专利名称：用于分组话音信号网络的电话会议桥路的制作方法
技术领域：
本发明涉及音频电话会议桥路领域，具体涉及为网络提供电话会议桥路的区域范围，在该区域范围内话音信号作为数据分组来传送。
电话会议呼叫是在地理上不同组的参加者中召开会议的一种流行的措施，无需与会者会晤所需花费的时间和金钱。电话会议呼叫是在不同位置的多个参加者之间在全双工通信电路上通信的一种电话连接。能够提供电话会议呼叫的电话系统需要特殊硬件，称为“电话会议桥路”(下文简称为“会议桥”)。
图1示出现有技术的一种典型的电话会议桥路。为了描述现有技术的目的，其中示出了用于长途业务型的一种数字电话会议桥路。这种电话会议桥路工作在话音信号被数字编码为64kbps的数据流的环境下。电话会议桥路10彼此互联多个参加者1～N，以便每个参加者可以讲话和被所有其他参加者听到，而且可以听到所有其他讲话者的讲话。为此目的，电话会议桥路10具有多个输入端12和多个输出端14，每个输入端和输出端都用于每个参加者。对于图1的场合，输入端12表示在该图的左边和输出端14表示在右边。实际上，一个输入和输出端对连接到参加者中的每一个。
每个输入端12连接到一个话音检测器16，该检测器检测在输入端上由取样64kbps数据流提供的话音和确定在一个给定时间范围内存在的能量的数量。如果该能量超过一个预定的阈值，并大于最坏情况的估算的回声，则认为该信号中含有话音。每个话音检测器16控制一个开关18，当检测到话音时，致使开关18闭合，从而使该话音通过。如果在数据流中的能量未超过预定的阈值，则认为该信号中含有背景噪声。当未检测到话音时，开关18打开，这样做减小来自非讲话者的不希望的背景噪声，因此提高了传送到各参加者的话音信号的清晰度。自动增益控制(AGC)装置19连接在话音检测器16的抽头和开关18之间，以便提供在所有输入端12上的音量(增益)规格化。话音检测器16以正的或负的值提供AGC19，该值由AGC19叠加到输入端12的信号上。
通过开关18的话音信号而后在求和放大器20上被混合，该放大器对各种话音信号求和并且放大它们以便分配。组合的信号被传送到分配器22，该分配器发送组合的信号到所有输出端14。组合的信号在减法器24被接收，该减法器减去来自特定的参加者的输入话音(如果有的话)为了防止该参加者听到在线路上的他自己话音的回声。
另一个现有技术已知的回声源是以远端的混合装置反射的话音信号回声。在图1的会议桥中，这种回声是一个主要问题，因为回声在N个输入端12输入，它在AGC19和求和放大器20被放大，而后在输出端14被发送回到所有参加者。因此，任何回声被放大N－1倍，产生不能容忍的噪声电平。结果另一个回声抵消器电路26加到每个输入/输出对，利用附加电路减小回声。每个抵消器26在减法器24之后抽取输出端14(以致使以前的回声源已被消除)和馈送话音信号到抵消电路28。抵消电路28估算回声的装置和时？并使这个数量在减法器30上从输入端12上的信号中减去。在每个输入/输出端对上都有一个回声抵消器26，尽管为了清楚仅表示出一个(在输入/输出端N)。
对于标准的数字电话会议呼叫来说这种类型的电话会议桥工作良好。然而，存在一种用于电信传输的新方法，该方法是分组数字话音信号和传送该分组。这种分组的一个例子是异步转移模式(ATM)。ATM信元包装数字化的话音和通过自寻路由ATM网的高速率发送。对于ATM通信网提供会议桥问题的一个明显的解决方案是在在输入端12(图1)的以虚线表示32的ATM网络的变换器上从每个ATM信元中分离通信数据，执行按以前所述的电话会议功能，和在输出端14的框34以虚线表示的网络—ATM变换器中重新包装该通信数据。这样的系统不可避免地是慢的和不方便的，因为每次通信的形式都要变换，由于分组处理的延迟，通信变慢了。
现有技术中的一个问题是在原来的技术中没有电话会议桥，没有引起分组数据延迟的分组流码的变换也能支持分组的话音信号传输。
对于这个问题，利用一种为分组网提供电话会议桥的系统和方法即可解决并在该技术领域取得技术进步，以其被包装的形式处理分组数据而不进行数据模式的变化，因此节省了用作变换数据的时间和保持了数据的完整性。按照本发明的电话会议桥的分组的形式接收数据，有优点地是以ATM的信元的形式和以同样形式传送数据，在该电话会议桥中没有数据的变换。按照本发明的电话会议桥包括多个具有话音检测器的输入端，这些检测器检测话音的存在，即各个数据分组被认为代表话音。各话音检测器根据各分组数据的检测向一个控制器报告话音的存在。该控制器使在一个输入端的这些数据分组被复制。如果同时在一个以上的输入端上存在话音，则要做出对哪一个输入端进行复制的判决。其优点的是，可以按照具有最大声音讲话者的那个输入端做出复制判决。而后复制的数据被发送到各输出端。有优点的是，复制的数据不发送到对应于正在被复制的输入端的输出端，以便防止回声到达那个参加者。
本发明的更完全的理解可以从结合附图的以下描述的考虑中得到，其中图1示出用于长途交换网的一种现有技术的电话会议桥的方框图；图2示出本发明的一个示例性实施例中可以操作的交换网络的方框图3示出本发明的一个示例性实施例的方框图；和图4示出图3所示的装置的操作流程图。
图2示出说明本发明的一个示例性实施例的前后关系的交换网络的方框图。为了本发明的示例性实施例的描述的目的，在多个电话机202—212上有多个电话会议呼叫的参加者。电话机202和204连接到本地网214，电话机206和208连接到本地网216，和电话机210和212连接到本地网218。正如现有技术所已知的，本地网包括一个或多个本地交换机。本地网214、216和218变换话音信号为分组的ATM信元格式和变换分组的ATM信元格式为话音信号和该被变换的信号分别经由ATM链路222、224和226通过由异步转移模式(ATM)网220组成的长途网被传输。
本地网214和216在ATM交换机228上被连接到ATM网220。本地网218在ATM交换机230上被连接到ATM网220。正如在现有技术中所公知的那样，ATM交换机228和230两者经信令网和话音/数据网彼此相连接和连接到ATM网220的其他ATM交换机上。另外一种方案，ATM话音/数据网也可以在ATM交换机之间传送信令通信。
ATM交换机228包括交换网络232，该交换网络经ATM链路222和224连接到本地网214和216，如上所述连接到其他ATM交换机(例如ATM交换机230)和其他本地网(为了清楚没有示出)。ATM交换机228还包括一个中央控制器234，该控制器为交换各个呼叫而控制交换网络232的动作。
ATM交换机228还包括业务电路236，正如在现有技术中所示那样，该业务电路为交换机提供各种特性和各种业务。在业务电路236中提供的业务之一是在电话会议桥238上的电话会议业务。按照本发明的示例性实施例，电话会议桥238提供了一个电话会议电路，使得在电话机202—212上的参加者在相同的时间都可以参加电话会议呼叫。
电话会议呼叫可以以现有技术中当前已知的任何方式在电话机202—212上的参加者之间建立。例如，在电话机202的参加者可以呼叫话务员和给出将要参加该呼叫的各个参加者的号码和要建立该呼叫的时间。话务员得到电话机204—212的电话号码，在要求的时间对每个参加者发出呼叫，和将他们连接到电话会议桥238。另一外一种方案，话务员可以给予在电话机202的参加者一个特定的电话会议桥238的电话号码，而在预先安排的时间所有参加者可以拨这个号码。安排一个电话会议呼叫的另一个方法是在电话机202的参加者拨一个特定的号码(例如，“800”号的号码)，其中该参加者被连接到一个建立电话会议呼叫的自动系统。电话机202的参加者输入该电话会议呼叫的各参加方的号码(在这个例子中为五个额外的参加者)。如果在电话会议电路上有五个可利用的端口，则该呼叫是允许的。否则，要求在电话机202的参加者迟些时候再尝试该电话会议呼叫。如果存在足够的可用端口，则在电话机202的参加者可以拨电话机204—212的号码，这些电话机在电话会议桥238上被连接在一起。
现在参照图3，图中示出了图2的电话会议桥238的框图。电话会议桥238包括多个输入端302—306(一个输入端接来自一个参加者)和多个输出端308—312(一个输出端通达一个参加者)。输入端302—306和输出端308—312表示处于电话会议桥238的相对两侧。实际上，这些是来自和去到同一参加者的通信信道对。例如，输入端302的输出端308都被连接到例如可以是图2中在电话机202的一个参加者。
在每个输入端，有一个话音检测器314—318。话音检测器314—318监视其各相应输入端的话音信号。取样保持缓冲器322—326累加话音检测314—318的数据。话音检测器314—318通过集合在取样保持缓冲器322—326中多个信元来的数据分析在ATM信元中的话音数据和确定在话音数据中的总能量。如果能量高于一个预定的阈值，则认为存在话音。按照该示例性实施例，话音检测器314—318向控制器320报告检测的话音和/或检测的话音的音量(能量的相对数量)。
控制器320接收话音检测器314—318的输出和通过检测的话音信号的能量与一个阈值比较确定在一个给定时间中多个参加者中的哪个正在讲话。如果多个参加者中仅有一个正在讲话，则控制器320使选择器322接收来自与该输入端相关的取样保持缓冲器的数据。例如，如果参加者1是唯一正在讲话的参加者，话音检测器314通知检测话音的控制器320，和控制器320设置选择器328从输入端302的取样保持缓冲器中读数据。
从选择器328将数据移入自动增益控制电路329。控制器320利用选择的输入端的电话音检测器检测的能量(音量)确定要加到该信号上的或从该信号中减去的值，以便均衡(规格化)输出的音量。在本发明中，增益控制比现有技术(图1)更容易获得，因为在一个给定时间仅选择一个输入端，仅有一个地方需要自动增益控制(在选择器328之后)。因此，按照本发明的电话会议桥比现有技术的构成更简单。
然后数据被发送到复制器330，该复制器330为除讲话者以外所有参加者一样多的输出端复制在由选择器328选择的ATM信元(或其他数字信元)中的数据。在这个例子中，其中参加者1正在讲话，复制器330为其他的参加者的输出端310—312复制ATM信元。通过不发送话音信号到讲话者，电话会议桥328不用反馈或正向馈送电路和减法器就防止了现有技术中两个回声问题中的一个。
如果同时多于一个人正在讲话，如话音检测器314—318所检测的，控制器320使在选择器328中最大音量(最高能量水平)的讲话者被复制和在复制器330中复制。因为选择器328和复制器330的延迟特性是非常低的，其他的参加者或各参加者的话讲可以在下一个选择周期中被选择，因此给人以同时讲话的印象。通过扫描话音检测器314—316和以一个适当的间隔(例如每信元6ms，这样的间隔提供最小的话音间断)重新组合选择器328，利用这种复用的方式而不叠加话音样值实现同时讲话的效果。另外，由于在一个时间该桥路仅传送一个人的数据，所以实现优良的噪声和回声控制和延迟被减至最小。类似在图1中26的那种回声抵消电路是不需要的，因为在任一个时间上仅存在一个话音信号，该话音信号是网络所希望的，和被该网络已经被建立为双方的连接抵消回声。因此，本发明比现有技术在部件和复杂性两方面提供了简单性。在该网络的边缘(如在某些非ATM应用中)不抵消回声的应用场合，线路340(以虚线表示的)提供了到话音检测器314—318的输出信号的复制品。话音检测器314—318利用这个信息估算可能出现在输入端302—306上的回音，以便它们可以精确地确定是否存在话音。
现在参照图4，说明电话会议桥328(图3)操作的流程图。在圆框400处理开始和前进到操作方框402。在操作方框402中，在输入端在话音检测器接收数据和话音检测器向控制器报告是否它们检测到话音。处理继续前进到判决菱形框404，在框404中控制器判决是否多于一个的参加者正在讲话。如果是多于一个参加者正在讲话，则处理继续前进到菱形框406，在框406做出是否一个讲话者的声音大于其他讲话者的判决。如果一个参加者的声音较大，则处理继续前进到操作方框408，在框408中最大声音的讲话者的信元被选择用于复制。如果在判决菱形框406中所有讲话者为近似相等的声音，则处理前进到操作方框410，在框410中选择同时讲话者之一的含有代表话音数据的数据组和发送到复制器。
如果，在判决菱形框404中，仅一个参加者正在讲话，则处理继续进行到操作方框412，在框412中选择该讲话者的数据信元用于复制。处理继续从操作方框408、410和412进行到操作方框414，在框414中来自所选择的讲话者的数据信元被发送到复制器。处理继续前进到操作方框416，在框416中复制器复制所选择的讲话者的数据分组和发送复制的数据信元到各参加者(除选择的讲话者以外)各输出端。处理继续返回到操作方框402。处理以这种方式继续进行，直至该电话会议桥被图1的中央控制器234撤消。
应当理解，上述各描述的实施例仅仅是本发明的说明性原理，和本专业的技术人员在不脱离本发明的范围的情况下可以做出许多变化。因此，意图是使那些变化被包括在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于分组网的电话会议桥路设备，所述电话会议桥路的数据分组的形式从多个参加者接收输入通信和分配所述数据分组到所述多个参加者，其特征在于，所述设备包括多个输入端，所述多个输入端的一个输入端被连接到所述多个参加者的每一个，所述多个输入端的每一个输入端具有一个话音检测装置，用于产生代表在它的输入端的话音的数据分组的存在的指示；多个输出端，所述多个输出端的每个输出端被连接到所述每个参加者；复制装置，连接到所述多个输入端和所述多个输出端，用于从每个所述输入端接收数据分组，用于复制所述接收的数据分组。控制器装置，连接到所述多个数据检测装置和所述复制装置，用于比较来自每个所述话音检测装置的所述指示，确定哪个输入端具有话音信号和使所述复制装置复制来自具有话音信号的所述输入端的数据分组的发送所述复制的数据分组到所述多个输出端的各个输出端。
2.按照权利要求1的设备，其特征在于，所述控制器装置还包括当多于一个输入端具有话音信号时用于复接数据分组的装置。
3.按照权利要求1的设备，其特征在于，所述复制装置包括不发送来自具有话音信号的所述输入端的数据分组到与所述主要的输入端有关的输出端的装置。
4.按照权利要求1的设备，其特征在于，所述网络包括异步转移模式网络。
5.一种在数据网中用于电话会议桥路的方法，所述电话会议桥路包括多个连接到多个参加者的输入端，所述多个输入端的每个输入端具有一个话音检测器，用于检测在所述输入端上话音数据的存在和当话音被检测到时产生一个指示；连接到所述多个参加者的多个输出端；连接到多个所述输入端和所述多个输出端的复制装置，用于接收来自所述输入端的含有所述话音数据的数据分组，复制所述接收的数据分组和发送它们到所述多个输出端；以及连接到所述多个话音检测器和所述复制装置的控制器装置，用于控制所述复制装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤所述控制器装置确定所述多个输入端中的哪一个输入端具有来自所述数据检测器的话音指示；所述控制器装置使所述复制装置复制来自具有话音信号的所述输入端的数据分组，和所述复制装置发送所述复制的数据分组到所述多个输出端。
6.按照权利要求5的方法，其特征在于，所述复制装置不发送所述复制的数据分组到所与所述主要的输入端有关的输出端。
7.按照权利要求5的方法，其特征在于，所述确定一个输入端的步骤包括确定哪个所述话音信号是声音最大的步骤。
全文摘要
会议桥路接收数据分组形式的话音数据并以同一形式发送数据，该电话会议桥路不变换数据。本发明的电话会议桥路包括检测话音数据存在的话音检测器的多个输入端。话音检测器向控制器报告话音存在。控制器复制各检测话音的输入端之一的数据分组，用于所有输出端。如果同时在一个以上的输入端存在话音，则根据谁是声音最大的讲话者判决复制哪个输入。被复制的数据不发送到发话者的输出端，以避回音。
文档编号H04M3/56GK1114811SQ9510248
公开日1996年1月10日 申请日期1995年3月15日 优先权日1994年3月17日
发明者托马斯·怀恩·安德森, 诺曼·R·泰德曼, 保尔·威斯利·万西尔 申请人:美国电报电话公司