СИСТЕМА И СПОСОБ ВНУТРИПОЛОСНОГО МОДЕМА ДЛЯ ПЕРЕДАЧ ДАННЫХ ПО СЕТЯМ ЦИФРОВОЙ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
SYSTEM AND METHOD OF IN-BAND MODEM FOR DATA TRANSMISSION OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS

Испрашивание приоритета
Приоритет испрашивается на основании следующих предварительных заявок США: №61/059,179, озаглавленная "ROBUST SIGNAL FOR DATA TRANSMISSION OVER IN-BAND VOICE MODEM IN DIGITAL CELLULAR SYSTEMS", поданная 5 июня 2008, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; и №61/087,923, озаглавленная "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS", поданная 11 августа 2008, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; и №61/093,657, озаглавленная "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS", поданная 2 сентября 2008, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; и №61/122,997, озаглавленная "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS", поданная 16 декабря 2008, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; и №61/151,457, озаглавленная "SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING GENERAL BIDIRECTIONAL IN-BAND MODEM FUNCTIONALITY", поданная 10 февраля 2009, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; и №61/166,904, озаглавленная "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS", поданная 6 апреля 2009, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки.
Связанные заявки
Связанные совместно заявленные патентные заявки США включают в себя: "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS", имеющая Attorney Docket №081226U1, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS", имеющая номер дела поверенного в США №081226U3, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки; "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS", имеющая номер дела поверенного в США №081226U4, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки. "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS", имеющая номер дела поверенного в США №081226U5, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки. "SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS", имеющая номер дела поверенного в США №081226U6, принадлежащая правообладателю настоящей заявки и таким образом явно включаемая сюда посредством ссылки.
Предшествующий уровень техники
Область техники
Настоящее раскрытие в целом относится к передаче данных по речевому каналу. Более конкретно, раскрытие относится к передаче неречевой информации через речевой кодек внутри полосы (in-band) в сети связи.
Описание предшествующего уровня техники
Передача речи была основой в системах связи с тех пор, как появились фиксированные проводные телефоны и беспроводное радио. Продвижения в исследовании в системах связи и разработке направили промышленность в направлении цифровых систем. Одним из преимуществ цифровой системы связи является возможность уменьшения требуемой полосы пропускания посредством осуществления сжатия данных, предназначенных для передачи. В результате много исследований и разработок пошло в направлении технологий сжатия, особенно в области кодирования речи. Обычной аппаратурой сжатия речи является "вокодер", который также взаимозаменяемо называется "речевой кодек" или "речевой кодер". Вокодер принимает оцифрованные речевые отсчеты и производит наборы битов данных, известные как "речевые пакеты". Несколько стандартизованных алгоритмов вокодеров поддерживается в различных цифровых системах связи, которые требуют передачи речи, и в действительности поддержка речи является минимальным и существенным требованием в большинстве систем связи в настоящее время. Проект 3GPP2 (The 3rd Generation Partnership Project 2) является примером организации по стандартизации, которая определяет системы связи IS-95, CDMA2000 1xRTT (1x Radio Transmission Technology), CDMA2000 EV-DO (Evolution-Data Optimized) и CDMA2000 EV-DV (Evolution-Data/Voice). Проект 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) является другим примером организации по стандартизации, которая определяет системы GSM (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) и LTE (Long Term Evolution). Протокол VoIP (Voice over Internet Protocol) является примером протокола, используемого системами связи, определенными в стандартах 3GPP и 3GPP2, а также другими. Примеры вокодеров, осуществляемых в таких системах связи, и протоколов включают в себя ITU-T G.729 (International Telecommunications Union), речевой кодек AMR (Adaptive Multi-rate) и речевой кодек EVRC (Enhanced Variable Rate Codec Speech Service Options 3, 68, 70).
Совместное использование информации является первичной целью современных систем связи в качестве поддержки спроса на незамедлительную и глобальную возможность соединения. Пользователи современных систем связи передают речь, видео, текстовые сообщения и другие данные, чтобы оставаться соединенными. Новые разрабатываемые приложения имеют тенденцию опережать эволюцию сетей и могут потребовать модернизации протоколов и схем модуляции систем связи. В некоторых удаленных географических областях только речевые службы могут быть доступны из-за недостатка поддержки инфраструктуры для усовершенствованных служб передачи данных в системе. Альтернативно, пользователи могут выбрать возможность использовать только речевые службы на их устройстве связи из-за экономических причин. В некоторых странах поддержка служб общего пользования обязательна в сети связи, таких как экстренные службы E911 (Emergency 911) или eCall (in-vehicle emergency call - аварийный вызов внутри автотранспортного средства). В этих примерах экстренных приложений быстрая передача является приоритетом, но не всегда осуществима, особенно когда усовершенствованные службы передачи данных недоступны на терминале пользователя. Предыдущие технологии обеспечивали решения передачи данных через речевой кодек, но эти решения могут поддерживать только низкие скорости передач данных из-за неэффективности кодирования, имеющей место при попытках кодирования неречевого сигнала с помощью вокодера.
Алгоритмы сжатия речи, осуществляемые большинством вокодеров, используют технологии "analysis by synthesis" для моделирования человеческого голосового аппарата с набором параметров. Наборы параметров обычно включают в себя функции коэффициентов цифровых фильтров, коэффициентов усиления и хранящихся сигналов, известных как кодовые книги, чтобы упомянуть несколько. Поиск параметров с наиболее близким соответствием характеристикам входного речевого сигнала выполняется кодером вокодера. Параметры затем используются в декодере вокодера для синтеза оценки входной речи. Наборы параметров, доступных вокодеру для кодирования сигналов, настраиваются на лучшую модель речи, характеризуемую голосовыми периодическими сегментами, а также неголосовыми сегментами, которые имеют шумоподобные характеристики. Сигналы, которые не содержат периодические или шумоподобные характеристики, неэффективно кодируются вокодером и могут приводить к серьезным искажениям на выходе декодера в некоторых случаях. Примеры сигналов, которые не проявляют характеристики речи, включают в себя часто изменяющиеся "тональные" одной частоты или сигналы "DTMF" (dual tone multiple frequency signals). Большинство вокодеров не могут рационально и эффективно кодировать такие сигналы.
Передача данных через речевой кодек обычно называется передачей данных "внутри полосы (in-band)", причем данные помещаются в один или более речевых пакетов с выхода речевого кодека. Несколько технологий используют звуковые тональные сигналы на заранее заданных частотах в пределах речевой полосы частот для представления данных. Использование заранее заданных по частоте тональных сигналов для передачи данных через речевые кодеки, особенно при высоких скоростях данных, является ненадежным из-за вокодеров, осуществляемых в системах. Вокодеры разработаны для моделирования речевых сигналов с использованием ограниченного числа параметров. Ограниченные параметры являются недостаточными для эффективного моделирования тональных сигналов. Способность вокодеров моделировать тональные сигналы дополнительно ухудшается при попытках увеличить скорость передачи данных посредством быстрого изменения тональных сигналов. Это ухудшает точность детектирования и приводит к необходимости добавления сложных схем для минимизации ошибок данных, что в свою очередь еще больше уменьшает общую скорость передачи данных в системе связи. Поэтому возникает необходимость рациональной и эффективной передачи данных через речевой кодек в сети связи.
Соответственно, было бы полезным предоставить улучшенную систему для передачи и приема информации через речевой кодек в сети связи.
Сущность изобретения
В вариантах осуществления, раскрываемых здесь, принимаются меры по отношению к указанным выше нуждам посредством использования внутриполосного модема для надежной передачи и приема неречевой информации через речевой кодек.
В одном варианте осуществления, способ передачи неречевой информации через речевой кодек содержит обработку множества входных символов данных для генерации множества первых импульсных сигналов, формирования множества первых импульсных сигналов для генерации множества сформированных первых импульсных сигналов и кодирование множества сформированных первых импульсных сигналов речевым кодеком.
В другом варианте осуществления, устройство содержит процессор, выполненный с возможностью обработки множества входных символов данных для генерации множества первых импульсных сигналов, формирователь, выполненный с возможностью формирования множества первых импульсных сигналов для генерации множества сформированных первых импульсных сигналов, и речевой кодек, выполненный с возможностью кодирования множества сформированных первых импульсных сигналов для генерации речевого пакета.
В другом варианте осуществления, устройство содержит средство для обработки множества входных символов данных для генерации множества первых импульсных сигналов, средство для формирования множества первых импульсных сигналов для генерации множества сформированных первых импульсных сигналов и средство для кодирования первых импульсных сигналов речевым кодеком.
В другом варианте осуществления, способ синхронизации неречевых кадров через речевой кодек содержит генерацию заранее заданной последовательности, которая имеет шумоподобные характеристики и устойчива к ошибкам в речевых кадрах, и передачу заранее заданной последовательности через речевой кодек.
В другом варианте осуществления, устройство содержит генератор, выполненный с возможностью генерации заранее заданной последовательности, которая имеет шумоподобные характеристики и устойчива к ошибкам в речевых кадрах, и речевой кодек, выполненный с возможностью обработки заранее заданной последовательности для генерации речевого пакета.
В другом варианте осуществления, устройство содержит средство для генерации заранее заданной последовательности, которая имеет шумоподобные характеристики и устойчива к ошибкам в речевых кадрах, и средство для передачи заранее заданной последовательности через речевой кодек.
В другом варианте осуществления, способ для получения неречевых данных, встроенных в пакет вокодера, содержит прием и декодирование пакета вокодера, фильтрацию декодированного пакета вокодера, пока синхросигнал не будет детектирован, вычисление временного смещения на основе синхросигнала и извлечение неречевых данных, встроенных в декодированный пакет вокодера на основе временного смещения.
В другом варианте осуществления, устройство содержит приемник, выполненный с возможностью приема и декодирования пакета вокодера, фильтр, выполненный с возможностью фильтрации декодированного пакета вокодера, пока синхросигнал не будет детектирован, вычислитель, выполненный с возможностью вычисления временного смещения на основе синхросигнала, и извлекающее устройство, конфигурируемое для извлечения неречевых данных, встроенных в декодированный пакет вокодера на основе временного смещения.
В другом варианте осуществления, устройство содержит средство для приема и декодирования пакета вокодера, средство для фильтрации декодированного пакета вокодера, пока синхросигнал не будет детектирован, средство для вычисления временного смещения на основе синхросигнала и средство для извлечения неречевых данных, встроенных в декодированный пакет вокодера на основе временного смещения.
В другом варианте осуществления, способ управления передачами исходного терминала от терминала назначения во внутриполосной системе связи содержит передачу начального сигнала от терминала назначения, прекращение передачи начального сигнала после детектирования первого принятого сигнала, передачу сигнала негативного подтверждения (NACK) от терминала назначения, прекращение передачи сигнала NACK после детектирования успешно принятого сообщения данных исходного терминала, передачу сигнала подтверждения (ACK) от терминала назначения и прекращение передачи сигнала ACK после передачи заранее заданного числа сигналов ACK.
В другом варианте осуществления, устройство содержит процессор, запоминающее устройство с электронной связью с процессором, хранящиеся в запоминающем устройстве инструкции, инструкции, способные выполнять этапы передачи начального сигнала от терминала назначения, прекращение передачи начального сигнала после детектирования первого принятого сигнала, передачу сигнала NACK от терминала назначения, прекращение передачи сигнала NACK после детектирования успешно принятого сообщения данных исходного терминала, передачу сигнала ACK от терминала назначения и прекращение передачи сигнала ACK после передачи заранее заданного числа сигналов ACK.
В другом варианте осуществления, устройство для управления передачами исходного терминала от терминала назначения во внутриполосной системе связи содержит средство для передачи начального сигнала от терминала назначения, средство для прекращения передачи начального сигнала после детектирования первого принятого сигнала, средство для передачи сигнала NACK от терминала назначения, средство для прекращения передачи сигнала NACK после детектирования успешно принятого сообщения данных исходного терминала, средство для передачи сигнала ACK от терминала назначения и средство для прекращения передачи сигнала ACK после передачи заранее заданного числа сигналов ACK.
В другом варианте осуществления, способ управления передачами исходного терминала от исходного терминала во внутриполосной системе связи содержит детектирование сигнала запроса на исходном терминале, передачу синхросигнала от исходного терминала после детектирования сигнала запроса, передачу сегмента пользовательских данных от исходного терминала с использованием первой схемы модуляции и прекращение передачи сегмента пользовательских данных после детектирования первого принятого сигнала.
В другом варианте осуществления, устройство содержит процессор, запоминающее устройство с электронной связью с процессором, хранящиеся в запоминающем устройстве инструкции, инструкции, способные выполнять этапы детектирования сигнала запроса на исходном терминале, передачу синхросигнала от исходного терминала после детектирования сигнала запроса, передачу сегмента пользовательских данных от исходного терминала с использованием первой схемы модуляции и прекращение передачи сегмента пользовательских данных после детектирования первого принятого сигнала.
В другом варианте осуществления, устройство для управления передачами исходного терминала от исходного терминала во внутриполосной системе связи содержит средство для детектирования сигнала запроса на исходном терминале, средство для передачи синхросигнала от исходного терминала после детектирования сигнала запроса, средство для передачи сегмента пользовательских данных от исходного терминала с использованием первой схемы модуляции и средство для прекращения передачи сегмента пользовательских данных после детектирования первого принятого сигнала.
В другом варианте осуществления, способ управления двунаправленными передачами данных от терминала назначения во внутриполосной системе связи содержит передачу сигнала передачи от терминала назначения, прекращение передачи сигнала передачи после детектирования первого принятого сигнала, передачу синхросигнала от терминала назначения, передачу сегмента пользовательских данных от терминала назначения с использованием первой схемы модуляции и прекращение передачи сегмента пользовательских данных после детектирования второго принятого сигнала.
В другом варианте осуществления, устройство содержит процессор, запоминающее устройство с электронной связью с процессором, хранящиеся в запоминающем устройстве инструкции, инструкции, способные выполнять этапы передачи сигнала передачи от терминала назначения, прекращение передачи сигнала передачи после детектирования первого принятого сигнала, передачу синхросигнала от терминала назначения, передачу сегмента пользовательских данных от терминала назначения с использованием первой схемы модуляции и прекращение передачи сегмента пользовательских данных после детектирования второго принятого сигнала.
В другом варианте осуществления, устройство для управления двунаправленными передачами данных от терминала назначения во внутриполосной системе связи содержит средство для передачи сигнала передачи от терминала назначения, средство для прекращения передачи сигнала передачи после детектирования первого принятого сигнала, средство для передачи синхросигнала от терминала назначения, средство для передачи сегмента пользовательских данных от терминала назначения с использованием первой схемы модуляции и средство для прекращения передачи сегмента пользовательских данных после детектирования второго принятого сигнала.
В другом варианте осуществления, система для передачи данных по внутриполосной системе связи от подвижного объекта, содержащего систему IVS (in-vehicle system - система внутри автотранспортного средства), точке ответа общественной безопасности (public safety answering point, PSAP) содержит один или более датчиков, размещаемых в IVS для предоставления данных датчиков IVS, передатчик IVS, размещаемый в IVS для передачи данных датчиков IVS, приемник PSAP, размещаемый в PSAP для приема данных датчиков IVS, передатчик PSAP, размещаемый в PSAP для передачи данных команд PSAP, приемник IVS, размещаемый в IVS для приема данных команд PSAP; причем передатчик IVS содержит средство форматирования сообщений IVS для форматирования данных датчиков IVS и генерации сообщения IVS, процессор IVS для обработки сообщения IVS и генерации множества сформированных импульсных сигналов IVS, кодер речи IVS для кодирования сформированных импульсных сигналов IVS и генерации кодированного сигнала IVS, генератор синхронизации IVS для генерации синхросигнала IVS и контроллер передачи IVS для передачи последовательности синхросигналов IVS и сообщений IVS; причем приемник PSAP содержит детектор PSAP для детектирования синхросигнала IVS и генерации флага синхронизации PSAP, демодулятор PSAP для демодуляции сообщения IVS и генерации принимаемого сообщения IVS; причем передатчик PSAP содержит средство форматирования сообщений PSAP для форматирования данных команд PSAP и генерации сообщения команд PSAP, процессор PSAP для обработки сообщения команд PSAP и генерации множества сформированных импульсных сигналов PSAP, кодер речи PSAP для кодирования сформированных импульсных сигналов PSAP и генерации кодированного сигнала PSAP, генератор синхронизации PSAP для генерации синхросигнала PSAP и контроллер передачи PSAP для передачи последовательности синхросигналов PSAP сообщений команд PSAP; причем приемник IVS содержит детектор IVS для детектирования синхросигнала PSAP и генерации флага синхронизации IVS и демодулятор IVS для демодуляции сообщений PSAP и генерации принимаемого сообщения PSAP.
Краткое описание чертежей
Аспекты и сопутствующие преимущества вариантов осуществления, рассматриваемых здесь, будут легче понятны посредством ссылки на следующее подробное описание при соединении с сопутствующими чертежами, причем:
Фиг.1 является схемой варианта осуществления исходного терминала и терминала назначения, которые используют внутриполосный модем для передачи данных через речевой кодек в беспроводной сети связи;
Фиг.2 является схемой варианта осуществления модема передачи данных, используемого во внутриполосной системе связи;
Фиг.3A является схемой варианта осуществления генератора синхросигнала;
Фиг.3B является схемой другого варианта осуществления генератора синхросигнала;
Фиг.3C является схемой еще одного варианта осуществления генератора синхросигнала;
Фиг.4 является схемой варианта осуществления генератора пакета синхронизации;
Фиг.5 является схемой варианта осуществления последовательности пакета синхронизации;
Фиг.6A является схемой варианта осуществления последовательности преамбулы синхронизации;
Фиг.6B является схемой варианта осуществления последовательности преамбулы синхронизации с неперекрывающимися опорными последовательностями;
Фиг.7A является графиком выходных данных корреляции преамбулы синхронизации, где преамбула составлена из неперекрывающихся опорных последовательностей;
Фиг.7B является графиком выходных данных корреляции преамбулы синхронизации, где преамбула составлена из перекрывающихся опорных последовательностей;
Фиг.8A является схемой варианта осуществления формата сообщения синхронизации;
Фиг.8B является схемой другого варианта осуществления формата сообщения синхронизации;
Фиг.8C является схемой еще одного варианта осуществления формата сообщения синхронизации;
Фиг.9 является схемой варианта осуществления формата сообщения данных передачи;
Фиг.10 является схемой варианта осуществления составного формата сообщения данных передачи и синхронизации;
Фиг.11A является графиком спектральной плотности мощности внутриполосного сигнала, основанного на импульсных сигналах, по отношению к частоте;
Фиг.11B является графиком спектральной плотности мощности внутриполосного сигнала, основанного на тональных сигналах, по отношению к частоте;
Фиг.12 является схемой варианта осуществления модулятора данных с использованием редких импульсов;
Фиг.13 является схемой варианта осуществления представления символов данных редких импульсов;
Фиг.14A является схемой варианта осуществления размещения сформированных импульсов в пределах кадра модуляции с использованием технологии циклического возврата (wraparound);
Фиг.14B является схемой варианта осуществления размещения сформированных импульсов в пределах кадра модуляции для обычного примера в данной области техники;
Фиг.15A является схемой варианта осуществления детектора синхросигнала и контроллера приемника;
Фиг.15B является схемой другого варианта осуществления детектора синхросигнала и контроллера приемника;
Фиг.16 является схемой варианта осуществления детектора пакета синхронизации;
Фиг.17A является схемой варианта осуществления детектора преамбулы синхронизации;
Фиг.17B является схемой другого варианта осуществления детектора преамбулы синхронизации;
Фиг.18A является схемой варианта осуществления контроллера детектора синхронизации;
Фиг.18B является схемой другого варианта осуществления контроллера детектора синхронизации;
Фиг.19 является схемой варианта осуществления устройства регулирования синхронизации;
Фиг.20 является схемой варианта осуществления модема принимаемых данных, используемого во внутриполосной системе связи;
Фиг.21 является схемой варианта осуществления системы аварийной сигнализации в подвижном объекте;
Фиг.22 является схемой варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных, передаваемой по нисходящей линии в терминал назначения связи, и последовательности ответа данных, передаваемой по восходящей линии в исходный терминал связи, с взаимодействием, инициируемым терминалом назначения;
Фиг.23A является схемой варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных, передаваемой по нисходящей линии в терминал назначения связи, и последовательности ответа данных, передаваемой по восходящей линии в исходный терминал связи, с взаимодействием, инициируемым исходным терминалом;
Фиг.23B является схемой другого варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных, передаваемой по нисходящей линии в терминал назначения связи, и последовательности ответа данных, передаваемой по восходящей линии в исходный терминал связи, с взаимодействием, инициируемым исходным терминалом;
Фиг.24A является схемой варианта осуществления взаимодействия двунаправленной последовательности запроса данных и последовательности ответа данных, передаваемых как по нисходящей линии, так и по восходящей линии;
Фиг.24B является схемой другого варианта осуществления взаимодействия двунаправленной последовательности запроса данных и последовательности ответа данных, передаваемых как по нисходящей линии, так и по восходящей линии;
Фиг.25 является схемой варианта осуществления формата пакета пользовательских данных, где длина пользовательских данных меньше, чем размер пакета передачи;
Фиг.26 является схемой варианта осуществления формата пакета пользовательских данных, где длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи;
Фиг.27A является схемой варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных передачи и последовательности ответа данных передачи, причем длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи;
Фиг.27B является схемой другого варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных передачи и последовательности ответа данных передачи, причем длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи;
Фиг.27C является схемой еще одного варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных передачи и последовательности ответа данных передачи, причем длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи;
Фиг.27D является схемой еще одного варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных передачи и последовательности ответа данных передачи, причем длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи.
Подробное описание
Фиг.1 изображает вариант осуществления системы внутриполосной передачи данных, как можно было бы осуществить в беспроводном исходном терминале 100. Исходный терминал 100 обменивается информацией с терминалом 600 назначения через каналы 501 и 502 связи, сеть 500 и канал 503 связи. Примеры подходящих беспроводных систем связи включают в себя системы сотовой телефонной связи, работающие в соответствии со стандартами GSM (Global System for Mobile Communication), 3GPP UMTS (Third Generation Partnership Project Universal Mobile Telecommunication System), 3GPP2 CDMA (Third Generation Partnership Project 2 Code Division Multiple Access), TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access) и WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Специалист в данной области техники распознает, что технологии, рассматриваемые здесь, могут в равной степени применяться к системе внутриполосной передачи данных, которая не включает беспроводного канала. Сеть 500 связи включает любое сочетание оборудования маршрутизации/коммутации, линий связи и другой инфраструктуры, подходящей для установления линии связи между исходным терминалом 100 и терминалом 600 назначения. Например, канал 503 связи может не быть беспроводной линией. Исходный терминал 100 обычно функционирует как устройство передачи речи.
Передатчик
Тракт 200 основной полосы пропускания обычно направляет речь пользователя через вокодер, но также способен направлять неречевые данные через вокодер в ответ на запрос, создаваемый от исходного терминала или сети связи. Направление неречевых данных через вокодер является выгодным, поскольку оно устраняет необходимость для исходного терминала запрашивать и передавать данные по отдельному каналу связи. Неречевые данные форматируются в сообщения. Данные сообщений, еще в цифровой форме, преобразуются в шумоподобный сигнал, содержащий сформированные импульсы. Данные сообщений закладываются в местоположение импульсов шумоподобного сигнала. Шумоподобный сигнал кодируется вокодером. Вокодер не конфигурируется различно в зависимости от того, поступает ли на вход речь пользователя или неречевые данные, так что выгодно преобразовывать данные сообщений в сигнал, который может эффективно кодироваться посредством набора параметров передачи, назначаемых вокодеру. Кодированный шумоподобный сигнал передается внутри полосы по линии связи. Поскольку передаваемая информация закладывается в местоположения импульсов шумоподобного сигнала, надежное детектирование зависит от восстановления синхронизации импульсов, относящихся к границам кадров речевого кодека. Для помощи приемнику в детектировании передачи внутри полосы заранее заданный синхросигнал генерируется и кодируется вокодером перед передачей данных сообщений. Последовательность синхронизации протокола, управление и сообщения передается, чтобы обеспечить надежное детектирование и демодуляцию неречевых данных в приемнике.
Ссылаясь на тракт 200 основной полосы пропускания, звуковой сигнал Input Audio S210 поступает на процессор 215 звукового входа и микрофона и передается через мультиплексор 220 на кодер 270 вокодера, где генерируются сжатые речевые пакеты. Подходящий процессор звукового входа обычно включает схему для преобразования входного сигнала в цифровой сигнал и устройство формирования сигнала для формирования цифрового сигнала, такое как фильтр нижних частот. Примеры подходящих вокодеров включают в себя те, которые описываются следующими опорными стандартами: 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. Кодер 270 вокодера подает речевые пакеты на передатчик 295 и антенну 296, и речевые пакеты передаются по каналу 501 связи.
Запрос для передачи данных может инициироваться исходным терминалом или через сеть связи. Запрос S215 передачи данных (Data Transmit Request) блокирует речевой тракт через мультиплексор 220 и включает тракт передачи данных. Входные данные Input Data S200 предварительно обрабатываются устройством 210 форматирования сообщений данных и поступают на выход как сообщение S220 передачи (Tx Message) к модему 230 данных передачи (Tx). Входные данные S200 могут включать информацию пользовательского интерфейса (user interface, UI), информацию местоположения пользователя, временные отметки, информацию датчиков оборудования или другие подходящие данные. Пример устройства 210 форматирования подходящих данных включает схему для вычисления и присоединения битов контроля с помощью циклической избыточности (cyclic redundancy check, CRC) к входным данным, обеспечивает буферную память повторной передачи, осуществляет кодирование с защитой от ошибок, такое как HARQ (hybrid automatic repeat-request), и перемежение входных данных. Модем 230 данных передачи преобразует сообщение S220 передачи в данные S230 передачи (Tx Data) сигнала передачи, который направляется через мультиплексор 220 к кодеру 270 вокодера. Как только завершается передача данных, речевой тракт может быть повторно включен через мультиплексор 220.
Фиг.2 является подходящей примерной блок-схемой модема 230 данных передачи, показанного на Фиг.1. Три сигнала могут мультиплексироваться во времени через мультиплексор 259 в выходной сигнал данных S230 передачи; Sync Out S245, Mute Out S240 и Tx Mod Out S235. Очевидно, что различные порядки и сочетания сигналов Sync Out S245, Mute Out S240 и Tx Mod Out S235 могут поступать на выход в данные S230 передачи. Например, Sync Out S245 может передаваться перед каждым сегментом данных Tx Mod Out S235. Или Sync Out S245 может передаваться один раз перед полным сигналом Tx Mod Out S235 при сигнале Mute Out S240, передаваемом между каждым сегментом данных Tx Mod Out S235.
Сигнал Sync Out S245 является синхросигналом, используемым для установления синхронизации на приемном терминале. Синхросигналы требуются для установления синхронизации для передаваемых внутриполосных данных, поскольку информация данных закладывается в местоположения импульсов шумоподобного сигнала. Фиг.3A изображает подходящую примерную блок-схему генератора 240 синхросигнала, изображенного на Фиг.2. Три сигнала могут мультиплексироваться во времени через мультиплексор 247 в сигнал Sync Out S245; Sync Burst S241, Wakeup Out S236 и Sync Preamble Out S242. Должно быть очевидно, что различные порядки и сочетания сигналов Sync Burst S241, Wakeup Out S236 и Sync Preamble Out S242 могут поступать на выход в сигнале Sync Out S245. Например, Фиг.3B изображает генератор 240 синхросигнала, содержащий Wakeup Out S236 и Sync Preamble Out S242, где сигнал Wakeup Out S236 может передаваться перед каждым сигналом Sync Preamble Out S242. Альтернативно, Фиг.3C изображает генератор 240 синхросигнала, содержащий Sync Burst S241 и Sync Preamble Out S242, где сигнал Sync Burst S241 может передаваться перед каждым сигналом Sync Preamble Out S242.
Снова ссылаясь на Фиг.3A, сигнал Sync Burst S241 используется, чтобы установить точную синхронизацию в приемнике и состоит из по меньшей мере одного синусоидального частотного сигнала, имеющего заранее заданную частоту отсчетов, последовательность и длительность и генерируется посредством генератора 250 пакета синхронизации (Sync Burst), изображенного на Фиг.4. Синусоидальный сигнал 251 с частотой 1 представляет двоичные данные +1, и Синусоидальный сигнал 252 с частотой 2 представляет двоичные данные -1. Примеры подходящих сигналов включают в себя синусоидальные сигналы с постоянной частотой в речевой полосе, такой как 395 Гц, 540 Гц и 512 Гц для одного синусоидального сигнала и 558 Гц, 1035 Гц и 724 Гц для другого синусоидального сигнала. Устройство 253 последовательности пакета синхронизации определяет, сигнал с какой частотой мультиплексируется через мультиплексор 254. Информационная последовательность, модулируемая в пакет синхронизации, должна обладать хорошими автокорреляционными свойствами. Примером подходящей последовательности пакета синхронизации (Sync Burst Sequence) 253 является код Баркера длиной 7, изображенный на Фиг.5. Для каждого символа '+' на выход поступает синусоидальный сигнал с частотой 1 на Sync Burst S241, и для каждого символа '-' на выход поступает синусоидальный сигнал с частотой 2.
Снова ссылаясь на Фиг.3A, сигнал Sync Preamble Out S242 используется для установления хорошей (на основе отсчетов) синхронизации в приемнике и состоит из заранее заданного шаблона данных, известных в приемнике. Подходящим примером заранее заданного шаблона данных Sync Preamble Out S242 является последовательность преамбулы синхронизации (Sync Preamble Sequence) 241, изображенная на Фиг.6A. Составная последовательность 245 преамбулы генерируется посредством соединения нескольких периодов псевдослучайной шумовой (pseudorandom noise, PN) последовательности 242 с перекрывающимся и добавляемым результатом PN последовательности 242 и инвертированной версией PN последовательности 244. Символы '+' в составной последовательности 245 преамбулы представляют двоичные данные +1, и символы '-' представляют двоичные данные - 1. В другом подходящем примере добавляются нулевые отсчеты между битами данных PN последовательности. Это обеспечивает временное расстояние между битами данных для учета аффектов "размывания", вызываемых пропускающими характеристиками канала, который имеет тенденцию расширять энергию бита данных на несколько битовых временных интервалов.
Ранее описанная конструкция преамбулы синхронизации, используя соединенные интервалы PN последовательности с перекрывающимися участками инвертированных версий PN последовательности, обеспечивает преимущества в уменьшенном времени передачи, улучшенных корреляционных свойствах и улучшенных характеристиках детектирования. Преимущества приводят к преамбуле, которая устойчива к ошибкам передачи речевых кадров.
Посредством перекрывания участков PN итоговая составная преамбула синхронизации состоит из меньшего числа битов в последовательности по сравнению с неперекрывающейся версией, тем самым уменьшая полное время, требуемое для передачи составной последовательности 245 преамбулы.
Для иллюстрации улучшения корреляционных свойств перекрывающейся преамбулы синхронизации Фиг.7A и Фиг.7B показывают сравнение между корреляцией PN последовательности 242 с неперекрывающейся составной последовательностью 245b преамбулы, изображенной на Фиг.6B, и корреляцию PN последовательности 242 с перекрывающейся составной последовательностью 245 преамбулы синхронизации, изображенной на Фиг.6A. Фиг.7A изображает основные корреляционные пики, как положительные, так и отрицательные, а также незначительные корреляционные пики, размещаемые между основными пиками для неперекрывающейся составной последовательности 245b преамбулы синхронизации. Негативный пик 1010 следует из корреляции PN последовательности 242 с первым инвертированным участком неперекрывающейся составной последовательности 245b преамбулы. Положительные корреляционные пики 1011, 1012, 1013 следуют из корреляции PN последовательности 242 с тремя соединенными участками PN последовательности 242, которые составляют средний участок неперекрывающейся составной последовательности 245b преамбулы. Отрицательный пик 1014 следует из корреляции PN последовательности 242 со вторым инвертированным участком неперекрывающейся составной последовательности 245b преамбулы. На Фиг.7A, незначительный корреляционный пик 1015, соответствующий смещению 3 отсчетов от первого положительного корреляционного пика 1011, изображает амплитуду примерно 5 (l/3 амплитуды основных пиков). Фиг.7B изображает несколько основных корреляционных пиков, как положительных, так и отрицательных, а также незначительных корреляционных пиков между основными пиками для перекрывающейся составной последовательности 245 преамбулы синхронизации. На Фиг.7B, незначительный корреляционный пик 1016, соответствующий смещению 3 PN отсчета от первого положительного корреляционного пика 1011, изображает амплитуду примерно 3 (1/5 амплитуды основных пиков). Меньшая амплитуда незначительного корреляционного пика 1016 для перекрывающейся преамбулы, изображенного на Фиг.7B, следует из меньших ошибок детектирования преамбулы основных корреляционных пиков по сравнению с неперекрывающимся незначительным пиком 1015, пример которого изображен на Фиг.7A.
Как изображено на Фиг.7B, пять основных пиков генерируются при корреляции PN последовательности 242 с составной последовательностью 245 преамбулы синхронизации. Изображенный шаблон (1 негативный пик, 3 позитивных пика и 1 негативный пик) позволяет определить кадровую синхронизацию на основе любых 3 определенных пиков и соответствующие временные расстояния между пиками. Сочетание 3 детектированных пиков с соответствующим временным расстоянием всегда уникально. Подобное изображение шаблона корреляционных пиков показано в Таблице 1, где корреляционные пики обозначаются '-' для отрицательного пика и '+' для положительного пика. Технология использования уникального шаблона корреляционных пиков выгодна для внутриполосных систем, поскольку уникальный шаблон компенсирует возможные потери речевых кадров, например, из-за плохих условий канала. Потеря речевого кадра может также привести к потере корреляционного пика. Посредством уникального шаблона корреляционных пиков, разделяемых заранее заданными временными расстояниями, приемник может надежно детектировать преамбулу синхронизации даже с потерянными речевыми кадрами, которые приводят к потере корреляционных пиков. Несколько примеров изображены в Таблице 2 для сочетания 3 детектированных пиков в шаблоне (2 пика потеряны в каждом примере). Каждая компонента в Таблице 2 представляет уникальный шаблон пиков и временных расстояний между пиками. Пример 1 в Таблице 2 изображает детектированные пики 3, 4 и 5 (пики 1 и 2 были потеряны), приводя к шаблону '+ + -' с одним заранее заданным расстоянием между каждым пиком. Примеры 2 и 3 в Таблице 2 также изображают шаблон '+ + -', однако расстояния различные. Пример 2 имеет два заранее заданных расстояния между детектированными пиками 2 и 4, в то время как Пример 3 имеет два заранее заданных расстояния между детектированными пиками 3 и 5. Так, Примеры 1, 2 и 3 каждый представляют уникальный шаблон, из которого может быть получена кадровая синхронизация. Должно быть очевидно, что детектированные пики могут расширяться через границы кадров, но что уникальные шаблоны и заранее заданные расстояния еще применяются.
Таблица 1
Номер корреляционного пика
1
2
3
4
5
Полярность корреляционного пика
-
+
+
+
-
Таблица 2
Номер корреляционного пика
1
2
3
4
5
Детектированные корреляционные пики
Пример 1
+
+
-
Пример 2
+
+
-
Пример 3
+
+
-
Пример 4
+
+
+
Пример 5
-
+
-
Пример 6
-
+
-
Пример 7
-
+
+
Пример 8
-
+
-
Пример 9
-
+
+
Пример 10
-
+
+
Специалист в данной области техники распознает, что различные последовательности преамбулы приводят к различному шаблону корреляционных пиков, изображенному на Фиг.7B, и Таблица 1 может использоваться. Специалист в данной области техники также распознает, что много шаблонов корреляционных пиков может использоваться для определения различных режимов работы или битов информации передачи. Пример альтернативного шаблона корреляционных пиков изображен в Таблице 3. Шаблон корреляционных пиков, изображенный в Таблице 3, обеспечивает уникальный шаблон, из которого может получаться кадровая синхронизация, как описано ранее. Иметь много шаблонов корреляционных пиков выгодно для определения различных конфигураций передатчика в приемнике, таких как форматы сообщений или схемы модуляции.
Таблица 3
Номер корреляционного пика
1
2
3
4
5
Полярность корреляционного пика
+
-
-
-
+
Ссылаясь снова на Фиг.3A, сигнал Wakeup Out S236 используется для запуска кодера 270 вокодера для пробуждения из режима ожидания, режима низкой скорости передачи или режима прерывистой передачи. Сигнал Wakeup Out S236 может также использоваться для запрещения кодеру 270 вокодера от вхождения в режим ожидания, режим низкой скорости передачи или режим прерывистой передачи. Сигнал Wakeup Out S236 генерируется генератором 256 сигнала Wakeup. Сигналы Wakeup выгодны при передаче внутриполосных данных через вокодеры, которые осуществляют ожидание, функции прерывистой передачи (discontinuous transmit functions, DTX) или работают на низкой скорости передачи во время неактивных речевых участков, чтобы минимизировать задержку запуска, которая может произойти при переходе из неактивного речевого режима в активный речевой режим. Сигналы Wakeup могут также использоваться для определения характеристик режима передачи; например, тип используемой схемы модуляции. Первым примером подходящего сигнала Wakeup Out S236 является отдельный синусоидальный сигнал с постоянной частотой в речевой полосе, такой как 395 Гц. В этом первом примере, сигнал Wakeup запрещает кодеру 270 вокодера вхождение в режим ожидания, режим DTX или режим низкой скорости передачи. В этом первом примере, приемник игнорирует переданный сигнал Wakeup Out S236. Вторым примером подходящего сигнала Wakeup Out S236 является сигнал, составленный из многих синусоидальных сигналов, причем каждый сигнал определяет конкретную схему модуляции данных, например 500Гц для схемы 1 модуляции и 800Гц для схемы 2 модуляции. В этом втором примере, сигнал Wakeup запрещает кодеру 270 вокодера вхождение в режим ожидания, режим DTX или режим низкой скорости передачи. В этом втором примере, приемник использует переданный сигнал Wakeup Out S236 для определения схемы модуляции данных.
Примером составного сигнала Sync Out S245 является сигнал, составленный из мультиплексированных сигналов Sync Burst S241 и Sync Preamble Out S242, как изображено на Фиг.8A. Tsb 701 и Tsp 702 представляют длительности во времени, с которыми каждый сигнал передается. Примером подходящего диапазона для Tsb является 120-140 миллисекунд и для Tsp является 40-200 миллисекунд. Другим примером составного сигнала Sync Out S245 является сигнал, составленный из мультиплексированных сигналов Wakeup Out S236 и Sync Preamble Out S242, как изображено на Фиг.8B. Twu 711 и Tsp 702 представляют длительности во времени, с которыми каждый сигнал передается. Примером подходящего диапазона для Twu является 10-60 миллисекунд и для Tsp является 40-200 миллисекунд. Другим примером составного сигнала Sync Out S245 является сигнал, составленный из мультиплексированных сигналов Wakeup Out S236, Sync Burst S241 и Sync Preamble Out S242, как изображено на Фиг.8C. Twu 711, Tsp1 721, Tsb 701, Tsp2 722 представляют длительности во времени, с которыми каждый сигнал передается. Примером подходящего диапазона для Twu является 20-80 миллисекунд, Tsp1 является 40-200 миллисекунд, Tsb является 120-140 миллисекунд и Tsp2 является 40-200 миллисекунд.
Снова ссылаясь на Фиг.2, подходящим примером сигнала Tx Mod Out S235 является сигнал, генерируемый модулятором 235, использующим модуляцию позиции импульса (pulse-position modulation, PPM) со специальными форматами импульса модуляции. Эта технология модуляции приводит к низким искажениям при кодировании и декодировании посредством различных типов вокодеров. Кроме того, эта технология приводит к хорошим автокорреляционным свойствам и может быть легко детектирована посредством приемника, согласованного с формой сигнала. Кроме того, сформированные импульсы не имеют тональную структуру; вместо этого сигналы имеют спектр подобно спектру шума в частотной области, а также сохраняют шумоподобную звуковую характеристику. Пример спектральной плотности мощности сигнала на основе сформированных импульсов изображен на Фиг.11A. Как может быть видно на Фиг.11A, спектральная плотность мощности отображает шумоподобную характеристику в диапазоне частот внутри полосы (постоянная энергия в диапазоне частот). Наоборот, пример спектральной плотности мощности сигнала с тональной структурой изображается на Фиг.11B, где данные представляются тональными сигналами на частотах приблизительно 400Гц, 600Гц и 1000Гц. Как может быть видно на Фиг.11B, спектральная плотность мощности отображает "шипы" существенной энергии в диапазоне частот внутри полосы на частотах тональных сигналов и их гармониках.
MF
0
1
m-1
3
3
Фиг.12 является примерной блок-схемой модулятора 235, изображенного на Фиг.2. Генератор 238 редких импульсов генерирует импульсы, соответствующие входному сообщению S220 передачи (Tx Message), используя модуляцию позиции импульса (pulse position modulation, PPM), и затем формирователь 239 импульса формирует импульсы для создания сигнала для лучшего качества кодирования в кодере вокодера. Подходящий пример редкого импульса изображен на Фиг.13. Временная ось делится на кадры модуляции длительности T. В пределах каждого кадра модуляции определяется несколько моментов времени t, t, …, tотносительно границы кадра модуляции, которые определяют потенциальные позиции базового импульса p(t). Например, импульс 237 на позиции t обозначается как p(t-t). Биты информации сообщения S220 передачи, поступающие на модулятор 235, отображаются в символы с соответствующей трансляцией в позиции импульсов в соответствии с таблицей отображения. Импульс может также формироваться с трансформированием полярности, ±p(t). Символы поэтому могут представляться одним из 2m различных сигналов в пределах кадра модуляции, где m представляет число моментов времени, определяемых для кадра модуляции, и коэффициент умножения, 2, представляет положительную и отрицательную полярность.
MF
Пример подходящего отображения позиции импульса изображен в Таблице 4. В этом примере модулятор отображает 4-битный символ для каждого кадра модуляции. Каждый символ представляется в терминах позиции k формы импульса p(n-k) и знака импульса. В этом примере, T равно 4 миллисекундам, что приводит к 32 возможным позициям для 8 кГц частоты дискретизации. Импульсы разделяются посредством 4 моментов времени, что приводит к назначению 16 различных сочетаний позиций импульса и полярности. В этом примере, эффективная скорость передачи данных равна 4 битам на символ на интервале 4 миллисекунды или 1000 бит/с.
Таблица 4
Символ
Импульс
десятичный
двоичный
0
0000
p(n-0)
1
0001
p(n-4)
2
0010
p(n-8)
3
0011
p(n-12)
4
0100
p(n-16)
5
0101
p(n-20)
6
0110
p(n-24)
7
0111
p(n-28)
8
1000
-p(n-28)
9
1001
-p(n-24)
10
1010
-p(n-20)
11
1011
-p(n-16)
12
1100
-p(n-12)
13
1101
-p(n-8)
14
1110
-p(n-4)
15
1111
-p(n-0)
MF
Другой пример подходящего отображения позиции импульса изображен в Таблице 5. В этом примере, модулятор отображает 3-битный символ для каждого кадра модуляции. Каждый символ представляется в терминах позиции k формы импульса p(n-k) и знака импульса. В этом примере, T равно 2 миллисекунд, что приводит к 16 возможным позициям для частоты дискретизации 8 кГц. Импульсы разделяются посредством 4 моментов времени, что приводит к назначению 8 различных сочетаний позиций импульса и полярности. В этом примере, эффективная скорость передачи данных равна 3 бита на символ на интервале 2 миллисекунды или 1500 бит/с.
Таблица 5
Символ
Импульс
десятичный
двоичный
0
000
p(n)
1
001
p(n-4)
2
010
p(n-8)
3
011
p(n-12)
4
100
-p(n-12)
5
101
-p(n-8)
6
110
-p(n-4)
7
111
-p(n)
MF
0
1
m-1
MF
MF
MF
Для увеличения надежности в плохих условиях канала модулятор 235 может увеличивать длительность кадра модуляции T при обеспечении постоянного числа моментов времени t, t ,…, t. Эта технология служит для размещения большего временного расстояния между импульсами, что приводит к более надежной демодуляции. Пример подходящего отображения позиции импульса включает T, равный 4 миллисекундам, что приводит к 32 возможным позициям для 8 кГц частоты дискретизации. Как в предыдущем примере, если импульсы разделяются посредством 4 моментов времени, отображение приводит к назначению 16 сочетаний различных позиций импульса и полярности. Однако, в этом примере, разделение между моментами времени увеличивается в 2 раза от предыдущего примера, приводя к 8 различным сочетаниям позиций импульса и полярности. В подходящем примере, модулятор 235 может переключаться между различными отображениями позиций импульса или длительностями кадра модуляции в зависимости от сигнала обратной связи, указывающего условия канала или успех передачи. Например, модулятор 235 может начать передачу, используя T, равный 2 миллисекундам, затем переключиться на T, равный 4 миллисекундам, если условия канала определяются как плохие.
MF
Для увеличения надежности с конкретными вокодерами модулятор 235 может изменять начальное временное смещение в отображении позиции импульса. Пример подходящего отображения позиции импульса изображен в Таблице 6. В этом примере, модулятор отображает 3-битный символ на кадр модуляции. Каждый символ представляется в терминах позиции k импульса формы p(n-k) и знака импульса. В этом примере, T равен 2 миллисекундам, что приводит к 16 возможным позициям для 8 кГц частоты дискретизации. Начальное смещение устанавливается на 1 момент времени, и импульсы разделяются посредством 4 моментов времени, что приводит к назначению 8 различных сочетаний позиций импульса и полярности, как изображено в таблице.
Таблица 6
Символ
Импульс
десятичный
двоичный
0
000
p(n-1)
1
001
p(n-5)
2
010
p(n-9)
3
011
p(n-13)
4
100
-p(n-13)
5
101
-p(n-9)
6
110
-p(n-5)
7
111
-p(n-1)
MF
MF
Должно быть очевидно, что уменьшение числа разделяющих моментов времени приведет к увеличению числа битов на символ и таким образом к более высоким скоростям данных. Например, если T равен 4 миллисекундам, то итоговое число возможных позиций для 8 кГц частоты дискретизации равно 32 с положительной или отрицательной полярностями для каждой, что приводит к 64 различным сигналам, если не включается разделение. Для отображения 64 позиций, число поддерживаемых битов на символ равно 6, и итоговая эффективная скорость передачи данных равна 1500 бит/с. Следует также признать, что различные сочетания T и частоты дискретизации могут использоваться для получения требуемой эффективной битовой скорости.
Примером подходящего формирователя 239 импульса является root-raised косинусное преобразование вида:
<mrow><mi>r</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mrow><mo>{</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>β</mi><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>4</mn><mi>β</mi></mrow><mi>π</mi></mfrac><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mfrac><mi>β</mi><mrow><msqrt><mn>2</mn></msqrt></mrow></mfrac><mrow><mo>[</mo><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mn>2</mn><mi>π</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mi>π</mi><mrow><mn>4</mn><mi>β</mi></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mfrac><mn>2</mn><mi>π</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mi>π</mi><mrow><mn>4</mn><mi>β</mi></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mo>±</mo><mfrac><mrow><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub></mrow><mrow><mn>4</mn><mi>β</mi></mrow></mfrac></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mfrac><mrow><mi>sin</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>π</mi><mfrac><mi>t</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>β</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>+</mo><mn>4</mn><mi>β</mi><mfrac><mi>t</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub></mrow></mfrac><mi>cos</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>π</mi><mfrac><mi>t</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>β</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow><mrow><mi>π</mi><mfrac><mi>t</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>[</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>4</mn><mi>β</mi><mfrac><mi>t</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>,</mo></mrow></mtd><mtd><mrow><mi>и</mi><mi>н</mi><mi>а</mi><mi>ч</mi><mi>е</mi></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow></mrow>
S
где β является коэффициентом избирательности, 1/T является максимальной символьной скоростью и t является моментом времени дискретизации.
Для предыдущего примера с 32 возможными позициями импульса (моментами времени) следующее преобразование генерирует root raised косинусоидальную форму импульса, где число нулей перед первым ненулевым элементом импульса определяет точную позицию импульса в пределах кадра.
r(n) = [ 0 0 0 40
-200 560 -991 -1400
7636 15000 7636 -1400
-991 560 -200 40
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0]
Должно быть очевидно, что преобразование может быть сокращено или увеличено для различных вариантов модуляции и размеров кадра.
MF
MF
MF
MF
MF
MF
MF
MF
Фиг.14A является примером размещения импульса в пределах кадра модуляции для создания конкретной записи в алфавите модуляции. На Фиг.14A, импульс представляется 13 отсчетами, показанными как P0-P12, где каждый отсчет представляет ненулевые элементы r(n), изображенные в предыдущем примере. Фиг.14B является примером типичной реализации в данной области техники. На Фиг.14B, импульс размещается при смещении 7 в пределах кадра модуляции T(n) 1003 и "хвост" импульса расширяется на следующий кадр модуляции TMF(n+1) 1004 4 отсчетами (P9-P12). Отсчеты от кадра модуляции T(n) 1003, расширяемые на следующий кадр модуляции T(n+1) 1004, как изображено на Фиг.14B, приведут к межсимвольным искажениям, если отсчеты импульса для кадра T(n+1) располагаются в любых из первых 4 отсчетов кадра T(n+1), поскольку произойдет перекрытие отсчетов. Альтернативно, в технологии "wraparound", изображенной на Фиг.14A, отсчеты в хвосте, которые расширяются на следующий кадр модуляции, TMF(n+1) 1004, размещаются в начале текущего кадра модуляции, T(n) 1003. Отсчеты (P9-P12) с помощью технологии wraparound размещаются в начале T(n) на отсчетах 0-3. С использованием технологии wraparound для генерации алфавита модуляции исключаются случаи, где отсчеты сформированных импульсов расширяются на следующий кадр модуляции. Технология wraparound выгодна, поскольку она приводит к уменьшению межсимвольных помех, которые проявляются, если отсчеты сформированных импульсов в текущем кадре расширяются на следующий кадр и перекрываются с отсчетами сформированных импульсов в следующем кадре. Специалист в данной области техники распознает, что технология wraparound может использоваться для любой позиции импульса в кадре модуляции, который приводит к отсчетам, расширяющимся на следующий кадр модуляции. Например, импульс, размещаемый при смещении 8 в пределах кадра модуляции T(n) 1003, будет wraparound отсчетами (P8-P12).
Другим примером подходящего Формирователя 239 импульса является сигнал с трансформированной амплитудой вида:
r(n)∙p(n-t)
Пример сигнала с трансформированной амплитудой с 32 отсчетами имеет вид:
r(n) = [-2000 0 6000 -2000
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0]
Другим примером подходящего формирователя 239 импульса является фильтр синтеза с линейным предсказанием (linear prediction, LPC). Отклик примерного рекурсивного фильтра синтеза LPC определяется его импульсной характеристикой
<mrow><mi>h</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>n</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mi>δ</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>n</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mn>10</mn></mrow></munderover><mrow><msub><mi>a</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mstyle><mi>h</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>n</mi><mo>−</mo><mi>i</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
и коэффициенты: a(i)={-6312, 5677, -2377, 1234, -2418, 3519, -2839, 1927, -629, 96}/4096, i=1,…,10. Фильтры с линейным предсказанием хорошо известны в данной области техники. Остаточный сигнал r(n) сначала создается входными символами в соответствии с приведенной выше таблицей отображения импульса. Реальная форма импульса модуляции затем получается в результате фильтрации модулированного сигнала r(n) с помощью h(n).
Специалист в данной области техники распознает, что технологии, рассматриваемые здесь, могут в равной степени применяться к различным формам импульса и преобразований. Длина форм сигналов и схемы модуляции, применяемые к этим формам сигналов, могут также меняться. Кроме того, формы импульсов могут использовать полностью некоррелированные (или ортогональные) формы сигналов для представления различных символов. Кроме полярности сформированного импульса, амплитуда сформированного импульса может также использоваться для передачи информации.
Ссылаясь снова на Фиг.2, сигнал Mute Out S240 является сигналом, используемым для разделения передач сообщений Tx и генерируется посредством Muting генератора 255. Пример подходящего составного сигнала Tx Data S230, составленного из мультиплексированных сигналов Tx Mod Out S235 и Mute Out S240, изображен на Фиг.9. Tmu1 731, Td1 732, Tmu2 733, Td2 734, Tmu3 735, Td3 736 и Tmu4 737 представляют длительности во времени, с которыми каждый сигнал передается. Примером подходящего диапазона для Tmu1, Tmu2, Tmu3 и Tmu4 является 10-60 миллисекунд и для Td1, Td2 и Td3 является 300-320 миллисекунд для нормальной работы и 600-640 миллисекунд для надежной работы. Примером подходящей последовательности Muting генератора может быть сигнал последовательности со всеми нулями или синусоидальный частотный сигнал. Другой подходящий пример сигнала, используемого для разделения передач сообщений Tx, изображен на Фиг.10. В этом примере, сигнал Wakeup Out S236 и Sync Preamble Out S242 предшествуют каждой передаче сигнала Tx Mod Out S235. Специалист в данной области техники распознает, что различные сочетания сигналов Sync Preamble Out S242, Mute Out S240 и Tx Mod Out S235 могут в равной степени применяться. Например сигналу Tx Mod Out S235 на Фиг.10 может предшествовать и следовать Mute Out S240.
Приемник
Ссылаясь на Фиг.1, тракт 400 основной полосы приема обычно направляет декодированные речевые пакеты от вокодера на аудио процессор, но также способен направлять декодированные пакеты через демодулятор данных. Поскольку неречевые данные были преобразованы в шумоподобный сигнал и закодированы посредством вокодера на передатчике, вокодер приемника может эффективно декодировать данные с минимальным искажением. Декодированные пакеты непрерывно наблюдаются для внутриполосного синхросигнала. Если синхросигнал обнаружен, то кадровая синхронизация восстанавливается и декодированные пакетные данные направляются в демодулятор данных. Декодированные пакетные данные демодулируются в сообщения. Сообщения подвергаются обратному форматированию и поступают на выход. Последовательность протокола, содержащая синхронизацию, управление и сообщения обеспечивает надежную демодуляцию и демодуляцию неречевых данных.
Речевые пакеты принимаются по каналу 502 связи в приемнике 495 и поступают на вход декодера 390 вокодера, где декодированная речь генерируется, затем направляется через демультиплексор 320 на процессор выходного звукового сигнала и динамик 315, генерируя выходной сигнал Output Audio S310.
Как только синхросигнал детектирован в сигнал Vocoder Decoder Output S370 посредством детектора 350 синхронизации, сигнал Rx De-Mux Control S360 переключается на тракт данных Rx в Rx демультиплексоре (De-Mux) 320. Пакеты вокодера декодируются декодером 390 вокодера и направляются посредством Rx De-Mux 320 на устройство 380 Rx синхронизации и затем на модем 330 данных Rx. Данные Rx демодулируются посредством модема 330 данных Rx и направляются на устройство 301 обратного форматирования сообщений данных, где выходные данные Output Data S300 делаются доступными пользователю или интерфейсному оборудованию.
Пример подходящего устройства 301 обратного форматирования сообщений данных включает схему для деперемежения данных S320 сообщений Rx (Rx Message), осуществляет декодирование с контролем ошибок, таким как гибридный автоматический запрос на повторение (hybrid automatic repeat-request, HARQ), и вычисляет и проверяет биты циклического контроля по избыточности (cyclic redundancy check, CRC). Подходящие выходные данные S300 (Output Data) могут включать информацию пользовательского интерфейса (user interface, UI), информацию местоположения пользователя, временные отметки, информацию датчика оборудования или другие подходящие данные.
Фиг.15A является подходящей примерной блок-схемой устройства 350 детектора синхронизации и управления приемника, изображенного на Фиг.1. Выходной сигнал S370 декодера вокодера (Decoder Vocoder Output) поступает на детектор 360 пакета синхронизации и детектор 351 преамбулы синхронизации. Детектор 360 пакета синхронизации определяет переданный сигнал пакета синхронизации в выходном сигнале S370 декодера вокодера (Vocoder Decoder Output) и генерирует индекс S351 пакета синхронизации (Burst sync index). Детектор 351 преамбулы синхронизации определяет переданный выходной сигнал преамбулы синхронизации в выходном сигнале S370 декодера вокодера (Vocoder Decoder Output) и генерирует индекс S353 преамбулы синхронизации (Preamble sync index). Сигналы индекс S351 пакета синхронизации и индекс S353 преамбулы синхронизации поступают на вход контроллера 370 детектора синхронизации. Контроллер 370 детектора синхронизации генерирует выходные сигналы Rx De-Mux Control S360, которые направляют выходной сигнал S370 декодера вокодера (Vocoder Decoder Output) в тракт данных S326 или звуковой тракт S325, Audio Mute Control S365, который разрешает или блокирует выходной звуковой сигнал S310, и сигнал S350 временного смещения (Timing Offset), который обеспечивает информацию битовой синхронизации устройству 380 Rx синхронизации для выравнивания Rx Data S326 для демодуляции.
Другой пример подходящего детектора 350 синхронизации изображен на Фиг.15B. Выходной сигнал S370 декодера вокодера (Vocoder Decoder Output) поступает в запоминающее устройство 352 и детектор 351 преамбулы синхронизации. Запоминающее устройство 352 используется для хранения последних отсчетов выходного сигнала S370 декодера вокодера (Vocoder Decoder Output), который включает принятый сигнал Wakeup Out. Подходящим примером запоминающего устройства 352 является память FIFO (First-In-First-Out) или память RAM (Random Access Memory). Детектор 351 преамбулы синхронизации детектирует переданный выходной сигнал преамбулы синхронизации на выходе S370 декодера вокодера и выдает сигнал S305 SyncFlag. Сигналы Modulation Type S306 и SyncFlag S305 поступают на вход контроллера 370 детектора синхронизации. Контроллер 370 детектора синхронизации генерирует сигнал Modulation Search S307, который используется для доступа к запоминающему устройству 352, поиска принятого сигнала Wakeup Out на основе временного смещения S350 (Timing Offset) и получения сигнала Wakeup Out для определения вида модуляции, используемого при передаче. Полученный детектированный вид модуляции выводится из запоминающего устройства 352 как сигнал Modulation Type S306. Контроллер 370 детектора синхронизации также генерирует выходные сигналы Rx De-Mux Control S360, которые направляют выходной сигнал S370 декодера вокодера в тракт данных или звуковой тракт, сигнал Audio Mute Control S365, который разрешает или блокирует выходной звуковой сигнал S310, и сигнал временного смещения S350, который обеспечивает информацию битовой синхронизации для устройства 380 синхронизации Rx для выравнивания Rx Data S326 для демодуляции.
Пример подходящего детектора 360 пакета синхронизации изображен на Фиг.16. Выходной сигнал S370 декодера вокодера поступает в устройство 361 вычисления мощности. Примеры подходящего устройства 361 вычисления мощности включают в себя входную функцию возведения в квадрат или функцию абсолютного значения, вычисляемые над входным сигналом. Выходной сигнал S370 декодера вокодера является также входным для функций 362 смешивания, где он умножается на синфазную и квадратурную компоненты опорной частотной синусоиды 1 363 и частотной синусоиды 2 364 для генерации преобразованных вниз по частоте компонентов на частоте 0 Гц. Выходные сигналы устройства 362 смешивания фильтруются посредством фильтра нижних частот LPF 365 для устранения высокочастотных продуктов умножения в смешанном выходном сигнале. Пример функции передачи подходящего фильтра LPF 365 имеет вид:
<mrow><mi>I</mi><msub><mi>I</mi><mrow><mi>I</mi><mi>I</mi><mi>R</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>z</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mi>c</mi><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><msup><mi>z</mi><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mn>2</mn></msub><msup><mi>z</mi><mrow><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msup></mrow><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><msub><mi>b</mi><mn>1</mn></msub><msup><mi>z</mi><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mo>+</mo><msub><mi>b</mi><mn>2</mn></msub><msup><mi>z</mi><mrow><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msup></mrow></mfrac></mrow>
где c=0,0554, a1=2, a2=l, b1=-1,9742, b2=0,9744. Амплитуды синфазного и квадратурного выходных сигналов фильтра LPF 365 вычисляются посредством амплитуды 366 и суммируются в сумматоре 367. Выходной сигнал сумматора 367 поступает в согласованный фильтр 368, который является согласованным переданной последовательности пакета синхронизации. Согласованные фильтры хорошо известны в данной области техники. В выходном сигнале согласованного фильтра 368 осуществляется поиск максимального пика в устройстве 369 поиска максимального пика. Как только максимум обнаружен в устройстве 369 поиска максимального пика, индекс, соответствующий временному смещению максимума выводится в сигнале S351 индекса пакета синхронизации (Burst sync index).
Пример подходящего детектора 351 преамбулы синхронизации изображен на Фиг.17A. Выходной сигнал S370 декодера вокодера обрабатывается согласованным фильтром 368, который согласован с последовательностью преамбулы синхронизации. Выходной сигнал согласованного фильтра 368 затем поступает на вход устройства 369 поиска максимального пика, которое осуществляет поиск максимального пика. Как только максимум обнаружен в устройстве 369 поиска максимального пика, индекс, соответствующий временному смещению максимума, выводится в сигнале S353 индекса преамбулы синхронизации (Preamble sync index).
Другой пример подходящего детектора 351 преамбулы синхронизации изображен на Фиг.17B. Выходной сигнал S370 декодера вокодера обрабатывается посредством фильтра на этапе 452. Подходящим примером фильтра на этапе 452 является sparse фильтр с коэффициентами на основе фильтруемой в полосе импульсной характеристики последовательности преамбулы синхронизации. Фильтр sparse имеет структуру с конечной импульсной характеристикой с некоторыми коэффициентами, установленными на ноль, и приводит к уменьшению вычислительной сложности на основе меньшего числа требуемых умножителей из-за нулевых коэффициентов. Sparse фильтры хорошо известны в данной области техники. На этапе 453 в выходном сигнале фильтра осуществляется поиск максимальных положительных и отрицательных корреляционных пиков, которые согласуются с ожидаемым шаблоном на основе расстояния между отрицательными и положительными корреляционными пиками. Например, 5 пиков должно быть найдено на этапе 453 на основе последовательности 245 преамбулы синхронизации, 3 положительных пика соответствуют корреляции с PN (pseudorandom noise) последовательностью 243 и 2 отрицательных пика соответствуют корреляции с инвертированной версией PN последовательности 244. В подходящем примере, детектор синхронизации должен обнаружить по меньшей мере 2 пика для того, чтобы декларировать, что преамбула синхронизации детектирована. На этапе 461, подсчитывается число детектированных пиков, и если большинство пиков детектировано, тогда индикаторный флаг синхронизации устанавливается на True на этапе 460, указывая на то, что преамбула синхронизации была определена. Подходящий пример большинства детектированных пиков равен 4 из 5 пиков, которые согласуются с ожидаемым шаблоном. Если большинство пиков не детектировано, тогда управление переходит на этап 454, где временное расстояние между положительными пиками, найденное на этапе 453, сравнивается с ожидаемым расстоянием PeakDistTl. Расстояние PeakDistTl устанавливается как функция периода PN последовательности 242, поскольку фильтрация принятой преамбулы с PN последовательностью 242 должна приносить временное расстояния между корреляционными пиками, которое эквивалентно некоторому кратному числу периода. Если временное расстояние между положительными пиками обнаружено в пределах диапазона PeakDistT1, то амплитуды положительных пиков затем сравниваются с порогом PeakAmpTl на этапе 455. Подходящий диапазон для PeakDistTl равен плюс или минус 2 отсчета. Функция PeakAmpT1 является функцией амплитуд предыдущих найденных пиков. В подходящем примере, значение PeakAmpT1 устанавливается на такое, чтобы пики, найденные на этапе 453, не отличались по амплитуде больше, чем на коэффициент 3, и чтобы средняя пиковая амплитуда не превышала половины максимального пика амплитуды, наблюдаемого до этой точки. Если либо проверка временного расстояния положительных пиков на этапе 454 или проверка амплитуд на этапе 455 неудачна, тогда проверяется временное расстояние отрицательных пиков на этапе 456. Если временное расстояние отрицательных пиков находится в пределах диапазона PeakDistT2, тогда амплитуды отрицательных пиков сравниваются с порогом PeakAmpT2 на этапе 457. Подходящий диапазон для PeakDistT2 равен плюс или минус 2 отсчета. PeakDistT2 устанавливается как функция периода PN последовательности 242, и PeakAmpT2 устанавливается как функция амплитуд предыдущих найденных пиков. Если либо проверка временного расстояния положительных пиков на этапе 454 и проверка амплитуд положительных пиков на этапе 455 или проверка временного расстояния отрицательных пиков на этапе 456 и проверка амплитуд отрицательных пиков на этапе 457 проходит успешно, тогда индикаторный флаг синхронизации устанавливается на True на этапе 460, указывая на то, что преамбула синхронизации была определена. Если либо проверка временного расстояния отрицательных пиков на этапе 456 или проверка амплитуд отрицательных пиков на этапе 457 неуспешна, то индикаторный флаг синхронизации устанавливается на False на этапе 458, указывая на то, что преамбула синхронизации не была определена. Должно быть очевидно, что различные порядки и сочетания этапов приведут к тому же результату. Например, детектирование большинства пиков на этапе 461 может осуществляться после проверки положительных пиков на этапах 454 и 455.
Пример подходящего контроллера 370 детектора синхронизации изображен на Фиг.18a. Этап 407 является точкой ввода в контроллер, который инициализирует буферы памяти и конфигурирует начальное состояние приемника. На этапе 406, тип поиска синхронизации проверяется, указывая, осуществляется ли поиск синхросигнала в тракте данных Rx или Rx звуковом тракте. Переход на этап 372 осуществляется, если в Rx звуковом тракте осуществляется поиск синхросигнала. Используя индекс S351 пакета синхронизации, осуществляется поиск максимального пакета синхронизации и индекса на интервале нескольких обрабатываемых кадров N1 на этапе 372. На этапе 373 определяется, соответствует ли максимальный пакет синхронизации и индекс, найденные на этапе 372, критерию успешного поиска. Пример подходящего критерия решения поиска на этапе 373 имеет вид:
max max
s max
sync
guard
(s≥ThSB) и (i≤N-N),
s max
sync
guard
где s max max является максимумом пакетов синхронизации, найденных на интервале N1 обрабатываемых кадров, ThSB является порогом детектирования пакета синхронизации, i является индексом максимального пакета синхронизации, N является числом обрабатываемых кадров, по которым осуществляется поиск, и N является интервалом задержки обрабатываемых кадров. Если пакет синхронизации не найден, то управление переходит назад на этап 406 и поиск повторно запускается. Если пакет синхронизации обнаружен, то управление переходит на этап 374, где сигнал Audio Mute Control S365 генерируется для предотвращения подачи сигнала с выхода звукового тракта на динамик. На этапе 375, используя индекс S353 преамбулы синхронизации, осуществляется поиск максимальной преамбулы синхронизации и индекса на интервале нескольких обрабатываемых кадров N2. На этапе 376 определяется, соответствует ли максимум преамбулы синхронизации и индекс, поиск которых осуществлялся на этапе 375, критерию успешного поиска. Пример подходящего критерия решения поиска на этапе 376 имеет вид:
max max
s max
max max
2
2
(c1·(s/P(i))+c2·Z )≥ThPD,
max max
s max
s max
где s max max является максимумом пакетов синхронизации, найденных на интервале N1 обрабатываемых кадров, c1 и c2 являются коэффициентами масштабирования, z  является максимумом выходных сигналов согласованного фильтра 368 в детекторе 351 преамбулы синхронизации, P(i) является максимальной мощностью на входе устройства поиска максимального пика 369 в детекторе 360 пакета синхронизации при индексе i максимального пакета синхронизации.
Если преамбула синхронизации не найдена на этапе 376, то управление переходит назад на этап 406 и поиск повторно запускается. Если преамбула синхронизации обнаружена, то сигнал Rx De-Mux Control S360 генерируется на этапе 378 для переключения на тракт данных Rx в демультиплексоре (De-Mux) 320. Управление затем переходит на этап 377, где сигнал S350 временного смещения вычисляется. Пример подходящего вычисления временного смещения (Timing Offset) имеет вид:
zmax
sync
samp
max
zmax
Timing Offset = ((i-N-1) · N)+(k · i),
zmax
sync
samp
max
где i является индексом при максимуме выходного сигнала согласованного фильтра 368 в детекторе 351 преамбулы синхронизации на интервале одного кадра, N является числом обрабатываемых кадров, по которым осуществлялся поиск, N является числом отсчетов в одном кадре, и k является фазой максимума выходного сигнала согласованного фильтра 368 в детекторе 351 преамбулы синхронизации на интервале одного кадра. Управление затем переходит на этап 418, где включается доступ к Rx модему 330 через сигнал S354 Rx Modem Enable, затем в итоге переходит назад на этап 406 и поиск повторно запускается. Этап 372a запускается, если в тракте данных Rx осуществляется поиск синхросигнала. Этапы 372a, 373a, 375a и 376a функционируют так же, как этапы 372, 373, 375 и 376 соответственно; основное различие заключается в том, что звуковой тракт не заглушается и De-Mux не переключается с Rx Audio на Rx data, когда типом поиска синхронизации, проверенным на этапе 406, является Rx Data.
Другой пример подходящего контроллера 370 детектора синхронизации изображен на Фиг.18B. Этап 407 является точкой ввода в контроллер, который инициализирует буферы памяти и конфигурирует начальное состояние приемника. На этапе 406, вид поиска синхронизации проверяется, указывая, осуществляется ли поиск синхросигнала в тракте данных (Rx data) или Rx звуковом тракте (Rx Audio). Управление затем переходит на этап 411, где детектор 351 преамбулы доступен. На этапе 412 проверяется сигнал SyncFlag S305, указывающий, что преамбула синхронизации была найдена, затем это подтверждается посредством повторной проверки на наличие сигнала SyncFlag S305 всего N раз. Подходящее значение для N равно 1 (то есть только 1 одна преамбула, определенная без подтверждения) для исходного терминала 600 и 3 для исходного терминала 100. Если преамбула синхронизации обнаружена, то сигнал Audio Mute Control S365 генерируется для предотвращения подачи выходного сигнала звукового тракта на динамик. Сигнал Rx De-Mux Control S360 затем генерируется на этапе 378 для переключения с Rx звукового тракта на тракт данных Rx в De-Mux 320. Управление переходит на этап 377, где сигнал временного смещения S350 вычисляется. Пример подходящего вычисления временного смещения (Timing Offset) имеет вид:
Timing Offset=PulsePosition+PeakDistance
PulsePosition является временным расстоянием от положительного корреляционного пика до первого опорного момента времени и может быть положительным или отрицательным значением. PeakDistance является временным расстоянием между положительным корреляционным пиком и отрицательным корреляционным пиком. Примером подходящего первого опорного момента времени может быть конкретная позиция отсчета относительно текущего принятого речевого кадра. Другой пример подходящего вычисления временного смещения (Timing Offset) имеет вид:
Timing Offset=PulsePosition
PulsePosition является временным расстоянием от отрицательного корреляционного пика до второго опорного момента времени и может иметь положительное или отрицательное значение. Примером подходящего второго опорного момента времени может быть конкретная позиция отсчета относительно текущей принятого речевого кадра. Управление переходит на этап 414, где вид модуляции определяется через сигнал S307 поиска модуляции посредством поиска в запоминающем устройстве 352 на заранее заданной позиции, где должен храниться принятый сигнал Wakeup Out. Управление переходит на этап 418, где Rx модем 330 становится доступным через сигнал Rx Modem Enable S354. Схема демодуляции, используемая в Rx Modem Enable S354, определяется на этапе 418 посредством входного сигнала S306 вида модуляции (Modulation Type). Управление в итоге передается назад на этап 406, и поиск повторно запускается. Этап 411a запускается, если в тракте данных Rx осуществляется поиск синхросигнала. Этапы 411a и 412a функционируют так же, как этапы 411 и 412 соответственно; основное различие заключается в том, что звуковой тракт не заглушается и De-Mux не переключается с Rx Audio на Rx data, когда типом поиска синхронизации, проверяемым на этапе 406, является Rx Data. Должно быть очевидно, что различные порядки и сочетания этапов будут приводить к тому же результату. Например, этап 374 заглушения звукового тракта и этап 378 переключения тракта могут меняться без влияния на весь процесс детектирования синхронизации.
Фиг.19 является подходящей примерной блок-схемой устройства 380 Rx синхронизации, изображенного на Фиг.1. Устройство 380 Rx синхронизации используется для выравнивания границы кадра модуляции в выходных данных от декодера 390 вокодера так, чтобы обеспечить демодуляцию в модеме 330 Rx данных. Сигнал Rx Data S326 поступает на вход буфера 381, где несколько отсчетов хранятся. Подходящие примеры буфера 381 включают в себя память FIFO (first-in-first-out) или RAM (random access memory). Отсчеты от буфера 381 поступают на вход устройства 382 переменной задержки, где временная задержка применяется для выравнивания границы кадра модуляции, в соответствии с сигналом S350 управления временного смещения (Timing Offset). Подходящая задержка, применяемая в устройстве 382 переменной задержки, может быть любым числом отсчетов от нуля до размера кадра -1. Задержанный сигнал выводится как сигнал Adjusted Rx Data S330.
Фиг.20 является подходящей примерной блок-схемой модема 330 Rx данных, изображенного на Фиг.1. Два сигнала De-Mux Mute S332 и De-Mux Rx Data S333 демультиплексируются во времени из входного сигнала Adjusted Rx Data S330 через демультиплексор 331 модема данных Rx. Сигнал De-Mux mute S332 является разделительным или заглушающим интервалом, который может существовать между последовательно принятыми сообщениями и отделяется от сигнала Adjusted Rx Data S330, если сигнал разделения или заглушения был применен на передатчике. Сигнал De-Mux Rx Data S333 является принятым модулированным сигналом сообщений, который поступает на вход демодулятора 335. Демодулятор 335 демодулирует биты информации принятого сообщения из сигнала Adjusted Rx Data S330. Модем 330 Rx данных использует границу кадра демодуляции, определяемую устройством 380 синхронизации Rx и индикатор вида демодуляции, определяемый контроллером 370 детектора синхронизации для определения позиции импульса сигнала данных и вычисляет символ выходных данных на основе позиции импульса сигнала данных. Примером подходящего демодулятора является коррелятор на основе согласованного фильтра, согласованного со всеми разрешенными циклическими сдвигами формы импульса модуляции, применяемыми модулятором передаваемых данных. Другим примером подходящего демодулятора является коррелятор на основе согласованного фильтра, согласованного с фильтрованной в полосе версией импульса, применяемого модулятором передаваемых данных, где полосовой фильтр представляет характеристики передачи канала.
Система
Фиг.21 является примером случая использования системы и способов, раскрываемых здесь. Схема представляет обычный пример системы аварийного вызова (emergency call, eCall) внутри автотранспортного средства. Автотранспортное происшествие 950 показано как происшествие между двумя автомобилями. Другие подходящие примеры автотранспортного происшествия 950 включают в себя происшествие между многими автомобилями, происшествие с одним автомобилем, спущенная шина одного автомобиля, неисправность двигателя или другие ситуации, где неисправности автомобиля или пользователя требуют помощи. Система внутри автомобиля (In-Vehicle System, IVS) 951 размещается в одном или более автомобилях, вовлекаемых в автотранспортное происшествие 950, или может размещаться на самом пользователе. Система 951 внутри автомобиля 951 может содержать исходный терминал 100, рассматриваемый здесь. Система 951 внутри автомобиля обменивается данными по радиоканалу, который может содержать восходящий канал 501 связи и нисходящий канал 502 связи. Запрос для передачи данных может быть принят системой внутри автомобиля через канал связи или может автоматически или вручную сгенерирован системой внутри автомобиля. Беспроводная башня 955 принимает передачу от системы 951 внутри автомобиля и обеспечивает интерфейс с проводной сетью, состоящей из проводной восходящей линии 962 и проводной нисходящей линии 961. Подходящим примером беспроводной башни 955 является башня сотовой телефонной связи, содержащая антенны, приемопередатчики и оборудование обратного транзита (backhaul), все хорошо известное в данной области техники, для обеспечения интерфейса с беспроводной восходящей линией 501 и нисходящей линией 502. Проводная сеть обеспечивает интерфейс с точкой 960 ответа общественной безопасности (Public Safety Answering Point, PSAP), где аварийная информация, передаваемая системой внутри автомобиля 951, может быть принята, и управление и данные переданы. Точка 960 ответа общественной безопасности (Public Safety Answering Point, PSAP) может содержать терминал 600 назначения, рассматриваемый здесь. Связь между системой внутри автомобиля 951 и точкой 960 ответа общественной безопасности (Public Safety Answering Point, PSAP) осуществляется, используя диаграммы взаимодействия, рассматриваемые в следующих разделах.
MF
Фиг.22 является примером диаграммы взаимодействия последовательностей передачи данных и синхронизации между исходным терминалом 100 и терминалом 600 назначения. В этом примере, последовательность 810 передачи восходящей линии инициируется терминалом 600 назначения. Последовательность 800 передачи нисходящей линии является передачей сообщений синхронизации и данных от терминала 600 назначения до исходного терминала 100, и последовательность 810 передачи восходящей линии является передачей сообщений синхронизации и данных от исходного терминала 100 до терминала 600 назначения. Последовательность 800 передачи нисходящей линии инициируется в момент времени t0 850 терминалом 600 назначения с последовательностью 801 синхронизации. Подходящие примеры последовательности 801 синхронизации рассматриваются на Фиг.8A, Фиг.8B и Фиг.8C. Следом за последовательностью 801 синхронизации терминал 600 назначения передает сообщение "Start" 802 для подачи команды исходному терминалу 100 начать передачу последовательности 810 передачи восходящей линии. Терминал 600 назначения продолжает передавать альтернативное сообщение 801 синхронизации и сообщение 802 "Start" и ждет ответа от исходного терминала 100. В момент времени t1 851 исходный терминал 100, принимая сообщение 802 "Start" от терминала 600 назначения, начинает передачу собственной последовательности 811 синхронизации. Подходящие примеры последовательности 811 синхронизации рассматриваются на Фиг.8A, Фиг.8B и Фиг.8C. Следом за последовательностью 811 синхронизации исходный терминал 100 передает минимальный набор данных (minimum set of data) или "MSD" сообщение 812 на терминал 600 назначения. Подходящий пример данных, содержащих MSD сообщение 812, включает датчик или пользовательские данные, форматируемые посредством устройства 210 форматирования сообщений данных. В момент времени t2 852 терминал 600 назначения, принимая сообщение 811 синхронизации от исходного терминала 100, начинает передачу сигнала отрицательного подтверждения (negative acknowledgement) или "NACK" сообщения 803 на исходный терминал 100. Терминал 600 назначения продолжает передавать альтернативное сообщение 801 синхронизации и "NACK" сообщение 803 до успешного приема MSD сообщения 812 от исходного терминала 100. Подходящий пример успешного приема MSD сообщения 812 включает проверку циклического контроля по избыточности, выполняемую над MSD сообщением 812. В момент времени t3 853, терминал 600 назначения, успешно принимая MSD сообщение, начинает передачу альтернативного сообщения 801 синхронизации и сообщения 804 подтверждения (acknowledge) или "ACK" сообщения. Исходным терминалом 100 могут осуществляться попытки (Attempt) передать MSD сообщение 812 несколько раз (813, 814), пока он принимает "ACK" сообщение 804. В подходящем примере, если исходный терминал 100 пытается передать MSD сообщение более чем 8 раз, причем каждая попытка является различной версией избыточности, то он переключается на более надежную схему модуляции, определяемую сигналом S236 Wakeup. Подходящий пример более надежной схемы модуляции включает увеличение длительности кадра модуляции T при обеспечении постоянного числа моментов времени, как описано ранее. В момент времени t4 854 исходный терминал 100, принимая "ACK" сообщение 804 от терминала 600 назначения прерывает передачу MSD сообщения 814. В подходящем примере, повторная передача запрашивается терминалом 600 назначения через передачу стартовых сообщений 802 снова после заранее заданного числа "ACK" сообщений 804, переданных терминалом 600 назначения.
Фиг.23A является другим примером диаграммы взаимодействия последовательностей передачи данных и синхронизации между исходным терминалом 100 и терминалом 600 назначения. В этом случае последовательность 810 передачи восходящей линии инициируется исходным терминалом 100. Последовательность 810 передачи восходящей линии инициируется в момент времени t0 850a исходным терминалом 100 с речевыми данными 815 посредством конфигурирования основной полосы 200 передачи исходного терминала 100 на сигнал S225 Tx звукового тракта. В момент времени t1 851a, исходный терминал 100 конфигурирует основную полосу 200 передачи на сигнал S230 тракта данных Tx и начинает передачу его синхропоследовательности 811, за которой следует MSD сообщение 812. В момент времени t2 852a терминал 600 назначения, принимая сообщение 811 синхронизации от исходного терминала 100, начинает передачу альтернативного сообщения 801 синхронизации и "NACK" сообщения 803 на исходный терминал 100. Терминал 600 назначения продолжает передавать альтернативное сообщение 801 синхронизации и "NACK" сообщение 803 до успешного приема MSD сообщения от исходного терминала 100. В момент времени t3 853, терминал 600 назначения, успешно принимая MSD сообщение 813, начинает передачу альтернативного сообщения 801 синхронизации и подтверждения или "ACK" сообщения 804. Исходный терминал 100 может пытаться передать MSD сообщение 812 несколько раз, пока он принимает "ACK" сообщение 804, причем каждая попытка является различной версией избыточности. В момент времени t4 854 исходный терминал 100, принимая "ACK" сообщение 804 от терминала 600 назначения, прерывает передачу MSD сообщения 814.
Фиг.23B является другим примером диаграммы взаимодействия последовательностей передачи данных и синхронизации между исходным терминалом 100 и терминалом 600 назначения. В этом случае последовательность 810 передачи восходящей линии инициируется исходным терминалом 100. Вместо передачи речевых данных по восходящей линии для инициации передачи, исходный терминал 100 передает альтернативное сообщение 811 синхронизации и "SEND" сообщение 805 в момент времени t0 850b. В момент времени t1 851b терминал 600 назначения, принимая SEND сообщение 805 от исходного терминала 100, передает альтернативное сообщение 801 синхронизации и "Start" сообщение 802. В момент времени t2 852b исходный терминал 100, принимая "Start" сообщение 802 от терминала 600 назначения, передает последовательность 811 синхронизации, за которой следует MSD сообщение 812, на терминал 600 назначения. В момент времени t3 853b терминал 600 назначения, принимая сообщение 811 синхронизации от исходного терминала 100, передает альтернативное сообщение 801 синхронизации и "NACK" сообщение 803 на исходный терминал 100. В момент времени t4 854b, терминал 600 назначения, успешно принимая MSD сообщение, передает альтернативное сообщение 801 синхронизации и "ACK" сообщение 804. После приема "ACK" сообщения 804 от терминала 600 назначения исходный терминал 100 прерывает передачу MSD сообщения.
Фиг.24A является примером диаграммы взаимодействия последовательностей передачи данных и синхронизации между исходным терминалом 100 и терминалом 600 назначения. В этом случае данные запрашиваются и передаются как исходным терминалом 100, так и терминалом 600 назначения по восходящей линии и нисходящей линии соответственно при поддержке двунаправленной передачи данных. Последовательность 800 передачи восходящей линии инициируется в момент времени t0 850 терминалом 600 назначения с альтернативной последовательностью 801 синхронизации и "Start" сообщением 802. В момент времени t1 851 исходный терминал 100, принимая "Start" сообщение 802 от терминала 600 назначения, начинает передачу собственной последовательности 811 синхронизации, за которой следуют данные 812. В момент времени t2 852, терминал 600 назначения передает альтернативное сообщение 801 синхронизации и "NACK" сообщение 803 до успешного приема данных 812 от исходного терминала 100, после чего терминал 600 назначения передает альтернативную последовательность 801 синхронизации и "ACK" сообщение 804. В момент времени t4 854 исходный терминал 100, принимая "ACK" сообщение 804 от терминала 600 назначения, прерывает собственную передачу данных. В момент времени t5 855, терминал 600 назначения передает альтернативную последовательность 801 синхронизации и "SEND" сообщение 805, указывая запрос для передачи данных по нисходящей линии. В момент времени t6 856, исходный терминал 100 после детектирования "SEND" сообщения 805 отвечает с альтернативной последовательностью 811 синхронизации и "Start" сообщением 816. В момент времени t7 857, терминал 600 назначения после детектирования "Start" сообщения 816 отвечает последовательностью 801 синхронизации, за которой следуют данные 806. В момент времени t8 858, исходный терминал 100 передает альтернативную последовательность 811 синхронизации и "NACK" сообщение 817 до успешного приема данных 806 от терминала 600 назначения, после чего в момент времени t9 859 исходный терминал 100 передает альтернативную последовательность 811 синхронизации и "ACK" сообщение 818. В момент времени t10 860 терминал 600 назначения, принимая "ACK" сообщение 818 от исходного терминала 100, прерывает передачу собственных данных 806. Специалист в данной области техники распознает, что взаимодействия, рассматриваемые здесь, являются симметричными и могут инициироваться исходным терминалом 100. Специалист в данной области техники также распознает, что последовательность синхронизации, Start сообщение, NACK сообщение и ACK сообщение могут каждое быть в той же или различных последовательностях между передаваемыми по нисходящей линии и восходящей линии сообщениями.
Фиг.24B является другим примером диаграммы взаимодействия синхронизации и последовательностей передачи данных между исходным терминалом 100 и терминалом 600 назначения, причем данные запрашиваются и передаются как исходным терминалом 100, так и терминалом 600 назначения по восходящей линии и нисходящей линии соответственно. Различие между взаимодействиями Фиг.24B и Фиг.24A происходит в момент времени t3 853. В этом примере, альтернативное сообщение 801 синхронизации и "SEND" сообщение 805 передается терминалом 600 назначения вместо альтернативного сообщения синхронизации и "ACK" сообщения. В этом примере, "SEND" сообщение 805 служит для индикации того, что терминал 600 назначения успешно принял данные 812 исходного терминала 100 и приводит исходный терминал 100 к прерыванию его передачи данных в момент времени t4 854. "SEND" сообщение также указывает запрос от терминала 600 назначения для передачи данных по нисходящей линии.
Фиг.25 является примером диаграммы композиции пакета данных передачи, посредством чего длина пользовательских данных меньше, чем длина пакета данных передачи. Сегмент 900 пользовательских данных размещается в пакете данных передачи 806 или 812 наряду с предыдущим индикатором 910 длины и следующей последовательностью заполняющих битов 911, которые служат для заполнения данных до конца пакета данных передачи. Подходящим примером для длины индикатора 910 является значение от 1 до 3 байтов, указывающее длину сегмента пользовательских данных 900. Подходящим примером длины 806 или 812 пакета данных передачи может быть 100-200 байтов. Подходящий пример заполняющих битов 911 включает двоичное значение "0". Специалист в данной области техники распознает, что заполняющие биты 911 могут содержать двоичное "1" значение или могут содержать шаблон двоичных "1" и "0" значений.
Фиг.26 является примером диаграммы композиции пакета данных передачи, посредством чего длина пользовательских данных больше, чем длина пакета данных передачи. Пользовательские данные 900 делятся на несколько сегментов так, что первый сегмент плюс длина индикатора равен длине пакета данных передачи, и длина последующих сегментов равна длине пакета данных передачи. Если пользовательские данные не являются целым числом, кратным длине пакета данных передачи, тогда последний сегмент содержит заполнение. В примере Фиг.26, пользовательские данные делятся на два сегмента. Первый сегмент пользовательских данных 901 размещается в пакете данных передачи 806 или 812 наряду с предыдущим индикатором 910 длины. Второй сегмент пользовательских данных 902 размещается в пакете данных передачи 806 или 812, и поскольку сегмент меньше, чем длина пакета данных передачи, заполнение 911 используется для заполнения данных до конца пакета данных передачи.
Фиг.27A является примером диаграммы взаимодействия последовательности запроса данных передачи и последовательности ответа данных передачи, причем длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи. Инициируемый Start сообщениями запрашивающего терминала либо в нисходящей линии 800 передачи или восходящей линии 810 передачи, в момент времени t20 870, первый пакет 806 или 812 данных передачи, содержащий индикатор 910 длины и первый сегмент 901 пользовательских данных, передается отвечающим терминалом. В момент времени t21 871, поскольку отвечающий терминал еще не принял ACK сообщение, он снова начинает передачу пользовательских данных во второй попытке 903. В момент времени t22 872, отвечающий терминал, принимая ACK сообщение, прерывает передачу первого пакета 806 или 812 данных. В момент времени t23 873, запрашивающий терминал, после получения длины индикатора 910 для определения количества ожидаемых сегментов, запрашивает следующий пакет 806 или 812 данных передачи передачей стартовых (start) сообщений на отвечающий терминал. В момент времени t24 874, отвечающий терминал, принимая start сообщение от запрашивающего терминала, начинает передачу следующего пакета 806 или 812 данных передачи, содержащего следующий сегмент 902 пользовательских данных и заполнение 911 (в этом примере следующий пакет данных передачи является последним пакетом данных). В момент времени t25 875, отвечающий терминал, принимая ACK сообщение, прерывает собственную передачу данных. Специалист в данной области техники распознает, что взаимодействия, рассматриваемые здесь, являются симметричными, посредством чего запрашивающий и отвечающий терминалы могут быть либо исходным терминалом 100 или терминалом 600 назначения. Специалист в данной области техники также распознает, что пользовательские данные могут охватывать более чем два пакета 806 или 812 данных передачи.
Фиг.27B является другим примером диаграммы взаимодействия последовательности запроса данных передачи и последовательности ответа данных передачи, причем длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи. В этом примере, после того как первый пакет 806 или 812 данных передачи запрашивается через Start сообщения, передаваемые запрашивающим терминалом, последовательные пакеты 806 или 812 данных передачи автоматически передаются отвечающим терминалом на основе приема ACK сообщения от запрашивающего терминала. В этом примере, запрашивающий терминал не передает Start сообщения для инициации передачи последующего пакета 806 или 812 данных передачи от отвечающего терминала. В момент времени t31 881, отвечающий терминал, принимая ACK сообщение, прерывает передачу первого пакета данных, затем сразу начинает передачу следующего пакета 806 или 812 данных передачи, разделяемых только синхропоследовательностью. В момент времени t32 882, запрашивающий терминал, принимая синхропоследовательность, начинает передачу NACK сообщений до успешного приема пакета 806 или 812 данных передачи. В момент времени t33 883, успешно принимая пакет 806 или 812 данных передачи, запрашивающий терминал начинает передачу ACK сообщений. В момент времени t34 884, отвечающий терминал, принимая ACK сообщение, прерывает передачу пакета 806 или 812 данных передачи.
Фиг.27C является еще одним примером диаграммы взаимодействия последовательности запроса данных передачи и последовательности ответа данных передачи, причем длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи. В этом примере, после того как первый пакет 806 или 812 данных передачи запрашивается через Start сообщения, передаваемые запрашивающим терминалом, последовательные пакеты 806 или 812 данных передачи автоматически передаются отвечающим терминалом на основе приема ACK сообщения от запрашивающего терминала. В этом примере, запрашивающий терминал не передает Start сообщения для инициации передачи пакета 806 или 812 данных передачи от отвечающего терминала, и при этом запрашивающий терминал не передает NACK сообщения. В момент времени t41 891, отвечающий терминал, принимая ACK сообщение, прерывает передачу первого пакета данных, затем сразу начинает передачу следующего пакета 806 или 812 данных передачи, разделяемых только синхропоследовательностью. В момент времени t42 892, успешно принимая пакет 806 или 812 данных передачи, запрашивающий терминал начинает передачу ACK сообщений. Как только отвечающий терминал принимает ACK сообщения, он прерывает передачу пакета 806 или 812 данных передачи.
Фиг.27D является еще одним примером диаграммы взаимодействия последовательности запроса данных передачи и последовательности ответа данных передачи, причем длина пользовательских данных больше, чем размер пакета передачи. Фиг.27D является альтернативным примеру диаграммы взаимодействия, изображенному на Фиг.27B. В примере Фиг.27D, временной интервал в момент времени t32 882 между ACK сообщением запрашивающего терминала для первого сегмента 903 пользовательских данных и NACK для следующего сегмента 902 пользовательских данных исключается. Это помогает обеспечить синхронизацию на отвечающем терминале так, что не будет необходимости повторной синхронизации с последовательностью синхронизации запрашивающего терминала.
Специалист в данной области техники распознает, что отвечающие терминалы могут автоматически передавать пакеты данных последовательно первому пакету данных без передачи разделяющей синхропоследовательности. В этом случае синхропоследовательность передается один раз перед первым пакетом 806 или 812 данных передачи, затем после приема ACK сообщений отвечающий терминал автоматически передает последующий пакет данных без передачи синхронизации. Специалист в данной области техники также распознает, что индикатор 910 длины может также передаваться с другими сегментами данных в дополнение к первому.
На диаграммах взаимодействий, раскрываемых здесь, могут быть условия ошибок, на которые должны быть получены ответы и которые должны быть обработаны заранее заданным способом. В следующих разделах предоставляются примеры по обработке условий ошибок, которые соответствуют диаграммам взаимодействий, раскрываемых здесь. В каждом примере, условие ошибки заявляется наряду с соответствующим описанием ответа. Специалист в данной области техники распознает, что обработка ошибок, рассматриваемая здесь, может в равной степени применяться к исходному терминалу или терминалу назначения как в однонаправленном, так и двунаправленном вариантах осуществления.
Пример условия ошибки происходит, когда исходный терминал не детектирует переданную преамбулу синхронизации. В примере ответа, исходный терминал задерживает передачу MSD сообщения, пока заранее заданное число преамбул синхронизации не будет детектировано.
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходный терминал неправильно детектирует преамбулу синхронизации. В примере ответа, исходный терминал задерживает передачу MSD сообщения, пока заранее заданное число детектированных преамбул синхронизации принесут смещение того же отсчета.
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходный терминал неправильно детектирует преамбулу синхронизации, хотя в действительности преамбула не передавалась. В примере ответа, исходный терминал игнорирует неправильно детектированные преамбулы синхронизации. Исходный терминал будет только запускать MSD передачу, если заранее заданное число детектированных преамбул синхронизации принесут оценку смещения того же отсчета.
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходный терминал не детектирует переданную преамбулу синхронизации. В примере ответа, исходный терминал не начинает декодирование MSD сообщения, но продолжает передачу START сообщений как для запуска исходным терминалом для повторной инициации MSD передачи после того приема заранее заданного числа START сообщений (включая преамбулу синхронизации последовательности).
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходный терминал неправильно детектирует преамбулу синхронизации. В примере ответа, исходный терминал декодирует принятые MSD данные неправильно в течение всех версий избыточности. На основе неправильно декодированных данных исходный терминал может повторно инициировать MSD передачу посредством передачи START сообщений на исходный терминал.
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходный терминал неправильно детектирует преамбулу синхронизации, хотя в действительности преамбула не передавалась. Ответа нет, поскольку вероятность этого события очень небольшая. Исходный терминал не начинает наблюдение его принятого сигнала, пока он ожидает преамбулу синхронизации от исходного терминала.
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходный терминал неправильно интерпретирует START сообщение как NACK сообщение. В примере ответа, если MSD передача не началась, исходный терминал задерживает MSD передачу, пока он не примет START сообщение. В другом примере ответа, если MSD передача продолжается, исходный терминал задерживает повторную инициализацию передачи.
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходный терминал неправильно интерпретирует START сообщение как ACK сообщение. В примере ответа, если MSD передача не началась, исходный терминал игнорирует любое ACK сообщение. В другом примере ответа, исходный терминал игнорирует ACK сообщение, если предыдущие сообщения были интерпретированы как START сообщение. В еще одном примере ответа, если предыдущие сообщения были NACK сообщениями, исходный терминал самостоятельно приостанавливает работу и завершает MSD передачу, если следующее сообщение также интерпретируется как ACK. В еще одном примере ответа, если предыдущие сообщения интерпретировались как ACK, то исходный терминал завершает MSD передачу ошибочно. Вероятность этого события низкая, однако если оно происходит, то исходный терминал может снова повторно инициировать передачу посредством запроса передачи с START сообщениями.
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходным терминалом неправильно интерпретируется NACK сообщение как START сообщение. В примере ответа, одно сообщение NACK, которое интерпретируется как START, никак не влияет на MSD передачу. В другом примере ответа, серии NACK сообщений, которые все интерпретируются как START сообщения, могут вызвать передатчик исходного терминала для повторной инициации MSD. Исходный терминал не будет этого ожидать и пропустит прием поступающих данных, считая их за неправильно декодированные данные. На основе неправильно декодированных данных терминал назначения может запросить исходный терминал для повторной инициации передачи посредством передачи START сообщений.
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходным терминалом неправильно интерпретируется NACK сообщение как ACK сообщение. В примере ответа, если предыдущее сообщение интерпретировалось как START сообщение, то исходный терминал игнорирует любое ACK сообщение. В другом примере ответа, если предыдущее сообщение интерпретировалось как NACK сообщение, исходный терминал ждет другого сообщения ACK. Если следующее сообщение не является другим сообщением ACK, то текущее сообщение ACK игнорируется. В еще одном пример ответа, если предыдущее сообщение также было ошибочно детектировано как ACK сообщение, исходный терминал может завершить MSD передачу, хотя исходный терминал еще не принял MSD правильно. Вероятность этого события низкая, однако, если оно происходит, исходный терминал может снова повторно инициировать передачу посредством передачи запроса с START сообщениями.
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходный терминал неправильно интерпретирует ACK сообщение как START сообщение. В примере ответа, исходный терминал не отменит передачу дополнительных версий избыточности MSD, поскольку обычным условием отмены является прием заранее заданного числа ACK сообщений. Если больше последующих сообщений интерпретируются как START сообщения, исходный терминал может повторно инициировать MSD передачу. В итоге исходный терминал остановит передачу сообщений. Исходный терминал в итоге определит, что терминал назначения больше не передает синхрокадры и осуществит самостоятельно сброс, тем самым останавливая дальнейшие передачи.
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходный терминал неправильно интерпретирует ACK сообщение как NACK сообщение. В примере ответа, исходный терминал будет продолжать передачу версий избыточности, пока ACK сообщения не будут правильно детектированы. В итоге терминал назначения остановит передачу сообщений. Исходный терминал в итоге определит, что терминал назначения больше не передает синхрокадры и осуществляет самостоятельный сброс, тем самым останавливая дальнейшие передачи.
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходный терминал определяет, что принятое сообщение является ненадежным. В примере ответа, если принятые сообщения являются START сообщениями, исходный терминал продолжает считать ненадежные сообщения, но с меньшим весовым коэффициентом, чем сообщения, которые были приняты с определением как надежные. Последующий запуск события на основе подсчета принятых сообщений потребует большее заранее определяемое число ненадежных сообщений, принятых против, если сообщения были приняты с определением как надежные. В другом примере ответа, если ненадежные принятые сообщения являются NACK сообщениями или ACK сообщениями, то исходный терминал может игнорировать эти сообщения.
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходный терминал не может детектировать переданное сообщение MSD из-за шума или других искажений в канале. В примере ответа, после попытки декодирования заранее заданного числа версий избыточности терминал назначения может запросить исходный терминал повторно инициировать передачу посредством передачи START сообщений. При повторно инициированной передаче исходный терминал может использовать надежный модулятор, который менее подвержен шуму и другим искажениям в канале.
Другой пример условия ошибки происходит, когда исходный терминал не может получить пробуждающий сигнал правильно. В примере ответа, если исходный терминал рассматривает детектирование пробуждающего сигнала ненадежным, то он выбирает быстрый (или нормальный) режим модуляции для первой пробы демодуляции MSD данных. Для любого другого набора заранее заданного числа принятых версий избыточности MSD данных исходный терминал может использовать надежный режим модуляции для демодуляции данных.
Таким образом, здесь раскрывается устройство и способ надежной и эффективной передачи данных в полосе через речевой кодек в беспроводной системе связи. Специалисты в данной области техники поймут, что информация и сигналы могут быть представлены, используя любое разнообразие различных технологий и способов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты и символы, на которые могут иметься ссылки в течение приведенного выше описания, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами или любым их сочетанием. Также, хотя варианты осуществления прежде всего рассматриваются в терминах беспроводной системы связи, рассмотренные технологии могут быть применены к другим системам внутриполосной передачи данных, которые являются фиксированными (не портативными) или не используют радиоканал.
Специалистам будет дополнительно очевидно, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритмов, рассматриваемые в связи с вариантами осуществления, раскрываемыми здесь, могут осуществляться как электронное оборудование, компьютерное программное обеспечение или их сочетание. Для ясной иллюстрации этой взаимозаменяемости оборудования и программного обеспечения, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули и этапы были рассмотрены выше в общем в терминах их функций. Реализация таких функций в качестве оборудования или программного обеспечения зависит от конкретного применения и обстоятельств разработки, налагаемых на всю систему. Специалисты в данной области техники могут реализовывать рассмотренные функции различным образом для каждого конкретного приложения, но такие решения осуществления не должны интерпретироваться как вызывающие отклонения от области настоящего изобретения.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, рассматриваемые в связи с вариантами осуществления, раскрываемыми здесь, могут осуществляться или выполняться с помощью процессора общего назначения, цифрового сигнального процессора (digital signal processor, DSP), интегральной схемы для конкретного приложения (application specific integrated scheme, ASIC), программируемой вентильной матрицы (field programmable gate array, FPGA) или другого программируемого логического устройства, дискретной вентильной или транзисторной логики, дискретных аппаратных компонентов или любым их сочетанием, разработанным для выполнения функций, рассматриваемых здесь. Процессор общего назначения может быть микропроцессором, но альтернативно процессор может быть традиционным процессором, контроллером, микроконтроллером или конечным автоматом. Процессор может также осуществляться как сочетание вычислительных устройств, например сочетание DSP и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или более микропроцессоров в связи с ядром DSP или любая другая такая конфигурация.
Этапы способов или алгоритмов, рассматриваемые в связи с вариантами осуществления, раскрываемыми здесь, могут осуществляться напрямую в аппаратуре, в программном модуле, выполняемом процессором, или в сочетании этих двух. Программный модуль может размещаться в памяти RAM, флэш-памяти, памяти ROM, памяти EPROM, памяти EEPROM, регистрах, жестком диске, сменном диске, CDROM или любой другой форме носителя информации, известного в данной области техники. Носитель информации связывается с процессором так, что процессор может читать информацию из и записывать информацию на носитель информации. Альтернативно, носитель информации может быть одним целым с процессором. Процессор и носитель информации могут размещаться в ASIC. Альтернативно, процессор и носитель информации могут размещаться как дискретные компоненты в пользовательском терминале.
Предыдущее описание раскрываемых вариантов осуществления предоставляется, чтобы позволить любому специалисту в данной области техники изготовить или использовать настоящее изобретение. Различные модификации для этих вариантов осуществления будут легко понятны специалистам в данной области техники, и общие принципы, определенные здесь, могут применяться к другим вариантам осуществления без отклонения от идеи или области изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено для ограничения вариантами осуществления, показанными здесь, но чтобы соответствовать наиболее широкой области, соответствующей принципам и новым свойствам, раскрываемым здесь.