(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なるタイプのソース符号化間の変換を伴う通信方式と、少なくとも１つのタイプのソース符号化を共通に有する２台の移動電話間で確立することができる少なくとも１つの無変換通信方式とをサポートする移動電話ネットワークを経て、少なくとも１つのタイプのソース符号化を有する無線電話端末とデータ送受信装置との間で、移動電話の音声チャネルを介してデータを伝送する方法であり、
前記無線電話端末および前記データ送受信装置間で通信方式の取り決めが行われている間に、前記データ送受信装置は、前記端末が使用可能ないくつかのソース符号化のうちの１つを前記端末へ送り、前記無変換通信方式に携わることができるようにし、
データは、通信方式として選択されたタイプのソース符号化で符号化された音声信号用に予約されたフレーム内で移動電話ネットワークを経て伝送される方法であって、
前記方法は、前記データ送受信装置がデータサーバまたはアプリケーションサーバであることを特徴とする方法。
【請求項２】
通信方式の取り決めが行われている間に、無線電話端末は、使用可能なすべてのタイプのソース符号化を前記装置へ送ること、および前記データ送受信装置は、受信したいくつかのタイプのソース符号化のうちの１つを選択して該選択した１つを前記端末へ送ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データ送受信装置が、最初に受信したタイプのソース符号化を選択することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記データ送受信装置が、最も高いデータ転送速度を可能とするタイプのソース符号化を選択することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
通信方式の取り決めが行われている間に、前記データ送受信装置が、移動電話ネットワークを経て、許可されているすべてのタイプのソース符号化を前記端末へ送ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記無変換通信方式が、無変換オペレーション（ＴＦＯ：Transcoder Free Operation）に対してＥＴＳＩ  ＧＳＭ  ０４．５３標準を適用した無変換通信方式であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記データ送受信装置が、有線電話ネットワーク中に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記無線電話端末が、移動電話、または移動電話ネットワークを経て通信する手段を備えた携帯コンピュータであることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、移動テレフォニーの分野において音声チャネルを介してデータを伝送する方法に関する。本発明は、データ伝送が音声チャネルを介して実行され、ネットワークにおける音声符号化に対応する変換を受けるときに、データ伝送の特別な特徴に関連する問題を解決するものである。
【０００２】
移動テレフォニーの分野においては、音声伝送チャネルとデータ伝送チャネルが知られている。データ伝送チャネルは、音声符号化と異なる符号化を必要とする。データ伝送チャネルは、データモードに特有なネットワーク装置を利用する。実際問題として、移動電話業者に対して、この目的のために、特定の通話申し込みが行われる必要がある。これにより、交換回線方式で、９６００ｂｐｓの速度で２地点間データ伝送のアクセスを得ることができる。
【０００３】
ＧＳＭセルラ電話の分野においては、データ伝送手段はまた携帯電話システムの信号チャネルを使用して達成できる。この目的のために、３００ビット／秒までの速度での伝送を可能とするいわゆるショートメッセージサービス（ＳＭＳ）チャネル、およびおよそ８００ビット／秒のデータ転送速度の非構造化補助サービスデータ（ＵＳＳＤ：Unstructured Supplementary Service Data）チャネルがある。両方のケースとも速度は低い。ＵＳＳＤにおいては、情報はユーザからネットワークへのみの転送である。ＳＭＳチャネルを使用すれば、情報はユーザ間、またはネットワーク間で交換することができ、課金は交換されたパケット数によって行われるが、現在のコストは高い。
【０００４】
本発明の目的は、どのようなデータでも、付加的な通話申し込みを行う必要なしに、移動電話ネットワークを経て高速で伝送することができるようにすることである。
【０００５】
特に、本発明はインターネットアクセスサービスの実行ができるようにする。また、製造業者が端末を更新し保守することもできるようにする。
【０００６】
音声符号化とデータ符号化の差異は、特に移動電話伝送においては、本質的に、音声を表すデジタル化情報の特性から来るものである。音声を単純な方法でデジタル化するとすれば、極めて多量のデジタル情報となるであろう。これまでの移動テレフォニーでは、伝送チャネルが過剰なデータ速度において必要とする帯域幅要件を避けるために、特殊なタイプの音声符号化が開発されてきた。
【０００７】
この特殊なタイプの符号化は、ソース符号化と呼ばれているが、人間の音声生成を表す特性を追求するという原則に基づいている。これらの特性には、３つの重要な点がある。重要な点とは、次の通りである。
・基本周波数、すなわち声帯の振動に対応する「ピッチ」、
・音声の生成システムすなわち喉頭、咽頭、口腔を通じて伝搬する振動の結果としての、基本振動数に加えられる修正に対応するフィルタリング、および
・発声された音声に対して前述のモデルを適用した後の残音（ｒｅｓｉｄｕｅ）に対応する励振（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）（または誤差）。
【０００８】
ＧＳＭ方式ソースエンコーダは、パルス符号変調（ＰＣＭ）信号に基づいて、この３つの重要な点に対して最適な値を確立した。ＰＣＭ信号は、音声信号から導かれたサンプリング信号であり、たとえば、８０００Ｈｚでサンプリングされ、１３ビットで量子化される。したがってこの例では、このＰＣＭ信号のデータ転送速度は、１０４Ｋビット／秒となる。ソースエンコーダは、ＰＣＭ信号に対して「分析（ａｎａｌｙｓｉｓ）」または、符号化ステップを行う。
【０００９】
多くの異なるタイプのソース符号化が存在する。ＧＳＭネットワークの例においては、特に３種の符号化が存在する。
・フルレート（ＦＲ）；ＥＴＳＩ  ＳＭＧ勧告６．１０、
・ハーフレート（ＨＲ）；ＥＴＳＩ  ＳＭＧ勧告６．２０、
および
・拡張フルレート（ＥＦＲ）；ＥＴＳＩ  ＳＭＧ勧告６．６０。
【００１０】
当然のことながら、本発明の原理は、他の移動テレフォニーネットワーク（ＤＣＳ−１８００、ＰＣＳ等）に対して、同様に適用することができる。
【００１１】
図１は、共通のタイプのソース符号化を持たない２つの移動局間の通信方式を示す。
【００１２】
図に見られるように、符号化され保護された音声情報は、移動電話ＭＳ１によって、公衆地上移動ネットワーク（ＰＬＭＮ）へ伝送される。ＰＬＭＮはトランシーバ基地局（ＢＴＳ）において、そのチャネルの音声情報を復号し、ＧＳＭ音声フォーマットで、すなわちあたかもそれがソースエンコーダから来たものであるかのように、データを生成する。ＰＬＭＮはその後に、そのデータを、ＧＳＭ音声フォーマットから、交換回線電話ネットワークにおいて通常使用されるフォーマットへ変換する。このフォーマットは、Ａ−ｌａｗＰＣＭと呼ばれており、８ビットでの符号化で毎秒８０００サンプルに相当する６４Ｋビット／秒のデータ転送速度になる。この変換は、ＰＬＭＮ中で変換器速度適応ユニット（ＴＲＡＵ：Transcoder Rate Adaptation Unit）と呼ばれており、一般にネットワークの移動サービス交換センタ（ＭＳＣ）内に設置されている装置によって行われる。
【００１３】
ＴＲＡＵによって行われる変換は、上述のソース符号化と逆の方法に相当するデコーダによって、音声を合成することである。音声信号はその後に、元々の信号と同じく、毎秒８０００サンプルを含み１３ビットで符号化されたＰＣＭフォーマットで得られ、その後にＡ−ｌａｗ変換と呼ばれている対数変換が適用され、各サンプルを８ビットで符号化する（６４Ｋビット／秒となる）。音声信号のこの新たな形式は、前述のＧＳＭフォーマット形式の信号の、すべての物理的情報を含み、伝送および変換エラーを無視してある。このＡ−ｌａｗＰＣＭフォーマットの信号は、特に有線ネットワークでの公衆交換電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）に対して伝送される。
【００１４】
ＰＳＴＮにおいては、この６４Ｋビット／秒の信号は、アナログ信号に変換されるかまたは、デジタル回線を介して伝送される。その後に、信号は電話機５のような交換ネットワーク上の宛先へ到達する。
【００１５】
または、たとえば宛先が移動電話セルラネットワークに同様に接続されているような、他の移動電話ＭＳ３であるならば、信号はさらにＴＲＡＵ形式の装置へ到達する。この別のＴＲＡＵ装置は、、逆ＴＲＡＵと称される装置であり、これが第１のＴＲＡＵ装置と反対の変換を行い、ＧＳＭフォーマットおよび転送速度を元に戻す。
【００１６】
このようにして、図１において、最初の１３Ｋビット／秒でのＧＳＭフォーマットの音声信号は、数ステップのＴＲＡＵまたは逆ＴＲＡＵ変換を受ける。各変換および伝送ステップにおいて、信号の内容の劣化が起こり得る。特に、この連鎖系の受信端で、１３Ｋビット／秒でのＧＳＭフォーマットを再構築することが求められているときには、可聴音声は連鎖系の伝送末端でのそれに非常に近いが、（ＬＴＰ、ＬＡＲ、ＲＰＥ）モデルの値は大きく異なることがある。
【００１７】
したがって、データを伝送するために音声チャネルを使用する必要がある場合、受信機でそのデータを回復させることができるようにするためには、伝送装置の中でこれらのパラメータを記述しているビットを、伝送のためのデータで単純に置きかえることはできない。このようなことを行ってしまうと、連鎖の末端でエラーが発生する。さらに、変換器は人間の音声に特有のパラメータを操作するように、特別に適合されている。もしこれらのパラメータを記述するビットが生データで置きかえられている場合、理論的には取得されるビット構成がランダムになる。その後、分析および合成回路が、この構成を再生できないということが起こり得る。たとえば、このようなことは、ブロックのエネルギーまたはピッチの値が突然変化したことをビット構成が表している場合に起こる。
【００１８】
少なくとも１つのタイプのソース符号化を共通に有する移動電話間での通信を改良する目的で、非直列オペレーション（ｔａｎｄｅｍ  ｆｒｅｅ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）すなわち「無変換オペレーション」（ｔｒａｎｓｃｏｄｅｒ  ｆｒｅｅ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ（ＴＦＯ））標準がＴＲＡＵのために規定された（ＥＴＳＩ  ＧＳＭ  勧告  ０４．５３  １９９８年９月）。
【００１９】
この標準は、少なくとも１つのタイプのソース符号化を共通に有する２台の移動電話が、電話ネットワークを経て、ＴＲＡＵ装置による変換を必要とすることなく通信できることを視野に入れて規定された。
【００２０】
この標準において、最初に、２台の移動電話は各々の電話において使用可能なソース符号化のタイプの情報を交換し合う。これらのタイプの中で、両方にとって共通のタイプが存在すれば、無変換で通信できる方式、すなわち符号化され保護された音声情報が、もはやＴＲＡＵ装置中で変換されない方式がセットアップされる。
【００２１】
しかしながら、２台の電話が共通のタイプのソース符号化を持たない場合、またはその移動電話が、ソース符号化装置を持たない固定電話と通信中である場合には、その音声情報は図１を参照しつつ上述されたように、ＴＲＡＵ装置中で変換される。
【００２２】
本発明は、データが、移動電話の音声チャネルを介して、信頼性高く、およびデータ転送速度が高く伝送されるような方法を提案することにより、上述のデータを伝送する方法の欠点を軽減することを追求している。
【００２３】
この目的のために、本発明は、異なるタイプのソース符号化間の変換を伴う通信方式と、少なくとも１つのタイプのソース符号化を共通に有する２台の移動電話間にセットアップすることができる、少なくとも１つの無変換通信方式とをサポートする移動電話ネットワークを経て、少なくとも１つのタイプのソース符号化を有する無線電話端末とデータ送受信装置（データ送信装置、データ受信装置、あるいはその両方）との間で、移動電話の音声チャネルを介してデータを伝送する方法を提供する。
【００２４】
この方法は、
・前記無線電話端末およびデータ送受信装置間で通信方式の取り決めが行われている間に、データ送受信装置は、端末が使用可能ないくつかのソース符号化のうちの１つを、前記端末へ送り、前記無変換通信方式に携わることができるようにすることと、および
・データは、通信方式として選択されたタイプのソース符号化で符号化された音声信号用に予約されたフレーム内で移動電話ネットワークを経て伝送されることを特徴とする。
【００２５】
本発明の方法はまた、以下の特徴のうちの１つまたはそれ以上を含む。
・通信方式の取り決めが行われている間に、前記無線電話端末は、それに対して使用可能なすべてのタイプのソース符号化を前記装置へ送り、前記データ送受信装置は、受信したいくつかのタイプのソース符号化のうちの１つを選択して選択した一つを前記端末へ送る。
・前記データ送受信装置は、最初に受信したタイプのソース符号化を選択する。
・前記データ送受信装置は、最も高いデータ転送速度を可能とするタイプのソース符号化を選択する。
・通信方式の取り決めが行われている間に、前記データ送受信装置は、移動電話ネットワークを経て、許可されているすべてのタイプのソース符号化を前記端末に送る。
・無変換通信方式とは、ＴＦＯに対してＥＴＳＩ  ＧＳＭ  ０４．５３標準を適用して変換することのない通信方式である。
・前記データ送受信装置は、データサーバまたはアプリケーションサーバである。
・前記データ送受信装置は、有線電話ネットワーク内に設置されているものである。
および
・前記無線電話端末は移動電話または、移動電話ネットワークを経て通信するための手段を備えた携帯コンピュータである。
【００２６】
本発明は、以下の説明を読み、添付の図を考察することにより、よりよく理解できよう。図は単に本発明を非限定的に示すものである。
【００２７】
本発明の方法は、移動電話ネットワークを経て少なくとも１つのタイプのソース符号化を有する前記端末と通信する手段を備えた移動電話や携帯コンピュータなどの無線電話端末と、たとえば有線電話ネットワークに接続されたデータサーバやインターネットサーバや別の移動電話やコンピュータなどの送受信装置との間で、移動電話音声チャネルを介して、データを伝送することに関する。
【００２８】
この伝送は、ＧＳＭ、ＤＣＳ、ＵＭＴＳネットワークのような移動電話ネットワークを経て行われ、これらの移動電話ネットワークは、図１に関連して上述したように異なるソース符号化間において変換をする通信方式と、および少なくとも１つのタイプのソース符号化を共通に有する２台の移動電話間で、無変換で通信する少なくとも１つの通信方式との両方の通信方式を採用している。
【００２９】
無変換のこの種の通信は、ＴＦＯ標準（ＥＴＳＩ  ＧＳＭ  １９９８年９月勧告０４．５３）に従う通信方式であることが好ましい。この勧告は、本記述中で参照され、特に通話のタイプと、とりわけ２台の移動電話間での音声情報の交換のためのプロトコルとを取り決めるための手順に取り入れられている。
【００３０】
図２に概略的に示すように、前記無線電話端末と前記データ送受信装置間での通信取り決めの状態の間に起こる第１段階１０の間に、データ送受信装置は、ソース符号化の１つのタイプを前記端末へ送り、前記無変換通信方式に携わることができるようにする。
【００３１】
取り決め段階に対して、様々な変形形態があり得る。
【００３２】
第１の変形形態においては、無線電話端末は最初に、前記装置に対し、使用可能なすべてのタイプのソース符号化を送る。
【００３３】
たとえば、移動電話がＦＲおよびＨＲソース符号化を使用することが可能である場合、移動電話はこれらの２種のソース符号化をデータ送受信装置へ送る。
【００３４】
その後に、データ送受信装置は受け取ったソース符号化の１つのタイプを選択し、無変換で通信が確立できるように、前記端末へそれを送る。
【００３５】
返送されたどのタイプのソース符号化が選択されるかは、様々な基準によって決まる。ひとつの好ましい基準は、データ送受信装置が最初に受信したタイプのソース符号化を選択することである。
【００３６】
もう１つの好ましい基準においては、データ送受信装置が、最も高速のデータ転送速度を可能とするタイプのソース符号化を選択する。
【００３７】
ＴＦＯ向けＧＳＭ標準０４．５３においては、フレーム長２０ｍｓのフレームは、ＨＲソース符号化を使用しているＴＦＯ通信方式用の１６０ビットを含むのに対し、ＥＦＲソース符号化またはＦＲソース符号化を使用するフレームは３２０ビットを含む。したがって、もしデータ転送速度を選択基準とする場合には、両者のうちの後者を使用して通信をセットアップすることが好ましい。
【００３８】
第２の変形形態においては、データ送受信装置は許可されたすべてのタイプのソース符号化を、移動電話ネットワークを経て端末へ送り、端末が直ちに無変換通信に携わることができるようにする。
【００３９】
データ送受信装置は、必ずしも使用可能なソース符号化を有している必要はない。この装置は、移動電話によって送られて来たソース符号化のタイプを検出するための手段、およびそれらのソース符号化のタイプのうちの１つを使用して送る手段を備えているだけでよい。さらにまた、通信の選択されたタイプの符号化された音声フレーム内でデータを作成する手段、およびそのようなフレームからデータを回復する手段を有する。
【００４０】
その後に、ステップ１２において、選択されたタイプのソース符号化を使用して符号化された音声信号用に予約されたフレームで、そのデータが移動電話ネットワークを経て伝送される。
【００４１】
これらのフレームは、この通信方式においては、変換の対象となることがないため、データの伝送の信頼性があり、当然のこととして、リンクの無線経路で起こる可能性がある問題が無視できるようになる。
【００４２】
さらに、たとえばＳＭＳデータチャネルまたはＵＳＳＤチャネルを使用している場合に現在達成できるデータ転送速度よりも大幅に高速な、１３Ｋビット／秒の生データ転送速度が可能である。
【００４３】
データ伝送要件に従って、符号化した形式でデータを伝送することが可能である。このようにして、フレーム化中に中断が発生したり、フレームエラーが発生したりした場合には、「データリンク」法を適用してエラーが発生したフレームの再送を可能にすることができる。このようにして、移動電話との無線リンクでの短時間の中断の発生の場合においてさえも、データ伝送が中断の直前の段階から再開できるようにする特殊な符号化が提供されている。
【００４４】
当然、データ伝送は、移動電話からデータ送受信装置へ、およびその反対の方向へ同様に良好に達成される。
【００４５】
前記データ送受信装置が、無線電話ネットワークに対して外部装置であることが好都合であるアプリケーションサーバかまたはデータサーバであり、無線アプリケーションプロトコル（ＷＡＰ）に準拠しているような好ましい実施形態において、本発明は、ユーザが、通話課金の増加なしに進歩した手法でインターネットにアクセスするために無線電話端末を使用することができるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  既述の、ＧＳＭネットワークおよびそれに伴う様々な変換段階の図である。
【図２】  本発明の方法の様々な段階を示す図である。
【図１】
0003663133.tif 000002
【図２】
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