可以利用FDM、TDM或者CDM来调制这些信号。调制的语音和传真信号通过天线201发送到无线链路上。

图2所示的基站200也可以通过无线链路从远程站接收调制的传真和无绳语音信号。在接收工作模式下，调制解调器210从远程站接收RF调制的传真和/或语音信号并对这些信号进行解调。解调的信号通过信号通道S2被连接到语音解压器204，以及通过信号通道S3被连接到数据组合器208。

解压器204对解调的语音信号进行解压，而数据组合器208组合解调的传真信号。这些功能与之前关于发射机模式下基站200所讨论的功能相反。解压的语音信号通过信号通路S1被连接到线性编解码器202，而组合的传真数据则通过信号通道S4被连接到扩展器206。扩展器206扩展组合的信号，该信号还通过信号通道S5连接到线性编解码器202。接收模式下，编解码器202以14位数模转换器(DAC)的方式工作，以便将解压的语音信号和扩展的传真信号转换为POTS网络50的模拟输入。

图3示出适合与数字电话网60进行通信的基站300的高级方框图。与POTS网络50形成对比，数字电话网60可以同时发送传真和压缩语音信号。照这样，基站300也可以同时接收和/或发送传真和压缩语音信号。如同图2所示基站一样，基站300以具有发射机模式和接收机模式的收发信机方式工作。

图3所示基站300包括：电缆调制解调器或数字用户线(DSL)调制解调器302，编码器/解码器304，语音压缩器306，数据分解器/组合器308，RF多信道调制解调器310和天线301。这些组成部分也以诸如之前关于图2所示基站200的组成部分所描述的双向全双工的方式工作。

电缆调制解调器或DSL调制解调器302通过例如同轴电缆或双绞线介质从数字电话网50接收传真和语音信号。调制解调器或信号转换器302对接收的信号进行解码并将解码的信号通过信号通道S6连接到编码器/解码器304，以及通过信号通道S10连接到数据分解器308。

与图2所示基站200不同，在基站300的这个实施例中的语音信号处理器在两个不同的阶段对解码的语音数据进行压缩或解压。首先，编码器/解码器304对从数字网络60接收的语音信号进行解码。然后，语音压缩器/解压器306对解码的语音数据进行压缩并将解压和解码的语音数据连接到调制解调器310。编码器/解码器304和压缩器/解压器306的组合以语音处理器的方式工作。

编码器/解码器304以压缩器/解压器或者压扩器/扩展器的方式工作。如果接收的语音数据已经压缩，则编码器/解码器304操作为对接收的语音数据进行解压。同样地，如果接收的语音数据已经压扩，则编码器/解码器304操作为对接收的语音数据进行扩展。所得的解压或扩展的语音信号通过信号通道S7被连接到语音压缩器306。

压缩器306对之前解压或扩展的语音数据进行压缩并通过信号通路S8将压缩的语音数据连接到RF多信道调制解调器310。

数据分解器308或信号分割器从调制解调器302接收例如64Kbps的解码的传真数据流，并将解码的传真分解或分割为两个32Kbps的数据流，用于后续在无线链路上传输。各个分割的传真流所占用的带宽小于或等于压缩的语音信号的带宽。所得的“分解”或分割的传真信号通过信号通路S9连接到RF多信道调制解调器310。要指出的是，基站300的这个实施例没有包括压扩器/扩展器，这是因为传真数据一般是以压扩状态从数字网络60接收的。

以与上面关于图2所示调制解调器210基本相同的方式，调制解调器310对通过信号通路S8接收的压缩语音信号及通过信号通路S9接收的分解或分割的传真信号进行调制。天线301将调制的语音和传真信号发送到无线链路上。

图4示出适用于分别在图2或图3中示出的基站200和300的远程站400的高级方框图。照这样，远程站400可以接收之前由基站200或300在无线链路上发送的传真和语音信号。远程站400的方框图所包含的组成部分基本上与图2所示基站200的方框图中的组成部分相同。

如同基站200和300一样，远程站400以具有接收模式和发送模式的收发信机的方式工作。在接收的工作模式下，远程站400从基站200或300接收语音和/或传真数据，对接收的数据进行处理并在模拟输入/输出端口提供处理的数据供传真机、应答机或个人随后使用。在发送的工作模式下，远程站400通过输入/输出端口接收语音和/或传真信号，对接收的信号进行处理并通过RF传输将处理的信号连接到基站200或300。

具体地说，远程站400包括：线性编解码器402，语音解压器/压缩器404，扩展器/压扩器406，数据组合器/分解器408，RF多信道调制解调器410和天线401。这些组成部分也是双向全双工的，因为如果请求远程站400在无线链路上发送传真和压缩语音信号，远程站400将以相反方向转换数据。

调制解调器410通过天线401接收发送的传真或语音数据信号。调制解调器410将接收的传真和语音信号解调为例如32Kbps的信号。调制解调器410将解调的信号通过信号通道S11连接到语音解压器/压缩器404，以及通过信号通路S15连接到数据组合器/扩展器408。

语音解压器/压缩器404将解调的语音信号解压为例如112Kbps的数据流。这种解压是对语音压缩器204执行的压缩的互补。以语音处理器的方式工作的语音解压器/压缩器404通过信号通路S12将解压的语音信号连接到线性编解码器402。

数据组合器/分解器408将至少两个32Kbps的解调和之前分割的传真信号组合成64Kpbs的信号。数据组合器/分解器408通过信号通道S14将组合的传真信号连接到扩展器/压扩器406。扩展器/压扩器406将组合的信号扩展为例如112Kbps的数据流，并通过信号通道S13将扩展的传真信号连接到线性编解码器402。如同基站200一样，数据组合器/分解器408和扩展器/压扩器406的组合以传真处理器的方式工作。

线性编解码器402例如以8kHz运行的14位数模转换器(DAC)的方式工作。在这种模式下，编解码器402将压缩的语音信号和扩展的传真信号转换为模拟信号输入。照这样，一个或多个远程传真机102或电话手机104可以连接接到远程站400的输出。

远程站400也能以相反的输出方向将传真和数字无绳语音数据信号发送到无线链路。在这种传输模式下，远程站400的组成部分与远程站400在接收模式下时的工作方式相反。由于语音数据被压缩并且传真数据被压扩，因此远程站400在发送模式下的工作与图2所示基站200在发送模式下的操作基本相同。具体地说，远程站400以例如32Kbps将语音数据信号压缩给无线链路。在传真数据的情况下，由于传真信号使用两倍于语音信号的带宽，远程站400例如以64Kbps将传真信号压扩给无线链路。

图5示出适合与数字电话系统或数字网络60进行通信的基站500的高级方框图，其中数字电话系统或数字网络60使用用于无线链路和数字网络60的单一语音压缩/解压技术。与图3所示基站300形成对比，对于无线链路的传输及对于数字网络60的传输，语音压缩技术是相同的。照这样，对基站500的输入语音信号为适合于在无线链路上传输的压缩状态。用于这个基站500的语音信号压缩器其实是单一的压缩器，因为对于数字网络60或无线链路，没有单独的压缩模块。

具体地说，基站500包括：电缆或数字信号线(DSL)调制解调器502，数据分解器/组合器504，RF多信道调制解调器506和天线501。如同其它基站200和300一样，这个基站500的组成部分为双向的，由基站500是以发射机的方式还是以接收机的方式工作而定。基站500也可以同时发送传真和压缩语音数据。

在接收机的工作模式下，以信号转换器的方式工作的电缆调制解调器或DSL调制解调器502对来自数字网络60的传真和压缩语音信号进行解码。电缆调制解调器或DSL调制解调器502通过信号通路S16将解码的语音信号连接到RF多信道调制解调器506，以及通过信号通路S18将解码的传真信号连接到数据分解器。

数据分解器504或信号分割器将解码的传真信号分解或分割为更小的数据流，并通过信号通道S17连接到RF多信道调制解调器506。各个分割的数据流所占有的带宽小于或等于压缩语音信号的带宽。调制解调器506对解码的压缩语音信号和分割的传真信号进行调制，其中调制的信号通过天线501连接到无线链路。

如同其它基站200和300一样，基站500可从无线链路接收传真和压缩的语音信号。信号转换与基站500在接收机模式下的相反。另外，远程站400适合于与基站500一起使用。

有利的是，本发明在与用于发送压缩语音数据相同的无线链路上发送传真数据。特别要指出的是，时隙传输结构可适合于对处理的传真和压缩语音信号提供变化的带宽分配。还要指出的是，虽然描述的是单一的语音信道和单一的传真信道，然而在本发明的范围内可以采用多语音和/或传真(或其它数据)信道。

这里使用的数值仅仅是示例，这些值不是用来限制，其它值和标准也被认为在本发明的范围内。

尽管在这里示出并描述了结合本发明示教的各种实施例，然而本领域的技术人员能容易设计其它许多仍结合本发明示教的各种各样的实施例。

Claims

1.一种用于在第一站和第二站之间传送语音和非语音信号的系统，其中所述第一站包括：

信号转换器，它连接到通信网；

语音信号处理器，用于生成压缩语音信号；

信号分割器(segmenter)，它连接到所述信号转换器，用于分割非语音信号以形成多个分割的非语音信号，每个分割的非语音信号具有小于或等于所述压缩语音信号带宽的带宽；

调制解调器，它连接到所述语音处理器和所述信号分割器，用于将所述压缩语音信号和所述多个分割的传真信号发送给所述第二站。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述非语音信号包括传真信号。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述调制解调器从所述第二站接收压缩语音信号和多个分割的传真信号，所述语音信号处理器对所述接收的压缩语音信号进行解压，以及所述信号分割器组合所述接收的分割的传真信号以形成接收的传真信号。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述信号转换器是线性编解码器。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述信号转换器是数字调制解调器。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于所述数字调制解调器同时接收并发送所述压缩语音信号和所述分割的传真信号。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于所述语音信号处理器和所述信号分割器同时工作。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述语音信号处理器包括语音信号压缩器。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于还包括连接到所述信号转换器和所述信号分割器的压扩器(compander)。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述信号分割器是数据分解器(splitter)。

11.如权利要求2所述的系统，其特征在于还包括连接到所述第二站的电话手机和传真机。

12.一种用于在第一站和第二站之间传送语音和传真信号的系统，其中所述第二站包括：

调制解调器，用于从所述第一站接收压缩语音信号和多个分割的传真信号；

语音信号处理器，它连接到所述调制解调器，用于对所述压缩语音信号进行解压以形成语音信号；

信号组合器，它连接到所述调制解调器，用于组合所述多个分割的传真信号以形成传真信号，其中所述传真信号具有大于所述压缩语音信号带宽的带宽；以及

编解码器，用于将所述传真信号和所述语音信号连接到至少一个用户设备。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于其中所述语音信号处理器对语音信号进行压缩以形成压缩语音信号，以及所述信号组合器将传真信号分割为多个分割的传真信号，每个分割的传真信号具有小于或等于所述压缩语音信号带宽的带宽。

14.如权利要求12所述的系统，其特征在于所述语音信号处理器和所述信号组合器同时工作。

15.如权利要求12所述的系统，其特征在于所述语音信号处理器包括语音信号解压器。

16.如权利要求12所述的系统，其特征在于还包括连接到所述信号转换器和所述信号组合器的压扩器。

17.如权利要求12所述的系统，其特征在于所述信号组合器是数据组合器。

18.如权利要求12所述的系统，其特征在于所述用户设备包括电话手机和传真机。

19.一种用于在基站和远程站之间传送语音和非语音信号的系统，其中所述基站包括：

信号转换器，它连接到传播非语音和语音信号的通信网；

语音信号处理器，它连接到所述信号转换器，用于生成压缩语音信号；

信号分割器，它连接到所述信号转换器，用于分割非语音信号以形成多个分割的非语音信号，每个分割的非语音信号具有小于或等于所述压缩语音信号带宽的带宽；

调制解调器，它连接到所述语音处理器和所述信号分割器，用于将所述压缩语音信号和所述多个分割的非语音信号发送给所述远程站；

以及所述远程站包括：

调制解调器，用于从所述基站接收压缩语音信号和多个分割的非语音信号；

信号组合器，它连接到所述调制解调器，用于组合所述多个分割的非语音信号以形成非语音信号，其中所述非语音信号具有大于所述压缩语音信号带宽的带宽；以及

编解码器，用于将所述非语音信号和所述语音信号连接到至少一个用户设备。

20.一种在第一站和第二站之间进行通信的方法，它包括以下步骤：

对语音信号进行压缩以形成压缩语音信号；

对非语音信号进行处理，以便将所述非语音信号分割为多个分割的非语音信号，每一个分割的非语音信号具有小于或等于所述压缩语音信号带宽的带宽；

在具有基本上与所述压缩语音信号带宽相同带宽的信道中从所述第一站向所述第二站发送所述压缩语音信号和所述分割的非语音信号。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述处理步骤还包括对所述非语音信号进行压扩的步骤。

22.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述语音和非语音信号由通信网来提供。

23.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述语音和非语音信号由至少一个用户设备来提供。

24.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述非语音信号包括传真信号。