NO314528B1 - Demping av mikrofon i telekommunikasjonssystemer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse er generelt rettet mot radiokommunikasjonssysterner og nærmere bestemt mot teknikker og appa-rat for å dempe en mikrofon benyttet i radiokommunikasjonssystemer.

Mobiltelefonindustrien har hatt fenomenal fremgang kommer-sielt både i de forente stater og i resten av verden. Veks-ten i større metropolområder har langt overskredet forvent-ningene og distanserer raskt systemkapasiteten. Hvis denne trend fortsetter, vil virkningen av denne industris vekst snart nå de minste markeder. Innovative løsninger er påkre-vet for å møte disse økende kapasitetsbehov så vel som å opprettholde høy kvalitets service og unngå stigende pri-ser .

I tillegg til utfordringene gitt ved behovet for større sy-stemkapasitet, har konstruktørene av fjernenhetene brukt i radiokommunikasjonssysterner, f.eks. mobiltelefoner, deres eget unike sett med utfordringer. F.eks. er en velkjent ut-fordring i industrien å øke tiden mellom gjenopplading av batteriene brukt til å forsyne disse fjernenheter, mens man samtidig fortsetter å tilveiebringe ytterligere funksjonalitet for å tilfredsstille abonnentkrav. Disse konkurreren-de ønsker fører konstruktører av fjernenheter til å søke etter kreative måter for ytterligere å redusere energifor-bruk i fjernenheter.

Ettersom radiokommunikasjonsindustrien har modnet, har forskjellige bruksmønstre for abonnenter blitt funnet. F.eks. har det blitt funnet at under en typisk taleforbindelse mellom to abonnenter, står den faktiske taleaktivitet sendt over Etergrensesnittet for bare omtrent 35 % av den totale forbindelsestid. Følgelig har fjernenheter blitt utformet til å ta fordel av dette faktum ved å aktivere senderkret-sen bare under den taleaktive del av et anrop og gjøre sen-derkretsen inoperativ under tause perioder. Dette har f.eks. blitt implementert ved å bruke en detektor for å detektere taleaktivitet og en ikke kontinuerlig sender som blir inoperativ når taleaktivitets detektoren detekterer en pause i brukerens tale.

Mens denne teknikk har blitt vist og redusere effektforbru-ke av fjernenheter ved å slå av sendekretsen for forlengen-de tidsperioder, skaper det et problem for å reprodusere talesignalet på mottakersiden. Nærmere bestemt siden senderen slås av under tause perioder, blir bakgrunnsstøyen som ellers ville bli sendt over etergrensesnittet ikke mottatt av den andre abonnentsutstyr. Dette resulterer i sin tur i en reprodusert tale som er ikke kontinuerlig og omfatter hørbare artifakter, f.eks. plutselige lyder (popping sounds).

Én måte å overvinne denne vanskelighet er å generere kuns-tig bakgrunnsstøy for reproduksjon på mottakersiden når det ikke sendes noe talesignal. Denne kunstige bakgrunnsstøy kalles vanligvis på område "komfortstøy". Komfortstøy kan genereres av adaptive funksjoner som overvåker bakgrunns-støyen plukket opp av mikrofonen til en fjernenhet. Når det detekteres en pause i talen, genererer komfortstøy funksjo-nen komfortstøyinformasjon som sendes over etergrensesnittet i stedet for talekoder. Denne informasjon tar det relativt lite tid å sende, hvilke derved tillater senderen å slås av det meste av hver tause periode. På mottakersiden (eller ved basestasjonen), brukes komfortstøyinformasjonen til å generere bakgrunnstøy slik lytteren ikke forstyrres av diskontinuiteten i sendingen.

Komfortstøyfunksjonene resident i sendekretsen til fjern-stasjonene, er som beskrevet ovenfor adaptive i natur slik at de gradvis justerer komfortstøyinformasjonen til å re-flektere endringer i bakgrunnsstøyen. Komfortstøyinforma-sjonene må derfor kontinuerlig motta informasjon fra mikrofonen for nøyaktig å bestemme bakgrunnsstøyen som skal rep-liseres på mottakersiden.

En annen funksjon som abonnenter ønsker i fjernterminaler er evnen til selektivt å dempe sendinger, f.eks. ved å trykke en dempeknapp. Konvensjonelt har denne funksjon blitt tilveiebrakt ved å avbryte signalene sendt fra mikro-fonene til resten av sendekretsen. Denne dempeløsning er imidlertid problematisk, sett fra komfortstøyens side, siden disse funksjoner da mottar bare fullstendig taushet fra mikrofonen. Dette fører til at det genereres bakgrunnsstøy i mottakeren som har et lavere nivå en forventet av lytteren.

Det vil derfor være ønskelig å tilveiebringe en dempefunksjon som tillater bruker å selektivt dempe sendinger fra en fjernenhet men som ikke påvirker systemets evne til nøyak-tig å måle og reprodusere bakgrunnsstøy under tause perioder i en konversasjon.

SAMMENDRAG

Disse og andre ulemper og begrensninger ved konvensjonelle radiokommunikasjonssysterner overvinnes ifølge den foreliggende oppfinnelse slik den fremgår av de etterfølgende pa-tentkrav 1, 8 og 16.

Ifølge én eksempelvis utførelse av foreliggende oppfinnelse, kan en dempefunksjon selektivt aktivert av en bruker av en fjernterminal kontrollere om en utgang av en talekoder tilføres en senderenhet eller utgangen av en stumrammegene-rator forsynes til sendeenheten. På denne måte kan en bruker dempe sendinger, men uten skadelig å påvirke innhen-tingen av informasjon til komfortsstøyfunksjonen under demping. I stedet genereres stumrammegeneratoren alternativ informasjon for sending mens abonnenten ønsker å dempe sin fjernenhet. På samme tid fortsetter komfortstøyfunksjonen å overvåke bakgrunnsstøyen plukket opp av mikrofonen selv om talesignaler ikke sendes.

Ifølge en annen eksempelvis utførelse av foreliggende oppfinnelse, genererer en komfortstøyrammegenerator komfort-støyrammer for sending under perioder når en bruker ønsker å dempe sin fjernenhet. På en lignende måte som i det før beskrevne første eksempelvise utførelse, tilveiebringer denne eksempelvise utførelse svitsjing mellom komfortstøy-generatoren og talekoderen, hvorved komfortstøygeneratoren fortsetter å motta informasjon under dempeperioden slik at korrekt komfortstøyinformasjon genereres under tause perioder når fjernstasjonen ikke dempes.

KORTFATTET BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Foregående og andre hensikter, trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil lettere forstås ved å lese den følgende detaljerte beskrivelse sammen med tegningene hvor: figur 1 er et blokkdiagram over et konvensjonelt sendesys-tem som kan benyttes i fjernenheter,

figur 2 er et blokkdiagram over et konvensjonelt mottaks-system som kan benyttes i fjernenheter for å generere kom-fortstøy under tause perioder,

figur 3 er et blokkdiagram over det konvensjonelle transmisjonssystem i figur 1 inkludert en dempefunksjon,

figur 4 er et blokkdiagram over et transmisjonssystem omfattende en dempefunksjon ifølge en eksempelvis utførelse av foreliggende oppfinnelse, og

figur 5 er et blokkdiagram over et transmisjonssystem omfattende en dempefunksjon ifølge en andre eksempelvis utfø-relse av foreliggende oppfinnelse.

DETALJERT BESKRIVELSE

I den følgende beskrivelse vil det for forklaringens skyld og ikke som en begrensning, settes frem spesifikke detaljer slik som bestemte kretser, kretskomponenter, teknikker osv. for å gi en grundig forståelse av foreliggende oppfinnelse. Imidlertid vil det være åpenbart for fagfolk på område at foreliggende oppfinnelse kan praktiseres i andre utførelser som avviker fra disse spesifikke detaljer. I andre tilfel-ler blir detaljerte beskrivelser av velkjente fremgangsmå-ter, anordninger og kretser fjernet for ikke å tilsløre beskrivelsen av foreliggende oppfinnelse med unødvendige detaljer.

Betrakt f.eks., blokkdiagramkonseptualiseringen av sendekretsen i en konvensjonell fjernenhet illustrert i figur 1. Én mikrofon 10 plukker der opp talelyden til en abonnent så vel som bakgrunnsstøy assosiert med abonnentens omgivelser. De analoge signaler plukket opp av mikrofon 10 blir deretter konvertert til digital form av analog til digital (A/D) omformer 12. Det digitaliserte signal leveres til en talekoder 14, komfortstøygenerator 15 og en taleaktivitets detektor 16. Talekoderen 14 mottar digitaliserte talesignaler fra (A/D) omformer 12 og syntetiserer talesignaler for å gi en utgangssekvens av syntetisert talekoder, ved å bruke f .eks. en teknikk kalt kodebokeksitert linjaer predeksjon (codebook excited linear prediction, CELP). Fagfolk på område vil kjenne til at det finnes andre typer talekodings-teknikker, som kan brukes i sammenheng med foreliggende oppfinnelse. De utgangssyntetiserte talekoder blir deretter fremmet til senderenhet 17 som modulerer og ellers prosesserer utgangstalekodene for sending ved å bruke teknikker som er velkjent på områder, når svitj 18 er stilt som vist med hel linje i figur 1.

Taleaktivitets detektoren 16 overvåker nivået til de digitaliserte signaler mottatt fra A/D omformer 12. Hvis nivået faller under en forhåndsbestemt terskel, f.eks. under pause mellom ord eller setninger i en samtale, gir taleaktivi-tetsdetektoren 16 ut et signal som indikerer at en stille periode har begynt. Dette signal brukes til å bevege svitjen 18 til posisjonen illustrert med de prikkede linjer slik at komfortstøygeneratoren 15 gir data for sending til senderenhet 17. Komfortstøygeneratoren 15 overvåker bak-grunnsstøyen mottatt i de digitaliserte signaler fra A/D omformer 12. F.eks., signaler utenfor den relativt smale talebåndbredde kan betraktes som støy og overvåkes av kom-fortstøyfunksjonene i blokk 15. Komfortstøyinformasjon genereres i blokk 15 som indikerer hvilken type bakgrunnsstøy som bør genereres i mottakeren for å fylle perioder med stillhet. Sendeenhet 17 sender komfortstøyinformasjonen og blir deretter inoperativ inntil ytterligere komfortstøyin-formasjon mottas eller inntil talekoderen 14 begynner å gi ut synkroniserte talekoder til senderenheten 17 når det igjen detekteres taleaktivitet.

Figur 2 illustrerer en korresponderende mottakerkrets på blokkdiagramnivå for å prosessere informasjon sendt av sendekretsen i figur 1. Selv om det ikke er spesifikt beskrevet her, vil fagfolk på område forstå at informasjonen sendt fra en fjerntliggende enhet ved hjelp av kretsen beskrevet i figur 1 typisk først relésendes gjennom et radiokommunikasjonssystem (f.eks. en basestasjon assosiert med den sendende fjernenhet, et fast nett for å motta og sende signaler til basestasjonen, og en annen basestasjon assosiert med en mottakers fjernenhet). For enkelthets skyld, forutsetter imidlertid figur 2 at den samme informasjon sendt av kretsen i figur 1 mottas av en fjernenhets mottakskrets. Der prosesseres de mottatte signaler i motta-ke rbl okk 20 ved bruk av teknikker som er velkjent på området, blant annet demodulasjon. De prosesserte signaler blir da fremmet til komfortstøydekoder 22, taledekoder 24 og styrekrets 26. Komfortstøydekoder 22 mottar komfortstøyin-formasjonen sendt av senderenhet 17 under tause perioder og oversetter denne informasjon til et digitalt komfortstøy-signal. Taledekoder 24 mottar de syntetiserte talekoder og oversetter disse talekoder til reproduserbare digitale talesignaler. Styreblokk 26 overvåker informasjonen mottatt av blokk 20 og tilveiebringer et styreutgangssignal til svitsj 28 for å bestemme om det digitale komfortstøysignal eller det digitale talesignal skal sendes ut fra systemet. F.eks., under perioder med taleaktivitet, vil taledekoderen 24 motta de syntetiserte talekoder og styrekrets 26 vil sette svitsj 28 som vist med heltrukket linjer i figur 2 slik at talesignalene avgis til digital til analog (DA) omformer 27 for reproduksjon av høyttaler 29. Hvis på den annen side det opptrer en taus periode, da vil komfortstøy-signalet generert av komfortstøydekoder 22 bli svitsjet til D/A omformeren 27 ved bevegelse av svitsj 28 til posisjonen illustrert ved prikkede linjer i figur 2. Dette vil resultere i at komfortstøysignalet transformeres til analoge signaler som reproduseres i høyttaler 29.

Søkerene har imidlertid funnet et annet problem assosiert med den type konvensjonelle kretser eksemplifisert i figu-rene 1 og 2. Nærmere bestemt kan det være ønskelig å tilveiebringe en dempefunksjon for fjernenheter for å dempe sendingen av talesignaler derfra. F.eks. kan det være ønskelig å tilveiebringe en dempeknapp på en mobiltelefon som tillater en abonnent selektivt å dempe sendingen av tale fra denne enhet. Konvensjonelt har denne funksjonalitet blitt tilveibrakt som illustrert i figur 3. Der har de ele-menter som har blitt beskrevet ovenfor med henblikk på figur 1, de samme henvisningstall og blir her ikke beskrevet igjen. Legg imidlertid merke til at dempefunksjonen 30 sty-rer en svitsj 32 som selektivt tillater informasjon å pas-sere fra mikrofonen 10 til A/D omformeren 12. F.eks., når en bruker trykker inn en dempeknapp på hans eller hennes fjernenhet, vil dempefunksjonen 30 aktuere svitsjen 32 til dens åpne posisjon som illustrert med den heltrukne linje i figur 3. Derfor vil A/D omformeren 12 motta ingen informasjon når telefonen opereres i dens dempede modus og taleaktivitets detektoren 16 vil deretter indikere at en taus periode begynner, som forårsaker at komfortstøyfunksjonene i blokk 15 avgis til sender 17.

Imidlertid, i den tidsperiode når svitsj 32 er åpen, vil komfortstøyfunksjonen som ellers kontinuerlig overvåker bakgrunnsstøyen mottatt fra mikrofon 10, motta bare fullstendig stillhet fordi ingen bakgrunnsstøyinformasjon avgis fra A/D omformer 12. Siden komfortstøyfunksjonene er adaptive funksjoner som gradvis prosesserer mottatt bakgrunns-støy for å tilveiebringe kontinuitet i den sendte komfort-støyinformasjon, vil disse funksjoner gradvis tilpasse seg til null nivå inngangen mottatt fra A/D konverter 12 under tiden hvor fjernenheten er dempet. Derfor vil i dette til-felle, komfortstøyinformasjonen sendt via sender 17 resultere i at komfortstøy blir generert på mottakssiden på et lavere nivå enn passende for den opplevde faktiske bak-grunnsstøy. Når brukeren deaktiverer dempefunksjonen 30 og svitsj 32 igjen lukker, vil de adaptive komfortstøyfunksjo-ner i blokk 15 bruke en tidsperiode, f.eks. opptil 20 se-kunder, for nøyaktig å bestemme den faktiske bakgrunnsstøy som nå korrekt tilføres blokk 15 og starte og generere korrekt komfortstøyinformasjon igjen.

Eksempelvise utførelser av foreliggende oppfinnelse unngår problemene beskrevet ovenfor ved å opprettholde den konti-nuerlige flyt av informasjon til komfortstøyfunksjonen selv når en dempemodus anropes. Figur 4 illustrerer en første eksempelvis utførelse av foreliggende oppfinnelse hvor kom-fortstøygeneratoren 15 forsynes med kontinuerlig informasjon vedrørende bakgrunnsstøyen mottatt i mikrofon 10. Som figur 3, representerer figur 4 en eksempelvis sende gren i en fjernstasjon eller mobiltelefon. I motsetning til figur 3, vil imidlertid ikke aktivering av dempefunksjonen avbryte flyten av informasjon til A/D omformeren 12. I stedet, når en bruker opererer dempefunksjonen 40 (f.eks. ved å trykke inn en dempeknapp), beveges svitsj 18 til posisjonen illustrert med den prikkede linje i figur 4. Som det kan sees i figur 4, vil enten en pause i den mottatte tale de-tektert av taleaktivitets detektoren 16 eller valg av dempefunksjonen 40 forårsake at eller port 42 genererer et signal som beveger svitsj 18 til posisjonen ifølge den prikkede linje. For denne eksempelvise utførelse vil derfor en bruker på mottaker siden av sendingen generert av den eksempelvise utført i figur 4 være ute av stand til å opp-fatte en forskjell mellom valgt demping av sendinger av brukeren av en fjernstasjon via dempefunksjon 40 og normale pauser i talen. Dette kan være ønskelig når f.eks. en abonnent ikke ønsker å la den mottakende part vite at stemmer selektivt tilbakeholdes fra sending.

En annen eksempelvis utførelse av foreliggende oppfinnelse er illustrert i figur 5. Funksjonsblokker beskrevet ovenfor henvises dertil ved bruk av de samme henvisningstall og blir her ikke beskrevet igjen. Imidlertid, i denne eksempelvise utførelse, er det tilveiebrakt en stumrammegenera-tor 50 for å levere stumrammer til senderenhet 17 når en bruker velger en dempemodus ved hjelp av dempefunksjon 52. Stumrammer, f.eks. de definert ved GCM spesifikasjon 06.11, lager informasjon som, når den reproduseres, resulterer i at ingen lyd genereres fra høyttaler 29 i en mottakende fjernenhet. Ifølge denne eksempelvis utførelse i figur 5, leveres bakgrunnstøy kontinuerlig til komfortstøygenerato-ren 15 slik at når det oppstår perioder med stillhet under normal samtale og dempefunksjonen 52 ikke aktiveres, vil komfortstøygeneratoren levere nøyaktig bakgrunnsstøyinfor-mas jon til sender 17 styrt av taleaktivitets detektor 16, styreenhet 54 og multiplekser 56. Derfor vil en mottaker av signaler sendt ved bruk av den eksempelvise sendekrets i figur 5 være i stand til å skjelne mellom perioder med stillhet i konversasjon og perioder hvor brukeren av en fjernstasjon har valgt å dempe sendingen, siden den første vil resultere i at bakgrunnstøy blir reprodusert i mottake-rens høyttaler mens den siste vil resultere i at stillhet blir reprodusert.

De foregående eksempelvise utførelser har blitt beskrevet i sammenheng med transmisjonskretser i fjernenheter med dis-kontinuerlige sendere som slås av under perioder av stillhet for å spare energi. Noen systemer må imidlertid ikke slå av senderene, men i stedet forsette å sende. Foreliggende oppfinnelse er like anvendelig i disse systemer, siden samme typer komfortstøyfunksjoner kan være tilstede i transmisjonskretsen til disse systemer, med samme behov for å overvåke bakgrunnsstøy.

De eksempelvise utførelser beskrevet ovenfor er i alle hen-seende ment å illustrere i stedet for begrense, foreliggende oppfinnelse. Derfor er det mange variasjoner i detaljert implementering av foreliggende oppfinnelse som kan utledes fra beskrivelsen av fagfolk på området. F.eks., siden de to eksempelvise utførelser beskrevet ovenfor resulterer i lett forskjellige dempe resultater, det vil si ved bruk av kom-fort støyrammer kan ikke lytteren skjelne mellom demping og stillhet, mens ved bruk av stumrammer kan lytteren skjelne mellom disse to hendelser, kan det være ønskelig å kombine-re disse utførelser for å tilveiebringe to forskjellige typer demping. Alle slike variasjoner og modifikasjoner betraktes å være innen dekningsområdet for og tanken bak foreliggende oppfinnelse som definert i de følgende krav.

Claims (19)

1. Fjernstasjon for bruk i et radiokommunikasjonssystem omfattende en taleinngangsanordning for å motta talesignaler, en kodekrets for å kode nevnte mottatte talesignaler for å generere kodede talesignaler, karakterisert ved en generator for å generere alternative informasjonssignaler, en sender for selektivt å sende et av nevnte kodede talesignaler og nevnte alternative informasjonssignaler, og en dempeinngang som kan svitsjes mellom en dempemodus og en ikke dempende modus, hvor nevnte sender selektivt sender nevnte alternative informasjonssignaler når nevnte dempeinngang er satt til nevnte dempemodus og sender nevnte kodede talesignaler når nevnte dempeinngang er satt til nevnte ikke dempende modus.

2. Fjernstasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte kodekrets er en kodeeksitert linjaer prediksjonskoder.

3. Fjernstasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte kodekrets be-nytter pulseksitasjon langsiktig prediksjon for å generere nevnte kodede talesignaler.

4. Fjernstasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte taleinngangsanordning er en mikrofon.

5. Fjernstasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte generator genererer komfortstøyinformasjon som nevnte alternative in-formasj onssignaler.

6. Fjernstasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte generator genererer stumrammer som nevnte alternative informasjonssignaler .

7. Fjernstasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter en taleaktivitetsdetektor som overvåker et aktivitetsnivå av nevnte mottatte talesignaler.

8. Mobilstasjon for bruk i et radiokommunikasjonssystem omfattende innretninger for å motta talesignaler, innretninger for å kode nevnte talesignaler til kodede talerammer, karakterisert ved innretninger for å generere bakgrunnsrammer, innretninger for å velge en dempemodus, og innretninger for å sende nevnte bakgrunnsrammer når nevnte dempemodus velges og for ellers å sende nevnte kodede talerammer.

9. Mobilstasjon ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte innretning for å motta talesignaler omfatter en mikrofon.

10. Mobilstasjon ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte innretning for koding omfatter en kodeeksitert linjaer prediksjonskoder.

11. Mobilstasjon ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte kodekrets be-nytter pulseksitasjon langsiktig prediksjon for å generere nevnte kodede talesignaler.

12. Mobilstasjon ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte innretning for å generere bakgrunnsrammer genererer stumrammer.

13. Mobilstasjon ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte innretning for å generere bakgrunnsrammer genererer komfortstøyrammer.

14. Mobilstasjon ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte innretning for å velge omfatter en knapp på nevnte mobilestasjon.

15. Mobilstasjon ifølge krav 8, karakterisert ved at den videre omfatter innretninger for å detektere et taleaktivitetsnivå assosiert med nevnte mottatte talesignaler.

16. Fremgangsmåte for å sende bakgrunnsstøy under selektiv demping av en radiokommunikasjonsanordning, omfattende trinnene: å motta inngangstalesignaler, å kode nevnte inngangstalesignaler for å generere kodede talerammer,karakterisert ved- å bestemme om en dempefunksjon har blitt aktivert, - å sende nevnte kodede talerammer hvis nevnte dempefunksjon ikke har blitt aktivert, og - å sende rammer med informasjon annet enn nevnte kodede talerammer hvis nevnte dempefunksjon har blitt aktivert.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at nevnte bestemel-sestrinn er uavhengig av et taleaktivitetsnivå nær ved nevnte radiokommunikasjonsanordning.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at nevnte radiokommunikasjonsanordning er en mobilstasjon.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at nevnte rammer med informasjon annet enn nevnte kode talerammer omfatter enten stumrammer eller komfortstøyrammer.