CN85101794A - 双工语言传送方法及其系统 - Google Patents

Abstract

已知的时分双工传送系统中，通常先按一定平均位速率对通话某一方语言信号进行数字化转换，再对数字化语言信号进行时域压缩，压缩信号送至传送通道上规定间隔的时隙里传送给对方。而通道上未利用的间隙是规定用于通话对方送来的语言信号。本发明所述方法为当确定有一方无有效语言传送时，通话另一方可利用划分给对方的空闲时隙，从而使其要传送的语言以较高的平均位速率进行数字化转换，保证了以较高的保真度传送语言信号，也避免了传送通道上空闲时隙的存在。

Description

本发明是关于双工语言传送的方法及其所应用的系统。本发明特别适合于（但并不只局限于）指令给定的时分双工语言传送系统的应用。指令给定的时分双工语言传送系统可应用于无电缆式电话系统中。

先有的时分双工系统可参见Henry，P.S和Glance，B·S·发表的文章“实现大容量数字式汽车无线电的新方法”，该文刊登在1981年10月“具尔系统技术杂誌”的1891至1904页上。附图1是这样一种系统的图解说明。为便于说明起见，假设在系统中有一个基站和一个手机（手持的小型装置），基站和手机都带有一个具有双工通信能力的收发机。从手机和基站发出的语言被分隔为许多时段12，基站的语言信号如附图1（ⅰ）所示。由于在传送通道上的时间必须可用于两个收发机同时发送信号或者只有一个收发机发送信号，为了能做到这一点，通常是用数字化的方法对语言时段信号12在时域上进行压缩（压缩系数为2），然后作为时分双工信号被传送。时域压缩信号的示意图如附图1（ⅱ）所示，图中所表示的交替时间间隙（下称时隙）14是表示用于手机（H）向基站（B）传送语言信号的时隙，而居于中间的时隙16是表示用于基站向手机传送语言信号的时隙。时隙14和16之间用斜线标誌的部分是隔离间隙，它的作用是允许通话双方的无线电设备可以作从发送到接收、或从接收到发送工作状态的转换。在手机端，从基站送来的时域压缩信号重新地被扩展还原以填满具有与时段12同将长度的时段19。尽管在附图中没有画出，在基站端，由手机送来的压缩语言信号也是同样地被扩展还原。

在电话系统中采用了时分双工系统，我们已发现：在典型的通话中，每方说话的时间是小于总通话时间的50%。因而，如果某一方没有语言信号要传送，若仍按上述的方法来分配时隙，分明地是浪费了传送通道允许的通信容量。

本发明的目标是要在时分双工传送系统中尽可能地利用传送通道允许的通信容量以提高传送语言信号的质量。

根据本发明所提出的双工语言传送方法，如果通话双方同时说话，则有限带宽的传送通道的质量有所下降;但如果只有一方在说话，则可保持传送通道的原有质量。

本发明进而提出了一种双工语言传送系统，该系统至少应由通话双方组成，每一方都具有包括下述装置的设备：检测装置，它能检测本设备是否要传送语言以及能发出相应的信告通知对方的设备;数字化装置，该装置适应于可用两种平均位速率对要传送的语言信号进行数字化转换，当通话双方同时都要送话时采用低平均位速率转换，而当只有一方要送话时采用高平均位速率转换;压缩处理装置，它用于对较低的平均位速率转换来的数字化语言信号进行时域上的压缩，并将压缩的数字化信号成组地传送给对方，双方设备同时传送的成组压缩信号在时间上是交替错开的。

当将本发明应用于无电缆电话系统的情况下，数字化语言信号的平均数据速率可能将是32千位/秒。这样的数据速率是通过电话线路传送勉强可接受的语言传送，用户可明显地察觉到通话质量的一些下降。为了减少这种通话质量下降所造成的可察觉的影响，建议当只有一方在说话时，应采用高得多的数据速率（譬如是64千位/秒）来对语言信号进行数字化转换。采用这样高的数字化转换速率，几乎对语言质量不会有影响。但当通话双方都要讲话时，就采用较低的数据速率来对语言信号进行数字化转换，又对每个时段上的数字化语言信号进行压缩系数为2的时域压缩，然后采用相互交替错开的时隙在有限带宽的传送通道上来传送被压缩的语言信号。由于这时候通话双方都在讲话，通话质量的下降几乎将察觉不到。

为了使系统能够确定通话的一方是在利用他/她的时段在说话，可以应用-语言检测器来检测，使得能利用很短的信号间隙（或间隔）给出这样的指示：将采用什么样的平均位速率来对语言信号进行数字化转换;是否需要进行时域压缩以及是否需要时域压缩时隙的交替传送。因为必须允许在传送通道上有附加指示信号的时间，在时域上对以较高平均位速率转换来的数字化语言信号再略加压缩是必要的。

如果所希望的自适应△（delta）调制或自适应差分PCM（脉码调制）可以被用于对语言信号进行数字化转换，那么它们中间任一种调制方法都具有这样的优点，即通常的传送速度可以提高两倍，而且我们可以实时地选择对语言进行数字化转换速率-较高的平均位速率和较低的平均位速率。

现在我们通过实例、参考着附图2和附图3对本发明作一较详细叙述。

附图2画出了根据本发明所制作的时分双工系统的具体通话方式。

附图3是发射机信号输入部分的方框原理电路图。

附图4是利用根据本发明的方法所设计的收发机的方框原理电路图。

当参考附图2时，首先应当假设有限带宽的传送通道具有传送70千位/秒的最大信号传送速率的能力。具有这样传送性能的传送通道可以是无线电通道、红外通道或电缆通道。基站的语言信号如附图2（ⅰ）所示的那样被划分为许多时段，每个时段的长度为2毫秒。手机的语言信号同样地被划分为2毫秒时间长度的时段，但这些时段相对于基站的时段有1毫秒的时移（见附图2（ⅲ）），这样的安排可以使任何一方压缩的语言信号开始传送时刻可紧接着对方传送来的相应时段信号的结束时刻。附图2（ⅱ）给出了在传送通道上被传送信息的格式。双方的语言信号在传送前都需经数字化转换。本实例采用的是自适应△（δelta）调制或自适应差分PCM数字化转换技术。上述这两种数字化转换技术的数字化处理速率可以实时地转换，如从一种平均位速率转换成另一种平均位速率，或作反向的转换。在通话任一特定时刻，对语言信号实际上采用何种平均位速率来进行数字转换是取决于通话双方是一方在说话还是双方同时都要说话。根据本发明所采用的方法，当双方同时都要说话时，则在传送通道2毫秒的时段内必须能同时传送双方的2毫秒的时段信号。为做到这点，传送通道的每个时段分成为1毫秒长度的两个时隙。每个时段上的一个时隙是规定被用于某方时段语言信号的传送。在双方同时都要说话的情况下，他们的语言信号都是采用每秒32千位/秒较低的平均位速率来进行数字化转换的，该数字化的语言信号再在时域上被压缩，然后以每秒64千位/秒的传送速率分配于规定的1毫秒时隙里传至对方。这样的时段信号如附图2（ⅰ）所示的基站语言信号的时段20、附图2（ⅲ）所示的手机语言信号时段21、以及附图2（ⅱ）所示的传送通道上的时段22。因为手机语言信号的时段与基站语言信号的时段在时间上有1毫秒的偏移，所以手机送至基站的语言信号（H→B）是超前由基站送至手机的语言信号（B→H）。基站和手机传送设备的接收部分将被接收到的压缩语言信号扩展，还原成传送前的原有宽度并转换成模拟语言信号。以32千位/秒的平均位速率来对语言信号进行数字化转换的方法通常是不被采用的，因为这样的数字化转换速率将要损失原语言信号的保真度。然而，由于通话的双方同时都在说话，这样的保真度降低将不会被注意。但是如果只有一方在说话时，上述的保真度降低就会很明显地被察觉。

在附图中也画出了假设只有基站有语言信号传送给手机，而手机没有语言信号送给基站（见附图2（ⅰ）中的时段24和时段26）。因而，只有一方要使用传送通道，由于传送通道能够以10千位/秒的传送速率来传送信号，所以被传送的语言信号能够具有较高的保真度。而这时候基站的自适应调制器转为64千位/秒的速率来对语言信号进行数字化转换。这个以较高速率转换的数字化语言信号在时域上再被略加压缩，然后以时隙28的形式传送给对方。在时域上对以较高速率转换的数字信号略加压缩是必须的，其原因需先传送附加的信号，关于传送附加信号的作用下面将作进一步说明。手机的接收部分对送来的信号先要略加扩展，然后应用适合的自适应解调器对扩展还原的信号进行解调。

为获取系统传送状态的信息，需要有规则地划出少量的传送时间（例如5%的总传送时间）来传送附加的信号，例如规定在基站和手机规定时隙的起始时刻来传送附加信号。附加信号的作用是用来指示通话的某一方是否要说话，为此是否需要它的送话时隙。无论是何种状态，附加信号同样是按送话方的数字化转换速率和受话方的解调速率来处理的。需要传送的附加信号的简单形式如下：逻辑1表示送话方要送话，逻辑0表示送话方无话可送。附图2（ⅱ）中箭头30所表示的状态是属于上述的后一种情形，而虚线32所表示的是属于上述的前一种情形。因而，如附图2所示的上述某一典型情况是：在某时传送时刻上，手机方的人员不在说话，而基站方的人员是在说话，结果基站要传送有效语言。接着基站利用它的传送时隙将一时段的语言传送给了手机。在该传送时隙的终了时刻，基站的设备转为接收状态以等待手机传送信息。因为手机方的人员不在说话，手机就向基站传送-附加信号表示手机无话要传，请基站利用它的传送时隙，手机在传送出信号后立即转为接收状态。基站一得知它有更多的时间利用传送通道送话后，其语言编码器就在手机给与的时隙里和紧接着的基站传送时隙里转为以较高的平均位速率来对要传送的语言信号进行数字化转换（见附图2（ⅱ）中的时段28）。附图2中所示的上述情况接着又重复了一次。但如附图2（ⅲ）中36所示当手机有话要传送时，上述的状态就要结束;而当手机开始要用传送通道上规定的传送时隙时，手机先向基站传送附加信号以表示它有话要传送并要回了它的传送时隙。接着手机端的设备立刻以较低的平均位速率对其语言信号进行数字化转换，被转换的数字化语言信号再经时域上压缩后在规定的时隙里传送给主机。而基站一旦识别了手机要送话的情况，立即改变它的数字化转换速率，以便将手机送来的压缩信号扩展还原和解调为模拟语言信号;同时基站也以较低的平均位速率对其要传数的语言信号进行数字化转换。因而传送通道上的情况就变成基站和手机各自利用它们的传送时隙轮流地成组传送语言信号。每组的语言信号都是经时域压缩后的以较低位速率转换来的数字化信号，在双方时段的起始处都有附加表示状态的信号，以便使对方知道他们是要利用他们在传送通道上的传送时隙。一旦有一方人员停止说话时，传送情况就返回原来只有一方在说话时的情况，也就是停止送话方的设备传送信号给对方表示他不需要他的传送时隙，因而可被对方利用。

时段20、21、21等的典型时间长度是2毫秒，所以当某一方通话者偶然地要在一个时隙的中间时刻开始讲话，就会产生沖突，那么沖突部分的信息就会丢失，但对任何通话的情况来说，这一点信息的丢失将不会被察觉。然而，我们必须留心传送通道上在哪个时刻原使用者数字化语言信号发生了改变。为了避免这种困难，在通话双方的设备中有必要都带有存 器，以保证有足够的语言信号能被存

起来，这样我们在对语言信号数字化转换速率的转换时间上有了些灵活性。采用了上述措施而引起系统传送时间的延迟是不会产生问题的，但确实意味着提供了一个回声消除器。而当使用2毫秒或时间更长的时段来传送语言信号时回声消除器是必不可少的。

如附图3所示，通话每方的设备中都包括一语言检测器40，为了使检测器40有足够的时间产生一控制转换装置42的控制信号，延迟装置44被接在拾音器46和转换装置42的转换接点之间。延迟装置44的延迟时间相当于语言检测器40的反应时间，以致接收到的语言信号被延迟直到检测器40的输出有效为止。

附图4所示的收发机实际上包括一个接收机和一个互补的发射机，发射机具有一个主时钟信号发生器50，主时钟信号发生器受控制器52送来的信号控制，而控制器52可以是一个具有编程功能的处理器。

接收机中有天线54，该天线与射频放大器56耦合相连，而射频放大器的输出又与解调器58耦合相接。解调器确定送来状态附加信号的信息，也就是说确定对方是否要传送有效语言，并将此信息送至控制器52。控制器产生相应的控制信号送至主时钟信号发生器50。

来自解调器58的数字化信息

存在随机存

器（RAM）60里，而存

地址由写地址发生器62决定。写地址发生器的时钟信号速度为每秒70千位。RAM60的读出过程是由读地址发生器64控制的。读出速度取决于存入的语言/信息状态，如果语言/信息是经时域压缩的信号，则读出速度为32千位/秒;如果语言/信息是以较高的平均位速率转换来的数字化语言信号，则读出速度为64千位/秒。从RAM60读出来的语言信号被送至象自适应△（δelta）调制器或自适应差分PCM（脉码调制器）解调器一类的合适的解码器66中去解码，而解码出来的模拟输出信号被送至合适的电声传感器68。

发射机中具有-拾音器70，拾音器的输出接至合适的象自适应△（δelta）调制器或差分PCM（脉码调制器）一类的合适的数字编码器72，对语言信号数字化转换速率是由控制器52所控制，控制器是根据通话对方的收发机是否要传送有效的语言信号来确定转换速率。无论决定采用何种速率来对语言信号进行数字化转换，写地址发生器74总是以同样的时钟信号速率将数字化的语言/信息写入RAM76。从RAM76中读出信号的速率是由读地址发生器78控制的，其读出速度为70千位/秒。读出来的数字化语言信号被加至调制器80，又经功率放大器82放大。天线84与放大器82耦合相接。如果语言/信息是以较低的位速率转换来的数字化信号，那么数字化语言信号将以如附图4中86所示的编组那样成组地传送，每组中传送符号/空间的时间比为1∶1。然而，如果语言信号是通过较高的位速率转换来的数字化信号，那么就如85所示的编组传送信号，每个85的编组占了传送通道上几乎2毫秒的时段。

尽管所述的具体设备是采用的是64千位/秒和32千位/秒数字化转换速率，但其他的转换速率也可以被采用，例如当有限带宽的传送通道最高传送速率为40千位/秒，较高的转换速率可采用32千位/秒，而较低的转换速率采用16千位/秒。

此外，尽管已叙述了本发明具体设备中应用的不同编码，但其他形式的象PCM（脉码调制）一类的编码也可以被应用。

Claims (10)

1、本发明提出一种双工语言传送方法，如果通话双方同时说话，则有限带宽传送通道的质量下降，而如果只有一方在说话则质量保持不变。

2、按权项1所述的方法，那里如果在任何时刻当只有一方在说话，则对其语言信号是以较高的平均位速率进行数字化的;而当通话双方都在说话时，其对它们的语言信号采用较低的数字化平均位速率的，双方的数字化语言信号都划分为组地进行时域压缩处理，并交替地在利用传送被压缩的语言信号。

3、按权项1或权项2所述的方法，在那里从通话每一方送出的语言信号按时隙划分，每一方都送信号给对方表示是否有语言信号要送入划分的时隙中，对语言信号进行数字化处理的平均位速率取决于收到的相应信号的信息。

4、本发明的双工语言传送方法事实上就如上文中参考着附图2所描述的那样。

5、本发明的双工语言传送系统至少包括通话的两方，每一方都具有这样一种设备，它具有：检测装置用于检测是否有话要该设备传送和用于发送相应的信号给对方的设备;数字化装置，当双方设备都要同时传送语言时，该装置是以较低的平均位速率对语言信号进行数字化处理，而当只有一方要传送语言时，该装置是以较高的平均位速率来对语言信号进行数字化处理的;以及压缩处理装置，它用于对以较低平均位速率处理的数字化语言信号在时域上进行压缩，并将被压缩的所述数字化语言信号以成组地发送，双方成组发送的信号是交替进行的。

6、按权项5所述的系统，那里每方的设备都具有一个语言检测器。

7、在权项5或权项6所述的系统中，每方的设备都包含有一个用于对语言进行数字转换的自适应△（δelta）调制器。

8、在权项5或权项6所述的系统中，每方的设备都包含有一个用于对语言进行数字转换的自适应差分PCM（脉码调制器）。

9、本发明的双工语言传送系统事实上如上文中参考着附图2至附图4所描述的那样。

10、无电缆电话系统，该电话系统包含有如上述权项5至权项9中任何一权利要求的双工通讯系统。

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