CN1389055A - 本地化的音频数据传递 - Google Patents

Abstract

通信系统包括至少一个信标装置(12,14),它能够进行无线消息发送;还包括至少一个便携式设备(10),它能够接收这样的消息发送。信标被用来广播一系列询问消息(60),其每一个具有按照第一通信协议(诸如蓝牙)安排的多个预定的数据域(INQ)的形式。为了通过广播来传递附加数据,信标(12)在发送载有音频数据的附加数据域(BCD)之前附加上每个询问消息,便携式设备(10)接收发送的询问消息,从附加数据域中读出音频数据,以及把音频重现给用户。

Description

本地化的音频数据传递

本发明涉及提供给电子设备用户的业务和用于实施该业务的方法，具体地但并不排他地，本发明涉及把音频数据传递到移动通信设备用户，诸如便携式电话和适当配备的PDA(个人数字助理)的用户。

近年来，可以看到全世界移动电话网的用户有很大的增长，通过技术进步和功能的增加，蜂窝电话已成为个人可信赖的设备。其结果是移动信息社会不断发展，个人化和本地化的业务正变得越来越重要。这种“了解现场(Context-Aware)”(CA)的移动电话结合低功率、短距离范围的基站一起在像购物中心那样的地方使用以便提供位置特定的信息。这种信息可以包括本地地图、有关附近商店和餐馆的信息等等。用户的CA终端可被配备来按照预先存储的用户喜好内容来过滤接收的信息，只有在接收到特别感兴趣的数据项目时才提醒用户。

在CA终端的一个例子中，HP公司在以下网址上张贴一篇有关它们的“冷酷城(Cooltown)”主题的文章：<http：//www.cooltown.hp.com/papers/webpres/WebPresenee.htm>。Web技术、无线网和便携式顾客装置的汇集为计算机/通信系统提供了设计机会。在Cooltown主题中，了解位置的系统可以通过使用用于寻址的URL、用于通过信标传递的实际的URL和感知用于发现的URL、以及用于目录的本地化的Web服务器而被创建。为了支持流动的用户，系统是到处存在的。在这个基础结构的顶部，互联网连接性可以起杠杆作用，以便支持通信业务。网页的存在把3W网(WWW)和用户居住的实际世界连接起来，以便提供用于支持流动用户的模型，而不用中央控制点。

Cooltown博物馆和书店把Web增强的经验提供给访问者。当访问者游览博物馆时，他们的便携式数字助理(PDA)可以通过无线“信标”接收Web URL。这些信标是位于图片或雕塑附近的小的红外收发信机；URL链接着关于展品的信息的Web。通过使用PDA的Web浏览器，访问者可以在博物馆中读取或听见有关艺术家或作品的内容以及相关的艺术作品。URL也作为书签而被存储，以供进一步研究，或者它们可被用来从博物馆的在线商店选择艺术作品的复制品。

在传递音频数据方面，不同于广播电视和无线电业务，在日常生活应用中有许多单向语音业务的例子：有拨号信息业务，诸如会说话的时钟和录音的天气预报，以及在多个博物馆和美术展览馆中使用的公共地址系统和显示讲解系统。每个这些业务具有不同的特性，但基本上都是单向的非互动的业务。

诸如蓝牙(Bluetooth)标准那样的通信协议可被使用来以传统的方式接入到这样的基于音频的业务，为此允许便携式终端加入皮可网(piconet)和请求可以在其上发送所需要的音频流的点对点的链路。然而，正如将会认识到的，广播机制对于终端和基站或信标而言，具有多个优点。首先，由于不需要便携式装置去进行发射(加入皮可网)，可以节省便携式装置电池功率。第二，广播的信标可以同时与许多便携式装置联络，这在拥挤的环境下特别重要。根据对于用户的安全考虑，由于不需要便携式装置进行发送，因而不需要便携式装置公布它的身份标识。最后，通过单个广播信道来传送广播数据，而不是在几个点对点链路上选择地路由，这是更容易实施的。

所以，本发明的一个目的是提供一种具有以上优点的、用于传递音频数据的系统。

按照本发明的第一方面，提供了一种使得便携式通信设备的用户能够接收广播音频消息的方法，其中至少一个信标装置广播一系列消息，每个消息具有按照第一通信协议安排的多个预定的数据域的形式，其中信标在发送载有广播音频消息数据的附加数据域之前添加上每个这样的消息，以及其中便携式装置接收所发送的消息，从所述附加数据域中提取音频广播数据，以及把音频重现给用户。通过把音频数据作为分组附加到广播消息，手机或终端为了得到音频数据就不需要进行广播。

优选地，虽然不是必要地，第一通信协议包括蓝牙消息发送，以及广播的消息序列是用于建立双向通信的询问消息。

并且按照本发明，提供了一种音频数据通信系统，该系统包括至少一个信标装置，它能够进行无线消息发送；并且还包括至少一个便携式设备，它能够接收这样的消息发送，其中信标被用来广播一系列消息，其每一个消息具有按照第一通信协议安排的多个预定的数据域的形式，其中信标还被安排来在发送载有广播音频消息数据的附加数据域之前添加上每个这样的消息，以及其中至少一个便携式设备被安排来接收所发送的消息，从所述附加数据域中读出音频数据，以及把音频数据重现给用户。

适当地，信标被安排来把一个指示包括在所述的预定的数据域之一中，所述指示表示在所述附加数据域内存在音频数据。和前面一样，第一通信协议可以包括蓝牙消息发送。

并且按照本发明，提供了一种在上述的系统中使用的移动通信设备，该设备包括：接收机，它能够接收短距离范围的无线消息，其中包括按照第一通信协议的多个数据域；用于确定所述附加数据域何时被添加到所述多个数据域的装置；用于从这样的附加数据域中读出音频数据的装置；以及用于把音频数据呈现给用户的重现装置。

在题目为“Data Delivery Through Beacons(通过信标进行数据传递)”的、共同待决和共同转让的UK(英国)专利申请No.0020099.8中，除了被添加到建立联系的询问消息中的附加分组以外，还给出了用于下载音频数据的方法和适当的基础结构。

现在参照附图，仅仅作为例子，描述本发明的优选实施例，其中：

图1是实施本发明的信标和便携式设备的示意性方框图；

图2示意地表示通过信标和便携式设备的部件的数据流；以及

图3表示广播音频分组的样本配置。

在以下的说明中，我们特别考虑CA应用，它利用蓝牙协议，用于把音频消息从信标传送到便携式设备(电话、或MP3播放机等等)。正如将会认识到的，作为消息传递程序过程的一部分，本发明总的概念包括音频广播信道，本发明并不限于蓝牙装置和询问程序过程，它可应用于其它通信设备，特别是跳频系统。

在上面引用的、题目为“Data Delivery Through Beacons(通过信标进行数据传递)”的共同转让的专利申请中更详细地描述了基于蓝牙协议和适合于进行本音频传递处理过程的以下的CA应用，其揭示内容在此引用，以供参考。为了说明起见，下面给出该揭示内容的概要。

图1是结合一个或多个低功率、短距离范围的基站或信标12，14一起使用的CA移动电话10的示意性方框图。这样的装置可以在像购物中心那样的地方被使用来提供位置特定的信息，诸如来自附近商店和餐馆的音频广告消息、社区信息等等，并且信标把搭载在信息关键字上的音频数据下载到移动设备。信息关键字是一个小的数据目标，它提供一个基准给完全信息源，并且它具有多个预定的域的形式，其中的一个域包含呈现给用户的一小段说明性文本。另一个域是某种形式的指示符或地址，例如URL或电话号码。其它的补充域可以控制如何把数据呈现给用户和如何利用该地址。信标通常周期地广播多个这样的关键字，每个关键字典型地关系到不同的业务。

用户的CA终端10包括与收发信机级18相耦合的天线16，用于接收和发送消息。外出的消息是由用户输入到电话的，或者是通过话筒20和A/D变换器22的音频输入，或者是通过键盘或其它输入装置24的其它数据输入。这些输入被信号与数据处理级26处理成消息数据格式，以及在被提供到收发信机级18之前被编码器28变换成发送格式。

通过天线16和收发信机级18接收的消息通过译码级30被传送到滤波和信号处理级32。如果由消息载送的数据是为了用于呈现在电话的显示屏幕上，则数据将可选地在经过缓冲级38以后被传送到显示驱动器36，由该驱动器把显示的图象格式化。在消息载送来自信标12、14中的任一个信标的音频数据的情形下，电话机具有按照预先存储40的用户的喜好内容来过滤接收的信息的能力，以及只在存储的喜好数据与在消息中的主题指示符的比较结果表示已经接收到特别感兴趣的数据事项时，才提醒用户(即，该信息才被重放，或被保持在缓存器38中供以后重放)。

对于被搭载的和传统的音频消息，音频数据由滤波与处理级32通过DA变换器42和放大器44被输出到耳机或扬声器46。来自电话网48的这样的消息的接收由箭头50表示：电话网48也可以把从电话机10通过WAN(宽域网)54(它可以是互联网)到宽域网服务器52的链路提供给一个或多个远程业务提供者56，该远程业务提供者56为电话机10提供数据源。

在CA终端(电话机10)与CA基站(信标12)之间的通信取两种形式：“推”和“拉”的模式。在“推”的模式下，信息由信标12、14以短的“关键字”(它被表示为60)的形式被广播到所有的便携式终端10。关键字可以按照该应用取各种不同的形式，但通常它包括所发送的信息的清晰的说明和用来标识业务提供者56之一的对于更完整的信息的指示符(例如URL)。

关键字被终端10“不自觉地”接收，也就是，不用由用户直接干预，以及按照用户预先设置的喜好内容被自动地过滤。某些将被丢弃，某些被保持供进一步研究，其它内容可能导致立即提醒用户。有时用户希望得到比关键字中包含的更多的信息。这里，“拉”的模式允许用户建立与服务器56(它并不一定是专门为CA的使用而配置的)的联系，以及主动请求把信息下拉到终端10。所以，这个模式典型地是互动的。

如上所述，蓝牙是至少对于上述的CA系统的“推”的模式所必须的无线链路的很好的候选技术，它预期成为大量移动电话10的组成部分。在分析用于CA音频广播的蓝牙协议或“推”的模式的应用后，可以看到一个问题。在理想情形下，终端10将会检测固定的信标12、14，以及从其中提取基本信息，而根本不需要终端10进行发送。然而，由于蓝牙信标系统的跳频特性，当前的蓝牙技术规范并不支持这种类型的广播运行，这种跳频特性意味着，为了使一个当前的终端接收广播消息(或者实际上，任何消息)，该终端必须在时间和频率上被同步到信标。

蓝牙询问程序过程已经专门被提出来以便去解决把广播站(信标)和便携式设备(从属设备)放置在一起的问题：申请人已在他们的以上引用的共同待决的申请中描述如何可能把广播信道搭载在由主机发布的询问消息上。只有CA终端需要读取广播信道消息，并且只有CA基站或信标发送它们。因此，在空中接口上，该机制是与传统的(非CA的)蓝牙系统完全兼容的。在这种情形下，提供了在每个周期约64kB的询问消息发送时用于广播的总的传输速率：如果信标连续地执行询问周期，也就是说，它只广播而从不建立皮可网，则我们具有50kB/s的总的比特速率。

当前的编码译码器能在低到8kB/s或更低的速率下提供可接受的语言质量。因此，四个或五个连续的并行语音广播业务可以在这个带宽内运行。替换地，宽带音频编码译码器(诸如，MPEG II第3层(MP3)，RealNetwork RealSystem G2和Microsoft(微软)MS音频)的压缩的功率可被使用来发送广播立体声FM质量的音频。如果使用信息关键字格式，但信息域被音频语音或音乐数据代替，以及标题被便携式设备滤波机制使用来鉴别感兴趣的关键字和无关的关键字，则可以具有进一步包括连续流动音频的可能性。虽然为了区分并行的数据流需要某种形式的标题，但仍旧应当有可能在广播带宽中复用几种间断性的音频业务，这样的业务可以包括短的声音通告、或在自动SMS(短信息业务)情形下的音频更新(“声音比特”)、或寻呼信息业务。

对于图1的实施例，典型的实施例包括配备蓝牙的GSM、UMTS或其它蜂窝电话；它具有的优点在于：已经提供了适当的音频编码译码器，虽然将会看到，显然也可以有其它平台。除了配备音频的PDA和笔记本电脑外，其它的音频装置可以做成蓝牙兼容的，以及进一步被配置来实施本发明。这样的装置可以包括个人无线装置、磁带和或光盘播放机、MP3贮存和重放装置、无线头戴耳机等等。对于这些装置，蓝牙能力允许通过点对点无线链路把音频发送(实时地或非实时地)到另一个同样配备的装置、或音频数据存储器或服务器。接收搭载在蓝牙上的广播音频数据的能力同样大大地扩展了个人音频设备的利用性。

图2以简化的形式示意地表示了一个支持本发明的系统的数据流程。在所显示的配置中，在数字流传送到编码译码器74之前，来自话筒70的语音数据被A/D变换器72变换成数字样本。来自编码译码器74的低速率的数据流被传送到蓝牙基站76，它从这个基站以共同待决的申请中描述的和在下面详述的方式被广播出去。发送的数据被蓝牙接收机78接收，并且被传送到编码译码器80和DA变换器82，然后，接收的音频通过扬声器84进行输出。正如以86和88表示的，可以添加上数据存储器，以便本地贮存具有明码的或编码的形式的消息。对于这个方案可以有许多可能的变例，包括使用预先设置的消息，从采样的字合成的消息或allophones和语音综合。本领域的读者还知道会有另外的变例。

在基站或信标处，语音数据在通过空中被发送之前被打包；正如在共同待决的申请中描述的，高达64kB的用户信息可以在持续10.24秒的询问域中的广播域中被输送。广播的音频分组可以适当地包括多个域，如图3所示，其中非完备的列表为如下：

标题：

·PD分组协议鉴别符(被设置来用于“广播音频”)

·PL分组长度表示符

·CH音频信道号

·LA语言

·MN消息号

·CT编码译码器类型

·SE用于开始/结束/中间/整个分组的指示符

·PN分组号

主体：

·DATA音频数据

协议鉴别符PD把广播音频分组与其它的分组类型区分开。分组长度指示符PL表示分组的总的长度(即，不仅仅是音频数据部分)。音频信道号CH把提供的各个音频信道区分开，以及是用于终端滤波器的主要搜索项目。语言指示符LA允许以用户懂得的语言补充搜索消息。消息号MN允许多于一次地发送消息，以便改进误码性能。编码译码器类型CT规定所使用的语音编码译码器和比特速率。开始/结束指示符SE规定所载送的音频段究竟是音频消息的开始、结束、中间的一段、还是整个消息。连续的音频流使用“中间”指示符，然而间断的音频流(声音比特)使用所有的四个指示符。最后，例如，分组号PN允许对构成一个长消息的几个分组的排序。在主体中，音频数据包括按照编码译码器类型CT域被编码的任意数量的语音数据。

分组以符合主体有用负载大小和所需要的通过量的速率被发送。作为一般的法则，需要的是便携式终端能收听所有的分组：在广播能力没有被充分利用的情形下，分组的复制可以允许代替被错误地接收的分组，或可以允许终端在其本身涉及到另一个蓝牙链路的情况下仍旧接收所必须的所有音频分组。

如果连续地运行询问模式，则对于连续音频流，每个信道的10.24秒的有价值的音频必须在每个询问周期中被输送。对于以8kbit/s运行的编码译码器，这相应于10k字节的数据。这可以在单个分组中被载送，或被分开成更小的分组：正如将会看到的，在由较小的分组的重复的标题引起的额外的附加开销与较大分组的减小了的可靠性之间有一个折衷。

由于不是所有的询问时间间隔都专用于广播信息，询问时间间隔被作为长度为10.24秒的单一的大帧来处理。对于任何的音频信道，在它早先被发送的情况下，在该帧开始之前，需要把多达0.24秒的数据缓存在发射机中：同样地，在对于该信道的新数据在帧中很迟才接收到的情况下，在接收机中必须缓存足够的数据。结果，可以预期约有20秒的总的滞后。在本例中，使用8kbit/s的编码译码器，实施方案可以使用接收机中20k字节的缓存空间。对于更高的速率的编码译码器，需要更多的空间(例如，对于以48kbit/s运行的高的带宽，需要120k字节)。

对于间断性的(声音比特)业务，这样的延时通常是没有关系的，作为单向的大多数连续业务也可以容忍这个延时。连续的业务(例如对实况进行讲解的那些业务)可能必须被限制于戏剧和歌剧等等，因为它们的动作是容易预测的。在主机和从属设备中真正的延时和缓存器大小取决于对于广播询问业务所选择的格式及其使用方式。纠错和掩蔽策略也将受到影响。

当用户选择感兴趣的业务时，他发出的请求将导致以这样的方式来设置手机内的滤波器，使得它将去查找广播音频分组标题中的适当的信道号，或者，将导致与服务器之间的协商(通过空中或通过某个其它的连接)。在第一种情形下，手机将仔细注意广播音频数据分组是否具有与几组滤波器之中的任一组相匹配的标题(即，可以同时选择几个间断的信道)，以及将播放出所接收的任何一个这样的分组。作为这种功能的发展，可以周期地广播一个列出了可提供的音频信息流的特定的索引，以便有助于选择处理过程。在第二种情形下，音频信息流广播是通过与固定的网络协商而进行选择的。CA地点的不同的小区可以按照接受每个小区服务的用户的动态意愿来广播不同的音频流。移动到另一个小区的用户将使得他的音频流跟随他。这种方案有可能更好地利用宝贵的广播时间，特别是如果有大量的特别感兴趣的音频流可以提供的话。通过这两种方法，用户可主动选择他特别想要收听的频道，这就是说，那些包含他希望从广播频道“拉下”的信息的频道。这种方法的典型使用是广告和紧急信息业务。无论如何，除了紧急频道以外，用户能够中途淘汰所有的这样的“推入”的频道。

进一步考虑按照本发明提供的低速率音频广播的应用，将会看到，可以提供连续的和间断的广播业务。连续广播业务将载送1到6个频道左右的通常的语音，但这多数是良好质量的立体声。用户将主要收听这些频道中的一个频道。间断广播频道允许把短的声音比特输送给可能正在收听其它内容的用户。因此一个声音比特可能会中断本地产生的音频信号或与其混合。许多这样的频道是可提供的，因为每个频道只在总时间的一部分时间内才是工作的。当然，连续的和间断的频道可以互相混合。

以下的应用打算仅仅作为例子。还有许多应用对于本领域技术人员是显而易见的。虽然有可能用扬声器重现接收的音频，但对于大多数应用，假设使用耳机来作为音频数据呈现装置，以免打扰周围的其它人。

拨号信息业务：

除了当前的时间和天气预报以外，用户可能对于财经动向或体育事件方面的选择的信息感兴趣。在许多情形下，随着股票价格向上或向下变化或所选择的运动队的得分情况，信息需要以接近于实时的方式被更新。通过选择感兴趣的数据流，用户可以借助短的无线通告(几秒的持续时间)而保持获得信息更新，从而使用户从必须检索他的终端以便读出显示内容的麻烦中解脱出来。这些声音比特可以与从磁带、光盘或其它源中本地产生的音频相组合。

公共地址系统：

像机场或火车站那样的大的公共机构可以通过使用公共地址系统来使得顾客保持诸如到达时间和出发时间那样的信息为最新的。这里也可使用声音比特。通过拨号查询感兴趣的特定的飞行航班或火车车次，用户可以在耳机上收听音乐或徘徊在安静区域(诸如航空公司优待休息厅或餐馆)，而不会丢失出发或到达通告。补充信息可以以对终点站或月台的本地引导的形式被提供，或者以不同的语言来通告信息。

讲解系统：

博物馆在进行展示的同时通常伴随着发声的讲解。蓝牙的蜂窝特性可以对这种展示附加上以多种不同的语言的特定的讲解式的广播，或者以单一语言按照时间错开的方式广播，以使得用户不必为等待讲解的开始而等待太长时间。在剧场(或者，可以想像地在电影院)，补充音频频道可以为新听众或盲人听众提供信息。通过设定一定长度的系统延时后，讲解可以比与它有关的动作提前几十秒发送，因而这种服务最好地适合于预期的(或编写成剧本的)事件。

导游和信息点：

导游业务也是可能的，在游览车上的音频导游是熟知的例子。虽然在许多城市有专用的旅游公共汽车，但本发明提供了这样一种装置，由此可以在一个行走在穿越感兴趣的地点的路线上的普通公共汽车或电车上提供多种语言的旅游讲解。还有一种更为现代化的、但可以附加到以前的或以它本身的权利提供的功能是传递关于停靠车站的通告。

城市指南可以利用信标系统提供多种语言的信息和导航辅助。道路信标可以提供静态或动态交通信息(“不能左转”或“前方交通阻塞”)。在用户登记请求被引导到特定地点的情况下，信标也可支持个人导航，以及这些指示(“在街道尽头向左转”)可以在对于用户个人的音频频道最有效的频道上进行传递。另外，作为吸引另外的访问者的手段，感兴趣的地点(公园、花园、历史建筑物等)可以使用用于旅游信息的、带有“推”的频道的音频信标。

广告和音乐业务：

虽然上述的业务可以利用高质量的音频编码，但某些业务将需要它。广告商想要能够播放与他们和他们的产品有关的音乐叮当声，而购物中心可能使用该系统来提供可任选的背景音乐，音乐或视频的供应商可使用该系统来广播最新的音乐或声迹来吸引群众去访问一个MP3下载站。为了允许这些特性，需要具有单声道调幅广播质量(16kbit/s)以上的音频质量，并且预期要在质量与频道数目之间进行折衷。

通过阅读本揭示内容，其它修改对于本领域技术人员将是显而易见的。这样的修改可能牵涉到在设计、制造和使用固定式与便携式通信系统以及在其中结合了它们的系统和部件时已知的其它特性，以及这些特性可以代替这里已描述的特性或附加在这些特性上。

Claims (7)

1.一种使得便携式通信设备的用户能够接收广播音频消息的方法，其中至少一个信标装置广播一系列消息，每个消息具有按照第一通信协议进行安排的多个预定的数据域的形式，其中信标在发送载有广播音频消息数据的附加数据域之前添加上每个这样的消息，以及其中便携式装置接收所发送的消息，从所述附加数据域中提取音频广播数据，以及把音频重现给用户。

2.如权利要求1中要求的方法，其中所述第一通信协议包括蓝牙消息发送，以及广播的消息序列是用于建立双向通信的询问消息。

3.一种音频数据通信系统，该系统包括至少一个信标装置，它能够进行无线消息发送；并且还包括至少一个便携式设备，它能够接收这样的消息发送，其中信标被用来广播一系列消息，其每一个消息具有按照第一通信协议安排的多个预定的数据域的形式，其中信标还被安排来在发送载有广播音频消息数据的附加数据域之前添加每个这样的消息，以及其中至少一个便携式设备被安排来接收发送的消息，从所述附加数据域中读出音频数据，以及把音频数据重现给用户。

4.如权利要求3中要求的系统，其中信标被安排来把一个指示包括在一个所述的预定的数据域中，所述指示表示在所述附加数据域存在音频数据。

5.如权利要求3中要求的系统，其中第一通信协议可以包括蓝牙消息发送。

6.在权利要求3到5的任一项的系统中使用的移动通信设备，该设备包括：接收机，它能够接收短距离范围的无线消息，其中包括按照第一通信协议的多个数据域；用于确定所述附加数据域何时被添加到所述多个数据域的装置；用于从这样的附加数据域中读出音频数据的装置；以及用于把音频数据呈现给用户的重现装置。

7.如权利要求6中要求的设备，其中接收机被配置成接收按照蓝牙协议的消息。

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