专利名称：具有话音记录设备的无线数字电话机的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线数字电话机，包括一个信号处理器，该信号处理器包括以用于上游链路的话音压缩器和用于下游链路的一个话音解压缩器形式的一个声码器。
一般而言，本发明应用于便携或移动无线电通信设备，并且特别应用于移动蜂窝电话机或无线数字住宅电话机。
最近在数字信息处理中实现的进步，其中尤其由话音传送的信息和集成电路的更为先进的小型化以及电话机能够陪伴它们的用户旅行，通过实现合理价格的小型、轻型电话机，使电话技术发生了巨大变化。另外，在实际电子技术中实现进步的同时，一般地说，技术进步使人考虑包括在常规有线电话机中不常见的微处理器增加功能的蜂窝电话机，例如尤其多任务显示设备的出现。
移动电话可能具有的的另一个有趣的功能是磁带录音机实现的功能，即，在这种情况下的话音记录。对于“磁带录音机”型的设备，与其工作的基本方式无关，声音信号的输入在话音由话筒捕捉的方式下是唯一的，或者，看情况，话音信号可以以有关电的形式提供给基于这种目的提供的记录输入，但是不能认为两种话音源同时有效。
对于在通信过程中由接近话筒输入的用户的声音形成源的移动电话机是不同的，然而远程讲话者包括经电话天线以编码比特形式的无线电信号。例如从美国专利5,630,205中知道通过使用数据压缩电路和在移动中已经可用的算法，结合为这个目的提供并因此增加的存储器，使用存在的话筒，记录来自用户或被叫方的消息。
利用这种方法，能够通过以在编码比特流形式中定时出现的压缩的采样组的形式存储话音节省存储器空间；但是，所存储的信息在上游链路或下游链路中对应整个记录持续过程，并且，在电话机内的记录在通信过程中发生的情况下，对于考虑的相应于会话的持续时间T的记录的持续时间，与上游链路或下游链路有关，即总共是2T(然而对于每条链路只记录在所述会话中包含的信息的一半)。
本发明的一个目的是在考虑距离近和距离远的两个讲话者的话音的同时在无线数字电话机的存储器中存储整个或部分电话会话。
该发明的另一个目的是在无线数字电话机中存储整个或部分电话会话，使得利用再现的会话在实质等于记录的时间期间中能够听见两个讲话者的话音。
实现这两个目的和改善现有技术的缺陷都归功于在第一段中定义的电话机，其特征在于，对于记录电话会话，所述信号处理器还包括一个信号加法器，用于对出现在对于一个采样的所述话音压缩器输入D和对于其它采样的所述话音解压缩器的输出C的每对话音采样逐位求和，一个和话音压缩器，用于将连续的和话音信号采样组压缩成连续等价的编码比特流，和一个非易失性的存储器用于存储所述编码的比特流。
本发明的基本思想在于利用在会话过程中，交替讲话和听话在实际中采取的规则本质上使每个讲话者能够理解其它讲话者发出的消息的事实。关于现有技术，用于存储压缩的编码话音信号的非易失性存储器总是必要的，但是其容量因此可能被减半。
在已有的方式中，所述信号处理器包括第一控制装置，用于利用上游链路的所述话音压缩器，在等于N个采样出现的时间期间的每个周期Δt压缩预定数目N个连续话音采样并且在所述话音压缩器的输出B以第一编码比特流形式产生它们。有利地，所述和话音压缩器与上游链路的所述话音压缩器一致。
该发明的第一优选实施例其特征在于，所述无线电话机包含第二控制装置，用于在期间Δt的第一部分中将所述N对采样加到所述加法器中，第三控制装置，用于在与所述第一部分分开的每个期间Δt的第二部分中以所述话音压缩器编码的比特流的形式压缩N个和信号采样和第四控制装置，用于在所述非易失性存储器中存储所述每个编码比特流。
根据这个实施例，该实施例关于其结构和其工作方式是简单的，用于执行压缩操作的信号处理器资源足够实现话音压缩操作至少比上游链路的输入端所必需的话音信号速率快两倍。因此交替地在每个周期Δt，实时压缩来自话筒的每组N个话音采样以及利用暂时存储在在缓冲存储器中的这些话音采样，压缩在前面周期Δt中发送的每组N个求和的话音采样成为可能，。
但是，可能发生对于话音编码的信号处理器的资源对于输入话音流和求和话音流的实时压缩不足够的情况；在这种情况下，可以使用该发明的第二实施例，它考虑了在每个周期Δt，表示N个话音采样的第二编码比特流出现在下游链路的所述话音解压缩器的输入端A。这个第二实施例其特征在于，所述信号处理器包括，一方面由第五控制装置，另一方面由第六控制装置以写方式控制的一个双缓冲存储器，用于分别存储在所述电话会话期间在所述输入端A和所述输出端B出现的每个第一和第二连续的编码的比特流，其中第六控制装置，用于在会话结束后从所述双缓冲存储器提取所述第一和第二编码比特流和利用下游链路的所述话音解压缩器对它们解压缩并且利用所述加法器对同样解压缩的旧的话音采样成对求和，和第七及第八控制装置，分别用于由所述压缩器压缩所述求和信号采样并且以第三编码比特流的形式将其加入所述非易失性存储器。
这个第二实施例蕴涵着上游和下游话音以编码形式被缓存并且只在每次会话结束后出现在缓冲存储器中的信息通过解压缩、求和和再次压缩处理，以便如同上述的第一实施例一样得到该非易失性存储器中的同样的压缩信息。
对于上述的两个实施例，有利地，所述信号处理器还包括第九装置，用于在会话记录后，从该非易失性存储器中提取所述编码比特流，并且利用下游链路的所述话音解压缩器对其解压缩以便能够通过数模解码器和所述电话机的扬声器以及耳机再现所述以前记录的会话。
该发明的这些方面及其它方面在通过结合下文描述的实施例的非限定性的实例中是清楚的并且通过结合下文描述的实施例的非限定性的实例被阐明。
图中
图1是该发明的第一实施例的方框图和图2是该发明的第二实施例的方框图。
图1以描绘作为功能模块的主要部分的六个主要部件的形式用图解法示出无线数字电话机。
在已有的方式中，试图连接附近讲话者的上游链路以级联的安排包括一个话筒1，模数转换器2，用于上游链路3的具有输入D和输出B的话音压缩器，信道编码器4，收发信机无线电电路5和收发信机天线°6。以对称的方式，对于远程讲话者的下游链路在天线6和无线电电路5之后包括一个信道解码器14，用于下游链路13的具有输入A和输出C的一个话音解压缩器，一个数模转换器12和部件11，该部件可以是扬声器或耳机。虚线8内由部件3和13形成的集合公知叫做声码器，一般地说，声码器集合3,13，部件4和14及仍然待描述的其它部件由被虚线9确定的微处理器形成，虚线9形成电话机的数字部分，此处执行编码和解码并且由电话机发送或接收的话音信号存储在存储器中。
当考虑上游链路时，话音首先在2中数字化，例如，对于GSM标准，并且以每秒fs=8000次采样，即比特率n.fs=104k比特/秒，n=13比特采样的形式出现在D，。在压缩器3中，这些采样以20毫秒(在下面的文章中Δt=20毫秒)每个时隙N=160的速率编码。在不涉及细节的情况下，输出B的结果是以小于输入D的比特Kr次数编码的每个周期Δt的话音的数学模型，即n.fs/Kr(Kr，压缩速率，对于GSM标准等于8)。以对称的方式，根据B端话音的相同的数学模型，远程话音信号出现在解压缩器13的输入端A，即，比特率仍然等于n.fs/Kr(13k比特/秒的速率，而不是104k比特/秒，更精确地，对于GSM模式每Δt=20毫秒260比特的编码分组)。
当一个人希望记录电话机中的话音时，话音信号可以在D端或如果是上游链路则在B端录音；或在C或如果是下游链路则在A，并且这样记录的信号可以写入基于这个目的提供的存储器中。如果会话持续时间等于T，则需要记录话音的存储容量分别等于比特数对于记录在C或D的信号，以C1=T×n×fs，和对于整个会话(上游和下游链路)以C2=2T×n×fs。
如果信号以编码形式记录，则存储容量小Kr倍，即对于记录在A或B的信号C3=T×n×fs/Kr，和对于整个会话C4=2T×n×fs/Kr；在后两种情况下，存储容量以比率Kr节省，但是话音解码对于重建一条链路或其它链路是必要的。
本发明提出在移动电话中建立新的话音记录方式，该方式当考虑记录会话的存储器大小时具有两倍的效率。该方式包括将上游链路的话音加到下游链路的话音上。下面描述了两个实施例，它们的不同源于移动微处理器的处理功率的大或小。
话音的附加可以只在后者以数字采样的形式出现时实现，也就是说，以非编码的形式(对于GSM以每秒8000采样速率的13比特采样)。
图1的发明的第一实施例包括一个加法器16用于在电话会话期间，对出现在一个采样的输入D和对于另一个采样的输出C的每一对采样逐位求和。因此，在加法器16的输出端，出现一个数字和话音采样(以14比特格式)。E的每个求和采样可以以这种形式存储以便在会话之后由部件12和11重建。优选地，根据该发明，和采样在求和的话音压缩器17中压缩和以与在A端或B端的相同形式的编码采样的形式出现在输出端F；这使比率Kr增大到存储的比特数(见上面A和B的比特率相对于C和D的比特率)。F端的编码采样被送到非易失性存储器18，优选地是一个瞬时存储器。为了后面的会话信号的重建，存储器18中包含的编码信号将被解码，也就是说，由下游路径13的话音解压缩器处理，这数字实现了与信号被解码或提供给下游链路的终端部件12和11之前的喉部的滤波相似的滤波。
话音压缩器3和17已经在图1中分别描述过从而方便了描述。实际上，减小用于滤波计算的相同的功能部件是有利的，假定这些计算执行得相当快，也就是说，。压缩器3可以在所述周期Δt之后的周期Δt的前一半，即在最多等于Δt/2的周期的期间中，通过编码在每个周期Δt出现在D端的每个N采样分组处理；因此在这个下个周期Δt的后一半，压缩器3能够处理出现在加法器16的输出端的N个和话音采样。实际上，上述的所有操作和计算通过对由线9界定的微处理器编程执行；但是，实际上，各种控制装置被表示或装置充当用于数字信号的缓冲器。
第一控制装置19，用于控制在3中对小于Δt/2的时间中来自变换器2的每个N话音采样分组的压缩，第二装置(21)，用于单独存储出现在C和D端的N对连续的话音采样并且后来将它们提供给加法器16的两个输入，第三装置22，在17控制如同19和3的相同操作，但是用于求和话音采样，用于控制非易失性存储器18的写入的第四装置23，用于存储来自压缩器17(各个3)的每个编码的比特流。附加的装置24允许存储器18在后面的阶段被读出。
上述的第一实施例还可以以无线数字电话机中的电话会话的记录方法的形式定义，该无线数字电话机包括一个信号处理器9，该信号处理器包括以用于上游链路的话音压缩器3和用于下游链路的解压缩器13的形式的一个声码器8并且其特征在于所述处理器9被编程为在电话会话期间执行下面的命令a)在加法器16中对出现在用于一个采样的话音压缩器3的输入端D和用于另一个采样的所述话音解压缩器13的输出端C的每对话音采样按位相加，以便产生每对和话音信号采样，b)利用上游链路的所述话音压缩器3，以数学话音模型中的编码比特流的形式压缩所述和话音信号，c)将所述编码的比特流加到非易失性存储器18。
根据考虑中的移动电话模型，可能发生所包含的微处理器对于上游路径3的话音压缩器来说不具备在每个周期Δt中处理(滤波，编码)2N话音采样的能力。在那种情况下，除了话音压缩器3和话音采样加法器16，图2所示的该发明的第二实施例可以使用实质上具有相同功能的相同部件1,2,3,4,5,6,8,14,13,12,11,16,18,19。
由于压缩器3不具备在每个周期Δt中处理2N话音采样的能力，所以图2所示的图比图1复杂。为了减少这个缺陷，在整个会话期间的上游和下游链路的话音以编码的形式存储在两个双缓冲存储器26,27中，也就是说，存储在存储器26(MEMA)中的表示下游链路的N采样的比特流对应于存储器27(MEMB)中的表示上游链路的N采样的同样的旧比特流的相同等级。
这个第二实施例可以以具有信号处理器的无线电话的会话记录方法的形式定义，该信号处理器以上游链路的话音压缩器3和下游链路的话音解压缩器13的形式包括一个声码器8，其特征在于所述处理器被编程用于执行下面的连续命令首先在电话会话中a)将出现在下游链路的所述话音解压缩器的输入A和上游链路的所述话音压缩器的输出B的第一和第二编码比特流分别写入双缓冲存储器26,27；其次在所述电话会话结束之后b)从所述双缓冲存储器中提取所述编码的比特流并且利用下游链路的所述话音解压缩器28,28’(13)执行解压缩；c)在加法器16中对在步骤b)这样得到的同样的旧的解压缩的话音采样按对执行加法；d)利用上游链路的所述话音压缩器17(3)压缩在步骤c)得到的话音采样；e)将在步骤d)得到的编码的比特流写入非易失性存储器18中。
为了使用该发明的第二实施例，提供第五控制装置31(图2)用于分别存储在电话会话期间出现在输入端A和输出端B的每个第一和第二连续编码比特流，A端或B端的每个流代表等于Δt的会话时间。还提供第六控制装置32用于在会话结束之后提取具有略微与时间有关的偏址的所述第一和第二编码比特流，使得它们之后在28和28’解压缩，也就是说，实际上利用话音解压缩器13，并且接着提供给装置33，除了接收顺次求和的N对采样的装置33，该装置与图1的第二装置类似，但是装置21并行接收它们。从前面的部件33，存储话音信号和后来重建会话的操作顺序可以以与上述第一实施例描述类似的方式进行，但是，应该理解，对于第二实施例，在会话之后在贯穿这次会话在18的最后记录所必需的时间中移动电话机是不可缺少的，它同时释放缓冲存储器26,27。
应该注意，同样的移动电话可以包括若干具有不同性能的声码器；在一个和同样的GSM电话中，可以是叫作声码器的全价(FR)声码器和叫作高清晰度声码器的增强型全价(EFR)声码器。EFR声码器需要13MIPS(每秒百万条的指令)，然而FR方式需要26MIPS。可以提供对这种电话机编程使得当其声码器是FR方式时根据该发明的第一实施例工作而当其声码器是EFR方式时根据第二实施例工作。
另外还应该注意到加法器16的输出端的话音采样的格式超过了其输入端出现的采样的格式1比特；为了同一性，可以对于第一实施例和第二实施例提供分别包括的装置21或33，只是加法器16的上游，用于被求和的每个话音采样的一个减小装置，只保持具有高于LSB(最低有效位)的等级的比特的二进制值。
权利要求
1．一种无线数字电话，包括一个信号处理器，该信号处理器以上游链路的话音压缩器和下游链路的话音解压缩器的形式包括一个声码器，其特征在于为了记录电话会话，所述信号处理器还包括一个信号加法器，用于对出现在一个采样的所述话音压缩器的输入D和出现在另一个采样的所述话音解压缩器的输出C的每对话音采样逐位求和并且用于将每对采样变换成和话音采样，一个和话音压缩器，用于将连续的和话音信号采样组压缩成连续的等价的编码比特流，和一个非易失性存储器，用于存储所述编码的比特流。
2．如权利要求1所述的电话，其中所述信号处理器包括第一控制装置，用于利用所述上游链路的所述话音压缩器在每个周期Δt中压缩预定数目N的连续话音采样，其中Δt等于所述N采样出现的时间和以第一编码比特流形式将它们提供到所述话音压缩器的输出端B，其特征在于所述和话音压缩器与上游链路的所述话音压缩器相同。
3．如权利要求2所述的电话，其特征在于它包括第二控制装置，用于利用所述加法器，在周期Δt的第一部分期间对N对采样相加，第三控制装置，用于利用所述话音压缩器N在与所述第一部分分开的每个周期Δt的第二部分期间以编码比特流的形式压缩N个和信号采样和第四控制装置，用于在所述非易失性存储器中存储每个所述编码比特流。
4．如权利要求2所述的电话机，使得在每个周期Δt期间，表示N个话音采样的第二编码比特流出现在下游链路中的所述话音解压缩器的输入A，其特征在于，所述信号处理器包括，一方面由第五控制装置，以写方式控制的一个双缓冲存储器，用于单独存储在所述电话会话期间在所述输入端A和所述输出端B出现的每个第一和第二连续的编码的比特流，另一方面第六控制装置，用于在会话结束后从所述双缓冲存储器提取所述第一和第二编码比特流并且利用下游链路的所述话音解压缩器对它们解压缩并且利用所述加法器对同样解压缩的旧的话音采样成对求和，和第七及第八控制装置，分别用于由所述话音压缩器压缩所述求和信号采样并且以第三编码比特流的形式将其加入所述非易失性存储器。
5．如权利要求2到4中任一个权利要求所述的电话，其特征在于所述加法器的两个输入的每个输入的上游包括一个减小装置，该装置保持高于被求和的每个话音采样的LSB的一个等级的比特的二进制值。
6．如权利要求2到5的任一个权利要求所述的电话，其特征在于所述信号处理器还包括第九装置，用于在会话记录之后提取非易失性存储器的所述编码比特流并且利用下游链路的所述话音解压缩器对其解压缩，以便能够通过数模解码器和所述电话机的扬声器或耳机恢复所述以前记录的会话。
7．一种记录在无线数字电话机中的电话会话的方法，该无线数字电话包括一个信号处理器，其具有以用于上游链路的话音压缩器和用于下游链路的话音解压缩器的形式的一个声码器，其特征在于所述处理器被编程用于在电话会话期间执行下面的命令a)在加法器16中对出现在用于一个采样的话音压缩器(3)的输入端D和用于另一个采样的所述话音解压缩器(13)的输出端C的每对话音采样按位相加，以便产生每对和话音信号采样，b)利用上游链路的所述话音压缩器(3)，以数学话音模型中的编码比特流的形式压缩所述和话音信号，c)将所述编码的比特流加到非易失性存储器(18)。
8．一种记录在无线数字电话机中的电话会话的方法，该无线数字电话包括一个信号处理器，其具有以用于上游链路的话音压缩器和用于下游链路的话音解压缩器的形式的一个声码器，其特征在于所述处理器被编程用于执行下面的连续命令首先在电话会话中a)将出现在下游链路的所述话音压缩器的输入A和上游链路的所述话音压缩器的输出B的第一和第二编码比特流分别写入双缓冲存储器(26,27)；其次在所述电话会话结束之后b)从所述双缓冲存储器中提取所述编码的比特流并且利用下游链路的所述话音解压缩器(28,28’(13))执行解压缩；c)对加法器(16)中的在步骤b)这样得到的同样的旧的解压缩的话音采样按对执行加法；d)利用上游链路的所述话音压缩器压缩在步骤c)得到的话音采样；e)将在步骤d)得到的编码的比特流写入非易失性存储器(18)中。
9．如权利要求1至6的任一个权利要求所述的电话机，以移动蜂窝电话或无线住宅电话的形式，执行如权利要求7或权利要求8所述的方法。
全文摘要
该设备包括一个信号处理器(9),该信号处理器包括以上游链路的话音压缩器(3)和下游链路的话音解压缩器(13)的形式一个声码器(8),用于记录电话会话,所述信号处理器(9)还包括:一个信号加法器(16),用于对出现在一个采样的所述话音压缩器(3)的输入D和出现在另一个采样的所述话音解压缩器(13)的输出C的每对话音采样逐位求和并且用于将每对采样变换成和话音采样,一个和话音压缩器(17,3),用于将连续的和话音信号采样组压缩成连续的等价的编码比特流,和一个非易失性存储器(18),用于存储所述编码的比特流。
文档编号H04M1/656GK1300172SQ00137240
公开日2001年6月20日 申请日期2000年11月20日 优先权日1999年11月23日
发明者V·德隆 申请人:皇家菲利浦电子有限公司