专利名称：增益控制的制作方法
背景技术：
在美国，联邦通信委员会(FCC)为连接到公共交换电话网(PSTN)的设备提供一种登记程序，以保护电话网免于信号过载。根据FCC 68部分(FCC Part 68)(Title 47 of the Code of Federal RegulationsPart 68(联邦法规68部分的标题47)，电信设备的制造商要遵从终端设备和相关的与PSTN接线的一组标准。FCC 68部分也包括遵从该标准的多个指南。
例如，FCC 68部分规定在非信令模式期间和用于其他带内系统时，被传递到600欧姆端接的实况话音信号(例如，编码的模拟内容)之外的功率，在任何3秒间隔上被平均时，将不得超过-13dBm(分贝毫瓦)。可以用一个或多个终端设备来提供一个端接。终端设备包括在通信链路的末端处被用来允许接入PSTN的通信设备。终端设备的例子包括T1、E1、和J1媒体卡。E1和J1卡在美国以外的国家使用，所以，对它们的使用可以适用不同的管制。
根据68部分，终端设备必须由FCC和/或终端附件管理委员会(ACTA)检定。可以通过把终端设备的样品提供给FCC或ACTA的鉴定机构以便测试，或通过证明该设备与标准68部分的一致性来检定该终端设备。
当提供样品时，鉴定机构基于鉴定机构对样品进行的测试结果来评估设备和检定设备。当证明设备的一致性时，设备的制造商或将要使用设备的一方可以进行测量和/或执行其他测试，以确保设备遵从68部分的技术标准。由制造商或使用设备的一方作出的该设备遵从标准的证明，便足以令该设备由FCC和ACTA检定。
为了遵从这些指南，制造商或鉴定机构可以使用测试信号、令其通过一件特定的终端设备来测试其与FCC 68部分的一致性，从而测试该终端设备。例如，测试信号可以是提供给媒体卡上T1端口的变化的模拟或数字信号，并且信号的功率可被测量，以便查看在端口的输出侧信号发生了什么事情。这些测试是通过发送和接收测试信号而完成的。然而，测试信号可能不同于实际的使用状况。所以，在某些实际的使用情况下，此设备可能是不遵从的。另外，因为将测试信号用来测试终端设备，所以该终端设备在测试期间不能发送和接收实际的通信信息。
图1是具有增益控制器的媒体平台的方框图实施例。
图2是增益控制部件的方框图实施例。
图3显示与输出电平有关的各种阈值的实施例。
图4显示用于调节话音信号流的功率电平的方法实施例。
图5是一个电信网络的方框图实施例，该电信网络包括按照这里描述的实施例的媒体平台。
具体实施例方式
如上所述，FCC发布了有关PSTN终端附件的规定。为了遵从FCC 68部分，制造商使用了连接到终端设备的特定硬件和电路，来发送测试信号到终端设备和接收来自终端设备的测试信号，以便测试该信号的功率电平。终端设备的一个例子包括作为综合业务数字网(ISDN)一部分的T1线。然而，本发明的实施例可以和各种终端设备一起使用，其中包括T1、E1和J1媒体卡等等。按照本发明的程序实施例，指令被作为增益控制器提供，用来控制输出信号的功率电平。按照各种实施例，程序指令可以通过改变施加到信号的增益值来调节输出信号的功率电平。
除了常规电话服务以外，电信网络使用基于计算机的媒体平台来提供增强的电信业务，诸如免费呼叫路由、预付费主叫卡业务、话音邮件、交互式话音应答(IVR)应用、DTMF(双音多频)业务，和虚拟专用网呼叫路由。
图1是具有增益控制器的媒体平台的方框图实施例。所显示的实施例包括耦合到话音信号源102和多个媒体信道108的媒体平台104。媒体平台104可包括具有以下形式的硬件和软件资源干线、交换机、路由器、处理器、服务器、数字信号处理模块、存储器、媒体卡，以及类似的可以依据计算机可执行指令运行的其它资源。
例如，在图1的实施例中，将媒体平台104显示为含有交换机106和多个媒体信道108。交换机106可提供连接到多个媒体信道108中的一个媒体信道的接口，所述媒体信道是诸如，举例来说，电话信道、因特网、或专用有线或无线连接。多个媒体信道108可以以诸如T1、E1和/或J1媒体卡那样的媒体卡110的形式被提供。然而，本发明的实施例不限于这些例子。
如图1的实施例所示，媒体平台可包括处理器112和存储器114。处理器112可按照计算机可执行的指令运行，作为用于控制媒体平台104运行的控制逻辑的一部分。计算机可执行的指令可被存储在存储器114中并由处理器112执行。
存储器，正如这里涉及到的，可包括非易失性和易失性存储器，诸如只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)，尤其包括闪速存储器和光存储器。在图1的媒体平台实施例中显示的硬件和软件资源包括数字信号处理(DSP)模块116和直接存储器访问(DMA)模块，诸如下面描述的。
媒体平台可被使用来为用户供应(例如，提供或供给)电信业务。例如，媒体平台可接收信号流形式的呼叫信号，它可以由本地交换承载者(LEC)发起，并且可以把呼叫信号传送到交换机，诸如交换机106。DSP模块116和DMA模块118结合来自存储器114的、可在处理器112上执行的指令，被用来处理和/或应答呼叫信号，把电信业务供应到特定的媒体信道108，举例来说，以便完成呼叫信号到预定的目的地的路由。
作为例子而不是作为限制，DSP模块116可通过使用诸如快速傅立叶变换的各种算法来分析呼叫信号，以便进行处理和路由。DMA模块118可包括在媒体平台上路由信号(呼叫信号或其它信号)的电路，例如，从一个存储器路由到另一个存储器，而在每次信号传送时都不使用处理器112。如上所述，多个电信业务可以由媒体平台上的应用通过使用上述的硬件和软件资源来提供。
在各种实施例中，IVR应用包括能够例如使用DSP模块处理口头话音信号，并且将呼叫信号提供给特定的媒体信道108，以便完成呼叫信号到预定目的地的路由的应用。另外，DTMF业务包括能够使用如DSP来处理通过按压按键式电话上的按钮而产生的那种音频信号，并且将呼叫信号提供给特定的媒体信道108，以便完成呼叫信号到期望目的地的路由的应用。
涉及IVR和/或DTMF的电信业务应用的例子包括主叫者信息业务，诸如呼叫本地电影院的电话号码以得到放映的电影和时间的列表、呼叫银行电话号码以访问帐户信息，和/或呼叫天气信息号码以接收天气预报。作为例子而不是作为限制，IVR业务应用可允许主叫者说出话音命令以响应录音提示，举例来说，诸如在录音提示询问“什么帐号”、“什么电影目录”等之后，说出银行帐号、电影标题等等。
在各种例子中，DTMF业务应用可以具有录音提示，要求主叫者使用电话上的按键输入银行帐号，或使用电话上对应于电影标题头几个字母的按键来输入电影名。有时，电信业务应用涉及IVR和DTMF应答的组合。
远程访问话音邮件是可以使用IVR、DTMF、或其组合的另一个例子。也就是说，主叫者可以用电话拨打话音邮件访问号码、讲话或者按压他们电话上的按键，或其组合，来响应录音提示，以便访问他们的话音邮件消息。本发明的实施例不限于上述类型的电话业务应用。
在这些例子的每一个中，各种类型的信号通过媒体平台传输。实况话音信号和非实况话音信号便是两种这样的信号。FCC对于各种信号类型具有不同的规定。举例来说，如在引言部分关于非实况话音信号所阐述的，传递到600欧姆端接的信号在3秒内的平均最大功率不超过-13dBm。
正如后面详细描述的，包括软件和/或固件的程序实施例提供增益控制器120，用来在媒体平台通过媒体信道108中的一个被连接到PSTN时测试和调节增益和/或信号的功率电平。增益控制器120包括可被用来通过使用增益因子而增加或减小加到信号流上的增益的指令。程序指令可以施加一个增益因子，该增益因子可以是例如被加到信号流的功率电平上或从该功率电平减去的功率量。按照各种程序实施例，该指令也可以使功率电平乘以或除以增益因子，来改变功率电平。然而，实施例不限于这些例子。
被作为增益控制器120提供的程序实施例也包括指令，用来在沿着信号流的时间点上监视功率电平和/或增益电平，和/或在沿着信号流的一系列点上监视增益的平均值，例如移动平均值。程序实施例包括用来比较增益值的指令，例如通过把增益值与多个阈值进行比较，以确定是否应当调节增益，调节多少等等。
图2是增益控制器的方框图实施例。增益控制器220可用作图1的增益控制器120。在图2所示的实施例中，增益控制器220使用计算机可执行的指令来监视在话音信号源202和输出信道208之间的、与PSTN222通信的信号流的功率电平。例如，输出信道208可以是图1描述的信道108中的一个。图2所示的增益控制器220的实施例包括测量模块224、增益因子设置模块226、和增益调节模块228。应当指出，测量模块224、增益因子设置模块226、和/或增益调节模块228可以以单一模块和/或如显示的分立模块提供。然而，实施例并不限于此。
程序实施例被提供给测量模块224，它可执行指令去测量功率电平和/或跟踪在话音信号源202与输出信道208之间传送的信号流的增益电平。在各种实施例中，可以执行程序指令以测量在话音信号源202与输出信道208之间传送的信号功率。可以执行程序指令以便以各种方式测量功率电平和/或增益电平。例如，提供给测量模块224的程序指令可以执行接收和采样直接来自信号流的电压。信号流电压的采样可以通过使用测量设备(诸如与现有技术已知的相同的电压表)在信号传送通过电压表时测量电压电平而完成。测量设备没有示出，以免使附图不清晰。功率电平可以基于物理关系式P＝IV2从测得电压的平方得出。可运行程序指令从这个关系式计算功率电平，而且可以运行程序指令把测量结果存储在存储器中，例如图1所示的存储器114和/或与现有技术已知的相同的寄存器(未示出)中。正如下面更详细地描述的，还可运行程序指令以把测得的电压电平和/或计算的功率电平与被类似地存储在存储器和/或寄存器中的阈值进行比较。正如下面更详细地描述的，可执行提供给增益因子设置模块226和增益调节模块228的程序指令以通过改变施加到信号流的增益因子来调节信号流的功率电平。
另外，可以运行程序指令以便从功率电平测量结果识别信号功率电平改变的趋势。例如，可以运行程序指令以便周期地测量信号功率电平。从这些周期测量结果，程序指令可以识别出变化，例如，功率电平是否随时间增加和/或减小，以及可以基于测量结果来计算调节量。
例如，在某些实施例中，运行指令以便以8ms时间间隔进行测量。因此，80毫秒的测量将提供10个数据点。可运行程序实施例通过分析这10个数据点来确定发展趋势。也可运行程序指令对每10个数据点进行平均，这样每80ms产生一个平均功率电平数据点。在800ms上，将会有10个这样的平均信号功率电平数据点。按照各种实施例，可运行程序指令以便使用单独的数据点，或者平均数据点，和/或两种类型的数据来调节信号流的功率电平。
在某些实施例中，运行程序指令来连续测量信号流的功率电平，而不是按间隔，例如8ms，来测量。这些测量结果也可被平均且被用来调节信号流的功率电平。实施例并不限于此。
一旦进行了测量，功率电平就可被调节，以使功率电平达到或接近目标输出电平。在各种实施例中，目标输出电平可被预先确定，并且被存储在存储器中，以及被用作参考点。例如，在3秒间隔内-13dBm的目标输出功率电平可被存储在存储器中作为目标输出电平。
程序实施例经由增益因子设置模块226执行指令，基于来自测量模块224的测得的功率电平信息确定应当施加到功率电平的增益量，以使得功率电平达到或接近目标输出电平。在各种实施例中，当前被加到功率电平上的增益值可被用作为基本增益，从该基本增益可以计算增益调节值。再次，使用来自测量模块224的测量信息，可运行程序指令以便以各种方式调节增益。
例如，程序指令可以在功率电平上加上或减去一个增益值。此外，程序指令可以使功率电平乘以或除以一个增益值。在各种实施例中，增益值可以是一个整数、分数/小数或一个整数和一个分数/小数部分的组合。实施例并不限于此。
程序实施例还被提供给增益调节模块228。一旦增益因子设置模块226建立了要施加到功率电平的增益值，该信息就被传递到增益调节模块228。执行提供给增益调节模块228的程序指令，以便例如，基于从增益因子设置模块226收到的增益值信息来对信号流调节该确定的增益量。举例来说，可以执行程序指令以使功率电平乘以一个特定的增益值。
可以将程序指令提供给增益调节模块228，以调节施加到信号流的增益值，以便使信号电平逼近目标输出电平，例如，3秒间隔上-13dBm。在各种实施例中，增益值可在一次调节中被改变。该增益值也可以在一段时间内例如以几个渐进的增量调节，而不是以一个增量来使信号功率电平达到目标输出电平。
例如，可以执行程序指令来通过把-10dBm的增益加到信号流而以一个增量变化把功率电平从-3dBm的测得功率电平改变到-13dBm。替换地，可以执行程序指令以便随时间、以增量方式调节增益，达到目标输出值。例如，从-3dBm的测得信号功率电平起，可以运行程序指令来每10毫秒(ms)增加-2dBm，直至已加上总共-10dBm的增益值，且已经达到-13dBm的目标输出信号功率电平。
图3是调节信号流功率电平的方法的实施例。在这个实施例中，在线330上的目标输出电平以线334上的高阈值和线338上的低阈值为限。由于许多信号流的波动性质，提供给信号流的增益可被周期性地调节，以保持功率电平等于或接近线330上的目标输出电平。如图3的箭头所示，当功率电平达到线334上的高阈值时，提供给功率电平的增益可以沿负方向增加，以减小功率电平的增量，或降低功率电平。当功率电平达到线338上的低阈值时，提供给功率电平的增益可以沿正方向增加，以减弱功率电平的降低，或增加功率电平。
图3显示一个实施例，其中计算机可执行指令可被用来定义多个其他阈值，帮助保持输出等于或接近线330上的目标输出电平。例如，在图3中，提供了线332上的接近目标高阈值和线336上的接近目标低阈值。在这个实施例中，增益能够以叠加的方式来正或负地增加或减小，这样，测得的功率离线330上的目标输出电平越远，调节的增益就越多，以帮助测得的输出回到或接近线330上的目标输出电平。
如图3的实施例所示，当功率电平爬升到线330上的目标输出电平以上，但在线332上的接近目标高阈值以下时，增益可以沿负的方向稍微增加，以帮助减小功率电平。然而，如果功率电平继续增加到线332上的接近目标高输出电平以上，则增益值的变化可以沿负的方向增加更大的量，以提供帮助来进一步减小功率电平。
而且，当功率电平降低到线330上的目标输出电平以下，但在线336上的接近目标低阈值以上时，增益可以沿正的方向稍微增加，以帮助增加功率电平。然而，如果功率电平继续减小到线332上的接近目标低输出电平以下，则增益值的变化可以沿正的方向增加更大的量，以提供进一步的帮助来增加功率电平。图3所示的箭头用来说明关于各种阈值，可以有依据功率电平的不同的增益改变量，但这不能理解为关于它们所处区域的具体改变量或改变率。
图4显示用于调节话音信号流功率电平的方法实施例。除非明确说明，这里描述的方法实施例不局限于特定的次序或顺序。另外，某些描述的方法实施例或它们的单元可以在同一个时间点发生或被执行。本领域普通技术人员将会理解，在本发明实施例内各种部件中的一个或多个可包括计算机可读的媒体，其上可驻留一组计算机可执行的指令。
图4是用于调节话音信号流功率电平的方法实施例的方框图。该方法包括在方框410中接收话音信号流。接收话音信号流可包括接收存储在存储器中的话音信号、接收来自一个文本到话音应用程序的话音信号、或接收来自由计算机或网络等等提供的流信号的话音信号。
在方框420中，该方法包括测量话音信号流的功率电平。该方法可包括测量话音信号流的多个分段的功率电平，例如在多个时间点的功率电平。
该方法还包括在方框430中比较测得的功率电平与阈值。测得的功率电平可以与多个阈值，例如，1，2，3，4等等进行比较，并且多个测得的功率电平可以与多个阈值进行比较。在某些实施例中，如果功率电平是在话音信号流内的多个分段上测量的，则每个分段中测得的功率电平都可以与阈值进行比较。
在方框440中，该方法还包括基于比较结果来调节话音信号流的功率电平。调节功率电平可包括把增益值加到信号流。话音信号流的功率电平可以根据测得的功率电平与阈值的接近程度而以不同的增量进行调节。功率电平也可以在信号流进入输出信道(例如被连接到PSTN的T1信道)之前进行调节。功率电平也可以根据比较结果而随时间逐渐调节，以使功率电平趋向于目标输出电平。调节量可以根据功率电平与目标输出电平的接近程度而改变。在一些实施例中，当功率电平处在相对于目标输出电平的第一组阈值以外时，可以作出调节量的改变。
该方法也可包括将多个分段测得的功率电平进行平均并且将该平均值与阈值进行比较。在各种实施例中，当数值被加到有规定尺寸的一组数值以便进行平均的情况下，可以使用移动平均。一旦该组是满的，就可以计算平均值了。在计算平均值以后，一些数值，常常是最老的数值被从该组中去除，而新的数值被插入到它们的位置。一旦该组被再次填满，就可计算另一个平均值。例如，最新测量分段的功率电平可被用来代替最老测量分段的功率电平，并且可以对该组计算新的平均值。
图5的实施例提供用于对于一类计算设备环境的参考，它可以从本发明的实施例获益。然而，本发明的实施例不限于所显示的移动网络或移动联网领域。而且，本发明实施例的实现可以在参照图5显示和描述的一个或多个部件中提供。
图5是移动网络实施例的方框图，显示了移动设备502，它与移动交换中心(MSC)542通信。一类包括象IS-41/CDMA网络一样的移动网是本领域普通技术人员所了解和熟知的。
在典型的无线电信系统中，MSC被连接到多个基站，这些基站被分布到系统所服务的地理区域内。由无线电信系统所服务的地理区域被划分成多个空间上不同的区域，被称为“小区”。每个MSC，除了其它任务以外，还负责建立和保持移动设备之间和移动设备与有线终端之间的呼叫，这些有线终端经由本地和/或长途电话网络连接到系统。MSC是专门用于无线和移动性支持的电话部件。例如，MSC执行各种功能，包括移动性管理、呼叫切换、呼叫接纳、呼叫控制、资源分配等等。如图5所示，呼叫由移动设备502发起，而信号被基站544的天线546接收。呼叫经由通信链路548发送到服务MSC 542。呼叫由MSC 542接收，然后经由无线通信链路从MSC转发到基站和移动设备为了给移动设备502提供移动业务，服务MSC 542把信号经由信令链路(诸如信号传送点(STP)550)发送到归属位置寄存器(HLR)522。STP是7号信令系统(SS7)电话网中，在交换机之间和交换机与保存用户和路由信息的数据库之间路由消息的节点。HLR是蜂窝系统中的一个这样的数据库，其含有在提供者的归属服务区内的用户。用户的联系信息位于HLR中，可以把呼叫信号引导到归属区域中的基站或把呼叫信号引导到拜访位置寄存器(VLR)，以识别用户所位的地理区域。
信号把与当前服务于移动设备502的MSC 542相关联的网络地址通知给HLR 552，并且还为提供移动业务到漫游的移动设备502请求必要的用户信息。HLR 552更新它的数据库以存储代表服务MSC 542的网络地址，并且还将请求用户的信息复制到与服务MSC 542有关的VLR 554。代表服务MSC 542的、被存储在HLR 552中的网络地址被移动网络用来把任何打算到移动设备502的进入呼叫重新路由到服务MSC 542。
因此，无论何时电信用户拨打移动设备502的电话号码，HLR 552都被移动网络询问，以确定移动设备502的当前位置。通过利用存储在HLR 552中代表服务MSC 542的网络地址，HLR 552响应接收的询问信号，从服务MSC 542请求漫游的号码。
由服务MSC 542提供的漫游的号码然后被电信网络用于把进入的信号经由服务MSC 542的基站544和天线546路由到服务MSC 542。服务MSC 542然后寻呼移动设备502，并且如果可以的话，建立与移动设备502的话音连接。在图5的实施例中，STP 550可以把信号路由到网关MSC 504。如图5所示，网关MSC 504可用作连接到公共交换电话网(PSDTN)522的网络交换机。
如果移动设备502漫游出服务MSC 542的覆盖区域并且漫游到另一个MSC 546的覆盖区域，则HLR 552将通信引导到VLR 554，并且VLR将通信切换到MSC 556和基站558。STP 550然后可以把信号路由到网关MSC 504，用于把呼叫连接到PSTN 522。
沿着呼叫信号与PSTN 522连接的路由，以上在图1和图2上描述的增益控制器可被用来调节增益。这能够使得诸如图5所示那样的系统能够遵从在68部分提供的最大增益标准。例如，增益控制器可被合并到网关MSC 504，或被连接在网关504与PSTN 522之间。
虽然这里举例说明和描述了具体的实施例，但本领域普通技术人员将会理解，预计达到相同技术的任何安排都可以代替所显示的具体的实施例。本揭示内容打算覆盖对本发明各种实施例的修改和变化。应当看到，以上的说明是以说明的方式而不是限制的方式作出的。
在参阅以上的说明后，以上实施例与其它这里未具体描述的实施例的组合对于本领域技术人员将是显而易见的。本发明的各种实施例的范围包括在其中使用以上结构和方法的各种其他应用。所以，本发明的各种实施例的范围应当参照附属权利要求，连同这些权利要求被授予的等效物的全部范围一起确定。
在以上的详细说明中，为了把揭示内容组织在一起，各种特性被编组在单一的实施例中。这个揭示内容的方法不能被理解为反映了这样的意图，即本发明的实施例比每个权利要求所明确阐述的需要更多的特性。而是，如以下的权利要求所反映的，本发明的主旨少于单个揭示实施例的所有特性。这样，以下的权利要求因此被引入到详细说明，每个权利要求独立作为个别的实施例。
权利要求
1.一种增益控制器(220)，包含测量模块(224)，包括程序指令以测量话音信号流的功率电平；增益因子设置模块(226)，包括程序指令，以通过比较测得的功率电平与阈值(332，334，336，338)来设置增益值；以及增益调节模块(228)，包括程序指令，以通过把增益值施加到话音信号流来调节该话音信号流的功率电平。
2.权利要求1的控制器，其中增益因子设置模块(226)包括程序指令，以比较测得的功率电平与至少两个阈值(332，334，336，338)，以便设置该增益值。
3.权利要求1的控制器，其中增益因子设置模块(226)包括程序指令，以把测得的功率电平和以前施加的增益值存储在存储器中。
4.权利要求1的控制器，其中增益调节模块(228)包括程序指令，以把由增益因子设置模块(226)设置的增益值施加到话音信号流，以保持功率电平在高阈值(332，334)与低阈值(336，338)之间。
5.权利要求1的控制器，其中增益调节模块(228)包括程序指令，以使功率电平乘以该增益值。
6.权利要求1的控制器，其中增益调节模块(228)包括程序指令，以把该增益值加到功率电平。
全文摘要
提供了用于控制话音信号流的功率电平的方法、系统和设备。增益控制器实施例包括测量模块(224)、增益因子设置模块(226)、和增益调节模块(228)。测量模块(224)包括程序指令以测量话音信号流的功率电平。增益因子设置模块(226)包括程序指令以通过比较测得的功率电平与阈值(332，334，336，338)来设置增益值。增益调节模块(228)包括程序指令以通过把增益值施加到话音信号流来调节话音信号流的功率电平。
文档编号H03G3/00GK1620086SQ20041009523
公开日2005年5月25日 申请日期2004年11月19日 优先权日2003年11月21日
发明者R·D·艾利森 申请人:惠普开发有限公司