经由无线通信网络的语音信道进行数据通信的方法

专利名称：经由无线通信网络的语音信道进行数据通信的方法
经由无线通信网络的语音信道进行数据通信的方法 技术领域
本发明通常涉及电信网络上的数据通信，并且更具体地涉及 使用EVRC声码器的电信语音信道(voice channel)上的数据通信。
背景技术：
最初设计有线电话系统来传送语音使得能够进行长距离的语 音会话。最近，公共交换电话系统已经变为主要媒体，用于不但传输语 音而且也传输非语音数据，例如通过使用在电话线上传输图像信息的传 真机，或者通过在这些相同电话线上交换各种形式(文本、二进制可执 行文件、图像或视频文件)的数字数据的调制解调器。
今天，更多地使用蜂窝和其他无线通信系统以用于语音和数 据通信两者。当今世界所使用的大多数蜂窝通信釆用GSM (包括UMTS) 或CDMA ( IS-95或CDMA2000 )通信系统。这些系统使用已调制的载波在 语音通信量信道上传输语音数据。例如，2G GSM使用GMSK调制并且IS-95 CDMA使用PSK调制。在调制语音数据以用于无线传输之前，使语音输入 穿过语音压缩电路(例如声码器)来将语音输入压缩成较小量的数据。 这减少了需要经由无线网络被发送的语音数据的量，因此允许较小比特 率的使用以及共享同 一通信系统的更大量用户。
已经提议并且使用了各种声码器技术。最普遍的是各种形式 的线性预测编码(LPC);例如，2G GSM使用RPE-LPC语音编解码器， 而IS-95 CDMA使用可变速率的CELP编解码器。这些预测压缩技术^皮特 别设计以用于语音编码，并且同样被设计以滤出噪声和其他非语音分 量。因此，数字数据(例如ASCII文本、字节代码、二进制文件)的传 输可能是有问题的，因为声码器处理可能破坏数字数据，使得其在传输 的接收端是不可恢复的。例如，最近引进的QualconrnT4G声码器是CDMA 2000装置，该装置显出时变的、非线性的传递函数，在对于语音编码为 可接受时，当试图经由声码器发送数字数据时，其可能强加重大的失真。
4G声码器使用基于3gpp2标准的EVRC-B编解码器，该EVRC-B 编解码器具有9. 6kbps的全速率。可替换地，较新的声码器可以使用3gpp2 EVRC-WB或者EVRC-C编解码器。这些编解码器也支持较低比特率， 包括4. 8kbps半速率和1. 2kbps八分之一速率。当声码器确定不需要全 速率来充分地发送其所接收的声音信号时，可以使用这些较低速率。例 如， 一般以八分之一速率发送背景噪声。EVRC-B声码器使用这些不同的 速率来获取目标速率，能由无线载波来控制该目标速率。对于经由语音 信道的数据传输，这可能是有问题的，因为声码器可能选择低于全速率， 使得难以通过该声码器成功地发送非语音数据。对于调制技术(例如已 经被成功地用于现有阶段声码器(例如EVRC-A)的频移键控(FSK)和 幅移键控(ASK)),之前已经工作的同样的频率和调制比特率组合可 能使用较新的(例如EVRC-B)声码器不能可靠地提供数据的双向传输。发明内容
.本发明提供使用无线通信网络进行数据通信的方法，其允许 在通信网络的语音信道上传输数字数据。根据一个实施例，该方法包括 步骤
使用载波信号的连续信号调制编码在车辆与中心设施之间的 任一方向上所发送的数据，使得已调制的载波信号包含不多于四个有效频率分量；以及
使用较新代EVRC声码器在车辆与中心设施之间传递已调制的 载波信号。
优选地，使用频移键控或者幅移键控来执行连续信号调制， 其中选择调制比特率和一个或多个频率，使得在另 一端能以小于所选阔 值的比特差错率解码已调制的载波信号。可接受的阈值可以取决于特定 应用，但可以从1%或更小直到10%如此之多进行变化。
根据本发明的另一个方面，提供了通过无线通信系统交换数频流，该声码器通过确定语音段的近似值、至少部分地基于与近似值和 语音段之间的差值有关的误差计算来在全比特率与一个或多个较低比 特率之间进行选择，以及使用近似值和所选的比特率来产生已编码的语 音段，来编码语音段。该方法包括以下步骤
在所选的调制比特率和一个或多个频率上使用载波信号的连 续信号调制编码在每个方向上发送的数据，使得声码器基于误差计算选择全比特率；
通过无线通信系统发送已调制的载波信号；
接收已调制的载波信号；以及
将已调制的载波信号解调回所述数据。
如果该方法中所使用的声码器是较新代EVRC声码器，则由声 码器执行的误差计算将利用莱文森德宾递归(Levinson Durbin recursion)，在这种情况下，编码步骤优选地还包含在调制比特率和 一个或多个频率上使用载波信号的连续信号调制来编码数据，使得声码 器由于莱文森德宾递归而选择全比特率。
另外根据本发明的另一个方面，提供了通过无线通信系统交 换数据的方法，其在每个方向上使用声码器来编码使用CELP编解码器 的所输入的音频流，该CELP编解码器使用产生预测器系数的莱文森德 宾递归来确定预测器，其中语音编码发生在至少部分地基于预测误差所 选择的比特率，针对许多莱文森德宾递归迭代的每个来计算该预测误 差。该方法包括以下步骤
将笫一数据编码到第一音频流，该第一音频流输入到声码器 中，该声码器用于无线通信系统上的第一方向中的传输，其中在第一频 率和所选的调制比特率上使用第一载波信号的连续信号调制执行第一 数据的编码，使得第一已调制的载波信号的预测误差在预选择数目的莱 文森德宾递归的迭代之内降到预定阔值以下；
通过无线通信系统发送第 一 已调制的载波信号；
接收第一已调制的载波信号；
将第一已调制的载波信号解调回第一数据；
将第二数据编码到第二音频流，该第二音频流输入到声码器 中，该声码器用于无线通信系统上的第二方向中的传输，其中在第二频 率和所选的调制比特率上使用第二载波信号的连续信号调制来执行第 二数据的编码，使得第二已调制的载波信号的预测误差在预选择数目的 莱文森德宾递归的迭代之内降到预定阈值以下；
通过无线通信系统发送第二已调制的载波信号；
接收第二已调制的载波信号；以及
将第二已调制的载波信号解调回第二数据。


将在下文中结合附图描述本发明的优选示例性实施例，其中相同附图标记表示相同元件，并且其中
图1是描述了根据本发明所构造的电子通信系统的框图；
图2描述了 EVRC-B声码器所使用的语音分类和速率判定机制的概述；
图3是ASK调制技术的流程图4描述了由连续ASK使用随机比特模式所调制的示例性载 波信号；
图5是FSK调制技术的流程图；并且
图6描述了由连续FSK在10比特/帧使用随机比特模式所调 制的示例性载波信号。
具体实施方式
参考图1,示出了根据本发明所构造的电子通信系统10。通 信系统10包括具有语音通信量信道的常规蜂窝通信网络，该语音通信 量信道用于蜂窝电话之间的语音数据的双向传输。通信系统10还包括 利用蜂窝系统语音信道来交换包含除了语音或其他音频之外的信息的 数字数据的能力。如以下的更详细描述，在一个或多个所选的音频频率 处至少部分地使用载波信号的连续信号调制(CSM)来完成这个数据通 信，使得当使用较新代的EVRC声码器发送已调制的载波信号时，该已 调制的载波信号可以由声码器在其全速率发送并且可以在接收端被解 调，使得比特差错率处于所期望的或者至少可接受的限制内。该方法使 得能够进行通过每个方向上的较新代的EVRC声码器的以及在使用FSK 或ASK调制的语音信道上的数据通信，而不具有任何显著的信息损失。 如在此所使用的，"连续信号调制"意味着以这样的方式进行载波信号 的调制，即产生不具有间断性的最后得到的已调制的载波信号。同样， 如在此所使用的，"较新代的EVRC声码器"指EVRC-B声码器或者较新 的包括例如EVRC-WB或EVRC-C声码器的EVRC声码器。
通信系统1Q通常包括连接到陆地电话网络14的蜂窝通信网 络12,其一起被用于提供乘客车辆20与呼叫中心40之间的语音和数据 通信。车辆20具有车载(onboard)电子系统，在22处示出该车载电子系统的部分。电子系统22具有远程信息处理单元23,该远程信息处 理单元23包括通常发现于蜂窝通信装置中的部件，例如CDMA兼容芯片 组24和天线26,其使得能够使用蜂窝网络12以允许车辆乘客使用扬声 器28和麦克风30进行语音会话。如本领域技术人员所知道的，能以常 规方式实现远程信息处理单元23的这些部件。除麦克风30输入之外， 车载系统22还包括至少一个按钮32,该按钮32用于启动与位于呼叫中 心40的现场顾问42的语音通信。
根据4G CDMA系统，在经由蜂窝塔16在语音通信量信道上进 行无线传输之前，使用声码器来对来自车辆乘客(未示出)和现场顾问 42两者的语音数据进行编码以压缩语音。 一旦通过无线网络接收了已编 码的语音，然后由声码器为收听者解码该已编码的语音。声码器被结合 到芯片组24中以及位于蜂窝塔16的基站设备中的CDMA兼容模块18中。 尽管能使用各种压缩编解码器，在示例实施例中，4G声码器被实现为时 变的、非线性的滤波器。使用线性预测技术的各种这样的编解码器是公 知的；例如，RPE-LPC编解码器或者固定或可变速率的CELP编解码器。 尽管其他适当的编解码器(不论是否进行线性预测)能用于图1的系统 10中，在示例实施例中，使用根据3GPP2C. S0014-B版本l. O标准(在 www. 3gpp2. org可得到)的EVRC-B编解码器；例如，任何^新代的EVRC 声码器编解码器，包括EVRC-WB和EVRC-C。
除了在语音通信量信道上的典型语音数据传输之外，通信系 统IO使得能够经由同一语音通信量信道并且通过声码器18、 24进行数 据通信。使用声码器的任一侧的调制解调器来实现这点；也就是说，使 用结合到车载车辆通信系统22中的第一调制解调器34和位于呼叫中心 40的第二调制解调器44。这些调制解调器能具有相同结构和操作，所 以将仅描述调制解调器34,并且应当理解，对调制解调器34的描述同 样适用于调制解调器44。如图1所示，远程信息处理单元23能在调制 解调器34与电话装置28-32之间交换或多路复用CDMA 4GV芯片组24, 使得蜂窝通信网络12即使在同一呼叫期间能用于语音或数据通信或两 者。
不管是在车辆20还是呼叫中心40启动了蜂窝呼叫，发送调 制解调器能使用预定义系统连接音调(例如850、 1778或2225Hz)或音 调系列来向接收调制解调器警报所请求的数据传输，并且然后能由两个调制解调器来协商数据连接的各种属性。通常，不同的音调将用于任一 方向。为了使得能够在语音信道上进行数据通信，调制解调器应用连续信号调制(CSM)到载波信号以对正被发送到CSM载波信号中的数字数 据进行编码，可以经由声码器18、 24以及通过蜂窝网络12的语音通信 量信道成功地发送该CSM载波信号。在不同的示例实施例中，使用一个 或多个特定形式的CSM编码；例如频移键控或幅移键控。以下将进一步 讨论，由调制解调器34使用一个或多个载波信号实现数字数据的编码， 使用CSM编码器/解码器36使用数据来调制所述一个或多个载波信号。
如图1所示，能使用运行在远程信息处理微处理器35上的软 件来实现调制解调器34和其编码器/解码器36。该软件能存储在远程信 息处理存储器37中。对于本领域技术人员其他替换实施方式是明显的； 例如，调制解调器34可以被结合到4GV芯片组24中，或能使用专用IC 或其他硬件部件实现，或者调制解调器软件可以存储在处理器35本身 或者其他未示出的存储器上。
在车辆20上，可以由远程信息处理单元23通过车辆网络39 从一个或多个车辆系统才莫块(VSM) 38获取正净皮CSM编码的并且经由调 制解调器34被发送的数字数据。这些模块38可以是任何车辆系统，对 于所述任何车辆系统，期望到达或来自呼叫中心40或其他远程装置或 计算机系统的信息传输。例如， 一个VSM 38能是向呼叫中心40提供诊 断故障编解码器或者其他诊断信息的诊断系统。如另一个示例，VSM 38 能是GPS使能的导航系统，该GPS使能的导航系统将坐标或关于车辆位 置的其他这样的信息上载到呼叫中心。同样，数据能从呼叫中心(或其 他远程装置或计算机系统)被发送到车辆。例如，在VSM 38是导航系 统的情况下，新地图或所关心的其他定向的或指向信息能被下载到车 辆。如另外的实施例，VSM38能是信息娱乐片系统，在该信息娱乐片系 统中，新音乐或视频可以被下载和存储以用于随后的播放。另外，在此 所使用的术语"数字数据"不仅包括信息，也包括可执行代码，以使得 能从服务器或其他计算机经由语音通信量信道将新的节目下载到车辆。 本领域的技术人员将知道其他这样的VSM 38和其他类型的数字数据， 对于所述数字数据，到和/或来自车辆20的通信是期望的。
车辆网络39能净皮实现为任何适当的网络，例如控制器局域网 (CAN )、媒体导向系统转移(media oriented system transfer) (MOST)、局部互联网络(LIN)、以太网、局域网(LAN),并且能利用适当的连 接和例如那些与已知的IS0、 SAE和IEEE标准和规范相符的协议。也能 包括单独的信息娱乐片网络(未示出)以供远程信息处理单元23到车 辆无线电系统的访问，在这种情况下，扬声器28可以被除去并且代替 为用于通过通信系统12的语音会话期间的语音输出的一个或多个车辆 无线电系统的扬声器。
陆地网络14能是连接到一个或多个陆上线路电话的常规陆基 电信网络并且将无线载波网络12连接到呼叫中心40。例如，如本领域 技术人员所理解的，陆地网络14能包括公共交换电话网络(PSTN)和/ 或因特网协议(IP)网络。当然，可以通过使用标准有线网络、光纤或 其他光网络、电缆网络、电力线、例如无线局域网(WLAN)或提供宽带 无线接入(BWA)的网络的其他无线网络或者其任何组合来实现陆地网 络14的一个或更多分段。另外，呼叫中心40不需要经由陆地网络14 被连接，但是可以包括无线电话设备，使得其能与无线网络12直接通 信。
呼叫中心40不仅包括现场顾问42和调制解调器44，还包括 一些其他部件。其包括PBX交换机46来将来话呼叫路由到一个或多个 电话48用于语音通信或者路由到调制解调器44用于数据传输。调制解 调器44本身能被连接到各个装置(例如提供信息服务和数据存储的服 务器50)以及现场顾问42所使用的计算机。这些装置能经由网络52连 接到调制解调器44,或者可替换地，能被连接到特定计算机，调制解调 器44位于该特定计算机上。图1的各个部件包括一些常规部件和基于 在此所包舍的描述和本领域技术人员所掌握的知识而实现的其他部件。 例如，尽管调制解调器34、 44和它们的CSM编码器/解码器不是常规部 件，用于实现CSM编码和解码的技术是已知的并且能由本领域技术人员 使用如DSP和ASIC的这种部件来实现。类似地，实现调制解调器34、 44所需要的其他特征对于本领域技术人员都是公知的。
对于EVRC-B和其他较新代的EVRC声码器，通过声码器的数 字数据的成功传输能够主要取决于声码器所使用的编码和传输速率。对 于例如Qualco隨，s⑧的4G声码器，该Qualcomm， s⑧^f吏用遵循3GPP2 C. S0014-B版本1. 0规范(在www. 3gpp2. org可得到)的EVRC-B编解码 器，不同的速率用于不同类型的语音、音调和背景噪声。通常，声码器以这样的速率编码并且发送输入数据，通过将所输入的信号分类成代表 语音的不同类型或部分的种类来确定所述速率。这些种类包括浊音的、清音的和瞬变(transient)，以及无声(silence)以及上瞬变 (up-transient )和下瞬变。最初取决于该分类，但也取决于另外的测 试，声码器选择特定操作模式，在该特定操作;漠式中，其使用特定编码 机制和速率来编码和发送所接收的数据。通常，在逐帧的基础上执行该 过程，其中每帧对应于20ms的以8kHz所釆样的数据。对于语音通信， 该过程被设计成在适应其他通信需求(例如回铃音调)并且尝试最小化 带宽利用率时来提供语音的可靠再现。然而，该过程能较大地抑制语音 信道上的数据通信，因为其能引起低于全速率的传输。当不具有全速率 传输时，在并非不可能的情况下难于通过EVRC-B声码器以对于大多数 应用可以接受的比特差错率发送数字数据。
对于利用EVRC-A的现有一代声码器，输入信号仅需要像语音 一样以获得全速率。因此，可以利用诸如连续FSK的调制技术以获得全 速率。然而，对于较新代的EVRC声码器，获得全速率的能力更加困难。 图2描述了对包含在3GPP2 C. S0014-B版本1. 0失见范中的EVRC-B语音 分类机制的分析，示出了用于分类输入数据的不同测试以及这些测试的 哪些导致全速率传输。EVRC-B使用三个主要锚定(anchor )操作点(A0P ): AOP0、 A0P1和A0P2。这些操作点用于确定速率选择并且基于能由无线 载波调整的目标平均速率来确定所述锚定操作点它们本身。因此，期望 通过声码器发送数字数据的服务提供者通常不能够控制锚定操作点判 定。而是能根据导致全速率判定的图2的路径的一个或多个通过调制或 另外地调节已编码的载波信号来完成获取所期望的全速率。
通常，图2的过程将输入数据分类成许多语音种类之一，例 如瞬变或者浊音的，并且基于该分类来确定是否应当以全速率发送该输 入数据。作为EVRC-B声码器处理的一部分，应用了莱文森德宾(Levinson Durbin)递归，并且不管语音分类为瞬变或者其他，监视该递归的误差 参数以确定是否应当分配全速率。具体地，计算停止指令30 (Stoporder30 )迭代指数并且如果该值小于或等于四，则使用全速率 传输。这允许以全速率发送回铃音调。
通过确定全极点IIR滤波器的极点使用莱文森德宾递归来模 仿或近似输入到声码器中的语音帧。通过自相关函数的多次递归来完成这一点以确定滤波器的系数。在每次迭代之后，计算预测误差(归一化 能量误差)，该预测误差与近似值(由所计算的系数限定)和所输入的 语音之间的差值有关。对于能使用低阶多项式紧密近似的语音段，误差 在递归的少许迭代中将变得相当低。因此，对于包含仅一个或者两个音 频频率的回铃音调，预测误差将在预选择数目的莱文森德宾递归的迭代(例如4)之内降到阈值(例如-30dB)以下。那么，通过在该实例中分 配全速率，声码器能帮助确保成功地发送回铃音调。使用停止指令30 测试来确定所输入的语音是否具有该音调质量。具体地，停止指令30 测试确定预测误差是否在莱文森德宾递归的四次迭代之内降到-30dB的 预定阈值以下。如果是这样，则使用全速率CELP来编码所输入的语音 的帧。
能利用较新代EVRC声码器的该特征以使能够进行使用调制技 术的数字数据的传输，该调制技术满足停止指令30测试的需求。执行 这一点的一种方式是使用载波信号的连续信号调制(CSM)来编码数字 数据，使得已调制的载波信号包含不多于四个有效(significant)频 率分量。这允许莱文森德宾递归在由停止指令30〗则试所使用的四次迭 代之内收敛到小的预测误差。另外，在对调制比特率和频率分量进行适 当选择时，能够在车辆与呼叫中心或其他中心设施之间以这样的方式来 发送CSM已调制的载波信号，即允许从所传递的已调制载波信号来解码 数字数据。
因为EVRC声码器被设计成对语音的语音分量进行编码，其不 处理所有相同的频率。因此，当产生具有不多于四个有效频率分量的已 调制的载波信号时，应当选择适当的调制比特率和一个或多个频率，使 得所发送的数字数据的比特差错率(BER)处于预定可接受限制内。最 大可接受的BER可以取决于所涉及的特定应用，因为相比应当满足特定 BER最大值的其他数据传输应用，其在一些数据传输应用中不那么重要。 通常，BER优选地不大于10%,甚至更优选地为5%或更小，并且大多 数商业应用将利用一个或多个频率和调制比特率的选择，该选择提供3 y。或更小的BER,并且最优选地为1%或更小。
除了使用用于较新代EVRC声码器的调制方法之外(该声码器 产生具有不多于四个有效频率分量的载波信号)，能通过确定语音段的 近似值、至少部分地基于与近似值和语音段的差值有关的误差计算在全比特率与一个或多个较低比特率之间进行选择、并且使用近似值和所选 择的比特率产生已编码的语音段，来针对用于编码所输入的音频流的语音段(例如20msec帧)的任何类型的声码器执行使用数字数据的载波 信号的调制。对于这样的声码器，能使用以下步骤完成通过声码器对数 据的传输
在所选的调制比特率和一个或多个频率处使用载波信号的连 续信号调制来编码在每个方向上所发送的数据，使得声码器基于误差计算来选择全比特率；
通过无线通信系统发送已调制的载波信号；
接收已调制的载波信号；以及
将已调制的载波信号解调回所述数据。
能至少部分地基于比特差错率判定来预选择调制比特率和一 个或多个频率。能通过确定载波频率和比特率的一个或更多组合实现这 一点，使得已编码的信号经由声码器被发送并且然后以低于所选阈值的 比特差错率被解调回所述数据。所述阈值能够是与应用相关的，并且， 如上所述，能够为10%或更小，优选地为5%,更优选地为3%或更小， 并且在非常优选的实施例中，不大于1%。对于较新代EVRC声码器和使 用莱文森德宾递归来确定误差计算是否指示少许迭代之内的近似值的 收敛的其他声码器，能通过在调制比特率和一个或多个频率处使用载波 信号的连续信号调制对数据进行编码来执行该方法，使得声码器由于莱 文森德宾递归而选择全比特率。
如更具体的示例，能在每个方向上使用声码器来执行车辆和 中心设施之间的笫一方向上的第一数据的传输以及相反方向上的第二 数据的传输，以使用CELP编解码器编码所输入的音频流，该CELP编解 码器确定使用莱文森德宾递归的预测器，莱文森德宾递归产生预测器系 数，其中语音编码发生在至少部分地基于预测误差所选择的比特率，针 对许多莱文森德宾递归的迭代的每一个来计算预测误差。4支新代EVRC 声码器以这种方式操作。能使用以下方法交换第 一和第二数据
将第一数据编码到第一音频流中，该第一音频流被输入到用于在无线通信系统上的第一方向中传输的声码器中，其中在所选的调制 比特率和第一频率上使用第一载波信号的连续信号调制来执行第一数据的编码，使得第一已调制的载波信号的预测误差在预选择数目的莱文森德宾递归的迭代之内降到预定阈值以下；
通过无线通信系统发送第一已调制的载波信号；
接收第一已调制的载波信号；
将第一已调制的载波信号解调回第一数据；
将第二数据编码到第二音频流中，该第二音频流被输入到用 于在无线通信系统上的第二方向中传输的声码器中，其中在所选的调制 比特率和第二频率上使用第二载波信号的连续信号调制来执行第二数 据的编码，使得第二已调制的载波信号的预测误差在预选择数目的莱文 森德宾递归的迭代之内降到预定阈值以下；
通过无线通信系统发送笫二已调制的载波信号；
接收笫二已调制的载波信号；并且
将第二已调制的载波信号解调回第二数据。
再次，预定阈值能为-30dB或其他适当的值并且迭代的预选择 数目能为4或者对于不遵循3gpp2规范的声码器来说大于或小于这个数 目。
现在参考图3-6,现在将描述能用于上述数据传输方法的各种 连续信号调制(CSM)编码技术。因为用于蜂窝通信的声码器滤出高于 语音传输所需的频率，使用在一些千赫兹上或者低于一些千赫兹的音频 频率来执行蜂窝语音通信量信道上的成功数据传输。因此，对于优选实 施例中所使用的数据调制技术，载波频率被限制到这个较高频率以内的 那些频率。优选地，使用300-2200Hz的频率范围。能在发送端通过调 制解调器(例如通过图1中的CSM编码器/解码器36)来完成将数据编 码到载波信号中，之后则将已调制的载波信号发送到声码器(例如到 CDMA芯片组24)以用于传输到中心设施。在接收端，能通过接收调制 解调器(例如调制解调器44 )将从接收声码器(例如在CDMA模块18中) 所获取的已调制的载波信号解码回原始数字数据。使用以下所讨论的各知的。
在图3中，示出了使用要被发送的二进制数据对载波信号进 行幅移键控USK)的方法。图4描绘了用于采样比特模式1001011100 的示例波形。因为声码器被设计成高效地编码语音，不是优选范围 300-2200Hz内的所有频率将产生针对给定调制比特率的相同比特差错率。因此，能通过测试比特率和频率的各种组合以经验为主地完成比特 率和频率的选择，用以了解对于每个组合获得哪些比特差错率。示例性组合包括250bps和以下频率之一500Hz、 700Hz、 1000Hz和1500Hz。 通常，在车辆和中心i殳施之间的每个传输方向<吏用不同的频率。
如上所述，在较新代EVRC声码器或类似声码器被使用的情况 下，其将提供全速率以用于诸如回铃音调之类的接近纯粹(near-pure) 的音调数据，ASK调制在调制中不应当涉及零或接近零的幅度，因为这 将产生载波信号中的间断性。因此，使用ASK的连续信号调制(CSM) 涉及调制两个非零值之间的幅度并且以提供连续载波信号的方式进行 调制，如图4所示的。通过这种方式，能避免已调制的载波信号中的间 断性，因此较新代EVRC声码器停止指令30测试将示出4次迭代内的期 望收敛，因此确保了全速率。
图5描述了频移键控(FSK)调制的方法。正如所已知的，在 FSK中，在两个频率之间调制载波信号-在这种情况下频率号1对应二进 制1并且频率号2对应二进制0。在图6中示出了以500bps的比特率的 采样比特才莫式1101001010的示例性绘图，其中频率1为300Hz并且频 率2为750Hz。对于相反方向中的传输，优选地使用不同的频率对。对 于在8kHz采样频率的160个釆样的采样速率，这些十个采样比特代表 通常20ms的数据帧，例如用于CDMA中。如同ASK—样，以产生不具有 间断性的连续信号的方式完成FSK调制，当通过较新代EVRC声码器被 发送时，该方式防止停止指令30测试分配全速率。
能通过使用实际声码器的测试来完成对用于数据传输的每个 方向上的所期望的或可接受的频率对的判定，用以编码并且然后解码已 调制的载波信号，其中使用校验和或其他差错检测和/或校正来确定比 特差错率。例如以50Hz为增量的扫频用于每个特定调制比特率测试。 因此，例如，对于500bps的比特率，第一频率纟皮i殳置在例如300Hz以 及所测试的第二频率的频率范围在400-2， 200Hz的范围中，每次增加 50Hz并且确定比特差错率。此后，第一频率能^支增加到35QHz并且该过 程重复。这个以经验为依据的测试产生频率对的组并且能为任何特定调 制比特率确定最后得到的BER。从这点，能为数据传输的每个方向选择 调制比特率和频率对的所期望的或者可接受的組合。优选地，所使用的 编码(调制)比特率在200-800bps的范围中，用于连续FSK。同样，所保持至少150Hz并且更优选地为250Hz的最小 频率区间。在这点上，在车辆到中心设施通信协议使用终端 (terminating)系统连接音调的情况下，所选频率对在任何一个方向 的连接音调与频率对之间优选地保持至少100Hz并且更优选地至少 200Hz的频率区间。如一个特定实施例，从车辆发送到呼叫中心的已调 制的载波信号使用500bps的比特率和650Hz和1, 150Hz的频率对，该 频率对具有在850Hz的调制解调器之间的终端系统连接音调，然而，在 另一个方向上(呼叫中心到车辆)也以500bps对数据进行编码，但是 使用900Hz和1， 500Hz的频率对，该频率对具有2， 225Hz的系统连接音 调。
应当理解，以上描述是本发明的一个或多个优选典型实施例。 本发明不限于在此公开的 一个或多个特定实施例，而是仅由以下的权利 要求所限定。另外，包含在以上描述中的陈述与特定实施例有关并且不 应该解释为对本发明的范围或者权利要求中所使用的术语的定义限制，除非上文清楚地定义了术语或措辞的情况。对于本领域的技术人员，对 所公开的 一 个或多个实施例的各种其他实施例和各种变化和修改将变 得明显。所有这样的其他实施例、变化和修改旨在落入所附的权利要求 的范围内。
如在本说明书和权利要求中所使用的，术语"例如"和"诸 如，，以及动词"包含，，、"具有，，、"包括"以及它们的其他动词形式， 当与其他项目或一个或多个部件的条目 一起使用时，其都被理解为是开 放式的，意味着不将该条目视为把其他、额外的部件或项目排除在外。 将使用它们最广泛的合理意义构造其他术语，除非它们用在需要不同解 释的上下文中。
权利要求
1.一种通过无线通信系统在车辆与中心设施之间发送数据的方法，该方法包含以下步骤使用载波信号的连续信号调制编码在车辆与中心设施之间的任一方向上所发送的数据，使得已调制的载波信号包含不多于四个有效频率分量；以及使用较新代EVRC声码器在车辆与中心设施之间传递已调制的载波信号。
2. 如权利要求1所述的方法，还包含从所传递的已调制的载波信号 解码数据的步骤。
3. 如权利要求2所述的方法，其中所述编码步骤还包含在所选的比 特率和一个或多个所选的频率上编码数据，使得已解码的数据具有不大于10%的比特差错率。
4. 如权利要求2所述的方法，其中所述编码步骤还包含在所选的比 特率和一个或多个所选的频率上编码数据，使得已解码的数据具有不大于3%的比特差错率。
5. 如权利要求2所述的方法，其中所述编码步骤还包含在所选的比 特率和一个或多个所选的频率上编码数据，使得已解码的数据具有不大于1%的比特差错率。
6. 如权利要求2所述的方法，其中所述编码步骤还包含 使用频移键控调制在第一比特率上产生从车辆发送到中心设施的已调制的载波信号，该频移键控调制产生根据与该比特率 一起被选择的第 一频率与第二频率之间的数据所调制的第 一连续载波信号，使得已解码 的数据具有不大于5%的比特差错率；以及使用频移键控调制在第二比特率产生从中心设施发送到车辆的已调 制的载波信号，该频移键控调制产生根据与该比特率一起被选择的第三 频率与第四频率之间的数据所调制的第二连续载波信号，使得已解码的数据具有不大于5%的比特差错率。
7. 如权利要求6所述的方法，其中第一比特率和第二比特率不大于 800bps，并且其中笫一频率、第二频率、第三频率和第四频率彼此不同 并且每个都在300Hz到2， 200Hz的范围内。
8. 如权利要求7所述的方法，其中所述比特率和频率被选择，使得在车辆和中心设施之间的任一方向上;^皮发送的已解码的数据的比特差 错率不大于1%。
9. 如权利要求7所述的方法，其中第一频率为650Hz土50Hz,第二频 率为ll50Hz±50Hz,第三频率为900Hz ± 50Hz并且第四频率为1500Hz ±50Hz。
10. 如权利要求2所述的方法，其中所述编码步骤还包含使用幅移键控调制产生从车辆发送到中心设施的已调制的载波信号， 该幅移键控调制在第一频率上产生根据第一非零幅度与第二非零幅度 之间的数据所调制的第一连续载波信号；以及使用幅移键控调制产生从中心设施发送到车辆的已调制的载波信号， 该幅移键控调制在第二频率上产生根据第一非零幅度与第二非零幅度 之间的数据所调制的第二连续载波信号。
11. 如权利要求10所述的方法，其中所述产生步骤的每个还包含在 与所述频率一起被选择的比特率上在已调制的载波信号中编码数据，使 得已解码的数据具有不大于5%的比特差错率。
12. 如权利要求10所述的方法，其中所述笫一频率和所述笫二频率 -波此不同并且每个都在300Hz到2, 200Hz的范围内。
13. 如权利要求l所述的方法，还包含通过在声码器中执行莱文森德 宾递归、在所述递归的每次迭代之后计算预测误差以及确定该预测误差 是否在递归的四次迭代之内降到预定阈值以下，来确定已调制的载波信 号是否包含不多于四个有效频率分量的步骤。
14. 一种通过无线通信系统交换数据的方法，其在每个方向上使用声 码器来编码使用声码器的所输入的音频流，该声码器通过确定语音段的 近似值、至少部分地基于与所述近似值和所述语音段之间的差值有关的 误差计算来在全比特率与一个或多个较低比特率之间进行选择，以及使 用所述近似值和所选的比特率来产生已编码的语音段，来编码所述语音 段，其中该方法包括以下步骤在所选的调制比特率和一个或多个频率上使用载波信号的连续信号 调制来编码在每个方向上所发送的数据，使得声码器基于误差计算选择 全比特率；通过无线通信系统发送已调制的载波信号； 接收已调制的载波信号；以及将已调制的载波信号解调回所述数据。
15. 如权利要求14所述的方法，还包含至少部分地基于比特差错率 判定预选择调制比特率和一个或多个频率的步骤。
16. 如权利要求15所述的方法，其中所述预选择调制比特率和一个 或多个频率的步骤还包含预选择调制比特率和一个或多个频率，使得使 用预选择的调制比特率和一个或多个频率来编码的数据经由声码器被 发送，以及然后将其解调回具有低于所选的阈值的比特差错率的数据。
17. 如权利要求16所述的方法，其中所选的阈值是5%。
18. 如权利要求16所述的方法，其中所选的阈值是3%。
19. 如权利要求16所述的方法，其中所选的阈值是1%。
20. 如权利要求14所述的方法，其中由声码器执行的误差计算利用 莱文森德宾递归，并且其中编码步骤还包含在调制比特率和一个或多个 频率上使用载波信号的连续信号调制来编码数据，使得声码器由于莱文 森德宾递归而选择全比特率。
21. 如权利要求14所述的方法，其中所述编码步骤还包含 在第一比特率上使用频移键控调制产生从车辆发送到中心设施的已调制的载波信号，该频移键控调制产生根据第一频率和第二频率之间的 数据所调制的第一连续载波信号；以及在第二比特率上使用频移键控调制产生从中心设施发送到车辆的已调制的载波信号，该频移键控调制产生根据笫三频率和第四频率之间的 数据所调制的第二连续载波信号；其中所述四个频率的每个彼此间至少以15OHz #皮分离。
22. 如权利要求21所述的方法，其中所述四个频率彼此间至少以 250Hz被分离。
23. 如权利要求21所述的方法，还包含从车辆向中心设施发送第一 系统连接音调以及从中心设施向车辆发送第二系统连接音调的步骤，其 中所述第一系统连接音调使用第五频率，该第五频率与第一频率和第二 频率至少以200Hz被分离，并且其中所述第二系统连接音调使用笫六频 率，该第六频率与第三频率和第四频率至少以200Hz被分离。
24. 如权利要求14所述的方法，其中所述编码步骤还包含使用幅移键控调制产生从车辆发送到中心设施的已调制的载波信号， 该幅移键控调制在第一频率处产生根据第一非零幅度与第二非零幅度4之间的数据所调制的第一连续载波信号；以及使用幅移键控调制产生从中心设施发送到车辆的已调制的载波信号， 该幅移键控调制在第二频率处产生根据第一非零幅度与第二非零幅度 之间的数据所调制的第二连续载波信号。
25. —种通过无线通信系统交换数据的方法，其在每个方向上使用声 码器来利用CELP编解码器编码所输入的音频流，该CELP编解码器使用 产生预测器系数的莱文森德宾递归来确定预测器，其中语音编码发生在 至少部分地基于预测误差所选择的比特率，针对许多莱文森德宾递归迭 代的每个来计算该预测误差，该方法包括以下步骤将第一数据编码到第一音频流，所述第一音频流输入到声码器中，该 声码器用于无线通信系统上的第一方向中的传输，其中在第一频率和所 选的调制比特率上使用第一载波信号的连续信号调制执行第一数据的 编码，使得第一已调制的载波信号的预测误差在预选择数目的莱文森德 宾递归的迭4戈之内降到预定阈值以下；通过无线通信系统发送第 一 已调制的载波信号；接收笫 一 已调制的载波信号；将第 一 已调制的载波信号解调回第 一数据；将第二数据编码到第二音频流，所述第二音频流输入到声码器中，该 声码器用于无线通信系统上的第二方向中的传输，其中在第二频率和所 选的调制比特率上使用第二载波信号的连续信号调制执行第二数据的 编码，使得第二已调制的载波信号的预测误差在预选择数目的莱文森德 宾递归的迭代之内降到预定阈值以下；通过无线通信系统发送第二已调制的载波信号；接收第二已调制的载波信号；以及将第二已调制的载波信号解调回第二数据。
全文摘要
本发明涉及经由无线通信网络的语音信道进行数据通信的方法和系统，其允许使用声码器在语音信道上传输数字数据，该声码器监视莱文森德宾递归的参数，并且如果所监视的预测误差在预选择数目的递归的迭代之内降到的预定阈值以下，则使用全速率CELP。所述系统和方法在所选的比特率和所选的一个或多个频率上使用连续信号调制技术对要被发送的数字数据进行编码，使得由于所监视的预测误差由使用全速率CELP的声码器处理最后得到的已调制的载波信号。
文档编号G10L19/00GK101282197SQ20081009059
公开日2008年10月8日 申请日期2008年4月3日 优先权日2007年4月3日
发明者E·切斯努特, I·叙尔蒂, J·殷, S·马哈文 申请人:通用汽车公司