CN1961552B - 用于生成基带信号的装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种基带信号生成装置以及其他，用于对传输数据进行处理，使得接收侧能够对该数据进行恢复而不需要识别出该数据是否已经受到了处理，以及以对应于该通信质量的适当效率来传输数据。发送装置T对传输路径L的通信质量进行判断。当通信质量为优选时，从编码语音数据的最重要部分的位以及非重要部分的位生成4值FSK符号。当通信质量非优选时，从编码语音数据的最重要部分的位以及冗余位“0”生成4值FSK符号。但是，含有冗余位的符号被设置为该符号值可以具有的4个值中的最大值或最小值。并且，当表示不存在对应于该位的成分时，编码语音数据的每位的值为“0”。

Description

用于生成基带信号的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种技术，用于以对应于传输路径的通信质量的最优效率来传输数据，更具体地涉及一种用于从给定数据中生成基带信号的装置和方法，其中该基带信号表示多值符号序列。

背景技术

作为用于以对应于传输路径的通信质量的最优效率传输数据的技术，使用了这样一种方法，即，其中当传输路径的通信质量低时降低位速率，并且当通信质量高时增加位速率。

具体而言，该方法就是，例如，当通信质量不满足预定标准时，在分组通信中对要被传输对象的数据进行FEC(前向错误校正)，从而实质上降低位速率，以及当通信质量满足预定标准时不进行FEC，从而实质上增加位速率。该技术方法已经在例如先前文献：2002年5月30日无线工业和商业协会的“Digital Automobile Telephone SystemStandard RCR STD-27J version”中描述过。

但是，在传统技术中，当对数据进行FEC时，构成该数据的位串内的位排列就会显著地变化。因此，用于接收和恢复数据一侧上的装置需要知道是否对该数据进行FEC。因此，需要根据复杂的协议单独传输表示存在或不存在使用FEC的数据，而该复杂的协议将导致传输效率的降低。

考虑到传统技术所具有的该问题，作出了本发明，并且本发明的目的就是提供一种基带信号生成装置、一种基带信号生成方法、以及一种程序，用于对传输对象的数据进行处理以使得接收侧能够恢复数据而不需要识别是否对该数据进行了处理，并且用于以对应于该通信质量的适当效率来传输数据。

发明内容

为了实现该目的，根据本发明第一方面的基带信号生成装置主要包括：基带信号生成设备，用于将由位串组成的数据转换为表示4值符号序列的基带信号，其中至少一部分位串被区分为保护对象部分；以及通信质量判断设备，用于判断传输该基带信号的外部传输路径的通信质量是否达到预定标准。

该基带信号生成设备，在判断出该传输路径的通信质量还没有达到该标准的状态下，将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位和预定冗余位，并且在判断出该传输路径的通信质量已经达到该标准的状态下，将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位以及与该数据一起被转换为基带信号的附加数据。

该冗余位的值被设置为这样一个值，该值使得表示基带信号中包括冗余位的符号的点的瞬态值一直收敛于该瞬态值能够收敛的4个值中的最大值或最小值。

根据本发明第二方面的基带信号生成装置主要包括：基带信号生成设备，用于将由位串组成的数据转换为表示多值符号序列的基带信号，其中至少一部分位串被区分为保护对象部分；以及通信质量判断设备，用于判断传输该基带信号的外部传输路径的通信质量是否达到预定标准。

该基带信号生成设备，在判断出该传输路径的通信质量还没有达到该标准的状态下，将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位和预定冗余位，并且在判断出该传输路径的通信质量已经达到该标准的状态下，将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位以及与该数据一起被转换为基带信号的附加数据。

该冗余位的值被设置为这样一个值，该值使得基带信号中表示包括冗余位并且具有互不相同的值的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值大于表示不包括冗余位以及互不相同的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值。

根据本发明第三方面的基带信号生成装置包括基带信号生成设备以及通信质量判断设备作为基本成分，其样式与根据本发明第一和第二方面的所述设备相同。

至少一部分属于该符号序列的符号包括一个属于保护对象部分的位，以及预定冗余位或者与该数据一起被转换为基带信号的附加数据。该基带信号生成设备将该数据转换为基带信号，使得随着传输路径的通信质量越高，则有越多的符号包括附加数据。

该冗余位的值被设置为一个值，该值使得基带信号中表示包括冗余位并且具有互不相同的值的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值大于表示不包括冗余位以及互不相同的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值。

在根据第一、第二以及第三方面的基带信号生成装置中，优选地，该数据由与成分相关的位构成，其中由该数据表示的对象可以包括该成分，并且当与该位相关的成分并没有出现在对象中时，该位具有与冗余位的值相同的值。

优选地，该基带信号生成设备将该数据转换为基带信号，使得由该基带信号表示的符号序列包括这样一个部分：在该部分中，交替排列包括冗余位或附加数据的符号以及不包括冗余位和附加数据的符号。

优选地，该数据包括通过对语音进行编码而得到的位串的一部分，并且该附加数据包括该位串的另一部分，和/或以下情况：该数据包括下述这样一个部分，在该部分中根据预定标准确定的重要性是位串中最高的，并且该附加数据包括下述这样一个部分，在该部分中重要性是位串中最低的。

优选地，该通信质量判断设备包括：用于测量在传输路径上所传输信号的强度的设备，以及用于根据测量的信号强度来判断传输路径的通信质量的设备，和/或以下情况：至少一部分数据包括用于保护对象部分的误差检测的数据，并且该基带信号生成设备，无论所述传输路径的通信质量的判断结果如何，均将该数据转换为基带信号，以使得至少一部分属于该符号序列的符号包括冗余位以及构成该用于误差检测的数据的位。

该通信质量判断设备可以进一步包括调制设备，用于利用由所述基带信号生成设备生成的基带信号生成调制波，并将该调制波发送至传输路径。

另一方面，也可以将本发明理解为一种生成基带信号的方法。在这种情况下，根据本发明第一方面生成基带信号的方法包括：基带信号生成步骤，用于将由位串组成的数据转换为表示4值符号序列的基带信号，其中至少一部分位串被区分为保护对象部分；以及通信质量判断步骤，用于判断传输该基带信号的外部传输路径的通信质量是否达到预定标准。

在所述基带信号生成步骤中，在判断出该传输路径的通信质量还没有达到该标准的状态下，进行如下处理：将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括预定冗余位和属于保护对象部分的位；并且在判断出该通信质量已经达到该标准的状态下，进行如下处理：将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位以及与该数据一起被转换为基带信号的附加数据。

该冗余位的值被设置为这样一个值，该值使得用于表示包括冗余位的符号的点的瞬态值一直收敛于该瞬态值能够收敛的4个值中的最大值或最小值。

类似地，根据本发明第二方面的基带信号发生方法包括：基带信号生成步骤，用于将由位串组成的数据转换为表示多值符号序列的基带信号，其中至少一部分位串被区分为保护对象部分；以及通信质量判断步骤，用于判断传输该基带信号的外部传输路径的通信质量是否达到预定标准。

在所述基带信号生成步骤中，在判断出该传输路径的通信质量还没有达到该标准的状态下，进行如下处理：将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位和预定冗余位；并且在判断出该传输路径的通信质量已经达到该标准的状态下，进行如下处理：将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位以及与该数据一起被转换为基带信号的附加数据。

该冗余位的值被设置为这样一个值，该值使得基带信号中用于表示包括冗余位并且具有互不相同的值的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值大于用于表示不包括冗余位并且互不相同的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值。

根据本发明第三方面的基带信号发生方法包括与根据本发明第一和第二方面的方法一样的基带信号生成步骤以及通信质量判断步骤。至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位以及预定冗余位或者与该数据一起被转换为基带信号的附加数据。在所述基带信号生成步骤中，进行如下处理：将该数据转换为基带信号，使得随着传输路径的通信质量越高，则越多的符号包括附加数据。

该冗余位的值被设置为这样一个值，该值使得基带信号中用于表示包括冗余位并且具有互不相同的值的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值大于用于表示不包括冗余位并且互不相同的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值。

还另一方面，也可以将本发明理解为一种使得计算机执行基带信号生成方法的程序。在这种情况下，例如，对应于根据本发明第一方面的基带信号生成方法的程序使得计算机执行如下处理：基带信号生成步骤，用于将由位串组成的数据转换为表示4值符号序列的基带信号，其中至少一部分位串被区分为保护对象部分；以及通信质量判断步骤，用于判断传输该基带信号的外部传输路径的通信质量是否达到预定标准。

在由计算机执行的基带信号生成步骤中，在判断出该传输路径的通信质量还没有达到该标准的状态下，进行如下处理：将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位和预定冗余位；并且在判断出该通信质量已经达到该标准的状态下，进行如下处理：将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位以及与该数据一起被转换为基带信号的附加数据。该冗余位的值被设置为这样一个值，该值使得用于表示基带信号中包括该冗余位的符号的点的瞬态值一直收敛于该瞬态值能够收敛的4个值中的最大值或最小值。

由于本发明采用了上述结构，因此根据本发明，接收侧能够处理传输对象的数据，使得能够恢复该数据而不需要识别是否对该数据进行该处理，并且能够以对应于通信质量的适当效率来传输数据。

附图说明

图1为显示根据本发明实施例的语音发送和接收系统的结构的方框图；

图2为显示传输装置的排列的方框图；

图3为显示声码器输出数据的数据结构的图；

图4为显示生成声码器输出数据的处理流程的流程图；

图5为示意性地示出了用于交错声码器输出数据的处理的图；

图6为显示基带信号的眼图例子的图；

图7为显示接收装置的结构的方框图；

图8为示意性地示出了从基带信号中恢复声码器输出数据的处理的图；以及

图9为一曲线图，该曲线示出了在图7中的接收装置接收到了从图2的发送装置发出的调制波并再现语音的情况下，通信质量与音质之间的关系。

具体实施方式

下文中，将参照附图通过作为例子的语音发送和接收系统对根据本发明的实施例进行详细地描述。

图1示出了根据本发明实施例的语音发送和接收系统的结构。如图所示，该语音发送和接收系统由收发器TR1和TR2构成。该收发器TR1和TR2通过外部传输路径L例如外部分组网络相互发送和接收语音。

该收发器TR1和TR2具有实质上相同的结构，并且分别包括发送装置T和接收装置R。

收发器TR1中的发送装置T生成表示语音的FSK(频移键控)调制波并将该FSK调制波传输给收发器TR2中的接收装置R。收发器TR2中的接收装置R接收该FSK调制波以再现该语音。类似地，收发器TR2中的发送装置T生成表示语音的FSK(频移键控)调制波并将该FSK调制波传输给收发器TR1中的接收装置R。收发器TR1中的接收装置R接收该FSK调制波以再现该语音。

收发器TR1和TR2中的发送装置T具有实质上相同的结构，并且收发器TR1和TR2中的接收装置R也具有实质上相同的结构。

但是，每个收发器TR1和TR2都具有如下结构，用于防止从该收发器自己的发送装置T发出的FSK调制波被该收发器自己的接收装置R接收。具体而言，例如，可以设想，将收发器TR1(或TR2)中发送装置T的发送频率与接收装置R的接收频率设置为互不相同。作为选择，该收发器TR1和TR2可以将发送源和/或目的地的识别码添加在由每个收发器的发送装置T发出的FSK调制波上。另一方面，每个收发器的接收装置R可以只将具有作为目的地的收发器识别码的FSK调制波或者将未具有作为发送源的收发器识别码的FSK调制波作为对象来处理，其中从该对象中再现语音。作为选择，每个收发器TR1和TR2都可以具有用于进行PTT(按键通话)功能的公知的机构，可用于在该收发器的发送装置T正在发送FSK调制波的同时，使得正在接收FSK调制波的收发器的接收装置R停止工作。(但是，在这种情况下，该收发器TR1和TR2将以半双工的工作方式进行相互通信)

如图2中所示，收发器TR1和TR2中的每个发送装置T都有如下构成：语音输入单元T1，通信质量判断单元T2，声码器单元T3，交错处理单元T4，基带信号生成单元T5，调制单元T6，以及高频输出单元T7。

该语音输入单元T1由例如麦克风，AF(音频)放大器，取样器，A/D(模-数)转换器，用于生成帧的逻辑电路等构成。

例如，该语音输入单元T1，采集语音并生成表示语音的模拟格式的语音信号，对该语音信号进行放大，对该语音信号进行采样以及A/D转换，从而生成数字格式的语音数据。在语音输入单元T1将该数字格式的语音数据被分解为一个多帧序列并被提供给声码器单元T3。

由语音输入单元T1生成的各帧都由表示波形的语音数据组成，其中的每一个语音片段是通过以固定周期(例如每20毫秒)对通过对由语音输入单元T1所采集的语音进行划分而得到的。

该通信质量判断单元T2判断传输路径L的质量(通信质量)，生成表示判断结果的通信质量数据，并将该通信质量数据提供给声码器单元T3。

具体而言，例如，如果该通信质量判断单元T2属于收发器TR1，则该通信质量判断单元T2对由收发器TR2的发送装置T发出的FSK调制波的强度进行测量，生成表示该测量结果是否大于预定阈值的数据作为通信质量数据，并提供该数据。在这种情况下，该通信质量判断单元T2只能必须由例如调谐电路，高频放大电路，以及比较器构成。构成接收装置R的调谐电路和高频放大电路执行通信质量判断单元T2的至少一部分功能。

该通信质量判断单元T2，在生成作为通信质量数据的用于表示FSK调制波强度的测量结果的数据中，更具体地，例如，判断该FSK调制波强度的测量值是否(1)小于预定阈值Th1，(2)等于或大于阈值Th1且小于预定阈值Th2，其中该阈值Th2大于阈值Th1，或者(3)等于或大于阈值Th2，并生成用于表示符合(1)至(3)中之一的判断结果的数据作为通信质量数据。

声码器单元T3，交错处理单元T4，以及基带信号生成单元T5都由处理器例如DSP(数字信号处理器)或CPU(中央处理单元)、用于存储由所述处理器执行的程序的存储器等构成。可以由单一处理器来执行声码器单元T3，交错处理单元T4，以及基带信号生成单元T5的一部分或全部功能。执行所述声码器单元T3，交错处理单元T4，以及基带信号生成单元T5的一部分或全部功能的该处理器可以进一步执行语音输入单元T1中用于生成帧的逻辑电路的功能。

当从所述语音输入单元T1提供帧时，对于所提供的每帧，该声码器单元T3使用该帧生成将在后面描述的声码器输出数据，并按照可以确定每个帧在上述帧序列中的顺序的格式将该声码器输出数据提供给交错处理单元T4。(具体而言，例如，必须只能根据该次序逐个地提供各个帧，或者用于表示这些帧的次序的数据必须只能与该帧一起提供。)

如图3的数据结构所示，每个声码器输出数据包括，例如，18位最重要语音数据，26位未保护语音数据，23位非重要数据，以及5位错误检测数据。

声码器输出数据中的最重要语音数据由一个18位的部分所构成，该18位是在通过对语音片段进行编码而得到所述62位数据(下文中被称为编码语音数据)中具有根据预定标准所指定的听觉中的最重要性，其中由用于生成声码器输出数据的帧来表示所述语音片段。声码器输出数据中的未保护语音数据由一个26位的部分所构成，其中在听觉上该26位数据在用于构成编码语音数据中最重要语音数据的部分之后具有第二最重要性。

该编码语音数据由与可以包含在语音中的成分(例如声压，音调等)相关的位组成。当位值为“0”时，这些位中的每一位都表示与该位相关的成分实质上并没有出现在由含有该位的编码语音数据所表示的语音片段中。

声码器单元T3对语音片段进行编码的方法需要能够根据预定标准来确定用于构成数据的每一位在听觉上的重要性，其中所述数据通过编码而获得，并且能够分配所述重要性至最重要语音数据、未保护语音数据、以及其他数据中之任一。但是，只要能够进行所述分配，则声码器单元T3对语音片段进行编码的方法可以是任意的。具体而言，该声码器单元T3只能必须使用例如线性预测编码的方法来进行该编码。在这种情况下，该声码器单元T3只能必须根据在上述非专利文献1的第2单独卷第982-984页中描述的公知标准来确定在听觉上的重要性。

另一方面，语音数据中的非重要数据由18位共享数据以及对5位用于错误检测数据的保护数据构成。在这些数据中，构成用于错误检测数据的保护数据的各个位的值都为“0”。

另一方面，该共享数据的值根据由通信质量判断单元T2提供的通信质量数据表示的传输路径L的通信质量发生变化。具体而言，例如，当通信质量没有达到预定标准时，该共享数据由18位数据构成，其中所有值都为“0”。另一方面，当通信质量已经达到该标准时，该共享数据由例如一段18位的部分组成，其具有在听觉上的非重要语音数据，而不包括在用于生成声码器输出数据的编码语音数据中的声码器输出数据中所包含的未保护语音数据和最重要语音数据。

另一方面，用于对声码器输出数据进行错误检测的数据由循环冗余校验(CRC)数据构成，其中该CRC数据通过利用包含在声码器输出数据中的最重要语音数据，对所获得的最重要语音数据进行错误检测。

为了设置所述声码器输出数据特别是如上所述的非重要数据的内容，该声码器单元T3根据例如图4中所示的过程生成声码器输出数据，并顺序地将该声码器输出数据提供给交错处理单元T4。

首先，该声码器单元T3获得由通信质量判断单元T2提供的通信质量数据(图4中的步骤S1)并判断由该通信质量数据表示的FSK调制波的强度的测量值是否等于或大于阈值Th1(即，符合上面的条件(2)或(3))(步骤S2)。当判断出该FSK调制波的强度的测量值等于或大于阈值Th1时，该声码器单元T3将处理切换至步骤S6。

另一方面，如果在步骤S2中判断出该FSK调制波的强度的测量值小于阈值Th1时，该声码器单元T3使用并不是被用于生成声码器输出数据的帧的引导帧来生成声码器输出数据，其中构成非重要数据的各个位的值都为“0”，并将该声码器输出数据提供给交错处理单元T4(步骤S3)。

在步骤S3的处理之后，该声码器单元T3从通信质量判断单元T2获得通信质量数据(步骤S4)并判断由该通信质量数据表示的FSK调制波的强度的测量值是否等于或大于阈值Th2(换句话说，该测量值是否符合上面的条件(3))(步骤S5)。当在步骤S5中判断出该FSK调制波的强度的测量值小于阈值Th2时，该声码器单元T3返回至步骤S3。另一方面，当判断出该测量值等于或大于阈值Th2时，该声码器单元T3向前进行至步骤S6。

在步骤S6中，该声码器单元使用并不是被用于生成声码器输出数据的帧的引导帧来生成声码器输出数据，将该声码器输出数据提供给交错处理单元T4(步骤S6)，并返回至步骤S1。但是，在步骤S6中，在构成最重要语音数据以及使用帧生成的编码语音数据的未保护语音数据的部分之外的部分都被区分为非重要数据来处理。

该交错处理单元T4对从声码器单元T3提供的声码器输出数据进行交错。该交错处理单元T4将交错后的声码器输出数据(下文中被称为交错帧)提供给基带信号生成单元T5。

具体而言，当从声码器单元T3提供声码器输出数据时，首先，该交错处理单元T4根据该声码器输出数据生成对应于4值FSK中符号的2位数据。具体而言，例如，如图5中所示，该交错处理单元T4进行如下用(A1)至(A3)表示的处理：

(A1)该交错处理单元T4通过将构成包含在声码器输出数据中的最重要语音数据的每位与构成共享数据的每位按照一对一的关系组合在一起，以生成18个2位数据。但是，如图5(b)中所示，将全部这18个位组合在一起，使得构成共享数据的位为较低位。

(A2)该交错处理单元T4通过将构成包含在声码器输出数据中的错误检测数据的每位与构成用于对错误检测的数据进行保护的数据的每位按照一对一的关系组合在一起，以生成5个2位数据。但是，如图5(b)中所示，将全部这5个数据组合在一起，使得构成用于错误检测数据的保护数据的位为较低位。

(A3)如图5(a)中所示，该交错处理单元T4将包含在声码器输出数据中的未保护语音数据拆分为13个2位数据。

该交错处理单元T4接着将通过处理(A1)至(A3)而得到的总共36个2位数据按照预定顺序提供给基带信号生成单元T5，例如，如图5(c)中所示，其中该预定顺序包括一个部分，在该部分中，在处理(A1)或(A2)中获得的2位数据和在处理(A3)中获得的2位数据被交替排列。

当该2位数据是从错误检测数据以及用于错误检测数据的保护数据中得到的时，由交错处理单元T4通过进行上述的处理而生成的全部2位数据的低位数位都为“0”。当共享数据的全部位的值都为“0”时，从最重要语音数据和共享数据得到的全部2位数据的低位数位为“0”。

另一方面，从未保护语音数据得到的2位数据的低位数位可以为“0”或“1”。

当从交错处理单元T4提供交错帧时，该基带信号生成单元T5将该交错帧转换为4值根尼奎斯特(root Nyquist)FSK的基带信号，并将该基带信号提供给调制单元T6。该基带信号生成单元T5可以，例如，在基带信号中插入一个用作标记的信号，该符号用于识别代表一个交错帧的部分的开始点和结束点。

图6为显示由基带信号生成单元T5生成的基带信号的眼图的例子的图。如图中所示，在基带信号中，该瞬态值收敛于一个符号区(用于表示一个符号的信息的区)中位于等相点(尼奎斯特(Nyquist)点)的四个值中任意之一上。当第二最大值被设置为(+1)时，这四个值(下文中被称为符号值)被等距离排列，例如从如图6中所示最大的开始依次分别为(+3)，(+1)，(-1)，以及(-3)。

例如，如图6中所示，该基带信号生成单元T5将包含在交错帧中的符号“00”(即值为“00”的2位数据)转换为符号值为(-3)的符号区，将符号“01”转换为符号值为(-1)的符号区，将符号“11”转换为符号值为(+1)的符号区，以及将符号“10”转换为符号值为(+3)的符号区。

根据上述的规则进行从交错帧到基带信号的转换。结果，低位数位为“0”的符号被转换为符号值为(-3)或(+3)的符号区。因此，在通信质量不满足预定标准的不利状态中表示最重要语音数据的全部符号都被被转换为符号值为(-3)或(+3)的符号区。在通信质量能够令人满意的状态中表示未保护语音数据和最重要语音数据的符号能够被转换为符号值为(+3)，(+1)，(-1)，或(-3)的符号区。

从上面的说明中可以清楚的看到，当根据上述规则进行从交错帧转换到基带信号的转换时，如果这四种符号按照从最大符号值(或最小符号值)开始依次排列，则该符号形成了一个格雷码序列(换句话说，在该排列中相邻符号之间的所有汉明(Hamming)距离都为“1”)。

该调制单元T6由周知的调频电路，生成载波的振荡器电路等构成。该调制单元T6使用由基带信号生成单元T5提供的基带信号对载波进行调频，并将得到的FSK(根尼奎斯特FSK)调制波提供给高频输出单元T7。

该调制单元T6也可以由处理器，存储被该处理器执行的程序的存储器等构成。执行所述语音输入单元T1，声码器单元T3，交错处理单元T4，以及基带信号生成单元T5的一部分或全部功能的所述处理器可以进一步执行调制单元T6的功能。

该高频输出单元T7由高频放大器，天线等构成。该高频输出单元T7对由调制单元T6提供给它的调制波进行放大，并将其发送给传输路径L。

该发送装置T通过进行如上所述的操作以生成和发送具有根尼奎斯特特性FSK调制波，其中该FSK调制波表示由该发送装置采集的语音。由该FSK调制波的基带信号表示的符号可以被分类为：第一种符号，其表示编码语音数据的最重要部分，第二种符号，其表示用于编码语音数据的最重要部分的错误检测数据，以及第三种符号，其表示编码语音数据的除了最重要部分以外的部分。表示第二种符号的符号区的符号值为基带信号的符号区能够取值的四个符号值的最大值或最小值。当传输路径L的通信质量不满足预定标准时，表示第一种符号的符号区的符号值也可以为能够取值的四个符号值的最大值或最小值。因此，仅仅考虑到第二种符号(或在传输路径L的通信质量不满足预定标准的情况下第一和第二种符号)，形成编码语音数据的最重要部分或用于最重要部分的错误检测数据的位被加上了冗余位。结果是，尽管有两个可以取值的符号值，该符号值的间隔也实质上被放大。从而改进了信噪比。

上述实施例中的发送装置T生成基带信号，使得该基带信号包括这样一个部分，在该部分中，表示第一种符号的符号区和表示第三种符号的符号区被交替排列。结果是，最重要的第一种符号分配在基带信号中。因此，即使发送的调制波受到了定相等的影响，也不太可能导致集中删除大量最重要的第一种符号。

当传输路径L的通信质量满足预定标准时，第一种符号被设置为表示除了编码语音数据的最重要部分以外的该编码语音数据的非重要部分的内容。因此，当传输路径L的通信质量令人满意时，语音传输的位速率实质上增加，并且以对应于该通信质量的适当形式进行传输。

当传输路径L的通信质量不满足预定标准时，为了生成第一种符号而被加至编码语音数据的最重要部分的位的值等于在构成编码语言数据的位表示语音片段中缺少特定成分的情况下的值。

因此，接收从发送装置T发出的FSK调制波的装置(例如，该实施例中的接收装置R)可以无条件地将所述为了生成第一种符号而将被加至编码语音数据的最重要部分的位视为表示编码语音数据的非重要部分的内容，并使用该位用于语音再现。因此，就不需要判断该位表示何种信息。

现在说明接收装置R，如图7中所示，收发器TR1和TR2中的每个接收装置R由如下构成：高频输入单元R1，解调单元R2，符号判断单元R3，去交错处理单元R4，语音数据恢复单元R5，以及语音输出单元R6。

该高频输入单元R1由天线，调谐电路，以及高频放大电路构成。该高频输入单元R1从传输路径L接收被发送装置T等发送到传输路径L上去的FSK调制波，对该FSK调制波进行放大，并将该FSK调制波提供给解调单元R2。收发器TR1或TR2上提供的一个天线可以执行收发器的高频输入单元R1的天线的功能以及收发器的高频输出单元T7的天线的功能。

该解调单元R2由周知的检测电路构成，其中该检测电路被用于检测调频波。该解调单元R2检测从高频输入单元R1提供的FSK调制波，以恢复基带信号。该解调单元R2将恢复后的基带信号提供给符号判断单元R3。该解调单元R2可以由处理器、用于存储由该处理器执行的程序的存储器等构成。

符号判断单元R3，去交错处理单元R4，以及语音数据恢复单元R5都是由处理器、用于存储由该处理器执行的程序的存储器等构成。一个单一处理器可以执行符号判断单元R3，去交错处理单元R4，以及语音数据恢复单元R5的一部分或全部功能。用于执行所述解调单元R1以及发送装置T的一部分或全部功能的处理器可以进一步执行符号判断单元R3，去交错处理单元R4，以及语音数据恢复单元R5的一部分或全部功能。

如图8(a)和8(b)中示意性所示，该符号判断单元R3根据由解调单元R2提供的基带信号在各个尼奎斯特(Nyquist)点的瞬态值判断由含有各个尼奎斯特(Nyquist)点的符号区表示的符号。该符号判断单元R3根据该判断结果再现对应于由发送装置T的交错处理单元T4生成的交错帧的数据(图8(b))。该符号判断单元R3将再现后的数据提供给去交错处理单元R4。

具体而言，例如，首先，该符号判断单元R3对于包括在由解调单元R2提供的基带信号中的每个尼奎斯特(Nyquist)点，确定该尼奎斯特(Nyquist)点上基带信号的瞬态值是否等于或大于第一阈值(Th+)，等于或大于第二阈值(Th0)且小于(Th+)，等于或大于第三阈值(Th-)且小于(Th0)，或者小于(Th-)。

需要注意的是，(Th+)的值大于(+1)且小于(+3)，(Th0)的值大于(-1)且小于(+1)，并且(Th-)的值大于(-3)且小于(-1)。因此，具体而言，(Th+)的值只能必须为，例如(+2)，(Th0)的值只能必须为，例如(0)，并且(Th-)的值只能必须为，例如(-2)。

当判断出在该尼奎斯特(Nyquist)点基带信号的瞬态值等于或大于(Th+)，则该符号判断单元R3判断含有该尼奎斯特(Nyquist)点的符号区的符号值为(+3)(图8a)并且，因此，该符号区表示符号“10”。

类似地，当判断出该瞬态值等于或大于(Th0)并且小于(Th+)，则该符号判断单元R3判断含有该尼奎斯特(Nyquist)点的符号区的符号值为(+1)并且，因此，该符号区表示符号“11”。当判断出该瞬态值等于或大于(Th-)并且小于(Th0)，则该符号判断单元R3判断含有该尼奎斯特(Nyquist)点的符号区的符号值为(-1)并且，因此，该符号区表示符号“01”。当判断出该瞬态值小于(Th-)，则该符号判断单元R3判断含有该尼奎斯特(Nyquist)点的符号区的符号值为(-3)并且，因此，该符号区表示符号“00”。

当对一个交错帧的所有符号都进行了判断时，该符号判断单元R3将该符号序列提供给去交错处理单元R4，作为对应于一个再现交错帧的的数据。

该去交错处理单元R4把从符号判断单元R3提供的数据认为是交错帧的同时，使用该交错帧来恢复声码器输出数据。该去交错处理单元R4接着将恢复后的声码器输出数据提供给语音数据恢复单元R5。

具体而言，当从符号判断单元R3提供对应于交错帧的数据时，该去交错处理单元R4进行下面如图8(b)-8(e)所示的(B1)-(B5)的处理。

(B1)该去交错处理单元R4确定13个符号，从整体上作为26位未保护语音数据，其中所述符号包括在由所述符号判断单元R3所提供的交错帧中，并且含有各个符号的未保护语音数据。例如，该去交错处理单元只能必须根据交错帧中每个符号的顺序来确定包括在该符号中的数据类型。

(B2)该去交错处理单元R4将所述交错帧中含有的包括了各个符号的最重要语音数据的18个符号分别拆分为高位和低位。该去交错处理单元接着将由18个高位数据组成的18位数据确定作为最重要语音数据。

(B3)该去交错处理单元R4将由在处理(B2)中拆分的18个低位数据组成的18位数据确定作为非重要数据的共享数据(需要注意的是，该共享数据由一个编码语音数据中除了由处理(a)确定的未保护语音数据以及由处理(B2)确定的最重要语音数据以外的部分组成)。

(B4)该去交错处理单元R4将包含在交错帧中含有各个符号的错误检测数据的5个符号的低位放弃，并将由剩余高位的5个数据组成的5位数据确定作为用于错误检测的数据。

(B5)该去交错处理单元R4使得在处理(B1)-(B1)中确定的最重要语音数据，未保护语音数据，非重要数据，以及错误检测数据相互关联，并把该数据提供给语音数据恢复单元R5，作为对应于声码器输出数据的数据。

该语音数据恢复单元R5获取对应于由去交错处理单元R4提供的声码器输出数据的数据，使用包括在该数据中的错误检测数据来检测包括在该数据的最高语音数据中的错误位，并对该检测到的位进行预定的坏帧屏蔽处理。

具体而言，该坏帧屏蔽处理只能必须为例如将错误位改变为与该位之前的位的值相同的值或者处于满足预定条件的位置。作为选择，该坏帧屏蔽处理可以为根据预定规则(例如，Lagrange插值)将错误位的值改为该位之前和之后进行插值位的值。作为选择，该坏帧屏蔽处理可以为将错误位的值改为表示缺少或丢失与该位相关的成分的值(例如，在由发送装置T生成的声码器输出数据的例子中的“0”)以及其他预定值。

该语音数据恢复单元R5通过公知的方法将由声码器输出数据中的最重要语音数据，未保护语音数据，以及非重要数据构成的编码语音数据，其中对于该声码器输出数据来说，最重要性语音数据的错误检测(以及，当检测到错误时，该坏帧屏蔽处理)已经完成了，转换通过该编码语音数据所描述的语音波形来表示的数字格式的语音数据，并将该语音数据提供给语音输出单元R6。

作为一种将编码语音数据转换为语音信号的方法，以下的方法是可以想象的，例如，事先存储一个查找表以及语音数据的数据库，其中该查找表描述了构成编码语音数据的代码与该语音数据之间的对应关系，参照该查找表来确定对应于编码语音数据中的代码的语音数据，并且从数据库等中读出被确定的语音数据，以将该语音数据彼此组合在一起。

如上所述，用于与最重要语音数据中的位组合在一起的位是这样一位，该位形成了编码语音数据的非重要部分或者具有表示缺少语音片段中的特定成分的值。因此，该接收装置R可以无条件地将由处理(B3)确定的数据视为表示编码语音数据的非重要部分的内容。换句话说，不需要区分该数据为何种数据。

该语音输出单元R6由例如D/A(数模)转换器，AF放大器，扬声器构成。

当从语音数据恢复单元R5提供数字格式的语音数据时，该语音输出单元R6通过例如使得该语音数据进行D/A转换的方式来生成模拟格式的语音信号。该语音输出单元R6放大该语音信号，并通过用被放大的语音信号驱动扬声器，从而再现由该语音信号表示的语音。

通过执行上述操作，该接收装置R接收到了由发送装置T等发出的FSK调制波，并再现由FSK调制波表示的语音。

如上所述，在由发送装置T发出的FSK调制波中，符号可以取两个符号值，其中符号表示用于编码语音数据的最重要部分的错误检测的数据(当传输路径L的通信质量不满足预定标准时，表示最重要部分的符号)。另一方面，符号值的间隔实质上被放大。因此，该接收装置R就能够令人满意地恢复这些符号。当传输路径L的通信质量满足预定标准时，该FSK调制波还表示具有该编码语音数据非重要部分的内容。该接收装置R也可以使用这部分来再现语音。

因此，当接收装置R接收到由发送装置T等发出的FSK调制波并再现语音时，例如，可以得到如图9中的曲线P所示的语音特性。图9中的曲线P1显示了，在根据上述增加冗余位的过程而不考虑通信质量地将编码语音数据的最重要部分和用于编码语音数据的错误检测数据一律转换为符号值为(+3)或(-3)的符号情况下，通信质量与音色质量之间的关系。图9中的曲线P2显示了，在根据上述过程而不考虑通信质量地将形成编码语音数据的最重要部分的位以及形成非重要部分的位一律都表示一个符号情况下，通信质量与音色质量之间的关系。

(图9说明了如下情况：由通信质量判断单元T2测量的FSK调制波的强度被用作通信质量的标尺，并且上述阈值Th1和Th2的关系为：Th1＝Th2＝x)

从图9中可以看出，当传输路径L的通信质量低于x时，该接收装置R再现具有曲线P1特性的语音信号，要优于在这种情况下再现具有曲线P2的特性的语音。另一方面，当传输路径L的通信质量高于x时，该接收装置R再现具有曲线P2特性的语音信号，要优于在这种情况下再现具有曲线P1的特性的语音。通过这种方式，该语音发送和接收系统通过该方法进行语音传输，其中通过该方法，根据通信质量得到最优音色质量。

该语音发送和接收系统的结构并不限于上述这些。

例如，由发送装置T和接收装置R各个部分的处理器构成的部分可以由专用电子设备而不是处理器构成。上述表示语音的各种数据以及错误检测数据的位数是任意的。

当传输路径的通信质量满足预定标准时，与共享数据一样，用于错误校正的保护数据可以由形成编码语音数据的非重要部分的位组成。

声码器单元T3对语音进行编码的规则也可以是任意的。该声码器单元T3进一步对编码语音数据进行处理，例如FEC(前向错误校正)。该错误校正数据不是必须一直由CRC码组成，并且可以通过检查和，奇偶码以及任何其他方法生成。作为选择，也可以使用错误校正码来代替错误检测数据。

上述声码器单元T3按照两个阶段的方式来改变包括在共享数据中语音编码数据的成分的位数，以便于如果由通信质量数据表示的传输路径L的通信质量已经达到预定标准，将位数设置为与最重要语音数据的位数相同，并且如果传输路径L的通信质量还没有达到预定标准，将位数设置为0。

但是，该声码器单元T3可以分为三个或更多的阶段来改变包括在共享数据中语音编码数据的成分的位数，使得当传输路径L的通信质量升高时(例如，在上述例子中，当由通信质量数据表示的FSK调制波的强度变大时)，位数也增加。在这种情况下，声码器单元T3只能必须将不表示共享数据的语音编码数据的成分的其余位的值设置为表示缺少特定语音成分的值(上述例子中的“0”)。

要被传输的数据不是一直必须表示语音，而是任意的，只要该数据是可以被表示为代码序列的数据。因此，该数据可以为例如表示图像的数据。该声码器单元T3可以根据任何标准来确定被传输对象的数据的哪部分被作为最重要部分(或非重要部分)处理。

该语音输入单元T1可以使用任何方法来获得要被传输的对象的数据。例如，该语音输入单元T1可以包括USB(通用串行总线)或串行接口电路IEEE 1394，以及Ethernet(注册商标)等，并通过串行接口等获得按照串行方式在外部被传输的数据。作为选择，该语音输入单元T1可以包括记录介质驱动装置例如CD(光盘)-ROM(只读存储器)驱动器，并从其中记录有要被传输数据的记录介质中读取要被传输的对象的数据。

基带信号可以表示超过4个值的符号。通过给传输对象的数据增加冗余位而得到的符号的符号值不是一直必须为可以取的多个值的最大值或最小值。彼此不同的两个符号的符号值之间差的最小值只能必须大于在不通过增加冗余位生成符号情况下的最小值。

当按照从最大符号值开始的顺序(或从最小符号值开始的顺序)排列符号时，由基带信号表示的符号可以不是必须被定义为形成格雷码序列。

在发送装置T和接收装置R之间被发出和接收的调制波不是一直必须是具有根尼奎斯特特性的FSK调制波。该调制波可以具有例如高斯特性以及其他任何特性。

该调制波只能必须表示由基带信号生成单元T5以一些格式生成的基带信号。因此，该调制波可以为例如PSK(相移键控)调制波。

通信质量判断单元T2采用的判断传输路径L的通信质量的方法是任意的。例如，该通信质量判断单元T2可以获取在传输路径L上传输的数据，确定一个参数例如EVM(误差向量幅度)，BER(误码率)，或表示数据质量的任意参数，并根据该参数生成通信质量数据。

接收装置R的符号判断单元T3可以针对表示增加了冗余位的符号的部分来判断两个值(初始时可以取的4个值中的最大值和最小值)中的哪一个为该部分的符号值。

该传输路径L并不是一直必须包括分组网络。该收发器TR1和TR2可以直接从对方接收或者向对方发送调制波(换句话说，该传输路径L可以是一个空间，通过该空间可以传播电磁波，或者可以由通信线路组成，其中该通信线路直接将收发器TR1和收发器TR2连接在一块)。作为选择，该传输路径L可以由网络例如互联网组成。

已经对根据本发明的实施例进行了描述。使用常用的计算机系统而不依靠专用系统也能够实现根据本发明的基带信号生成装置。

例如，可以通过将使得计算机执行发送装置T的操作的程序从其中存储有程序的记录介质(例如CD-ROM，软盘等)安装至计算机来构成执行上述操作的发送装置T，其中该计算机包括麦克风，AF放大器，采样器，A/D转换器，以及高频放大器电路。例如，可以通过将使得计算机执行接收装置R的操作的程序从其中存储有程序的记录介质(例如CD-ROM，软盘等)安装至计算机来构成执行上述操作的接收装置R，其中该计算机包括扬声器，AF放大器，D/A转换器，以及高频放大器电路。一个计算机可以执行该发送装置T的至少一部分功能以及该接收装置R的至少一部分功能。

例如，也可以通过通信线路将这些程序上传至通信线路上的BBS，并对其进行分布。也可以通过表示这些程序的信号对载波进行调制，传输得到的调制波，以及由已经接收了该调制波的装置对该调制波进行解调，以恢复该程序。

也可以通过在OS的控制下按照与其他应用程序类似的方式开始和执行这些程序来进行上述的处理。

当OS分摊了一部分处理或者该OS构成了本发明的一部分成分时，除了该部分以外的程序可以被存储在记录介质中。即使在这种情况下，在本发明中，用于执行由计算机执行的各个功能或步骤的程序被存储在记录介质中。

工业实用性

根据本发明，提供了一种基带信号生成装置，该装置可以对传输对象的数据进行处理，使得接收侧能够恢复该数据，而不需要识别出是否对该数据进行了处理，并且可以以对应于通信质量的适当效率来传输数据。

本发明的基带信号生成装置能够被广泛地用于语音通信系统中。

Claims (13)

1.一种基带信号生成装置，包括：

基带信号生成设备，用于将构成位串的数据转换为表示4值符号序列的基带信号，其中至少一部分位串被区分为保护对象部分；以及

通信质量判断设备，用于判断传输该基带信号的外部传输路径的通信质量是否已经达到预定标准，

其中该基带信号生成设备，在判断出该传输路径的通信质量还没有达到该标准的状态下，将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位和预定冗余位，以及在判断出该通信质量已经达到该标准的状态下，将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位以及与该数据一起被转换为基带信号的附加数据，以及

其中该冗余位的值被设置为如下情况的值，该值使得用于表示基带信号中包括冗余位的符号的点的瞬态值一直收敛于该瞬态值能够收敛的4个值中的最大值或最小值。

2.一种基带信号生成装置，包括：

基带信号生成设备，用于将构成位串的数据转换为表示多值符号序列的基带信号，其中至少一部分位串被区分为保护对象部分；以及

通信质量判断设备，用于判断传输该基带信号的外部传输路径的通信质量是否达到预定标准，

其中该基带信号生成设备，在判断出该传输路径的通信质量还没有达到该标准的状态下，将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位和预定冗余位，以及在判断出该传输路径的通信质量已经达到该标准的状态下，将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位以及与该数据一起被转换为基带信号的附加数据，以及

其中该冗余位的值被设置为如下情况的值，该值使得基带信号中用于表示包括冗余位并且具有互不相同的值的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值大于用于表示不包括冗余位并且互不相同的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值。

3.一种基带信号生成装置，包括

基带信号生成设备，用于将构成位串的数据转换为表示多值符号序列的基带信号，其中至少一部分位串被区分为保护对象部分；以及

通信质量判断设备，用于判断传输该基带信号的外部传输路径的通信质量是否达到预定标准，

其中属于该符号序列的至少一部分符号包括属于保护对象部分的位以及冗余位，或者包括属于保护对象部分的位以及与该数据一起被转换为基带信号的附加数据，

其中该基带信号生成装置将该数据转换为基带信号，使得随着传输路径的通信质量更高时有更多的符号包括附加数据，以及

其中该冗余位的值被设置为如下情况的值，该值使得基带信号中用于表示包括冗余位并且具有互不相同的值的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值大于用于表示不包括冗余位以及互不相同的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值。

4.根据权利要求1、2或3的基带信号生成装置，其中该数据通过与成分相关的位构成，其中所述成分是指由该数据表示的对象可以包括的成分，并且当与该位相关的成分并没有出现在对象中时该位具有与冗余位的值相同的值。

5.根据权利要求1至3中任何一个的基带信号生成装置，其中该基带信号生成设备将该数据转换为基带信号，使得由该基带信号表示的符号序列包括如下情况的部分，在该部分中，包括冗余位或附加数据的符号以及不包括冗余位和附加数据的符号被交替排列。

6.根据权利要求1至3中任何一个的基带信号生成装置，其中该数据包括通过对语音进行编码而得到的一部分位串，并且该附加数据包括该位串的另一部分。

7.根据权利要求1至3中任何一个的基带信号生成装置，其中该数据包括如下情况的部分，在该部分中，根据预定标准确定的重要性是位串中最高的，并且该附加数据包括如下情况的部分，在该部分中，重要性是位串中最低的。

8.根据权利要求1至3中任何一个的基带信号生成装置，其中该通信质量判断设备包括：

用于测量在传输路径上被传输信号的强度的设备；以及

用于根据测量信号的强度来判断传输路径的通信质量的设备。

9.根据权利要求1至3中任何一个的基带信号生成装置，其中至少一部分数据包括用于保护对象部分的误差检测的数据，并且该基带信号生成设备，在不考虑传输路径的通信质量的判断结果的情况下，将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括用于构成误差检测数据的位和冗余位。

10.根据权利要求1至3中任何一个的基带信号生成装置，进一步包括调制设备，用于使用由基带信号生成设备所生成的基带信号生成调制波，并将该调制波发送至传输路径。

11.一种生成基带信号的方法，该方法包括如下步骤：

通过将由位串所组成的数据转换为表示4值符号序列的基带信号来生成基带信号，其中至少一部分位串被区分为保护对象部分；以及

判断用于传输该基带信号的外部传输路径的通信质量是否达到预定标准，其特征在于

在所述基带信号生成步骤中，在判断出该传输路径的通信质量还没有达到该标准的状态下，进行如下处理：将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位和预定冗余位，并且在判断出该通信质量已经达到该标准的状态下，进行如下处理：将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位以及与该数据一起被转换为基带信号的附加数据，以及

该冗余位的值被设置为如下情况的值，该值使得表示基带信号中包括冗余位的符号的点的瞬态值一直收敛于该瞬态值能够收敛的4个值中的最大值或最小值。

12.一种生成基带信号的方法，该方法包括如下步骤：

通过将由位串所组成的数据转换为表示多值符号序列的基带信号来生成基带信号，其中至少一部分位串被区分为保护对象部分；以及

判断用于传输该基带信号的外部传输路径的通信质量是否达到预定标准，

在所述基带信号生成步骤中，在判断出该传输路径的通信质量还没有达到该标准的状态下，进行如下处理：将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位和预定冗余位，并且在判断出该传输路径的通信质量已经达到该标准的状态下，进行如下处理：将该数据转换为基带信号，使得至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位以及与该数据一起被转换为基带信号的附加数据，以及

该冗余位的值被设置为如下情况的值，该值使得基带信号中用于表示包括冗余位并且具有互不相同的值的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值大于用于表示不包括冗余位以及互不相同的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值。

13.一种生成基带信号的方法，该方法包括如下步骤：

通过将由位串所组成的数据转换为表示多值符号序列的基带信号来生成基带信号，其中至少一部分位串被区分为保护对象部分；以及

通信质量判断步骤，判断用于传输该基带信号的外部传输路径的通信质量，

其中至少一部分属于该符号序列的符号包括属于保护对象部分的位以及预定冗余位，或者包括属于保护对象部分的位以及与该数据一起被转换为基带信号的附加数据，

在所述基带信号生成步骤中，进行如下处理：将该数据转换为基带信号，使得随着传输路径的通信质量更高时有更多的符号包括附加数据，以及

该冗余位的值被设置为如下情况的值，该值使得基带信号中用于表示包括冗余位并且具有互不相同的值的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值大于用于表示不包括冗余位以及互不相同的两个符号的两个点的瞬态值之间差的最小值。

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