MX2007004124A - Senalizacion concomitante dentro de banda para comunicaciones de datos a traves de red digital de telecomunicaciones inalambricas. - Google Patents

Abstract

Se describen sistemas y metodos para uso en un modem de senalizacion dentro de banda para comunicar datos digitales a traves de un canal de voz de una red de telecomunicaciones inalambricas, mientras que se mantiene en forma simultanea la capacidad para soportar una conversacion de voz. Un modem de senalizacion dentro de banda recibe datos digitales. Un detector de actividad de voz recibe una senal digitalizada de voz que proviene de un codec. El detector de actividad de voz da salida a una indicacion del grado de confianza que la conversacion esta presente en la senal digitalizada de voz. Si la indicacion denotara que la conversacion no esta presente, el modem de senalizacion dentro de banda codificarian los datos digitales en tonos de audio. Los tonos sintetizados de audio son enviados a un canal de voz de una red de telecomunicaciones inalambricas. Si el detector de actividad de voz indicara que la conversacion esta presente, la senal digitalizada de voz seria enviada al canal de voz de una red de telecomunicaciones inalambricas.

Description

SEÑALIZACIÓN CONCOMITANTE DENTRO DE BANDA PARA COMUNICACIONES DE DATOS A TRAVÉS DE RED DIGITAL DE TELECOMUNICACIONES INALÁMBRICAS Campo de la Invención Esta invención se refiere a telecomunicaciones inalámbricas, y de manera más específica, a sistemas y métodos que soportan la transmisión de datos digitales a través del canal de audio de una red de telecomunicaciones inalámbricas mientras una conversación de voz se encuentra en progreso. Antecedentes de la Invención Los sistemas y métodos han sido descritos en el pasado para la transmisión de datos digitales a través del canal de voz de una red de telecomunicaciones inalámbricas. Los servicios de voz tienen la ventaja de un bajo costo, una alta confiabilidad y una amplia disponibilidad a través de varias redes y tecnologías inalámbricas. En contraste, en algunas ocasiones los servicios inalámbricos de datos digitales no son confiables y pueden variar en el ancho de banda, en el retraso y otros parámetros a través de distintas redes y tecnologías. Además, la transmisión de datos en el canal de voz tiene la característica que debe establecerse una conexión de llamada de voz. Esto permite realizar comunicaciones REF. 181306 sustancialmente simultáneas de voz y de datos. De esta manera, por ejemplo, un tomador de llamada de emergencia u operador de conserjería puede llamar a una persona que requiera asistencia, y al mismo tiempo, puede recibir datos, tales como los datos de ubicación, fisiológicos o médicos de la persona. La técnica anterior sugiere la transmisión simultánea de voz y datos a través de un canal inalámbrico de voz mediante la separación de una banda de frecuencia, utilizando un filtrado de muesca, que será empleado de manera exclusiva para los datos. Otra técnica anterior enseña la transmisión simultánea de voz y datos mediante la codificación de los datos digitales en tonos de frecuencia de audio que pasarán a través de la red inalámbrica digital. Otra técnica es la llamada de "blanco y transferencia continúa de datos", esta requiere que el canal de voz de audio se encuentre en "blanco" o en silencio durante un intervalo breve, y posteriormente, que transmita los datos digitales (en la forma de tonos de audio) a través del canal durante este intervalo. Con optimismo, el intervalo de datos es lo suficientemente corto para no interferir con la conversación de voz. Permanece la necesidad de mejoras en este campo para permitir la transferencia de datos digitales a través del canal de voz de una red inalámbrica digital, en forma concomitante, con una conversación de voz y sin interrumpir la conversación de voz . Sumario de la Invención En una modalidad, una entrada recibe datos digitales para su transmisión a través del canal inalámbrico de voz. Un detector de actividad de voz determina que la conversación está siendo generada desde el extremo local del canal de audio. Un módem de señalización dentro de banda modula los datos digitales en tonos sintetizados. Un controlador proporciona prioridad a la conversación a través de los tonos de módem para su transmisión por medio del canal de voz de una red digital de telecomunicaciones inalámbricas. Un detector de actividad de módem determina que los tonos sintetizados están presentes en el audio de entrada en el extremo remoto del canal de audio. Un segundo controlador silencia o reduce el volumen sonoro del audio, de modo que los tonos de módem no sean escuchados en la conversación de voz. Un segundo módem de señalización dentro de banda desmodula los tonos sintetizados en datos digitales. Una salida transmite los datos digitales que han sido recibidos a través de la red. Los aspectos y ventajas adicionales serán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas, los cuales siguen con referencia a las figuras que la acompañan.

Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es un diagrama que muestra una red de telecomunicaciones inalámbricas que proporciona una señalización concomitante dentro de banda de un nodo inalámbrico hacia un banco de módems de acuerdo con una modalidad de la invención. La Figura 2 es un diagrama que muestra una señalización concomitante dentro de banda de un banco de módems a un nodo inalámbrico de acuerdo con otra modalidad de la invención. La Figura 3 es un diagrama que muestra una señalización concomitante bidireccional dentro de banda entre un nodo inalámbrico y un banco de módems de acuerdo con otra modalidad de la invención. Descripción Detallada de la Invención En forma preliminar, debe observarse que las figuras de los dibujos no son estrictamente diagramas de hardware o software. Más bien, la mayoría de los elementos mostrados en las figuras involucrarán una combinación de hardware y software en una implementación práctica. La presente invención puede ser implementada en varias combinaciones de hardware y software, sometidas a numerosas elecciones detalladas de diseño, todas las cuales deben ser consideradas dentro del alcance de la invención. La Figura 1 ilustra una red de telecomunicaciones inalámbricas con un módem de señalización concomitante dentro de banda (CIBS) que transmite hacia un banco de módems, de acuerdo con la invención. Una señal analógica de voz es digitalizada por medio de un codificador-decodificador (codee) utilizando la Modulación de Código de Impulsos (PCM) y es enviada hacia un Detector de Actividad de Voz (VAD) . El algoritmo VAD detecta la presencia de la conversación en la señal de voz y transmite el estado de la actividad de la voz hacia un módem IBS. Las radiodifusiones que provienen de una pluralidad de satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) , de los satélites del Sistema de Satélites de Navegación de Orbitación Global (GLONASS) , y los satélites GALILEO son captadas a través de un receptor del Sistema de Satélites de Navegación Global (GNSS) y después, son procesadas en datos de navegación. En forma periódica, los datos de navegación son transmitidos del receptor de navegación satelital hacia el módem IBS. Si el VAD determinara que está presente el silencio o el ruido en la señal de voz y que existen los datos digitales que serán transmitidos, el módem IBS codificaría los datos de navegación en tonos sintetizados de audio que serán pasados hacia un Dispositivo de Acceso de Red (NAD) . Si la conversación estuviera presente, el módem IBS pasaría la señal no modificada de voz hacia el NAD. El NAD se comunica con una red de telecomunicaciones inalámbricas, ya sea con una llamada conmutada de circuito o con un punto de acceso inalámbrico de Internet como una llamada de LAN Inalámbrica a Través de Voz (VoWLAN) conmutada por paquete de protocolo de Internet (IP) . La red digital de telecomunicaciones inalámbricas y el punto de acceso inalámbrico de la Internet requieren que la señal de audio PCM sea procesada a través de un codificador de voz ('vocoder') para reducir el ancho de banda requerido para la transmisión. El codificador de voz o 'vocoder' reduce el ancho de banda requerido para la transmisión. El codificador de voz o 'vocoder' comprime la información asociada con el habla humana utilizando técnicas predictivas de codificación. La llamada puede ser enrutada de la Red Pública de Telefonía Conmutada (PSTN) hacia la red IP o viceversa. La llamada es recibida en el banco de módems a través de un Detector de Actividad de Módem (MAD) . El MAD procesa el audio PCM de entrada y detecta la presencia de los tonos sintetizados de audio a través de un algoritmo que analiza la energía de la señal y el contenido de la frecuencia. Si el MAD determinara que los tonos sintetizados no estuvieran presentes, el estado de actividad del módem sería utilizado para controlar el conmutador de telefonía para enrutar el audio hacia un codee para su transformación hacia una señal analógica de voz. Si el MAD detectara tonos sintetizados de audio, el estado de la actividad del módem sería utilizado para enrutar el audio a través del conmutador de telefonía hacia un módem IBS. En forma simultánea, el ruido del audio que proviene del Generador de Ruido del Confort (CNG) es enrutado por el conmutador de telefonía hacia el codee. El módem IBS decodifica los tonos sintetizados de audio en datos digitales de navegación. Los datos de navegación son pasados hacia un algoritmo de procesamiento de ubicación que filtra y valida los datos de entrada en base a las muestras pasadas de una pluralidad de tipos de información de navegación que incluyen el reloj fechador, la ubicación, la velocidad de conexión a tierra y el ángulo de pista de conexión a tierra. A continuación, los datos de navegación son salidos hacia una aplicación del Sistema de Información Geográfica (GIS) para la geocodificación inversa y su visualización. La Figura 2 muestra un ejemplo de un módem CIBS dentro de un banco de módems que transmite hacia un nodo inalámbrico, de acuerdo con la invención. En un modo similar a la Figura 1, una señal analógica de voz es digitalizada por un codificador-decodificador o codee y es enviada hacia un VAD utilizando la PCM. El algoritmo de detección de conversación VAD indica la presencia de conversación en el módem IBS y si estuviera presente una conversación, la señal no modificada de voz sería pasada hacia la red de telecomunicaciones como una llamada conmutada de circuito o como una serie de paquetes IP en una llamada de Voz a Través de IP (VoIP) . Si el VAD determinara que la conversación no estuviera presente y que los datos digitales provienen de otra aplicación, tal como una aplicación rápida de manejo, que será transmitida, el módem IBS codifica los datos digitales en tonos sintetizados de audio para su transmisión a través de la red de telecomunicaciones . El NAD recibe la llamada en donde el codificador de voz o 'vocoder' reconstituye la señal codificada de voz en una señal de audio PCM. El audio PCM es procesado por un MAD que detecta los tonos sintetizados de audio que provienen del banco de módems y proporciona el estado de la actividad del módem al módem IBS. Si el MAD indicará que los tonos sintetizados no están presentes, el módem IBS transmitiría el audio PCM hacia el codee para su conversión hacia una señal analógica que puede ser reproducida a través de un altavoz . Si los tonos sintetizados estuvieran presentes, el módem IBS disminuiría el sonido o silenciaría el audio de entrada enviando el audio PCM que representa el silencio al codee. Posteriormente, el módem IBS decodifica los tonos en los datos digitales, tal como una asignación de orden de trabajo, enviada por la aplicación. Estos datos son enviados hacia una plataforma de computación móvil, tal como una computadora portátil de tipo 'laptop'.

La Figura 3 representa los elementos presentes en las Figuras 1 y 2 que permiten que los datos digitales sean transmitidos en forma bidireccional mediante la utilización de módems de Señalización Dentro De Banda de Múltiples Canales (MIBS) . Mediante la utilización de un primer par de frecuencias para modular los datos digitales que serán transmitidos en un canal y la utilización de un segundo par de frecuencias para modular los datos digitales que serán transmitidos en la dirección opuesta en otro canal, un enlace de comunicación completamente dúplex puede ser establecido entre el banco de módems y el nodo inalámbrico. Para los datos digitales que serán transmitidos del nodo inalámbrico al banco de módems, el codee digitaliza una señal analógica de voz en audio PCM. El VAD determina si la conversación está presente en el audio PCM y pasa el estado de actividad de voz hacia el módem MIBS . Si la conversación estuviera presente, el módem MIBS la pasaría hacia el codificador de voz o 'vocoder'. De otro modo, modula los datos digitales que son recibidos desde la plataforma de computación móvil en tonos sintetizados de audio y los pasa hacia el codificador de voz o 'vocoder' para su transmisión a través de la red de telecomunicaciones por medio del NAD. El banco de módems recibe la llamada del nodo inalámbrico y dirige el audio hacia un módem combinado MAD/MIBS. El MAD determina si la actividad de módem está presente y pasa el estado a un conmutador. Si la actividad de módem no estuviera presente, el PCM de audio sería dirigido hacia el codee para su conversión hacia una señal analógica de audio que podría ser reproducida en un altavoz. Si los tonos sintetizados de audio estuvieran presentes, el módem MBIS desmodula los datos digitales y los pasa hacia la aplicación de destino. El conmutador recibe el estado en el que la actividad del módem está presente y pasa el audio PCM del CNG hacia el codif icador-decodif icador o codee para su conversión hacia una señal analógica que será reproducida en un altavoz. Para los datos digitales que serán transmitidos del banco de módems al nodo inalámbrico, el VAD analiza el audio PCM que proviene del codee que representa la señal analógica de voz y genera una señal del estado de la actividad de la voz . Si la conversación estuviera presente, el módem combinado MAD/MIBS transmitiría el audio PCM hacia la red de telecomunicaciones sin alteración. De otro modo, el módem MBIS modularían los datos digitales recibidos de la aplicación utilizando un conjunto de tonos sintetizados de audio que son diferentes de aquellos generados por el módem MIBS en el nodo inalámbrico. Estos tonos sintetizados de audio son transmitidos a través de la red de telecomunicaciones por medio de una pluralidad de redes, tales como la PSTN, la Internet que utiliza V0IP y las redes de área local que utilizan VoWLAN. El NAD recibe el audio que proviene de la red de telecomunicaciones y lo transmite hacia el codificador de voz o 'vocoder', el cual reconstituye la señal en el PCM de audio. El PCM es analizado por el MAD que proporciona el estado al módem MBIS que sintetizó los tonos que están presentes. Si los tonos sintetizados no estuvieran presentes, el audio PCM sería pasado hacia el codee sin cambio y convertido en una señal analógica para su reproducción en un altavoz. De otro modo, el módem MBIS pasa el audio PCM que representa el silencio al codee, originando que el silencio esté siendo reproducido en el altavoz . El módem MBIS desmodula el audio basado en el segundo conjunto de frecuencias de tonos sintetizados de audio y pasa los datos digitales hacia la plataforma de computación móvil. Será obvio para aquellas personas que tienen experiencia en la técnica que podrían realizarse muchos cambios a los detalles de las modalidades descritas con anterioridad sin apartarse de los principios fundamentales de la invención. Por lo tanto, el alcance de la presente invención debe ser determinado sólo por las siguientes reivindicaciones. Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención .

Claims (17)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un sistema de módem de señalización concomitante dentro de banda para la comunicación de datos digitales a través de un canal de voz de una red de telecomunicaciones inalámbricas, caracterizado porque comprende: un dispositivo de acceso de red inalámbrica; un primer módem de señalización dentro de banda que transmite los datos utilizando un primer tono de audio que tiene una primera frecuencia y un segundo tono de audio que tiene una segunda frecuencia; un segundo módem de señalización dentro de banda que recibe los datos utilizando un primer tono de audio que tiene una primera frecuencia y un segundo tono de audio que tiene una segunda frecuencia; un primer codee que convierte las señales analógicas de voz en datos digitales de audio; un segundo codee que convierte los datos digitales de audio en señales analógicas de voz; un detector de actividad de voz que proporciona un indicador de actividad de voz; un controlador que regula cuando el módem de señalización dentro de banda de envío transmite los datos en base al indicador de actividad de voz.
2. 2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de acceso de red inalámbrica es móvil.
3. 3. El sistema de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende: una pluralidad de sensores de navegación que suministran los datos que serán transmitidos a través del primer módem de señalización dentro de banda .
4. 4. El sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque los datos incluyen la hora, ubicación, cambio de velocidad, velocidad, aceleración, encabezado y ángulo de pista.
5. 5. El sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque los sensores de navegación incluyen receptores de navegación satelital, unidades de referencia inercial .
6. 6. El sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque comprende, un motor de procesamiento de ubicación para filtrar y validar los datos recibidos a través del segundo módem de señalización dentro de banda .
7. 7. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende: un detector de actividad de módem que proporciona un indicador de actividad de módem; un segundo controlador que regula cuando el audio en el segundo codee es silenciado en base al indicador de actividad de módem.
8. 8. El sistema de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque comprende: un generador de ruido de confort que suministra audio al segundo codee.
9. 9. El sistema de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque comprende: un primer módem de señalización dentro de banda que utiliza un tercer tono de audio que tiene una tercera frecuencia para indicar el inicio de la transmisión y que utiliza un cuarto tono de audio que tiene una cuarta frecuencia para indicar el final de la transmisión; un detector de actividad de módem que utiliza un tercer tono de audio que tiene una tercera frecuencia para ayudar a la detección del inicio de la actividad del módem y que utiliza un cuarto tono de audio que tiene una cuarta frecuencia para ayudar a la detección del final de la actividad del módem.
10. 10. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer módem de señalización dentro de banda utiliza un protocolo simplex desconocido para enviar los datos.
11. 11. Un sistema de módem de señalización concomitante dentro de banda para la comunicación bidireccional de datos digitales a través de un canal de voz de una red de telecomunicaciones inalámbricas, caracterizado porque comprende : un dispositivo de acceso de red inalámbrica; un primer módem de señalización dentro de banda de múltiples canales; un segundo módem de señalización dentro de banda de múltiples canales; un primer codee de conversión entre las señales analógicas de voz y los datos digitales de audio; un segundo codee de conversión entre señales analógicas de voz y datos digitales de audio; un primer detector de actividad de voz que proporciona un primer indicador de actividad de voz; un segundo detector de actividad de voz que proporciona un segundo indicador de actividad de voz; un primer controlador que regula cuando el primer módem de señalización dentro de banda de múltiples canales transmite los datos en base al primer indicador de actividad de voz; un segundo controlador que regula cuando el segundo módem de señalización dentro de banda de múltiples canales transmite los datos en base al segundo indicador de actividad de voz; un primer detector de actividad de módem que proporciona un primer indicador de actividad de módem; un segundo detector de actividad de módem que proporciona un segundo indicador de actividad de módem; un tercer controlador que regula cuando el audio en el primer codee es silenciado en base al primer indicador de actividad de módem; un cuarto controlador que regula cuando el audio en el segundo codee es silenciado en base al segundo indicador de actividad de módem.
12. 12. Un método de transferencia de datos digitales a través del canal de voz de una red inalámbrica digital en forma concomitante con una conversación de voz y sin interrupción de la conversación de voz, caracterizado porque comprende las etapas de : recibir los datos codificados de voz en forma digital ; recibir los datos digitales para su transmisión en el canal de voz de una llamada; detectar si o no la actividad de voz está actualmente presente en los datos codificados de voz en forma digital; y si la actividad de voz no fuera actualmente detectada en los datos codificados de voz en forma digital, se transmitirían los datos digitales en el canal de voz de la llamada.
13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque comprende: continuar monitoreando los datos codificados de voz en forma digital que son recibidos para detectar si o no la actividad de voz está actualmente presente en los datos codificados de voz en forma digital; y si la actividad de voz estuviera actualmente presente en los datos codificados de voz en forma digital, se descontinuaría la transmisión de los datos de voz en el canal de voz de la llamada.
14. 14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque los datos digitales comprenden datos de ubicación.
15. 15. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque los datos digitales incluyen una indicación al menos de uno de la hora, ubicación, cambio de velocidad, velocidad, aceleración, encabezado y ángulo de pista .
16. 16. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque los datos digitales incluyen una indicación del despliegue de la bolsa de aire del automóvil.
17. 17. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque los datos digitales incluyen una indicación de una condición de alarma del automóvil.