专利名称：在话音信道上传输数据的方法和设备的制作方法
发明在于一种移动电话领域中在话音信道上传输数据的方法。在发明中，我们解决了与数据传输的特性相关的问题，当它在话音信道中进行时，并可以对应于网络上的话音编码接受代码转换。
在移动电话领域中，我们知道话音传输信道和数据传输信道。数据传输信道需要一个与话音编码不同的编码。它使用特定于数据模式的网络设备。实践中，一个特定的预约需要移动电话操作者进行预订。由此我们能够进行点对点的，以线路交换模式在每秒9600比特的速率上的数据传输。
在GSM蜂窝电话领域中，我们另外还有拥有使用蜂窝系统信令信道的数据传输装置。因此我们区分为被称为SMS(Short MessageService(短消息业务))的信道，它能够进行直到每秒300比特的传输，或者被称为USSD(Unstructured Supplementary ServiceData(非结构辅助业务数据))的信道，它用于以每秒800比特发送速率。在两种情况下速率是小的。在USSD的情况中，信息只能从用户传送向网络。在SMS信道的情况下，信息可以从用户到用户被交换，或者从网络朝向用户，并且由交换分组来进行的，实际成本是很高的。
发明的目的是允许在移动电话网络上以高速率传输任何数据而不必一个辅助的预约。
特别地，发明能够使接入因特网的业务应用。它同样能够使构造者进行终端的更新维护。
话音编码与数据编码的不同，特别是对于移动电话传输而言，基本上是表示话音的数字化信息的性质不同。实际上，话音，如果它被简单的数字化，就会产生过多的数字信息。为在移动电话领域中避免太大量信息流量造成的传输信道频率阻塞，需要特殊类型的话音编码。
该特殊的编码，被称为源编码，在其原理上是寻找表达人类话音产生的特性。在该特性中，我们区分出3种量。这些量是-对应于声带振动的基础频率(在英语中被称为pitch(音调))；-对应于基础振动的修改并且在发声系统中，也就是说喉、咽和嘴传播振动产生的过滤；-对应于出自前述的应用于发音话音修改的滤出的扰动(或错误)。
一个GSM类型的源编码器从一个PCM(Pulse Code Modulation(脉冲编码调制))信号建立这三种类型量的最佳值。一个PCM信号是一个例如8000Hz的频率以及13比特的量化值的从话音信号中的取样信号。因此在该例子中，PCM信号的速率是104千比特/秒。源编码器执行一个被称为该PCM信号的分析或编码的步骤。
存在有不同类型的源编码。因此，在GSM网络的例子中，我们特别区分三种类型的源编码-Full Rate，指全速率(以下简称“FR”)；建议ETSI SMG6.10，-Half Rate，指半速率，(以下简称“HR”)；建议ETSI SMG6.20，以及-Enhanced Full Rate，指增加强全速率(以下简称“EFR”)，建议ETSI SMG 6.60。
当然，本发明的原理同样可以用于其它的移动电话网络(DCS-1800,PCS，等等)。
图1示出了一个在两个没有共同源编码类型的移动电话之间通信的模式。
如同我们在该图上所见到的那样，被编码和保护的话音信息通过移动电话MSl被传送到移动电话网络PLMN(Public Land MobileNetwork(公用陆地移动网络))。PLMN网络在基站BTS(BaseTransceiver Station(收发基站))中执行该话音信息的信道解码，并且产生GMS话音格式的数据。也就是说如同出自一个源编码器。然后PLMN网络将GSM话音格式的数据代码转换为具有交换电路电话网络中所公用的通常格式的数据。该后一被称为PCM规则-A的格式产生对应于以8比特编码的每秒8000取样的64千比特/秒的速率。该代码转换通过通常位于该网络MSC(Mobile services SwitchingCenters(移动服务交换中心))电路中一被称为TRAU(TranscoderRate Adaptation Unit(代码转换速率适配单元))的PLMN网络设备来执行。
TRAU代码转换在于通过一个与前面所描述的源编码器进行相反处理的一个解码器来进行话音合成。因而我们获得了一个以13比特编码的每秒8000取样PCM格式所表示的话音信号，如同原始信号一样，在其中我们应用了一个被称为规则-A的对数变换，规则-A以在8比特上进行每一取样的编码(即64千比特/秒)。该话音信号的新格式容纳有前述GSM格式信号的所有物理信息，忽略传输和代码转换误差。该PCM规则-A格式的信号被传输到RTC交换网络，特别是有线的。
在该RTC交换网络中，该64千比特每秒的信号或者以模拟信号被传输，或者在数字电路中被传输。然后它被发送直到该交换网络上的目的地，例如电话局5。
或者它们被发送直到另一个TRAU类型的设备，如果目的地是例如另一个移动电话MS3并且它同样位于一个移动电话蜂窝网络中。该另一个TRAU设备执行一个与第一TRAU设备反向的传输，在这里被称为反向TRAU，以恢复GSM格式和速率。
因此在该图1上我们看到，13千比特/秒GSM格式的初始化话音信号可以接受多种TRAU代码转换或反过来。每一个代码转换和传输的步骤可能会损害到该信号的内容。特别是如果我们希望在接收链的一端重建13千比特/秒的GSM格式，可听到的话音将会非常接近发送链端的话音，而模型(LTP,LAR,RPE)参数值可以是显著不同的。
当我们希望使用一个话音信道以传输数据时，不可能简单地在发射机处由要传输的数据来替换这些参数的描述比特，以能够在接收机处恢复它们。实际上，如果这样，误差就会出现在链端。另外，变码器非常适于人类话音典型的参数变换。如果我们用原始数据替换这些参数的描述比特，我们就获得先天随机的比特配置。因此分析和合成电路可能不知道重建这些配置。例如如果是这些比特构造表示块的能量或音调值的突发变化。
为改善具有至少一种公用源编码类型的移动电话间的通信，TFO(指英文“Tandem free operation(无操作汇接)”或“Transcoderfree operation(无操作变码器)”)标准，一种不需要TRAU代码转换的通信模式被定义(1998年9月建议ETSI GSM 04.53)。
该标准是从对两具有至少一个公共类型源编码的移动电话能够不需要一个必需的TRAU设备变码而通过电话网络进行通信的考察而被定义的。
根据该标准，两移动电话首先交换每一个电话中所拥有的源编码类型。如果在这些类型中，有一个是二者所公知的，一个无代码转换的通信模式就被建立起来，也就是说被编码和保护的话音信息不再需要在TRAU设备中代码转换。
相反，如果该二电话没有公知的源编码类型，或者如果移动电话与一个没有源编码器的固定电话通信时，话音信息就如同上面参照图1所描述的那样在TRAU设备中被代码转换。
本发明在于克服前述数据传输方法的缺陷，它具有一个能够以高速率通过移动电话的话音信道进行可靠的数据传输的方法。
因此，发明提供了一种在移动电话网络话音信道上，无线电话终端之间传输数据的方法，终端具有至少一个源编码类型以及一个通过移动电话网络发送和/或接收数据的单元，移动电话网络支持在不同源编码类型之间代码转换的通信模式，并且具有至少一个无代码转换的通信模式，该模式可以在两具有至少一个公共源编码类型的移动电话之间被建立，其特征在于-当所述无线电话终端和所述数据发射和/或接收单元之间进行通信模式协商时，发射和/或接收单元发送要进行所述无代码转换的通信模式的所述终端所使用的源编码类型之一，-数据通过移动电话网络在对于通信模式所选择的源编码类型所编码的话音信号的保留帧中被传输。
根据发明的方法还可以包括下列一个或多个特征-当进行所述通信模式协商时，无线电话终端向所述单元发送所有其可用的源编码类型，而所述的发射和/或接收单元在接收到的源编码类型中选择一个并且将其发送给终端，-所述的发射和/或接收单元选择所接收的源编码类型的第一个，-所述的发射和/或接收单元选择源编码类型的允许数据速率最高的一个，-当进行所述通信模式协商时，所述发射和/或接收单元向所述终端发送移动电话网络上所许可的所有源编码类型，-所述的无代码转换通信模式是根据标准ETSI GSM 04.53 TFO的无代码转换通信模式，-所述的发射和/接收单元是一个数据服务器或一个应用服务器。
-所述发射和/或接收单元被安置在一个有线电话网络中，-无线电话终端是一个移动电话或一个带有用于通过移动电话网络进行通信的装置的便携计算机。
发明将会通过对下面描述的阅读和对附图的审查而会被更好地理解。这里仅是给出了表示性的例子，而对发明没有任何限制。附图示出了-图1已经描述过了，一个GSM网络的简示以及代码转换的不同步骤；而-图2一个用于示出根据发明方法不同步骤的简示。
根据发明的方法与移动电话的话音信道上传输数据有关，它一方面是在一个例如是移动电话或一个带有用于通过移动电话网络进行通信的装置的便携计算机的终端之间，终端具有至少一个源编码类型，另一方面在例如是一个数据服务器，一个因特网服务器，一个另外的移动电话或一个计算机，它们被连接到例如有线电话网络，的数据发射和/或接收单元之间。
该传输通过一个移动电话网络，例如GSM,DCS或UMTS网络的移动电话网络来实现，这些网络一方面支持在不同的例如前面参照图1所描述的那样源编码类型之间代码转换的通信模式，另一方面支持至少一个在具有至少一个公共源编码类型的两移动电话之间无代码转换通信模式。
该无代码转换通信类型最好是根据标准TFO(1998年9月的建议ETSI GSM 04.53)的通信模式。该建议由发明的说明所包括，特别是其通信类型协商的过程和其特别是在两移动电话间话音信息交换协议。
如图2上所简示的那样，在第一个步骤10时，它发生在所述无线电话终端与所述数据发射和/和接收单元之间通信模式协商的过程中，发射和/接收单元向所述终端发送所述终端所使用的源编码类型之一以进行所述无代码转换的通信模式。
对于协商阶段也可以有不同的变化。
根据第一个变化，无线电话终端首先向所述单元发送所有其可用的源编码类型。
如果我们假设移动电话拥有例如FR和HR的源编码，就向发射和/或接收单元发送这两种类型的源编码类型。
然后，发射和/或接收单元在所接收到的源编码类型中选择一个并将其发送给所述终端，以使得一个无代码转换通信被建立。
要发送的源编码类型的选择可以根据不同的准则来进行。根据一个较好的准则，发射和/或接收单元选择所接收的源编码类型的第一个。
根据另一个较好的准则，发射和/或接收单元选择使得数据速率最大的源编码类型。
根据标准GSM 04.53TFO，一个长度20毫秒的帧根据HR源编码对于TFO通信模式包含160比特，而根据EFR和FR源编码容纳有320比特。因此，我们最好根据后两种模式建立通信，如果速率是选择的准则。
根据第二个变化，发射和/或接收单元向所述终端发送移动电话网络上所允许的所有源编码类型，以使得终端能够立即开始无代码转换通信。
发射和/或接收单元不是必然地具有一个源编码器。它仅带有一个用于探测移动电话所发送的源编码类型的装置和用于发送这些源编码类型之一的装置。另外，它还包括用于在所选择的通信类型的被编码的话音帧中准备数据的装置和用于在这些帧中恢复数据的装置。
然后，在步骤12，我们通过移动电话网络在保留给由所选择的源编码类型编码的话音信号的帧中传输数据。
在该通信模式中，这些帧不进行任何代码转换，数据传输是有线的，当然不考虑无线电话链接中出现的问题。
另外，我们具有一个超过13kb/s的原始数据速率，这当然超过了实际上能够例如由SMS数据信道或USSD信道所获得的速率。
根据现有的数据传输，我们考虑以编码的方式传输数据。因此，当一个帧中断或在帧中出错时，我们设置能够重复错误帧的被称为“数据链接”的方法应用。而且我们设置一个特殊的编码，使得甚至当与移动电话的无线电连接有一个短暂的中断时，数据传输可以从中断之前的阶段重新开始。
当然，数据传输也能够在移动电话朝向发射和/或接收单元的方向上及与在相反的方向上很好地被实现。
在一个最佳的实施例中，在其中数据的发射和/或接收单元是一个应用服务器或一个数据服务器，最好在无线电话网络外部，并且例如符合WAP标准(指英文“Wireless application protocol(无线应用协议)”)，本发明使得一个用户通过其无线电话终端拥有一个加速的因特网接入，而不会增加其通信成本。
权利要求
1．一种在移动电话网络话音信道上在无线电话终端之间传输数据的方法，终端具有至少一个源编码类型以及一个通过移动电话网络发送和/或接收数据的单元，移动电话网络支持在不同源编码类型之间代码转换的通信模式，并且具有至少一个无代码转换的通信模式，该模式可以在两个具有至少一个公共源编码类型的移动电话之间被建立，并且在其中-当所述无线电话终端和所述数据发射和/或接收单元之间进行通信模式协商时，发射和/或接收单元向所述终端发送所述终端所使用的源编码类型之一以进行所述无代码转换的通信模式，-数据通过移动电话网络在对于通信模式所选择的源编码类型所编码的话音信号的保留帧中被传输，其特征在于所述的发射和/或接收单元是一个数据服务器或一个应用服务器。
2．根据权利要求1所述的方法，当进行所述通信模式协商时，无线电话终端向所述单元发送所有其可用的源编码类型，而所述的发射和/或接收单元在接收到的源编码类型中选择一个并且将其发送给终端。
3．根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的发射和/或接收单元选择所接收的源编码类型的第一个。
4．根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的发射和/或接收单元选择源编码类型中允许数据速率最高的一个。
5．根据权利要求1所述的方法，其特征在于当进行所述通信模式协商时，所述发射和/或接收单元向所述终端发送移动电话网络上所许可的所有源编码类型。
6．根据权利要求1到5之一所述的方法，其特征在于所述的无代码转换通信模式是根据标准ETSI GSM 04.53 TFO的无代码转换通信模式。
7．根据权利要求1到6之一所述的方法，其特征在于所述发射和/或接收单元被安置在一个有线电话网络中。
8．根据权利要求1到7之一所述的方法，其特征在于无线电话终端是一个移动电话或一个带有用于通过移动电话网络进行通信的装置的便携计算机。
全文摘要
发明涉及到一种在移动电话网络话音信道上在无线电话终端之间传输数据的方法,终端具有至少一个源编码类型以及一个通过移动电话网络发送和/或接收数据的单元,移动电话网络支持在不同源编码类型之间代码转换的通信模式,并且具有至少一个无代码转换的通信模式,该模式可以在两个具有至少一个公共源编码类型的移动电话之间被建立。当所述无线电话终端和所述数据发射和/或接收单元之间进行通信模式协商时,发射和/或接收单元向所述终端发送所述终端所使用的源编码类型之一以进行所述无代码转换的通信模式。
文档编号H04W88/18GK1300508SQ00800520
公开日2001年6月20日 申请日期2000年3月30日 优先权日1999年4月6日
发明者皮埃尔·伯纳德, 劳伦特·克鲁昌特, 弗雷德里克·莱杰伊 申请人:阿尔卡塔尔公司