专利名称：在模拟移动电话系统内信令和语音的分离方法和配置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于包括诸如在北欧移动电话系统(NMT)内可用的模拟移动通信的电话传输系统的方法。本发明还涉及包括诸如NMT通信之类的模拟移动通信的电话传输配置。此外，本发明涉及诸如NMT通信用的交换机之类的模拟移动交换机。
在移动电话系统中，移动台(MS)与移动电话交换机(MTX)之间的通信通过称为信道的路由进行。信道内的信号话务内容包括信令和实际的声音，即语音话务。在这种情况下，语音是指需发送给接收方复现的声音。话务中的信令部分用来在MTX(也称为移动交换中心)与移动台之间交换消息。信令用来处理例如建立和消除呼叫、越区切换、更新、发射功率控制等。信令还传送各种告警信号和处理MTX与MS之间的基站遥控。信令装置通常包括调制解调器和编码器。此外，MTX还起着对群延迟失真进行补偿的作用。
在模拟移动系统中，模拟部分包括移动台与基站之间的空间或无线电接口。为了能在系统中传送信令，信令的二进制位置按照快速频移键控(FFSK)方法以频移信号方式传递。例如，采用1200bit/s的数据率，逻辑“1”用1200Hz频率的一个周期表示，而逻辑“0”用1800Hz频率的1.5个周期表示。“1”与“0”之间的过渡发生在信号的各个过零点。所有的信令都用帧来传送，这些帧始终只有相同的长度，在目前的一些系统中每个帧例如有166比特。接收期间，前15比特可用于比特同步。传送这些信号帧用的是完整的传输信道。
在目前的模拟移动通信系统中，信令和语音传输发送到同一个业务信道上。因此，必需在到达呼叫的接收方的耳朵前将业务信道上的信号分离。分离过程也可以定义为对语音通路在信令期间进行的静噪处理。
在现有技术的一种解决方案中，分离安排在MTX的ETX板(交换机终端电路板)进行。ETC板按照交换机的软件要求对信号进行分离。然而，由于在分离中交换机软件引起的延迟，使得部分信令泌入人耳，而且，在有信令处发送给PSTN(公众电话交换网)的是没有一点声音的寂静。ETC电路引起的延迟估计为最大可达20ms。
现有技术的这些配置的缺点是，由于对业务信道上的信号流的分离有延迟，因此部分信令会泌入用户的耳朵。这样，部分信令便传送到耳机而不是交换机。此外，语音还以很不自然的方式中断，使得接收端的打电话人听起来不大舒服。
本发明的目的是克服现有技术的解决方案的缺点，提供一种新型的在包括模拟通信的系统内分离含有语音和信令的信号流的解决方案。
本发明的另一个目的是提供一种能使从信号流中检测信号时的延迟大大减小的方法和配置。
本发明的再一个目的是提供一种能使在包括模拟通信系统中语音突然截止得到消除从而使复现的声音的质量得到改善的方法和配置。
本发明的又一个目的是提供一种能在包括模拟通信的系统中无线电传输的信号流被截止期间产生舒适的噪声作为语音给接收方收听的方法和配置。
本发明的又一个目的是提供一种不需要为来自基站的每个信道单独配置一个调制解调器的方法和配置。
本发明还有一个目的，就是提供一种能使群交换机后的调制解调器有选择地接到从任何何接到这交换机的基站来的入局呼叫上的方法和配置。
本发明的其它目的和优点可以从下面结合附图所作的具体说明中看出。
这些目的是由一种在包括信令和语音在同一个通信信道上发送的模拟移动通信的电话系统中分离信令和语音的方法来达到的。这种方法包括下列步骤将信令安排在包括在信号流内的一些帧内；估计在传输期间的声噪声；监视信号流以检测包括信令比特序列的帧；根据所述监视在信号流传输期间将信号流分离成信令部分和语音部分；以及根据所述估计在信号流的截去区内产生舒适的噪声，填入在分离期间从信号流中截去的语音部分的这些区域。
按照本发明，用于包括信令和语音在同一个通信信道上发送的模拟移动通信的电话系统的配置包括至少一个基站，配置成与至少一个移动台通过一个模拟无线电接口通信；以及一个移动通信系统的移动交换机，配置成与所述至少一个基站通信。按照本发明，这种配置还包括调制解调装置，用来监视来自发送移动台的信号流以便检测信号流内含有信令信息的信令帧和根据所述监视在信号流传输期间分离模拟移动网内的语音和信令；估计传输期间的声噪声的装置；以及根据声噪声的估计在信号流的截去区内产生舒适的噪声填入语音信号在分离期间可能被截去的这些区域的装置。
本发明所提出的用于移动通信系统的电话交换机包括与一个移动台通过一个基站进行通信的装置，而移动台与基站之间的通信是通过一个模拟的无线电接口实现的。按照本发明，这种交换机还包括调制解调装置，用来监视来自发送移动台的信号流以便检测信号流内含有信令信息的帧和根据所述监视在信号流传输期间分离语音和信令；以及根据在传输期间估计的声噪声估计在信号流的截去区产生舒适噪声填入语音信号在分离期间可能被截去的这些区域的装置。
采用本发明有一些优点，由于这种解决方案提供了一种简单的方式分离信号，使得分离中的延迟大大减小，从而改善了复现声音的质量。只有极少量的信令丢失，也就是说送到一个错误的目的地，实际上没有信令会进接收机的耳机。语音的损失部分由舒适的噪声代替，因此用户感觉不到语音中有任何显著的截止。此外，采用本发明，交换机内的调制解调器也可以减少。
下面将结合附图举例说明本发明和本发明的其他目的和优点。在这些附图中相同的标记字符所标的是相同的功能部分。应该理解的是，下面所作的对本发明的举例说明并不意味着将本发明限制在所介绍的这些具体形式，而是指本发明涵盖了所有根据本发明的精神实质进行的修改、模仿和替换，这些都应列入所附权利要求明确的本发明的专利保护范围。
在这些附图中
图1为一种现有技术配置的示意图；图2为按照本发明的实施例设计的配置的示意图；图3例示了一种按照本发明实现的调制解调器的可能连接方式；图4a示意性地示出了要检测和估计的信号流/现有技术的在分离后的信号流和按照本发明分离后的信号流，而图4b示出了一个信令帧在分离前和在用现有技术分离后的内容；以及图5示出了本发明的实施例的流程图。
图1为现有技术配置的示意图，其中分离是由模拟移动电话系统交换机MTX的软件(ETC板；交换机终端电路)控制的。MTX配置在基站BS和公众电话交换网PSTN之间。由图可见，PSTN后的接收机可以是任何适当系统的固定线路电话机和/或移动电话机。如上所述，在ETC板的控制下对来自BC的信号流进行分离。然后带寂静段的语音信号通过群交换机GS再经PSTN送至接收方。信令送至MDM(调制解调器)再送至MTX的控制器，控制器反过来再对ETC板的工作进行控制。这种电路配置引起的延迟使得部分信令泌入PSTN送至接收端，听到很不舒服，而且语音以不自然的突然方式截止，进一步降低了接收到的声音的质量。
图2示出了按照本发明设计的一种配置的示意图。移动台MS1经基站BS2送来的信号流由模拟移动系统交换机MTX10的ETC板4接收。这信号流在ETC板内并不加以分离，而是不分离地送至群交换机GS6，再送至MTX的一个调制解调器MDM8。按照本发明的原理，MDM8配置在GS6后，使得入局信号流在进入MDM8前先通过GS6。
MDM配置成对信号进行分离，将信号流的信令部分(信令帧)送至MTX10的控制装置12，而信号流中包含语音的部分送回到GS。分离功能就在MDM内实现使得在检测在信号流内语音的开始点中的延迟大为减小，这延迟在这种独创性的配置中几乎可以减小到零。在现有技术的系统中，由于MTX的控制电路内的延迟，有些信令始终发送给GS。但是，在本发明的这种触创性的配置中，MDM分离信号流，在GS将它发送给PSTN前并不需要任何来自MTX控制器的附加控制信号。对于所周知的调制解调器的功能不需要加以改变，但它的接口要以新的方式配置，以便能实现所需的连接。
现在来看图3，图中示出了三个MDM8，配置在交换机的GS6后。没有必要为来自六个基站2(因此也就是六个ETC)的六个信道(通过连接3，5)各配置一个独立的MDM，一个配置在GS后的MDM可以根据哪些信道要进行呼叫有选择地转接到这样的信道上。所以能这样是因为总有当时不承载呼叫的信道，从而在为每个ETC配一个调制解调器的现有技术解决方案中总有不在使用的调制解调器。采用可以有选择地转接到所需信道上的MDM，可以使MDM的利用最佳化。
下面结合图4a和4b说明在MDM内进行分离的情况。当语音和信令发送到同一个物理传送通路上时，来自BS2的信号流包括一些含有实际语音的部分和一些帧42。在信令期间，也就是在信令帧42期间，语音通路关闭，这在现有技术中用户由于信令期间暂短的静音(现有技术的信号流32内的寂静部分44)而感觉出来。信令帧42以本质上已知的方式包括一系列具有预定比特序列的比特，如示范序列和图4b(1)所示。所示序列的带下划线的零是所谓信令帧分离零，按照本发明用来管理和控制分离操作。由图4b(1)所示，16b比特的帧包括用于比特同步的15比特、用于帧同步的11比特和用于所述分离零的12比特，其余部分(128比特)是为传输数据保留的。发送比特的信号可以是按照快速频移链控(FFSK)方法产生的频移信号，如前面所述。
所述系统采用二进制信令方法，一个块或帧长度为166比特。信令内可以使用一个纠错码(所谓的Hagelbarger码)，在差错之间的距离至少是9比特的情况下，使帧不受包括最多6比特的差错的影响。如前面所述，所用的数据调制是FSK，其中1200Hz相应于逻辑“1”，而1800 Hz相应于逻辑“0”。传送速度可以是例如1200bit/s。每个信令帧42包括一个命令、确认、调用、控制数据等。几个相随信令帧42形成信令序列，能完成更为复杂和普遍的控制功能，如建立一个呼叫。
如现有技术信号流32的帧44内的虚线所示，部分信令如前面所述由于现有技术的分离解决方案的延迟没有从应该全部寂静的帧4截去。这也示于与现有技术的帧44相应的图4b(2)的示意性信号帧，其中示出了在内缩的寂静开始前仍有部分信令。
现在参见图5所示的流程图，在步骤102，信令帧42在信号流30的传输中从MS发送至MTX。MTX配置成对传输期间的背景声噪声进行估计(步骤104)，从而能在以后一个阶段(步骤112)为在MDM分离后的信号流产生舒适的噪声。
在步骤106，信号流30到达MDM，由MDM连续加以监视。具体地说，监视信号流中的相继各帧，以检测帧42内指示信令的一定序列。在步骤108确定没有检测到信令的情况下，不需要执行分离操作，将语音发向最终目的地。在步骤108确定检测到一个信令帧的情况下，需要将信令从信号流中分离出来，因此在步骤110MDM以最小的延迟响应监视立即启动分离操作。在步骤112，信令部分42将发送给MTX的控制器。根据在步骤104的估计结果，为语音，精确地说是为现有技术的信号流32中含有寂静的“空缺”部分44，产生舒适的噪声。也就是说，MDM可以为语音信号在信号流在分离期间被截去一些语音的那些时间段产生舒适的噪声。
舒适的噪声最好配置成与发送方的声噪声(即MS方的语音)相应。MTX通过连续监视语音流来估计噪声的特征参数，从而能在信令帧42稍前一点由MDM根据语音部分40内的语音特征产生舒适的噪声。因此，从MDM输出的信号流34包括语音部分40和含有与信令帧前的语音相应的舒适噪声的块4b，所述块4b代替了现有技术的“寂静”块44。然后，在步骤114，将这个信号流34发向最终目的地，例如接收电话机的耳机。舒适噪声46基本上与实际(始发)语音相应，收听者在实际复现的语音和包括舒适噪声的这些部分中将感觉不到任何差异。
MTX可以包括进行上述估计的语音活动检测器。这些检测器配置成估计语音中的声噪声，以便确定语音的特征参数。然后，在MTX内根据语音活动检测器的估计结果产生舒适噪声。在GSM推荐标准GSM06.32“语音活动检测”中较为精确地给定了这种语音活动检测器的一个例子，这个标准列作本发明的参考。
由于MDM既检测又分离信号流，因此没有因连接到某些附加的控制装置或电路而引起的延迟。这样就能以最小的延迟可能精确地分离语音信号和信令比特序列。
因此，本发明提供了一种能使包括模拟传输的通信系统得到明显改善的配置、设备和方法。应该指出的是，本发明的上述实施例并不构成对所附权利要求给定的本发明范围的限制。对于熟悉本技术领域的人员来说，对这些实施例的各种增添、修改和应用都是显而易见的，因此都应列入所附权利要求提出的本发明的精神和专利保护范围。
权利要求
1.一种在包括信令和语音在同一个通信信道上发送的模拟移动通信的电话系统中分离信令和语音的方法，所述方法包括下列步骤将信令安排在包括在一个信号流内的一些帧内；估计在传输期间的声噪声；监视信号流，检测包括信令比特序列的帧；根据所述监视在信号流传输期间将信号流分离成信令部分和语音部分；以及根据所述估计在信号流的截去区内产生舒适的噪声，填入在分离期间人从信号流中截去的语音部分的这些区域。
2.一种按权利要求1所述的方法，其特征是所述信号从一个移动台发至一个移动电话交换机(MTX)，而所述信号流是由移动电话交换机的一个调制解调器监视的。
3.一种按权利要求1或2所述的方法，其特征是所述分离是在移动电话交换机的调制解调器内实现的。
4.一种按任何权利要求1至3所述的方法，其特征是所述分离只是在组合的语音和信号流通过交换机的一个群交换机后才完成的。
5.一种按任何权利要求1至4所述的方法，其特征是所述监视信号流内各帧的步骤包括检测按照快速频移键控(FFSK)方法作为一个频移信号传送的信令的帧，而所述分离是在调制解调器内将检测到的信令帧与语音信号分离。
6.一种按任何权利要求1至5所述的方法，其特征是所述估计的步骤包括用一个语音活动检测器检测语音；估计语音内的声噪声，以便确定语音的特征参数；以及在移动交换机内产生与所述声噪声相应的舒适的噪声。
7.一种按以上任何权利要求所述的方法，其特征是所述模拟系统包括北欧移动电话(NMT)系统。
8.一种在包括信令和语音在同一个通信信道上发送的模拟移动通信的电话系统中的配置，所述配置包括至少一个基站，配置成与至少一个移动台通过一个模拟无线电接口通信；一个移动电话交换机，配置成与所述至少一个基站通信；其中所述配置还包括调制解调装置，用来监视来自发送移动台的信号流以检测信号流内含有信令信息的信令帧和根据所述监视在信号流传输期间分离模拟移动网内的语音和信令；估计传输期间的声噪声的装置；以及根据声噪声的估计在信号流的截去区内产生舒适的噪声填入语音信号在分离期间可能被截去的这些区域的装置。
9.一种按权利要求8所述的配置，其特征是所述信号流内的帧按快速频移键控(FFSK)方法作为一个频移信号传送。
10.一种按权利要求8或9所述的配置，其特征是所述估计装置包括一个用来检测语音的语音活动检测器；估计声噪声以获取语音的特征参数的装置；以及在所述调制解调装置内实现的产生装置，用来产生与所述声噪声相应的移动交换机的舒适的噪声。
11.一种按任何权利要求8至10所述的配置，其特征是所述移动交换机包括多个调制解调器和一个配置在来自若干个基站的多个信道之间的群交换机，使得所述多个调制解调器中的每个调制解调器都能有选择地转接到所述多个信道中的任何一个信道上。
12.一种按任何权利要求8至11所述的配置，其特征是所述模拟系统包括北欧移动电话(NMT)系统。
13.一种移动电话交换机，所述交换机包括与一个移动台通过一个基站通信的装置，其中移动台与基站之间的通信是通过一个模拟的无线电接口完成的；调制解调器装置，用来监视来自发送移动台的信号流以检测信号流内含有信令信息的信令帧和根据所述监视在信号流传输期间分离语音和信令；以及根据在传输期间估计的声噪声估计在信号流的截去区产生舒适噪声填入语音信号在分离期间可能被截去的这些区域的装置。
14.一种按权利要求13所述的移动电话交换机，其特征是所述交换机还包括估计所述声噪声的装置。
15.一种按权利要求13或14所述的移动电话交换机，其特征是所述交换机包括多个调制解调器和一个配置在来自若干个基站的多个信道之间的群交换机，使得所述多个调制解调器中的每个调制解调器都能有选择地转接到所述多个信道中的任何一个信道上。
全文摘要
本发明涉及一种在包括信令和语音在同一个通信信道上发送的模拟移动通信的电话系统中分离一个信号流内的信令和语音的方法、配置和设备。这种方法包括这样一些步骤:将信令安排在包括在需从一个移动台发向一个移动电话交换机的信号流内的一些帧内;估计传输期间的声噪声;由系统交换机的调制解调器监视信号流以检测包括信令比特序列的帧;根据调制解调器的监视在信号流传输期间将信号流分离为信令部分和语音部分;以及根据所述估计在信号流的截去区内产生舒适的噪声填入在分离期间从信号流中截去的语音部分的这些区域。
文档编号H04J3/17GK1270741SQ98809070
公开日2000年10月18日 申请日期1998年9月8日 优先权日1997年9月12日
发明者N·福尔斯特伦 申请人:艾利森电话股份有限公司