JP5474947B2 - 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

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 Download PDF

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Description

優先権の主張
優先権の主張は、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、２００８年６月５日に出願された「デジタルセルラー式システムにおけるインバンドボイスモデム上のデータ送信のためのロバスト信号」と題する米国仮出願第６１／０５９，１７９号と、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、２００８年８月１１日に出願された「デジタルワイヤレス（またはセルラー式）通信ネットワーク上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」と題する米国仮出願第６１／０８７，９２３号と、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、２００８年９月２日に出願された「デジタルワイヤレス（またはセルラー式）通信ネットワーク上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」と題する米国仮出願第６１／０９３，６５７と、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、２００８年１２月１６日に出願された「デジタルワイヤレス（またはセルラー式）通信ネットワーク上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」と題する米国仮出願第６１／１２２，９９７号と、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、２００９年２月１０日に出願された「汎用双方向性インバンドモデム機能性を提供するためのシステムおよび方法」と題する米国仮出願第６１／１５１，４５７号と、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、２００９年４月６日に出願された「デジタルワイヤレス（またはセルラー式）通信ネットワーク上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」と題する米国仮出願第６１／１６６，９０４と、に対して行われる。
関連出願
関連する同時係属米国特許出願は、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、本明細書と同時に出願された、代理人整理番号第０８１２２６Ｕ２を持つ、「デジタルワイヤレス通信ネットワーク上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」と、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、本明細書と同時に出願された、代理人整理番号第０８１２２６Ｕ３を持つ、「デジタルワイヤレス通信ネットワーク上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」と、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、本明細書と同時に出願された、代理人整理番号第０８１２２６Ｕ４を持つ、「デジタルワイヤレス通信ネットワーク上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」と、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、本明細書と同時に出願された、代理人整理番号第０８１２２６Ｕ５を持つ、「デジタルワイヤレス通信ネットワーク上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」と、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に明確に組み込まれる、本明細書と同時に出願された、代理人整理番号第０８１２２６Ｕ６を有する、「デジタルワイヤレス通信ネットワーク上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」と、を含む。
背景
分野
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。
関連技術の説明
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。
情報の共有は、即時かつユビキタスな接続性の需要をサポートする今日の通信システムの主要な目的である。今日の通信システムのユーザは、音声、ビデオ、テキストメッセージ、および、接続状態を保つための他のデータを転送する。開発されている新しいアプリケーションは、ネットワークの進化を追い越す傾向があり、通信システムの変調方式およびプロトコルに対するアップグレードを必要とする場合がある。いくつかの遠隔の地理的エリアでは、システム中に高度なデータサービスのためのインフラストラクチャサポートがないために、音声サービスしか利用可能でないことがある。代替的に、ユーザは、経済的な理由により、ユーザの通信デバイス上で音声サービスのみを有効化することを選択することがある。いくつかの国では、緊急９１１（Ｅ９１１）または車内緊急呼（ｅＣａｌｌ）などの公共サービスサポートが通信ネットワークにおいて義務づけられている。これらの緊急適用例では、高速データ転送が優先事項であるが、特に、高度なデータサービスがユーザ端末において利用可能でないとき、常に現実的であるわけではない。以前の技法は、音声コーデックによってデータを送信するためのソリューションを提供していたが、これらのソリューションは、ボコーダを用いて非音声信号を符号化しようと試みたときに負う符号化の非効率性のために、低データレート転送をサポートすることしかできない。
たいていのボコーダによって実装される音声圧縮アルゴリズムは、パラメータのセットを用いて人間の声道をモデル化するために「合成による分析（analysis by synthesis）」技法を利用する。パラメータのセットは、通常、少し例を挙げれば、デジタルフィルタ係数の関数、利得、およびコードブックとして知られる記憶された信号を含む。入力音声信号特性に最もぴったり一致するパラメータの探索は、ボコーダの符号器において実行される。次いで、ボコーダの復号器において、それらのパラメータを使用して入力音声の推定値を合成する。信号を符号化するためにボコーダが利用可能なパラメータセットは、有声周期セグメントならびに雑音様特性を有する無声セグメントによって特徴づけられる最良モデル音声に合わせてチューニングされる。周期的特性または雑音様特性を含んでいない信号は、ボコーダによって効果的に符号化されず、場合によっては、復号された出力において激しいひずみを生じることがある。音声特性を示さない信号の例には、急速に変化する単一周波数「トーン」信号またはdual tone multiple frequency「ＤＴＭＦ」信号がある。たいていのボコーダは、そのような信号を効率的に効果的に符号化することができない。
音声コーデックによるデータの送信は一般に「インバンド」データ送信と呼ばれ、データは、音声コーデックから出力された１つまたは複数の音声パケットに組み込まれる。いくつかの技法は、データを表すために、音声周波数帯域内の所定の周波数におけるオーディオトーンを使用する。特により高いデータレートで、音声コーデックによってデータを転送するために所定の周波数トーンを使用することは、システム中で採用されるボコーダのために信頼できない。ボコーダは、限られた数のパラメータを使用して音声信号をモデル化するように設計される。限られたパラメータは、トーン信号を効果的にモデル化するには不十分である。トーンをモデル化するボコーダの能力は、トーンを急速に変化させることによって送信データレートを増加させようと試みたときにさらに低下する。これにより、検出精度が影響を受け、データ誤りを最小限に抑えるために複雑な方式を追加する必要が生じ、それにより通信システムの全体的なデータレートがさらに低減する。したがって、通信ネットワークにおいて音声コーデックによってデータを効率的に効果的に送信する必要がある。
したがって、通信ネットワークにおいて音声コーデックによって情報を送信および受信するための改善されたシステムを提供することが有利であろう。
概要
ここで開示される実施形態は、音声コーデックによって非音声情報を確実に送信および受信するためにインバンドモデムを使用することによって、上述のニーズに対処する。
一実施形態では、音声コーデックによって非音声情報を送信する方法は、複数の第１のパルス信号を生成するために複数の入力データシンボルを処理することと、複数の整形された第１のパルス信号を生成するために複数の第１のパルス信号を整形することと、複数の整形された第１のパルス信号を音声コーデックで符号化することとを備える。
別の実施形態では、装置は、複数の第１のパルス信号を生成するために複数の入力データシンボルを処理するように構成されたプロセッサと、複数の整形された第１のパルス信号を生成するために複数の第１のパルス信号を整形するように構成された整形器と、音声パケットを生成するために複数の整形された第１のパルス信号を符号化するように構成された音声コーデックとを備える。
別の実施形態では、装置は、複数の第１のパルス信号を生成するために複数の入力データシンボルを処理するための手段と、複数の整形された第１のパルス信号を生成するために複数の第１のパルス信号を整形するための手段と、整形された第１のパルス信号を音声コーデックで符号化するための手段とを備える。
別の実施形態では、音声コーデックによって非音声フレームを同期させる方法は、雑音様特性を持ち、音声フレーム誤りに対してロバストである所定のシーケンスを発生することと、音声コーデックによって所定のシーケンスを送信することとを備える。
別の実施形態では、装置は、雑音様特性を持ち、音声フレーム誤りに対してロバストである所定のシーケンスを発生するように構成された発生器と、音声パケットを生成するために所定のシーケンスを処理するように構成された音声コーデックとを備える。
別の実施形態では、装置は、雑音様特性を持ち、音声フレーム誤りに対してロバストである所定のシーケンスを発生するための手段と、音声コーデックによって所定のシーケンスを送信するための手段とを備える。
別の実施形態では、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は、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、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、タイミングオフセットに基づいて、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を備える。
別の実施形態では、装置は、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、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、タイミングオフセットに基づいて、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。
別の実施形態では、装置は、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、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、タイミングオフセットに基づいて、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。
別の実施形態では、インバンド通信システムにおいて宛先端末からソース端末送信を制御する方法は、宛先端末から開始信号を送信することと、第１の受信信号が検出されると開始信号の送信を中止することと、宛先端末からＮＡＣＫ信号を送信することと、成功して受信されたソース端末データメッセージが検出されるとＮＡＣＫ信号の送信を中止することと、宛先端末からＡＣＫ信号を送信することと、所定数のＡＣＫ信号が送信された後にＡＣＫ信号の送信を中止することとを備える。
別の実施形態では、装置は、プロセッサと、プロセッサと電子通信するメモリと、メモリに記憶され、宛先端末から開始信号を送信するステップと、第１の受信信号が検出されると開始信号の送信を中止するステップと、宛先端末からＮＡＣＫ信号を送信するステップと、成功して受信されたソース端末データメッセージが検出されるとＮＡＣＫ信号の送信を中止するステップと、宛先端末からＡＣＫ信号を送信するステップと、所定数のＡＣＫ信号が送信された後にＡＣＫ信号の送信を中止するステップとを実行することが可能な命令とを備える。
別の実施形態では、インバンド通信システムにおいて宛先端末からソース端末送信を制御するための装置は、宛先端末から開始信号を送信するための手段と、第１の受信信号が検出されると開始信号の送信を中止するための手段と、宛先端末からＮＡＣＫ信号を送信するための手段と、成功して受信されたソース端末データメッセージが検出されるとＮＡＣＫ信号の送信を中止するための手段と、宛先端末からＡＣＫ信号を送信するための手段と、所定数のＡＣＫ信号が送信された後にＡＣＫ信号の送信を中止するための手段とを備える。
別の実施形態では、インバンド通信システムにおいてソース端末からソース端末送信を制御する方法は、ソース端末において要求信号を検出することと、要求信号が検出されるとソース端末から同期信号を送信することと、第１の変調方式を使用してソース端末からユーザデータセグメントを送信することと、第１の受信信号が検出されるとユーザデータセグメントの送信を中止することとを備える。
別の実施形態では、装置は、プロセッサと、プロセッサと電子通信するメモリと、メモリに記憶され、ソース端末において要求信号を検出するステップと、要求信号が検出されるとソース端末から同期信号を送信するステップと、第１の変調方式を使用してソース端末からユーザデータセグメントを送信するステップと、第１の受信信号が検出されるとユーザデータセグメントの送信を中止するステップとを実行することが可能な命令とを備える。
別の実施形態では、インバンド通信システムにおいてソース端末からソース端末送信を制御するための装置は、ソース端末において要求信号を検出するための手段と、要求信号が検出されるとソース端末から同期信号を送信するための手段と、第１の変調方式を使用してソース端末からユーザデータセグメントを送信するための手段と、第１の受信信号が検出されるとユーザデータセグメントの送信を中止するための手段とを備える。
別の実施形態では、インバンド通信システムにおいて宛先端末から双方向データ送信を制御する方法は、宛先端末から送信信号を送信することと、第１の受信信号が検出されると送信信号の送信を中止することと、宛先端末から同期信号を送信することと、第１の変調方式を使用して宛先端末からユーザデータセグメントを送信することと、第２の受信信号が検出されるとユーザデータセグメントの送信を中止することとを備える。
別の実施形態では、装置は、プロセッサと、プロセッサと電子通信するメモリと、メモリに記憶され、宛先端末から送信信号を送信するステップと、第１の受信信号が検出されると送信信号の送信を中止するステップと、宛先端末から同期信号を送信するステップと、第１の変調方式を使用して宛先端末からユーザデータセグメントを送信するステップと、第２の受信信号が検出されるとユーザデータセグメントの送信を中止するステップとを実行することが可能な命令とを備える。
別の実施形態では、インバンド通信システムにおいて宛先端末から双方向データ送信を制御するための装置は、宛先端末から送信信号を送信するための手段と、第１の受信信号が検出されると送信信号の送信を中止するための手段と、宛先端末から同期信号を送信するための手段と、第１の変調方式を使用して宛先端末からユーザデータセグメントを送信するための手段と、第２の受信信号が検出されるとユーザデータセグメントの送信を中止するための手段とを備える。
別の実施形態では、車内システム（ＩＶＳ）を含んでいる車両からインバンド通信システムを介して公共安全応答ポイント（ＰＳＡＰ）にデータを通信するためのシステムは、ＩＶＳセンサデータを与えるためのＩＶＳ中にある１つまたは複数のセンサと、ＩＶＳセンサデータを送信するためのＩＶＳ中にあるＩＶＳ送信機と、ＩＶＳセンサデータを受信するためのＰＳＡＰ中にあるＰＳＡＰ受信機と、ＰＳＡＰコマンドデータを送信するためのＰＳＡＰ中にあるＰＳＡＰ送信機と、ＰＳＡＰコマンドデータを受信するためのＩＶＳ中にあるＩＶＳ受信機とを備え、ＩＶＳ送信機は、ＩＶＳセンサデータをフォーマッティングし、ＩＶＳメッセージを生成するためのＩＶＳメッセージフォーマッタと、ＩＶＳメッセージを処理し、複数のＩＶＳ整形パルス信号を生成するためのＩＶＳプロセッサと、ＩＶＳ整形パルス信号を符号化し、ＩＶＳ符号化信号を生成するためのＩＶＳ音声符号器と、ＩＶＳ同期信号を発生するためのＩＶＳ同期発生器と、ＩＶＳ同期信号のシーケンスとＩＶＳメッセージとを送信するためのＩＶＳ送信コントローラとを備え、ＰＳＡＰ受信機は、ＩＶＳ同期信号を検出し、ＰＳＡＰ同期フラグを生成するためのＰＳＡＰ検出器と、ＩＶＳメッセージを復調し、受信ＩＶＳメッセージを生成するためのＰＳＡＰ復調器とを備え、ＰＳＡＰ送信機は、ＰＳＡＰコマンドデータをフォーマッティングし、ＰＳＡＰコマンドメッセージを生成するためのＰＳＡＰメッセージフォーマッタと、ＰＳＡＰコマンドメッセージを処理し、複数のＰＳＡＰ整形パルス信号を生成するためのＰＳＡＰプロセッサと、ＰＳＡＰ整形パルス信号を符号化し、ＰＳＡＰ符号化信号を生成するためのＰＳＡＰ音声符号器と、ＰＳＡＰ同期信号を発生するためのＰＳＡＰ同期発生器と、ＰＳＡＰ同期信号のシーケンスとＰＳＡＰコマンドメッセージとを送信するためのＰＳＡＰ送信コントローラとを備え、ＩＶＳ受信機は、ＰＳＡＰ同期信号を検出し、ＩＶＳ同期フラグを生成するためのＩＶＳ検出器と、ＰＳＡＰメッセージを復調し、受信ＰＳＡＰメッセージを生成するためのＩＶＳ復調器とを備える。
ここで記載されている実施形態の態様および付随する利点は、添付の図面とともに以下の詳細な説明を参照することによって、より容易に明らかになろう。
図１は、ワイヤレス通信ネットワークにおいて音声コーデックによってデータを送信するためにインバンドモデムを使用するソース端末および宛先端末の一実施形態の図である。 図２は、インバンド通信システムにおいて使用される送信データモデムの一実施形態の図である。 図３Ａは、同期信号発生器の一実施形態の図である。 図３Ｂは、同期信号発生器の別の実施形態の図である。 図３Ｃは、同期信号発生器のさらに別の実施形態の図である。 図４は、同期バースト発生器の一実施形態の図である。 図５は、同期バーストシーケンスの一実施形態の図である。 図６Ａは、同期プリアンブルシーケンスの一実施形態の図である。 図６Ｂは、非重複基準シーケンスを持つ同期プリアンブルシーケンスの一実施形態の図である。 図７Ａは、プリアンブルが非重複基準シーケンスから構成される同期プリアンブル相関出力のグラフである。 図７Ｂは、プリアンブルが重複基準シーケンスから構成される同期プリアンブル相関出力のグラフである。 図８Ａは、同期メッセージフォーマットの一実施形態の図である。 図８Ｂは、同期メッセージフォーマットの別の実施形態の図である。 図８Ｃは、同期メッセージフォーマットのさらに別の実施形態の図である。 図９は、送信データメッセージフォーマットの一実施形態の図である。 図１０は、合成同期および送信データメッセージフォーマットの一実施形態の図である。 図１１Ａは、インバンドパルスベース信号のパワースペクトル密度対周波数のグラフである。 図１１Ｂは、インバンドトーンベース信号のパワースペクトル密度対周波数のグラフである。 図１２は、疎（sparse）パルスを使用するデータ変調器の一実施形態の図である。 図１３は、疎パルスデータシンボル表現の一実施形態の図である。 図１４Ａは、ラップアラウンド技法を使用する変調フレーム内の整形パルス配置の一実施形態の図である。 図１４Ｂは、本技術分野における典型的な例についての変調フレーム内の整形パルス配置の一実施形態の図である。 図１５Ａは、同期信号検出器および受信機コントローラの一実施形態の図である。 図１５Ｂは、同期信号検出器および受信機コントローラの別の実施形態の図である。 図１６は、同期バースト検出器の一実施形態の図である。 図１７Ａは、同期プリアンブル検出器の一実施形態の図である。 図１７Ｂは、同期プリアンブル検出器の別の実施形態の図である。 図１８ａは、同期検出器コントローラの一実施形態の図である。 図１８ｂは、同期検出器コントローラの別の実施形態の図である。 図１９は、受信タイミング調整器の一実施形態の図である。 図２０は、インバンド通信システムにおいて使用される受信データモデムの一実施形態の図である。 図２１は、車内緊急呼システムの一実施形態の図である。 図２２は、対話が宛先端末によって開始される、宛先通信端末においてダウンリンク上で送信されるデータ要求シーケンスとソース通信端末においてアップリンク上で送信されるデータ応答シーケンスとの対話の一実施形態の図である。 図２３Ａは、対話がソース端末によって開始される、宛先通信端末においてダウンリンク上で送信されるデータ要求シーケンスとソース通信端末においてアップリンク上で送信されるデータ応答シーケンスとの対話の一実施形態の図である。 図２３Ｂは、対話がソース端末によって開始される、宛先通信端末においてダウンリンク上で送信されるデータ要求シーケンスとソース通信端末においてアップリンク上で送信されるデータ応答シーケンスとの対話の別の実施形態の図である。 図２４Ａは、ダウンリンクとアップリンクの両方で送信される双方向のデータ要求シーケンスとデータ応答シーケンスとの対話の一実施形態の図である。 図２４Ｂは、ダウンリンクとアップリンクの両方で送信される双方向のデータ要求シーケンスとデータ応答シーケンスとの対話の別の実施形態の図である。 図２５は、ユーザデータ長の長さが送信パケットサイズよりも小さいユーザデータパケットフォーマットの一実施形態の図である。 図２６は、ユーザデータ長の長さが送信パケットサイズよりも大きいユーザデータパケットフォーマットの一実施形態の図である。 図２７Ａは、ユーザデータ長が送信パケットサイズよりも大きい送信データ要求シーケンスと送信データ応答シーケンスとの対話の一実施形態の図である。 図２７Ｂは、ユーザデータ長が送信パケットサイズよりも大きい送信データ要求シーケンスと送信データ応答シーケンスとの対話の別の実施形態の図である。 図２７Ｃは、ユーザデータ長が送信パケットサイズよりも大きい送信データ要求シーケンスと送信データ応答シーケンスとの対話のさらに別の実施形態の図である。 図２７Ｄは、ユーザデータ長が送信パケットサイズよりも大きい送信データ要求シーケンスと送信データ応答シーケンスとの対話のさらに別の実施形態の図である。
詳細な説明
図１に、ワイヤレスソース端末１００内に実装されるインバンドデータ通信システムの一実施形態を示す。ソース端末１００は、通信チャネル５０１および５０２と、ネットワーク５００と、通信チャネル５０３とを通して宛先端末６００と通信する。好適なワイヤレス通信システムの例は、Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（ＧＳＭ）、Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（３ＧＰＰ ＵＭＴＳ）、Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ ２ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ（３ＧＰＰ２ ＣＤＭＡ）、Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ（ＴＤ−ＳＣＤＭＡ）、およびＷｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ（ＷｉＭＡＸ）規格に従って動作するセルラー電話システムを含む。ここで説明される技法は、ワイヤレスチャネルを含まないインバンドデータ通信システムに等しく適用できることを当業者なら認識されよう。通信ネットワーク５００は、ルーティングおよび／またはスイッチング機器と、通信リンクと、ソース端末１００と宛先端末６００との間の通信リンクを確立するのに好適な他のインフラストラクチャとの任意の組合せを含む。例えば、通信チャネル５０３はワイヤレスリンクでなくてもよい。ソース端末１００は、通常、ボイス通信デバイスとして機能する。
送信機
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。
送信ベースバンド２００を参照すると、信号入力オーディオＳ２１０は、マイクロフォンおよびオーディオ入力プロセッサ２１５に入力され、ｍｕｘ２２０によって、圧縮されたボイスパケットが発生されるボコーダ符号器２７０に転送される。好適なオーディオ入力プロセッサは、一般に、入力信号をデジタル信号に変換するための回路と、低域フィルタなど、デジタル信号を整形するための信号調整器とを含む。好適なボコーダの例は、ＧＳＭ−ＦＲ、ＧＳＭ−ＨＲ、ＧＳＭ−ＥＦＲ、ＥＶＲＣ、ＥＶＲＣ−Ｂ、ＳＭＶ、ＱＣＥＬＰ１３Ｋ、ＩＳ−５４、ＡＭＲ、Ｇ．７２３．１、Ｇ．７２８、Ｇ．７２９、Ｇ．７２９．１、Ｇ．７２９ａ、Ｇ．７１８、Ｇ．７２２．１、ＡＭＲ−ＷＢ、ＥＶＲＣ−ＷＢ、ＶＭＲ−ＷＢの基準規格によって説明されているボコーダを含む。ボコーダ符号器２７０は音声パケットを送信機２９５およびアンテナ２９６に供給し、それらの音声パケットは通信チャネル５０１上で送信される。
データ送信の要求は、ソース端末によって、または通信ネットワークを介して、開始されるとしてもよい。データ送信要求Ｓ２１５は、ｍｕｘ２２０によってボイスパスを無効化し、送信データパスを有効化する。入力データＳ２００は、データメッセージフォーマッタ２１０によって前処理され、ＴｘメッセージＳ２２０としてＴｘデータモデム２３０に出力される。入力データＳ２００は、ユーザインターフェース（ＵＩ）情報、ユーザ位置／ロケーション情報、タイムスタンプ、機器センサ情報、または他の好適なデータを含むとしてもよい。好適なデータメッセージフォーマッタ２１０の一例は、入力データについて、巡回冗長検査（ＣＲＣ）ビットを計算して付加し、再送信バッファメモリを与え、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）などの誤り制御符号化を実施し、入力データをインタリーブするための回路を含む。Ｔｘデータモデム２３０は、ＴｘメッセージＳ２２０をデータ信号ＴｘデータＳ２３０に変換し、ＴｘデータＳ２３０はｍｕｘ２２０によってボコーダ符号器２７０にルーティングされる。データ送信が完了すると、ボイスパスはｍｕｘ２２０によって再有効化できる。
図２は、図１に示すＴｘデータモデム２３０の好適な例示的ブロック図である。同期出力Ｓ２４５、ミュート出力Ｓ２４０、およびＴｘ変調出力Ｓ２３５の３つの信号は、ｍｕｘ２５９によってＴｘデータＳ２３０出力信号上に時間的に多重化できる。同期出力Ｓ２４５、ミュート出力Ｓ２４０、およびＴｘ変調出力Ｓ２３５の信号の様々な順序および組合せがＴｘデータＳ２３０上に出力できることを認識されたい。例えば、同期出力Ｓ２４５は、各Ｔｘ変調出力Ｓ２３５データセグメントに先立って送信できる。あるいは、同期出力Ｓ２４５は、完全なＴｘ変調出力Ｓ２３５に先立って１回送信でき、ミュート出力Ｓ２４０は各Ｔｘ変調出力Ｓ２３５データセグメント間に送信できる。
同期出力Ｓ２４５は、受信端末においてタイミングを確立するために使用される同期信号である。同期信号は、データ情報が雑音様信号のパルス位置に組み込まれるので、送信されたインバンドデータのためのタイミングを確立するために必要とされる。図３Ａは、図２に示す同期発生器２４０の好適な例示的ブロック図を示す。同期バーストＳ２４１、ウェイクアップ出力Ｓ２３６、および同期プリアンブル出力Ｓ２４２の３つの信号は、ｍｕｘ２４７によって同期出力Ｓ２４５信号上に時間的に多重化できる。同期バーストＳ２４１、ウェイクアップ出力Ｓ２３６、および同期プリアンブル出力Ｓ２４２の様々な順序および組合せが同期出力Ｓ２４５上に出力できることを認識されたい。例えば、図３Ｂは、ウェイクアップ出力Ｓ２３６が各同期プリアンブル出力Ｓ２４２に先立って送信される、ウェイクアップ出力Ｓ２３６と同期プリアンブル出力Ｓ２４２とからなる同期発生器２４０を示す。代替的に、図３Ｃは、同期バーストＳ２４１が各同期プリアンブル出力Ｓ２４２に先立って送信される、同期バーストＳ２４１と同期プリアンブル出力Ｓ２４２とからなる同期発生器２４０を示す。
再び図３Ａを参照すると、同期バーストＳ２４１は、受信機において粗いタイミングを確立するために使用され、所定のサンプリングレートと、シーケンスと、継続時間とを持つ少なくとも１つのシヌソイド周波数信号から構成され、図４に示す同期バースト２５０によって発生される。シヌソイド周波数１ ２５１は、バイナリデータ＋１を表し、周波数２ ２５２は、バイナリデータ−１を表す。好適な信号の例は、あるシヌソイド信号に対して３９５Ｈｚ、５４０Ｈｚ、および５１２Ｈｚ、他のシヌソイド信号に対して５５８Ｈｚ、１０３５Ｈｚ、および７２４Ｈｚなど、ボイス帯域中の一定の周波数シヌソイドを含む。同期バーストシーケンス２５３は、どの周波数信号がｍｕｘ２５４によって多重化されるかを決定する。同期バースト上に変調される情報シーケンスは、良好な自己相関性質をもつものでなければならない。好適な同期バーストシーケンス２５３の一例は、図５に示す長さ７のバーカー（Barker）符号である。「＋」シンボルごとに、周波数１シヌソイドは同期バーストＳ２４１上に出力され、「−」シンボルごとに、周波数２シヌソイドは出力される。
再び図３Ａを参照すると、同期プリアンブル出力Ｓ２４２は、受信機において細かい（サンプルベースの）タイミングを確立するために使用され、受信機において知られている所定のデータパターンからなる。同期プリアンブル出力Ｓ２４２の所定のデータパターンの好適な例は、図６Ａに示す同期プリアンブルシーケンス２４１である。合成プリアンブルシーケンス２４５は、擬似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンス２４２とＰＮシーケンスの反転バージョン２４４との重複加算結果を用いてＰＮシーケンス２４２のいくつかの期間を連結することによって発生される。合成プリアンブルシーケンス２４５中の「＋」シンボルはバイナリデータ＋１を表し、「−」シンボルはバイナリデータ−１を表す。別の好適な例は、ＰＮシーケンスのデータビット間に０値サンプルを挿入する。これによりデータビット間に時間距離が与えられ、数ビットの時間間隔にわたってデータビットのエネルギーを拡散する傾向があるチャネルのバンドパスフィルタ特性によって引き起こされる「スミアリング」影響をなくす。
ＰＮシーケンスの反転バージョンの重複セグメントを用いた、ＰＮシーケンスの連結された期間を使用する同期プリアンブルの前述の構成は、送信時間の低減、相関性質の改善、検出特性の改善において利点を与える。この利点により、音声フレーム伝送誤りに対してロバストなプリアンブルが生じる。
ＰＮセグメントを重複させることによって、得られた合成同期プリアンブルは、非重複バージョンに比較してシーケンス中のより少ないビット数からなり、それにより合成プリアンブルシーケンス２４５を送信するために必要な総時間が減少する。
重複同期プリアンブルの相関性質における改善を示すために、図７Ａと図７Ｂに、図６Ｂに示すＰＮシーケンス２４２と非重複合成プリアンブルシーケンス２４５ｂとの相関と、図６Ａに示すＰＮシーケンス２４２と重複合成同期プリアンブルシーケンス２４５との相関との間の比較を示す。図７Ａは、非重複合成同期プリアンブルシーケンス２４５ｂに関する正と負の両方の主相関ピーク、ならびに主ピーク間に位置する副相関ピークを示す。負のピーク１０１０は、ＰＮシーケンス２４２と、非重複合成プリアンブルシーケンス２４５ｂの第１の反転セグメントとの相関から生じる。正の相関ピーク１０１１、１０１２、１０１３は、ＰＮシーケンス２４２と、非重複合成プリアンブルシーケンス２４５ｂの中間セクションを構成するＰＮシーケンス２４２の３つの連結セグメントとの相関から生じる。負のピーク１０１４は、ＰＮシーケンス２４２と、非重複合成プリアンブルシーケンス２４５ｂの第２の反転セグメントとの相関から生じる。図７Ａでは、第１の正の相関ピーク１０１１からの３つのサンプルのオフセットに対応する副相関ピーク１０１５は、約５の大きさ（主ピークの大きさの１／３）を示す。図７Ｂは、重複合成同期プリアンブルシーケンス２４５に関する正と負の両方の主相関ピークならびに主ピーク間の副相関ピークを示す。図７Ｂでは、第１の正の相関ピーク１０１１からの３つのＰＮサンプルのオフセットに対応する副相関ピーク１０１６は、約３の大きさ（主ピークの大きさの１／５）を示す。図７Ｂに示す重複プリアンブルに関する副相関ピーク１０１６の大きさがより小さいので、図７Ａに示す非重複副ピーク１０１５の例に比較してプリアンブル主相関ピークの誤検出がより少なくなる。
図７Ｂに示すように、ＰＮシーケンス２４２を合成同期プリアンブルシーケンス２４５と相関させると、５つの大きなピークが発生される。図示のパターン（１つの負のピーク、３つの正のピーク、および１つの負のピーク）は、任意の３つの検出されたピークと、ピーク間の対応する時間距離とに基づいてフレームタイミングを判断することを可能にする。３つの検出されたピークと、対応する時間距離との組合せは常に一意である。相関ピークパターンの同様の記述を表１に示し、相関ピークは、負のピークが「−」で示され、正のピークが「＋」で示されている。一意の相関ピークパターンを使用する技法は、一意のパターンが、例えば、不良チャネル状態による、起こりうる音声フレーム損失を補償するので、インバンドシステムにとって有利である。音声フレームの損失は相関ピークの損失をも生じることがある。所定の時間距離によって隔てられた相関ピークの一意のパターンを有することによって、受信機は、相関ピークの損失を生じる音声フレームの損失があっても、同期プリアンブルを確実に検出することができる。パターン中の３つの検出されたピークの組合せについて、いくつかの例を表２に示す（各例で２つのピークが損失している）。表２中の各項目は、ピークとピーク間の時間距離との一意のパターンを表す。表２中の例１は、各ピーク間に１つの所定の距離をもつパターン「＋＋−」を生じる、検出されたピーク３、ピーク４、およびピーク５（ピーク１およびピーク２は損失した）を示す。表２中の例２および例３もパターン「＋＋−」を示すが、距離は異なる。例２は、検出されたピーク２とピーク４との間に２つの所定の距離を有し、例３は、検出されたピーク３とピーク５との間に２つの所定の距離を有する。したがって、例１、例２および例３は、それぞれ、フレームタイミングが導出できる一意のパターンを表す。検出されたピークはフレーム境界を越えて広がることがあるが、一意のパターンおよび所定の距離は依然として適用することを認識されたい。
Figure 0005474947
Figure 0005474947
図７Ｂおよび表１に示す相関ピークパターンとは異なる相関ピークパターンを生じる異なるプリアンブルシーケンスが使用できることを当業者なら認識されよう。また、様々な動作モードを識別するかまたは情報ビットを送信するために複数の相関ピークパターンが使用できることを当業者なら認識されよう。代替相関ピークパターンの例を表３に示す。表３に示す相関ピークパターンは、前述のように、フレームタイミングが導出できる一意のパターンを維持する。複数の相関ピークパターンを有することは、受信機において、メッセージフォーマットまたは変調方式などの様々な送信機構成を識別するために有利である。
Figure 0005474947
再び図３Ａを参照すると、ウェイクアップ出力Ｓ２３６を使用して、スリープ状態、低送信レート状態、または不連続送信状態から起動するためにボコーダ符号器２７０をトリガする。また、ウェイクアップ出力Ｓ２３６を使用して、ボコーダ符号器２７０がスリープ、低送信、または不連続送信状態に入るのを妨げることができる。ウェイクアップ出力Ｓ２３６はウェイクアップ発生器２５６によって発生される。ウェイクアップ信号は、非アクティブボイスセグメント中に、スリープ、不連続送信機能（ＤＴＸ）を実施するかまたはより低い送信レートで動作するボコーダによってインバンドデータを送信するとき、ボイス非アクティブ状態からボイスアクティブ状態に移行する際に起こることがある始動遅延を最小限に抑えるために有利である。また、ウェイクアップ信号を使用して、送信モードの特性、例えば、採用される変調方式のタイプを識別することができる。好適なウェイクアップ出力Ｓ２３６信号の第１の例は、３９５Ｈｚなど、ボイス帯域中の一定の周波数の単一のシヌソイド信号である。この第１の例では、ウェイクアップ信号は、ボコーダ符号器２７０がスリープ、ＤＴＸ、または低レート状態に入ることを妨げる。この第１の例では、受信機は、送信されたウェイクアップ出力信号Ｓ２３６を無視する。好適なウェイクアップ出力Ｓ２３６の第２の例は、複数のシヌソイド信号からなる信号であり、各信号は、特定のデータ変調方式、例えば、変調方式１の５００Ｈｚおよび変調方式２の８００Ｈｚを識別する。この第２の例では、ウェイクアップ信号は、ボコーダ符号器２７０がスリープ、ＤＴＸ、または低レート状態に入ることを妨げる。この第２の例では、受信機は、送信されたウェイクアップ出力信号Ｓ２３６を使用して、データ変調方式を識別する。
合成同期出力Ｓ２４５信号の例は、図８Ａに示す多重化された同期バーストＳ２４１と同期プリアンブル出力Ｓ２４２とからなる信号である。Ｔｓｂ７０１およびＴｓｐ７０２は、各信号が送信される継続時間を表す。Ｔｓｂの好適な範囲の例は１２０〜１４０ミリ秒であり、Ｔｓｐは４０〜２００ミリ秒である。合成同期出力Ｓ２４５信号の別の例は、図８Ｂに示す多重化されたウェイクアップ出力Ｓ２３６と同期プリアンブル出力Ｓ２４２とからなる信号である。Ｔｗｕ７１１およびＴｓｐ７０２は、各信号が送信される継続時間を表す。Ｔｗｕの好適な範囲の例は１０〜６０ミリ秒であり、Ｔｓｐは４０〜２００ミリ秒である。合成同期出力Ｓ２４５信号の別の例は、図８Ｃに示す多重化されたウェイクアップ出力Ｓ２３６と、同期バーストＳ２４１と、同期プリアンブル出力Ｓ２４２とからなる信号である。Ｔｗｕ７１１、Ｔｓｐ１ ７２１、Ｔｓｂ７０１、Ｔｓｐ２ ７２２は、各信号が送信される継続時間を表す。Ｔｗｕの好適な範囲の例は２０〜８０ミリ秒であり、Ｔｓｐ１は４０〜２００ミリ秒であり、Ｔｓｂは１２０〜１４０ミリ秒であり、Ｔｓｐ２は４０〜２００ミリ秒である。
再び図２を参照すると、Ｔｘ変調出力Ｓ２３５の好適な例は、パルス位置変調（ＰＰＭ）を使用して変調器２３５によって発生される、特殊な変調パルス形状をもつ信号である。この変調技法では、様々なタイプのボコーダによって符号化および復号されたときのひずみが小さい。さらに、この技法では、自己相関性質が良好であり、波形に整合された受信機によって容易に検出できる。さらに、整形されたパルスはトーン構造を有しておらず、代わりに、信号は、周波数スペクトル領域中で雑音のように見えるだけでなく、雑音様可聴特性を保持する。整形されたパルスに基づく信号のパワースペクトル密度の例を図１１Ａに示す。図１１Ａでわかるように、パワースペクトル密度はインバンド周波数レンジにわたる雑音様特性（周波数レンジにわたる一定のエネルギー）を示す。逆に、トーン構造をもつ信号のパワースペクトル密度の例を図１１Ｂに示し、データは周波数約４００Ｈｚ、６００Ｈｚ、および１０００Ｈｚにおけるトーンによって表される。図１１Ｂでわかるように、パワースペクトル密度は、トーン周波数およびその調波におけるインバンド周波数レンジにわたる有意なエネルギーの「スパイク」を示す。
図１２は、図２に示した変調器２３５の例示的なブロック図である。疎パルス発生器２３８は、パルス位置変調を使用して、入力ＴｘメッセージＳ２２０に対応するパルスを生成し、次いで、パルス整形器２３９は、パルスを整形して、ボコーダ符号器におけるより良い符号化品質のための信号を作成する。疎パルスの好適な例を図１３に示す。時間軸は継続時間ＴMFの変調フレームに分割される。そのような各変調フレーム内では、基本パルスｐ（ｔ）の潜在的な位置を識別する、いくつかの時間インスタンスｔ0，ｔ1，…，ｔm-1が変調フレーム境界に対して定義される。例えば、位置ｔ3におけるパルス２３７はｐ（ｔ−ｔ3）として示される。変調器２３５に入力されるＴｘメッセージＳ２２０情報ビットは、マッピングテーブルに従ったパルス位置への対応する変換を用いてシンボルにマッピングされる。パルスはまた、極性変換±ｐ（ｔ）を用いて整形できる。したがって、シンボルを変調フレーム内の２ｍ個の異なる信号のうちの１つによって表すことができ、ｍは変調フレームに対して定義された時間インスタンスの数を表し、倍率２は正および負の極性を表す。
好適なパルス位置マッピングの例を表４に示す。この例では、変調器は変調フレームごとに４ビットシンボルをマッピングする。各シンボルは、パルス形状ｐ（ｎ−ｋ）の位置ｋおよびパルスの符号で表される。この例では、ＴMFは４ミリ秒であり、８ＫＨｚサンプルレートの場合、３２個の可能な位置を生じる。パルスは４つの時間インスタンスによって分離され、１６個の異なるパルス位置と極性との組合せの割当てを生じる。この例では、有効データレートは、４ミリ秒期間中にシンボル当たり４ビットまたは１０００ビット／秒である。
Figure 0005474947
好適なパルス位置マッピングの別の例を表５に示す。この例では、変調器は変調フレームごとに３ビットシンボルをマッピングする。各シンボルは、パルス形状ｐ（ｎ−ｋ）の位置ｋおよびパルスの符号で表される。この例では、ＴMFは２ミリ秒であり、８ＫＨｚサンプルレートの場合、１６個の可能な位置を生じる。パルスは４つの時間インスタンスによって分離され、８個の異なるパルス位置と極性との組合せの割当てを生じる。この例では、有効データレートは、２ミリ秒期間中にシンボル当たり３ビットまたは１５００ビット／秒である。
Figure 0005474947
不良チャネル状態におけるロバストネスを高めるために、変調器２３５は、一定数の時間インスタンスｔ0，ｔ1，…,ｔm-1を維持しながら、変調フレームＴMFの継続時間を増加させることができる。この技法は、パルス間により多くの時間距離を配置して、検出をより確実にするのに役立つ。好適なパルス位置マッピングの例には４ミリ秒のＴMFがあり、８ＫＨｚサンプルレートの場合、３２個の可能な位置を生じる。前の例のように、パルスが４つの時間インスタンスによって分離される場合、マッピングは１６個の異なるパルス位置と極性との組合せの割当てを生じる。しかしながら、この例では、時間インスタンス間の間隔は、前の例から２倍に増加し、８つの異なるパルス位置と極性との組合せを生じる。好適な例では、変調器２３５は、チャネル状態または送信成功を示すフィードバック信号に応じて、様々なパルス位置マップまたは変調フレーム継続時間の間で切り替えることができる。例えば、変調器２３５は、２ミリ秒のＴMFを使用して送信を開始し、チャネル状態が不良であると判断された場合、４ミリ秒のＴMFに切り替えることができる。
いくつかのボコーダを用いてロバストネスを高めるために、変調器２３５はパルス位置マップ中の初期時間オフセットを変更することができる。好適なパルス位置マッピングの例を表６に示す。この例では、変調器は変調フレームごとに３ビットシンボルをマッピングする。各シンボルは、パルス形状ｐ（ｎ−ｋ）の位置ｋおよびパルスの符号で表される。この例では、ＴMFは２ミリ秒であり、８ＫＨｚサンプルレートの場合、１６個の可能な位置を生じる。初期オフセットは１つの時間インスタンスに設定され、パルスは４つの時間インスタンスによって分離され、表に示すように８つの異なるパルス位置と極性との組合せの割当てを生じる。
Figure 0005474947
分離時間インスタンスの数を低減すると、シンボル当たりのビット数が増加し、したがってデータレートが高くなることを認識されたい。例えば、ＴMFが４ミリ秒である場合、８ＫＨｚサンプルレートの場合の可能な位置の得られる数は３２であり、それぞれプラスまたはマイナスの極性をもち、分離が含まれない場合、６４個の異なる信号を生じる。６４位置マップの場合、サポートされるシンボル当たりのビット数は６であり、得られる有効データレートは１５００ビット毎秒である。また、ＴMFとサンプルレートとの異なる組合せを使用して、所望の有効ビットレートを達成することができることを認識されたい。
好適なパルス整形器２３９の例は、次の形のルートレイズドコサイン変換である。
Figure 0005474947
上式で、βはロールオフファクタであり、１／Ｔsは最大シンボルレートであり、ｔはサンプリング時間インスタンスである。
３２個の可能なパルス位置（時間インスタンス）をもつ前の例の場合、以下の変換はルートレイズドコサインパルス形状を発生し、パルスの最初の０でない要素の前の０の数がフレーム内のパルスの厳密な位置を決定する。
Figure 0005474947
変調フレームサイズの様々な変形態のために変換を短縮または延長することができることを認識されたい。
図１４Ａは、変調アルファベット中の特定の項目を発生するための変調フレーム内でのパルスの配置の例である。図１４Ａでは、パルスは、Ｐ０〜Ｐ１２として示される１３個のサンプルによって表され、各サンプルは、前の例に示したｒ（ｎ）の０でない要素を表す。図１４Ｂは、当技術分野における典型的な実装形態の例である。図１４Ｂでは、パルスは変調フレームＴMF（ｎ）１００３内のオフセット７に配置され、パルスの「テール」部分は４つのサンプル（Ｐ９〜Ｐ１２）だけ次の変調フレームＴMF（ｎ＋１）１００４中に延びる。図１４Ｂに示す次の変調フレームＴMF（ｎ＋１）１００４中に延びる変調フレームＴMF（ｎ）１００３からのサンプルは、フレームＴMF（ｎ＋１）のパルスサンプルがフレームＴMF（ｎ＋１）の最初の４つのサンプルのいずれかの中に配置される場合、サンプルの重複が発生するので、シンボル間干渉を生じるであろう。代替的に、図１４Ａに示す「ラップアラウンド」技法では、次の変調フレームＴMF（ｎ＋１）１００４中に延びたテールサンプルは、現在の変調フレームＴMF（ｎ）１００３の始端に配置される。サンプル（Ｐ９〜Ｐ１２）は、サンプル０〜３においてＴMF（ｎ）の始端にラップアラウンドされる。変調アルファベットの生成のためにラップアラウンド技法を使用することにより、整形されたパルスサンプルが次の変調フレーム中に延びる場合がなくなる。ラップアラウンド技法は、現在のフレーム中の整形されたパルスサンプルが次のフレーム中に延び、次のフレーム中の整形されたパルスサンプルと重複する場合に発生するであろうシンボル間干渉を低減するので有利である。ラップアラウンド技法は、次の変調フレーム中に延びるサンプルを生じるであろう変調フレーム中の任意のパルス位置に対して使用できることを当業者なら認識されよう。例えば、変調フレームＴMF（ｎ）１００３内のオフセット８に配置されたパルスはサンプル（Ｐ８〜Ｐ１２）をラップアラウンドするであろう。
好適なパルス整形器２３９の別の例は次の形の振幅変換信号である。
Figure 0005474947
３２サンプル振幅変換信号の例は次の形である。
Figure 0005474947
好適なパルス整形器２３９の別の例は線形予測合成フィルタである。例示的な再帰的ＬＰＣ合成フィルタの応答は、そのインパルス応答
Figure 0005474947
と係数ａ（ｉ）＝｛−６３１２，５６７７，−２３７７，１２３４，−２４１８，３５１９，−２８３９，１９２７，−６２９，９６｝／４０９６、ｉ＝１，…，１０とによって定義される。線形予測フィルタは当技術分野でよく知られている。上記のパルスマッピング表に従って入力シンボルによって残差信号ｒ（ｎ）を最初に作成する。次いで、変調信号ｒ（ｎ）をｈ（ｎ）でフィルタ処理することから実際の変調パルス形状が生じる。
本明細書で説明する技法は、様々なパルス形状および変換に等しく適用できることを当業者なら認識されよう。また、波形の長さおよびこれらの波形に適用される変調方式は異なることができる。その上、パルス形状は、完全に無相関な（または直交する）波形を使用して様々なシンボルを表すことができる。整形されたパルスの極性に加えて、整形されたパルスの振幅を使用して情報を搬送することもできる。
再び図２を参照すると、ミュート出力Ｓ２４０は、Ｔｘメッセージ送信を分離するために使用される信号であり、ミューティング発生器２５５によって発生される。多重化されたＴｘ変調出力Ｓ２３５とミュート出力Ｓ２４０とからなる好適な合成ＴｘデータＳ２３０信号の例を図９に示す。Ｔｍｕ１ ７３１、Ｔｄ１ ７３２、Ｔｍｕ２ ７３３、Ｔｄ２ ７３４、Ｔｍｕ３ ７３５、Ｔｄ３ ７３６、およびＴｍｕ４ ７３７は、各信号が送信される継続時間を表す。Ｔｍｕ１、Ｔｍｕ２、Ｔｍｕ３、およびＴｍｕ４の好適な範囲の例は１０〜６０ミリ秒であり、Ｔｄ１、Ｔｄ２、およびＴｄ３は、通常動作の場合、３００〜３２０ミリ秒であり、ロバストな動作の場合、６００〜６４０ミリ秒である。好適なミューティング生成器シーケンスの例は全零シーケンス信号またはシヌソイド周波数信号とすることができる。Ｔｘメッセージ送信を分離するために使用される信号の別の好適な例を図１０に示す。この例では、ウェイクアップ出力Ｓ２３６信号および同期プリアンブル出力Ｓ２４２がＴｘ変調出力Ｓ２３５の各送信に先行する。同期プリアンブル出力Ｓ２４２とミュート出力Ｓ２４０とＴｘ変調出力Ｓ２３５との様々な組合せが等しく適用できることを当業者なら認識されよう。例えば、ミュート出力Ｓ２４０は、図１０中のＴｘ変調出力Ｓ２３５に先行および後続することができる。
受信機
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。
ボイスパケットは、受信機４９５において通信チャネル５０２上で受信され、ボコーダ復号器３９０に入力され、そこで復号されたボイスが発生され、次いで、ｄｅ−ｍｕｘ３２０を通して、出力オーディオＳ３１０を発生するオーディオ出力プロセッサおよびスピーカ３１５にルーティングされる。
同期検出器３５０によってボコーダ復号器出力Ｓ３７０中に同期信号が検出されると、Ｒｘ Ｄｅ−Ｍｕｘ制御Ｓ３６０信号はＲｘ Ｄｅ−Ｍｕｘ３２０においてＲｘデータパスに切り替わる。ボコーダパケットは、ボコーダ復号器３９０によって復号され、Ｒｘ Ｄｅ−Ｍｕｘ３２０によってＲｘタイミング３８０にルーティングされ、次いでＲｘデータモデム３３０にルーティングされる。Ｒｘデータは、Ｒｘデータモデム３３０によって復調され、データメッセージデフォーマッタ３０１にフォワーディングされ、そこで出力データＳ３００がユーザまたは接続された機器に利用可能になる。
好適なデータメッセージデフォーマッタ３０１の一例は、ＲｘメッセージＳ３２０データをデインターリーブし、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）などの誤り制御復号を実施し、巡回冗長検査（ＣＲＣ）ビットを計算し、検査するための回路を含む。好適な出力データＳ３００は、ユーザインターフェース（ＵＩ）情報、ユーザ位置／ロケーション情報、タイムスタンプ、機器センサ情報、または他の好適なデータを含むことができる。
図１５Ａは、図１に示す同期検出器および受信機コントローラ３５０の好適な例示的ブロック図である。ボコーダ復号器出力Ｓ３７０信号は同期バースト検出器３６０および同期プリアンブル検出器３５１に入力される。同期バースト検出器３６０は、ボコーダ復号器出力Ｓ３７０中の送信された同期バースト信号を検出し、バースト同期インデックスＳ３５１を発生する。同期プリアンブル検出器３５１は、ボコーダ復号器出力Ｓ３７０中の送信された同期プリアンブル信号を検出し、プリアンブル同期インデックスＳ３５３を発生する。バースト同期インデックスＳ３５１信号およびプリアンブル同期インデックスＳ３５３信号は同期検出器コントローラ３７０に入力される。同期検出器コントローラ３７０は、ボコーダ復号器出力Ｓ３７０をデータパスＳ３２６またはオーディオパスＳ３２５にルーティングするＲｘ Ｄｅ−Ｍｕｘ制御Ｓ３６０出力信号と、出力オーディオ信号Ｓ３１０を有効化または無効化するオーディオミュート制御Ｓ３６５出力信号と、復調のためにＲｘデータＳ３２６を整合させるためにビットタイミング情報をＲｘタイミング３８０に与えるタイミングオフセットＳ３５０出力信号とを発生する。
好適な同期検出器３５０の別の例を図１５Ｂに示す。ボコーダ復号器出力Ｓ３７０信号はメモリ３５２および同期プリアンブル検出器３５１に入力される。メモリ３５２を使用して、受信したウェイクアップ出力信号を含む最新のボコーダ復号器出力Ｓ３７０サンプルを記憶する。メモリ３５２の好適な例は先入れ先出し（ＦＩＦＯ）またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）である。同期プリアンブル検出器３５１は、ボコーダ復号器出力Ｓ３７０中の送信された同期プリアンブル信号を検出し、同期フラグＳ３０５信号を出力する。信号変調タイプＳ３０６および同期フラグＳ３０５は同期検出器コントローラ３７０に入力される。同期検出器コントローラ３７０は変調探索Ｓ３０７信号を発生し、変調探索Ｓ３０７信号は、メモリ３５２にアクセスし、タイミングオフセットＳ３５０に基づいて受信したウェイクアップ出力信号を発見し、送信の際に使用される変調のタイプを判断するためにウェイクアップ出力信号を評価するために使用される。得られる検出された変調タイプは変調タイプＳ３０６としてメモリ３５２から出力される。同期検出器コントローラ３７０はまた、ボコーダ復号器出力Ｓ３７０をデータパスまたはオーディオパスにルーティングするＲｘ Ｄｅ−Ｍｕｘ制御Ｓ３６０出力信号と、出力オーディオ信号Ｓ３１０を有効化または無効化するオーディオミュート制御Ｓ３６５出力信号と、復調のためにＲｘデータＳ３２６を整合させるためにビットタイミング情報をＲｘタイミング３８０に与えるタイミングオフセットＳ３５０出力信号とを発生する。
好適な同期バースト検出器３６０の一例を図１６に示す。ボコーダ復号器出力Ｓ３７０信号はパワー計算器３６１に入力される。好適なパワー計算器３６１の例は、入力信号に対して計算される入力２乗関数または絶対値関数を含む。ボコーダ復号器出力Ｓ３７０信号はまた、ミキサ関数３６２に入力され、そこで、基準周波数シヌソイド１ ３６３および周波数シヌソイド２ ３６４の同相および直交成分が乗算され、周波数０Ｈｚにおいてダウンコンバートされた信号成分を発生する。ミキサ３６２出力は、混合出力中の高周波乗算器積をなくすためにＬＰＦ３６５によって低域フィルタ処理される。好適なＬＰＦ３６５の例示的な伝達関数は次の形である。
Figure 0005474947
上式で、ｃ＝０．０５５４、ａ1＝２、ａ2＝１、ｂ1＝１．９７４２、ｂ2＝０．９７４４である。ＬＰＦ３６５の同相および直交出力の大きさは、マグニチュード３６６によって計算され、加算器３６７において合計される。加算器３６７の出力は、送信された同期バーストシーケンスに整合された整合フィルタ３６８に入力される。整合フィルタは当技術分野でよく知られている。整合フィルタ３６８の出力は、最大値探索３６９において最大ピークについて探索される。最大値探索３６９において最大値が発見されると、最大値の時間オフセットに対応するインデックスがバースト同期インデックスＳ３５１信号中に出力される。
好適な同期プリアンブル検出器３５１の一例を図１７Ａに示す。ボコーダ復号器出力Ｓ３７０信号は、同期プリアンブルシーケンスに整合された整合フィルタ３６８によって処理される。整合フィルタ３６８出力は、次いで、最大ピークについて探索する最大値探索３６９に入力される。最大値探索３６９において最大値が発見されると、最大値の時間オフセットに対応するインデックスがプリアンブル同期インデックスＳ３５３中に出力される。
好適な同期プリアンブル検出器３５１の別の例を図１７Ｂに示す。ステップ４５２においてボコーダ復号器出力Ｓ３７０信号をフィルタによって処理する。ステップ４５２におけるフィルタの好適な例は、同期プリアンブルシーケンスのバンドパスフィルタ処理されたインパルス応答に基づく係数をもつ疎フィルタである。疎フィルタは、係数のいくつかが０に設定された有限インパルス応答構造を有し、０係数により、必要な乗算器がより少なくなることに基づいて計算複雑さが低減する。疎フィルタは当技術分野でよく知られている。ステップ４５３において、負および正の相関ピーク距離に基づいて、期待されるパターンに合う最大の正および負の相関ピークについてフィルタ出力を探索する。例えば、ステップ４５３において、同期プリアンブルシーケンス２４５に基づいて、擬似ランダム雑音（ＰＮ）シーケンス２４３との相関に対応する３つの正のピークと、ＰＮシーケンスの反転バージョン２４４との相関に対応する２つの負のピークとの５つのピークが発見されるはずである。好適な例では、同期検出器は、同期プリアンブルが検出されたことを宣言するために少なくとも２つのピークを発見しなければならない。ステップ４６１において、検出されたピークの数を計数し、ピークの大部分が検出された場合、ステップ４６０において同期インジケータフラグを真に設定し、プリアンブル同期が検出されたことを示す。検出されたピークの大部分の好適な例は、期待されるパターンに合う５つのピークのうちの４つのピークである。ピークの大部分が検出されない場合、制御はステップ４５４に渡り、そこでステップ４５３において発見された正のピーク間の時間距離を、期待される距離ＰｅａｋＤｉｓｔＴ１と比較する。受信したプリアンブルをＰＮシーケンス２４２に対してフィルタ処理することにより、期間のある倍数に等しい相関ピーク間の時間距離が生じるはずであるので、ＰｅａｋＤｉｓｔＴ１は、ＰＮシーケンス２４２の期間の関数になるように設定される。正のピーク間の時間距離がＰｅａｋＤｉｓｔＴ１の範囲内にあるとわかった場合、ステップ４５５において正のピーク振幅をしきい値ＰｅａｋＡｍｐＴ１に対して検査する。ＰｅａｋＤｉｓｔＴ１の好適な範囲はプラスまたはマイナス２サンプルである。ＰｅａｋＡｍｐＴ１は、発見された前のピークの振幅の関数である。好適な例では、ＰｅａｋＡｍｐＴ１は、ステップ４５３において発見されたピークの振幅の差が３倍以下であり、平均ピーク振幅が、そのポイントまでに観測された最大ピーク振幅の半分を超えないように設定される。ステップ４５４における正のピーク時間距離検査またはステップ４５５における振幅検査のいずれかに不合格である場合、ステップ４５６において負のピーク時間距離を検査する。負のピーク時間距離がＰｅａｋＤｉｓｔＴ２の範囲内である場合、ステップ４５７において負のピーク振幅をしきい値ＰｅａｋＡｍｐＴ２に対して検査する。ＰｅａｋＤｉｓｔＴ２の好適な範囲はプラスまたはマイナス２サンプルである。ＰｅａｋＤｉｓｔＴ２は、ＰＮシーケンス２４２の期間の関数になるように設定され、ＰｅａｋＡｍｐＴ２は、発見された前のピークの振幅の関数になるように設定される。ステップ４５４における正のピーク時間距離検査およびステップ４５５における正のピーク振幅検査、またはステップ４５６における負のピーク時間距離検査およびステップ４５７における負のピーク振幅検査のいずれかに合格した場合、ステップ４６０において同期インジケータフラグを真に設定し、プリアンブル同期が検出されたことを示す。ステップ４５６における負のピーク時間距離検査またはステップ４５７における負のピーク振幅検査のいずれかに不合格である場合、ステップ４５８において同期インジケータフラグを偽に設定し、プリアンブル同期が検出されなかったことを示す。ステップの異なる順序および組合せが同じ結果を達成することを認識されたい。例えば、ステップ４６１において大部分のピークを検出することを、ステップ４５４およびステップ４５５の正のピーク検査の後に行うことができる。
好適な同期検出器コントローラ３７０の一例を図１８ａに示す。ステップ４０７は、メモリバッファを初期化し、受信機の初期状態を構成する、コントローラにおけるエントリポイントである。ステップ４０６において、同期信号がＲｘデータパス中で探索されているかＲｘオーディオパス中で探索されているかを示す同期探索タイプを検査する。Ｒｘオーディオパスが同期について探索されている場合、ステップ３７２に入る。バースト同期インデックスＳ３５１を使用して、ステップ３７２において、いくつかの処理フレームＮ１にわたって最大同期バーストおよびインデックスを探索する。ステップ３７３は、ステップ３７２において探索された最大同期バーストおよびインデックスが成功探索基準に合格するかどうかを判断する。ステップ３７３における好適な探索判断基準の例は次の形である。
Figure 0005474947
上式で、ｓmax maxはＮ１処理フレームにわたって発見された同期バーストの最大値であり、ＴｈSBは同期バースト検出しきい値であり、ｉsmaxは最大同期バーストインデックスであり、Ｎsyncは探索される処理フレームの数であり、Ｎguardは処理フレーム中の待ち時間期間である。同期バーストが発見されない場合、制御はステップ４０６に戻り、探索を再始動する。同期バーストが発見された場合、制御はステップ３７４に渡り、そこでオーディオパスがスピーカに出力されるのを防ぐためにオーディオミュート制御Ｓ３６５信号を発生する。ステップ３７５において、プリアンブル同期インデックスＳ３５３を使用して、いくつかの処理フレームＮ２にわたって最大同期プリアンブルおよびインデックスを探索する。ステップ３７６は、ステップ３７５において探索された最大同期プリアンブルおよびインデックスが成功探索基準に合格するかどうかを判断する。ステップ３７６における好適な探索判断基準の例は次の形である。
Figure 0005474947
上式で、ｓmax maxは処理フレームＮ１にわたって発見された同期バーストの最大値であり、ｃ1およびｃ2はスケーリングファクタであり、ｚmax maxは同期プリアンブル検出器３５１中の整合フィルタ３６８の出力の最大値であり、Ｐ（ｉsmax）は、最大同期バーストインデックスｉsmaxにおける同期バースト検出器３６０中の最大値探索３６９への最大パワー入力である。ステップ３７６において同期プリアンブルが発見されない場合、制御はステップ４０６に戻り、探索を再始動する。同期プリアンブルが発見された場合、Ｄｅ−Ｍｕｘ３２０においてＲｘデータパスに切り替えるために、ステップ３７８においてＲｘ Ｄｅ−Ｍｕｘ制御Ｓ３６０信号を発生する。制御は、次いでステップ３７７に渡り、そこでタイミングオフセットＳ３５０信号を計算する。好適なタイミングオフセット計算の一例は次の形である。
Figure 0005474947
上式で、ｉzmaxは、１つのフレームにわたる同期プリアンブル検出器３５１中の整合フィルタ３６８の出力の最大値におけるインデックスであり、Ｎsyncは探索された処理フレームの数であり、Ｎsampは１つのフレーム中のサンプルの数であり、ｋmaxは、１つのフレームにわたる同期プリアンブル検出器３５１中の整合フィルタ３６８の出力の最大値の位相である。次いで、制御はステップ４１８に渡り、そこでＲｘモデム有効化Ｓ３５４信号によってＲｘモデム３３０を有効化し、次いで最後にステップ４０６に戻り、探索を再始動する。Ｒｘデータパスが同期について探索されている場合、ステップ３７２ａに入る。ステップ３７２ａ、３７３ａ、３７５ａ、および３７６ａは、それぞれステップ３７２、３７３、３７５、および３７６と同様に機能し、主要な相違は、ステップ４０６において検査される同期探索タイプがＲｘデータであるとき、オーディオパスをミュートせず、Ｄｅ−ＭｕｘをＲｘオーディオからＲｘデータに切り替えないことである。
好適な同期検出器コントローラ３７０の別の例を図１８ｂに示す。ステップ４０７は、メモリバッファを初期化し、受信機の初期状態を構成する、コントローラにおけるエントリポイントである。ステップ４０６において、同期信号がＲｘデータパス中で探索されているかＲｘオーディオパス中で探索されているかを示す同期探索タイプを検査する。制御は、次いでステップ４１１に渡り、そこでプリアンブル検出器３５１を有効化する。ステップ４１２は、同期プリアンブルが発見されたことを示す信号同期フラグＳ３０５を検査し、次いで、同期フラグＳ３０５について合計Ｎ回繰り返し検査することによって、同期プリアンブルが発見されたことを確認する。Ｎの好適な値は、宛先端末６００の場合、１（すなわち、確認なしに検出された１つのプリアンブルのみ）であり、ソース端末１００の場合、３である。同期プリアンブルが発見された場合、オーディオパスがスピーカに出力されるのを防ぐためにオーディオミュート制御Ｓ３６５信号を発生する。次いで、ステップ３７８においてＲｘ Ｄｅ−Ｍｕｘ制御Ｓ３６０信号を発生して、Ｄｅ−Ｍｕｘ３２０においてＲｘオーディオパスからＲｘデータパスに切り替える。制御は、次いでステップ３７７に渡り、そこでタイミングオフセットＳ３５０信号を計算する。好適なタイミングオフセット計算の一例は次の形である。
Figure 0005474947
パルス位置は、正の相関ピークから第１の基準時間インスタンスまでの時間距離であり、正または負の値とすることができる。ピーク距離は、正の相関ピークと負の相関ピークとの間の時間距離である。好適な第１の基準時間インスタンスの一例は、現在の受信した音声フレームに対する、あるサンプル位置とすることができる。好適なタイミングオフセット計算の別の例は次の形である。
Figure 0005474947
パルス位置は、負の相関ピークから第２の基準時間インスタンスまでの時間距離であり、正または負の値とすることができる。好適な第２の基準時間インスタンスの一例は、現在の受信した音声フレームに対する、あるサンプル位置とすることができる。制御は、次いでステップ４１４に渡り、そこで、受信したウェイクアップ出力信号が記憶されるべき所定位置においてメモリ３５２中で探索することによって、変調探索Ｓ３０７信号によって変調タイプを判断する。次いで、制御はステップ４１８に渡り、そこでＲｘモデム有効化Ｓ３５４信号によってＲｘモデム３３０を有効化する。ステップ４１８において、変調タイプＳ３０６入力信号によってＲｘモデム有効化Ｓ３５４中で使用される復調方式を判断する。制御は最後にステップ４０６に戻り、探索を再始動する。Ｒｘデータパスが同期について探索されている場合、ステップ４１１ａに入る。ステップ４１１ａおよび４１２ａは、それぞれステップ４１１および４１２と同様に機能し、主要な相違は、ステップ４０６において検査される同期探索タイプがＲｘデータであるとき、オーディオパスをミュートせず、Ｄｅ−ＭｕｘをＲｘオーディオからＲｘデータに切り替えないことである。ステップの異なる順序および組合せが同じ結果を達成することを認識されたい。例えば、オーディオパスをミュートするステップ３７４とパス切替えステップ３７８は、全体的な同期検出に対する影響なしに交換できる。
図１９は、図１に示すＲｘタイミング３８０の好適な例示的ブロック図である。Ｒｘデータモデム３３０において復調が行われるように、Ｒｘタイミング３８０を使用して、ボコーダ復号器３９０からのデータ出力中の変調フレーム境界を整合させる。ＲｘデータＳ３２６信号は、いくつかのサンプルが記憶されるバッファ３８１に入力される。バッファ３８１の好適な例は先入れ先出し（ＦＩＦＯ）またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）である。バッファ３８１からのサンプルは可変遅延３８２に入力され、そこで、タイミングオフセットＳ３５０制御信号に対応する変調フレーム境界を整合させるために時間遅延が適用される。可変遅延３８２において適用される好適な遅延は、０からフレームサイズ−１までの任意のサンプル数とすることができる。遅延された信号は調整されたＲｘデータＳ３３０として出力される。
図２０は、図１に示すＲｘデータモデム３３０の好適な例示的ブロック図である。調整されたＲｘデータＳ３３０入力信号からＤｅ−ＭｕｘミュートＳ３３２とＤｅ−Ｍｕｘ ＲｘデータＳ３３３の２つの信号がＲｘデータモデムＤｅ−ｍｕｘ３３１によって時間的に多重分離される。Ｄｅ−ＭｕｘミュートＳ３３２は、連続する受信メッセージ間に存在することがある間隔またはミューティング期間であり、送信機において間隔またはミューティング信号が適用された場合、調整されたＲｘデータＳ３３０信号から取り除かれる。Ｄｅ−Ｍｕｘ ＲｘデータＳ３３３は、復調器３３５への受信した被変調メッセージ信号入力である。復調器３３５は、調整されたＲｘデータＳ３３０から受信メッセージ情報ビットを復調する。Ｒｘデータモデム３３０は、Ｒｘタイミング３８０によって判断された復調フレーム境界と同期検出器コントローラ３７０によって判断された復調タイプインジケータとを使用して、データ信号パルス位置を判断し、その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。好適な復調器の一例は、送信データ変調器によって適用された変調パルス形状のすべての許容巡回シフトに整合された整合フィルタ相関器である。好適な復調器の別の例は、送信データ変調器によって適用されたパルスのバンドパスフィルタ処理バージョンに整合された整合フィルタ相関器であり、バンドパスフィルタはチャネルの伝送特性を表す。
システム
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。
図２２は、ソース端末１００と宛先端末６００との間の同期およびデータ送信シーケンスの例示的な対話図である。この例では、アップリンク送信シーケンス８１０は宛先端末６００によって開始される。ダウンリンク送信シーケンス８００は、宛先端末６００からソース端末１００への同期およびデータメッセージの送信であり、アップリンク送信シーケンス８１０は、ソース端末１００から宛先端末６００への同期およびデータメッセージの送信である。ダウンリンク送信シーケンス８００は、時間ｔ０ ８５０において宛先端末６００によって同期シーケンス８０１で開始される。同期シーケンス８０１の好適な例は、図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃで説明したものである。同期シーケンス８０１に続いて、宛先端末６００は、ソース端末１００に、そのアップリンク送信８１０シーケンスの送信を開始するよう指令するための「開始」メッセージ８０２を送信する。宛先端末６００は、交互の同期８０１および「開始」メッセージ８０２を送信し続け、ソース端末１００からの応答を待つ。時間ｔ１ ８５１において、宛先端末６００から「開始」メッセージ８０２を受信したソース端末１００は、それ自体の同期シーケンス８１１の送信を開始する。同期シーケンス８１１の好適な例は、図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃで説明したものである。同期シーケンス８１１に続いて、ソース端末１００は、データまたは「ＭＳＤ」メッセージ８１２の最小セットを宛先端末６００に送信する。ＭＳＤメッセージ８１２を備えるデータの好適な例には、データメッセージフォーマッタ２１０によってフォーマッティングされたセンサまたはユーザデータがある。時間ｔ２ ８５２において、ソース端末１００から同期メッセージ８１１を受信した宛先端末６００は、ソース端末１００への否定応答または「ＮＡＣＫ」メッセージ８０３の送信を開始する。宛先端末６００は、ソース端末１００からＭＳＤメッセージ８１２をうまく受信するまで、交互の同期８０１および「ＮＡＣＫ」メッセージ８０３を送信し続ける。ＭＳＤメッセージ８１２をうまく受信することの好適な例は、ＭＳＤメッセージ８１２に対して実行される巡回冗長検査を検証することを含む。時間ｔ３ ８５３において、ＭＳＤメッセージをうまく受信した宛先端末６００は、交互の同期８０１および肯定応答または「ＡＣＫ」メッセージ８０４の送信を開始する。ソース端末１００は、「ＡＣＫ」メッセージ８０４を受信するまで、複数回（８１３、８１４）ＭＳＤメッセージ８１２を送信しようと試みることができる。好適な例では、ソース端末１００が８回を超えてＭＳＤメッセージを送信しようと試み、各試行が異なる冗長性バージョンである場合、ソース端末１００は、ウェイクアップ信号Ｓ２３６によって識別された、よりロバストな変調方式に切り替える。よりロバストな変調方式の好適な例は、前述のように時間インスタンスの一定の数を維持しながら、変調フレームＴMFの継続時間を増加させることを含む。時間ｔ４ ８５４において、宛先端末６００から「ＡＣＫ」メッセージ８０４を受信したソース端末１００は、ＭＳＤメッセージ８１４の送信を中止する。好適な例では、宛先端末６００は、所定数の「ＡＣＫ」メッセージ８０４を送信した後、開始メッセージ８０２を再び送信することによって再送信を要求する。
図２３Ａは、ソース端末１００と宛先端末６００との間の同期およびデータ送信シーケンスの別の例示的な対話図である。この場合、アップリンク送信シーケンス８１０はソース端末１００によって開始される。アップリンク送信シーケンス８１０は、ソース端末の１００の送信ベースバンド２００をＴｘオーディオパスＳ２２５に構成することによって、時間ｔ０ ８５０ａにおいてソース端末１００によってボイスデータ８１５で開始される。時間ｔ１ ８５１ａにおいて、ソース端末１００は、送信ベースバンド２００をＴｘデータパスＳ２３０に構成し、その同期シーケンス８１１と、その後に続くＭＳＤメッセージ８１２の送信を開始する。時間ｔ２ ８５２ａにおいて、ソース端末１００から同期メッセージ８１１を受信した宛先端末６００は、ソース端末１００への交互の同期８０１および「ＮＡＣＫ」メッセージ８０３の送信を開始する。宛先端末６００は、ソース端末１００からＭＳＤメッセージをうまく受信するまで、交互の同期８０１および「ＮＡＣＫ」メッセージ８０３を送信し続ける。時間ｔ３ ８５３において、ＭＳＤメッセージ８１３をうまく受信した宛先端末６００は、交互の同期８０１および肯定応答または「ＡＣＫ」メッセージ８０４の送信を開始する。ソース端末１００は、「ＡＣＫ」メッセージ８０４を受信するまで、複数回ＭＳＤメッセージ８０４を送信しようと試みることができ、各試行は異なる冗長性バージョンである。時間ｔ４ ８５４において、宛先端末６００から「ＡＣＫ」メッセージ８０４を受信したソース端末１００は、ＭＳＤメッセージ８１４の送信を中止する。
図２３Ｂは、ソース端末１００と宛先端末６００との間の同期およびデータ送信シーケンスの別の例示的な対話図である。この場合、アップリンク送信シーケンス８１０はソース端末１００によって開始される。送信を開始するためにアップリンク上でボイスデータを送信する代わりに、ソース端末１００は、時間ｔ０ ８５０ｂにおいて交互の同期８１１および「ＳＥＮＤ」メッセージ８０５を送信する。時間ｔ１ ８５１ｂにおいて、ソース端末１００からＳＥＮＤメッセージ８０５を受信した宛先端末６００は、交互の同期８０１および「開始」メッセージ８０２を送信する。時間ｔ２ ８５２ｂにおいて、宛先端末６００から「開始」メッセージ８０２を受信したソース端末１００は、同期シーケンス８１１と、その後に続くＭＳＤメッセージ８１２を宛先端末６００に送信する。時間ｔ３ ８５３ｂにおいて、ソース端末１００から同期メッセージ８１１を受信した宛先端末６００は、ソース端末１００への交互の同期８０１および「ＮＡＣＫ」メッセージ８０３の送信を開始する。時間ｔ４ ８５４ｂにおいて、ＭＳＤメッセージをうまく受信した宛先端末６００は、交互の同期８０１および「ＡＣＫ」メッセージ８０４を送信する。宛先端末６００から「ＡＣＫ」メッセージ８０４を受信すると、ソース端末１００はＭＳＤメッセージの送信を中止する。
図２４Ａは、ソース端末１００と宛先端末６００との間の同期およびデータ送信シーケンスの例示的な対話図である。この場合、それぞれ、双方向データ送信をサポートするアップリンクおよびダウンリンク上でソース端末１００と宛先端末６００の両方によってデータが要求され、送信される。ダウンリンク送信シーケンス８００は、時間ｔ０ ８５０において宛先端末６００によって交互の同期シーケンス８０１および「開始」メッセージ８０２で開始される。時間ｔ１ ８５１において、宛先端末６００から「開始」メッセージ８０２を受信したソース端末１００は、その同期シーケンス８１１と、その後に続くデータ８１２の送信を開始する。時間ｔ２ ８５２において、宛先端末６００は、ソース端末１００からデータ８１２をうまく受信するまで、交互の同期８０１および「ＮＡＣＫ」メッセージ８０３を送信し、データ８１２を受信した後、宛先端末６００は交互の同期シーケンス８０１および「ＡＣＫ」メッセージ８０４を送信する。時間ｔ４ ８５４において、宛先端末６００から「ＡＣＫ」メッセージ８０４を受信したソース端末１００は、そのデータ送信を中止する。時間ｔ５ ８５５において、宛先端末６００は、ダウンリンク上でデータを送信したいという要求を示す交互の同期シーケンス８０１および「ＳＥＮＤ」メッセージ８０５を送信する。時間ｔ６ ８５６において、ソース端末１００は、「ＳＥＮＤ」メッセージ８０５を検出すると、交互の同期シーケンス８１１および「開始」メッセージ８１６で応答する。時間ｔ７ ８５７において、宛先端末６００は、「開始」メッセージ８１６を検出すると、同期シーケンス８０１と、その後に続くデータ８０６で応答する。時間ｔ８ ８５８において、ソース端末１００は、宛先端末６００からデータ８０６をうまく受信するまで、交互の同期シーケンス８１１および「ＮＡＣＫ」メッセージ８１７を送信し、データ８０６を受信した後、時間ｔ９ ８５９において、ソース端末１００は交互の同期シーケンス８１１および「ＡＣＫ」メッセージ８１８を送信する。時間ｔ１０ ８６０において、ソース端末１００から「ＡＣＫ」メッセージ８１８を受信した宛先端末６００は、そのデータ８０６の送信を中止する。本明細書で説明する対話は対称的であり、ソース端末１００によって開始できることを当業者なら認識されよう。また、同期シーケンス、開始メッセージ、ＮＡＣＫメッセージ、およびＡＣＫメッセージは、それぞれ、ダウンリンクおよびアップリンク上で送信されたシーケンス間で同じまたは異なるものとすることができることを当業者なら認識されよう。
図２４Ｂは、ソース端末１００と宛先端末６００との間の同期およびデータ送信シーケンスの別の例示的な対話図であり、それぞれ、アップリンクおよびダウンリンク上でソース端末１００と宛先端末６００の両方によってデータが要求され、送信される。図２４Ｂの対話と図２４Ａの対話との相違はｔ３ ８５３において生じる。この例では、交互の同期および「ＡＣＫ」メッセージの代わりに交互の同期８０１および「ＳＥＮＤ」メッセージ８０５が宛先端末６００によって送信される。この例では、「ＳＥＮＤ」メッセージ８０５は、宛先端末６００がソース端末１００のデータ８１２をうまく受信したことを示すのに役立ち、その結果、ソース端末１００はｔ４ ８５４においてそのデータ送信を中止する。「ＳＥＮＤ」メッセージはまた、ダウンリンク上でデータを送信したいという宛先端末６００からの要求を示す。
図２５は、ユーザデータの長さが送信データパケット長よりも小さい送信データパケットの構造の例示的な図である。先行する長さインジケータ９１０と、送信データパケットの終わりまでデータを埋めるのに役立つパッドビットの後続のシーケンス９１１とともにユーザデータセグメント９００を組み立てて送信データパケット８０６または８１２にする。長さインジケータ９１０の好適な例は、ユーザデータセグメント９００の長さを示す１〜３バイト値である。送信データパケット長８０６または８１２の好適な例は１００〜２００バイトとすることができる。パッドビット９１１の好適な例はバイナリ値「０」を含む。パッドビット９１１は、バイナリ値「１」からなるか、またはバイナリ値「１」とバイナリ値「０」とのパターンからなることができることを当業者なら認識されよう。
図２６は、ユーザデータの長さが送信データパケット長よりも大きい送信データパケットの構造の例示的な図である。ユーザデータ９００は、長さインジケータ＋第１のセグメントが送信データパケット長に等しくなり、後続のセグメントが送信データパケット長に等しくなるように複数セグメントに分割される。ユーザデータが送信データパケット長の整数倍でない場合、最後のセグメントはパッドを含む。図２６の例では、ユーザデータは２つのセグメントに分割される。先行する長さインジケータ９１０とともに第１のユーザデータセグメント９０１を組み立てて送信データパケット８０６または８１２にする。第２のユーザデータセグメント９０２を組み立てて送信データパケット８０６または８１２にし、セグメントが送信データパケット長よりも小さいので、パッド９１１を使用して、送信データパケットの終わりまでデータを埋める。
図２７Ａは、ユーザデータ長が送信パケットサイズよりも大きい送信データ要求シーケンスと送信データ応答シーケンスとの例示的な対話図である。ダウンリンク送信８００またはアップリンク送信８１０のいずれかにおいて要求元端末の開始メッセージによって開始され、時間ｔ２０ ８７０において、長さインジケータ９１０と第１のユーザデータセグメント９０１とからなる第１の送信データパケット８０６または８１２が応答端末によって送信される。時間ｔ２１ ８７１において、応答端末は、まだＡＣＫメッセージを受信していないので、第２の試行９０３中に再びユーザデータの送信を開始する。時間ｔ２２ ８７２において、ＡＣＫメッセージを受信した応答端末は、第１のデータパケット８０６または８１２の送信を中止する。時間ｔ２３ ８７３において、要求元端末は、期待されるセグメントの数を判断するために長さインジケータ９１０を評価した後、開始メッセージを応答端末に送信することによって次の送信データパケット８０６または８１２を要求する。時間ｔ２４ ８７４において、要求元端末から開始メッセージを受信した応答端末は、次のユーザデータセグメント９０２とパッド９１１とからなる次の送信データパケット８０６または８１２の送信を開始する（この例では、次の送信データパケットは最後のデータパケットである）。時間ｔ２５ ８７５において、ＡＣＫメッセージを受信した応答端末は、そのデータ送信を中止する。本明細書で説明する対話は対称的であり、それにより、要求元端末および応答端末は、ソース端末１００または宛先端末６００のいずれでもよいことを当業者なら認識されよう。また、ユーザデータは３つ以上の送信データパケット８０６または８１２に及ぶことがあることを当業者なら認識されよう。
図２７Ｂは、ユーザデータ長が送信パケットサイズよりも大きい送信データ要求シーケンスと送信データ応答シーケンスとの別の例示的な対話図である。この例では、要求元端末によって送信される開始メッセージを介して第１の送信データパケット８０６または８１２が要求された後、要求元端末からＡＣＫメッセージを受信することに基づいて、応答端末は後続の送信データパケット８０６または８１２を自動的に送信する。この例では、要求元端末は、応答端末からの後続の送信データパケット８０６または８１２の送信を開始するための開始メッセージを送信しない。時間ｔ３１ ８８１において、ＡＣＫメッセージを受信した応答端末は、第１のデータパケットの送信を中止し、次いで、同期シーケンスのみによって分離された次の送信データパケット８０６または８１２の送信を直接開始する。時間ｔ３２ ８８２において、同期シーケンスを受信した要求元端末は、送信データパケット８０６または８１２をうまく受信するまでＮＡＣＫメッセージの送信を開始する。時間ｔ３３ ８８３において、送信データパケット８０６または８１２をうまく受信した要求元端末は、ＡＣＫメッセージの送信を開始する。時間ｔ３４ ８８４において、ＡＣＫメッセージを受信した応答端末は、送信データパケット８０６または８１２の送信を中止する。
図２７Ｃは、ユーザデータ長が送信パケットサイズよりも大きい送信データ要求シーケンスと送信データ応答シーケンスとのさらに別の例示的な対話図である。この例では、要求元端末によって送信される開始メッセージを介して第１の送信データパケット８０６または８１２が要求された後、要求元端末からＡＣＫメッセージを受信することに基づいて、応答端末は後続の送信データパケット８０６または８１２を自動的に送信する。この例では、要求元端末は、応答端末からの後続の送信データパケット８０６または８１２の送信を開始するための開始メッセージもＮＡＣＫメッセージも送信しない。時間ｔ４１ ８９１において、ＡＣＫメッセージを受信した応答端末は、第１のデータパケットの送信を中止し、次いで、同期シーケンスのみによって分離された次の送信データパケット８０６または８１２の送信を直接開始する。時間ｔ４２ ８９２において、送信データパケット８０６または８１２をうまく受信した要求元端末は、ＡＣＫメッセージの送信を開始する。応答端末は、ＡＣＫメッセージを受信すると、送信データパケット８０６または８１２の送信を中止する。
図２７Ｄは、ユーザデータ長が送信パケットサイズよりも大きい送信データ要求シーケンスと送信データ応答シーケンスとのさらに別の例示的な対話図である。図２７Ｄは、図２７Ｂに示す例示的な対話図の代替である。図２７Ｄの例では、ｔ３２ ８８２において、第１のユーザデータセグメント９０３に対する要求元端末ＡＣＫメッセージと次のユーザデータセグメント９０２に対するＮＡＣＫとの間の時間間隙が除去される。これは、応答端末を要求元端末同期シーケンスに再同期させる必要がないように、応答端末においてタイミングを維持するのを助ける。
応答端末は、同期シーケンスセパレータを送信することなしに第１のデータパケットに続いてデータパケットを自動的に送信することができることを同業者なら認識されよう。この場合、同期シーケンスは、第１の送信データパケット８０６または８１２に先立って１回送信され、次いで、ＡＣＫメッセージを受信した後、応答端末は、同期を送信することなしに自動的に後続のデータパケットを送信する。また、長さインジケータ９１０を第１のデータセグメントとともに送信することに加えて、他のデータセグメントとともに送信することもできることを同業者なら認識されよう。
本明細書で開示する対話図では、所定の方法で応答し、処理すべき誤り状態が存在することがある。以下のセクションは、本明細書で開示する対話図に対応する誤り状態処理に関する例を与える。各例では、誤り状態について、対応する応答説明とともに述べる。本明細書で説明する誤り処理は、単方向実施形態と双方向実施形態の両方おけるソース端末または宛先端末に等しく適用できることを当業者なら認識されよう。
例示的な誤り状態は、ソース端末が、送信された同期プリアンブルを検出しないときに生じる。例示的な応答では、ソース端末は、所定数の同期プリアンブルが検出されるまでＭＳＤメッセージの送信を遅延させる。
別の例示的な誤り状態は、ソース端末が同期プリアンブルを間違って検出したときに生じる。例示的な応答では、ソース端末は、所定数の検出された同期プリアンブルが同じサンプルオフセットを生じるまでＭＳＤメッセージの送信を遅延させる。
別の例示的な誤り状態は、ソース端末が、実際に送信された同期プリアンブルがないのに、同期プリアンブルを誤って検出したときに生じる。例示的な応答では、ソース端末は、誤って検出された同期プリアンブルを無視する。ソース端末は、所定数の検出された同期プリアンブルが同じサンプルオフセット推定値を生じる場合のみ、ＭＳＤ送信をトリガするであろう。
別の例示的な誤り状態は、宛先端末が、送信された同期プリアンブルを検出しないときに生じる。例示的な応答では、宛先端末は、ＭＳＤメッセージの復号を開始しないが、（同期プリアンブルシーケンスを含む）所定数のＳＴＡＲＴ（開始）メッセージが受信された後にソース端末をトリガしてＭＳＤ送信を再開するために、ＳＴＡＲＴメッセージを送信し続ける。
別の例示的な誤り状態は、宛先端末が同期プリアンブルを間違って検出したときに生じる。例示的な応答では、宛先端末は、すべての冗長性バージョン全体にわたって受信したＭＳＤデータを間違って復号する。間違って復号されたデータに基づいて、宛先端末は、ＳＴＡＲＴメッセージをソース端末に送信することによってＭＳＤ送信を再開することがある。
別の例示的な誤り状態は、宛先端末が、実際に送信された同期プリアンブルがないのに、同期プリアンブルを誤って検出したときに生じる。これが生じる確率は極めて低いので、応答はない。宛先端末は、ソース端末からの同期プリアンブルを予想するまで、その受信信号の監視を開始しない。
別の例示的な誤り状態は、ソース端末がＳＴＡＲＴメッセージをＮＡＣＫメッセージと誤解するときに生じる。例示的な応答では、ＭＳＤ送信が開始していない場合、ソース端末は、ＳＴＡＲＴメッセージを受信するまでＭＳＤ送信を遅延させる。別の例示的な応答では、ＭＳＤ送信が進行中の場合、ソース端末は送信の再初期化を遅延させる。
別の例示的な誤り状態は、ソース端末がＳＴＡＲＴメッセージをＡＣＫメッセージと誤解したときに生じる。例示的な応答では、ＭＳＤ送信が開始していない場合、ソース端末はＡＣＫメッセージを無視する。別の例示的な応答では、前のメッセージがＳＴＡＲＴメッセージと解釈された場合、ソース端末はＡＣＫを無視する。さらに別の例示的な応答では、前のメッセージがＮＡＣＫメッセージであった場合、次のメッセージが同じくＡＣＫとして解釈されると、ソース端末はそれ自体を保留の状態にし、ＭＳＤ送信を終了する。さらに別の例示的な応答では、前のメッセージがＡＣＫと解釈された場合、ソース端末は間違ってＭＳＤ送信を終了する。このイベントの確率は低いが、このイベントが生じた場合、宛先端末は、ＳＴＡＲＴメッセージで要求を送信することによって再び送信を再開することができる。
別の例示的な誤り状態は、ソース端末がＮＡＣＫメッセージをＳＴＡＲＴメッセージと誤解したときに生じる。例示的な応答では、ＳＴＡＲＴと解釈された単一のＮＡＣＫはＭＳＤ送信に影響を及ぼさない。別の例示的な応答では、すべてＳＴＡＲＴメッセージと解釈された一連のＮＡＣＫメッセージは、ソース端末送信機にＭＳＤを再開させることがある。宛先端末は、これを期待せず、着信データの受信に失敗し、これを間違って復号されたデータによって実現するであろう。間違って復号されたデータに基づいて、宛先端末は、ＳＴＡＲＴメッセージを送信することによって、ソース端末に送信を再開するように要求することがある。
別の例示的な誤り状態は、ソース端末がＮＡＣＫメッセージをＡＣＫメッセージと誤解したときに生じる。例示的な応答では、前のメッセージがＳＴＡＲＴメッセージと解釈された場合、ソース端末はＡＣＫメッセージを無視する。別の例示的な応答では、前のメッセージがＮＡＣＫメッセージと解釈された場合、ソース端末は別のＡＣＫを待つ。後続のメッセージが別のＡＣＫでない場合、現在のＡＣＫは無視される。さらに別の例示的な応答では、前のメッセージが同じく間違ってＡＣＫメッセージと検出された場合、宛先端末がまだＭＳＤを正しく受信していないのに、ソース端末はＭＳＤ送信を終了することがある。このイベントの確率は低いが、このイベントが生じた場合、宛先端末は、ＳＴＡＲＴメッセージで要求を送信することによって再び送信を再開することができる。
別の例示的な誤り状態は、ソース端末がＡＣＫメッセージをＳＴＡＲＴメッセージと誤解したときに生じる。例示的な応答では、ソース端末は、通常の中止条件が所定数のＡＣＫメッセージの受信であるので、ＭＳＤの追加の冗長性バージョンの送信を中止しないであろう。より多くの後続のメッセージがＳＴＡＲＴメッセージと解釈された場合、ソース端末はＭＳＤ送信を再開することがある。やがては、宛先端末はメッセージの送信を停止するであろう。ソース端末は、やがては、宛先端末が同期フレームをもはや送信していないと判断し、それ自体をリセットし、それによって、さらなる送信を停止するであろう。
別の例示的な誤り状態は、ソース端末がＡＣＫメッセージをＮＡＣＫメッセージと誤解したときに生じる。例示的な応答では、ソース端末は、ＡＣＫメッセージが正しく検出されるまで、冗長性バージョンの送信を続けるであろう。やがては、宛先端末はメッセージの送信を停止するであろう。ソース端末は、やがては、宛先端末が同期フレームをもはや送信していないと判断し、それ自体をリセットし、それによって、さらなる送信を停止するであろう。
別の例示的な誤り状態は、ソース端末が、受信メッセージが信頼できないと判断したときに生じる。例示的な応答では、受信メッセージがＳＴＡＲＴメッセージである場合、ソース端末は、信頼できないメッセージを計数し続けるが、信頼できる判断とともにメッセージが受信された場合よりも低い重み係数を用いて計数する。受信メッセージの数に基づくイベントの後続のトリガは、信頼できる判断とともにメッセージが受信された場合に対して、より大きい所定数の受信された信頼できないメッセージを必要とする。別の例示的な応答では、信頼できない受信メッセージがＮＡＣＫメッセージまたはＡＣＫメッセージである場合、ソース端末はメッセージを無視することができる。
別の例示的な誤り状態は、宛先端末が雑音または他のチャネルひずみのために送信されたＭＳＤを検出することができないときに生じる。例示的な応答では、所定数の冗長性バージョンを復号しようと試みた後、宛先端末は、ＳＴＡＲＴメッセージを送信することによって、ソース端末に送信を再開するように要求することができる。再開された送信では、ソース端末は、雑音および他のチャネルひずみを起こしにくいロバストな変調器を使用することができる。
別の例示的な誤り状態は、宛先端末がウェイクアップ信号を正しく評価することができないときに生じる。例示的な応答では、宛先端末は、ウェイクアップ信号検出が信頼できないと見なした場合、ＭＳＤデータを復調する第１のトライアルでは高速（または通常）の変調モードを選択する。ＭＳＤデータの所定数の受信した冗長性バージョンの他のセットに対して、宛先端末は、ロバストな変調モードを使用して、データを復調することができる。
以上、ワイヤレス通信システムにおいて音声コーデックによってデータをインバンドで確実に効率的に送信する装置および方法を本明細書で開示した。情報および信号は様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して表すことができることを、当業者は理解されよう。例えば、上記の説明全体にわたって言及されるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、およびシンボルは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁性粒子、光場または光学粒子、あるいはそれらの任意の組合せによって表すことができる。また、実施形態について、主にワイヤレス通信システムに関して説明したが、説明した技法は、固定（非ポータブル）であるかまたはワイヤレスチャネルを含まない他のインバンドデータ通信システムに適用できる。
さらに、本明細書で開示した実施形態に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装できることを当業者なら諒解されよう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップを、上記では概してそれらの機能に関して説明した。そのような機能をハードウェアとして実装するか、ソフトウェアとして実装するかは、特定の適用例および全体的なシステムに課される設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装することができるが、そのような実装の決定は、本発明の範囲からの逸脱を生じるものと解釈すべきではない。
本明細書で開示した実施形態に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実装または実行できる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサとすることができるが、代替として、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械とすることができる。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実装することもできる。
本明細書で開示する実施形態に関して説明する方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウェアで実施するか、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで実施するか、またはその２つの組合せで実施することができる。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤＲＯＭ、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体中に常駐することができる。記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサに一体化することができる。プロセッサおよび記憶媒体はＡＳＩＣ中に常駐することができる。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末中に個別構成要素として常駐することができる。
開示した実施形態の前述の説明は、当業者が本発明を実施または使用できるようにするために提供されるものである。これらの実施形態への様々な修正は当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義した一般原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用できる。したがって、本発明は、本明細書で示した実施形態に限定されるものではなく、本明細書で開示した原理および新規の特徴に合致する最も広い範囲を与えられるべきである。
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］
インバンド通信システムにおいて宛先端末から双方向データ送信を制御する方法であって、
前記宛先端末から送信信号を送信することと、
ソース端末からの前記送信信号の成功した受信を示す第１の受信信号が検出されると前記送信信号の送信を中止することと、
前記宛先端末から同期信号を送信することと、
第１の変調方式を使用して前記宛先端末からユーザデータセグメントを送信することと、
前記ソース端末からの前記ユーザデータセグメントの成功した受信を示す第２の受信信号が検出されると前記ユーザデータセグメントの送信を中止することと
を備える、方法。
［２］
前記送信信号を送信することの前に、
前記宛先端末から開始信号を送信することと、
前記ソース端末からの前記開始信号の成功した受信を示す第３の受信信号が検出されると前記開始信号の送信を中止することと、
前記宛先端末からＮＡＣＫ信号を送信し、それにより前記ソース端末が第１の所定の方式で応答することを強制されることと、
成功して受信されたソース端末データメッセージが検出されると前記ＮＡＣＫ信号の送信を中止することと、
前記宛先端末からＡＣＫ信号を送信し、それにより前記ソース端末が第２の所定の方式で応答することを強制されることと、
所定数のＡＣＫ信号が送信された後に前記ＡＣＫ信号の送信を中止することと
を行う、［１］の方法。
［３］
前記送信信号は、送信メッセージを伴なう同期信号からなる、［１］の方法。
［４］
前記開始信号は、開始メッセージを伴なう同期信号からなる、［２］の方法。
［５］
前記ＮＡＣＫ信号は、ＮＡＣＫメッセージを伴なう同期信号からなる、［２］の方法。
［６］
前記ＡＣＫ信号は、ＡＣＫメッセージを伴なう同期信号からなる、［２］の方法。
［７］
前記成功して受信されたソース端末データメッセージは、巡回冗長検査によって検証された前記データメッセージである、［２］の方法。
［８］
前記宛先端末が、前記ソース端末からの前記ユーザデータセグメントの不成功の受信を示す第４の受信信号の所定数を受信した場合に、第２の変調方式へ切り替えることをさらに備える、［１］の方法。
［９］
インバンド通信システムにおいて宛先端末から双方向データ送信を制御するための装置であって、
プロセッサと、
プロセッサと電子通信するメモリと、
メモリに記憶される命令と
を備え、
前記命令は、
前記宛先端末から送信信号を送信するステップと、
ソース端末からの前記送信信号の成功した受信を示す第１の受信信号が検出されると前記送信信号の送信を中止するステップと、
前記宛先端末から同期信号を送信するステップと、
第１の変調方式を使用して前記宛先端末からユーザデータセグメントを送信するステップと、
前記ソース端末からの前記ユーザデータセグメントの成功した受信を示す第２の受信信号が検出されると前記ユーザデータセグメントの送信を中止するステップと
を実行することが可能である、装置。
［１０］
前記メモリは、前記送信信号を送信するステップの前に、
前記宛先端末から開始信号を送信するステップと、
前記ソース端末からの前記開始信号の成功した受信を示す第３の受信信号が検出されると前記開始信号の送信を中止するステップと、
前記宛先端末からＮＡＣＫ信号を送信し、それにより前記ソース端末が第１の所定の方式で応答することを強制されるステップと、
成功して受信されたソース端末データメッセージが検出されると前記ＮＡＣＫ信号の送信を中止するステップと、
前記宛先端末からＡＣＫ信号を送信し、それにより前記ソース端末が第２の所定の方式で応答することを強制されるステップと、
所定数の前記ＡＣＫ信号が送信された後に前記ＡＣＫ信号の送信を中止するステップと
を実行可能な命令をさらに備える、［９］の装置。
［１１］
前記送信信号は、送信メッセージを伴なう同期信号からなる、［９］の方法。
［１２］
前記開始信号は、開始メッセージを伴なう同期信号からなる、［１０］の装置。
［１３］
前記ＮＡＣＫ信号は、ＮＡＣＫメッセージを伴なう同期信号からなる、［１０］の方法。
［１４］
前記ＡＣＫ信号は、ＡＣＫメッセージを伴なう同期信号からなる、［１０］の方法。
［１５］
前記成功して受信されたソース端末データメッセージは、巡回冗長検査によって検証された前記データメッセージである、［１０］の方法。
［１６］
前記宛先端末が、前記ソース端末からの前記ユーザデータセグメントの不成功の受信を示す第４の受信信号の所定数を受信した場合に、第２の変調方式へ切り替えることをさらに備える、［９］の方法。
［１７］
インバンド通信システムにおいて宛先端末から双方向データ送信を制御する装置であって、
前記宛先端末から送信信号を送信するための手段と、
ソース端末からの前記送信信号の成功した受信を示す第１の受信信号が検出されると前記送信信号の送信を中止するための手段と、
前記宛先端末から同期信号を送信するための手段と、
第１の変調方式を使用して前記宛先端末からユーザデータセグメントを送信するための手段と、
前記ソース端末からの前記ユーザデータセグメントの成功した受信を示す第２の受信信号が検出されると前記ユーザデータセグメントの送信を中止するための手段と
を備える、装置。
［１８］
前記送信信号を送信するための手段は、
前記宛先端末から開始信号を送信するための手段と、
前記ソース端末からの前記開始信号の成功した受信を示す第３の受信信号が検出されると前記開始信号の送信を中止するための手段と、
前記宛先端末からＮＡＣＫ信号を送信するための手段、それにより前記ソース端末が第１の所定の方式で応答することを強制される、と
成功して受信されたソース端末データメッセージが検出されると前記ＮＡＣＫ信号の送信を中止するための手段と、
前記宛先端末からＡＣＫ信号を送信するための手段、それにより前記ソース端末が第２の所定の方式で応答することを強制される、と
所定数のＡＣＫ信号が送信された後に前記ＡＣＫ信号の送信を中止するための手段と
に先行される、［１７］の装置。
［１９］
前記宛先端末が、前記ソース端末からの前記ユーザデータセグメントの不成功の受信を示す第４の受信信号の所定数を受信した場合に、第２の変調方式へ切り替えるための手段をさらに備える、［１７］の装置。

Claims (13)

  1. インバンド通信システムにおいて宛先端末から双方向データ送信を制御する方法であって、
    前記宛先端末から送信信号を送信することと、
    ソース端末からの前記送信信号の成功した受信を示す第１の受信信号が検出されると前記送信信号の送信を中止することと、
    前記宛先端末から同期信号を送信することと、
    第１の変調方式を使用して前記宛先端末からユーザデータセグメントを送信することと、
    前記ソース端末からの前記ユーザデータセグメントの成功した受信を示す第２の受信信号が検出されると前記ユーザデータセグメントの送信を中止することと、
    前記宛先端末が、前記ソース端末からの前記ユーザデータセグメントの不成功の受信を示す第３の受信信号の所定数を受信した場合に、第２の変調スキームへ切り替えることを備え、
    前記双方向データ送信は、アップリンク送信とダウンリンク送信とを具備し、
    前記アップリンク送信は、前記ソース端末から前記宛先端末への同期およびデータの送信であり、前記宛先端末によって開始され、
    前記ダウンリンク送信は、前記宛先端末から前記ソース端末への同期およびデータの転送であり、
    前記送信信号を送信することの前に、
    前記宛先端末から開始信号を送信することと、
    前記ソース端末からの前記開始信号の成功した受信を示す第４の受信信号が検出されると前記開始信号の送信を中止することと、
    前記宛先端末からＮＡＣＫ信号を送信し、それにより前記ソース端末が第１の所定の方式で応答することを強制されることと、
    成功して受信されたソース端末データメッセージが検出されると前記ＮＡＣＫ信号の送信を中止することと、
    前記宛先端末からＡＣＫ信号を送信し、それにより前記ソース端末が第２の所定の方式で応答することを強制されることと、
    所定数のＡＣＫ信号が送信された後に前記ＡＣＫ信号の送信を中止することとを行う、方法。
  2. 前記送信信号は、送信メッセージを伴なう同期信号からなる、請求項１の方法。
  3. 前記開始信号は、開始メッセージを伴なう同期信号からなる、請求項１の方法。
  4. 前記ＮＡＣＫ信号は、ＮＡＣＫメッセージを伴なう同期信号からなる、請求項１の方法。
  5. 前記ＡＣＫ信号は、ＡＣＫメッセージを伴なう同期信号からなる、請求項１の方法。
  6. 前記成功して受信されたソース端末データメッセージは、巡回冗長検査によって検証された前記データメッセージである、請求項１の方法。
  7. インバンド通信システムにおいて宛先端末から双方向データ送信を制御するための装置であって、
    プロセッサと、
    プロセッサと電子通信するメモリと、
    メモリに記憶される命令と
    を備え、
    前記命令は、
    前記宛先端末から送信信号を送信するステップと、
    ソース端末からの前記送信信号の成功した受信を示す第１の受信信号が検出されると前記送信信号の送信を中止するステップと、
    前記宛先端末から同期信号を送信するステップと、
    第１の変調方式を使用して前記宛先端末からユーザデータセグメントを送信するステップと、
    前記ソース端末からの前記ユーザデータセグメントの成功した受信を示す第２の受信信号が検出されると前記ユーザデータセグメントの送信を中止するステップと、
    前記宛先端末が、前記ソース端末からの前記ユーザデータセグメントの不成功の受信を示す第３の受信信号の所定数を受信した場合に、第２の変調スキームへ切り替えるステップと
    を実行することが可能であり、
    前記双方向データ送信は、アップリンク送信とダウンリンク送信とを具備し、
    前記アップリンク送信は、前記ソース端末から前記宛先端末への同期およびデータの送信であり、前記宛先端末によって開始され、
    前記ダウンリンク送信は、前記宛先端末から前記ソース端末への同期およびデータの転送であり、
    前記メモリは、前記送信信号を送信するステップの前に、
    前記宛先端末から開始信号を送信するステップと、
    前記ソース端末からの前記開始信号の成功した受信を示す第４の受信信号が検出されると前記開始信号の送信を中止するステップと、
    前記宛先端末からＮＡＣＫ信号を送信し、それにより前記ソース端末が第１の所定の方式で応答することを強制されるステップと、
    成功して受信されたソース端末データメッセージが検出されると前記ＮＡＣＫ信号の送信を中止するステップと、
    前記宛先端末からＡＣＫ信号を送信し、それにより前記ソース端末が第２の所定の方式で応答することを強制されるステップと、
    所定数の前記ＡＣＫ信号が送信された後に前記ＡＣＫ信号の送信を中止するステップとを実行可能な命令をさらに備える、装置。
  8. 前記送信信号は、送信メッセージを伴なう同期信号からなる、請求項７の装置。
  9. 前記開始信号は、開始メッセージを伴なう同期信号からなる、請求項７の装置。
  10. 前記ＮＡＣＫ信号は、ＮＡＣＫメッセージを伴なう同期信号からなる、請求項７の装置。
  11. 前記ＡＣＫ信号は、ＡＣＫメッセージを伴なう同期信号からなる、請求項７の装置。
  12. 前記成功して受信されたソース端末データメッセージは、巡回冗長検査によって検証された前記データメッセージである、請求項７の装置。
  13. インバンド通信システムにおいて宛先端末から双方向データ送信を制御する装置であって、
    前記宛先端末から送信信号を送信するための手段と、
    ソース端末からの前記送信信号の成功した受信を示す第１の受信信号が検出されると前記送信信号の送信を中止するための手段と、
    前記宛先端末から同期信号を送信するための手段と、
    第１の変調方式を使用して前記宛先端末からユーザデータセグメントを送信するための手段と、
    前記ソース端末からの前記ユーザデータセグメントの成功した受信を示す第２の受信信号が検出されると前記ユーザデータセグメントの送信を中止するための手段と、
    前記宛先端末が、前記ソース端末からの前記ユーザデータセグメントの不成功の受信を示す第３の受信信号の所定数を受信した場合に、第２の変調スキームへ切り替えるための手段と
    を備え、
    前記双方向データ送信は、アップリンク送信とダウンリンク送信とを具備し、
    前記アップリンク送信は、前記ソース端末から前記宛先端末への同期およびデータの送信であり、前記宛先端末によって開始され、
    前記ダウンリンク送信は、前記宛先端末から前記ソース端末への同期およびデータの転送であり、
    前記送信信号を送信するための手段は、
    前記宛先端末から開始信号を送信するための手段と、
    前記ソース端末からの前記開始信号の成功した受信を示す第４の受信信号が検出されると前記開始信号の送信を中止するための手段と、
    前記宛先端末からＮＡＣＫ信号を送信するための手段であって、それにより前記ソース端末が第１の所定の方式で応答することを強制される手段と、
    成功して受信されたソース端末データメッセージが検出されると前記ＮＡＣＫ信号の送信を中止するための手段と、
    前記宛先端末からＡＣＫ信号を送信するための手段であって、それにより前記ソース端末が第２の所定の方式で応答することを強制される手段と、
    所定数のＡＣＫ信号が送信された後に前記ＡＣＫ信号の送信を中止するための手段と、に先行される、装置。
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