KR101026341B1 - 디지털 무선 통신 네트워크들을 통한 데이터 통신용 강화된대역 내 시그널링 - Google Patents

디지털 무선 통신 네트워크들을 통한 데이터 통신용 강화된대역 내 시그널링 Download PDF

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Abstract

대역 내 시그널링 모뎀은 무선 통신 네트워크의 음성 채널을 통해 디지털 데이터를 통신한다. 인코더는 디지털 데이터를, 인간 음성의 주파수 특성들을 합성하는 오디오 톤들로 변환한다. 디지털 데이터는 또한, 통신 네트워크 내의 음성 인코딩 회로가 디지털 데이터를 나타내는 합성된 오디오 톤들을 퇴화시키는 것을 방지하도록 인코딩된다. 그 뒤, 출력부는 디지털 무선 통신 네트워크의 음성 채널에 상기 합성된 오디오 톤들을 출력한다.
Figure R1020087020168
디지털 무선 통신 네트워크, 인코더, 디코더, 오디오 톤, 음성 채널

Description

디지털 무선 통신 네트워크들을 통한 데이터 통신용 강화된 대역 내 시그널링{Enhanced in-band signaling for data communications over digital wireless telecommunications networks}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 특히 디지털 무선 네트워크 "대역 내(in-band)"의 오디오 채널을 통해 디지털 데이터를 송신하는 시스템에 관한 것이다.
셀룰러 전화는 한 사용자가 "지상선로(land line)"에 구속되지 않고 다른 사용자와 대화할 수 있도록 한다. 상기 셀폰(cell phone)은 사용자의 목소리로부터 오디오 신호들을 샘플링하는 회로를 포함한다. 이러한 음성 신호들은 A-D 변환기(converter)를 이용하여 디지털 형태로 변환된다. 이 디지털화된 음성 신호들은 음성 코더(voice coder; vocoder; 보코더)에 의해 인코딩되어 셀 네트워크(cell network)를 통해 음성 신호들을 송신하는 반송 주파수(carrier frequency) 상에서 변조된다. 음성 신호들은 무선 셀 네트워크 내의 다른 폰에, 또는 지상선로 폰 네트워크 내의 다른 폰에 무선 셀룰러 네트워크를 통해 보내진다.
다른 코더들(coders)/디코더들(decoders)(코덱들; codecs), 변조기들, 보코 더들, 자동 이득 제어기들(Automatic Gain Controllers; AGC), 아날로그-디지털 변환기들(A/D), 잡음 감소 회로들, 및 디지털-아날로그 변환기들(D/A)은 상기 셀룰러 및 지상선로 폰 네트워크들에 이용된다. 이러한 전화 구성요소들은 음성 신호들을 인코딩 및 디코딩하기 위해 다른 코딩 설계들(schemes)을 실시할 수 있다.
이러한 통신 구성요소들은 무선 및 지상선로 음성 통신 채널들을 통해 음성 신호들을 효율적으로 송신하도록 설계된다. 예를 들면, 디지털 보코더는 음성 신호들을 나타내도록 예측 코딩 기술들(predictive coding techniques)을 이용한다. 이러한 예측 코더들은 음성 채널을 통해 송신되기 전에 음성 신호들의 주파수 성분들을 압축 및 평가하는 동안 잡음(비음성 신호들)을 필터링한다.
보코더 같은 음성 통신 설비가 디지털 데이터를 송신하는데 이용될 때 문제점이 발생한다. 보코더들은 비음성 신호 같은 디지털 데이터를 나타내는 신호들을 해석할 수 있다. 보코더는 그러한 디지털 데이터 신호들을 완전히 필터링하거나 퇴화시킬 수도 있다. 그러므로, 디지털 데이터는 음성 신호들을 송신하는데 이용된 동일한 디지털 오디오 채널을 통해 신뢰성 있게 송신될 수 없다.
때때로, 사용자는 오디오 신호들과 디지털 데이터 모두를 다른 위치에 동시에 송신할 필요가 있다. 예를 들면, 셀룰러 전화 사용자는 "911" 긴급 도움 전화를 할 때, 그 사용자는 디지털 위치 데이터를 콜 센터에 보내고 동시에 교환수에게 긴급 상황을 구두로 설명할 필요가 있을 수 있다. 분리된 아날로그 무선 모뎀을 이용하는 것 없이 셀폰을 통해 이 디지털 데이터를 송신하는 것이 바람직할 것이다.
따라서, 디지털 무선 통신 네트워크의 음성 채널을 통해 디지털 데이터를 송신할 필요성이 있다.
대역 내 시그널링 모뎀(inband signaling modem)은 디지털 무선 통신 네트워크 내의 음성 채널을 통해 디지털 데이터를 통신한다. 입력부는 디지털 데이터를 수신한다. 인코더는 인간 음성의 주파수 특징들을 합성하는 오디오 톤들로 디지털 데이터를 변환한다. 디지털 데이터는 또한, 통신 네트워크 내의 음성 인코딩 회로가 디지털 데이터를 나타내는 합성된 오디오 톤들을 퇴화시키는 것을 방지하도록 인코딩된다. 그 뒤, 출력부는 디지털 무선 통신 네트워크의 음성 채널에 상기 합성된 오디오 톤들을 출력한다.
상술된 특징 및 다른 특징들과 본 발명의 장점들은 본 발명의 바람직한 실시예들의 후술되는 상세한 설명으로부터 더욱더 명확하게 될 것이며, 이는 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다.
본 발명에 의하면, 디지털 무선 통신 네트워크의 음성 채널을 통해 디지털 데이터를 용이하게 송신할 수 있다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 네트워크(12)는 사용자(23)로부터 음성 신호들(22)을 수신하는 셀폰(14)을 포함한다. 셀폰(14) 내의 음성 코더(보코더)(18)는 음성 신호들(22)을, 차후에 무선 디지털 라디오 채널(34)(셀콜; cell call)을 통해 송신되는 인코딩된 디지털 음성 신호들(31)로 인코딩한다. 콜폰(14)은 셀룰러 통신 교환 시스템(Cellular Telecommunications Switching System; CTSS)(38)에 셀콜을 릴레이시키는 셀룰러 통신 사이트(셀 사이트)(36)에 상기 인코딩된 음성 신호들(31)을 송신한다.
CTSS(38)는 셀 콜을 무선 셀룰러 네트워크(12) 내의 다른 셀폰 또는 콜이 스위칭된 회로 같은 PSTN 네트워크(42) 상의 지상선로폰에 연결하거나, 보이스 오버 IP(Voice Over IP;VoIP)콜로서 패킷 스위칭된 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크(46)를 통해 셀콜을 라우팅한다. 셀콜은 또한, PSTN 네트워크(42)로부터 셀룰러 네트워 크(12)에, 또는 PSTN 네트워크(42)로부터 IP 네트워크(46) 등으로 라우팅될 수도 있다. 셀콜은 셀폰(14)에서 초기에 입력된 목적지 폰 번호와 대응하는 전화(44)에 마침내 도달한다.
유선 또는 셀룰러 네트워크들을 통해 송신하도록 재변조(remodulation)된 신호 및 IP 네트워크(46) 및 PSTN 네트워크(42)내에서처럼, 셀룰러 네트워크(12) 내의 임의의 지점에 추가의 데이터가 삽입될 수 있다. 그러한 데이터는 라우팅 정보, 톨(toll) 또는 관세 정보 등과 관련된 시스템이 될 수 있다.
대역 내 시그널링(IBS) 모뎀(28)은 셀폰(14)이 셀룰러 네트워크(12)의 라디오 채널(34)을 통해 데이터 소스(30)로부터 디지털 데이터(29)를 송신하도록 할 수 있다. IBS 모뎀(28)은 디지털 데이터(29)를 합성된 디지털 데이터 톤들(26)로 변조한다. 디지털 데이터 톤들(26)은 보코더(28)와 같은 셀룰러 네트워크(12) 및 지상선로 네트워크(42)내의 인코딩 구성요소들이 디지털 데이터를 퇴화시키는 것을 방지한다. IBS 모뎀(28)에서 이용된 인코딩 및 변조 기술은 디지털 데이터(29)가, 음성 신호들(22)을 인코딩하기 위해 셀폰(14) 내에서 이용된 동일한 음성 코더(18)를 통해 송신되도록 한다. 자동 판매기 등과 같은 어떠한 기구가 이 기술에 의해 강화될 수 있다.
합성된 톤들은, 신호 내의 디지털 데이터 정보를 손실하지 않고 음성 코덱(voice codecd)에 의해 신호들이 인코딩되고 디코딩되도록 하는 시그널링 특징들을 가지는 디지털 데이터를 나타내는 신호들로써 규정된다. 일 예로, 주파수 시프트 키잉(FSK) 신호들은 인간 음성의 가청 범위내에서 다른 주파수들로 상기 합성된 톤들을 생성하는데 이용된다.
IBS 모뎀(28)은 음성 신호들(22) 및 디지털 데이터(29)가 동일한 셀폰 회로를 이용하여 동일한 디지털 오디오 채널을 통해 송신되도록 한다. 이것은 사용자가 분리된 무선 모뎀을 이용하여 디지털 데이터를 송신하는 것을 방지하며 셀폰 사용자가 동일한 디지털 무선 콜동안 데이터를 전송하고 대화하도록 한다.
본 발명은 디지털 데이터(29)를 합성된 오디오 톤들로 변조한다. 이것은 셀폰 보코더(18)가 디지털 데이터(29)와 관련된 이진수 값을 필터링하거나 퇴화시키는 것을 방지한다. 동일한 셀폰 트랜시버(transceiver) 및 인코딩 회로는 음성 신호들과 디지털 데이터 모두를 송신 및 수신하는데 이용된다. 이것은 IBS 모뎀(28)이 독립형 무선 모뎀에 비해 더 적거나 덜 복잡하며 더 많은 에너지 효율을 갖도록 한다. 동일한 실시예들에서, IBS 모뎀(28)은 셀폰(14) 내의 기존의 하드웨어 구성요소들만을 이용하여 소프트웨어에서 전적으로 실시된다.
하나 이상의 서버들(40)은 무선 네트워크(12), PSTN 네트워크(42) 또는 IP 네트워크(46) 내의 임의의 다양한 위치들에 배치된다. 각각의 서버(40)는 디지털 라디오 채널(34)을 통해 송신 및 수신된 디지털 데이터(29)를 인코딩, 검출 및 디코딩하는 하나 이상의 IBS 모뎀들(28)을 포함한다. 디코딩된 디지털 데이터는 서버(40)에서 처리되거나 컴퓨터(50) 같은 다른 컴퓨터에 라우팅된다.
도 2를 참조하면, IBS 모뎀(28)의 제 1 송신부는 IBS 인코더(52) 및 디지털-아날로그 변환기(D/A)(54)를 포함한다. IBS 인코더(52)는 전형적으로 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor;DSP)를 이용하여 실현된다. 데이터 소스(30)는 디지털 데이터를 무선 송신 및 수신하는데 필요한 어떤 장치를 나타낸다. 예를 들면, 데이터 소스(30)는 랩탑 컴퓨터, 팜 컴퓨터(palm computer) 또는 GPS(Global Positioning System;GPS)(도 15 참조)이 될 수 있다.
데이터 소스(30)는 IBS 인코더(52)에 디지털 비트 스트림(29)을 출력한다. IBS 인코더(52)는 디지털 데이터(29)를 디지털 무선 음성 채널을 통해 전송하기 위해 특별히 형상화된 IBS 패킷들로 변환하다. IBS 인코더(52)는 그 뒤, IBS패킷들로부터의 비트들을 차후에 D/A 변환기(54)로 공급되는 디지털 데이터 톤들로 변환한다.
IBS 모뎀(28)은 오디오 톤들의 진폭 및 위상 성분을 각각 나타내는 이진수 값들을 출력한다. D/A 변환기(54)는 이러한 디지털 값들을 차후에 셀폰(14) 상의 보조 오디오 포트(15)에 출력되는 아날로그 오디오 톤들(26)로 변환한다. 아날로그 오디오 톤들(26)은 그 뒤, 셀폰(14)에 의해 처리된다. 셀폰(14) 내의 아날로그-디지털(A/D) 변환기(16)는 합성된 아날로그 오디오 톤들(26)을 디지털 값들로 인코딩한다. 보코더(18)는 합성된 톤들(26)의 디지털 대표값들을 인코딩된 디지털 데이터(32)로 인코딩하고, 상기 인코딩된 데이터를 라디오 채널(34)을 통해 인코딩된 디지털 데이터(32)를 송신하는 트랜시버(19)에 출력한다.
D/A 변환기(26)로부터 출력된 합성된 오디오 톤들(26)의 바람직한 전압은 약 25밀리볼트 피크 투 피크(peak to peak)이다. 이 전압 레벨은 오디오 톤들(26)이 셀폰(14) 내의 음성 채널 회로를 포화시키는 것을 방지하도록 한 것이다.
디지털 데이터(29)가 셀폰(14) 내의 기존의 보조 핸즈프리 오디오 포 트(auxiliary hands free audio port;15)를 통해 공급되기 때문에, IBS 모뎀(28)은 셀폰(14)에 임의의 데이터 소스(30)를 연결할 수 있는 부품시장(after market) 장치로써 설치될 수 있다. 데이터 소스(30)는 임의의 디지털 형태로 디지털 데이터(29)를 송신할 수 있다. 예를 들면, 디지털 데이터(29)는 USB(Universal Serial Bus) 인터페이스 또는 임의의 다른 직렬 또는 병렬 인터페이스를 통해 보내질 수 있다.
도 3은 IBS 모뎀(28)의 다른 실시예를 도시한다. 도 3의 IBS 모뎀(28)은 셀폰(14)의 내부에 위치되며, 기존의 셀폰 프로세서 또는 그 자체의 구성요소들의 어떤 조합 및 기존의 셀폰 구성요소들을 이용하여 소프트웨어로 실현된다. 이 실시예에서, 셀폰(14)은 외부 데이터 소스(30)로부터 디지털 데이터(29)를 수신하는 데이터 포트(56)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 디지털 데이터 소스(30)는 셀폰(14) 내에 있다. 예를 들면, 데이터 소스(30)는 GPS 위성(도 14)으로부터 글로벌 위치 데이터를 수신하기 위한 GPS 수신기(미 도시)를 포함하는 GPS 칩이 될 수 있다.
상술한 바와 같은 도 3의 IBS 인코더(52)는 전형적으로 DSP를 이용하여 소프트웨어로 실현되며, 보코더(18)를 실시하기 위해 이용된 동일한 DSP를 이용할 수도 있다. D/A 변환기(54)는 셀폰(14)의 내부 A/D 변환기(16)에 디지털 데이터(29)를 나타내는 합성된 오디오 톤들을 출력한다. 대안의 실시예의 IBS 인코더(52)는, 디지털 데이터(29)를 오디오 톤들로 합성할 뿐만 아니라 디지털 주파수 값들로 양자화한다. IBS 인코더(52)는 그 뒤, 양자화된 데이터(55)를 직접적으로 보코더(18)에 출력한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, IBS 인코더((52)는 보코더(18)를 실행시키는 동일한 DSP의 소프트웨어로 전적으로 실시된다.
보코더(18)는 무선 통신 네트워크(12;도 1)와 관련된 특정 인코딩 설계를 이용한다. 예를 들면, 보코더(18)는 음성 신호들을 디지털 CDMA 신호들로 변환하는 VCELP 인코더가 될 수 있다. A/D 변환기(16), D/A 변환기(54) 및 트랜시버(19)는 본 기술에서 숙련된 자들에게 공지된 기존의 셀폰 구성요소들이다.
IBS 인코더(52)는 디지털 데이터(29)가 음성 신호들을 송신하는 동일한 셀폰 회로를 이용하여 송신되도록 함을 인식하는 것이 중요하다. IBS 인코더(52)는, A/D 변환기(16), 보코더(18), 또는 트랜시버(19)에 의해 수행되는, 임의의 신호 근사치, 양자화, 인코딩, 변조 등이 디지털 데이터(29)로부터의 임의의 비트들을 손상시키거나 필터링하는 것을 방지한다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 IBS 인코더(52)의 상세도이다. 데이터 버퍼(58)는 데이터 소스(30)로부터의 이진수 비트 스트림(29)을 저장한다. 패킷타이저(packetizer;60)는 버퍼(58) 내의 비트들을 IBS 패킷 패이로드(payload)를 포함하는 바이트들로 구분 짓는다. 패킷 포맷터(packet formatter; 62)는 IBS 패킷 패이로드의 퇴화를 방지하는데 조력하는 패킷 프리앰블(preamble) 및 포스트앰블(postamble)을 추가한다. IBS 변조기(64)는 그 뒤 디지털 데이터 톤들(69)을 생성하기 위해 상기 비트들을 2 또는 그 이상의 다른 주파수들(66,68)을 갖는 IBS 패킷으로 변조한다.
음성 채널들에서의 디지털 데이터의 손상 방지
*셀폰 음성 코더들은 인간 음성과 관련된 모든 정보를 전송하지 않고 음성 신호들을 묘사하도록 시도하는 예측 코딩 기술들을 이용함에 의해 음성 채널들의 대역폭을 증가시킨다. 임의의 이상한 주파수들 또는 톤들이 음성 채널(즉, 디지털 데이터를 나타내는 주파수들)에서 발생하는 경우, 그러한 주파수들은 보코더(18)(도 2)에 의해 버려질 수 있다. 예를 들면, 디지털 데이터 톤들의 진폭이 보통의 음성 신호들보다 더 크거나, 또는 동일한 디지털 데이터 톤이 시간 기간 동안 너무 길게 생성되는 경우, 보코더(18)는 그 높은 진폭 또는 연장된 주파수 신호를 필터링할 수 있다. 어떻게 디지털 데이터 톤들이 인코딩되느냐에 따라, 그러한 이상한 오디오 톤들에 의해 나타난 디지털 비트들은 음성 채널로부터 부분적으로 또는 전적으로 제거될 수 있다.
IBS 인코더(52)는 음성 코더들이 디지털 데이터를 나타내는 톤들을 필터링 또는 퇴화시키지 않는 방식으로 디지털 데이터(29)를 인코딩한다. IBS 인코더(52)는 진폭들, 시간 주기들 및 이진수 비트 값들을 나타내는데 이용된 합성된 오디오 톤들의 패턴들을 제어함으로써 이를 행한다.
도 5를 참조하면, 패킷 포맷터(62)(도 4)는 IBS 패킷(70)의 프론트에 패킷 프리앰블(73) 및 헤더(75)를 추가한다. 패킷 프리앰블(73)은 프리앰블 패턴(72)과 동기화 패턴(74; sync pattern)을 포함한다. 체크섬(checksum;78) 및 패킷 포스트앰블(79)은 IBS 패킷(70)의 백엔드(backend)에 부착된다.
도 6은 IBS 변조기(64)(도 4)로부터 출력된 합성된 디지털 데이터 톤들(69)을 도시한다. IBS 변조기(64)(도 4)는 IBS 패킷(70) 내의 디지털 비트들을 두 개의 서로 다른 톤들 중 하나로 변환한다. 제 1 톤은 f1 주파수로 생성되고 이진수 "1"값을 나타내며, 제 2 톤은 f2 주파수로 생성되며 이진수 "0" 값으로 나타낸다. 일 실시예에서, f1 주파수는 600Hz이고 f2 주파수는 500Hz이다.
이진수 비트 값들을 나타내는 톤들을 생성하기 위한 가장 효율적인 주파수 범위는 400Hz와 1600Hz사이의 범위에 있도록 결정된다. IBS 변조기(64)는 f1 및 f2주파수들에 대한 다른 진폭 및 위상 값들을 나타내는 디지털 값들을 생성하는데 이용된 사인 및 코사인 테이블들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 디지털 데이터는 100비트/초의 보드 레이트(baud rate)로 라디오 채널(34) 상에 출력된다. 이 보드 레이트는 폭넓은 다양한 다른 셀룰러 전화 음성 코더들에 의해 디지털 오디오 데이터의 퇴화를 방지하는데 효율적임이 발견되었다. 각각의 f1 및 f2 톤에 대한 사인 파형은 0 진폭 지점에서 시작 및 끝나서 10밀리초의 기간동안 연속한다. 8개의 샘플들이 각각의 디지털 데이터 톤에 대해 생성된다.
도 7을 참조하면, 자동 이득 조절기(AGC)(80)는 셀폰(14)에 이용된 하나의 인코딩 함수이다. AGC(8)는 음성 코더(18)를 실행하는 동일한 DSP 내에 위치된 소프트웨어 일 수 있다. AGC(8)는 음성 신호들에서의 순간적인 에너지 변화들을 스케일한다. 어떠한 음성 신호들도, IBS 패킷(70)의 시작을 포함하는 오디오 톤들(82)의 시리즈에 의해 후속되는 시간 기간동안 AGC(80)로 공급되지 않는 상황들이 있다. AGC(80)는 IBS 패킷(70)의 시작에서 톤들(82)의 제 1그룹을 스케일한다. AGC(80)는 EH한 IBS 패킷(70)의 종료이후 0 신호 레벨(84)에서 전방에 보여지며, 그의 예측 스케일링 설계의 일부로서 IBS 패킷(70)의 끝단에서 톤들(83)을 스케일할 것이다. 이 스케일링은 순간적인 에너지 변화들이 음성 채널에서 발생할 때 신호 및 잡음의 과도한 증폭을 방지한다.
도 6에 이전에 도시한 바와 같이, IBS 패킷(70)의 "1" 및 "0" 비트들은 각각 톤 f1 및 f2를 나타낸다. 이러한 톤들이 AGC(80)에 의해 스케일되는 경우, 그러한 주파수들로 나타내어진 디지털 비트들은 인코딩되는 동안 떨어질 수 있다. 예를 들면, 보코더(18)는 잡음으로써 스케일된 톤들을 인식할 수 있어 오디오 채널로부터 그들을 필터링할 수 있다. 디지털 데이터를 나타내는 톤들의 비의도된 필터링을 방지하기 위해, 도 5의 IBS 패킷(70)은 프리앰블 비트들(72)과 포스트앰블 비트들(79)을 포함한다. 프리앰블 비트들(72) 및 포스트앰블 비트들(79)은 데이터 소스로부터의 어떠한 디지털 데이터 비트들(29)을 포함하지 않지만, IBS 패킷(70)을 검출 또는 인코딩하기 위해 필요하지 않은 특정 수의 희생 비트(들)을 포함한다. 프리앰블 및 포스트앰블의 이러한 희생 비트들을 위해 생성된 톤들은 IBS 패킷 패이로드(76)에 포함된 임의의 디지털 데이터에 영향을 미치지 않고 AGC(80)에 의해 스케일되거나 필터링될 수 있다.
프리앰블(72) 내의 비트 패턴 및 동기화 패턴(74)은 패킷 패이로드(76)의 퇴화를 추가로 방지하기 위해 구체적으로 형상화된다. 랜덤 시퀀스(random sequence) 및/또는 비트들의 교번 "1"-"0" 시퀀스는 프리앰블(72) 및/또는 동기화 패턴(74)에서 이용된다. 이러한 교번 또는 랜덤 비트 패턴들은 셀폰 보코더(18)(도 2참조)의 적응 필터들이 IBS 패킷(70)의 나머지 비트들을 나타내는 톤들을 필터링하는 것을 방지한다.
도 8을 참조하면, 적응 필터들은 무선 네트워크를 통해 현재 송신되고 있는 주파수들 주위에 적응시킨다. 예를 들면, 어떤 f1 톤의 긴 주기가 현재 송신되고 있는 경우, 셀폰에서 이용된 적응 필터는 필터(86)에 의해 도시된 바와 같은 그 f1주파수 스펙트럼 주위에 적응될 수 있다.
다른 주파수 f2 에서의 다른 짧은 톤은 F1 톤들의 긴 주기를 즉시 따를 수 있다. 필터(86)가 적응하기에 너무 느린 경우, 제 1의 f2 톤들은 음성 채널로부터 거의 필터링될 수 없다. 필터링된 f2 톤이 IBS비트 스트림 내의 비트들을 나타내는 경우, 그러한 비트들은 손실된다.
셀폰 내의 적응 필터들이 비트들을 드롭핑(dropping)하는 것을 방지하기 위해, 프리앰블(73)의 일부는 랜덤 또는 교번 "1"-"0" 비트 패턴을 포함한다. 이것은 필터(88)에 의해 도시된 바와 같이 적응 필터를 미리 조정한다. 프리앰블(73)(도 5)은 패킷 패이로드(76)에서 발생하거나 발생하기 쉬운 어떤 비트 시퀀스의 일부를 포함하려고 시도한다. 예를 들면, IBS 인코더(52)는 패이로드(76) 내의 비트 패턴에 앞서는 것처럼 보일 수 있다. 인코더(52)는 그 뒤 패킷 패이로드 내의 비트들의 시퀀스를 나타내기 위해 프리앰블의 일부의 비트들의 서브셋을 배치할 수 있다.
이것은, IBS 패킷 패이로드(76)로 후속하려고 하는 유사한 시퀀스에서 그리고 동일한 기간에, 동일한 f2 및 f2 주파수들에 대한 적응 필터를 미리 조정한다. 따라서, 적응 필터는 송신되고 있는 디지털 데이터를 실질적으로 나타내는 톤들을 보다 적게 필터링하려고 한다.
도 9는 라디오 채널(34)의 음성 및 데이터 신호들을 수신하는 수신 회로(91)의 블록도이다. IBS 모뎀(28)은 또한, 라디오 채널(34)에 송신된 디지털 데이터 톤들을 검출 및 디코딩하는 IBS 디코더(98)를 포함한다. 수신 회로(91)는 콜 사이트들(36)(도 1)로부터의 무선 송신들을 수신하는 CTSS(38)(도 1)에 배치된다. 동일한 수신 회로(910)는 또한, 셀폰(14) 내에 배치된다.
도 2 및 도 3에서 상술한 바와 같이, IBS 모뎀(28)의 디코더 부분은 셀폰(14)외부에 있을 수 있고 또는 셀폰(14) 내부에 있을 수 있다. 점선(104)은 셀폰 외부에 있는 IBS 모뎀(28)을 도시하고, 점선(106)은 셀폰 내부에 있는 IBS 모뎀(29)을 도시한다. IBS 모뎀들(14)은 PSTN 네트워크(42) 또는 IP 네트워크(46)(도 1) 내의 어떤 전화 위치에 배치될 수 있다. 수신 회로(910)는 IBS 모뎀(28)이 지상선로에 결합될 때 다를 수 있다. 그러나, IBS 모뎀(28)은 폰 선로의 음성 채널을 통해 합성된 톤들을 송신 및 수신함에 의해 동일한 원리하에 동작한다.
라디오 채널(34) 내의 신호들은 트랜시버(90)에 의해 수신된다. 보코더(92)는 수신된 신호들을 디코딩한다. 예를 들면, 보코더(92)는 TDMA, CDMA, AMPS 등으로 송신된 신호들을 디코딩할 수 있다. D/A 변환기(94)는 그 뒤, 디지털 음성 신호들을 아날로그 신호들로 변환한다. 아날로그 음성 신호들은 그 뒤, 오디오 스피커(17)로부터 출력된다.
IBS 모뎀(28)이 수신 회로(91) 외부에 있는 경우, A/D 변환기(96)는 아날로그 신호들을 다시 디지털 신호들로 변환한다. IBS 디코더(98)는 디지털 데이터로 나타난 임의의 톤들을 다시 디지털 IBS 패킷들로 복조한다. 패킷 해체 기(100;packet disassembler)는 IBS 패킷들(70)로부터 패킷 패이로드를 해체하고 디코딩된 디지털 데이터를 데이터 버퍼(102)에 저장한다.
도 10은 도 9의 IBS 디코더(98)가 어떻게 동작하는지를 설명하는 상태도이다. IBS 디코더(98)는 라디오 채널(34)로부터 수신된 오디오 신호들을 반복적으로 샘플링하고 디코딩한다. 상태(110)는 디지털 데이터를 나타내는 오디오 신호의 톤들에 대해 검색한다. 디지털 데이터 톤들의 주파수 범위 내의 톤들에 대해, 신호대 잡음비(SNR;Signal to Noise Ratio)가 미리 선택된 값보다 더 큰 경우, IBS 디코더(98)는 활성 상태(active state;112)로 간다. 활성 상태(112)는 톤 샘플들을 수집한다. 활성 상태(112)의 임의의 시간 기간에, SNR이 활성 문턱값 아래로 떨어지거나, 충분한 톤 샘플들이 수집되기 이전에 타임아웃에 도달하는 경우, IBS 디코더(98)는 검색 상태(110)에 복귀하고 디지털 데이터 톤들에 대해 검색하도록 다시 시작한다.
많은 샘플들이 수집된 이후, IBS 디코더(98)는 IBS 패킷(70)(도 5) 내의 프리앰블(73)을 식별하는 비트들을 기다린다. 프리앰블(73)이 검색되면, IBS 디코더(98)는 클럭 회복 상태(114)로 이동한다. 클럭 회복 상태(114)는 IBS 패킷(70)(도 5)의 동기화 패턴(74)과 동기한다. IBS 디코더(98)은 그 뒤 상태(116) 내의 패킷 패이로드(76)를 복조한다. 프리앰블(73)이 발견되지 않으면, IBS 디코더(98)는 검색 상태(110)으로 다시 돌아가고 IBS 패킷(70)의 시작에 대해 검색을 다시 시작한다.
IBS 디코더(98)는 모든 패킷 패이로드(76)를 복조한뒤, 유효 IBS 패킷(70)이 성공적으로 복조된 최종 확증으로써 체크섬(78)을 실행한다. 그 뒤, 제어는 검색 상태(110)에 다시 복귀되고 그 다음 IBS 패킷(70)에 대한 검색이 시작된다.
도 11은 IBS 디코더(98)의 검색 상태(110)에 대한 상세도면이다. 검색 상태(110)는 대역 내(in band) 및 대역 외(out of band) 필터링을 이용한다. "대역 내"는, 디지털 데이터 이진수 "1"값(500Hz) 및 디지털 데이터 이진수 "0"값(600Hz)을 나타내는 2개의 톤들의 주파수 범위내에서 톤들을 나타내기 위해 후술되는 논의에서 이용된다.
제 1 대역 통과 필터(110; 대역 내)는 약 400Hz 내지 약 700Hz의 주파수 범위내의 오디오 채널에서 신호들에 대한 에너지를 측정한다. 제 2 대역 통과 필터(120; 대역 외)는 400Hz~700Hz 범위 밖의 신호들에 대한 오디오 채널의 에너지를 측정한다. 신호대 잡음비(SNR)는 대역 내 에너지와 대역 외 에너지 사이의 블록(122)에서 계산된다. 디지털 데이터를 나타내는 톤들이 오디오 채널 내에 존재하면, 대역 내 필터(118)에 의해 측정된 에너지는 대역 외 필터(120)에 의해 측정된 에너지보다 훨씬 더 클 것이다.
SNR이 비교기 박스(124) 내의 선택된 문턱값 아내에 있는 경우, 오디오 채널의 신호들은 음성 신호들 또는 잡음을 실제의 것으로 결정된다. SNR이 문턱값보다 높을 경우, IBS 디코더(98)는 대역 내 디지털 데이터를 나타내는 톤들을 결정한다. 디지털 데이터가 선택될 때, IBS 디코더(98)는 IBS 패킷(70)의 시작에 대한 검색을 개시하기 위해 활성 상태(112)(도 10)로 이동한다.
도 12는 IBS 디코더(98)에 대한 활성 상태(1120)를 도시한다. 블록(130)은, 대역 내 톤이 오디오 채널에 검색될때 검색 상태(110)에 의해서 윈도우된다. 오디오 톤들에 대한 샘플들은 단일 이진수 비트와 관련된 많은 샘플들로 블록(133)에서 보여진다. 일 실시예에서, 디지털 데이터 톤의 80개의 샘플들이 취해지고, 0들로 메워진후, 이산 퓨리에 변환(DFT)들로 상관된다.
제 1 DFT는 500Hz를 나타내는 계수들을 가지며 블록(134)내의 윈도우된 데이터에 적응된다. 제 1 DFT는 샘플들이 500Hz 톤("0" 이진수 비트값)을 포함하는 경우 높은 상관값을 생성한다. 제 2 DFT는 600Hz톤을 나타내며 블록(136) 내에 윈도우된 샘플들에 적용된다. 제 2 DFT는 윈도우된 샘플들이 600Hz톤("1"이진수 비트값)을 포함하는 경우 높은 상관값을 생성한다. 블록(138)은 500Hz DFT 또는 600Hz DFT가 가장 큰 상관값을 산출함에 따라 윈도우된 데이터에 대한 이진수 "0" 또는 이진수 "1" 비트 값을 선택한다.
결정 블록(140) 내의 IBS디코더(98)는 IBS패킷(70)의 프리앰블이 검출될 때까지 톤들을 복조하도록 계속적으로 이루어진다. IBS 디코더(98)는 그 뒤, IBS 패킷(70)(도 5)의 동기화 패턴(74)과 동기하도록 블록 회복 상태(114)(도 13)로 이동한다. 프리앰블(73)이 확증될 수 있기 전에 복조될 더 많은 비트들이 필요한 경우, 결정 블록(140)은 블록(132)에 복귀하며 디지털 데이터 톤들의 그 다음 80개의 샘플들은 윈도우되어 복조된다.
도 13은 IBS 디코더(98)에 대한 블록 회복 상태(114)를 나타낸다. IBS 패킷(70) 내의 프리앰블(73)이 활성 상태(1120)에서 검출된 이후, 클록 회복 상태(114)는 동기화 패턴(74)(도 5)과 관련된 그 다음 열의 비트들을 복조한다. 클록 회복 상태(114)는 활성 상태(112)에 기술된 상관 필터들의 중앙으로 톤 샘플들을 배열한다. 이것은 IBS 패킷 패이로드(76)를 복조할 때 디코더의 정확도를 개선한다.
결정 블록(142)은 IBS 패킷(70) 내의 동기화 패턴(74)을 찾는다. 그 다음 톤을 복조한 이후, 동기화 패턴(74)이 발견되지 않으면, 결정 블록(142)은 블록(148) 내의 하나의 샘플에 의해 동기화 패턴(74)을 샘플링하기 위해 이용된 윈도우를 오프셋(offset)한다. 그 뒤, 결정 블록(150)은 동기화 패턴(74)에 대해 재점검한다. 동기화 패턴(74)이 발견되면, 결정 블록(144)은 검출된 동기화 패턴에 대한 전력비(power ratio)를 결정한다. 이 전력비는 복조기가 동기화 패턴과 얼마나 잘 동기되는지의 신뢰성 인자(confidence factor)를 나타낸다. 전력비는 샘플링 위치들이 시프트된 다른 윈도우에 대해 유도된 전력비와 비교된다. 전력비가 이전의 샘플링 위치보다 더 크면, 전력비는 블록(146) 내의 새로운 최대 전력비로서 기억된다.
동기화 패턴(74)에 대하 전력비가 이전에 측정된 전력비보다 적은 경우, 블록(148) 내의 디코더는 하나의 샘플 위치에 의해 샘플링 윈도우를 오프셋한다. 그 뒤, 전력비는 시프트된 윈도우에 대해 결정되어 결정 블록(144)내의 현재 최대 전력비와 비교된다. 윈도우는 최대 전력비가 동기화 패턴(74)에 대해 발견될 때 까지 시프트된다. 최대 전력비에서의 윈도우 오프셋 값은 IBS 패킷 헤더(75) 내의 제 1 비트(77)(도 5)의 중앙 샘플로 복조기 상관 필터들을 배열하기 위해 이용된다.
IBS 디코더(89)는, 식별된 윈도우 오프셋이 패킷 패이로드 비트들(76)과 체크섬 비트들(78)을 나타내는 나머지 500 및 600Hz 톤들을 복조하는데 이용된다. 복 조 상태(116)는 활성 상태(도 12)와 같은 방식으로 DFT로 f1 및 f2 톤들을 상관한다. 체크섬 비트들(78)은 그 뒤, 유효 IBS 패킷이 수신되어 정확하게 디코딩되는 것을 확증하기 위해 최종 체크로써 이용된다.
도 14는 셀룰러 전화(14)에 연결된 배터리 팩내에 위치된 IBS모뎀(28)의 도면이다. 핸즈프리 오디오 채널핀(200)은 IBS 모뎀(28)을 셀폰(14) 내의 음성 채널(202)에 결합시킨다. 스위치(204)는 마이크로폰(17)로부터 음성 신호들을, 또는 IBS 모뎀(28)으로부터 디지털 데이터 톤들을 음성 채널(202)에 결합한다.
스위치(204)는 셀폰(14)의 스크린(미 도시) 상의 메뉴를 통해 또는, 배터리 팩(208)의 뒷면 끝부분 외부에 있는 버튼(206)에 의해 제어된다. 스위칭(204)는 또한, 셀폰(14)의 키보드 상의 키들 중 하나에 의해 제어될 수도 있다.
버튼(206)은 또한, IBS 모뎀(28)을 통해 제공된 다른 기능들을 개시하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, GPS는 배터리 팩(208) 내에 배치된 GPS 수신기(210)를 포함한다. GPS 수신기(210)는 GPS 위성(212)으로부터 GPS데이터를 수신한다. 셀폰 운영자는 긴급 상황 중에 간단히 버튼(206)을 누른다. 버튼(206)을 누르면 자동으로 GPS 수신기(210)가 GPS 위성(212)로부터 GPS 데이터를 수집하도록 한다. 동시에, 스위칭(204)는 셀폰(14)의 음성 채널(202) 상의 IBS 모뎀(28)에 접속한다. 그 뒤, IBS 모뎀(28)이 활성화된다. GPS 데이터가 IBS 모뎀(28)에 수집되자 마자, 데이터가 포맷되며, IBS 모뎀(28)에 의해 셀폰(14)의 음성 채널(202)에 인코딩되어 출력된다.
사용자(23)는 폰 번호를 손으로 누른 뒤 어느 때에나 버튼(206)을 누를 수 있다. 오디오 채널이 다른 엔드포인트와 설정된 이후, 사용자(23)는 버튼(206)을 누른다. 스위칭(204)는 IBS 모뎀(28)에 연결되고 IBS 모뎀(28)은 활성화된다. GPS 데이터(또는 다른 디지털 소스)는 그 뒤, 설정된 오디오 채널을 통해 엔드포인트에 IBS 모뎀(28)을 통해 디지털 데이터 톤들을 보낸다. 데이터가 성공적으로 송신된 이후, 사용자는 오디오 수신기(17)에 스위칭(204)을 다시 재연결하는 버튼(2060 배열을 누른다.
도 15는 IBS 모뎀(28)에 연결될 수 있는 다른 형태들의 데이터 소스들을 도시한다. 팜 컴퓨터(212) 중 임의의 하나, GPS 수신기(214) 또는 컴퓨터(216) 등은 IBS 모뎀(28)에 결합될 수 있다. IBS 모뎀(28)은 장치로부터 출력된 비트들을, 차후에 무선 네트워크의 라디오 채널(34)을 통해 출력되는 디지털 데이터 톤들로 변환한다. 데이터가 셀폰(14)을 통해 다른 엔드포인트에 송신될 수 있기 때문에, 어떠한 장치들(212,214,216)도 분리된 무선 모뎀을 필요로하지 않는다.
사운드 카드 내의 대역 내 시그널링 모뎀의 실시
IBS 모뎀은 표준 컴퓨터 사운드 카드에서 실시될 수 있다. 도 16을 참조하면, Creative Labs, Inc.사에 의해 제조된 사운드 블라스터 카드(Sound Blaster card), 1523 시마론 플라자(Cimarron Plaza), 스틸워터(Stillwater), OK 74075 같은 사운드 카드(252)는 컴퓨터(250) 내에 포함된다. 사운드 카드(252)의 스피커 출력(253)은 셀폰(258) 상의 핸즈 프리포트(hands free port;257)에 오디오 톤들을 출력한다. 사운드 카드(252) 상의 마이크로폰 입력(259)은 셀폰(258)의 스피커 출력에 연결된다.
컴퓨터는 디지털 데이터를, 합성된 오디오 톤들을 출력하기 위해 사운드 카드(252)에 의해 이용된 오디오 채널 형태로 변환하는 프로세서(254)를 포함한다. 셀폰(258)은 무선 통신 네트워크의 음성 채널을 통해 그러한 오디오 톤들을 인코딩 및 송신한다. 셀 사이트(261)는 송신된 오디오 톤들을 수신하여 PSTN 네트워크(263)를 통해 오디오 톤들을 진행시킨다. 컴퓨터(262)는 폰콜의 목적지 위치에서 전화선로(260)에 연결된다. 다른 사운드 카드(264) 및 컴퓨터(262) 내의 프로세서(266)는 오디오 톤들을 디지털 데이터로 다시 복조한다. 오디오 톤들에 의해 나타내어진 디지털 데이터는 컴퓨터(262) 상에 디스플레이된다. 사운드 카드들은 데이터를 인코딩, 디코딩 또는 인코딩과 디코딩 모두를 위해 이용될 수 있다. 사운드 카드들은 컴퓨터(250), 컴퓨터(262) 또는 이들 모두에서 이용될 수 있다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 데이터 파일들, GPS 데이터, 사용자에 의해 키보드로 입력된 데이터, 또는 임의의 다른 데이터는 컴퓨터(250)에 의해 블록(270) 내의 IBS 패킷들로 형상화된다. 패킷화 패킷 형상화는 도 4 및 도 5에 개시된다. IBS 패킷들 내의 이진수 비트값들은 합성된 오디오 톤들을 생성하기 위해 사운드 카드(252)(도 16)에 의해 이용된 디지털 포맷으로 블록(272) 내에서 변환된다. 예를 들면, IBS 패킷 내의 이진수 "1" 비트 값들은 제 1 f1주파수를 나타내는 디지털 포맷으로 변환되고, 이진수 "0"비트 값들은 제 2 f2 주파수 톤으로 변환된다. f1 및 f2 톤들은 도 6에 개시된 방식과 유사하게 생성된다.
블록(274) 내의 사운드 카드는 도 3에 개시된 디지털-아날로그 변환기(54) 및 IBS 인코더(52)와 유사한 방식으로 이진수 비트값들을 나타내는 아날로그 톤들 을 출력한다. 블록(276) 내의 셀폰은 오디오 톤들을 인코딩하여 인코딩된 오디오 톤들을 블록(278) 내의 무선 통신 네트워크 내의 음성 채널을 통해 송신한다.
도 16 및 도 18을 참조하면, 셀룰러 톤콜은 목적지 폰번호로 설정된다. 블록(280)에서, 사용자는 울리는 폰선로를 집어내고 또는 셀룰러 폰콜의 목적지단에서의 컴퓨터(262)(도 16)는 전화선로(260)으로부터 울리는 신호를 검출하도록 프로그램된다. 링 신호(ring signal)가 검출되면, 사용자 또는 블록(282) 내의 컴퓨터(262)는 전화선로(260) 상에 "훅-오프(hook-off)" 신호를 생성한다. 블록(284) 내의 사운드 카드(264)는 디지털 데이터로 전화 선로(260) 상의 오디오 톤들을 변환함으로써 아날로그-디지털 변환기처럼 동작한다. 프로세서(266)(도 16)와 접합된 사운드 카드(264)는 도 9 내지 도 13에 개시된 IBS 디코더(98)와 유사한 IBS 오디오 톤들을 디코딩한다. 검출된 IBS 톤들의 디지털 표현은 블록(290) 내의 컴퓨터(262) 스크린상에 디스플레이된다.
일 예로, 사용자는 셀폰(258)에 대한 위치를 발견하기를 원한다. 사용자는 셀폰(258)에 대한 폰 번호를 다이얼하도록 컴퓨터(262)(도 16)에 지시한다. 컴퓨터(262)는 GPS 위치 데이터를 재전송하도록 셀폰(258)을 직접연결하는 IBS 톤들을 전송하도록 사운드 카드(264)를 이용한다. 컴퓨터(250)는 GPS 수신기를 가질 수 있고 셀폰(258)은 독립형 GPS 수신기를 가질 수 있다. GPS 수신기 및 IBS 모뎀이 도 2 내지 도 9에 도시된 바와 같이 셀폰(258) 내부에 있는 경우, 컴퓨터(250)는 셀폰(258)에 연결될 필요가 없다.
GPS 데이터는 도 17에 개시된 바와 같이 사운드 카드(252)에 의해, 또는 도 2 내지 도 9에 도시된 바와 같이 내부 IBS 모뎀을 통해 IBS 톤들로 변환된다. GPS 데이터를 나타내는 IBS 톤들은 전화 선로(260)에 PSTN 네트워크(263) 및 무선 통신 채널을 통해 다시 송신된다. 컴퓨터(262) 내의 사운드 카드(264)는 IBS 오디오 톤들에 대한 폰 선로(260)를 모니터링한다. 검출될 때, IBS 톤들은 디지털 GPS 데이터로 다시 변환되고 컴퓨터(262)의 스크린상으로 사용자에게 프로세서(266)에 의해 디스플레이된다. 그 뒤, 컴퓨터(262) 내의 맵핑 프로세서(mapping process)는 GPS 경도 및 위도 값들을 주, 도시 및 거리 주소로 변환한다.
동기화
도 19는 IBS 디코더(300) 내의 IBS 모뎀을 복조 및 동기화하기 위한 대안의 기술을 도시한다. IBS 오디오 톤들은 인터페이스(301)에서 무선 통신 네트워크의 음성 채널을 통해 수신된다. 수신된 톤들은 A/D 변환기(302)에 의해 아날로그에서 디지털 형태로 변환된다. IBS 신호 검출기(304)는 도 11에 개시된 바와 같은 방식으로 IBS 오디오 톤들의 존재를 검출한다.
대안의 동기화 기술은 배율기들(306,308)로 베이스밴드들을 합성하기 위해 IBS 신호들을 튜닝하는 디코더(300)로 시작한다. 배율기(306)는 제 1 및 제 2 IBS 주파수들(f1,f2)에서의 임의의 IBS 톤들을 DC로 효율적으로 이동시킨다. 이 제 1 베이스밴드 신호를 SA'로 칭하고 제 2 베이스밴드 신호를 SB'로 칭한다. 정합된 필터 뱅크(matched filter bank;310)는 이진수 "1"과 이진수 "0" 값들을 나타내는 2개의 오디오 톤들에 대한 기대된 펄스형태들을 갖는 베이스밴드 신호들에 정합된 필터들을 적용시킨다. 정합된 필터 뱅크(310)으로부터 출력된 SA신호는 이진수 1값을 나타내고 SB는 이진수 0값을 나타낸다. 정합된 필터 뱅크는 또한, SA 또는 SB신호들에 존재할 수 있는 무선 통신 채널의 공지된 특성들에 대해 계산하도록 필터링 단계를 추가할 수 있다.
정합된 필터는 변조기에 적용된 펄스 형태를 정합하도록 선택된다. 펄스 형태는 시그널링 대역폭, 비트 레이트와 심볼간 간섭의 사이에서 최상의 교환을 위해 선택된다. 펄스 형태 필터는 변조기의 숫자 발진기(numerical oscillator)의 적분된 펄스에 적용된다.
IBS 동기화기(312)는 IBS 패킷의 프론트에 부착된 동기화 패턴으로 변조기를 배열한다. SA 및 SB로부터의 샘플들의 세그먼트들(316)는 샘플 시작 시간(TB)을 따라 동기 복조기(314)에 입력된다. 복조기(314)는 상기 복조기가 동기화 패턴의 시작 비트와 얼마나 긴밀하게 동기되는지를 나타내는 IBS 동기화기(312)에 전력값(320)을 출력한다. IBS 동기화기(312)는 IBS 패킷 내의 나머지 비트들을 복조하기 위해 최적 동기 시작 시간(*TB)을 결정하도록 각각의 샘플 시작 시간(TB)에 대한 전력값들(320)을 이용한다. IBS 패킷 변조기(322)는 그 뒤, SA 및 SB 신호들로부터 이진수 비트 값들을 복조하기 위해 최적 시작 시간(*TB)을 이용한다.
도 20은 도 19의 IBS 패킷 복조기(322) 및 동기 복조기(314)에 대한 더 상세한 설명을 도시한다. 제 1 적분기(324)는 SA신호에 대한 샘플들의 제 1 세그먼트를 적분한다. 상기 적분기는 샘플 시작 시간(TB)에서 시작하여 하나의 IBS 비트(보드 시간)의 기간(T)을 나타내는 N개의 샘플들을 적분한다. 정류기(326)는 적분값의 크기를 가산기(322)로 공급한다. 동일한 방식으로, 적분기(328)은 샘플 시작 시간(TB)에서 시작하는 신호 SB에 대한 샘플들의 세그먼트들을 적분한다. 정류기(330)는 SB 신호의 적분된 세그먼트의 크기를 가산기(322)에 공급한다. 가산기(322)의 출력은 동기화기(312)에 다시 공급되는 전력 신호(320)이다. IBS 패킷 복조기(322)(도 19)는 또한, SA 및 SB 신호들의 크기들에 따라 이진수 1값 또는 이진수 0값을 생성하는 비교기(334)를 포함한다.
더 설명하기 위해, 도 21은 정합된 필터 뱅크(310)로부터 출력된 신호들 SA 및 SB의 표시를 도시한다. SA 및 SB 신호의 많은 샘플들(336)은 하나의 IBS 톤의 비트 기간(T)을 나타낸다. 도 21에 도시된 예에서, 5개의 샘플들은 각각의 비트 기간(T)에 대해 취해진다. 샘플 시작 시간(TB)은 각각의 적분에 대한 하나의 샘플로 시프트된다. 제 1 적분에 대한 시작 샘플은 샘플 시작 시간(Tb1)에서 시작한다. 도 21에 도시된 바와 같이, 샘플 시작 시간(Tb1)은 이진수 "1"값을 나타내는 SA신호 또는 이진수 "0"값을 나타내는 SB로 배열되지 않는다. 도 20의 동기 복조기(314)는 Tb1에 대한 0.0의 전력 출력 값을 생성한다.
샘플 시작 시간(TB2)이 이용될 때, 복조기(314)는 -2.0의 출력 값을 생성한다. 샘플 시작 시간(TB3)은 신호 SB의 "0"톤의 시작과의 최상의 동기를 갖는 샘플을 나타낸다. 동기 시작 시간(TB3)에서는, 출력 전력은 -3이다. 샘플 시작 시간들(TB4,TB5)이 최상의 위치로부터 더 멀리 이동함으로써, 출력 전력의 크기는 감소한다. 도 22는 다른 샘플 시작 시간들에 대한 전력 분포의 크기를 도시한다. 최대 전력 크기는 샘플 시작 시간(TB3)에서 식별된다. 따라서, 최적의 샘플 시작 시간(Tb3)는 IBS 동기화기(312)(도 19)에 의해 이용된다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 샘플 시간(Tb3)에서 시작하는 제 1 샘플링 세그먼트(338)는 도 20의 가산기(332)로부터 -3의 출력 값을 생성한다. 도 20의 비교기(334)는 0보다 적은 임의의 가산기 값에 대한 이진수 "0"을 생성한다. 샘플 값들(340)의 제 2 세그먼트에 대한 가산기(332)의 출력은 +3의 출력값을 생성한다. 제 2 샘플 세그먼트에 대한 출력 값이 0보다 더 크기 때문에, 비교기(3340)는 이진수 "1"값을 생성한다. IBS 패킷 복조기(322)(도 19)는 IBS 비트 스트림의 나머지에 대한 SA 및 SB 신호들 내의 톤들을 디코딩하도록 연속한다.
도 23은 도 19 내지 도 22에 개시된 동기 설계에 대한 변화를 도시한다. IBS 톤들은 블록(341)에서 검출된다. IBS 톤들은 이진수 비트"1"을 나타내는 오디오 톤 주파수 fA 및 이진수 비트"0"을 나타내는 오디오 톤 fB 모두에 대한 배율기들(342)에 의해 베이스벤드로 시프트된다. 베이스밴드 시프트는 fA 및 fB 신호들의 각각의 개별적인 샘플T(x)에 대해 실행된다.
샘플들의 전체 보드(baud)를 합산하는 것 대신에, 최종 보드 값의 실행중인 합산(running sum)을 블록(344)의 새로운 샘플T(x)을 이용하여 취한다. 예를 들면, 비트 당 20개의 샘플들의 샘플 레이트로, 21번째의 샘플T(N+1)은 실행중인 합산으로부터 삭제되고, 그 다음 샘플(Tx)은 실행중인 합산에 가산된다. 톤A 및 톤B에 대한 2개의 실행중인 합산들의 크기는 블록들(345)에서 각각 취해져서 비교기(346)에 의해 비교된다. 이진수 "1" 또는 이진수 "0" 값은 A 톤 또는 B 톤 샘플들이 가장 큰 크기의 값을 갖는 것에 따라 비교기(346)로부터 출력된다. 비교기(346)으로부터 출력된 이진수 비트 값들은 상관 블록(347) 내의 공지된 동기화 패턴과 상관된다. 선택된 샘플 시작 시간(*TB)은 동기화 패턴과의 가장 큰 상관 값을 생성하는 마지막 샘플로써 식별된다. 그 뒤, IBS 패킷 내의 나머지 비트들은 선택된 샘플 시작 시간(*TB)에 따라 복조된다.
멀티채널 대역 내 시그널링 모뎀
도 24는 멀티채널 대역 내 시그널링(Multichannel Inband Signaling;MIBS) 모뎀의 인코더부(350)를 도시한다. 데이터 소스(351)는 이진수 비트스트림을 생성한다. MIBS 인코더(350)는 동일한 음성 채널 내에서 다수의 대역 내 시그널링 채널들(multiple inband signaling channels)을 생성한다. 데이터 버퍼(352)는 데이터 소스(351)로부터 이진수 비트 스트림을 저장한다. 패킷 어셈블러(353)는 버퍼(352) 내의 비트들을 패킷 패이로드로 조합하고, 도 4에서 상술된 바와 같이, IBS 패킷들 을 형성하도록 패킷 패이로드에 프리앰블 및 포스트앰블을 추가한다.
인코더(350)는 IBS 패킷들 내의 비트들을 나타내는 다른 오디오 톤들을 각각 생성하는 2개의 변조기들(356,362)을 포함한다. 변조기(356)는 f1주파수(360)를 이용하여 이진수 "1" 값들 변조하고, f2주파수(358)를 이용하여 이진수 "0" 값들을 변조한다. 변조기(362)는 f3 주파수(364)를 이용하여 이진수"1" 값들을 갖는 IBS 패킷들 내의 다른 비트들을 변조하고, f4 주파수(366)를 이용하여 이진수 "0" 값들을 변조한다. 변조기(356)로부터 출력된 f1 및 f2 톤들은 제 1 대역 내 시그널링 채널(Inband Signaling channel)로 칭하고, 변조기(362)로부터 출력된 f3 및 f4톤들 제 2 IBS 채널로 칭한다. 2개의 변조기들(356,362)로부터 출력된 톤들은 가산기(368)에 의해 함께 조합되고, 그 뒤, D/A 변환기(370) 및 다른 셀폰 회로(14)(도 2)에 출력된다. 셀폰 회로(14)는 셀룰러 전화 네트워크의 오디오 채널을 통해 2개의 IBS채널들 내의 톤들을 인코딩 및 송신한다.
개별적인 변조기들(356,366) 각각은 도 4에 도시된 IBS 변조기(64)와 동작에 있어서는 유사하다. 임의의 수의 IBS 채널들은 IBS 모뎀(24)에서 생성될 수 있다. 예를 들면, 제 3 IBS 채널은 주파수들 f5,f6 를 이용하여 IBS 패킷들의 제 3 부분에 대한 비트들을 톤들로 변조하는 제 3 IBS 변조기를 추가함으로써 제공될 수 있다. 제 3 IBS 변조기의 출력은 가산기(368)로 공급될 것이다. 그러나, 단순화를 위해, 2개의 대응하는 IBS 변조기(356,362)를 갖는 2개의 채널 IBS 모뎀만을 도 24에 도시하였다.
IBS 채널 제어기(354)는 다수의 IBS 채널들이 IBS 모뎀들을 송신 및 수신함 으로써 활용되는 방법을 제어한다. 예를 들면, 제 1 IBS 채널은 IBS 패킷들을 송신하기 위한 제 1 IBS 모뎀에 의해서만 이용될 수 있고, 제 2 IBS 채널은 IBS 패킷들을 수신하기 위한 제 1 IBS 모뎀에 의해서만 이용될 수 있다. 그 뒤, 송신의 반대단의 제 2 IBS 모뎀은 송신을 위해서는 제 2 IBS 채널을 이용하고 수신을 위해서는 제 1 IBS채널을 이용한다. IBS 채널 제어기(354)는 2개의 통신 IBS 모뎀들 간의 다수의 IBS 채널들의 사용을 협상하는 IBS 패킷들에 제어 비트들을 추가한다. IBS 모뎀들에 대한 다른 구성들은 도 26 및 도 27에서 이하 더 상세히 설명한다. 제어기(354)는 또한, IBS 패킷들의 어느 부분들이 변조기들(356,362)에 의해 변조되는지를 제어한다. 예를 들면, 변조기들은 모든 다른 IBS 패킷을 변조할 수 있고, 또는 각각의 변조기들은 동일한 IBS 패킷들의 다른 부분들을 변조할 수 있다.
도 25는 MIBS 모뎀의 디코더(375)를 도시한다. 오디오 채널로부터의 오디오 톤들은 수신 회로(372)에 의해 디코딩되어 A/D 변환기(374)로 공급된다. 제 1 필터(376)는 제 1 IBS 채널 내의 2개의 톤들의 주파수 범위 밖의 신호들을 필터링하고, 제 2 필터(378)는 제 2 IBS 채널 내의 2개의 톤들의 주파수 범위들 밖의 신호들을 필터링한다. 필터(376)의 주파수 범위는 f1-Δf 로부터 f2+Δf까지 이며, 필터(378)의 주파수 범위는 f3-Δf로부터 f4+Δf까지의 범위이다. 필터들(376,378)은 각각 디코더들(380,382) 앞에 도시되어 있다. 그러나, 상기 필터들(376,378)은 디코딩 프로세스 어디에서라도 동일한 DSP로 실시될 수 있다.
제 1 IBS 채널 디코더(380)는 제 1 IBS 채널 내의 2개의 톤들을 검출하여 이진수 비트 값들로 복조하고, 제 2 IBS 채널 디코더(382)는 제 2 IBS 채널 내의 2개 의 톤들을 검출하여 이진수 비트 값들로 복조한다. 디코더들(380,382)은 도 19의 디코더(300) 또는 도 9의 디코더(98)에서 이미 개시된 바와 같은 방식으로 IBS 톤들을 검출, 동기 및 복조한다. 패킷 어셈블러(386)는 차후에 데이터 버퍼(388)에 출력되는 IBS 패킷들로 2개의 디코더들(380,382)로부터 출력된 비트들을 조합한다.
수신 IBS 모뎀 내의 IBS 채널 제어기(384)는 2개의 디코더들(380,382)을 동기하고, 디코더들이 어떤 부분들 또는 어느 IBS 패킷들을 복조할 것인지를 결정한다. 제어기(384)는 또한, 어느 IBS 채널들을 통해 어느 IBS 모뎀이 송신하고 어느 IBS 모뎀이 IBS 패킷들을 수신할 것인지를 협상하는 송신 IBS 모뎀으로 통신 프로토콜을 실행한다.
제 1 IBS 채널에 대한 디코더(380) 및 필터(376)와, 제 2 IBS 채널에 대한 디코더(382) 및 필터(378)는 동일한 DSP로 소프트웨어로 실행될 수 있다. 대안으로, 하나의 DSP는 각각의 MIBS 모뎀 내의 각각의 채널 인코더 및 디코더에 대해 이용될 수 있다.
주파수들 f1 및 f2에 대한 "MIBS" 모뎀은 주파수들 f2 및 f3로부터 멀리 이격되도록 하는 것이 바람직하다. MIBS의 하나의 장점은 성능이 나쁠 때 주파수들을 동적으로 변화시킴으로써 제조자들을 넘어서 콜폰 성능에서의 변화들에 적응하는 능력 및 간섭 완화이다. 로버스트 로우 보드 레이트 제어 신호(robust low baud rate control signal)은 하나의 모뎀이 에러들을 검출할 때 새로운 주파수를 선택하도록 보내질 수 있다.
도 26은 2개의 멀티채널 대역 내 시그널링(MIBS) 모뎀들(390,396)에 대한 하 나의 가능한 구성을 도시한다. 2개의 IBS 채널들(398,400)은 무선 통신 네트워크의 음성 채널을 통해, 그리고 차후에 가능하게는 MIBS 모뎀(396)에 지상선로 전화 네트워크를 통해 MIBS 모뎀(390)으로부터 송신된다. 도 26에 도시된 2개의 MIBS 모뎀들은 IBS 모뎀들 중 하나가 동시에 제 1 IBS 채널(398) 및 제 2 IBS 채널(400) 모두를 통해 IBS 패킷들을 송신하는 장소를 반이중 방식(half duplex mode)으로 동작시킨다.
제 1 IBS 모뎀(390)이 2개의 IBS 채널들을 통해 IBS 패킷들의 송신(392)을 완료한 이후, 제 2 IBS 모뎀(396)은 2개의 IBS 채널들(398,400)을 통해 모뎀(390)에 다시 송신(394)을 시작하도록 허용한다. MIBS 모뎀(390)은 송신(392)이 완료되는 MIBS 모뎀(396)에서 시작하는 IBS 패킷들 중 하나 내에 정보를 보낸다.
도 27은 제 1 IBS 채널(398)이 MIBS 모뎀(390)으로부터 IBS 패킷들을 송신하도록 전용되고 제 2 IBS 채널(400)이 MIBS 모뎀(396)으로부터 패킷들을 송신하도록 전용되는 대안의 구성을 도시한다. 따라서, MIBS 모뎀(390,396) 모두는 동일한 시간에 패킷들을 송신 및 수신할 수 있다. 이 전이중 구조(full duplex configuration)는 IBS 송신들의 특정 형태들에 대한 더 빠른 통신을 제공할 수 있다.
MIBS 모뎀(390)은 2개의 IBS 채널들(398,400)을 통해 동일한 IBS 패킷들의 다른 부분들을 송신할 수 있고, 또는 2개의 IBS 채널들을 통해 다른 IBS 패킷들의 대안의 송신을 할 수 있다. 다른 구성들에 있어서, 하나의 IBS 채널은 IBS 패킷들을 송신하는데 이용될 수 있고, 제 2 IBS 채널은 2개의 MIBS 모뎀들 간의 시그널링 및 프로토콜 통신들에 대해 배타적으로 이용될 수 있다. 다른 대안의 구조들에 있어서, 동일한 IBS 패킷들로부터의 일부의 비트들은 2개의 IBS 채널들 내에 삽입되고, 또는 동일한 IBS 패킷들은 여분에 대한 IBS 채널들 둘다를 통해 송신된다. 2개의 IBS 채널들 내의 정보는 IBS 패킷 데이터와 관련된 응용에 따라 재구성될 수 있다.
IBS 채널들을 재구성하기 이한 요청이 IBS 패킷 헤더에서 인코딩될 수 있다. 예를 들면, IMBS 모뎀(390) 내의 IBS 채널 제어기(354)(도 24)는 IBS 패킷 프리앰블(73)(도 5) 내의 재구성 요청을 포함하는 MIBS 모뎀(396)에 IBS 패킷을 보낼 수 있다. 모뎀(390)으로 부터의 재구성 요청은 제 1 IBS 채널(398) 및 제 2 IBS 채널(400) 둘다를 요청할 수 있고, 그 뒤, 더 낮은 보드 레이트로 모뎀(390)에 승인 메시지들(acknowledge messages)을 송신하도록 MIBS 모뎀(396)에 제 3 IBS 채널(401)의 할당을 요청할 수 있다. MIBS 모뎀(390)은 그 뒤, 모뎀(396)으로부터의 구성 요청의 승인에 대해 대기한다.
MIBS 모뎀(396) 내의 IBS 채널 제어기(384)(도 25)은 IBS 패킷 프리앰블 내의 재구성 요청을 판독한다. 제어기(384)는 그 뒤, MIBS 모뎀(396)의 인코더를 통해 승인을 다시 출력한다. 인코더는 현재 할당된 하나 이상의 IBS 채널들을 통해 차후에 MIBS 모뎀(390)에 다시 변조 및 송신되는 응답 IBS 패킷의 프리앰블에 승인을 포맷시킨다. 그 뒤, 모뎀(396) 내의 제어기는 제 1 및 제 2 IBS 채널들(398,400)을 통해 IBS 패킷들을 수신하고 제 3의 저 보드 레이트 채널(third low baud rate channel;401)을 통해 패킷들을 송신하기 위해 인코더를 재구성한다.
모뎀(396)으로부터의 승인이 모뎀(390)에서 수신될 때, 제어기는 제 1 및 제 2 IBS 채널들을 통해 송신하고 저 보드 레이트의 제 3 채널로 부터 수신하기 위해 모뎀(390) 내의 인코더 및 디코더에 연결된다. 이후 2개의 모뎀들(390,396)은 새로운 채널 구성에 따라 IBS 패킷들을 송신 및 수신한다.
멀티캐리어 대역 내 시그널링 모뎀
도 28은 본 발명의 다른 면에 따른 멀티캐리어 대역 내 시그널링 모뎀(Multicarrier Inband Signaling modem)을 도시한다. 도 24 내지 도 27에 개시된 멀티채널 IBS 모뎀은 하나의 톤은 이진수 "1" 값을 나타내고 두번째 톤은 이진수 "0"값을 나타내는 2개의 다른 오디오 톤들을 생성한다. 상기 2개의 톤들은 이진수 비트 스트림을 나타내도록 시간에 걸쳐 순서적인 톤 스트림으로 생성된다.
도 28의 멀티캐리어 IBS 모뎀은 동일한 시간에 다수의 오디오 톤들을 생성하고, 여기서 각각의 톤은 IBS 패킷의 4개의 비트 위치에서 다른 비트 위치를 나타낸다. 상기 4개의 비트 위치들 중 하나와 관련된 특정 오디오 톤은 이진수 "1"값(또는 대안으로는 이진수 "0"값)을 나타낸다. 오디오 톤이 특정 비트 시간(보드)에 대해 생성되지 않는 경우, IBS 디코더는 비트 위치가 "0"인 것과 관련된 이진수 값으로 가정한다.
도 28을 참조하면, 비트들의 스트림은 무선 통신 네트워크의 오디오 채널을 통해 송신을 위한 데이터 버퍼(402)에 입력된다. 패킷 포맷터(404)는 IBS 패킷으로 이러한 비트들을 포맷한다. IBS 패킷들 중 하나의 제 1 부분은 비트들 "1010"을 포함한다. 패킷 포맷터(404)는 4개의 변조기들(406,408,410,412) 중 다른 하나로 4개 의 비트들 중 각각의 하나를 출력한다. 상기 4개의 비트 시퀀스 중 제 1 비트"1"를 비트 B1으로 칭하고, 제 2 비트"0"를 비트 B2로 칭하며, 상기 4개의 비트 시퀀스 중 제 3 비트 "1"를 B3로 칭하고, 제 4 비트"0"를 비트 B4로 칭한다.
변조기(406)는 비트 B1을 수신하고, 변조기(408)은 비트 B2를 수신하고, 변조기(410)은 비트 B3를수신하고, 변조기(412)는 비트 B4를 수신한다. 비트 B1이 이진수 "1"값 이기 때문에, 변조기(406)는 제 1 보드 기간동안 주파수 f1에서 톤을 생성한다. 변조기(408)는 비트 B2가 이진수 "0" 값이기 때문에 제 1 보드 기간 동안 f2톤을 생성하지 않는다. 따라서, 변조기(410)는 제 1 보드 기간 동안 f3 톤을 생성하고 변조기(412)는 제 1 보드 기간 동안 f4 톤을 생성하지 않는다. 상기 변조기들은, 주파수 톤이 이진수 "1" 값들에 대해 생성되고, 이진수 "0" 값에 대해 어떠한 톤도 생성하지 않는 것을 제외하고는, 도 4의 IBS 변조기(64)와 본질적으로 동일한 방식으로 동작한다.
f1 및 f3 톤들은 합산기(414)에 의해 서로 결합된다. 디지털-아날로그 변환기(416)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 셀폰 송신 회로(418)로 공급한다. 송신 회로(418)는 셀룰러 전화 네크워크의 음성 채널을 통해 오디오 톤들을 송신한다.
도 29는 멀티캐리어 IBS 모뎀에 대한 디코더를 도시한다. 수신 회로(420)는 셀룰러 통신 네트워크의 음성 채널로부터 IBS 톤들을 수신한다. A/D 변환기(422)는 오디오 톤들을 디지털 신호로 변환한다. 4개의 대역통과필터들(424, 426, 428, 430) 각각은 톤들 f1, f2, f3, f4 각각에 대한 주파수로 중심화된다. 이진수 비트 B1을 나타내는 톤은 톤 f3와 같은 다른 톤들이 대역통과필터 f1에 의해 필터되는 동안 대역통과필터(424)로 통과된다. 디코더(432)는 단일 톤에 대해서만 도 11 내지 도 13에 개시된 IBS 디코더와 비슷한 방식으로 톤 f1을 식별한다. f1 톤이 디코더(432)에 의해 검출되기 때문에, 이진수 "1" 값이 생성되어 4개의 비트 시퀀스 내의 비트 B1을 나타낸다.
f2 톤이 디코더(434)에 의해 검출되지 않기 때문에, 이진수 "0" 값은 4개의 비트 시퀀스 내의 비트 B2에 대해 생성된다. 디코더(436)는 f3톤을 검출함으로써 비트 B3의 이진수 "1"값을 생성한다. 디코더(438)는 f4톤이 멀티캐리어 인코더에 의해 생성되지 않았기 때문에 비트 B4에 대한 이진수 "0"값이 생성된다. 패킷 어셈블리(440)는 4개의 비트들 B1 내지 B4를 수신하고 이들을 데이터 버퍼(442) 내의 적당한 IBS 패킷 위치에 배치한다.
바람직한 실시예로 본 발명의 개시되고 설명된 원리들은 이해하면, 본 발명은 그러한 원리들을 상세히 벗어나지 않는 범위내에서 변형을 할 수 있음이 명확하다. 본 발명자는 첨부된 청구의 범위의 정신 및 범위 내에서 모든 수정 및 변형을 주장한다.
도 1은 본 발명에 따른 대역 내 시그널링(IBS)을 제공하는 무선 통신 네트워크를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IBS 모뎀에 결합된 셀룰러 전화의 상세도.
도 3은 본 발명에 따른 IBS 모뎀의 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 IBS 모뎀 인코더의 상세도.
도 5는 IBS 패킷의 개략도.
도 6은 IBS 변조기로부터 출력된 디지털 데이터 톤들의 개략도.
도 7은 자동 이득 조절기에 의해 디지털 데이터가 어떻게 퇴화되는지를 보여주는 도면.
도 8은 디지털 데이터 톤들을 디지털 무선 네트워크가 어떻게 필터링하는지를 보여주는 도면.
도 9는 IBS 모뎀 디코더에 결합된 수신 회로의 상세도.
도 10은 도 9에 도시된 IBS 디코더에 대한 상태도.
도 11은 IBS 디코더에서의 검색 상태를 도시하는 블록도.
도 12는 IBS 디코더에서의 활성 상태를 도시하는 블록도.
도 13은 IBS 디코더에서의 클록 회복 상태를 도시하는 블록도.
도 14는 분리할 수 있는 배터리 팩에 위치된 IBS 모뎀을 갖는 셀룰러 폰의 개략도.
도 15는 IBS 모뎀을 통해 셀룰러 전화에 결합된 다른 데이터 소스들을 나타내는 개략도.
도 16은 사운드 카드를 이용한 IBS 모뎀의 실시를 도시하는 개략도.
도 17 및 도 18은 도 16의 사운드 카드가 어떻게 동작하는지를 보여주는 개략도.
도 19는 IBS 모뎀용 동기 회로의 블록도.
도 20은 도 19의 동기 회로의 상세도.
도 21은 도 19의 동기 회로가 어떻게 동작하는지를 보여주는 타이밍도.
도 22는 최적의 동기 시작 시간을 동기 회로가 어떻게 식별하는지를 보여주는 그래프.
도 23은 동기 회로의 대안의 실시예를 도시하는 도면.
도 24는 멀티채널 IBS 모뎀용 인코더도.
도 25는 멀티채널 IBS 모뎀용 디코더도.
도 26 및 도 27은 도 24 및 도 25에 도시된 멀티채널 IBS 모뎀용의 다른 채널 구성들을 도시하는 도면.
도 28은 멀티캐리어 IBS 모뎀용 인코더도.
도 29는 멀티캐리어 IBS 모뎀용 디코더도.

Claims (13)

  1. 디지털 무선 통신 네트워크의 음성 채널을 통해 디지털 데이터를 통신하는 시스템에 있어서:
    디지털 데이터를 수신하기 위한 입력부;
    상기 디지털 데이터를 오디오 톤들(audio tones)로 변환하기 위한 프로세서로서, 상기 오디오 톤들은 인간 음성의 주파수들 내에서 선택된 주파수들을 갖는, 상기 프로세서; 및
    음성 신호들을 인코딩하기 위해 이용되는 것과 동일한 방식으로 상기 오디오 톤들을 인코딩하고, 상기 음성 신호들을 송신하기 위해 이용된 상기 디지털 무선 통신 네트워크의 동일한 음성 채널을 통해 상기 인코딩된 오디오 톤들을 송신하는, 디지털 음성 코더(보코더)를 포함하는 디지털 송신 회로에 상기 오디오 톤들을 출력하기 위한 출력부를 포함하는, 디지털 데이터 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 데이터를 오디오 톤들을 생성하기 위한 사운드 카드에 의해 이용되는 포맷으로 변환하기 위한 컴퓨터를 포함하는, 디지털 데이터 통신 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 디지털 데이터를, 상기 디지털 데이터를 나타내는 상기 톤들의 퇴화(corruption)를 방지하기 위해 상기 디지털 송신 회로를 미리 조정하는 프리앰블을 갖는 패킷들로 포맷하는, 디지털 데이터 통신 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 출력부는 상기 사운드 카드를 디지털 셀룰러 전화의 마이크로폰 입력에 결합시키고, 상기 디지털 셀룰러 전화는 상기 디지털 무선 통신 네트워크를 통해 상기 오디오 톤들을 인코딩 및 송신하는 상기 디지털 송신 회로를 제공하는, 디지털 데이터 통신 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 오디오 톤들은 상기 사운드 카드에 의해 생성되고, 인간 음성 신호들을 또한 처리하는 상기 셀룰러 전화 내의 아날로그-디지털 변환기로 인입되는, 디지털 데이터 통신 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    사운드 카드는 상기 디지털 데이터의 이진수 "1" 비트들을 인간 음성 범위의 제 1 주파수를 갖는 제 1 톤으로 변환하며, 상기 사운드 카드는 상기 디지털 데이터의 이진수 "0" 비트들을 상기 인간 음성 범위의 제 2 주파수를 갖는 제 2 톤으로 변환하는, 디지털 데이터 통신 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 주파수는 모두 400Hz와 1000Hz 사이에 있는, 디지털 데이 터 통신 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    디지털화된 오디오 톤들을 이진수 비트 값들로 재변환하는 컴퓨터를 포함하는, 디지털 데이터 통신 시스템.
  9. 원격 위치로부터 위치 데이터를 획득하기 위한 방법에 있어서:
    사운드 카드를 포함하는 컴퓨터를 제공하는 단계;
    상기 컴퓨터가 셀룰러 전화에 위치 요청을 송신하는 단계로서, 상기 셀룰러 전화는 음성 신호들을 송신하기 위해 이용된 디지털 무선 통신 네트워크의 동일한 음성 채널을 통해 인코딩된 오디오 톤들을 송신하는 디지털 송신 회로를 포함하는, 상기 위치 요청 송신 단계;
    상기 사운드 카드가 상기 위치 요청을 오디오 톤들로 변환하는 단계;
    상기 오디오 톤들을 상기 디지털 무선 통신 네트워크를 통해 송신하는 단계;
    상기 사운드 카드가, 그 후, 상기 셀룰러 전화로부터의 응답에 대한 전화 선로를 모니터링하고, 위치 데이터를 나타내는 상기 셀룰러 전화로부터의 오디오 톤들을 디지털화하는 단계;
    상기 컴퓨터가, 그 후, 상기 디지털화된 오디오 톤들을 디지털 위치 데이터로 변환하고, 상기 디지털 위치 데이터를 컴퓨터 스크린 상에 디스플레이하는 단계를 포함하는, 위치 데이터 획득 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 디지털 신호 프로세서(DSP)를 포함하는, 디지털 데이터 통신 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 오디오 톤들은 멀티 오디오 주파수들을 포함하는, 디지털 데이터 통신 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 오디오 톤들은 단일 오디오 주파수들을 포함하는, 디지털 데이터 통신 시스템.
  13. 삭제
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