JP5280523B2 - デジタルワイヤレス通信ネットワーク上でのデータ通信のためのインバンドモデムのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本開示は、概ね音声チャネル上でのデータ送信に関する。より詳細には、本開示は、通信ネットワークにおいて音声コーデックによって(インバンドで)非音声情報を送信することに関する。
固定回線電話およびワイヤレス無線の出現以来、音声の送信が通信システムの中心となっている。通信システムの研究および設計の進歩により、産業界はデジタルベースのシステムへ移行した。デジタル通信システムの1つの利益は、転送すべきデータに対して圧縮を実施することによって、必要とされる伝送帯域幅を低減する能力である。その結果、特に音声符号化の分野において、多くの研究および開発が圧縮技法に費やされることになった。一般的な音声圧縮装置は「ボコーダ」であり、互換的に「音声コーデック」または「音声コーダ」とも呼ばれる。ボコーダは、デジタル化された音声サンプルを受信し、「音声パケット」として知られるデータビットの集合を生成する。音声通信を必要とする様々なデジタル通信システムをサポートするいくつかの規格化されたボコーディングアルゴリズムが存在し、事実上、音声サポートは、今日、たいていの通信システムにおける最小かつ本質的な要件である。3rd Generation Partnership Project2(3GPP2)は、IS−95、CDMA2000 1xRTT(1x Radio Transmission Technology)、CDMA2000 EV−DO(Evolution−Data Optimized)、およびCDMA2000 EV−DV(Evolution−Data/Voice)通信システムを規定する例示的な標準化組織である。3rd Generation Partnership Projectは、GSM(登録商標)(Global System for Mobile Communications)、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)、HSDPA(High−Speed Downlink Packet Access)、HSUPA(High−Speed Uplink Packet Access)、HSPA+(High−Speed Packet Access Evolution)、およびLTE(Long Term Evolution)を規定する別の例示的な標準化組織である。VoIP(Voice over Internet Protocol)は、3GPPおよび3GPP2などで定義された通信システムにおいて使用される例示的なプロトコルである。そのような通信システムおよびプロトコルにおいて採用されるボコーダの例には、ITU−T G.729(国際電気通信連合)、AMR(Adaptive Multi−rate Speech Codec)、およびEVRC(Enhanced Variable Rate Codec Speech Service Options 3、68、70)がある。
送信ベースバンド200は、通常、ボコーダによってユーザ音声をルーティングするが、ソース端末または通信ネットワーク発の要求に応答して、ボコーダによって非音声データをルーティングすることも可能である。ボコーダによる非音声データのルーティングは、ソース端末が別個の通信チャネル上でデータを要求し、送信する必要性を除去するので有利である。非音声データはメッセージにフォーマッティングされる。依然としてデジタル形態のメッセージデータは、整形されたパルスから構成される雑音様信号に変換する。メッセージデータ情報は、雑音様信号のパルス位置に組み込まれる。雑音様信号はボコーダによって符号化される。ボコーダは、入力がユーザ音声であるか非音声データであるかに依存して別様に構成されることはなく、したがって、メッセージデータを、ボコーダに割り振られた送信パラメータセットによって効果的に符号化できる信号に変換することが有利である。符号化された雑音様信号は、通信リンクでインバンドで送信される。送信情報は雑音様信号のパルス位置に組み込まれるので、確実な検出は、音声コーデックフレーム境界に対するパルスのタイミングの復元に依存する。受信機がインバンド送信を検出するのを助けるために、所定の同期信号は発生され、メッセージデータの送信より前にボコーダによって符号化される。同期、制御、およびメッセージのプロトコルシーケンスは、受信機における非音声データの確実な検出および復調を保証するために、送信される。
図1を参照すると、受信ベースバンド400は、通常、復号されたボイスパケットをボコーダからオーディオプロセッサにルーティングするが、復号されたパケットをデータ復調器を通してルーティングすることも可能である。非音声データを送信機において雑音様信号に変換し、ボコーダによって符号化したので、受信機のボコーダは、最小のひずみでデータを効果的に復号することが可能である。復号されたパケットをインバンド同期信号について継続的に監視する。同期信号が発見された場合、フレームタイミングを復元し、復号されたパケットデータをデータ復調器にルーティングする。復号されたパケットデータをメッセージに復調する。メッセージをデフォーマッティングし、出力する。同期と制御とメッセージとを備えるプロトコルシーケンスが非音声データの確実な検出および復調を保証する。
図21は、本明細書で開示するシステムおよび方法の例示的な使用事例である。図は車内緊急呼(eCall)システムの典型的な例を表す。車両インシデント950が2つの車両間の事故として示されている。車両インシデント950の他の好適な例には、複数車両の事故、単一車両の事故、単一車両のパンク、単一車両のエンジン故障、あるいは車両の故障またはユーザが援助を必要とする他の状況がある。車内システム(IVS)951は、車両インシデント950に関与する車両のうちの1つまたは複数の中にあるか、またはユーザ自身にある。車内システム951は、本明細書で説明するソース端末100からなることができる。車内システム951は、アップリンク通信チャネル501とダウンリンク通信チャネル502とからなるワイヤレスチャネル上で通信する。通信チャネルを介して車内システムによってデータ送信の要求を受信するか、あるいは車内システムにおいて自動または手作業でデータ送信の要求を発生することができる。ワイヤレスタワー955は、車内システム951からの送信を受信し、ワイヤラインアップリンク962とワイヤラインダウンリンク961とからなるワイヤラインネットワークにインターフェースする。ワイヤレスタワー955の好適な例は、ワイヤレスアップリンク501およびダウンリンク502にインターフェースするための、すべて当技術分野においてよく知られているアンテナと、トランシーバと、バックホール機器とからなるセルラー電話通信タワーである。ワイヤラインネットワークは、車内システム951によって送信された緊急情報を受信し、制御およびデータを送信することができる公共安全応答ポイント(PSAP)960にインターフェースする。公共安全応答ポイント960は、本明細書で説明する宛先端末600からなることができる。車内システム951と公共安全応答ポイント960との間の通信は、以下のセクションで説明する対話図を使用して達成される。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
ボコーダパケット中に埋め込まれた非音声データを得る方法において、
前記ボコーダパケットを受信し、復号することと、
同期信号が検出されるまで前記復号されたボコーダパケットをフィルタ処理することと、
前記同期信号に基づいてタイミングオフセットを計算することと、
前記タイミングオフセットに基づいて、前記復号されたボコーダパケット中に埋め込まれた前記非音声データを抽出することと
を備える、方法。
[2]
前記フィルタ処理することは、
前記同期信号を生成するために、前記復号されたボコーダパケットと、前記同期信号に関係付けられている所定のシーケンスとを、相互に関連させることと、
前記同期信号中の相関ピークのパターンを探索することと
を備える、[1]の方法。
[3]
前記相互に関連させることは、係数が前記所定のシーケンスのインパルス応答である疎フィルタを適用することを備える、[2]の方法。
[4]
前記探索することは、
負および正の相関ピークの組合せに基づいている期待されるパターンと整合するいくつかの相関ピークを識別することと、
正の相関ピークの数と負の相関ピークの数との合計を計算することと、
前記合計が所定の値より大きいか判断することと
を備える、[2]の方法。
[5]
前記所定の値は、前記期待されるパターンに合う前記同期信号内で発見された正の相関ピークおよび負の相関ピークの最大数の80%である、[4]の方法。
[6]
前記探索することは、
前記同期信号中の正の相関ピークの数を識別することと、
前記正の相関ピークの間の時間距離が第1の所定の範囲内か判断することと、
前記正の相関ピークの振幅が第1の所定のしきい値より大きいか判断することと
を備える、[2]の方法。
[7]
前記探索することは、
前記同期信号中の負の相関ピークの数を識別することと、
前記負の相関ピークの間の時間距離が第2の所定の範囲内か判断することと、
前記負の相関ピークの振幅が第2の所定のしきい値より大きいか判断することと
を備える、[2]の方法。
[8]
前記計算することは、正の相関ピークと基準時間インスタンスとの間の時間距離と、前記正の相関ピークと負の相関ピークとの間の時間距離とを加算することを備える、[1]の方法。
[9]
前記計算することは、負の相関ピークと基準時間インスタンスとの間の時間距離を加算することを備える、[1]の方法。
[10]
前記抽出することは、
前記タイミングオフセットに基づいて復調フレームの境界を判断することと、
復調タイプインジケータに基づいて復調タイプを判断することと、
前記復調フレームの境界と前記復調タイプとを使用してデータ信号パルス位置を判断することと、
前記データ信号パルス位置に基づいて出力データシンボルを計算することと
を備える、[1]の方法。
[11]
前記復調タイプインジケータは、所定の信号である、[10]の方法。
[12]
前記所定の信号は、シヌソイド信号である、[11]の方法。
[13]
前記所定の信号は、前記タイミングオフセットによって判断された位置でメモリに記憶される、[11]の方法。
[14]
実行されると、コンピュータに、
ボコーダパケットを受信し、復号することと、
同期信号が検出されるまで前記復号されたボコーダパケットをフィルタ処理することと、
前記同期信号に基づいてタイミングオフセットを計算することと、
前記タイミングオフセットに基づいて、前記復号されたボコーダパケット中に埋め込まれた非音声データを抽出することと
の行ないを実行させるコンピュータプログラムを記憶するメモリ。
[15]
ボコーダパケットを受信し、復号するように構成された受信機と、
同期信号が検出されるまで前記復号されたボコーダパケットをフィルタ処理するように構成されたフィルタと、
前記同期信号に基づいてタイミングオフセットを計算するように構成された計算器と、
前記タイミングオフセットに基づいて、前記復号されたボコーダパケット中に埋め込まれた非音声データを抽出するように構成された抽出器と
を備える装置。
[16]
前記フィルタは、
前記同期信号を生成するために、前記復号されたボコーダパケットと、前記同期信号に関係付けられている所定のシーケンスとを、相互に関連させる相関器と、
前記同期信号中の相関ピークのパターンを探索する探索器と
を備える、[15]の装置。
[17]
前記相関器は、係数が前記所定のシーケンスのインパルス応答である疎フィルタである、[16]の装置。
[18]
前記探索器は、
負および正の相関ピークの組合せに基づいている期待されるパターンと整合するいくつかの相関ピークを識別するピーク識別器と、
正の相関ピークの数と負の相関ピークの数との合計を計算するためのピーク計算器と、
前記合計が所定の値より大きいか判断するピーク合計比較器と
を備える、[16]の装置。
[19]
前記所定の値は、前記期待されるパターンに合う前記同期信号内で発見された正の相関ピークおよび負の相関ピークの最大数の80%である、[18]の装置。
[20]
前記探索器は、
前記同期信号中の正の相関ピークの数を識別する正ピーク検出器と、
前記正の相関ピークの間の時間距離が第1の所定の範囲内か判断する正ピーク時間比較器と、
前記正の相関ピークの振幅が第1の所定のしきい値より大きいか判断する正ピーク振幅比較器と
を備える、[16]の装置。
[21]
前記探索器は、
前記同期信号中の負の相関ピークの数を識別する負ピーク検出器と、
前記負の相関ピークの間の時間距離が第2の所定の範囲内か判断する負ピーク時間比較器と、
前記負の相関ピークの振幅が第2の所定のしきい値より大きいか判断する負ピーク振幅比較器と
を備える、[16]の装置。
[22]
前記計算器は、正の相関ピークと基準時間インスタンスとの間の時間距離と、前記正の相関ピークと負の相関ピークとの間の時間距離とを加算する加算器を備える、[15]の装置。
[23]
前記計算器は、負の相関ピークと基準時間インスタンスとの間の時間距離を加算する加算器を備える、[15]の装置。
[24]
前記抽出器は、
前記タイミングオフセットに基づいて復調フレームの境界を判断し、
復調タイプインジケータに基づいて復調タイプを判断し、
前記復調フレームの境界と前記復調タイプとを使用してデータ信号パルス位置を判断し、
前記データ信号パルス位置に基づいて出力データシンボルを計算する
プロセッサを備える、[15]の装置。
[25]
ボコーダパケットを受信し、復号するための手段と、
同期信号が検出されるまで前記復号されたボコーダパケットをフィルタ処理するための手段と、
前記同期信号に基づいてタイミングオフセットを計算するための手段と、
前記タイミングオフセットに基づいて、前記復号されたボコーダパケット中に埋め込まれた非音声データを抽出するための手段と
を備える装置。
[26]
前記フィルタ処理するための手段は、
前記同期信号を生成するために、前記復号されたボコーダパケットと、前記同期信号に関係付けられている所定のシーケンスとを、相互に関連させるための手段と、
前記同期信号中の相関ピークのパターンを探索するための手段と
を備える、[25]の装置。
[27]
前記相互に関連させるための手段は、さらに、係数が前記所定のシーケンスのインパルス応答である疎フィルタを適用するように構成される、[26]の装置。
[28]
前記探索するための手段は、さらに、
負および正の相関ピークの組合せに基づいている期待されるパターンと整合するいくつかの相関ピークを識別し、
正の相関ピークの数と負の相関ピークの数との合計を計算し、
前記合計が所定の値より大きいか判断する
ように構成される、[26]の装置。
[29]
前記所定の値は、前記期待されるパターンに合う前記同期信号内で発見された正の相関ピークおよび負の相関ピークの最大数の80%である、[28]の装置。
[30]
前記探索するための手段は、さらに、
前記同期信号中の正の相関ピークの数を識別し、
前記正の相関ピークの間の時間距離が第1の所定の範囲内か判断し、
前記正の相関ピークの振幅が第1の所定のしきい値より大きいか判断するように構成される、[26]の装置。
[31]
前記探索するための手段は、さらに、
前記同期信号中の負の相関ピークの数を識別し、
前記負の相関ピークの間の時間距離が第2の所定の範囲内か判断し、
前記負の相関ピークの振幅が第2の所定のしきい値より大きいか判断するように構成される、[26]の装置。
[32]
前記計算するための手段は、正の相関ピークと基準時間インスタンスとの間の時間距離と、前記正の相関ピークと負の相関ピークとの間の時間距離とを加算するための手段を備える、[25]の装置。
[33]
前記計算するための手段は、負の相関ピークと基準時間インスタンスとの間の時間距離を加算するための手段を備える、[25]の装置。
[34]
前記抽出するための手段は、
前記タイミングオフセットに基づいて復調フレームの境界を判断するための手段と、
復調タイプインジケータに基づいて復調タイプを判断する手段と、
前記復調フレームの境界と前記復調タイプとを使用してデータ信号パルス位置を判断する手段と、
前記データ信号パルス位置に基づいて出力データシンボルを計算するための手段と
を備える、[25]の装置。
Claims (31)
- ボコーダパケット中に埋め込まれた非音声データを得る方法において、
前記ボコーダパケットを受信し、復号することと、
同期信号が検出されるまで前記復号されたボコーダパケットをフィルタ処理することと、
前記同期信号に基づいてタイミングオフセットを計算することと、
前記タイミングオフセットに基づいて、前記復号されたボコーダパケット中に埋め込まれた前記非音声データを抽出することと
を備え、
前記フィルタ処理することは、
前記同期信号を生成するために、前記復号されたボコーダパケットと、所定のシーケンスとを、相互に関連させることと、
前記同期信号中の相関ピークのパターンを探索することと
を備え、
前記探索することは、
複数の負および正の相関ピークに基づいている期待されるパターンと整合する相関ピークの数を識別することと、
前記数が所定の値より大きいか判断することと
を備える、方法。 - 前記相互に関連させることは、係数が前記所定のシーケンスのインパルス応答である疎フィルタを適用することを備える、請求項1の方法。
- 前記数が前記所定値より大きいか判断することとは、
前記期待されるパターンと整合する正の相関ピークの数と負の相関ピークの数との合計を計算することと、
前記合計が前記所定の値より大きいか判断することと
を備える、請求項1の方法。 - 前記所定の値は、前記期待されるパターンに合う前記同期信号内で発見された正の相関ピークおよび負の相関ピークの最大数の80%である、請求項3の方法。
- 前記探索することは、
前記同期信号中の正の相関ピークの数を識別することと、
前記正の相関ピークの間の時間距離が第1の所定の範囲内か判断することと、
前記正の相関ピークの振幅が第1の所定のしきい値より大きいか判断することと
を備える、請求項1の方法。 - 前記探索することは、
前記同期信号中の負の相関ピークの数を識別することと、
前記負の相関ピークの間の時間距離が第2の所定の範囲内か判断することと、
前記負の相関ピークの振幅が第2の所定のしきい値より大きいか判断することと
を備える、請求項1の方法。 - 前記タイミングオフセットを計算することは、正の相関ピークと基準時間インスタンスとの間の時間距離と、前記正の相関ピークと負の相関ピークとの間の時間距離とを加算することを備える、請求項1の方法。
- 前記タイミングオフセットを計算することは、負の相関ピークと基準時間インスタンスとの間の時間距離を加算することを備える、請求項1の方法。
- 前記抽出することは、
前記タイミングオフセットに基づいて復調フレームの境界を判断することと、
復調タイプインジケータに基づいて復調タイプを判断することと、
前記復調フレームの境界と前記復調タイプとを使用してデータ信号パルス位置を判断することと、
前記データ信号パルス位置に基づいて出力データシンボルを計算することと
を備える、請求項1の方法。 - 前記復調タイプインジケータは、所定の信号である、請求項9の方法。
- 前記所定の信号は、シヌソイド信号である、請求項10の方法。
- 前記所定の信号は、前記タイミングオフセットによって判断された位置でメモリに記憶される、請求項10の方法。
- 実行されると、コンピュータに、
ボコーダパケットを受信し、復号することと、
同期信号が検出されるまで前記復号されたボコーダパケットをフィルタ処理することと、
前記同期信号に基づいてタイミングオフセットを計算することと、
前記タイミングオフセットに基づいて、前記復号されたボコーダパケット中に埋め込まれた非音声データを抽出することと
の行ないを実行させ、
前記フィルタ処理することは、
前記同期信号を生成するために、前記復号されたボコーダパケットと、所定のシーケンスとを、相互に関連させることと、
前記同期信号中の相関ピークのパターンを探索することと
を備え、
前記探索することは、
複数の負および正の相関ピークに基づいている期待されるパターンと整合する相関ピークの数を識別することと、
前記数が所定の値より大きいか判断することと
を備える、コンピュータプログラムを記憶するメモリ。 - ボコーダパケットを受信し、復号する受信機と、
同期信号が検出されるまで前記復号されたボコーダパケットをフィルタ処理するフィルタと、
前記同期信号に基づいてタイミングオフセットを計算する計算器と、
前記タイミングオフセットに基づいて、前記復号されたボコーダパケット中に埋め込まれた非音声データを抽出する抽出器と
を備え、
前記フィルタは、
前記同期信号を生成するために、前記復号されたボコーダパケットと、所定のシーケンスとを、相互に関連させる相関器と、
前記同期信号中の相関ピークのパターンを探索する探索器と
を備え、
前記探索器は、
複数の負および正の相関ピークに基づいている期待されるパターンと整合する相関ピークの数を識別するピーク識別器と、
前記数が所定の値より大きいか判断する比較器と
を備える、装置。 - 前記相関器は、係数が前記所定のシーケンスのインパルス応答である疎フィルタである、請求項14の装置。
- 前記比較器は、
前記期待されるパターンと整合する正の相関ピークの数と負の相関ピークの数との合計を計算し、
前記合計が前記所定の値より大きいか判断する、請求項14の装置。 - 前記所定の値は、前記期待されるパターンに合う前記同期信号内で発見された正の相関ピークおよび負の相関ピークの最大数の80%である、請求項16の装置。
- 前記探索器は、
前記同期信号中の正の相関ピークの数を識別する正ピーク検出器と、
前記正の相関ピークの間の時間距離が第1の所定の範囲内か判断する正ピーク時間比較器と、
前記正の相関ピークの振幅が第1の所定のしきい値より大きいか判断する正ピーク振幅比較器と
を備える、請求項14の装置。 - 前記探索器は、
前記同期信号中の負の相関ピークの数を識別する負ピーク検出器と、
前記負の相関ピークの間の時間距離が第2の所定の範囲内か判断する負ピーク時間比較器と、
前記負の相関ピークの振幅が第2の所定のしきい値より大きいか判断する負ピーク振幅比較器と
を備える、請求項14の装置。 - 前記タイミングオフセットを計算する前記計算器は、正の相関ピークと基準時間インスタンスとの間の時間距離と、前記正の相関ピークと負の相関ピークとの間の時間距離とを加算する加算器を備える、請求項14の装置。
- 前記タイミングオフセットを計算する前記計算器は、負の相関ピークと基準時間インスタンスとの間の時間距離を加算する加算器を備える、請求項14の装置。
- 前記抽出器は、
前記タイミングオフセットに基づいて復調フレームの境界を判断し、
復調タイプインジケータに基づいて復調タイプを判断し、
前記復調フレームの境界と前記復調タイプとを使用してデータ信号パルス位置を判断し、
前記データ信号パルス位置に基づいて出力データシンボルを計算する
プロセッサを備える、請求項14の装置。 - ボコーダパケットを受信し、復号するための手段と、
同期信号が検出されるまで前記復号されたボコーダパケットをフィルタ処理するための手段と、
前記同期信号に基づいてタイミングオフセットを計算するための手段と、
前記タイミングオフセットに基づいて、前記復号されたボコーダパケット中に埋め込まれた非音声データを抽出するための手段と
を備え、
前記フィルタ処理するための手段は、
前記同期信号を生成するために、前記復号されたボコーダパケットと、所定のシーケンスとを、相互に関連させるための手段と、
前記同期信号中の相関ピークのパターンを探索するための手段と
を備え、
前記探索するための手段は、
複数の負および正の相関ピークに基づいている期待されるパターンと整合する相関ピークの数を識別し、
前記数が所定の値より大きいか判断する、
装置。 - 前記相互に関連させるための手段は、係数が前記所定のシーケンスのインパルス応答である疎フィルタを適用する、請求項23の装置。
- 前記探索するための手段は、
前記期待されるパターンと整合する正の相関ピークの数と負の相関ピークの数との合計を計算し、
前記合計が前記所定の値より大きいか判断する、請求項23の装置。 - 前記所定の値は、前記期待されるパターンに合う前記同期信号内で発見された正の相関ピークおよび負の相関ピークの最大数の80%である、請求項25の装置。
- 前記探索するための手段は、
前記同期信号中の正の相関ピークの数を識別し、
前記正の相関ピークの間の時間距離が第1の所定の範囲内か判断し、
前記正の相関ピークの振幅が第1の所定のしきい値より大きいか判断する、請求項23の装置。 - 前記探索するための手段は、
前記同期信号中の負の相関ピークの数を識別し、
前記負の相関ピークの間の時間距離が第2の所定の範囲内か判断し、
前記負の相関ピークの振幅が第2の所定のしきい値より大きいか判断する、請求項23の装置。 - 前記タイミングオフセットを計算するための手段は、正の相関ピークと基準時間インスタンスとの間の時間距離と、前記正の相関ピークと負の相関ピークとの間の時間距離とを加算するための手段を備える、請求項23の装置。
- 前記タイミングオフセットを計算するための手段は、負の相関ピークと基準時間インスタンスとの間の時間距離を加算するための手段を備える、請求項23の装置。
- 前記抽出するための手段は、
前記タイミングオフセットに基づいて復調フレームの境界を判断するための手段と、
復調タイプインジケータに基づいて復調タイプを判断する手段と、
前記復調フレームの境界と前記復調タイプとを使用してデータ信号パルス位置を判断する手段と、
前記データ信号パルス位置に基づいて出力データシンボルを計算するための手段と
を備える、請求項23の装置。
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