音頻數據增強方法

2023-05-16 11:17:41

專利名稱：音頻數據增強方法
技術領域：
本發明涉及遠程通信網絡，尤其涉及一種在遠程通信網絡中降低通信信道的信息錯誤率的方法。
在過去的幾年中公眾使用通信網絡如電話網絡和數據通信網絡(例如網際網路)來傳送信息明顯增加。信息由模擬和/或數字通信信號表示。電話網絡通過諸如絞合金屬線對(例如塞尖引線/塞環引線對tip/ring pair)、同軸電纜、光纖、空氣、自由空間以及其它媒體來提供傳統的電話服務(例如語音通信，傳真通信，模擬數據)。公眾電話交換網(PSTN)是一個公眾可以訪問的已建成的電話網絡。數據通信網絡是一種信息信號以數字形式傳輸的網絡。數據通信網絡的實例包括公眾網際網路、計算機通信網(例如聯合通信網、教育通信網、政府通信網)。
通常，電話網絡、計算機通信網以及其它通信網的用戶通過本地接入網絡如數據環路載波(DLC)系統來獲得對網絡的訪問。

圖1中說明了DLC系統的一個例子。DLC10包括一個通過通信鏈路26與本地數字交換機(LDS)20相連接的遠程終端(RT)28。通信信號通過接口24在LDS20和通信鏈路26之間交換。LDS20通過通信鏈路18和16與PSTN12和公眾網際網路相連。遠程終端28通過通信鏈路30與用戶1(34)相連，並通過通信鏈路32與用戶2(36)相連。用戶1和2從而可以訪問公眾網際網路和PSTN12，並可以相互訪問。為了清楚起見，圖1中只說明了兩個用戶。實際上DLC系統可以連接幾百甚至幾千個用戶。而且，一個實際的DLC系統，如圖1中所說明的系統，可以提供對除所說明的通信網絡以外的許多通信網絡的訪問。
通信鏈路30和32通常用金屬線(例如塞尖引線/塞環線對)實現，模擬通信信號(例如語音、傳真)可以通過金屬線在用戶(30、32)以及遠程終端28之間傳輸。當通信鏈路用金屬塞尖引線/塞環線對來實現時，通信鏈路30和32是已知的明文舊式電話服務(POTS)電話系統的一部分，這樣的鏈路通常指POTS線路。典型的POTS線路能夠在通常稱為音頻(VF)的0-4KHz頻率範圍的有限帶寬中傳輸模擬通信信號。由於DLC10設備的額外模擬過濾作用，VF的範圍進一步限制在200Hz～3400Hz的範圍內。
希望通過通信網絡如公眾網際網路進行通信的用戶通常使用數據機通過POTS線路發送和接收模擬數據信號。從通信鏈路30和32傳來的模擬信號通過RT28轉換成數位訊號並通過通信鏈路26傳送出去。數位訊號被根據DLC10所遵循的協議來進行處理，並被傳送到LDS20,LDS20將這些數位訊號通過通信鏈路18或16分別傳送到PSTN12或公眾網際網路14。協議是管理通信網絡如本地接入網絡中不同設備的操作從而控制、監控和/或管理同一或不同網絡的用戶之間以及同一或不同網絡的設備之間的通信的一組規則和標準。協議信息的一部分被稱為信令信息，信令信息用於初始化用戶間的通信、監控在用戶通信期間用來傳送信息的信道並終止用戶間的通信。信令信息通常由不同的通信網絡設備(如RT28、LDS20)產生。
在相同或不同網絡的用戶能夠相互通信之前，要先根據協議建立通信。當系統對網絡資源(如通信信道)進行了適當分配並完成了協議所定義的特定程序步驟時通信就建立起來了，能允許用戶在通信網絡或不同網絡內相互傳送通信信號。用戶之間傳送的通信信號被稱為用戶信息。本地接入網絡(尤其在北美)以及其它通信網絡所使用的協議包括已知的TR-303混合信令協議和TR-08協議。
仍然參考圖1,LDS20還從PSTN12或公眾網際網路14接收用戶信息並將所述信息發送到RT28,RT28將該信息轉換成適當的模擬信號通過通信鏈路30或32來傳播。信令信息通過RT28來提取並且保持的用戶信息被中繼傳給用戶。同樣應該注意通信鏈路30或32不必為模擬POTS線路，而是可以為數字和/或模擬通信信號傳輸時所通過的其它通信鏈路。
通過本地接入網絡10的不同通信鏈路傳輸的用戶信息根據已定義的通信信道格式打包和組織。在許多本地接入網絡以及其它通信網絡中使用的通信信道格式的一個例子是已知的數位訊號0(DS0)信道格式。數位訊號0信道被定義為信息能力為64kbps(64,000比特每秒)的通信鏈路。部分通過通信信道傳輸的信息代表協議信息。通信鏈路也可以按照數位訊號1(Digital Signal One,DS1)信道結構來定義。一個DS1信道包括24個DS0信道。
在RT28和LDS20之間通過通信鏈路26傳送的數位訊號按照本地接入網絡所遵循的協議所指示的特殊格式進行組織。
參照圖2，該圖說明了數位訊號是如何按照TR-303混合信令協議來組織和通過LDS20和RT28之間的通信鏈路傳輸的。通信鏈路26被組織成一個DS1信道。通常，用戶發出的模擬信號被RT28以每秒8000個樣本的頻率進行採樣。RT28將每一個樣本轉換成為一個將放置在通信鏈路的DS1信道的特定DS0信道中的8位字。更確切地說，數位訊號按幀(38)進行組織，每幀長度為125微秒(也就是一個樣本的長度)。每幀(38)包括24個DS0信道(40)，其中每個DS0信道包括表示一個特定用戶樣本的8位數據，並使用成幀位(framing bit)(43)作為分割幀的標識符。這樣，一個DS1信道最多可以支持24個獨立用戶。
TR-303混合信令協議允許信令信息集成在用戶信息中，並且兩種類型的信息都通過DS1信道傳輸。這種將信令信息與用戶信息集成的技術通常被稱為帶內信令(或時隙內信令)。仍參照圖2，每一用戶信息的一部分，尤其是，每個第六幀的每個DS0信道的最低有效位(42)被捨棄並用代表信令信息的信令位來代替。代替捨棄的用戶信息的信息被稱為帶內信令信息。故意捨棄用戶信息的最低有效位並用信令信息來代替的帶內信令方案被稱為搶佔比特信令(RBS)。TR-303混合信令協議使用了搶佔比特信令方案。
圖2公開了一種通稱為DS1幀格式的RBS結構形式。在這種RBS的特定版本中，第6幀、第12幀、第18幀和第24幀等幀中的每個DS0信道的最低有效位被信令信號所代替。為了清楚起見，圖2中只說明了第六幀的結構。
隨著數據通信網絡如網際網路的不斷普及，本地接入網絡的用戶與更高速率的網絡之間傳輸信息的需求一直在不斷增長。在高速率下由於POTS線路有限的帶寬，信號的惡化常常成為問題。模擬數據信號變得更容易被幹擾，並且更容易被媒體如POTS線路的有限帶寬導致失真。
容易理解，犧牲部分用戶信息來表示信令信息的RBS方案或其它帶內信令方案的使用是導致本地接入網絡10和其它相似的通信網絡中遭遇的信號惡化的另一個因素。由於信息錯誤率(如誤碼率)的增加和/或吞吐率的降低，帶內信令方案常常會降低本地接入網絡和其它通信網絡的性能。通常，在按照某一速率傳輸用戶信息過程中特定的時間內會發生一定數目的錯誤。在特定的時間內，用戶信息傳輸過程中發生錯誤的數目與用戶信息的比率被定義為信息錯誤率。吞吐量的定義是所傳輸信息的實際數目。通常，用戶或本地接入網絡的設備必須降低信息通過本地接入網絡傳輸的速率來將信息錯誤率降低到可以接收的程度。例如，由於帶內信如RBS的惡化效果，許多使用56Kb/s,33.6Kb/s甚至28.8Kb/s數據機來通過本地接入網絡的通信信道傳輸信息的用戶不得不讓他們的數據機以較低的速率工作。所以，這些通信信道的吞吐量被降低。
因此本發明的目的之一是充分消除本地接入網絡或其它通信網絡用戶之間的用戶通信期間帶內信令方案如RBS產生的不利影響。
本發明提供了一種方法，該方法應用於使用帶內信令的通信網絡時，為至少兩個通信用戶之間的至少一部分建立起來的通信掛起帶內信令應用程式，以降低與該建立的通信相關的信息錯誤率。本發明的該方法包括在至少兩個用戶之間根據協議建立通信並傳輸不帶信令信息的信息以降低與傳輸的用戶信息相關的信息錯誤率的若干步驟。
圖1為一個稱為數字環路載波的示範性本地接入網絡的框圖；圖2為搶佔比特信令(RBS)方案的DS1幀格式的數據結構的圖表；圖3為本發明方法的流程圖；圖4為根據TR303混合信令協議實現的本發明方法的流程圖。
本發明提供了一種方法，該方法應用於使用帶內信令方案的通信網絡時，為至少兩個通信用戶之間的至少一部分已建立的通信掛起帶內信令應用程式，在通信期間網絡工作在無幹擾信道方式從而降低與該建立的通信相關的信息錯誤率。無幹擾信道方式在至少兩個用戶之間的通信建立起來之後出現。在無幹擾信道方式中，不傳輸帶內信令信息，用戶信息不與信令信息一起傳輸。無幹擾信道方式可以在全部或部分建立的用戶間通信時出現。
容易理解，本發明的方法可以應用於所有使用帶內信令方案的協議。進一步可以理解，在已有按照帶內信令協議的通信網絡中實施的本發明可以使網絡操作透明。同樣地，本發明表示了一種帶內信令協議的附加特徵並允許該協議工作在無幹擾信道方式而不對它們的標準操作產生顯著的不利影響。此外，本發明的方法將在DLC10描述中說明。然而有一點對本領域所屬技術人員來說應該是明顯的，即本發明同樣適用於其它類型的通信網絡，並不限於諸如DLC10之類的本地接入網絡。
圖3是從步驟50開始的本發明的方法，步驟50中，由圖1中本地接入網絡如DLC10的用戶對通信進行初始化。例如，重新參照圖1，用戶1可能希望通過數據機與公眾網際網路12上的用戶通信。用戶1通過給網際網路中的用戶發送呼叫來完成這一過程。一個呼叫被定義為在相同或不同網絡兩個用戶之間根據網絡協議建立通信並完成信息傳輸。用戶可以通過通信設備如數據機、電話、傳真機以及計算機來相互通信。用戶1首先摘機，這是DLC10特別是RT28所檢測的一個條件。再次參照圖3，本發明的方法現在轉到步驟52。
步驟52中，DLC10和與被呼叫用戶相關的通信網絡按照它們各自的協議採取適當的步驟來在用戶1與被呼叫用戶之間建立通信。這時建立起的通信使用的是帶內信令。一旦用戶1和被呼叫用戶之間的通信建立起來，本發明的方法轉到步驟54，帶內信令被掛起。在步驟54中，DLC10進入無幹擾信道方式，在無幹擾信道方式中在RT28和LDS20之間傳輸的用戶信息不帶有帶內信令信息從而降低了與所傳輸的用戶信息相關的信息錯誤率。在使用帶內信令的許多協議中存在著一個獨立的或在頻帶之外的信道，協議信號如信令信息可以通過該信道與用戶信息分開傳送。例如，TR-303混合信令協議就有這樣一個名為時隙管理信道(TMC,TimeslotManagement Channel)的信道。TMC是作為通信鏈路26的一個DS0信道來實現的。在無幹擾信道方式期間，遵循如TR-303混合信令協議的通信系統可以繼續在RT28和LDS20之間傳輸信令信息。DLC10繼續保持無幹擾信道方式(也就是掛起帶內信令)一段時間，這段時間等於或是小於建立通信的時間。
在步驟56中，本發明的方法檢測DLC10中是否出現了任何可以允許返回到帶內信令的條件。許多通信網絡提供了不同的在激活時可以更有效地與帶內信令一起實現的特徵(如三方呼叫、呼叫等待)。然而應該注意，這些特徵的實現要依賴於通信網絡的特定設計並且這些特徵並不必明確要求使用帶內信令。如果在用戶之間的通信中沒有出現這樣的條件，在已建立的通信期間系統將在無幹擾信道方式下工作。在步驟62中，本發明的方法保持在帶內信令方式，一直到步驟64，在步驟64中至少有一個用戶終止通信(如用戶掛機)或是DLC10信令終止通信。在步驟66中，本發明的方法根據通信系統所遵循的特定協議結束通信。
回來參考步驟56，當不存在允許回到帶內信令方式的條件時，本發明的方法轉到步驟58，步驟58中通信系統繼續工作在無幹擾信道方式直到通信終止(步驟60)，即系統轉到步驟66或者出現允許回到帶內信令方式的條件從而系統以上述的方式(也就是步驟62、64和66)運行。
圖4說明了本發明的方法根據TR-303混合信令協議實現的一個特定版本的例子。尤其是，圖4說明了本發明的方法應用於一種通稱為三方呼叫的特徵的詳細過程(使用TR-303混合信令協議)。三方呼叫特徵是許多電話系統所提供的一種著名特性，它允許三個用戶同時互相通信。三方呼叫特徵由以下方式激活(1)用戶1呼叫用戶2；並且呼叫方(用戶1)或被叫方能夠激活三方呼叫特徵。比方說，用戶1希望第三方加入通話；(2)用戶1完成一次快速掛機操作，也就是用戶1按下並釋放電話的叉簧；通信系統將該操作視為一次快速掛機；(3)用戶1此時會聽到撥號音並可以繼續撥叫第三方的號碼；(4)用戶1現在可以與第三方通信，並且再次完成快速掛機後就可以同時與第三方和用戶2通信了。
圖4說明了本發明的方法如何被應用到特定的協議(TR-303混合信令協議)來實現通信系統如DLC10所提供的特定特徵(也就是三方呼叫)。圖4隻是說明本發明的方法如何集成到特定通信系統所遵循的特定協議中的簡單說明性過程。同樣的過程也可以用在其它通信系統中來實現其它特徵(如呼叫等待)。
在圖4的步驟100之前，通信已經在通信系統如DLC10的至少兩個用戶之間根據TR-303混合信令協議建立了。系統在通信鏈路26的DS1信道中提供了一個DS0信道來在用戶之間傳輸信息(用戶信息和信令信息)。而且，用戶之一已經對另一個用戶進行了呼叫，從而兩者之間的通信(通信信號的交換)將要開始。當通信系統仍然遵循TR-303混合信令協議時，通信系統將按照本發明方法的步驟進行操作。
在步驟100中，LDS20通過TMC將「掛起」消息傳送到RT28。「掛起」消息命令RT28停止使用搶佔比特信令。步驟102中，RT28將為呼叫分配的DS0信道切換無幹擾信道方式並通過TMC發送「掛起確認」消息給LDS20。在步驟104中系統進入無幹擾信道方式。通過分配的DS0信道傳輸的用戶信息不包含任何嵌入的信令信息；也就是說，沒有帶內信令。信令信息通過一個頻帶外信道(如TMC)傳輸。DLC10最好在從用戶1和被叫用戶之間的通信建立之後300毫秒內進入無幹擾信道方式。
在步驟106中，LDS20檢測分配給呼叫的DS0信道是否被批准了三方呼叫特徵。系統轉到步驟108，此時LDS20已經檢測到被分配的信道不具備三方呼叫特徵，LDS20通過TMC給RT28發送一個「允許快速掛機」消息。作為響應，在步驟110中RT28通過TMC給LDS20發送一個「允許快速掛機確認」消息。在步驟114中，RT檢測到一次快速掛機(用戶之一已經像上面所說明的一樣使用快速掛機來初始化三方呼叫)並報告到LDS20。在步驟116中。LDS20在三方呼叫特徵激活之後決定返回到RBS(也就是帶內信令方式)。在步驟118中，LDS20向RT28發送「恢復」消息來指示RT28激活RBS方案。作為響應，在步驟120中RT28給LDS20發送「恢復確認」消息。系統轉到步驟122，步驟122中RBS被激活。系統繼續工作在RBS方式直到RT28檢測到掛機條件並隨後轉到步驟124,RT28向LDS20報告掛機條件。
當檢測到掛機條件時，本發明的方法轉到步驟126,LDS20向RT28發送「斷開連接」消息。在步驟128中RT28向LDS20發送一個「釋放」消息。在步驟130中，LDS20向RT28發送「釋放完成」消息。此時，建立的通信被終止，分配的DS0信道可以被其後的通信所用。
再次參照步驟106和116，本發明的方法可以轉到步驟112來實現除三方呼叫之外的其它特徵，並且也是使用快速掛機來激活的。在這樣的情況下，本發明的方法當然可以應用與通信系統所遵循的協議一致的過程。本領域所屬技術人員容易理解，本發明的方法可以進行修改來應用於使用帶內信令的協議的任何或全部特徵並且圖4隻是一個特定應用的例子。
權利要求
1．一種在通信網絡中傳輸信息的方法，該方法特徵為具有以下各步根據協議建立通信；並傳輸不帶帶內信令信息的用戶信息以減少與傳輸的用戶信息相關的信息錯誤率。
2．根據權利要求1的方法，進一步包括一個當通信網絡中的條件允許改變時傳輸包括信令信息的用戶信息的步驟。
3．根據權利要求1的方法，其中通信網絡根據具有帶內信令方案的協議運行。
4．根據權利要求1的方法，其中在用戶信息傳輸期間，用戶信息有一段時間不與信令信息一起傳輸。
5．根據權利要求1的方法，其中傳輸不帶信令信息的用戶信息的步驟進一步包括通過頻帶外信道傳輸信令信息的步驟。
6．根據權利要求1的方法，其中所遵循的協議為TR-303混合信令協議。
7．一種在遵循使用帶內信令協議的本地接入網絡中傳輸信息的方法，該方法包括以下各步在至少兩個用戶之間根據協議建立通信；掛起帶內信令；進入無幹擾信道方式；保持無幹擾信道方式直到檢測到存在允許返回帶內信號方式的條件；當至少一個用戶終止通信時結束建立的通信。
8．根據權利要求7的方法，其中建立通信的步驟包括分配用於傳輸包括信令信息的用戶信息的通信信道的步驟。
9．根據權利要求7的方法，其中掛起帶內信令的步驟包括通過頻帶外信道傳輸信令信息的步驟。
10．根據權利要求7的方法，其中進入無幹擾信道方式的步驟包括通過分配的通信信道傳輸不帶信令信息的用戶信息的步驟。
11．一種在使用TR-303混合信令協議的DLC通信網絡(10)中傳輸信息的方法，該方法包括以下各步為搶佔比特信令方案在兩個使用DS1幀格式的用戶之間根據TR-303混合信令協議建立通信；中止使用搶佔比特信令；進入無幹擾信道方式；當確定存在允許返回帶內信令的條件時恢復到搶佔比特信令；當至少一個用戶掛機時按照TR-303混合信令協議終止建立的通信。
12．根據權利要求11的方法，其中中止搶佔比特信令的步驟包括通過TR-303混合信令協議中定義的時隙管理信道傳輸信令信息的步驟。
13．根據權利要求11的方法，其中進入無幹擾信道方式的步驟包括通過DLC中分配的DS0信道傳輸不帶信令信息的用戶信息的步驟。
全文摘要
本發明提供了一種通過通信網絡如數字環路載波網絡為至少一部分在至少兩個用戶之間建立的通信不帶帶內信令信息地傳輸信息以降低與建立的連接相關的信息錯誤率的一種方法。
文檔編號H04J3/12GK1233896SQ9910176
公開日1999年11月3日 申請日期1999年2月4日 優先權日1998年2月5日
發明者格拉爾德·R·伯耶, 羅納爾德·羅伯特·布朗, 厄裡克·A·德切斯特, 傑弗裡·路意斯·杜法尼, 菲利浦·C·格爾茲, 古浩然, 約瑟夫·J·考特, 丹尼斯·羅格, 戴維德·裡幹·裡茨 申請人:朗迅科技公司