专利名称:用于无线通信信道的会议电话系统和方法
技术领域：
本发明涉及通信系统。尤其涉及在数字电话系统中提供会议电话的系统和技术。
背景技术：
通常，通信系统是从一点到另一点传输声音、图像和/或数据。而有些应用则希望在多点之间进行通信。在声音传输方面这是通过“会议电话”实现的。会议电话允许多个分散的与会者的每一方相互同时通信，就好像处于一个共同环境。
一个常规(陆地线路)电话系统是利用开关和放大器来维持会议电话的声音质量的，它将这些通话的声音综合和分布到会议电话的与会者。
然而，在诸如蜂窝电话系统之类的数字无线通信系统中，会议电话存在一些问题。这是由于传输时这些系统中的语音通常被压缩到某一点的缘故。此环境下的会议电话通常需要对压缩的语音进行解压缩，以便在重新传输到会议与会者之前使信号可以合成为模拟信号。这是由于与数字信号合成方案有关的成本和复杂度的缘故。不幸的是，对语音的压缩、解压缩、再压缩和再解压缩严重降低了接收机一方的语音质量。在一个CDMA会议连接系统中可见对这一问题的最好说明。
CDMA(码分多址)调制是促进通信的几种技术之一，其中可以有大量系统用户参与。相对本领域公知的其它技术，诸如TDMA(时分多址)、FDMA(频分多址)以及诸如ACSSB(幅值压缩扩展单边带)之类的AM(调幅)方案，CDMA具有几项优点。题为“采用卫星或陆地转发器的扩展频谱多址通信系统”的第4901307号美国专利披露了CDMA技术在多址通信系统中的应用，该技术结合于此作为参考。题为“在CDMA蜂窝电话系统中产生信号波形的系统和方法”的第5103459号美国专利进一步披露了CDMA技术在多址通信系统中的应用，该技术也结合于此作为参考。
CDMA通常采用可变速率声码器对数据编码，使数据速率可以从一个数据帧改变到另一个数据帧。题为“可变速率声码器”的第5414796号美国专利披露了一种可变速率声码器的典型实施例，该项技术结合于此作为参考。可变速率通信信道的采用通过有无用语音传输时消除不必要的传输降低了相互干扰。声码器内运用算法，根据语音行为中的变化在每个帧内产生数目可变的信息比特。例如，一组含有4个速率的声码器根据说话者的行为可以提供20毫秒的数据帧，包含20、40、80或160个比特。人们希望通过改变通信的传输速率在固定的时间量以内传输每个数据帧。题为“对传输数据进行格式化的方法和装置”的第5511073号美国专利描述了将声码器数据格式为数据帧的进一步细节，该技术结合于此作为参考。
在常规的CDMA会议连接设置中，对由与会者每一方收到的语音信号进行解声码、总加、然后再编声码和再传输到与会者。解声码包括检测收到的声码信号的速率以及相应地译码。1994年4月26日提交的、题为“通信接收机中测定被传输可变速率数据的数据速率的方法和装置”的第08/233,570号美国专利申请，以及1993年9月24日提交的、题为“用于码分多址系统的多速率串行Viterbi译码器”的第08/126477号美国专利申请披露和要求保护一种测定收到的声码数据帧速率的技术。该两项专利申请所披露的技术结合于此作为参考。根据这些技术，每个收到的数据帧按每个可能的速率译码。将误差品质提供给处理器，它为按每个速率译码的每个帧描述经译码的码元的质量。误差品质可以包括循环冗余码校验(CRC)结果，Yamamoto质量度量和码元误差率，所有这些都是本领域众所周知的。处理器分析该误差品质，并确定传输输入码元的可能性最大的速率。该速率用于对收到的信号译码。
在会议连接设置中，来自每个会议与会者的语音和/或背景噪音通过每个用户台的发射机被编成声码并发送到基地台。而在基地台，该声码信号被接收、解声码、综合、再编声码并再发送到会议与会者。在每个用户方对该再编声码信号进行再解声码。如上所述，此编声码、解声码、再编声码以及再解声码严重降低了收到信号的质量。
由此本领域需要一种系统和/或技术能在无线数字会议电话系统中保持声音的质量。
发明内容
本发明致力于本领域的需要，提供一种用于无线通信信道的会议电话系统。本发明适合于用具有第一、第二和第三与会者的信道，分别经由第一、第二和第三发射机及接收机进行通信。本发明的系统包括用于接收来自至少一个发射机的编码信号的一个电路。第二电路从收到的编码信号判断哪一个与会者正在讲话。第三电路用以将从讲话者收到的编码信号再发送到另一与会者。应当指出，典型的向三方与会者提供会议电话的实施例可以方便地推广到任何数量的与会者，并可以包括陆地线路的与会者。
在一个示意性实施例中，编码的信号是可变速率语音声码信号，其中，语音按全速编成声码，无声按八分之一速率编成声码，二分之一和四分之一速率用作过渡速率。该示意性实施例中，通过检查收到的声码信号的速率识别讲话者信号的内容。当识别讲话者的声码信号时，无需解声码地将该信号再发送到会议电话的未讲话的与会者。
通过无需解声码地再发送讲话者的信号，可以保持收到的信号的质量。
图1是本发明的会议电话系统的方框图。
图2是一个方框图，它表示本发明的会议电话系统的基地台的各个部件。
图3是一个流程图，它表示根据本发明的教导，在一个无线环境中提供会议电话业务的方法。
图4是控制处理器的方框图。
具体实施方式
现在将参照附图描述示意性的实施例和典型的应用，以表明本发明有利的教导。
尽管本发明在此参照示意性实施例描述特定的应用，但应当理解，本发明并非局限于此。本领域熟练人员以及了解本发明所提供的技术的人们将意识到，在本发明的范围内以及在本发明有重要应用价值的附加领域可以作出附加的修改、应用和实施例。
图1是本发明的会议电话系统的方框图。系统10分别包括第一、第二和第三用户台12、14和16，它们与基地台18通信(本领域的熟练人员将理解本发明并不局限于所示用户台的数量)。在示意性的实施例中，每个用户台包括相同的发射机系统20和接收机系统40。在该示意性实施例中，第一用户台12的用户正在讲话，第二和第三台(14和16)的用户正在收听。图1相对第一用户台12说明发射机系统20。来自第一用户台12的用户的语音数据帧提供给可变速率声码器22。在该典型的实施例中，可变速率声码器22用第5414796号美国专利中描述的方式实施，该美国专利的教导结合于此作为参考。声码器22处理输入的语音数据帧提供一个编成声码的帧。声码器22按4种不同的速率(称为全速、半速、四分之一速和八分支一速)提供语音编码数据的帧。半速数据包含有约占全速数据包半数的比特，四分之一速数据包含有约占全速数据包四分之一数量的比特，八分之一速数据包含有约占全速数据包八分之一数量的比特。
然后，编成声码的帧提供给数据包分包器24，在该示意性实施例中，它为帧生成一组循环冗余码校验(CRC)比特，并将该CRC比特和一组末尾比特加到该帧。在该示意性实施例中，数据包分包器24按电信工业联合会标准TIA/EIA/IS-95-A“用于双重模式宽带扩展频谱蜂窝系统的移动台-基地台兼容性”操作。
然后，来自数据包分包器24的帧提供给编码器26。编码器26对语音编码进行检错和纠错。在该典型的实施例中，编码器26为卷积编码器，其设计和实现是本领域众所周知的。然后，将编码的码元的帧提供给交错器28。
交错器28按预定的记录格式记录该帧的经编码的码元。在该示意性实施例中，对于低于全速的数据包，交错器28在数据包中产生记录码元的副本提供具有恒定数据速率的数据包。当可变速率数据包为半速时，交错器28引入具有两个冗余码的因子，即每个码元在输出数据包内重复两次。当可变速率数据包为四分之一速率时，交错器28引入具有4个冗余码的因子。当可变速率为八分之一速率时，交错器28引入具有8个冗余码的因子。
然后，数据包提供给数据脉冲串随机性发生器(DBR)30。数据脉冲串随机性发生器30根据第5535239号美国专利所述的伪随机处理从该数据包中除去冗余码，该项专利内容结合于此作为参考。数据脉冲串随机性发生器30按伪随机选择过程选择一个复制的排列成交错层的用于传输的数据码元，并选通其它多余复制的这些码元。
然后，将有选择地选通的帧提供给调制器32，它调制用于传输的帧。在示意性实施例中，调制器32为一种扩展频谱调制器，它在前述的第4901307号和5103459号美国专利中作了详细描述，该项专利已经结合于此作为参考。然后，经调制的帧提供给RF发射机(TMTR)34。发射机34对用于传输的信号进行上变频和放大，经由双工器36至天线38。
信号由第一用户台12发射并由基地台18接收。根据本发明，由基地台18接收的信号分别发送到第二和第三用户台14和16，如果作为全速语音信号发送则无需解声码。
图2是本发明的会议电话系统的基地台的方框图。如图2所示，信号由基地台的天线42接收并由此提供给处理收到的信号的接收机系统44。接收机系统44包括对收到的信号进行下变频的RF接收机46。基地台18不能先验地知道哪一个用户台用户将主动讲话，哪一个将收听。这样，接收机46处理从用户台12、14和16收到的数据帧，并分别将处理的信号传送到多址接收子系统50的第一、第二和第三解调器47、48和49。解调器47、48和49根据相应用户台的发射机部分20的调制器32的调制方案对下变频的信号进行解调。在该示意性的实施例中，解调器47、48和49为前述第4901307和5103459号美国专利详细描述的CDMA解调器。
多址接收子系统50进一步包括第一、第二和第三合并器51、52和53，它们分别接收来自第一、第二和第三解调器47、48和49的输入。将来自解调器47、48和49以及解调相同信号(它通过不同的传播路径传播到基地台18)的其它解调器(未图示)输出的解调信号表示为“其它指示(Fingers)”并提供给有关的分集合并器51、52或53。
CDMA由于其作为宽带信号的内在性质，通过在一个较宽的带宽范围内扩展信号能量而提供一种频率分集的形式。因此，频率选择性的衰减仅仅影响CDMA信号带宽的一小部分。通过提供多条信号通路将一个移动用户同时连接到2个或多个小区而获得空间或通路的分集。再者，通过允许用不同传播延迟到达的信号被个别接收和处理，利用经扩展频谱处理的多通道环境可以获得通道的分集。在题为“CDMA蜂窝电话系统通信中提供软切换的方法和系统”的第5101501号美国专利以及题为“CDMA蜂窝电话系统中的分集接收机”的第5109390号美国专利都描述了通道分集的例子，其教导结合于此作为参考。
分集合并器51、52和53对信号进行合并并对解调的信号提供一种改进的评估。在该示意性实施例中，分集合并器51、52和53根据上述参照的第5109390号美国专利的教导设计和构成，该项专利的教导结合于此作为参考。
第一、第二和第三合并器51、52和53的输出分别提供给第一、第二和第三去交错器54、55和56。去交错器根据如每个用户台的每个发射机部分20的交错器28所设定的预定的重排序格式对解调的码元数据进行重排序。
然后，分别来自第一、第二和第三去交错器54、55和56的帧分别提供给第一、第二和第三译码器57、58和59，它们对数据进行译码。在示意性实施例中，第一、第二和第三译码器57、58和59为多速率格栅译码器，如前述第08/126477号美国专利申请所详细描述的。
在该示意性实施例中，接收机系统44确定收到的帧的速率作为译码过程中的产生物，在示意性实施例中，它是由多速率格栅译码器完成的。这里，图中所示速率检测器60是由格栅译码器57、58和59提供的。速率检测器60确定对由每个用户台发送的信号的速率的评估。在另一实施例中，速率检测器可以是单独的处理器，它根据收到的帧的能量或按导频信号的能量归一化的收到的帧的能量，或通过观看入局信号的间隔，或通过根据最后讲话的用户的简单的算法对收到的信号的速率进行评估。
速率评估提供给控制处理器62。在第一个例子中，速率检测器60将信号提供给控制处理器62，它表示来自第一用户台12的帧的速率高于来自第二和第三用户台14和16的帧的速率。例如，来自第一用户台12的帧可以是全速率帧，来自第二和第三用户台14和16的帧可以是八分之一速率的帧，它表明第一台12的用户正在讲话，第二和第三台14和16的用户正在收听。响应于该信号，控制处理器62将信号送到开关64和发射系统66，它表明来自第一用户台12的信号被送到第二和第三用户台14和16。然后，开关64将从拥有最高速率帧的用户台(本实例中为第一用户台12)收到的格栅译码信号提供给发射系统66的编码器68。注意，本教导的重要特征在于以最高速率收到的信号数据包不是语音(声码)译码的。这样就取消了将语音解声码为模拟、与其他收到的信号综合，然后在重新传输之前再编成声码的一些步骤，由此在会议过程中对由其他台收到的语音信号的质量提供了重大改进。
编码器68对由开关64收到的语音信号进行编码作检错和纠错。在该定型的实施例中，编码器68为卷积编码器，它的设计和实现是本领域众所周知的。然后，将编码的码元的帧提供给交错器70。
交错器70根据上述相对每个基地台的发射机20的交错器28的重排序格式对帧的编码码元进行重排序。交错器70的输出提供给调制器72。
调制器72可以按与上述发射机部分20的调制器32相同的方式实现。调制器72接收来自控制处理器62的经由沃尔什(Walsh)码的“用户选择”信号。响应于用户选择信号，调制器72为示意性例子的正在讲话的第一用户台14(用户#1)的用户调制将由第二和第三用户台14和16接收的交错的编码信号。沃尔什码是本领域众所周知的。例如参见上述第5103459号美国专利，其中的教导结合于此作为参考。
调制器72的输出输入至发射机74。发射机74为诸如图1所示发射机34一类的RF发射机。发射机74的输出提供给天线76以传输给第二和第三用户台14和16。
在对最高速率帧的速率存在约束的情况下，开关64对已对最后讲话的讲话者的最高速率进行约束的讲话者提供译码的数据包。例如，如果来自第一用户台12和第二用户台14的帧均为全速率帧。这样，控制处理器62将选择最后讲话的讲话者的帧，并将信号提供给开关64表示该选择。开关64的输出提供给发射系统66的编码器68，并按上述方法传输到用户台12、14和16。
返回图1，第二和第三用户台14和16分别接收由基地台18发射的信号。尽管这里详细描述了第二台14的接收，但应当理解相对基地台18发射的信号，第一和第三台12和16的接收部分的设计、构成和操作与第二台14的情况是相同的。
第二用户台14经由天线38接收由基地台18发射的信号，并经由双工器36提供给接收机(RCVR)84。接收机84对收到的信号进行下变频和放大并提供给解调器86。解调器86根据基地台18的调制器72的调制格式解调收到的信号。在该示意性的实施例中，解调器86为前述第4901307和5103459号美国专利所详细描述的CDMA解调器。
分集合并器88是按与上述基地台18的合并器51、52和53相同的方式实现的，这在前述第5109390号美国专利中作了描述，其教导结合于此作为参考。
来自分集合并器88的解调信号提供给去交错器90。去交错器90根据基地台18的交错器70设置的预定重排序格式对解调的码元数据进行重排序。
然后，来自去交错器90的格式提供给对数据译码的译码器92。在示意性实施例中，译码器92为前述第08/126477号美国专利申请中详细所述的多速率格栅译码器。然后，译码后的数据提供给可变速率声码器94。可变速率声码器重新结构来自译码的比特数据的语音数据，并将它提供给第二用户台14(用户#2)的用户。
由于以上针对第一用户台12的发射机部分描述了每个台的发射机部分，并针对第二用户台14的接收机部分描述了每个台的接收机部分，故第三用户台不再详细描述。
图3是一个流程图100，它表示根据本发明的教导在一个无线环境下提供会议电话业务的方法。如图3所示，步骤102，基地台18接收来自会议电话中所有用户台的信号。步骤104，对收到的信号进行处理，步骤106，确定收到的信号的速率。步骤108，控制处理器62进行检验以判断其中一个帧的速率是否高于其他两个帧的速率。如是，步骤109和110，选择最高速率的帧发送到未选择发送的用户台。
如上所述，本发明的重要特征在于按全速率收到的信号数据包不作语音(声码)译码。这样就取消了将语音解声码为模拟信号、与其他收到的信号综合、然后在重新发射之前重新编成声码的所有步骤，由此对由会议中的其他台收到的语音信号的质量作出了重大改进。
如在最高速率的帧之间不分上下时，在方块112中，控制处理器62选择属于最近讲话的用户台的部分上下的最高速率的帧，并在方块110中如前所述进行发送。
图4表示对本发明的控制处理器的一种改进的实施。控制处理器200可以替换图2中的控制处理器62。控制处理器200内，由译码器确定的帧的速率经低通滤波器202、204和206滤波。此举防止开关64不必要的切换。例如，如果一个讲话者在他发言瞬间暂停发言，而在此暂停期间第二个讲话者移动他的椅子，如没有该滤波器，该开关将导致不想要的从第一讲话者至第二讲话者的发送切换，随后当第一讲话者继续他的发言时又要切换回到第一讲话者。低通滤波器202、204和206可以用本领域众所周知的方法实施。
由低通滤波器202、204和206滤波的速率提供给判断装置208，其操作过程如图3所示，不过它根据滤波后的速率而非仅仅根据当前的速率进行判断。
这样，本发明是相对特定应用的特定实施例加以描述的。本领域以及研究本教导的熟练人员将发现在其范围内还可以作出附加的修改应用和实施例。因此，在本发明的范围内通过所附权利要求
书覆盖任何和所有类似的应用、修改和实施例。
权利要求
1.一种用于无线通信信道的会议电话系统，该信道拥有分别通过第一、第二和第三发射机和接收机进行通信的第一、第二和第三参与者，其特征在于所述会议电话系统包括接收来自至少一个所述发射机的可变速率声码信号的装置，每个所述声码信号具有一个速率；判断每个收到的声码信号的所述速率的装置；根据每个收到的声码信号的速率仅选择所述收到的声码信号之一的装置；以及将所选收到的声码信号重新发射到其他参与者的装置。
2.如权利要求
1所述的会议电话系统，其特征在于所述可变速率的声码信号中语音按第一速率编成声码，无声按第二速率编成声码。
3.一种用于CDMA通信信道的会议电话系统，该信道拥有分别通过第一、第二和第三发射机和接收机进行通信的第一、第二和第三参与者，其中，所述参与者之一正在讲话，其特征在于所述会议电话系统包括接收来自每个所述发射机的可变速率声码信号的装置；通过判断所述声码信号的每一个的编码的速率判断所述参与者的哪一位正在讲话的装置；以及将从正在讲话的参与者那里收到的声码信号重新发射到其他参与者的装置，所述进行重新发射的装置包括在第一、第二和第三接收机之间选择重新发射的开关装置，它用于接收分别由所述第一、第二和第三参与者的发射机发射的信号，以及根据所述用以判断每个声码信号速率的装置的输出激活所述开关装置的控制装置。
4.一种用于无线通信信道的会议电话通话方法，该信道拥有分别通过第一、第二和第三发射机和接收机进行通信的第一、第二和第三参与者，其中，所述参与者之一正在讲话，其特征在于所述会议电话通话方法包括如下步骤接收来自至少一个所述发射机的可变速率声码信号，每个信号具有一个速率；判断每个所述收到的声码信号的速率；根据该速率仅选择所述收到的声码信号之一；以及将所选收到的声码信号重新发射到其他参与者。
5.一种用于无线通信信道的会议电话系统，该信道拥有分别通过第一、第二和第三发射机和接收机进行通信的第一、第二和第三参与者，其中，所述参与者之一正在讲话，其特征在于所述会议电话系统包括接收来自至少一个所述发射机的可变速率声码信号的装置，所述声码信号中语音按第一速率编成声码，无声按第二速率编成声码；通过判断每个声码信号的速率并据此提供一个输出，从所述收到的声码信号判断所述参与者的哪一位正在讲话的装置；以及将从正在讲话的参与者那里收到的声码信号重新发射到其他参与者的装置，所述进行重新发射的装置包括在第一、第二和第三接收机之间选择重新发射的开关装置，它适合于接收分别由所述第一、第二和第三参与者的发射机发射的信号，以及根据所述用以判断每个声码信号速率的所述装置的输出激活所述开关装置的控制装置。
6.一种用于无线通信信道的会议电话通话方法，该信道拥有分别通过第一、第二和第三发射机和接收机进行通信的第一、第二和第三参与者，其中，所述参与者中的两位正在讲话，其特征在于所述会议电话通话方法包括如下步骤接收来自多个所述发射机的可变速率声码信号，每个信号具有一个速率；判断每个所述收到的声码信号的速率；根据最高速率并当判断该最高速率也不分上下时，根据哪一位参与者是最近讲话的参与者仅选择所述收到的声码信号之一；以及将所选收到的声码信号重新发射到其他参与者。
专利摘要
一种用于无线通信信道的会议电话系统。该系统适用于这样一种信道，它拥有分别通过第一(34)、第二(20)和第三(20)发射机和接收机进行通信的第一、第二和第三与会者。该系统包括用以接收来自至少一个发射机的编码信号(144)的电路。第二电路根据收到的编码信号判断(62)哪一个与会者正在讲话。第三电路用以将从正在讲话的与会者那里收到的编码信号重新发射(66)到其他与会者。该示意性实施例中，编码信号为可变速率语音声码信号，其中的语音按全速率编成声码，无声按八分之一速率编成声码和二分之一及四分之一速率用作过渡速率。在示意性实施例中，通过检查接收的声码信号的速率识别讲话者的信号。当识别出讲话者的声码信号时，元需解声码地将其重新发射到会议电话的未讲话的与会者。通过无需解声码地重新发射讲话者的信号，可以保持收到的信号的质量。
文档编号H04M3/56GKCN1148939SQ97199606
公开日2004年5月5日 申请日期1997年9月11日
发明者R·H·金博尔, R H 金博尔 申请人:夸尔柯姆股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan