CN1135007C - 用于话音和非话音通信的系统、方法和通信站 - Google Patents

Abstract

包括用于话音和非话音通信的各个终端的数据通信系统是已知的。为了得到一种灵活的混合话音和非话音通信系统，设置用于混合的实时话音和可靠的非话音通信的终端，其中在不首先释放已分配的通信资源的情况下，建立的各个信道被动态分配给非话音或混合的话音和非话音通信。因此，在该系统上的其它各装置完全没有察觉这种切换的情况下，实现诸如非常迅速的应用层的一种较高的分层级别。在多媒体通信中，这样的切换是特别有益的。

Description

用于话音和非话音通信的 系统、方法和通信站

本发明涉及一种数字通信系统，该系统包括具有第一数字无线单元的第一站和被安排与该第一站进行无线通信的具有第二数字无线单元的第二站，从而该系统被安排为用于话音和非话音通信。这样一种系统可以是诸如被称为DECT(数字欧洲无绳电信)的无绳电话系统，蜂窝移动无线系统，独立运行的局部无线系统或应用类似技术的无线LAN，这种系统的组合，多媒体系统，或者任何其它适合的系统。

本发明还涉及用在这样一种系统中的无线站和涉及一种该站的使用方法。

这种类型的数字通信系统从欧洲专利申请EP 0615393中已经公知。在EP 0615393中，非话音数据分组在一个蜂窝话音网络上借助于所谓数据电话被进行发送，而话音通信则经由话音电话进行传送。在这种公知的系统中，储备一个空闲话音信道的集合用于数据电话，当需要数字数据传输时，从该集合中尝试着利用一个空闲信道。如果不成功，数据电话再次在大约几秒钟的范围进行尝试。这种系统并不非常适合于当需要在话音和/或非话音数据通信快速转变操作模式时，经单一站的混合话音和非话音数据通信。具体地讲，在多媒体通信的情况下，在快速变化通信的需求下，站应当能够非常迅速地变化操作模式。

进一步的了解是DECT的无绳电话系统由ETSI(欧洲电信标准协会)作为标准。在这种DECT系统中，TDMA(时分多址)TDD(时分复用)系统，话音和非话音通信被在分别的标准中进行标准化。对于话音通信或任何其它实时通信，应当保证数据的连续码流，而对于非话音数据通信，则应当保证该无线链路是非常可靠的。为此目的，DECT数据标准规定各种数据格式和协议，使数据通信链路可靠。然而并没有公开如何安排系统使其适合于快速变化的通信需要，特别是在多媒体通信的应用中。

本发明的目的是提供一种上述类型的数字通信系统，该系统适合于用于通信需要快速变化场合的混合话音和非话音通信。

为此目的，按照本发明的数字通信系统的特征是，该系统被安排为在来自各个站的任何一个站的建立连接请求下，建立至少一个无线信道，用于在连接请求下的至少一个建立的无线信道上，在话音和/或非话音模式下连接第一和第二站，在不释放至少一个建立的无线信道的情况下，在进一步连接请求下，在至少一个建立的无线信道的至少一个上改变话音和/或非话音模式，从而，该系统被安排用于在非话音模式下，通过应用一种可靠的数据协议，可靠地交换数据。连接不是第一次被释放时，当从话音转换到非话音通信模式和反之时，可以大大节省时间。本发明是基于这样的2见解：当。来自一个应用方改变模式的请求因此可以非常迅速地被满足。例如当用于非话音数据通信的两个信道开始是对于一个站建立时，一个话音传输请求将立即导致一个信道将被动态地分配给话音传输，而非话音传输并不被中断而是仅工作在一个较低的传输速率上。对于三个最初建立的信道，情况要更好些，因为非话音通信的数据速率被更加逐渐地适应。当应用DECT技术时，本发明具有更大的优点，即，位于该当前站附近的其它DECT装置决没有察觉到模式变化，因此本发明的系统全面地遵守被DECT型认可的DECTCTR06共处的标准。话音通信可以包括语音信号、音乐信号、或类似的时实信号的传输。

在本发明的数字通信系统中，可靠的数据协议包括至少下列之一：对非话音数据的附加纠错编码、证实已交换的数据、或再传输不可靠数据。因此，可以保证非话音数据的可靠传输。

本发明的具体的和有益的使用是在一个站中的一个无线电话手机和一个交互式图形输入板(interactive graphical tablet)的组合和在另外一个站中的一个无线单元和一个个人计算机的组合。以这样一种方式，交互式图形输入板可以被用作一个远端装置与个人计算机交换信息。以这种方式，一个人可以遥控该人的个人计算机，以便例如，在WINDOWS^TM下运行应用。由于保密的原因，该人可以在离开放个人计算机的房间前，先锁住该人的个人计算机的键盘。

在按照本发明的数字通信系统的另外一个实施例中，各个站可以在类似上述遥控WINDOWS^TM应用，或类似的环境下，或者无绳电话环境下的局部独立环境下，如果需要利用耦合到类似以太网(Ethernet)，或在蜂窝电话环境下，或类似的环境下互相通信。本发明还可以以将被利用到其它系统模块的独立模块进行实施。这样的模块可以是将被插入个人计算机中的一个槽中的PCMCIA模块，和另外的模块可以是例如用于在DECT无线单元和交互式图形输入板之间进行耦合的一个模块。

现在将参照各个附图通过例子的方式描述本发明，其中

图1示意性地表示按照本发明的一个数字通信系统；

图2表示按照本发明的第一和第二站；

图3表示在按照本发明的系统中一个连接的建立和修改；

图4表示在按照本发明的系统中话音和非话音数据的消息格式；

图5示意性表示在按照本发明的系统中两个站之间用于可靠性非话音数据转移的一种滑动窗口协议。

整个附图的相同标号被用于表示相同特征。

图1示意性地表示按照本发明的包括第一站2和第二站3的数字通信系统。第一站2具有第一数字无线单元4和第二站3具有第二数字无线单元5，无线单元4和5被安排得用于以话音模式和以非话音模式通信进行相互无线通信，以便允许进行例如多媒体通信。无线单元4和5可以是以所谓DECT(数字欧洲无绳电信)标准，由ETSI(欧洲电信标准协会)标准化的空中接口实现的无线单元，但是，也可以至少是以其它适合的无线标准，诸如GSM(全球移动通信系统)实现空中接口。在给出的例子中，数字无线单元4和5按照DECT标准操作。对于DECT在具体话音通信方面的详细描述，请参照手册“CordlessTelecommunication in Europe”(H.W.Tuttlebee，Springer Layer，1990，附录3，273-284页)。在这个手册的278页中，简短描述了DECT的物理层和表示了在下行链路和上行链路方向的两倍12时隙的多载波TDMA(时分多址)TDD(时分复用)DECT帧结构，和用于话音的DECT消息格式，诸如在现有技术中已公知的一种结构。在这个手册的279和280页中，简短描述了在空闲模式中手机锁定到一个基站，和呼叫的建立。对于非话音数据通信，参照DRAFT DECT标准的pr ETS 300435，(1994年，1-13页)，其中描述了例如，利用24kbt/s的最大无方向净吞吐量的所谓A型数据转移，和参照ETSI DECT标准的ETS 300175-3，(1992年，1页和42-52页)，其中描述了在所谓DECT MAC-层(媒体存取控制)，和不保护和保护数据格式。第一站2包括耦合到数字无线单元4上的一个交互式图形输入板6。图形输入板6被耦合到用于控制显示功能和到和从图形输入板的数据转移功能的微控制器6A，微控制器包括处理器、ROM和RAM存储器，和各个I/O口。这种微控制器本身是公知的。交互式图形输入板是诸如描述在例如美国专利5231381中的内容，援引于此以资参考。第二站3包括耦合到数字无线单元5的个人计算机7。在一个实施例中，站2和3的组合可以被用作遥控的个人计算机，与此同时允许在远端站和其它各站之间进行话音通信。在这个实施例中，手机8被耦合到站2，和站3被耦合到一个局域网，或到公用交换网，或到用于话音业务的网上。在个人计算机上，由交互式图形输入板6遥控的一个程序可以运行。例如，WINDOWS^TM应用可以在个人计算机上运行，交互式图形输入板6模拟个人计算机的显示屏和键盘。系统1可以是一个独立运行的系统，无绳电话系统，或者甚至是一个蜂窝电话系统。图1还表示此其它的终端组态。包括数字无线单元10的站9，交互式图形输入板11，和被安排与DECT基站13进行通信的手机12都被耦合到公用交换电信网14。站9被安排用于混合话音和非话音数据通信。手机12可以是一个普通的电话接收机，免提电话机，或类似的装置。这种手机本身是公知的。站15被表示为数字无线单元16和个人计算机17，站15被安排用于与DECT基站18进行无线通信，站18被耦合到网14。站9可以被用作用于个人计算机的遥控输入/输出装置，而同时允许话音通信。个人计算机19被表示为经以太网20耦合到公用网上。站9还可以被安排为允许与计算机19进行数据通信。按照本发明还表示出可以与基站23、24、和25进行通信的站22，基站23-25被耦合到具有所谓主干(backbone)的专用自动分支交换机PABX 26上，以便允许站22在由基站23、24、和25形成的微蜂窝网中漫游。这样的PABX描述在美国专利5418838中，援引于此以资参考。个人计算机27经以太网28被耦合到PABX 26。在本发明的另外一个实施例中，按照本发明的交互无线站在用电话订购股票的同时，还可被用于从股票市场得到最新信息，或在允许话音通信的同时，或类似的应用中，即要求与一个不中断业务进行话音和非话音通信的场合，可以被用于根据中央数据库检验护照照片和护照数据的机场的安全环境。这样，本发明在不首先释放所有资源的情况下，在时实的话音业务和可靠的非话音业务之间提供指定的各个无线资源的交换。

图2更详细地表示按照本发明的第一和第二站2和3。第一站2包括耦合到天线31和到控制单元32的射频前端单元30。控制单元32包括用于控制到和从射频前端单元30的数据流的DECT控制器33。当各个信道已经被建立时，这些信道占用规定的频率时隙的组合。DECT控制器33被耦合到用于编码和解码来自和到达手机8和来自和到达DECT控制器33的数字话音数据的话音编解码器34。在DECT的情况下，编解码器34是利用32kb/s的全时隙比特速率的所谓ADPCM(自适应差分脉冲编码调制)编解码器。DECT控制器33还被耦合到缓冲器35，以便提供用户数据和控制数据通路36到诸如交互式图形输入板6之类的外部装置。控制单元32还包括耦合到ROM/RAM存储器38的处理器37。处理器37控制编解码器34、DECT控制器33、缓冲器35、和用户数据和控制数据通路36。通路36可以是并行8比特I/O通路、串行I/O通路、或任何其它用于命令和数据的I/O通路。处理器37可以评价经通路36接收的控制数据，和控制在DECT控制器33中的交换功能，以便动态交换编解码器通路的通/断到建立各个信道或各个资源之一和至少部分地动态交换经通路36接收的通/断用户数据到建立的信道。类似地，第二站3包括射频前端单元40、天线41、和控制单元42。控制单元42包括DECT控制器43、编解码器44、缓冲器45、用户数据和控制通路46、处理器47、和ROM/RAM存储器48。用户数据和控制通路46可以耦合到诸如个人计算机之类的外部装置。为了耦合控制单元42到公用交换电话网14，控制单元42包括一个线路接口电路49。

图3表示按照本发明的在系统1中的连接建立和连接修改。对于作为外部控制装置的交互式图形输入板6、个人计算机7、和处理器37和47均已被表示出作为时间函数的各个事件。垂直线表示各个源和事件汇集点，E6表示交互式图形输入板6，E37表示处理器37，E47表示处理器47，和E7表示个人计算机7。为了不至于不必要地复杂化该信令图，在DECT控制器33和43水平上的详细信令已经被忽略，至于一些信令本身是公知的。当对于理解本发明需要时，这些更为复杂的信令的原理将被表示出。假设在站2和3之间尚没有建立无线链路而站2充作为空闲模式DECT手机，首先尝试锁到起到DECT基站作用的站3上。在DECT中，至少每个瞬间每个基站处于启动状态，以便各个手机当它们被授权可以接入时，总可以锁定到一个基站上。利用事件B_SYN，处理器37启动站2，经其射频前端单元30发送同步消息。假设锁定是成功的，处于空闲模式的站2被锁定到站3。在一种较高的分层级上，处理器37经通路36得到一个建立命令SU_n，初始化n个信道的建立，n是正整数。在该给定的例子中n＝2。在DECT中，一个信道是频率时隙的组合。处理器37翻译命令SU_n和初始化一个较低分层的建立请求或将要经空中接口发送到站3的事件LSU_1，以便得到一个第一信道。当可以利用时，处理器47发送一个指示I_CH1到个人计算机7，指示该第一信道被分配和启动将被经空中接口发送到站2的第一信道分配A_CH1的证实。类似，事件LSU_2，和指示I_CH2和证实A_CH2由相应的处理器37和47启动。当所有的请求是成功的时候，处理器37启动将要经通路36发送到外部装置的证实事件A_OK。在给出的例子中，两个无线信道因此已被建立。而后，处理器37经通路36得到一个连接两个数据信道的连接请求C1_RQ(2d)，目前不需要话音信道。在一个较低分层级上，连接请求C1_RQ(2d)产生若干个分请求，以便关断各相关的码，启动相关的各数据缓冲器等。在该信令图中，这是利用请求事件LC1_RQ，指示符I_2D对个人计算机7，和证实事件A_C1_RQ的示意性指示。当一切合格时，在较高分层级上处理器启动将要经通路36被发送的证实命令A_RQ_OK1。然后，在一个逻辑级上，两个32kb/s的同时数据信道的每个是可以利用的，以便进行可靠的数据通信。为此目的，利用处理器37和47，用于两个数据信道的可靠数据传输协议从相应ROM存储器38和48被装入，和数据通信可以开始。现在假设，较高级别的应用希望在分配给用于非话音数据通信的各信道之一上将要开始话音通信，因为手机8进入摘机状态或因为接收到一个来话呼叫请求。然后，较高分层的级别或应用进一步启动对于将要发送到处理器37的话音和数据信道的连接请求C2_RQ(v & d)。由处理器37和47对较低级别的请求和证实消息LC2_RQ和A_C2_RQ进行处理后，处理器37启动将要经通路36发送的证实消息A_RQ_OK2。启动LC2 RQ请求后，处理器47发送一个指示I_VD到个人计算机7。这样，无须数据转移中断，通过发生在一个较低的32kb/t的另外的数据转移，话音通信就可以非常快地被启动。类似，相对于当话音通信不再需要时，数据转移速率可以被改变到一个较高的比特速率。在本发明的基本形式中仅一个信道被初始建立，但这样与建立多于一个的信道比较，当话音通信需要时，则有数据转移被暂时中断的缺点。当初始建立多于两个信道时，具有更平稳地改变非话音数据通信的比特速率的优点。

图4表示本发明的系统1中话音和非话音数据的消息格式。示出了用于诸如时实的话音数据之类的非保护数据的DECT MAC-层的数据格式UDF和用于诸如可靠的非话音数据之类的保护数据的DECTMAC-层的数据格式PDF。逻辑控制信道LCH占用48比特，和16比特的CRC(周期冗余码)，接着是320比特非保护数据UDF和4组64比特保护数据PD1、PD2、PD3、PD4，而16个比特P1、P2、P3和P4分别跟在上述4组64比特数据。之后。保护比特P1、P2、P3、和P4被增加到用户数据上使数据转移更可靠。另外，为了得到可靠的非话音数据连接，消息证实和重试被应用到不可靠的受污染的消息的情况。非保护和保护的两种消息具有用于其它目的的4比特的尾比特X。当从话音向非话音模式转换时，DECT控制器33和43通过应用适当的消息协议由相应的处理器37和47进行控制。

图5示意性地表示按照本发明的系统1中的在站2和3之间用于可靠的非话音数据转移的滑动窗口协议SWIN。在左侧表示一批发送的数据组，在右侧表示一批接收的数据组。在左侧滑动窗口WIN被表示在发送条件下沿各个数据组滑动，利用“发送忙(Busy)”指示。还有，表示在左侧的是已经被发送的各个数据组，利用“发送已完成(Done)”指示，和各个数据组仍将被发送，利用“将要发送(To Do)”指示。类似地，在接收侧，对于已经被接收的数据组利用“接收(Rec)”指示被接收的数据组，和利用“空闲”指示在各个空闲缓冲器位置中仍要被接收的数据组。箭头“ACQ”和“DATA”指示数据组的证实和发送数据的流动。随着时间的前进，窗口WIN沿发送的数据组滑动。本身公知的这样一种协议不要求额外的缓冲器，使得也就没有额外的发送延迟，和由于在各个连接之间保持协议信息，所以对于重新连接是透明的。该协议被加到站2和3两者上。

Claims (10)

1.一种数字通信系统，包括具有第一数字无线单元的第一站和被安排用于与该第一站进行无线通信的具有第二数字无线单元的第二站，因此该系统被安排用于话音和非话音通信，其特征在于，该系统包括一个处理器，该处理器用于在来自任何一个站的建立请求情况下，建立至少一个无线信道；用于根据一个连接请求，在至少一个建立的无线信道上，连接在话音和/或非话音模式下的第一站和第二站；在有另一个连接请求时，用于在至少一个建立的无线信道改变话音和/或非话音模式，而无需释放至少一个建立的无线信道；和用于，通过采用一个可靠性数据协议来交换在非话音模式下的可靠数据的。

2.按照权利要求1所述的数字通信系统，其中可靠性数据协议包括附加纠错码到非话音数据、证实已交换的数据、或重发不正确的数据之一。

3.按照权利要求1所述的数字通信系统，其中第一站包括一个电话手机和一个交互式图形输入板。

4.按照权利要求1所述的数字通信系统，其中第二站被耦合到一个个人计算机上。

5.按照权利要求4所述的数字通信系统，其中个人计算机被安排为按照一种规定的用户程序进行操作和第二站被安排为在交互式图形输入板上模拟个人计算机的输入和/或输出功能。

6.按照权利要求1、2、3、4或5任意之一所述的数字通信系统，其中该系统是一个独立运行的系统。

7.按照权利要求1、2、3、4或5任意之一所述的数字通信系统，其中该系统是一个无绳或蜂窝电话系统，其中第一站是一个移动站。

8.按照权利要求1、2、3、4或5任意之一所述的数字通信系统，其中该系统是一个DECT系统。

9.一种用于数字通信系统中被安排为用于话音和非话音通信的通信站，该通信站包括一个数字无线单元，所述数字无线单元被安排为用于与另外一个通信站进行无线通信，其特征在于：该通信站包括一个处理器，该处理器用于发送一个建立请求给另一个通信站；用于发送一个连接请求给另一个通信站；用于发送另一个连接请求给另一个通信站和用于通过采用可靠性数据协议来交换非话音模式的可靠的数据；

所述另一个通信站也包括一个处理器，用于根据建立请求来设置至少一个无线信道；用于根据连接请求在至少一个建立无线信道上连接在话音和/或非话音模式下的通信站用于根据另一个连接请求，在至少一个建立无线信道上改变话音和/或非话音模式，而无需释放至少一个建立无线信道和用于通过采用可靠性数据协议来交换非话音模式的可靠的数据；。

10.一种用于将被应用在被安排为用于话音和非话音通信的数字通信系统中的通信站的方法，其中通信站包括数字无线单元，该单元被安排为与一个另外的通信站的数字无线单元进行无线通信，其特征在于，该通信站发送一个建立请求到另外的通信站，在于另外的通信站在该建立请求下建立至少一个无线信道，在于该通信站还发送一个连接请求到另外的通信站，另外的通信站在该连接请求下，在至少一个无线信道上在话音和/或非话音模式在至少一个建立无线信道上连接各通信站，其中该通信站还发送一个另外的连接请求到另外的通信站，和在于该另外的通信站在不释放至少一个建立的无线信道情况下，在另外的连接请求下在至少一个建立的无线信道上改变话音和/或非话音模式，从而通过应用一种可靠的数据协议各通信站在非话音模式上可靠地交换数据。

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