СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ВНУТРИПОЛОСНОГО МОДЕМА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО СЕТЯМ ЦИФРОВОЙ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2013 года по МПК H04W4/18 H04W4/20 

Притязание на приоритет

По данной заявке испрашивается приоритет на основании следующих предварительных патентных заявок США: 61/059,179 под названием “ROBUST SIGNAL FOR DATA TRANSMISSION OVER IN-BAND VOICE MODEM IN DIGITAL CELLULAR SYSTEMS”, поданной 5 июня 2008 г., принадлежащей правообладателю настоящего изобретения инастоящим явным образом включенной в настоящий документ путем ссылки; и 61/087,923 под названием “SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS”, поданной 11 августа 2009 г., принадлежащей правообладателю настоящего изобретения и настоящим явным образом включенной в настоящий документ путем ссылки; и 61/093,657 под названием “SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS”, поданной 2 сентября 2008 г., принадлежащей правообладателю настоящего изобретения и настоящим явным образом включенной в настоящий документ путем ссылки; и 61/122,997 под названием “SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS”, поданной 16 декабря 2008 г., принадлежащей правообладателю настоящего изобретения и настоящим явным образом включенной в настоящий документ путем ссылки; и 61/151,457 под названием “SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING GENERAL BI-DIRECTIONAL IN-BAND MODEM FUNCTIONALITY”, поданной 10 февраля 2009 г., принадлежащей правообладателю настоящего изобретения и настоящим явным образом включенной в настоящий документ путем ссылки; и 61/166,904 под названием “SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS (OR CELLULAR) COMMUNICATION NETWORKS”, поданной 6 апреля 2009 г., принадлежащей правообладателю настоящего изобретения и настоящим явным образом включенной в настоящий документ путем ссылки.

Родственные заявки

Родственные патентные заявки США, одновременно находящиеся на рассмотрении, включают в себя:

“SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS”, зарегистрированную в реестре патентного поверенного за номером 081226U2, поданную одновременно с настоящей заявкой, принадлежащую правообладателю настоящего изобретения и явным образом включенную в настоящий документ путем ссылки;

“SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS”, зарегистрированную в реестре патентного поверенного за номером 081226U3, поданную одновременно с настоящей заявкой, принадлежащую правообладателю настоящего изобретения и явным образом включенную в настоящий документ путем ссылки;

“SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS”, зарегистрированную в реестре патентного поверенного за номером 081226U4, поданную одновременно с настоящей заявкой, принадлежащую правообладателю настоящего изобретения и явным образом включенную в настоящий документ путем ссылки.

“SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS”, зарегистрированную в реестре патентного поверенного за номером 081226U5, поданную одновременно с настоящей заявкой, принадлежащую правообладателю настоящего изобретения и явным образом включенную в настоящий документ путем ссылки.

“SYSTEM AND METHOD OF AN IN-BAND MODEM FOR DATA COMMUNICATIONS OVER DIGITAL WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS”, зарегистрированную в реестре патентного поверенного за номером 081226U6, поданную одновременно с настоящей заявкой, принадлежащую правообладателю настоящего изобретения и явным образом включенную в настоящий документ путем ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в общем к передаче данных по каналу голосовых данных. В частности, изобретение относится к передаче неголосовой информации через кодек голосовых данных (внутри полосы) в сети связи.

Уровень техники

Передача сигнала голосовых данных составляла главную задачу систем связи с момента появления стационарной телефонной связи и беспроводной радиосвязи. Исследования в области систем связи и усовершенствования в их конструкции привели к возникновению цифровых систем. Одно преимущество цифровой системы связи состоит в возможности сокращения необходимой полосы передачи за счет обеспечения сжатия передаваемых данных. В результате, большое количество исследовательских и конструкторских работ привело к созданию методов сжатия, особенно в области кодирования речи. Обычное устройство сжатия сигнала голосовых данных представляет собой “вокодер”, который также можно именовать “кодеком голосовых данных” или “кодером голосовых данных”. Вокодер принимает оцифрованные выборки голосовых данных и создает наборы битов данных, которые называются “пакетами голосовых данных”. Существует несколько стандартных алгоритмов кодирования речи для поддержки различных цифровых систем связи, где требуется передача речи, и, фактически, поддержка речи является минимальным и существенным требованием в большинстве современных систем связи. 3rd Generation Partnership Project 2 (3GPP2) является примером организации по стандартизации, которая задает системы связи IS-95, CDMA2000 1xRTT (1x Radio Transmission Technology), CDMA2000 EV-DO (Evolution-Data Optimized), и CDMA2000 EV-DV (Evolution-Data/Voice). 3rd Generation Partnership Project - это другой пример организации по стандартизации, которая задает GSM (Global System for Mobile Communications), UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access), HSPA+ (High-Speed Packet Access Evolution), и LTE (Long Term Evolution). VoIP (Voice over Internet Protocol) - это иллюстративный протокол, используемый в системах связи, заданных в 3GPP и 3GPP2, а также в других. Примеры вокодеров, применяемых в таких системах связи и протоколах, включают в себя ITU-T G.729 (International Telecommunications Union), AMR (Adaptive Multi-rate Speech Codec), и EVRC (Enhanced Variable Rate Codec Speech Service Options 3, 68, 70).

Обобществление информации является основной задачей современных систем связи для обеспечения потребности в быстрой и повсеместной связи. Пользователи современных систем связи передают речь, видео, текстовые сообщения и другие данные для поддержки соединения. Недавно разработанные приложения имеют тенденцию опережать развитие сетей и могут требовать обновлений схем модуляции и протоколов системы связи. В некоторых географически удаленных областях могут быть доступны только услуги передачи голосовых данных в силу недостатка инфраструктурной поддержки для развитых услуг передачи данных в системе. Альтернативно, пользователи могут по своему выбору активировать только услуги передачи голосовых данных на своем устройстве связи по экономическим соображениям. В некоторых странах, сети связи обязаны поддерживать общественно значимые услуги, например, службу спасения 911 (E911) или бортовой вызов экстренной службы (eCall). В этих примерах приложений экстренной службы, приоритетом является быстрая передача данных, но это не всегда возможно, особенно, когда развитые услуги передачи данных недоступны на пользовательском терминале. Предыдущие методы обеспечивали решения для передачи данных через кодек голосовых данных, но эти решения способны поддерживать лишь низкую скорость передачи данных по причине недостатков кодирования, связанных с попытками кодирования сигнала неголосовых данных с помощью вокодера.

Алгоритмы сжатия сигнала голосовых данных, реализуемые большинством вокодеров, используют методы “анализа путем синтеза” для моделирования голосового тракта человека наборами параметров. Наборы параметров обычно включают в себя функции коэффициентов цифрового фильтра, коэффициентов усиления и сохраненных сигналов, известных под названием кодовых книг. Поиск параметров, которые наиболее согласуются с характеристиками входного сигнала голосовых данных, осуществляется на кодере вокодера. Затем параметры используются на декодере вокодера для синтеза оценки входного сигнала голосовых данных. Наборы параметров, передаваемые вокодеру для кодирования сигналов, настраиваются на речь наилучшей модели, отличающуюся вокализованными периодическими сегментами, а также невокализованными сегментами, которые имеют шумоподобные характеристики. Сигналы, которые не содержат периодические или шумоподобные характеристики, неэффективно кодируются вокодером и, в некоторых случаях, могут приводить к сильному искажению декодированного выходного сигнала. Примеры сигналов, которые не демонстрируют голосовых характеристик, включают в себя быстро изменяющиеся одночастотные “тональные” сигналы или двухтональные многочастотные сигналы “DTMF”. Большинство вокодеров неспособно экономично и эффективно кодировать такие сигналы.

Передача данных через кодек голосовых данных обычно называется передачей данных “внутри полосы”, при которой данные включаются в один или несколько пакетов голосовых данных, выводимых из кодека голосовых данных. Некоторые методы используют аудиотоны на заданных частотах в частотном диапазоне речи для представления данных. Использование заданных частотных тонов для переноса данных через кодеки голосовых данных, в особенности на более высоких скоростях передачи данных, является ненадежным из-за вокодеров, применяемых в системах. Вокодеры призваны моделировать сигналы голосовых данных с использованием ограниченного количества параметров. Ограниченных параметров недостаточно для эффективного моделирования тональных сигналов. Способность вокодеров моделировать тоны дополнительно снижается при попытке увеличить скорость передачи данных при передаче за счет быстрой смены тонов. Это снижает точность обнаружения и приводит к необходимости в добавлении сложных схем для минимизации ошибок в данных, что, в свою очередь, дополнительно снижает общую скорость передачи данных в системе связи. Поэтому возникает необходимость в экономичной и эффективной передаче данных через кодек голосовых данных в сети связи.

Соответственно, желательно обеспечить усовершенствованную систему для передачи и приема информации через кодек голосовых данных в сети связи.

Раскрытие изобретения

Раскрытые здесь варианты осуществления удовлетворяют вышеописанным потребностям с использованием внутриполосного модема, чтобы надежно передавать и принимать неголосовую информацию через кодек голосовых данных.

В одном варианте осуществления, способ передачи неголосовой информации через кодек голосовых данных содержит этапы, на которых обрабатывают множество входных символов данных для создания множества первых импульсных сигналов, формируют множество первых импульсных сигналов для создания множества сформированных первых импульсных сигналов, и кодируют множество сформированных первых импульсных сигналов с помощью кодека голосовых данных.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит процессор, предназначенный для обработки множества входных символов данных для создания множества первых импульсных сигналов, формирователь, предназначенный для формирования множества первых импульсных сигналов для создания множества сформированных первых импульсных сигналов, и кодек голосовых данных, предназначенный для кодирования множества сформированных первых импульсных сигналов для создания пакета голосовых данных.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит средство для обработки множества входных символов данных для создания множества первых импульсных сигналов, средство для формирования множества первых импульсных сигналов для создания множества сформированных первых импульсных сигналов и средство для кодирования сформированных первых импульсных сигналов с помощью кодека голосовых данных.

Согласно еще одному варианту осуществления, способ синхронизации кадров неголосовых данных через кодек голосовых данных содержит этапы, на которых генерируют заданную последовательность, которая имеет шумоподобные характеристики и устойчива к ошибкам кадра голосовых данных, передают заданную последовательность через кодек голосовых данных.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит генератор, предназначенный для генерации заданной последовательности, которая имеет шумоподобные характеристики и устойчива к ошибкам кадра голосовых данных, и кодек голосовых данных, предназначенный для обработки заданной последовательности для создания пакета голосовых данных.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит средство для генерации заданной последовательности, которая имеет шумоподобные характеристики и устойчива к ошибкам кадра голосовых данных, и средство для передачи заданной последовательности через кодек голосовых данных.

Согласно еще одному варианту осуществления, способ получения неголосовых данных, внедренных в пакет вокодера, содержит этапы, на которых принимают и декодируют пакет вокодера, фильтруют декодированный пакет вокодера, пока не будет обнаружен сигнал синхронизации, вычисляют смещение хронирования на основании сигнала синхронизации, и извлекают неголосовые данные, внедренные в декодированный пакет вокодера, на основании смещения хронирования.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит приемник, предназначенный для приема и декодирования пакета вокодера, фильтр, предназначенный для фильтрации декодированного пакета вокодера, пока не будет обнаружен сигнал синхронизации, калькулятор, предназначенный для вычисления смещения хронирования на основании сигнала синхронизации, и экстрактор, предназначенный для извлечения неголосовых данных, внедренных в декодированный пакет вокодера, на основании смещения хронирования.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит средство для приема и декодирования пакета вокодера, средство для фильтрации декодированного пакета вокодера, пока не будет обнаружен сигнал синхронизации, средство для вычисления смещения хронирования на основании сигнала синхронизации, и средство для извлечения неголосовых данных, внедренных в декодированный пакет вокодера, на основании смещения хронирования.

Согласно еще одному варианту осуществления, способ управления передачами исходного терминала от конечного терминала во внутриполосной системе связи содержит этапы, на которых передают стартовый сигнал от конечного терминала, прерывают передачу стартового сигнала по обнаружении первого принятого сигнала, передают сигнал NACK от конечного терминала, прерывают передачу сигнала NACK по обнаружении успешно принятого сообщения данных исходного терминала, передают сигнал ACK от конечного терминала, и прерывают передачу сигнала ACK после передачи заданного количества сигналов ACK.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит процессор, запоминающее устройство, находящееся в электронной связи с процессором, инструкции, хранящиеся в запоминающем устройстве, причем инструкции предписывают выполнение этапов, на которых передают стартовый сигнал от конечного терминала, прерывают передачу стартового сигнала по обнаружении первого принятого сигнала, передают сигнал NACK от конечного терминала, прерывают передачу сигнала NACK по обнаружении успешно принятого сообщения данных исходного терминала, передают сигнал ACK от конечного терминала, и прерывают передачу сигнала ACK после передачи заданного количества сигналов ACK.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство для управления передачами исходного терминала от конечного терминала во внутриполосной системе связи содержит средство для передачи стартового сигнала от конечного терминала, средство для прерывания передачи стартового сигнала по обнаружении первого принятого сигнала, средство для передачи сигнала NACK от конечного терминала, средство для прерывания передачи сигнала NACK по обнаружении успешно принятого сообщения данных исходного терминала, средство для передачи сигнала ACK от конечного терминала, и средство для прерывания передачи сигнала ACK после передачи заданного количества сигналов ACK.

Согласно еще одному варианту осуществления, способ управления передачами исходного терминала от исходного терминала во внутриполосной системе связи содержит этапы, на которых обнаруживают сигнал запроса на исходном терминале, передают сигнал синхронизации от исходного терминала по обнаружении сигнала запроса, передают сегмент пользовательских данных от исходного терминала с использованием первой схемы модуляции и прерывают передачу сегмента пользовательских данных по обнаружении первого принятого сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит процессор, запоминающее устройство, находящееся в электронной связи с процессором, инструкции, хранящиеся в запоминающем устройстве, причем инструкции предписывают выполнение этапов, на которых обнаруживают сигнал запроса на исходном терминале, передают сигнал синхронизации от исходного терминала по обнаружении сигнала запроса, передают сегмент пользовательских данных от исходного терминала с использованием первой схемы модуляции и прерывают передачу сегмента пользовательских данных по обнаружении первого принятого сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство для управления передачами исходного терминала от исходного терминала во внутриполосной системе связи содержит средство для обнаружения сигнала запроса на исходном терминале, средство для передачи сигнала синхронизации от исходного терминала по обнаружении сигнала запроса, средство для передачи сегмента пользовательских данных от исходного терминала с использованием первой схемы модуляции и средство для прерывания передачи сегмента пользовательских данных по обнаружении первого принятого сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления, способ управления двунаправленными передачами данных от конечного терминала во внутриполосной системе связи содержит этапы, на которых передают сигнал отправки от конечного терминала, прерывают передачу сигнала отправки по обнаружении первого принятого сигнала, передают сигнал синхронизации от конечного терминала, передают сегмент пользовательских данных от конечного терминала с использованием первой схемы модуляции и прерывают передачу сегмента пользовательских данных по обнаружении второго принятого сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство содержит процессор, запоминающее устройство, находящуюся в электронной связи с процессором, инструкции, хранящиеся в запоминающем устройстве, причем инструкции предписывают выполнение этапов, на которых передают сигнал отправки от конечного терминала, прерывают передачу сигнала отправки по обнаружении первого принятого сигнала, передают сигнал синхронизации от конечного терминала, передают сегмент пользовательских данных от конечного терминала с использованием первой схемы модуляции и прерывают передачу сегмента пользовательских данных по обнаружении второго принятого сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления, устройство для управления двунаправленными передачами данных от конечного терминала во внутриполосной системе связи содержит средство для передачи сигнала отправки от конечного терминала, средство для прерывания передачи сигнала отправки по обнаружении первого принятого сигнала, средство для передачи сигнала синхронизации от конечного терминала, средство для передачи сегмента пользовательских данных от конечного терминала с использованием первой схемы модуляции и средство для прерывания передачи сегмента пользовательских данных по обнаружении второго принятого сигнала.

Согласно еще одному варианту осуществления, система для передачи данных по системе внутриполосной связи от транспортного средства, содержащего бортовую систему (IVS) на диспетчерский пульт общественной безопасности (PSAP) содержит один или несколько датчиков, находящихся в IVS, для обеспечения данных датчика IVS, передатчик IVS, находящийся в IVS, для передачи данных датчика IVS, приемник PSAP, находящийся в PSAP, для приема данных датчика IVS, передатчик PSAP, находящийся в PSAP, для передачи командных данных PSAP, приемник IVS, находящийся в IVS, для приема командных данных PSAP; причем передатчик IVS содержит форматер сообщения IVS для форматирования данных датчика IVS и создания сообщения IVS, процессор IVS для обработки сообщения IVS и создания множества сформированных импульсных сигналов IVS, кодер голосовых данных IVS для кодирования сформированных импульсных сигналов IVS и создания кодированного сигнала IVS, генератор синхронизации IVS для генерации сигнала синхронизации IVS, и контроллер передачи IVS для передачи последовательности сигналов синхронизации IVS и сообщений IVS; причем приемник PSAP содержит детектор PSAP для обнаружения сигнала синхронизации IVS и создания флага синхронизации PSAP, демодулятор PSAP для демодулирования сообщения IVS и создания принятого сообщения IVS; причем передатчик PSAP содержит форматер сообщения PSAP для форматирования командных данных PSAP и создания командного сообщения PSAP, процессор PSAP для обработки командного сообщения PSAP и создания множества сформированных импульсных сигналов PSAP, кодер голосовых данных PSAP для кодирования сформированных импульсных сигналов PSAP и создания кодированного сигнала PSAP, генератор синхронизации PSAP для генерации сигнала синхронизации PSAP и контроллер передачи PSAP для передачи последовательности сигналов синхронизации PSAP и командных сообщений PSAP; причем приемник IVS содержит детектор IVS для обнаружения сигнала синхронизации PSAP и создания флага синхронизации IVS и демодулятор IVS для демодулирования сообщений PSAP и создания принятого сообщения PSAP.

Краткое описание чертежей

Аспекты и соответствующие преимущества описанных здесь вариантов осуществления явствуют из нижеследующего подробного описания, приведенного совместно с прилагаемыми чертежами, в которых:

фиг. 1 - схема варианта осуществления исходного и конечного терминалов, которые используют внутриполосный модем для передачи данных через кодек голосовых данных в беспроводной сети связи;

фиг. 2 - схема варианта осуществления модема передачи данных, используемого во внутриполосной системе связи;

фиг. 3A - схема варианта осуществления генератора сигнала синхронизации;

фиг. 3B - схема другого варианта осуществления генератора сигнала синхронизации;

фиг. 3C - схема еще одного варианта осуществления генератора сигнала синхронизации;

фиг. 4 - схема варианта осуществления генератора синхроимпульса;

фиг. 5 - схема варианта осуществления последовательности синхроимпульсов;

фиг. 6A - схема варианта осуществления преамбулы последовательности синхронизации;

фиг. 6B - схема варианта осуществления преамбулы последовательности синхронизации с неперекрывающимися опорными последовательностями;

фиг. 7A - график выходного сигнала корреляции преамбулы синхронизации, где преамбула состоит из неперекрывающихся опорных последовательностей;

фиг. 7B - график выходного сигнала корреляции преамбулы синхронизации, где преамбула состоит из перекрывающихся опорных последовательностей;

фиг. 8A - схема варианта осуществления формата сообщения синхронизации;

фиг. 8B - схема другого варианта осуществления формата сообщения синхронизации;

фиг. 8C - схема еще одного варианта осуществления формата сообщения синхронизации;

фиг. 9 - схема варианта осуществления формата сообщения передачи данных;

фиг. 10 - схема варианта осуществления формата составного сообщения синхронизации и передачи данных;

фиг. 11A - график спектральной плотности мощности внутриполосного импульса в виде зависимости сигнала от частоты;

фиг. 11B - график спектральной плотности мощности внутриполосного тона в виде зависимости сигнала от частоты;

фиг. 12 - схема варианта осуществления модулятора данных с использованием редких импульсов;

фиг. 13 - схема варианта осуществления представления символа данных в виде редкого импульса;

фиг. 14A - схема варианта осуществления размещения сформированных импульсов в кадре модуляции с использованием циклического метода;

фиг. 14B - схема варианта осуществления размещения сформированных импульсов в кадре модуляции в качестве типичного примера уровня техники;

фиг. 15A - схема варианта осуществления контроллера детектора и приемника сигнала синхронизации;

фиг. 15B - схема еще одного варианта осуществления контроллера детектора и приемника сигнала синхронизации;

фиг. 16 - схема варианта осуществления детектора синхроимпульсов;

фиг. 17A - схема варианта осуществления детектора преамбулы синхронизации;

фиг. 17B - схема еще одного варианта осуществления детектора преамбулы синхронизации;

фиг. 18a - схема варианта осуществления контроллера детектора синхронизации;

фиг. 18b - схема еще одного варианта осуществления контроллера детектора синхронизации;

фиг. 19 - схема варианта осуществления регулятора хронирования приема;

фиг. 20 - схема варианта осуществления модема приема данных, используемого во внутриполосной системе связи;

фиг. 21 - схема варианта осуществления бортовой системы вызова экстренной службы;

фиг. 22 - схема варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных, передаваемой по нисходящей линии связи на конечном терминале связи, и последовательности ответа данных, передаваемой по восходящей линии связи на исходном терминале связи, причем взаимодействие инициируется конечным терминалом;

фиг. 23A - схема варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных, передаваемой по нисходящей линии связи на конечном терминале связи, и последовательности ответа данных, передаваемой по восходящей линии связи на исходном терминале связи, причем взаимодействие инициируется исходным терминалом;

фиг. 23B - схема еще одного варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса данных, передаваемой по нисходящей линии связи на конечном терминале связи, и последовательности ответа данных, передаваемой по восходящей линии связи на исходном терминале связи, причем взаимодействие инициируется исходным терминалом;

фиг. 24A - схема варианта осуществления взаимодействия двунаправленных последовательности запроса данных и последовательности ответа данных, передаваемых по нисходящей линии связи и по восходящей линии связи;

фиг. 24B - схема еще одного варианта осуществления взаимодействия двунаправленных последовательности запроса данных и последовательности ответа данных, передаваемых по нисходящей линии связи и по восходящей линии связи;

фиг. 25 - схема варианта осуществления формата пакета пользовательских данных, где длина пользовательских данных меньше размера передаваемого пакета;

фиг. 26 - схема варианта осуществления формата пакета пользовательских данных, где длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета;

фиг. 27A - схема варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса передаваемых данных и последовательность ответа передаваемых данных, причем длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета;

фиг. 27B - схема еще одного варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса передаваемых данных и последовательность ответа передаваемых данных, причем длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета;

фиг. 27C - схема еще одного варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса передаваемых данных и последовательность ответа передаваемых данных, причем длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета;

фиг. 27D - схема еще одного варианта осуществления взаимодействия последовательности запроса передаваемых данных и последовательность ответа передаваемых данных, причем длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан вариант осуществления системы передачи внутриполосных данных, который можно реализовать на исходном беспроводном терминале 100. Исходный терминал 100 осуществляет связь с конечным терминалом 600 через каналы связи 501 и 502, сеть 500 и канал связи 503. Примеры подходящих систем беспроводной связи включают в себя системы сотовой телефонной связи, действующие согласно стандартам Global System for Mobile Communication (GSM), Third Generation Partnership Project Universal Mobile Telecommunication System (3GPP UMTS), Third Generation Partnership Project 2 Code Division Multiple Access (3GPP2 CDMA), Time Division Synchronous Code Division Multiple Access (TD-SCDMA) и Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX). Специалисту в данной области техники очевидно, что описанные здесь методы в равной степени можно применять к системе передачи внутриполосных данных, в которой не используется беспроводной канал. Сеть связи 500 включают в себя любую комбинацию маршрутизирующего и/или коммутационного оборудования, линий связи и другой инфраструктуры, пригодной для установления линии связи между исходным терминалом 100 и конечным терминалом 600. Например, канал связи 503 может не являться беспроводным каналом. Исходный терминал 100 нормально действует как устройство голосовой связи.

ПЕРЕДАТЧИК

Низкочастотный передающий тракт 200 обычно маршрутизирует пользовательский сигнал голосовых данных через вокодер, но также способен маршрутизировать через вокодер неголосовые данные в ответ на запрос, поступающий от исходного терминала или сети связи. Маршрутизация неголосовых данных через вокодер имеет преимущество в том, что она исключает необходимость для исходного терминала запрашивать и передавать данные по отдельному каналу связи. Неголосовые данные форматируются в сообщения. Данные сообщения, все еще в цифровом виде, преобразуются в шумоподобный сигнал, состоящий из сформированных импульсов. Информация данных сообщения встраивается в позиции импульсов шумоподобного сигнала. Шумоподобный сигнал кодируется вокодером. Вокодер не настраивается особым образом в зависимости от того, поступает ли на него пользовательский сигнал голосовых данных или неголосовые данные, что обеспечивает преимущество преобразования данных сообщения в сигнал, который можно эффективно кодировать набором параметров передачи, выделенным вокодеру. Кодированный шумоподобный сигнал передается внутри полосы по линии связи. Поскольку передаваемая информация встраивается в позиции импульсов шумоподобного сигнала, надежное обнаружение зависит от восстановления хронирования импульсов относительно границ кадра кодека голосовых данных. Для помощи приемнику в обнаружении внутриполосной передачи, вокодер генерирует и кодирует заданный сигнал синхронизации до передачи данных сообщения. Протокольная последовательность синхронизации, управления и сообщений передается для обеспечения надежного обнаружения и демодуляции неголосовых данных на приемнике.

Возвращаясь к низкочастотному передающему тракту 200, входной аудиосигнал S210 поступает на микрофон и процессор 215 входного аудиосигнала и переносится через мультиплексор 220 на кодер 270 вокодера, где генерируются сжатые вокализованные пакеты. Подходящий процессор входного аудиосигнала обычно включает в себя схему для преобразования входного сигнала в цифровой сигнал и формирователь сигнала для формирования цифрового сигнала, например низкочастотный фильтр. Примеры подходящих вокодеров включают в себя те, которые отвечают нижеследующим основным стандартам: GSM-FR, GSM-HR, GSM-EFR, EVRC, EVRC-B, SMV, QCELP13K, IS-54, AMR, G.723.1, G.728, G.729, G.729.1, G.729a, G.718, G.722.1, AMR-WB, EVRC-WB, VMR-WB. Кодер 270 вокодера выдает пакеты голосовых данных на передатчик 295 и антенну 296, и пакеты голосовых данных передаются по каналу связи 501.

Запрос на передачу данных может инициироваться исходным терминалом или через сеть связи. Запрос S215 на передачу данных деактивирует тракт голосовых данных через мультиплексор 220 и активирует тракт передаваемых данных. Входные данные S200 подвергаются предварительной обработке форматером 210 сообщений данных и выводятся как «передаваемое сообщение» S220 на модем 230 передачи данных. Входные данные S200 могут включать в себя информацию пользовательского интерфейса (UI), информацию позиции/положения пользователя, метки времени, информацию датчиков оборудования или другие необходимые данные. Пример подходящего форматера 210 сообщений данных включает в себя схему для вычисления и присоединения битов циклического избыточностного контроля (CRC) к входным данным, обеспечения буферной памяти повторной передачи, реализации кодирования контроля ошибок, например, смешанного автоматического запроса повторной передачи (HARQ), и перемежения входных данных. Модем 230 передачи данных преобразует передаваемое сообщение S220 в сигнал данных «передаваемые данные» S230, который маршрутизируется через мультиплексор 220 на кодер 270 вокодера. По завершении передачи данных тракт голосовых данных через мультиплексор 220 может повторно активироваться.

На фиг. 2 показана подходящая иллюстративная блок-схема модема 230 передачи данных, показанного на фиг. 1. Три сигнала, «выходной сигнал синхронизации» S245, «выходной сигнал заглушения» S240 и «выходной сигнал модулятора передачи» S235 могут мультиплексироваться по времени через мультиплексор 259 в выходной сигнал «передаваемые данные» S230. Следует понимать, что сигналы «выходной сигнал синхронизации» S245, «выходной сигнал заглушения» S240 и «выходной сигнал модулятора передачи» S235 могут выводиться в передаваемые данные S230 в различных порядках и комбинациях. Например, «выходной сигнал синхронизации» S245 можно передавать до каждого сегмента данных выходного сигнала S235 модулятора передачи. Альтернативно, «выходной сигнал синхронизации» S245 можно передавать непосредственно до завершения выходного сигнала S235 модулятора передачи при передаче выходного сигнала заглушения S240 между сегментами данных выходного сигнала S235 модулятора передачи.

Выходной сигнал синхронизации S245 - это сигнал синхронизации, используемый для установления хронирования на принимающем терминале. Сигналы синхронизации требуются для установления хронирования для передаваемых внутриполосных данных, поскольку информация данных встраивается в позиции импульсов шумоподобного сигнала. На фиг. 3A показана подходящая иллюстративная блок-схема генератора 240 синхросигнала, показанного на фиг. 2. Три сигнала, «синхроимпульс» S241, «выходной сигнал активизации» S236 и «выходной сигнал преамбулы синхронизации» S242 могут мультиплексироваться по времени через мультиплексор 247 в выходной сигнал синхронизации S245. Следует понимать, что синхроимпульс S241, выходной сигнал активизации S236 и выходной сигнал преамбулы синхронизации S242 могут выводиться в выходной сигнал синхронизации S245 в различных порядках и комбинациях. Например, на фиг. 3B показано, что генератор 240 синхросигнала состоит из выходного сигнала активизации S236 и выходного сигнала преамбулы синхронизации S242, где выходной сигнал активизации S236 можно передавать до каждого выходного сигнала преамбулы синхронизации S242. Альтернативно, на фиг. 3C показано, что генератор 240 синхросигнала состоит из синхроимпульса S241 и выходного сигнала преамбулы синхронизации S242, где синхроимпульс S241 можно передавать до каждого выходного сигнала преамбулы синхронизации S242.

Согласно фиг. 3A, синхроимпульс S241 используется для установления грубого хронирования на приемнике и состоит из, по меньшей мере, одного синусоидального частотного сигнала, имеющего заданную частоту дискретизации, последовательность и длительность, и генерируется синхроимпульсом 250, показанным на фиг. 4. Синусоида частоты 1 251 представляет двоичные данные +1, и Синусоида частоты 2 252 представляет двоичные данные -1. Примеры подходящих сигналов включают в себя синусоиды постоянной частоты в голосовом диапазоне, например 395 Гц, 540 Гц и 512 Гц для одного синусоидального сигнала и 558 Гц, 1035 Гц и 724 Гц для другого синусоидального сигнала. Последовательность 253 синхроимпульсов определяет, какой частотный сигнал мультиплексируется через мультиплексор 254. Информационная последовательность, модулирующая синхроимпульс, должна обладать хорошими свойствами автокорреляции. Примером подходящей последовательности 253 синхроимпульсов является код Баркера длиной 7, показанный на фиг. 5. Для каждого символа '+', на синхроимпульсе S241 выводится синусоида частоты 1, и для каждого символа '-', выводится синусоида частоты 2.

Согласно фиг. 3A, выходной сигнал S242 преамбулы синхронизации используется для установления точного (на основе выборок) хронирования на приемнике и состоит из заданного шаблона данных, известного на приемнике. Подходящим примером заданного шаблона данных выходного сигнала S242 преамбулы синхронизации является «последовательность преамбулы синхросигнала» 241, показанная на фиг. 6A. Составная последовательность преамбулы 245 генерируется путем конкатенации нескольких периодов псевдошумовой (PN) последовательности 242 с результатом перекрытия и суммирования PN последовательности 242 и инвертированной версии PN последовательности 244. Символы '+' в составной последовательности преамбулы 245 представляют двоичные данные +1, и символы '-' представляют двоичные данные -1. Другой подходящий пример вставляет выборки с нулевым значением между битами данных PN последовательности. Это обеспечивает временное расстояние между битами данных для учета эффектов “размывания”, обусловленных характеристиками полосового фильтра канала, которые приводят к распространению энергии бита данных по нескольким битовым интервалам времени.

Вышеописанное построение преамбулы синхросигнала с использованием сочлененных периодов PN последовательности с перекрывающимися сегментами инвертированных версий PN последовательности обеспечивает преимущества сокращения времени передачи, улучшения корреляционных свойств и улучшения характеристик обнаружения. Преимущества приводят к преамбуле, которая является устойчивой к ошибкам передачи кадра голосовых данных.

За счет перекрытия PN сегментов, результирующая составная преамбула синхросигнала состоит из меньшего количества битов в последовательности по сравнению с версией без перекрытия, благодаря чему сокращается полное время, необходимое для передачи составной последовательности преамбулы 245.

Для иллюстрации улучшения корреляционных свойств перекрывающейся преамбулы синхросигнала, на фиг. 7A и фиг. 7B показано сравнение между корреляцией PN последовательности 242 с неперекрывающейся составной последовательностью преамбулы 245b, показанной на фиг. 6B, и корреляция PN последовательности 242 с перекрывающейся последовательностью преамбулы составного синхросигнала 245, показанной на фиг. 6A. На фиг. 7A показаны главные пики корреляции, положительные и отрицательные, а также малые пики корреляции, расположенные между главными пиками для неперекрывающейся последовательности преамбулы составного синхросигнала 245b. Отрицательный пик 1010 возникает вследствие корреляции PN последовательности 242 с первым инвертированным сегментом неперекрывающейся составной последовательности преамбулы 245b. Положительные пики корреляции 1011, 1012, 1013, возникают вследствие корреляции PN последовательности 242 с тремя соединенными сегментами PN последовательности 242, которые составляют среднюю секцию неперекрывающейся составной последовательности преамбулы 245b. Отрицательный пик 1014 возникает вследствие корреляции PN последовательности 242 со вторым инвертированным сегментом неперекрывающейся составной последовательности преамбулы 245b. Согласно фиг. 7A, малый пик корреляции 1015, соответствующий смещению в 3 выборки от первого положительного пика корреляции 1011 демонстрирует величину приблизительно 5 (1/3 величины главных пиков). На фиг. 7B показано несколько главных пиков корреляции, положительных и отрицательных, а также малые пики корреляции между главными пиками для перекрывающейся последовательности преамбулы составного синхросигнала 245. Согласно фиг. 7B, малый пик корреляции 1016, соответствующий смещению в 3 PN выборки от первого положительного пика корреляции 1011 демонстрирует величину 3 (1/5 величины главных пиков). Чем меньше величина малого пика корреляции 1016 для перекрывающейся преамбулы, показанного на фиг. 7B, тем меньше происходит ложных обнаружений главных пиков корреляции преамбулы по сравнению с иллюстративным неперекрывающимся малым пиком 1015, показанным на фиг. 7A.

Как показано на фиг. 7B, генерируется пять главных пиков при корреляции PN последовательности 242 с последовательностью преамбулы составного синхросигнала 245. Показанный шаблон (1 отрицательный пик, 3 положительных пика и 1 отрицательный пик) позволяет определять хронирование кадра на основании любых 3 обнаруженных пиков и соответствующих временных расстояний между пиками. Комбинация 3 обнаруженных пиков с соответствующим временным расстоянием всегда уникальна. Аналогичное описание шаблона пиков корреляции представлено в таблице 1, где пики корреляции обозначены '-' для отрицательного пика и '+' для положительного пика. Метод использования уникального шаблона пиков корреляции имеет преимущество для внутриполосных систем, поскольку уникальный шаблон компенсирует возможные потери кадров голосовых данных, например, в силу плохих канальных условий. Потеря кадра голосовых данных также может приводить к потере пика корреляции. Имея уникальный шаблон пиков корреляции, разделенных заданными временными расстояниями, приемник может надежно обнаруживать преамбулу синхросигнала даже с потерей кадров голосовых данных, которая приводит к потере пиков корреляции. В таблице 2 представлено несколько примеров комбинаций 3 обнаруженных пиков в шаблоне (в каждом примере утрачено 2 пика). Каждая ячейка в таблице 2, представляет уникальный шаблон пиков и временных расстояний между пиками. Пример 1 в таблице 2 демонстрирует обнаруженные пики 3, 4 и 5 (пики 1 и 2 потеряны), в результате чего получается шаблон '+ + -' с одним заданным расстоянием между любыми двумя пиками. Примеры 2 и 3 в таблице 2 также демонстрируют шаблон '+ + -', однако расстояния различны. Пример 2 имеет два заданных расстояния между обнаруженными пиками 2 и 4, а Пример 3 имеет два заданных расстояния между обнаруженными пиками 3 и 5. Поэтому Примеры 1, 2 и 3 представляют уникальный шаблон, из которого можно вывести хронирование кадра. Следует понимать, что обнаруженные пики могут выходить за пределы границ кадра, но что уникальные шаблоны и заданные расстояния все еще применяются.

Таблица 1   Номер пика корреляции   1 2 3 4 5 Полярность пика корреляции - + + + -

Таблица 2   Номер пика корреляции   1 2 3 4 5 Обнаруженные пики корреляции Пример 1     + + - Пример 2   +   + - Пример 3   + +   - Пример 4   + + +   Пример 5 -     + - Пример 6 -   +   - Пример 7 -   + +   Пример 8 - +     - Пример 9 - +   +   Пример 10 - + +    

Специалисту в данной области техники очевидно, что можно использовать другую последовательность преамбулы, приводящую к другому шаблону пиков корреляции по сравнению с показанной на фиг. 7B и в Таблице 1. Специалисту в данной области техники также очевидно, что можно использовать множественные шаблоны пиков корреляции для идентификации разных режимов работы или передачи информационных битов. Пример альтернативного шаблона пиков корреляции представлен в таблице 3. Шаблон пиков корреляции, представленный в таблице 3, поддерживает уникальный шаблон, из которого можно вывести хронирование кадра, как описано выше. Наличие множественных шаблонов пиков корреляции имеет преимущество в идентификации разных конфигураций передатчика на приемнике, например, форматов сообщений или схем модуляции.

Таблица 3   Номер пика корреляции   1 2 3 4 5 Полярность пика корреляции + - - - +

Согласно фиг. 3A, выходной сигнал активизации S236 используется для инициирования активизации кодера 270 вокодера из неактивного состояния, состояния низкой скорости передачи данных или состояния прерывистой передачи. Выходной сигнал активизации S236 также можно использовать для блокирования перехода кодера 270 вокодера в неактивное состояние, состояние низкой скорости передачи данных или состояние прерывистой передачи. Выходной сигнал активизации S236 генерируется генератором 256 сигнала активизации. Сигналы активизации предпочтительны при передаче внутриполосных данных через вокодеры, которые реализуют неактивное состояние, состояние прерывистой передачи (DTX), или работают на пониженной скорости передачи данных в течение неактивных сегментов голосовых данных, для минимизации задержки запуска, которая может происходить при переходе из неактивного голосового состояния в активное голосовое состояние. Сигналы активизации также можно использовать для идентификации характеристики режима передачи; например, применяемого типа схемы модуляции. Первым примером подходящего выходного сигнала активизации S236 является единичный синусоидальный сигнал постоянной частоты в голосовом диапазоне, например 395 Гц. В этом первом примере, сигнал активизации блокирует переход кодера 270 вокодера в неактивное состояние, DTX или состояние низкой скорости передачи данных. В этом первом примере, приемник игнорирует передаваемый выходной сигнал активизации S236. Вторым примером подходящего выходного сигнала активизации S236 является сигнал, состоящий из множественных синусоидальных сигналов, каждый из которых идентифицирует конкретную схему модуляции данных, например, 500 Гц для схемы модуляции 1 и 800 Гц для схемы модуляции 2. В этом втором примере, сигнал активизации блокирует переход кодера 270 вокодера в неактивное состояние, DTX или состояние низкой скорости передачи данных. В этом втором примере, приемник использует передаваемый выходной сигнал активизации S236 для идентификации схемы модуляции данных.

Примером составного выходного сигнала синхронизации S245 является сигнал, состоящий из мультиплексированных синхроимпульса S241 и выходного сигнала преамбулы синхронизации S242, как показано на фиг. 8A. Tsb 701 и Tsp 702 представляют промежутки времени, в течение которых передается каждый сигнал. Пример подходящего диапазона для Tsb составляет 120-140 миллисекунд и для Tsp составляет 40-200 миллисекунд. Другим примером составного выходного сигнала синхронизации S245 является сигнал, состоящий из мультиплексированных выходного сигнала активизации S236 и выходного сигнала преамбулы синхронизации S242, как показано на фиг. 8B. Twu 711 и Tsp 702 представляют промежутки времени, в течение которых передается каждый сигнал. Пример подходящего диапазона для Twu составляет 10-60 миллисекунд и для Tsp составляет 40-200 миллисекунд. Еще одним примером составного выходного сигнала синхронизации S245 является сигнал, состоящий из мультиплексированных выходного сигнала активизации S236, синхроимпульса S241 и выходного сигнала преамбулы синхронизации S242, как показано на фиг. 8C. Twu 711, Tsp1 721, Tsb 701, Tsp2 722 представляют промежутки времени, в течение которых передается каждый сигнал. Пример подходящего диапазона для Twu составляет 20-80 миллисекунд, для Tsp1 составляет 40-200 миллисекунд, для Tsb составляет 120-140 миллисекунд, и для Tsp2 составляет 40-200 миллисекунд.

Согласно фиг. 2, подходящим примером выходного сигнала S235 модулятора передачи является сигнал, генерируемый модулятором 235 с использованием позиционно-импульсной модуляции (ПИМ) импульсами модуляции особой формы. Этот метод модуляции позволяет снизить искажения при кодировании и декодировании вокодерами разных типов. Дополнительно, этот метод обеспечивает хорошие свойства автокорреляции и допускает простое обнаружение приемником, согласованным с формой волны. Кроме того, сформированные импульсы не имеют тональной структуры; вместо этого, сигналы приобретают шумоподобный частотный спектр, а также сохраняют шумоподобную акустическую характеристику. Пример спектральной плотности мощности сигнала на основании сформированных импульсов показан на фиг. 11A. Как можно видеть из фиг. 11A, спектральная плотность мощности демонстрирует шумоподобную характеристику по внутриполосному диапазону частот (постоянная энергия на протяжении диапазона частот). Напротив, пример спектральной плотности мощности сигнала с тональной структурой показан на фиг. 11B, где данные представлены тонами на частотах, приблизительно 400 Гц, 600 Гц и 1000 Гц. Как явствует из фиг. 11B, спектральная плотность мощности демонстрирует “всплески” значительной энергии по внутриполосному диапазону частот на частотах тонов и их гармониках.

На фиг. 12 показана иллюстративная блок-схема модулятора 235, показанного на фиг. 2. Генератор 238 редких импульсов вырабатывает импульсы, соответствующие входному сигналу «передаваемое сообщение» S220 с использованием позиционно-импульсной модуляции, и затем формирователь 239 импульсов формирует импульсы для создания сигнала, обеспечивающего повышенное качество кодирования на кодере вокодера. Подходящий пример редкого импульса показан на фиг. 13. Временная ось делится на кадры модуляции длительностью T _MF. В течение каждого такого кадра модуляции, задается ряд моментов времени t ₀, t ₁,…, t _m-1 относительно границы кадра модуляции, которые идентифицируют возможные позиции базового импульса p(t). Например, импульс 237 в позиции t ₃ обозначается как p(t-t ₃ ). Информационные биты передаваемого сообщения S220, поступающие на модулятор 235, отображаются в символы с соответствующим переходом в позиции импульсов согласно таблице отображения. Импульс также можно формировать с помощью преобразования полярности, +p(t). Таким образом, символы можно представлять одним из 2m разных сигналов в кадре модуляции, где m представляет количество моментов времени, заданных для кадра модуляции, и коэффициент 2 представляет положительную и отрицательную полярность.

Пример подходящего отображения позиции импульса представлен в таблице 4. В этом примере, модулятор отображает 4-битовый символ для каждого кадра модуляции. Каждый символ выражается в виде позиции k формы импульса p(n-k) и знака импульса. В этом примере, T _MF равно 4 миллисекундам, что дает 32 возможные позиции для частоты дискретизации 8 КГц. Импульсы разделяются 4 моментами времени, что приводит к назначению 16 разных комбинаций позиции и полярности импульса. В этом примере, эффективная скорость передачи данных равна 4 бита на символ в 4-миллисекундный период или 1000 бит/с.

Таблица 4 Символ Импульс десятеричное двоичное 0 0000 p(n-0) 1 0001 p(n-4) 2 0010 p(n-8) 3 0011 p(n-12) 4 0100 p(n-16) 5 0101 p(n-20) 6 0110 p(n-24) 7 0111 p(n-28) 8 1000 -p(n-28) 9 1001 -p(n-24) 10 1010 -p(n-20) 11 1011 -p(n-16) 12 1100 -p(n-12) 13 1101 -p(n-8) 14 1110 -p(n-4) 15 1111 -p(n-0)

Еще один пример подходящего отображения позиции импульса представлен в таблице 5. В этом примере, модулятор отображает 3-битовый символ для каждого кадра модуляции. Каждый символ выражается в виде позиции k формы импульса p(n-k) и знака импульса. В этом примере, T _MF равен 2 миллисекундам, что дает 16 возможных позиций для частоты дискретизации 8 КГц. Импульсы разделяются 4 моментами времени, что приводит к назначению 8 разных комбинаций позиции и полярности импульса. В этом примере, эффективная скорость передачи данных равна 3 битам на символ в 2-миллисекундный период или 1500 бит/с.

Таблица 5 Символ Импульс десятеричное двоичное 0 000 p(n) 1 001 p(n-4) 2 010 p(n-8) 3 011 p(n-12) 4 100 -p(n-12) 5 101 -p(n-8) 6 110 -p(n-4) 7 111 -p(n)

Для повышения устойчивости в плохих канальных условиях, модулятор 235 может увеличивать длительность кадра модуляции T _MF, в то же время, поддерживая постоянное количество моментов времени t ₀, t ₁, …, t _m-1. Этот метод позволяет помещать увеличенное временное расстояние между импульсами, что обеспечивает более надежное обнаружение. Пример подходящего отображения позиции импульса включают в себя T _MF, равное 4 миллисекундам, что дает 32 возможные позиции для частоты дискретизации 8 КГц. Как и в предыдущем примере, если импульсы разделяются 4 моментами времени, отображение приводит к назначению 16 разных комбинаций позиции и полярности импульса. Однако, в этом примере, разделение между моментами времени увеличивается в 2 раза по сравнению с предыдущим примером, что дает 8 разных комбинаций позиции и полярности импульса. В подходящем примере, модулятор 235 может переключаться между разными картами позиций импульсов или длительностями кадра модуляции в зависимости от сигнала обратной связи, указывающего канальные условия или успех передачи. Например, модулятор 235 может начать передачу с использованием T _MF 2 миллисекунды, затем перейти к T _MF 4 миллисекунды, если оказывается, что канальные условия плохи.

Для повышения устойчивости с определенными вокодерами модулятор 235 может изменять начальное смещение по времени в карте позиций импульсов. Пример подходящего отображения позиции импульса представлен в таблице 6. В этом примере, модулятор отображает 3-битовый символ для каждого кадра модуляции. Каждый символ выражается в виде позиции k формы импульса p(n-k) и знака импульса. В этом примере, T _MF равно 2 миллисекундам, что дает 16 возможных позиций для частоты дискретизации 8 КГц. Начальное смещение устанавливается равным 1 моменту времени, и импульсы разделяются 4 моментами времени, что приводит к назначению 8 разных комбинаций позиции и полярности импульса, как показано в таблице.

Таблица 6 Символ Импульс десятеричное двоичное 0 000 p(n-1) 1 001 p(n-5) 2 010 p(n-9) 3 011 p(n-13) 4 100 -p(n-13) 5 101 -p(n-9) 6 110 -p(n-5) 7 111 -p(n-1)

Следует понимать, что сокращение количества моментов времени разделения приводит к увеличению количества битов на символ и, таким образом, к увеличению скорости передачи данных. Например, если T _MF равно 4 миллисекундам, результирующее количество возможных позиций для частоты дискретизации 8 КГц равно 32 с учетом положительной или отрицательной полярности для каждого, что дает 64 разных сигнала, если не включено никакого разделения. Для 64-позиционной карты, количество поддерживаемых битов на символ равно 6, и результирующая эффективная скорость передачи данных составляет 1500 битов в секунду. Следует понимать, что для достижения желаемой эффективной битовой скорости можно использовать разные комбинации T _MF и частоты дискретизации.

Примером подходящего формирователя 239 импульсов является преобразование на основе корня из приподнятого косинуса в виде:

где β - коэффициент сглаживания, 1/T_s - максимальная символьная скорость, и t - момент времени дискретизации.

Для предыдущего примера с 32 возможными позициями импульсов (моментами времени), следующее преобразование генерирует форму импульса в виде корня из приподнятого косинуса, где количество нулей до первого ненулевого элемента импульса определяет точную позицию импульса в кадре.

r(n) = [0 0 0 40   -200 560 -991 -1400   7636 15000 7636 -1400   -991 560 -200 40   0 0 0 0   0 0 0 0   0 0 0 0   0 0 0 0]

Следует понимать, что преобразование можно сокращать или удлинять для различных вариантов размеров кадра модуляции.

На фиг. 14A показан пример размещения импульса в кадре модуляции для генерации конкретной записи в алфавите модуляции. Согласно фиг. 14A, импульс представлен 13 выборками, показанными как P0 - P12, где каждая выборка представляет ненулевые элементы r(n), показанного в предыдущем примере. На фиг. 14B приведен пример типичной реализации, отвечающей уровню техники. Согласно фиг. 14B, импульс располагается со смещением 7 в кадре модуляции T_MF(n) 1003, и “хвостовая” часть импульса проходит в следующий кадр модуляции T_MF(n+1) 1004 на 4 выборки (P9-P12). Выборки из кадра модуляции TMF(n) 1003, проходящие в следующий кадр модуляции T_MF(n+1) 1004, как показано на фиг. 14B, приводят к возникновению межсимвольной помехи, если импульсные выборки для кадра T_MF(n+1) располагаются в любой из первых 4 выборок кадра T_MF(n+1), поскольку происходит перекрытие выборок. Альтернативно, согласно “циклическому” методу, показанному на фиг. 14A, хвостовые выборки, которые должны были бы проходить в следующий кадр модуляции, T_MF(n+1) 1004, располагаются в начале текущего кадра модуляции, T_MF(n) 1003. Выборки (P9-P12) переносятся в начало T_MF(n) на места выборок 0-3. Использование циклического метода для генерации алфавита модуляции исключает случаи, когда выборки сформированного импульса проходят в следующий кадр модуляции. Циклический метод имеет преимущество, поскольку он позволяет снизить межсимвольную помеху, возникающую, когда выборки сформированного импульса в текущем кадре проходят в следующий кадр и перекрываются с выборками сформированного импульса в следующем кадре. Специалисту в данной области техники очевидно, что циклический метод можно использовать для любой позиции импульса в кадре модуляции, которая может приводить к распространению выборок на следующий кадр модуляции. Например, для импульса, расположенного со смещением 8 в кадре модуляции T_MF(n) 1003, выборки (P8-P12) будут возвращаться в начало кадра.

Другим примером подходящего формирователя 239 импульсов является амплитудное преобразование сигнала в виде:

Пример амплитудного преобразования сигнала из 32 выборок имеет вид:

r(n) = [-2000 0 6000 -2000   0 0 0 0   0 0 0 0   0 0 0 0   0 0 0 0   0 0 0 0   0 0 0 0   0 0 0 0]

Еще одним примером подходящего формирователя 239 импульсов является синтезирующий фильтр с линейным прогнозированием. Отклик иллюстративного синтезирующего фильтра на основе рекурсивного LPC задается его импульсной характеристикой

и коэффициенты: a(i) = {-6312, 5677, -2377, 1234, -2418, 3519, -2839, 1927, -629, 96}/4096, i = 1, …, 10. Фильтры с линейным прогнозированием хорошо известны в данной области техники. Сначала создается остаточный сигнал r(n) входными символами согласно вышеприведенным таблицам отображения импульсов. Фактическая форма импульса модуляции получается путем фильтрации модулированного сигнала r(n) с помощью h(n).

Специалисту в данной области техники очевидно, что описанные здесь методы в равной степени можно применять к разным формам импульса и преобразованиям. Длины форм волны и схемы модуляции, применяемые к этим формам волны, также могут варьироваться. Кроме того, для представления различных символов в виде импульсов той или иной формы можно использовать полностью некоррелированные (или ортогональные) формы волны. Помимо полярности сформированного импульса, для переноса информации также можно использовать амплитуду сформированного импульса.

Согласно фиг. 2, выходной сигнал заглушения S240 это сигнал, используемый для разделения передач передаваемого сообщения и генерируемый генератором 255 сигнала заглушения. Пример подходящего составного сигнала передаваемых данных S230, состоящего из мультиплексированных выходного сигнала S235 модулятора передачи и выходного сигнала заглушения S240, показан на фиг. 9. Tmu1 731, Td1 732, Tmu2 733, Td2 734, Tmu3 735, Td3 736, и Tmu4 737 представляют промежутки времени, в течение которых передается каждый сигнал. Пример подходящего диапазона для Tmu1, Tmu2, Tmu3 и Tmu4 составляет 10-60 миллисекунд, и для Td1, Td2, и Td3 составляет 300-320 миллисекунд для нормальной работы и 600-640 миллисекунд для устойчивой работы. Примерами подходящей последовательности генератора сигнала заглушения могут быть сигнал в виде последовательности из одних нулей или синусоидальный частотный сигнал. Другой подходящий пример сигнала, используемого для разделения передач передаваемого сообщения, показан на фиг. 10. В этом примере, выходной сигнал активизации S236 и выходной сигнал преамбулы синхронизации S242 предшествуют каждой передаче выходного сигнала S235 модулятора передачи. Специалисту в данной области техники очевидно, что в равной степени можно применять разные комбинации выходного сигнала преамбулы синхронизации S242, выходного сигнала заглушения S240, и выходного сигнала S235 модулятора передачи. Например, выходной сигнал S235 модулятора передачи на фиг. 10 может предшествовать выходному сигналу заглушения S240 или следовать за ним.

ПРИЕМНИК

Согласно фиг. 1, низкочастотный приемный тракт 400 обычно маршрутизирует декодированные пакеты голосовых данных от вокодера на процессор аудиосигнала, но также способен маршрутизировать декодированные пакеты через демодулятор данных. Поскольку неголосовые данные были преобразованы в шумоподобный сигнал и закодированы вокодером на передатчике, вокодер приемника способен эффективно декодировать данные с минимальным искажением. Декодированные пакеты непрерывно отслеживаются на предмет внутриполосного сигнала синхронизации. Если сигнал синхронизации найден, хронирование кадра восстанавливается, и данные декодированного пакета маршрутизируются на демодулятор данных. Данные декодированного пакета демодулируются в сообщения. Сообщения деформатируются и выводятся. Протокольная последовательность, содержащая синхронизацию, управление и сообщения, обеспечивает надежное обнаружение и демодуляцию неголосовых данных.

Пакеты голосовых данных принимаются по каналу связи 502 на приемнике 495 и выводятся на декодер 390 вокодера, где генерируется декодированный сигнал голосовых данных, затем маршрутизируются через демультиплексор 320 на процессор вывода аудиосигнала и громкоговоритель 315, генерирующий выходной аудиосигнал S310.

После обнаружения сигнала синхронизации в «выходном сигнале декодера вокодера» S370 детектором 350 синхросигнала, сигнал S360 управления демультиплексированием приема переключается на тракт приема данных на приемном демультиплексоре 320. Пакеты вокодера декодируются декодером 390 вокодера и маршрутизируются приемным демультиплексором 320 на блок хронирования приема 380, а затем на модем 330 приема данных. Принимаемые данные демодулируются модемом 330 приема данных и перенаправляются на деформатер 301 сообщений данных, где выходные данные S300 становятся доступными пользователю или интерфейсному оборудованию.

Пример подходящего деформатера 301 сообщений данных включают в себя схему для деперемежения данных принимаемого сообщения S320, реализации декодирования контроля ошибок, например, смешанного автоматического запроса повторной передачи (HARQ), и вычисления и проверки битов циклического избыточностного контроля (CRC). Подходящие выходные данные S300 могут включать в себя информацию пользовательского интерфейса (UI), информацию позиции/положения пользователя, метки времени, информацию датчиков оборудования или другие необходимые данные.

На фиг. 15A показана подходящая иллюстративная блок-схема детектора синхросигнала и контроллера приемника 350, показанного на фиг. 1. Выходной сигнал S370 декодера вокодера поступает на детектор 360 синхроимпульсов и детектор 351 преамбулы синхросигнала. Детектор 360 синхроимпульсов обнаруживает передаваемый сигнал «синхроимпульс» выходном сигнале S370 декодера вокодера и генерирует «индекс синхроимпульса» S351. Детектор 351 преамбулы синхросигнала обнаруживает передаваемый выходной сигнал преамбулы синхронизации в выходном сигнале S370 декодера вокодера и генерирует «индекс преамбулы синхросигнала» S353. Сигналы «индекс синхроимпульса» S351 и «индекс преамбулы синхросигнала» S353 поступают на контроллер 370 детектора синхросигнала. Контроллер 370 детектора синхросигнала генерирует в качестве выходных сигналов сигнал S360 управления демультиплексированием приема, который переключает выходной сигнал S370 декодера вокодера на тракт данных S326 или тракт аудио S325, сигнал S365 управления заглушением аудио, который активирует или деактивирует выходной аудиосигнал S310, и сигнал S350 смещения хронирования, который обеспечивает информацию хронирования битов для блока 380 хронирования приема для выравнивания принимаемых данных S326 для демодуляции.

Еще один пример подходящего детектора 350 синхросигнала показан на фиг. 15B. Выходной сигнал S370 декодера вокодера поступает в память 352 и на детектор 351 преамбулы синхросигнала. Память 352 используется для хранения последних выборок выходного сигнала S370 декодера вокодера, который включают в себя принятый выходной сигнал активизации. Подходящим примером памяти 352 является память обратного магазинного типа (FIFO) или оперативная память (ОЗУ). Детектор 351 преамбулы синхросигнала обнаруживает передаваемый выходной сигнал преамбулы синхронизации в выходном сигнале S370 декодера вокодера и выводит сигнал SyncFlag S305. Сигналы «тип модуляции» S306 и SyncFlag S305 поступают на контроллер 370 детектора синхросигнала. Контроллер 370 детектора синхросигнала генерирует сигнал «поиск модуляции» S307, который используется для доступа к памяти 352, нахождения принятого выходного сигнала активизации на основании смещения хронирования S350 и оценивания выходного сигнала активизации для определения типа модуляции, используемого при передаче. Результирующий выявленный тип модуляции выводится из памяти 352 как «тип модуляции» S306. Контроллер 370 детектора синхросигнала также генерирует в качестве выходных сигналов сигнал S360 управления демультиплексированием приема, который переключает выходной сигнал S370 декодера вокодера на тракт данных или тракт аудио, сигнал S365 управления заглушением аудио, который активирует или деактивирует выходной аудиосигнал S310, и сигнал смещения хронирования S350, который обеспечивает информацию хронирования битов для блока 380 хронирования приема для выравнивания принимаемых данных S326 для демодуляции.

Пример подходящего детектора 360 синхроимпульсов показан на фиг. 16. Выходной сигнал S370 декодера вокодера поступает на блок 361 расчета мощности. Примеры подходящего блока 361 расчета мощности включают в себя функцию возведения в квадрат входного сигнала или функцию абсолютного значения, вычисляемую на входном сигнале. Выходной сигнал S370 декодера вокодера также поступает на смесители 362, где он умножается на синфазный и квадратурный компоненты опорной синусоиды частоты 1 363 и синусоиды частоты 2 364 для генерации преобразованных к пониженной частоте компонентов сигнал с частотой 0 Гц. Выходные сигналы смесителя 362 подвергаются низкочастотной фильтрации посредством ФНЧ 365 для устранения высокочастотных продуктов умножения в смешанном выходном сигнале. Иллюстративная передаточная функция подходящего ФНЧ 365 имеет:

где c=0,0554, a ₁=2, a ₂=1, b ₁=-1,9742, b ₂=0,9744. Величины синфазного и квадратичного выходов ФНЧ 365 вычисляются блоком величины 366 и суммируются на сумматоре 367. Выходной сигнал сумматора 367 поступает на согласованный фильтр 368, который согласован с передаваемой последовательностью синхроимпульсов. Согласованные фильтры хорошо известны в технике. В выходном сигнале согласованного фильтра 368 осуществляется поиск максимального пика на блоке 369 поиска максимума. Когда максимум найден на блоке 369 поиска максимума, индекс, соответствующий смещению максимума по времени, выводится в сигнале индекса S351 синхроимпульса.

Пример подходящего детектора 351 преамбулы синхросигнала показан на фиг. 17A. Выходной сигнал S370 декодера вокодера обрабатывается согласованным фильтром 368, который согласован с последовательностью преамбулы синхросигнала. Затем выходной сигнал согласованного фильтра 368 поступает на блок 369 поиска максимума, который ищет максимальный пик. Когда максимум найден на блоке 369 поиска максимума, индекс, соответствующий смещению максимума по времени, выводится в виде индекса S353 преамбулы синхросигнала.

Еще один пример подходящего детектора 351 преамбулы синхросигнала показан на фиг. 17B. Выходной сигнал декодера вокодера S370 обрабатывается фильтром на этапе 452. Подходящим примером фильтра на этапе 452 является редкий фильтр с коэффициентами на основании импульсной характеристики после полосовой фильтрации последовательности преамбулы синхросигнала. Редкий фильтр имеет структуру конечной импульсной характеристики, где некоторые коэффициенты равны нулю, и позволяет снижать вычислительную сложность благодаря уменьшению необходимого количества умножителей вследствие нулевых коэффициентов. Редкие фильтры хорошо известны в технике. На этапе 453 производится поиск в выходном сигнале фильтра на предмет максимальных положительных и отрицательных пиков корреляции, которые согласуются с предполагаемым шаблоном на основании расстояния между отрицательным и положительным пиками корреляции. Например, на этапе 453 следует найти 5 пиков на основании последовательности 245 преамбулы синхросигнала, причем 3 положительных пика соответствуют корреляцию с псевдошумовой (PN) последовательностью 243 и 2 отрицательных пика соответствуют корреляции с инвертированной версией PN последовательности 244. В подходящем примере, детектор синхросигнала должен найти, по меньшей мере, 2 пика, чтобы заявить об обнаружении преамбулы синхросигнала. На этапе 461 отсчитывается количество обнаруженных пиков, и если обнаружено большинство пиков, то флаг индикатора синхросигнала получает значение «истина» на этапе 460, указывающее, что преамбула синхросигнала обнаружена. Подходящий пример большинства обнаруженных пиков составляет 4 из 5 пиков, которые согласуются с предполагаемым шаблоном. Если большинство пиков не обнаружено, то управление переходит к этапу 454, где временное расстояние между положительными пиками, найденными на этапе 453, сравнивается с предполагаемым расстоянием, PeakDistT1. PeakDistT1 задается как функция периода PN последовательности 242, поскольку фильтрация принятой преамбулы относительно PN последовательности 242 должна давать временное расстояние между пиками корреляции, кратное периоду. Если временное расстояние между положительными пиками оказывается в диапазоне PeakDistT1, то амплитуды положительных пиков сверяются с порогом PeakAmpT1 на этапе 455. Подходящий диапазон для PeakDistT1 составляет плюс или минус 2 выборки. PeakAmpT1 является функцией амплитуд ранее найденных пиков. В подходящем примере, PeakAmpT1 задается так, что пики, найденные на этапе 453, отличаются по амплитуде не более чем в 3 раза, и средняя амплитуда пика не превышает половины максимальной амплитуды пика, наблюденной до сих пор. В случае отрицательного результата, либо проверки временного расстояния между положительными пиками на этапе 454, либо проверки амплитуды на этапе 455, временное расстояние между отрицательными пиками проверяется на этапе 456. Если временное расстояние между отрицательными пиками находится в диапазоне PeakDistT2, то амплитуды отрицательных пиков сверяются с порогом PeakAmpT2 на этапе 457. Подходящий диапазон для PeakDistT2 составляет плюс или минус 2 выборки. PeakDistT2 задается как функция периода PN последовательности 242, и PeakAmpT2 задается как функция амплитуд ранее найденных пиков. В случае положительного результата, либо проверки временного расстояния между положительными пиками на этапе 454 и проверки амплитуды положительных пиков на этапе 455, либо проверки временного расстояния между отрицательными пиками на этапе 456 и проверки амплитуды отрицательных пиков на этапе 457, флаг индикатора синхросигнала получает значение «истина» на этапе 460, указывающее, что преамбула синхросигнала обнаружена. В случае отрицательного результата, либо проверки временного расстояния между отрицательными пиками на этапе 456, либо проверки амплитуды отрицательных пиков на этапе 457, флаг индикатора синхросигнала получает значение «ложь» на этапе 458, указывающий преамбула синхросигнала не обнаружена. Следует понимать, что различные порядки и комбинации этапов будут приводить к тем же результатам. Например, обнаружение большинства пиков на этапе 461 можно производить после проверки положительных пиков на этапах 454 и 455.

Пример подходящего контроллера 370 детектора синхросигнала показан на фиг. 18a. Этап 407 является начальным этапом работы контроллера, на котором он инициализирует буферы памяти и устанавливает начальное состояние приемника. На этапе 406, проверяется тип поиска синхросигнала, указывающий, производится ли поиск синхросигнала в принимаемых данных или в тракте приема аудио. Этап 372 выполняется, если поиск синхросигнала осуществляется в тракте приема аудио. С использованием индекса S351 синхроимпульса поиск максимального синхроимпульса и индекса осуществляется по количеству кадров обработки, N1, на этапе 372. На этапе 373 производится определение, удовлетворяют ли максимальный синхроимпульс и индекс, искомые на этапе 372, критерию успешного поиска. Пример подходящего критерия поиска на этапе 373 имеет вид:

(s _{max max}≥Th _SB) и (i _smax≤N _sync N _guard)

где s _{max max} - максимальный из синхроимпульсов, найденных среди N1 кадров обработки, Th _SB - порог обнаружения синхроимпульса, i _smax - индекс максимального синхроимпульса, N _sync - количество искомых кадров обработки, и N _guard - период латентности в кадрах обработки. Если синхроимпульс не найден, управление возвращается к этапу 406, и поиск возобновляется. Если синхроимпульс найден, управление переходит к этапу 374, где генерируется сигнал S365 управления заглушением аудио, препятствующий выводу тракта аудиосигнала на громкоговоритель. На этапе 375 с использованием индекса S353 преамбулы синхросигнала, поиск максимальной преамбулы синхросигнала и индекса осуществляется по количеству кадров обработки, N2. На этапе 376 производится определение, удовлетворяют ли максимальная преамбула синхросигнала и индекс, искомые на этапе 375, критерию успешного поиска. Пример подходящего критерия поиска на этапе 376 имеет вид:

где s _{max max} - максимальный из синхроимпульсов, найденных среди N1 кадров обработки, с ₁ и с ₂ - масштабные коэффициенты, - максимальный из выходных сигналов согласованного фильтра 368 в детекторе 351 преамбулы синхросигнала, - максимальная мощность, поступающая на блок 369 поиска максимума в детекторе 360 синхроимпульсов для индекса максимального синхроимпульса, i _smax. Если преамбула синхросигнала не найдена на этапе 376, управление возвращается к этапу 406, и поиск возобновляется. Если преамбула синхросигнала найдена, сигнал S360 управления демультиплексированием приема генерируется на этапе 378 для переключения на тракт приема данных на демультиплексоре 320. Затем управление переходит к этапу 377, где вычисляется сигнал S350 смещения хронирования. Пример подходящего вычисления смещения хронирования имеет вид:

Смещение хронирования =((i _zmax -N _sync -1)·N _samp)+(k _max·i _zmax)

где i _zmax - индекс при максимальном выходе согласованного фильтра 368 на детекторе 351 преамбулы синхросигнала на протяжении одного кадра, N _sync - количество искомых кадров обработки, N _samp - количество выборок в одном кадре, и k _max - фаза максимального выхода согласованного фильтра 368 на детекторе 351 преамбулы синхросигнала на протяжении одного кадра. Затем управление переходит к этапу 418, где приемный модем 330 активируется сигналом S354 активации приемного модема, и, наконец, возвращается к этапу 406, и поиск возобновляется. Этап 372a выполняется, если поиск синхросигнала осуществляется в тракте передачи данных. Этапы 372a, 373a, 375a и 376a аналогичны этапам 372, 373, 375 и 376 соответственно; основным отличием является то, что тракт аудио не заглушается, и демультиплексор не переключается от принимаемого аудиосигнала к принимаемым данным, когда тип поиска синхросигнала, определенный на этапе 406, является принимаемыми данными.

Еще один пример подходящего контроллера 370 детектора синхросигнала показан на фиг. 18b. Этап 407 является начальным этапом работы контроллера, на котором он инициализирует буферы памяти и устанавливает начальное состояние приемника. На этапе 406, проверяется тип поиска синхросигнала, указывающий, производится ли поиск синхросигнала в принимаемых данных или в тракте приема аудио. Затем управление переходит к этапу 411, где активируется детектор 351 преамбулы. На этапе 412 осуществляется проверка сигнала SyncFlag S305, указывающего, что преамбула синхросигнала найдена, с последующим подтверждением путем повторной проверки SyncFlag S305 всего N раз. Подходящее значение N равно 1 (т.е. обнаруживается только 1 преамбула без подтверждения) для конечного терминала 600 и 3 для исходного терминала 100. Если преамбула синхросигнала найдена, генерируется сигнал S365 управления заглушением аудио, препятствующий выводу тракта аудиосигнала на громкоговоритель. Затем сигнал S360 управления демультиплексированием приема генерируется на этапе 378 для переключения от тракта приема аудио на тракт приема данных на демультиплексоре 320. Затем управление переходит к этапу 377, где вычисляется сигнал S350 смещения хронирования. Пример подходящего вычисления смещения хронирования имеет вид:

Смещение хронирования = PulsePosition+PeakDistance

PulsePosition это временное расстояние от положительного пика корреляции до первого опорного момента времени, и может принимать положительное или отрицательное значение. PeakDistance это временное расстояние между положительным пиком корреляции и отрицательным пиком корреляции. Примером подходящего первого опорного момента времени может быть определенная позиция выборки относительно текущего принятого кадра голосовых данных. Еще один пример подходящего вычисления смещения хронирования имеет вид:

Смещение хронирования = PulsePosition

PulsePosition это временное расстояние от отрицательного пика корреляции до второго опорного момента времени, и может принимать положительное или отрицательное значение. Примером подходящего второго опорного момента времени может быть определенная позиция выборки относительно текущего принятого кадра голосовых данных. Затем управление переходит к этапу 414, где тип модуляции определяется посредством сигнала S307 поиска модуляции путем поиска в памяти 352 в заданной позиции, где должен храниться принятый выходной сигнал активизации. Затем управление переходит к этапу 418, где приемный модем 330 активируется посредством сигнала S354 активации приемного модема. Схема демодуляции, используемая при активации S354 приемного модема, определяется на этапе 418 из входного сигнала «тип модуляции» S306. Наконец, управление возвращается к этапу 406, и поиск возобновляется. Этап 411a выполняется, если поиск синхросигнала осуществляется в тракте приема данных. Этапы 411a и 412a аналогичны этапам 411 и 412 соответственно; основным отличием является то, что тракт аудио не заглушается, и демультиплексор не переключается от принимаемого аудиосигнала к принимаемым данным, когда тип поиска синхросигнала, определенный на этапе 406, является принимаемыми данными. Следует понимать, что различные порядки и комбинации этапов будут приводить к тем же результатам. Например, этап 374 заглушения тракта аудиосигнала и этап 378 переключения тракта можно поменять местами, и это не оказывает влияния на общее обнаружение синхросигнала.

На фиг. 19 показана подходящая иллюстративная блок-схема блока 380 хронирования приема, показанного на фиг. 1. Блок 380 хронирования приема используется для выравнивания границы кадра модуляции в выходных данных декодера 390 вокодера, что позволяет осуществлять демодуляцию в модеме 330 приема данных. Сигнал принимаемых данных S326 поступает в буфер 381, где хранится несколько выборок. Подходящие примеры буфера 381 включают в себя память обратного магазинного типа (FIFO) или оперативную память (ОЗУ). Выборки из буфера 381 поступают на блок 382 переменной задержки, где задержка по времени применяется для выравнивания границы кадра модуляции, в соответствии с сигналом S350 управления смещением хронирования. Подходящая задержка, применяемая на блоке 382 переменной задержки, может представлять собой любое количество выборок от нуля до (размер кадра - 1). Задержанный сигнал выводится в виде отрегулированных принимаемых данных S330.

На фиг. 20 показана подходящая иллюстративная блок-схема модема 330 приема данных, показанного на фиг. 1. Два сигнала демультиплексируются по времени из сигнала S330 отрегулированных принимаемых данных, поступающего через демультиплексор 331 модема приема данных, в сигнал S332 заглушения демультиплексора и принимаемые данные S333 демультиплексора. Сигнал S332 заглушения демультиплексора представляет собой период разделения или заглушения, который может существовать между последовательными принятыми сообщениями и извлекается из сигнала S330 отрегулированных принимаемых данных, если сигнал разделения или заглушения был применен на передатчике. Принимаемые данные S333 демультиплексора представляет собой сигнал принятого модулированного сообщения, поступающий на демодулятор 335. Демодулятор 335 демодулирует информационные биты принятого сообщения из отрегулированных принимаемых данных S330. Модем 330 приема данных использует границу кадра демодуляции, определенную блоком 380 хронирования приема, и индикатор типа демодуляции, определенный контроллером 370 детектора синхросигнала, для определения позиции импульса в сигнале данных и вычисления символа выходных данных на основании позиции импульса в сигнале данных. Примером подходящего демодулятора является коррелятор на основе согласованного фильтра, согласованный со всеми допустимыми циклическими сдвигами формы импульса модуляции, применяемыми модулятором передаваемых данных. Еще одним примером подходящего демодулятора является коррелятор на основе согласованного фильтра, согласованный с версией полосовой фильтрации импульса, применяемой модулятором передаваемых данных, где полосовой фильтр представляет характеристики передачи канала.

СИСТЕМА

На фиг. 21 показан иллюстративный случай использования раскрытых здесь системы и способов. На схеме представлен типичный пример системы бортового вызова экстренной службы (eCall). Транспортное происшествие 950 показано как столкновение двух транспортных средств. Другие подходящие примеры транспортного происшествия 950 включают в себя аварию с участием нескольких транспортных средств, аварию с участием одного транспортного средства, прокол колеса одного транспортного средства, отказ двигателя одного транспортного средства или другие ситуации, где транспортному средству или пользователю требуется помощь. Бортовая система (IVS) 951 установлена на одном или нескольких транспортных средствах, участвующих в транспортном происшествии 950, или может располагаться на самом пользователе. Бортовая система 951 может состоять из описанного здесь исходного терминала 100. Бортовая система 951 осуществляет связь по беспроводному каналу, который может состоять из канала связи 501 восходящей линии связи и канала связи 502 нисходящей линии связи. Бортовая система может принимать запрос на передачу данных по каналу связи или может генерировать его в автоматическом или ручном режиме. Мачта 955 беспроводной связи принимает передачу от бортовой системы 951 и подключена к проводной сети, состоящий из проводной восходящей линии связи 962 и проводной нисходящей линии связи 961. Подходящим примером мачты 955 беспроводной связи является мачта сотовой телефонной связи, состоящая из антенн, приемопередатчиков и оборудования транзитной сети, которые все хорошо известны в технике, для подключения к беспроводным восходящей линии связи 501 и нисходящей линии связи 502. К проводной сети также подключен диспетчерский пульт общественной безопасности (PSAP) 960, который может принимать и обрабатывать информацию об экстренной ситуации, передаваемую бортовой системой 951, и передавать данные. Диспетчерский пульт общественной безопасности 960 может состоять из описанного здесь конечного терминала 600. Связь между бортовой системой 951 и диспетчерским пультом общественной безопасности 960 осуществляется с использованием диаграммы взаимодействия, описанной в следующем разделе.

На фиг. 22 показана иллюстративная диаграмма взаимодействия последовательностей синхронизации и передачи данных между исходным терминалом 100 и конечным терминалом 600. В этом примере, последовательность 810 передачи на восходящей линии связи инициируется конечным терминалом 600. Последовательность 800 передачи на нисходящей линии связи это передача сообщений синхронизации и данных от конечного терминала 600 на исходный терминал 100 и последовательность 810 передачи на восходящей линии связи это передача сообщений синхронизации и данных от исходного терминала 100 на конечный терминал 600. Последовательность 800 передачи на нисходящей линии связи инициируется в момент времени t0 850 конечным терминалом 600 как последовательность 801 синхросигнала. Подходящие примеры последовательности синхросигнала 801 описаны на фиг. 8A, фиг. 8B и фиг. 8C. После последовательности 801 синхросигнала, конечный терминал 600 передает сообщение “Start” 802, предписывающее исходному терминалу 100 начать передавать свою последовательность 810 передачи по восходящей линии связи. Конечный терминал 600 продолжает попеременно передавать синхросигнал 801 и сообщение “Start” 802 и ожидает ответа от исходного терминала 100. В момент времени t1 851 исходный терминал 100, приняв сообщение “Start” 802 от конечного терминала 600, начинает передавать свою собственную последовательность 811 синхросигнала. Подходящие примеры последовательности 811 синхросигнала описаны на фиг. 8A, фиг. 8B и фиг. 8C. После последовательности синхросигнала 811, исходный терминал 100 передает минимальный набор данных или сообщение “MSD” 812 на конечный терминал 600. Подходящий пример данных, содержащих сообщение MSD 812, включают в себя данные датчика или пользователя, форматированные форматером 210 сообщений данных. В момент времени t2 852 конечный терминал 600, приняв сообщение 811 синхронизации от исходного терминала 100, начинает передавать сообщение 803 отрицательного квитирования или “NACK” на исходный терминал 100. Конечный терминал 600 продолжает попеременно передавать синхросигнал 801 и сообщение “NACK” 803, пока успешно не примет сообщение MSD 812 от исходного терминала 100. Подходящий пример успешного приема сообщения MSD 812 включают в себя проверку циклического избыточностного контроля, осуществляемую над сообщением MSD 812. В момент времени t3 853 конечный терминал 600, успешно приняв сообщение MSD, начинает попеременно передавать синхросигнал 801 и сообщение 804 квитирования или “ACK”. Исходный терминал 100 может попытаться отправить сообщение MSD 812 несколько раз (813, 814), пока не примет сообщение “ACK” 804. В подходящем примере, если исходный терминал 100 пытается отправить сообщение MSD более 8 раз, причем каждая попытка является отдельной версией избыточности, он переходит к более устойчивой схеме модуляции, указанной сигналом активизации S236. Подходящий пример более устойчивой схемы модуляции включают в себя увеличение длительности кадра модуляции T _MF с одновременным поддержанием постоянного количества моментов времени, как описано выше. В момент времени t4 854 исходный терминал 100, приняв сообщение “ACK” 804 от конечного терминала 600, прерывает передачу сообщения MSD 814. В подходящем примере, конечный терминал 600 запрашивает повторную передачу, повторно передавая стартовые сообщения 802 после передачи конечным терминалом 600 заданного количества сообщений “ACK” 804.

На фиг. 23A показана еще одна иллюстративная диаграмма взаимодействия последовательностей синхронизации и передачи данных между исходным терминалом 100 и конечным терминалом 600. В этом случае, последовательность 810 передачи на восходящей линии связи инициируется исходным терминалом 100. Последовательность 810 передачи на восходящей линии связи инициируется в момент времени t0 850a исходным терминалом 100 как «голосовые данные» 815 путем настройки низкочастотного передающего тракта 200 исходного терминала 100 на тракт S225 передачи аудио. В момент времени t1 851a исходный терминал 100 настраивает низкочастотный передающий тракт 200 на тракт S230 передачи данных и начинает передавать свою последовательность 811 синхросигнала, сопровождаемую сообщением MSD 812. В момент времени t2 852a конечный терминал 600, приняв сообщение 811 синхронизации от исходного терминала 100, начинает попеременно передавать синхросигнал 801 и сообщение “NACK” 803 на исходный терминал 100. Конечный терминал 600 продолжает попеременно передавать синхросигнал 801 и сообщение “NACK” 803, пока успешно не примет сообщение MSD от исходного терминала 100. В момент времени t3 853, конечный терминал 600, успешно приняв сообщение MSD 813, начинает попеременно передавать синхросигнал 801 и сообщение 804 квитирования или “ACK”. Исходный терминал 100 может пытаться передавать сообщение MSD 812 несколько раз, пока не примет сообщение “ACK” 804, причем каждая попытка является отдельной версией избыточности. В момент времени t4 854 исходный терминал 100, приняв сообщение “ACK” 804 от конечного терминала 600, прерывает передачу сообщения MSD 814.

На фиг. 23B показана еще одна иллюстративная диаграмма взаимодействия последовательностей синхронизации и передачи данных между исходным терминалом 100 и конечным терминалом 600. В этом случае, последовательность передачи на восходящей линии связи 810 инициируется исходным терминалом 100. Вместо того чтобы передавать голосовые данные по восходящей линии связи для инициирования передачи, исходный терминал 100 попеременно передает синхросигнал 811 и сообщение “SEND” 805 в момент времени t0 850b. В момент времени t1 851b конечный терминал 600, приняв сообщение SEND 805 от исходного терминала 100, попеременно передает синхросигнал 801 и сообщение “Start” 802. В момент времени t2 852b исходный терминал 100, приняв сообщение “Start” 802 от конечного терминала 600, передает последовательность 811 синхросигнала, сопровождаемое сообщением MSD 812, на конечный терминал 600. В момент времени t3 853b конечный терминал 600, приняв сообщение 811 синхронизации от исходного терминала 100, попеременно передает синхросигнал 801 и сообщение “NACK” 803 на исходный терминал 100. В момент времени t4 854b конечный терминал 600, успешно приняв сообщение MSD, попеременно передает синхросигнал 801 и сообщение “ACK” 804. Приняв сообщение “ACK” 804 от конечного терминала 600, исходный терминал 100 прерывает передачу сообщения MSD.

На фиг. 24A показана иллюстративная диаграмма взаимодействия последовательностей синхронизации и передачи данных между исходным терминалом 100 и конечным терминалом 600. В этом случае, данные запрашиваются и передаются исходным терминалом 100 и конечным терминалом 600 на восходящей линии связи и нисходящей линии связи, соответственно, при поддержке двусторонней передачи данных. Последовательность передачи на нисходящей линии связи 800 инициируется в момент времени t0 850 конечным терминалом 600 как перемежающиеся последовательность 801 синхросигнала и сообщение “Start” 802. В момент времени t1 851 исходный терминал 100, приняв сообщение “Start” 802 от конечного терминала 600, начинает передавать свою последовательность 811 синхросигнала, сопровождаемую данными 812. В момент времени t2 852, конечный терминал 600 попеременно передает синхросигнал 801 и сообщение “NACK” 803, пока успешно не примет данные 812 от исходного терминала 100, после чего конечный терминал 600 попеременно передает последовательность 801 синхросигнала и сообщение “ACK” 804. В момент времени t4 854 исходный терминал 100, приняв сообщение “ACK” 804 от конечного терминала 600, прерывает свою передачу данных. В момент времени t5 855 конечный терминал 600 попеременно передает последовательность 801 синхросигнала и сообщение “SEND” 805, указывающее запрос на передачу данных на нисходящей линии связи. В момент времени t6 856 исходный терминал 100, обнаружив сообщение “SEND” 805, отвечает перемежающимися последовательностью 811 синхросигнала и сообщением “Start” 816. В момент времени t7 857 конечный терминал 600, обнаружив сообщение “Start” 816, отвечает последовательностью 801 синхросигнала, сопровождаемой данными 806. В момент времени t8 858 исходный терминал 100 попеременно передает последовательность 811 синхросигнала и сообщение “NACK” 817, пока успешно не примет данные 806 от конечного терминала 600, после чего, в момент времени t9 859, исходный терминал 100 попеременно передает последовательность 811 синхросигнала и сообщение “ACK” 818. В момент времени t10 860 конечный терминал 600, приняв сообщение “ACK” 818 от исходного терминала 100, прерывает передачу своих данных 806. Специалисту в данной области техники очевидно, что описанные здесь взаимодействия симметричны и могут инициироваться исходным терминалом 100. Специалисту в данной области техники также очевидно, что последовательность синхросигнала, сообщение Start, сообщение NACK и сообщение ACK, передаваемые по нисходящей линии связи и восходящей линии связи могут быть идентичными или различными.

На фиг. 24B показана еще одна иллюстративная диаграмма взаимодействия последовательностей синхронизации и передачи данных между исходным терминалом 100 и конечным терминалом 600, в которой данные запрашиваются и передаются исходным терминалом 100 и конечным терминалом 600 на восходящей линии связи и нисходящей линии связи, соответственно. Отличие между взаимодействиями фиг. 24B и фиг. 24A возникает в момент t3 853. В этом примере, перемежающиеся синхросигнал 801 и сообщение “SEND” 805 передается конечным терминалом 600 вместо перемежающихся синхросигнала и сообщения “ACK”. В этом примере, сообщение “SEND” 805 служит для указания, что конечный терминал 600 успешно принял данные 812 исходного терминала 100, и приводит к тому, что исходный терминал 100 прерывает свою передачу данных в момент t4 854. Сообщение “SEND” также указывает запрос от конечного терминала 600 на передачу данных по нисходящей линии связи.

На фиг. 25 показана иллюстративная схема построения передаваемого пакета данных, согласно которой длина пользовательских данных меньше длины передаваемого пакета данных. Сегмент пользовательских данных 900 включается в передаваемый пакет данных 806 или 812 совместно с предшествующим индикатором длины 910 и последующей последовательностью битов заполнения 911, которая служит для расширения данных до конца передаваемого пакета данных. Подходящим примером для индикатора длины 910 является значение от 1 до 3 байтов, указывающее длину сегмента пользовательских данных 900. Подходящий пример длины передаваемого пакета данных 806 или 812 может составлять 100-200 байтов. Подходящий пример битов заполнения 911 включает в себя двоичное значение “0”. Специалисту в данной области техники очевидно, что биты заполнения 911 могут иметь двоичное значение “1” или могут быть образованы шаблоном двоичных значений “1” и “0”.

На фиг. 26 показана иллюстративная схема построения передаваемого пакета данных, согласно которой длина пользовательских данных больше длины передаваемого пакета данных. Пользовательские данные 900 делятся на множественные сегменты, так что первый сегмент в сочетании с индикатором длины равен длине передаваемого пакета данных, и последующие сегменты равны длине передаваемого пакета данных. Если длина пользовательских данных не является целым кратным длины передаваемого пакета данных, то последний сегмент содержит заполнение. В примере, показанном на фиг. 26, пользовательские данные разделены на два сегмента. Первый сегмент 901 пользовательских данных включается в передаваемый пакет данных 806 или 812 совместно с предшествующим индикатором длины 910. Второй сегмент 902 пользовательских данных включается в передаваемый пакет данных 806 или 812, и поскольку сегмент меньше длины передаваемого пакета данных, используется заполнение 911 для расширения данных до конца передаваемого пакета данных.

На фиг. 27A показана иллюстративная диаграмма взаимодействия последовательности запроса передаваемых данных и последовательность ответа передаваемых данных, причем длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета. Будучи инициирован стартовыми сообщениями запрашивающего терминала либо в передаче 800 нисходящей линии связи, либо в передаче 810 по восходящей линии связи, в момент времени t20 870, первый передаваемый пакет данных 806 или 812, состоящий из индикатора длины 910 и первого сегмента 901 пользовательских данных, передается отвечающим терминалом. В момент времени t21 871, поскольку отвечающий терминал еще не принял сообщение ACK, он снова начинает передавать пользовательские данные во второй попытке 903. В момент времени t22 872 отвечающий терминал, приняв сообщение ACK, прерывает передачу первого пакета данных 806 или 812. В момент времени t23 873, запрашивающий терминал, оценив индикатор длины 910 для определения, сколько ожидается сегментов, запрашивает следующий передаваемый пакет данных 806 или 812, передавая стартовые сообщения на отвечающий терминал. В момент времени t24 874 отвечающий терминал, приняв стартовое сообщение от запрашивающего терминала, начинает передавать следующий передаваемый пакет данных 806 или 812, состоящий из следующего сегмента 902 пользовательских данных и заполнения 911 (в этом примере следующий передаваемый пакет данных является последним пакетом данных). В момент времени t25 875, отвечающий терминал, приняв сообщение ACK, прерывает свою передачу данных. Специалисту в данной области техники очевидно, что описанные здесь взаимодействия симметричны, в связи с чем каждый из запрашивающего и отвечающего терминалов может быть либо исходным терминалом 100, либо конечным терминалом 600. Специалисту в данной области техники также очевидно, что пользовательские данные могут занимать более двух передаваемых пакетов данных 806 или 812.

На фиг. 27B показана еще одна иллюстративная диаграмма взаимодействия последовательности запроса передаваемых данных и последовательность ответа передаваемых данных, причем длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета. В этом примере, после запроса первого передаваемого пакета данных 806 или 812 посредством стартовых сообщений, передаваемых запрашивающим терминалом, следующие передаваемые пакеты данных 806 или 812 автоматически передаются отвечающим терминалом на основании приема сообщения ACK от запрашивающего терминала. В этом примере, запрашивающий терминал не передает стартовые сообщения для инициирования передачи следующего передаваемого пакета данных 806 или 812 от отвечающего терминала. В момент времени t31 881, отвечающий терминал, приняв сообщение ACK, прерывает передачу первого пакета данных, после чего сразу же начинает передавать следующий передаваемый пакет данных 806 или 812, отделенный только последовательностью синхросигнала. В момент времени t32 882, запрашивающий терминал, приняв последовательность синхросигнала, начинает передавать сообщения NACK, пока успешно не примет передаваемый пакет данных 806 или 812. В момент времени t33 883, успешно приняв передаваемый пакет данных 806 или 812, запрашивающий терминал начинает передавать сообщения ACK. В момент времени t34 884, отвечающий терминал, приняв сообщение ACK, прерывает передачу передаваемого пакета данных 806 или 812.

На фиг. 27C показана еще одна иллюстративная диаграмма взаимодействия последовательности запроса передаваемых данных и последовательность ответа передаваемых данных, причем длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета. В этом примере, после запроса первого передаваемого пакета данных 806 или 812 посредством стартовых сообщений, передаваемых запрашивающим терминалом, следующие передаваемые пакеты данных 806 или 812 автоматически передаются отвечающим терминалом на основании приема сообщения ACK от запрашивающего терминала. В этом примере, запрашивающий терминал не передает стартовые сообщения для инициирования передачи передаваемого пакета данных 806 или 812 от отвечающего терминала и не передает сообщения NACK. В момент времени t41 891, отвечающий терминал, приняв сообщение ACK, прерывает передачу первого пакета данных, после чего сразу же начинает передавать следующий передаваемый пакет данных 806 или 812, отделенный только последовательностью синхросигнала. В момент времени t42 892, успешно приняв передаваемый пакет данных 806 или 812, запрашивающий терминал начинает передавать сообщения ACK. Приняв сообщения ACK, отвечающий терминал прерывает передачу передаваемого пакета данных 806 или 812.

На фиг. 27D показана еще одна иллюстративная диаграмма взаимодействия последовательности запроса передаваемых данных и последовательность ответа передаваемых данных, причем длина пользовательских данных больше размера передаваемого пакета. Фиг. 27D альтернативна иллюстративной диаграмме взаимодействия, показанной на фиг. 27B. В примере, показанном на фиг. 27D, устранен промежуток времени в момент t32 882 между сообщением ACK запрашивающего терминала для первого сегмента 903 пользовательских данных и NACK для следующего сегмента 902 пользовательских данных. Это помогает поддерживать хронирование на отвечающем терминале, чтобы ему не приходилось повторно синхронизироваться с последовательностью синхросигнала запрашивающего терминала.

Специалисту в данной области техники очевидно, что отвечающие терминалы могут автоматически передавать пакеты данных, следующие за первым пакетом данных, не передавая разделитель последовательности синхросигнала. В этом случае последовательность синхросигнала передается один раз до первого передаваемого пакета данных 806 или 812, затем, после приема сообщений ACK, отвечающий терминал автоматически передает следующий пакет данных без передачи синхросигнала. Специалисту в данной области техники также очевидно, что индикатор длины 910 также может передаваться с другими сегментами данных, кроме первого.

В раскрытых здесь диаграммах взаимодействия, могут существовать условия ошибки, на которые нужно реагировать и которые нужно обрабатывать заданным образом. В следующих разделах приведены примеры обработки условий ошибки, соответствующие раскрытым здесь диаграммам взаимодействия. В каждом примере, условие ошибки устанавливается совместно с соответствующим описанием отклика. Специалисту в данной области техники очевидно, что описанную здесь обработку ошибок в равной степени можно применять к исходному или конечному терминалу в вариантах осуществления односторонней или двусторонней связи.

Иллюстративное условие ошибки возникает, когда исходный терминал не обнаруживает переданную преамбулу синхросигнала. В иллюстративном отклике, исходный терминал задерживает передачу сообщения MSD, пока не будет обнаружено заданное количество синхросигналов преамбулы.

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда исходный терминал неверно обнаруживает преамбулу синхросигнала. В иллюстративном отклике, исходный терминал задерживает передачу сообщения MSD, пока заданное количество обнаруженных преамбул синхросигнала не даст то же самое смещение выборки.

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда исходный терминал ложно обнаруживает преамбулу синхросигнала, хотя в действительности ни одной из них не было передано. В иллюстративном отклике, исходный терминал игнорирует ложно обнаруженные преамбулы синхросигнала. Исходный терминал будет инициировать передачу MSD, только если заданное количество обнаруженных преамбул синхросигнала дает одну и ту же оценку смещения выборки.

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда конечный терминал не обнаруживает переданную преамбулу синхросигнала. В иллюстративном отклике, конечный терминал не начинает декодировать сообщение MSD, но продолжает передавать сообщения START, чтобы исходный терминал повторно инициировал передачу MSD после приема заданного количества сообщений START (включая последовательность преамбулы синхросигнала).

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда конечный терминал неверно обнаруживает преамбулу синхросигнала. В иллюстративном отклике, конечный терминал неверно декодирует принятые данные MSD для всех версий избыточности. На основании неверно декодированных данных, конечный терминал может повторно инициировать передачу MSD, передавая сообщения START на исходный терминал.

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда конечный терминал ложно обнаруживает преамбулу синхросигнала, хотя в действительности ни одной из них не было передано. Отклика не существует, поскольку вероятность того, что такое случится, очень низка. Конечный терминал не начинает отслеживать этот принятый сигнал, пока не будет ожидать преамбулу синхросигнала от исходного терминала.

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда исходный терминал неверно интерпретирует сообщение START как сообщение NACK. В иллюстративном отклике, если передача MSD не началась, исходный терминал задерживает передачу MSD, пока не примет сообщение START. В другом иллюстративном отклике, если передача MSD происходит, исходный терминал задерживает повторную инициализацию передачи.

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда исходный терминал неверно интерпретирует сообщение START как сообщение ACK. В иллюстративном отклике, если передача MSD не началась, исходный терминал игнорирует любое сообщение ACK. В другом иллюстративном отклике, исходный терминал игнорирует ACK, если предыдущие сообщения были интерпретированы как сообщение START. В еще одном иллюстративном отклике, если предыдущие сообщения были сообщениями NACK, исходный терминал блокируется и прекращает передачу MSD, если следующее сообщение также интерпретируется как ACK. В еще одном иллюстративном отклике, если предыдущее сообщение интерпретировано как ACK, исходный терминал ошибочно прекращает передачу MSD. Вероятность этого события низка, однако, если это происходит, конечный терминал может снова повторно инициировать передачу, отправив запрос с сообщениями START.

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда исходный терминал неверно интерпретирует сообщение NACK как сообщение START. В иллюстративном отклике, единичное NACK, интерпретированное как START, не оказывает влияния на передачу MSD. В другом иллюстративном отклике, ряд сообщений NACK, которые все интерпретируются как сообщения START, могут приводить к тому, что передатчик исходного терминала для повторного инициирования MSD. Конечный терминал не ожидает этого и не сможет принять входящие данные, распознавая это как неверно декодированные данные. На основании неверно декодированных данных, конечный терминал может запросить у исходного терминала повторно инициировать передачу, передавая сообщения START.

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда исходный терминал неверно интерпретирует сообщение NACK как сообщение ACK. В иллюстративном отклике, если предыдущее сообщение интерпретировано как сообщение START, исходный терминал игнорирует любое сообщение ACK. В другом иллюстративном отклике, если предыдущее сообщение интерпретировано как сообщение NACK, исходный терминал ожидает другого ACK. Если следующее сообщение не является другим ACK, текущее ACK игнорируется. В еще одном иллюстративном отклике, если предыдущее сообщение было ошибочно определено как сообщение ACK, исходный терминал может прекратить передачу MSD, хотя конечный терминал еще не принял MSD правильно. Вероятность этого события низка, однако, если это происходит, конечный терминал может снова повторно инициировать передачу, отправив запрос с сообщениями START.

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда исходный терминал неверно интерпретирует сообщение ACK как сообщение START. В иллюстративном отклике, исходный терминал не будет прерывать передачу дополнительных версий избыточности MSD, поскольку обычно условием прерывания является прием заданного количества сообщений ACK. Если и дальнейшие сообщения интерпретируются как сообщения START, исходный терминал может повторно инициировать передачу MSD. В итоге, конечный терминал прекращает передачу сообщений. Исходный терминал, в итоге, определяет, что конечный терминал больше не передает кадры синхронизации, и сбрасывается, таким образом, прекращая дополнительные передачи.

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда исходный терминал неверно интерпретирует сообщение ACK как сообщение NACK. В иллюстративном отклике, исходный терминал продолжает передавать версии избыточности, пока сообщения ACK не будут обнаружены верно. В итоге, конечный терминал прекращает передачу сообщений. Исходный терминал, в итоге, определяет, что конечный терминал больше не передает кадры синхронизации, и сбрасывается, таким образом, прекращая дополнительные передачи.

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда исходный терминал определяет, что принятое сообщение ненадежно. В иллюстративном отклике, если принятые сообщения являются сообщениями START, исходный терминал продолжает отсчитывать ненадежные сообщения, но с более низким весовым коэффициентом, чем, если сообщения приняты с надежным определением. Последующий триггер события на основании отсчета принятых сообщений потребует большего заданного количества принятых ненадежных сообщений, чем когда сообщения приняты с надежным определением. В другом иллюстративном отклике, если ненадежные принятые сообщения являются сообщениями NACK или сообщениями ACK, исходный терминал может игнорировать сообщения.

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда конечный терминал не способен обнаружить передаваемое MSD из-за шума или других искажений канала. В иллюстративном отклике, после попытки декодировать заданное количество версий избыточности, конечный терминал может запросить у исходного терминала повторно инициировать передачу, передавая сообщения START. В повторно инициированной передаче, исходный терминал может использовать устойчивый модулятор, который меньше подвержен шуму и другим искажениям канала.

Еще одно иллюстративное условие ошибки возникает, когда конечный терминал не может правильно оценить сигнал активизации. В иллюстративном отклике, если конечный терминал признает обнаружение сигнала активизации ненадежным, он выбирает быстрый (или нормальный) режим модуляции для первой попытки демодуляции данных MSD. Для любого другого набора из заданного количества принятых версий избыточности данных MSD, конечный терминал может использовать устойчивый режим модуляции для демодуляции данных.

Таким образом, в настоящем документе раскрыты устройство и способ надежной и эффективной передачи данных внутри диапазона через кодек голосовых данных в системе беспроводной связи. Специалистам в данной области техники очевидно, что информацию и сигналы можно представлять с использованием различных технологий и методов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты и символы, которые могут быть упомянуты в вышеприведенном описании, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами, или любой их комбинацией. Кроме того, хотя варианты осуществления описаны в общем применительно к системе беспроводной связи, описанные методы можно применять к другим системам передачи внутриполосных данных, которые являются стационарными (не портативными) или не используют беспроводной канал.

Специалистам в данной области техники также очевидно, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и этапы алгоритма, описанные в связи с раскрытыми здесь вариантами осуществления, можно реализовать в виде электронного оборудования, компьютерного программного обеспечения или их комбинации. Для наглядной иллюстрации этой взаимозаменяемости оборудования и программного обеспечения различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы были описаны выше, в целом, в отношении их функций. Реализация этих функций в виде оборудования или программного обеспечения зависит от конкретного применения и конструкционных ограничений, налагаемых на систему в целом. Специалисты могут реализовать описанные функции различные способы для каждого конкретного применения, но такие решения по применению не следует интерпретировать как выходящие за рамки объема изобретения.

Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с раскрытыми здесь вариантами осуществления, можно реализовать или осуществлять посредством процессора общего назначения, цифрового сигнального процессора (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), вентильной матрицы, программируемой пользователем (FPGA), или другого программируемого логического устройства, дискретной вентильной или транзисторной логики, дискретных аппаратных компонентов или любой их комбинации, предназначенных для осуществления описанных здесь функций. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но, альтернативно, процессор может представлять собой любой традиционный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован в виде комбинации вычислительных устройств, например, комбинации DSP и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или нескольких микропроцессоров в сочетании с ядром DSP, или любой другой подобной комбинации.

Этапы способа или алгоритма, описанные в связи с раскрытыми здесь вариантами осуществления, можно воплощать непосредственно в оборудовании, в программном модуле, выполняемом процессором, или в их комбинации. Программный модуль может размещаться в ОЗУ, флэш-памяти, ПЗУ, ЭППЗУ, ЭСППЗУ, регистрах, на жестком диске, сменном диске, CDROM, или любой другой форме носителя информации, известной в технике. Носитель информации подключен к процессору, что позволяет процессору считывать информацию с носителя информации и записывать информацию на него. Альтернативно, носитель информации может составлять единое целое с процессором. Процессор и носитель информации могут располагаться в ASIC. Альтернативно, процессор и носитель информации могут располагаться в виде дискретных компонентов на пользовательском терминале.

Вышеприведенное описание раскрытых вариантов осуществления позволяют специалисту в данной области техники делать или использовать настоящее изобретение. Специалисты в данной области техники могут предложить различные модификации этих вариантов осуществления, и установленные здесь общие принципы можно применять к другим вариантам осуществления, без отхода от сущности и объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предусматривает ограничение показанными здесь вариантами осуществления, но должно рассматриваться в наиболее широком объеме, согласующемся с раскрытыми здесь принципами и новыми признаками.

Изобретение относится в общем к передаче данных по каналу голосовых данных. В частности, изобретение относится к передаче неголосовой информации через кодек голосовых данных (внутри полосы) в сети связи. Техническим результатом является обеспечение надежной передачи и приема неголосовой информации через кодек голосовых данных. Модулятор преобразует данные в сигнал шумоподобного спектра на основании отображения сформированного импульса в заданные позиции в кадре модуляции, и сигнал экономично кодируется кодеком голосовых данных. Последовательность синхронизации обеспечивает хронирование кадра модуляции на приемнике и обнаруживается на основании анализа шаблона пиков корреляции. Протокол запроса/ответа обеспечивает надежный перенос данных с использованием избыточности сообщений, повторной передачи и/или устойчивых режимов модуляции в зависимости от условий на канале связи. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 43 ил., 6 табл.

1. Способ отправки неголосовой информации через кодек голосовых данных, содержащий этапы, на которых:
обрабатывают множество входных символов данных для создания множества первых импульсных сигналов,
формируют множество первых импульсных сигналов для создания множества сформированных первых импульсных сигналов, причем множество сформированных первых импульсных сигналов имеет характеристику шумоподобного спектра, причем на этапе формирования преобразуют множество первых импульсных сигналов для создания множества сформированных импульсных выборок, причем множество сформированных импульсных выборок используется для создания множества сформированных первых импульсных сигналов, и при этом хвостовую часть сформированных импульсных выборок, которые выходят за пределы конца кадра модуляции, перемещают в начало кадра модуляции, и
кодируют множество сформированных первых импульсных сигналов с помощью кодека голосовых данных.

2. Способ по п.1, в котором на этапе обработки модулируют множество входных символов данных с использованием позиционно-импульсной модуляции, причем позиционно-импульсная модуляция содержит первое отображение множества входных символов данных в одну из множества заданных позиций в кадре модуляции.

3. Способ по п.1, в котором на этапе преобразования применяют преобразование сигнала, выбранное из группы, состоящей из амплитудного преобразования, преобразования на основе корня из приподнятого косинуса и преобразования полярности.

4. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором фильтруют множество сформированных импульсных выборок путем применения синтезирующего фильтра с линейным прогнозированием к множеству сформированных импульсных выборок.

5. Способ по п.2, в котором позиционно-импульсная модуляция дополнительно содержит второе отображение множества входных символов данных в одну из множества заданных позиций в кадре модуляции.

6. Способ по п.5, дополнительно содержащий этапы, на которых:
принимают сигнал индикации, указывающий состояние передачи;
выбирают первое отображение, если сигнал индикации указывает первое состояние передачи, и
выбирают второе отображение, если сигнал индикации указывает второе состояние передачи.

7. Способ по п.6, в котором первое состояние передачи идентифицируют за счет предварения первого импульсного сигнала первым сигналом идентификатора, и второе состояние передачи идентифицируют за счет предварения второго импульсного сигнала вторым сигналом идентификатора.

8. Запоминающее устройство, в котором хранится компьютерная программа, которая при выполнении предписывает компьютеру осуществлять этапы, на которых:
обрабатывают множество входных символов данных для создания множества первых импульсных сигналов,
формируют множество первых импульсных сигналов для создания множества сформированных первых импульсных сигналов, причем множество сформированных первых импульсных сигналов имеет характеристику шумоподобного спектра, причем на этапе формирования преобразуют множество первых импульсных сигналов для создания множества сформированных импульсных выборок, причем множество сформированных импульсных выборок используется для создания множества сформированных первых импульсных сигналов, и при этом хвостовую часть сформированных импульсных выборок, которые выходят за пределы конца кадра модуляции, перемещают в начало кадра модуляции, и
кодируют множество сформированных первых импульсных сигналов с помощью кодека голосовых данных.

9. Устройство для отправки неголосовой информации через кодек голосовых данных, содержащее
процессор, выполненный с возможностью обработки множества входных символов данных для создания множества первых импульсных сигналов, формирователь, выполненный с возможностью формирования множества первых импульсных сигналов для создания множества сформированных первых импульсных сигналов, причем множество сформированных первых импульсных сигналов имеет характеристику шумоподобного спектра, причем формирователь дополнительно выполнен с возможностью преобразования множества первых импульсных сигналов для создания множества сформированных импульсных выборок, причем множество сформированных импульсных выборок используется для создания множества сформированных первых импульсных сигналов, и при этом формирователь дополнительно выполнен с возможностью перемещения хвостовой части сформированных импульсных выборок, которые выходят за пределы конца кадра модуляции, в начало кадра модуляции, и
кодек голосовых данных, выполненный с возможностью кодирования множества сформированных первых импульсных сигналов для создания пакета голосовых данных.

10. Устройство по п.9, в котором процессор выполнен с возможностью модуляции множества входных символов данных с использованием позиционно-импульсной модуляции, причем позиционно-импульсная модуляция содержит первое отображение множества входных символов данных в одну из множества заданных позиций в кадре модуляции.

11. Устройство по п.9, в котором формирователь дополнительно выполнен с возможностью фильтрации множества сформированных импульсных выборок путем применения синтезирующего фильтра с линейным прогнозированием к множеству сформированных импульсных выборок.

12. Устройство по п.10, в котором позиционно-импульсная модуляция дополнительно содержит второе отображение множества входных символов данных в одну из множества заданных позиций в кадре модуляции.

13. Устройство по п.12, в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью:
приема сигнала индикации, указывающего состояние передачи, выбора первого отображения, если сигнал индикации указывает первое состояние передачи, и
выбора второго отображения, если сигнал индикации указывает второе состояние передачи.

14. Устройство по п.13, в котором процессор дополнительно выполнен с возможностью идентификации первого состояния передачи за счет предварения первого импульсного сигнала первым сигналом идентификатора, и второго состояния передачи за счет предварения второго импульсного сигнала вторым сигналом идентификатора.

15. Устройство для отправки неголосовой информации через кодек голосовых данных, содержащее
средство для обработки множества входных символов данных для создания множества первых импульсных сигналов,
средство для формирования множества первых импульсных сигналов для создания множества сформированных первых импульсных сигналов, причем множество сформированных первых импульсных сигналов имеет характеристику шумоподобного спектра, причем средство для формирования дополнительно выполнено с возможностью преобразования множества первых импульсных сигналов для создания множества сформированных импульсных выборок, причем множество сформированных импульсных выборок используется для создания множества сформированных первых импульсных сигналов, и при этом средство для формирования дополнительно выполнено с возможностью перемещения хвостовой части сформированных импульсных выборок, которые выходят за пределы конца кадра модуляции, в начало кадра модуляции, и
средство для кодирования сформированных первых импульсных сигналов с помощью кодека голосовых данных.

16. Устройство по п.15, в котором средство для обработки выполнено с возможностью модуляции множества входных символов данных с использованием позиционно-импульсной модуляции, причем позиционно-импульсная модуляция содержит первое отображение множества входных символов данных в одну из множества заданных позиций в кадре модуляции.

17. Устройство по п.15, в котором средство для формирования дополнительно выполнено с возможностью фильтрации множества сформированных импульсных выборок путем применения синтезирующего фильтра с линейным прогнозированием к множеству сформированных импульсных выборок.

18. Устройство по п.16, в котором позиционно-импульсная модуляция дополнительно содержит второе отображение множества входных символов данных в одну из множества заданных позиций в кадре модуляции.

19. Устройство по п.18, в котором средство для обработки дополнительно выполнено с возможностью:
приема сигнала индикации, указывающего состояние передачи, выбора первого отображения, если сигнал индикации указывает первое состояние передачи, и
выбора второго отображения, если сигнал индикации указывает второе состояние передачи.

20. Устройство по п.19, в котором средство для обработки дополнительно выполнено с возможностью идентификации первого состояния передачи за счет предварения первого импульсного сигнала первым сигналом идентификатора, и второго состояния передачи за счет предварения второго импульсного сигнала вторым сигналом идентификатора.

21. Система для передачи данных по системе внутриполосной связи от транспортного средства, содержащего бортовую систему (IVS), на диспетчерский пульт общественной безопасности (PSAP), содержащая: один или более датчиков, находящихся в IVS, для обеспечения данных датчика IVS, причем данные датчика указывают на неисправность транспортного средства,
передатчик IVS, находящийся в IVS, для передачи данных датчика IVS,
приемник PSAP, находящийся в PSAP, для приема данных датчика IVS,
передатчик PSAP, находящийся в PSAP, для передачи командных данных PSAP, и
приемник IVS, находящийся в IVS, для приема командных данных PSAP, причем передатчик IVS содержит:
форматер сообщения IVS для форматирования данных датчика IVS и создания сообщения IVS,
процессор IVS для обработки сообщения IVS и создания множества сформированных импульсных сигналов IVS,
кодер голосовых данных IVS для кодирования сформированных импульсных сигналов IVS и создания кодированного сигнала IVS,
генератор синхронизации IVS для генерации сигнала синхронизации IVS, и
контроллер передачи IVS для передачи последовательности сигналов синхронизации IVS и сообщений IVS,
причем приемник PSAP содержит:
детектор PSAP для детектирования сигнала синхронизации IVS и демодулятор PSAP для демодулирования сообщения IVS и создания принятого сообщения IVS, причем передатчик PSAP содержит:
форматер сообщения PSAP для форматирования командных данных PSAP и создания командного сообщения PSAP,
процессор PSAP для обработки командного сообщения PSAP и создания множества сформированных импульсных сигналов PSAP,
кодер голосовых данных PSAP для кодирования сформированных импульсных сигналов PSAP и создания кодированного сигнала PSAP,
генератор синхронизации PSAP для генерации сигнала синхронизации PSAP и
контроллер передачи PSAP для передачи последовательности сигналов синхронизации PSAP и командных сообщений PSAP,
причем приемник IVS содержит:
детектор IVS для детектирования сигнала синхронизации PSAP,
демодулятор IVS для демодулирования сообщений PSAP и создания принятого сообщения PSAP.