专利名称：具有数字语音存储能力的移动电话的制作方法
背景本发明主要涉及无线通信系统，特别涉及在移动单元中提供数字语音存储能力的无线通信系统。
无线通信业，尤其是蜂窝电话业在美国以及世界各地的商用业务中取得了突飞猛进的发展。在大都市里，增长的势头远远超出了预想并且超过了系统容量。如果这种趋势继续下去，迅速增长的影响将抵达哪怕是最小的市场。需要有革新性的解决方法来适应这些不断增长的容量需求，同时还要保持高的服务质量，以及避免价格的上涨。
在全世界，蜂窝系统中的一个重要步骤是从模拟到数字传输的改变。同样重要的是为实现下一代蜂窝技术选择一种有效的数字传输结构。更进一步的是，普遍认为第一代个人通信网络(PCNs)应用了低价、袖珍的无绳电话，可以方便地携带并可在家庭、办公室、街道、汽车等各种环境中发送或接收呼叫，而它将由使用下一代数字蜂窝系统架构的蜂窝载体来提供。
当用户习惯于使用便携或手持设备通信时，他们会希望这些设备能够提供他们在使用更传统的有线电话系统时所喜爱的所有附加特性。于是，诸如呼叫转移和会议电话呼叫等功能被用在无线通信系统中。
用户还习惯于在他们的电话系统中有消息存储和查询能力。在有线系统中，该功能是由应答机和语音信箱系统来提供的。应答机一般使用电子机械的存储设备，笨重复杂，对于手持通信设备也不是很实用。语音信箱类型的系统在寻呼系统中使用，核心是用于存储消息的中央存储设备，但它对于并非一直与系统相连的无线通信设备并不是最佳的。
鉴于有关无线通信系统的传统的消息存储和查询系统的许多缺点，当前许多蜂窝系统便没有消息存储能力。这些系统只是简单地发标准消息，通知呼叫者他所呼叫的人此时无法叫通。这将给用户带来不便，他必须继续重拨他想联络的人。
在当前技术领域中，有一些这方面的努力，用以在无线通信系统中提供消息存储和查询能力。例如，美国专利NO.4,495,647 to Burke et al.阐述了一种数字语音存储移动单元站，其中一个移动单元具有达8个64K动态RAM，可以存储达42秒的语声。消息通过CVSD电路来数字化。不过这种方法有问题，Burke et al只是简单地数字化了来和去的消息，却没有作数据压缩。缺少了数据压缩，该系统必须提供更多的存储器来存储所需的语音数据量，或接受较少的语音数据存储。
美国专利No.5,003,576 to Helferich公开了一种模拟/数字语音存储蜂窝电话，在其中消息可以用较高的速率发送到移动单元，并由用户在以后用较慢的速度重放。和Burke系统很相似，Helferich的系统只是简单地数字化了来的消息，将它们存储在存储器中，而没有作数据压缩，因此带来了与上文所述专利相同的缺陷。
美国专利No.5,105,197 to Clagett公开了一个系统，其中消息是存储在使用数据压缩保存资源的静态站点中，并发送到移动单元，资源即频谱和存储器。由于消息没有存储在移动单元，用户必须等待，直到他或她处在保存有他或她的消息的静态站点的范围之内，这对于那些不在适当的静态站点范围之内而想得到他们的消息的人来讲是非常不便的。
如上可见，需要有使用数据压缩来提供本地的语音存储的移动单元存在，但不增加额外的昂贵电路或改变现存标准。
简述在传统无线通信系统和移动单元中发现的这些和其它的缺陷和困难，依据本发明可以克服。依据本发明所举实施方案的移动单元，使用现有移动单元中已有的数据压缩电路和算法以及存储器设备来保存和查询用户或呼叫者所留的消息。用这种方法，语音存储和数据压缩的优越性可以不必明显增加花费和移动单元的规模就能实现。
根据本发明所举的示例实施方案，由于语音存储更经济可行，移动单元用户接口可以调整而获得利用语音能力的好处。例如，通过用预存的语音消息取代显示的消息和蜂鸣声，业务安全性可以加强，这样可以将移动单元用户从其它动作中解放出来。
附图简述本发明的这些和其它的目标、特性和优越性可以通过阅读下面带有附图的详细阐述而更容易理解，其中
图1所示框图是依据本发明所举实施方案的移动单元；图2所示框图是图1框图的一部分。
详细阐述图1所示是依据本发明所举实施方案的移动单元。该框图显示了移动单元的非常概略的形式，因为许多信号处理细节是传统的并且超出了本发明的范围。那些对列举的移动单元更多背景信息感兴趣的人可以参照美国专利No.5,199,031，该专利在此处引入以作参考。虽然该列举的实施方案参照时分多址(TDMA)技术和GSM系统而讨论，本领域中的技术人员很容易看出，本发明可以用不同的接入技术来实现。例如码分多址(CDMA)和频分多址(FDMA)，且可在不同的系统中实现，例如AMPS和IS-54B。
在图1中，移动单元10具有天线12和与天线12相连的发射器14，它被发射控制单元16控制。发射器还连接到信号处理单元18。接收器20和发射器14以时分复用方式共享天线12。接收器20也与信号处理单元18相连。用以调制、解调、均衡的无线电路包括在框图14和20中。信号处理单元18包括，例如，用来数字化入信号，信道编码，信道解码和交织来去语声的电路。信号处理单元18还连接到编码器/解码器(编解码器)22，它从麦克风/扬声器24和微处理器26接收语声数据或往该处发送语声数据。而微处理器26连接到发射器控制单元16和I/O模块28，它处理从键盘32而来I/O信号到显示器30。
传统的PCM技术在数据传输带宽上要求是64K比特每秒的数量级。因为这样高的带宽对于无线通信是不适合的，信道带宽是非常昂贵的资源，所有的数字移动电话，例如蜂窝电话，包括了用以压缩/解压缩语声的语声编码器。为了提供高于模拟无线通信的频谱效率，数据带宽应该在8-12KBPS(每秒千比特)量级。例如，在D-AMPS里，使用了一种VSELP(向量和受激线性预测)编码算法来提供约8.7Kbps的数据压缩率。相似地，GSM使用了一种RPE-LTP(残留冲击受激长期预测)编码算法来提供约13kbps的数据压缩率、RPE-LTP算法在题为“GSM全速率语声代码转换”的GSM建议6.10中有更全面的阐述，这里引入以作参考、图1的编解码模块22概略地标出了这些类型的语声编码器，它们在移动无线通信单元中使用，对于通过天线12的同时发生的传输，用来压缩从麦克风/扬声器24接收的语声，或解压缩经过天线12通过空中接口接收的从麦克风/扬声器24输出的语声。编解码器22可被设计或编程，应用传统的压缩/解压缩算法，例如上文中所描述的那些算法。
除了这些传统的对于编解码器22的使用，依据本发明所举实施方案，编解码器22还可用于压缩将保存在存储器34中的消息或解压缩从存储器34输出的语音消息。本技术领域的人员可以看到，虽然图1中存储器34作为一个独立的模块表示，但该存储空间可以由传统移动单元已有电路存储器设备中得到，或者如果需要，从另外的存储器设备中得到。
使用编解码器22和存储器34可以提供基本功能，从中可以设计许多更高级别的处理过程，例如，(1)压缩从麦克风/扬声器24接收的消息并将该消息保存在存储器34中，即一条问候语，(2)从存储器34取出，在编解码器22中解压缩，并用天线12经过空中接口输出该消息，(3)在编解码器22中压缩经过空中接口接收的消息，并存储在存储器34中，(4)从存储器34取出消息，在编解码器22中解压缩该消息，并从麦克风/扬声器24输出该消息。每一功能将在下面参照图2作更详细的描述。
在图2中，为清楚起见，那些需要多次参照的框图元素将被从图1中提取处来，使用了相同的数字编号，而其它部分被省略。例如，如果用户想初始化一个依据本发明的实例移动单元的消息存储和查询能力，通过记录一条在用户无法回答移动电话时向呼叫者回应的问候语，他或她要在键盘32上按下一个预定义的键组，命令微处理器26将用麦克风/扬声器24输入的语声数据作为问候语来保存。编解码器22接收该数据并象任何从麦克风/扬声器24输入的语声那样作压缩。微处理器26指示编解码器将压缩后的语声送到存储器34，例如，使用了诸如复用器(图中没有画出)之类的可交换输出设备，而不是将压缩后的语声送到天线12。微处理器还提供了适当的地址信息，这样压缩了的问候语保存在存储器34的一定的位置用于以后的查询。
当用户无法处理呼叫时，试图与该实例的移动单元用户联系的呼叫者便会激活消息存储和查询系统。如果需要，振铃统计电路，或在系统信令消息基础上的预定义时间间隔过去之时的判决电路可以被用来在激活自动应答之前给用户应答的机会。用于统计振铃且激活消息存储和查询系统的电路在本技术领域是被周知的，这里就不作进一步的阐述。在接收了所需次数的振铃，而用户没有激活移动单元时，微处理器26将初始化问候语和记录周期。问候语从它的在存储器34中保存的位置被查询出来，由编解码器22解压缩，并通过天线12送到呼叫者，就象用户直接从麦克风/扬声器24输入的语声数据。
呼叫者的任何其后的应答将处理为用于保存的给用户的消息。微处理器26将从天线12而来的压缩语声数据发送给存储器34，用以保存在消息存储地址上。这样，语音消息旁路了编解码器22，在该处通常是被解压缩并从麦克风/扬声器24输出。然后，当用户能够激活他的或她的移动单元时，将有指令提供，告知有消息收到和存储。用户可以要求重放该消息，该消息由编解码器22解压缩并通过麦克风/扬声器24输出。消息存储指示可以是简单的点亮发光二级管，或对于更高价的单元，可以包括一条保存在存储器34中的消息，当移动单元激活时，被解压缩并输出，例如，“你收到4条消息。”如上文所述，本发明的两个优点是在无线通信系统中的移动单元里压缩语声消息以达到消息存储和查询的经济性，及不增加额外电路而提供这样的能力。从上文可见，根据本发明，该能力可以用传统移动单元中现有的全部或部分语声压缩算法提供。使用这些语声压缩算法，两秒钟的语声(大约是一个简单词组的时长)可以被存在约3K字节的存储器中，而若不加以压缩，需要大约16K字节。所举实例的实施方案的一个简化形式可以只给出输出消息，而没有存贮来话消息的能力。虽然上述列举的实施方案根据基本的应答机功能阐述了本发明，但本发明对于任何移动单元功能都可以实现，其中输出到用户或呼叫者的语声是理想的，因为本发明使语声I/O更经济。
例如，当建立呼叫失败，移动单元可以“告诉”用户呼叫建立失败，而不是简单的响一声并在显示器上打印一条消息。用这种方法，用户不用将收发器拿离她的或他的耳朵去查找延时或失败的原因。移动单元还可以用语音消息通知单元操作状态下的用户(例如，“小区受限”，“搜索基站”，“重试”，“无服务”，“呼叫终止”，“电池不足”，等等)。例如，呼叫早释可以通过语音消息对用户指示，而不是声音消失并在显示器上出现一堆符号。这些消息可以预存在固定的存储器中，交付实现非常便宜，而提供了增强的安全性和使用的方便性。
同样，虽然在移动单元中的本地消息存储提供了某些优点，其中的一些在上文中阐述，但本发明还可以应用于保存在中央位置的语音消息，即在陆地站/交换机，解码功能可以省去，在语音信箱中是以压缩的形式保存。当这些压缩消息被查询的时候，能够由编解码器22解压缩。上文中阐述的列举的本发明的实施方案可以用在在各方面，而不是受限的。因此，本发明能够以在具体的实现上有许多变化，实现方法可以由本技术领域的人员从这里的阐述中派生出来。例如，虽然本发明按照移动单元来描述，但熟悉本技术的人员可以看到，本发明可以在任何无线通信设备中实现，例如便携单元，PCS设备，个人数字辅助设备或其它不用于通信但包括了用于其它目的的解压缩/压缩电路设备。所有的这些变化和改进被认为是在本发明由以下的权利要求定义的范围和要点中。
权利要求
1.无线通信系统的移动单元，该移动单元包括用于发送输出无线信号的设备，用于接收及解调输入无线信号的设备，用于数字化上述解调后的信号的设备，用于选择性地解压缩上述数字化信号的设备，控制设备，当上述数字化信号保持压缩时，用于在存储器设备中存储上述数字化信号，且当上述数字化信号被解压缩时用于输出上述数字化信号。
2.权利要求1的移动单元，其中所述存储器还预存消息，上述控制设备通过所述选择性解压缩设备为解压缩查询预存消息，并在与预存消息有关的预定义事件出现后输出所述预存消息作为语音数据。
3.消息存储和查询方法包括以下步骤提供编码/解码器，用于压缩和解压缩语声数据；用所述编码器/解码器压缩从麦克风接收的语声数据，并将压缩的语声数据存在存储器设备中；预定义事件发生后，从所述存储设备中查询所述压缩的语声数据；用所述编码器/解码器解压缩所述压缩的语声数据；在所述解压缩步骤后，用天线发送所述语声数据。
4.一种消息存储和查询的方法，包括以下步骤提供编码/解码器，用于压缩和解压缩语声数据；用天线接收呼叫者的压缩语音消息；旁路上述编码/解码器，并在存储器中存贮上述经压缩的语音消息。
5.权利要求4的方法，进一步包括以下步骤从所述存储器设备中查询上述压缩的语音消息；用所述编码/解码器解压缩上述压缩的语音消息；且将所述语音消息输出到扬声器。
6.在无线通信系统中的移动单元，包括用于发送输出无线信号的发送器，用于接收输入无线信号的接收器，并选择性地通过编码/解码器作为语音数据将所述入无线信号输出到扬声器，或作为压缩的语音数据将所述入无线信号存贮在存储器中；用于输入语音消息的麦克风，所述输入语音消息可选地输出到所述发射器或存贮在所述存储器中；用于选择性地压缩和解压缩上述语音消息和上述语音数据的编码/解码器；及微处理器，用于将语音消息和语音数据定向到存储器、扬声器和发射器之一，并用于确定何时语音消息和语音数据要由编码/解码器压缩，由编码/解码器解压缩以及编码/解码器取消操作。
7.消息存贮和查询方法包括以下步骤提供编码/解码器，用于压缩和解压缩语声数据；用所述编码器/解码器压缩从麦克风接收的语声数据，用所述编码器/解码器解压缩从天线接收的语声数据，将消息预存在存储器设备中；当与上述预存消息有关的预定义事件发生后，从所述存储器设备中查询预存消息；用所述编码器/解码器解压缩所述预存消息，并将所述预存消息作为语音数据输出。
8.权利要求6的移动单元，其中所述存储器还具有预存消息，而所述微处理器通过所述编码/解码器为解压缩而查询预存消息，在与预存消息有关的预定义事件发生后以语音数据的形式输出所述预存消息。
全文摘要
用于压缩和解压缩以及存储语音消息的方法和系统。通过使用现有的压缩硬件和软件，在极小的花费和系统破坏程度的前提下，移动无线单元中可以提供额外的语音消息特性。
文档编号H04M1/72GK1155954SQ95194485
公开日1997年7月30日 申请日期1995年6月13日 优先权日1994年6月14日
发明者B·埃克隆福 申请人:艾利森公司