KR100792362B1 - 음성 채널을 통해 데이터를 전송하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

음성 채널상에서 데이터 전송을 용이하게 하기 위해 무선 통신 유닛들(200)의 수신기 및 전송기에서 동작할 수 있는 음성 채널 데이터 프로세서(207) 및 대응하는 방법(600)은, 미리 결정된 보코더 파라미터를 가진 전송 음성 프레임으로서 데이터 트래픽을 인코딩하고 전송 음성 프레임을 음성 트래픽을 가진 전송 음성 프레임의 스트림에 삽입하기 위한 인코더(301)를 포함하고, 각각에 대한 보코더 파라미터를 획득하기 위해 수신된 음성 프레임들의 스트림을 파싱하고, 미리 결정된 보코더 파라미터에 각각의 수신된 프레임에 대한 보코더 파라미터를 비교하고, 비교가 바람직할 때 데이터 트래픽으로서 처리하기 위해 수신된 음성 프레임을 루팅하며, 만약 비교가 바람직하지 않을 때 음성 트래픽으로서 처리하기 위해 수신된 음성 프레임을 루팅하는 디코더(303)를 더 포함한다.

음성 채널, 통신 시스템, 수신기

Description

음성 채널을 통해 데이터를 전송하기 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for transferring data over a voice channel}

본 발명은 일반적으로 통신 시스템들, 특히 음성 채널을 통해 데이터를 전송하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

통신 시스템들은 알려져 있고 시간이 경과함에 따라 이러한 많은 시스템들 및 구성 설비는 아날로그에서 디지털 시스템들로 발전하였다. 디지털 시스템들에서, 디지털 형태의 정보 또는 트래픽은 정보 또는 트래픽의 전송 또는 운반에 사용된 무선 주파수 캐리어를 변조하기 위해 사용된다. 음성 또는 아날로그 정보는 전송전에 보코더를 사용하여 디지털 형태로 변환된다. 이러한 방식들을 사용하는 것은 동일하거나 작은 대역폭 및 저비용으로 보다 많은 사용자들에게 보다 많은 서비스들을 제공할 수 있도록 한다.

많은 현재 개발된 또는 레거시 시스템들은, 음성 트래픽 및 독립된 데이터 채널을 위한 대응하는 단일 공중 인터페이스 및 데이터 트래픽을 위한 대응하는 공중 인터페이스를 가진 음성 채널을 사용하는 음성 트래픽 및 많은 시스템들로 집중되었다. 일부 레거시 유닛들과 같은 무선 통신 유닛은 음성 채널들만을 지원하거나 어떠한 한 시점에서 음성 채널 또는 데이터 채널의 하나만을 지원한다. 시장은 음성 채널 또는 회로가 유지됨과 동시에 적은 양의 데이터의 데이터 운반을 위한 필요성을 나타내기 시작한다. 바람직하게 레거시 유닛들에 명료한 방식으로 음성 채널을 통해 데이터를 전송하기 위한 방법 및 장치에 대한 필요성이 명확히 존재한다.

유사한 참조 번호들은 각각의 도면들을 통해 동일하거나 기능적으로 유사한 소자들을 나타내고, 하기 상세한 설명과 함께 명세서의 부분에 통합되고 형성되는 첨부 도면들은 본 발명에 따라 다양한 실시예들을 도시하고 다양한 원리들 및 장점들을 추가로 도시하기 위해 사용된다.

도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대한 환경을 설명하기 위해 사용될 통신 시스템의 도면을 간략하고 대표적인 형태로 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 음성 채널 데이터 프로세서를 포함하는 무선 통신 유닛의 블록도를 간략하고 대표적인 형태로 도시하는 도면.

도 3은 도 2 통신 유닛에 사용될 수 있는 음성 채널 데이터 프로세서의 보다 상세한 블록도를 도시하는 도면.

도 4는 도 3 음성 채널 데이터 프로세서에 사용하기 위한 데이터 스트림 구조를 도시하는 도면.

도 5는 도 3 음성 채널 데이터 프로세서에 사용하기 위한 음성 프레임의 데이터 구조를 도시하는 도면.

도 6은 음성 채널상에서 데이터를 생성 및 식별하기 위한 바람직한 방법 실시예의 흐름도.

개략적으로, 본 발명은 본 명세서에서 동작하는 통신 유닛들 또는 보다 구체적으로 상기 통신 유닛들의 사용자에게 서비스를 제공하는 통신 시스템들에 관한 것이다. 특히, 음성 채널이 유지되는 무선 통신들과 음성 채널을 통해 데이터를 전송하기 위한 방법들 및 장치들에서 구현된 보다 다양한 발명 개념들 및 원리들이 논의되고 기술된다. 음성 트래픽을 전송하기 위한 음성 채널들에 따르고 공중을 통한 운반을 위해 상기 음성 트래픽을 트랜스코딩하기 위한 보코더들을 사용하는 통합 디지털 강화 네트워크들, GSM(이동 통신용 글로벌 시스템) 시스템들, 또는 유사한 것 및 진화물들과 같은, 특정 관심 분야의 통신 시스템들 및 설비가 사용되었거나 사용되고 있다.

하기에 논의되는 바와 같이, 다양한 발명의 원리들 및 그 결합물들은, 데이터를 가진 음성 프레임이 수신 통신 유닛에서 구별되게 하여, 레거시 유닛들 또는 인프라구조 설비에 영향을 주지 않고 음성 채널에 데이터를 임베딩하는 방법을 제공하는 방식으로 음성 트래픽을 갖는 음성 프레임과 유사한 외부 형세로부터의 음성 프레임으로서 데이터를 인코드하기 위해 바람직하게 사용된다. 이는 이들 원리들 또는 등가물들이 제공된 종래 시스템들상에서 데이터 통신의 실현을 용이하게 하고 알려진 접근방식들과 연관된 레거시 설비 및 디바이스들의 인프라구조 업데이트 또는 노쇠화와 같은 다양한 문제들을 해결한다.

본 개시물은 본 발명에 따른 다양한 실시예들을 형성하고 사용하는 가장 우수한 모드들을 인에이블링하는 방식으로 더 설명하기 위해 제공된다. 본 개시물은 본 발명을 어떠한 방식으로 제한하기 보단, 본 발명의 원리들 및 장점들에 대한 이해 및 인식을 강화하기 위해 추가로 제공된다. 본 발명은 본 출원의 진행 동안 이루어진 임의의 보정들 및 제공된 청구항들의 모든 등가물들을 포함하는 첨부된 청구항들에 의해 유일하게 한정된다.

제 1 및 제 2, 상부 및 하부 등과 같은 관련 용어들의 사용이 상기 제목들 또는 액션들 사이의 어떠한 실제 관계 또는 순서를 필수적으로 요구하거나 내포하지 않고 다른 존재 또는 액션으로부터 구별하기 위해서만 유일하게 사용되는 것이 이해된다.

본 발명의 많은 기능성 및 원리들은, 소프트웨어 프로그램들 또는 명령들 및 어플리케이션 특정 IC들과 같은 집적 회로들(IC들)도 가장 잘 실행될 수 있다. 당업자는, 본 명세서에 개시된 개념들 및 원리들에 의해 가이드될 때 최소 실험을 통해 상기 소프트웨어 명령들 및 프로그램들 및 IC들을 쉽게 발생할 수 있을 것으로 기대된다. 그러므로, 간결하게 하고 본 발명에 따른 원리들 및 개념들을 불명료하게 하는 임의의 위험을 최소화하는 측면에서, 상기 소프트웨어 및 IC들의 다른 논의는 바람직한 실시예들의 원리들 및 개념들과 관련하여 필수적인 것으로 제한될 것이다.

도 1을 참조하여, 통신 시스템의 간략화된 대표적인 도면은 바람직한 실시예들의 환경을 설명하기 위해 사용될 것이다. 도 1은 셀방식 핸드셋 또는 가입자 장치, 메시징 장치, 또는 음성 채널을 지원하는 무선 통신 시스템에서 동작하기 위해 장착된 다른 장치 같은 통신 유닛, 바람직하게 무선 통신 유닛(101)을 도시한다. 통신 유닛은 추가로 무선 신호(103)를 통해 네트워크(107)에 결합된 기지국 등을 포함하는 인프라구조(105)에 결합된다. 인프라구조, 네트워크(107), 공용 스위칭 전화 네트워크 또는 인터넷, 및 그 인터페이스와 상호작용부는 일반적으로 알려져 있다. 또한 네트워크에는 인터넷 프로토콜 전화기 같은 전화기가 결합된다. 다른 통신 유닛(111)은 음성 채널을 지원하고 무선 신호(113)를 통해 인프라구조(115) 및 네트워크(107)에 결합된다. 게다가, 통신 유닛들(101, 111)은 잠재적으로 무선 신호(117)를 통해 직접 통신된다.

통신 유닛들 및 인프라구조는 가청 정보가 보코더에 의해 제공된 음성 프레임들을 사용하여 하나에서 다른 하나로 전송되거나 운반되는 음성 채널을 통한 통신에 사용하기에 적절하다. 특히, 알려진 바와 같이 스피치는 보코더를 통해 음성 프레임들의 스트림으로 변환되고 음성 프레임들의 스트림은 다른 보코더에 의해 스피치로 변환된다. 이들 음성 프레임들은 채널 코더이고 본 개시물과 관련되지 않은 공중 프로토콜을 통해 전송되거나 운반된다. 상기 공중 인터페이스 프로토콜은 통합 디지털 강화 네트워크 및 GSM 시스템들 또는 임의의 다른 적절한 공중 인터페이스 액세스 기술 같은 시분할 다중 액세스 프로토콜일 수 있다. 네트워크를 통과하는 통신 유닛(101)으로부터 통신 유닛(111)으로의 통신들은 트랜스코딩(인프라구조(105)로부터 인프라구조(115)로의 접속을 위해 스피치로 및 스피치로부터의 변환)을 요구하지 않는다. 하기에 추가로 논의되는 바와 같이, 이것은 인프라구조에 대한 임의의 변화들없이 바람직한 실시예가 실행되게 한다. 통신 유닛 중 하나로부터 IP 전화기(109)로의 통신은 IP 프레임들 또는 패킷들과 같이 하나의 코드(음성 프레임들)에서 다른 코드로 트랜스코딩 또는 변환을 요구하기 쉽다.

도 2는 음성 채널 데이터 프로세서를 포함하는 셀방식 핸드셋 등과 같은 통신 유닛(200) 또는 무선 통신 유닛의 간략화되고 대표적인 블록도이다. 통신 유닛(200)은 도 1의 통신 유닛(101, 111)과 유사하고 상기 통신 유닛으로서 사용될 수 있다. 통신 유닛은 잘 알려진 바와 같이 수신기(203) 및 전송기(205)에 결합된 알려진 안테나(201)를 포함한다. 수신기 기능은 일반적으로 알려져 있고 대부분의 무선 환경들에서처럼 이런 환경에서 동작하고 무선 신호들(103, 117 또는 113, 117) 같은 신호를 수신하도록 동작하고, 이러한 무선 신호들은 음성 채널상의 데이터를 포함한다. 수신기는 다운 변환, 동기화 및 음성 프레임들 또는 특히 음성 프레임들의 스트림을 제공하기 위해 디코딩 등과 같은 공중 인터페이스 기술 사양일 수 있는 다양한 기능들과 같은 알려진 다른 기능들을 수행한다. 음성 프레임들 또는 음성 프레임들의 스트림은 수신기의 일부 또는 전송기의 일부로서 도시되고 추가로 하기에서 논의될 음성 채널 데이터 프로세서(207)에 바람직하게 결합된다. 전송기(205)는 일반적으로 알려져 있고 음성 채널상 데이터를 전송하고 음성 채널 데이터 프로세서로부터 음성 프레임들을 보다 특정하게 처리하고 - 여기서 특정한 음성 프레임들은 순방향 에러 수정 및 액세스하는 다른 임무들 및 시스템 특성을 부가하기 위해 인코드된 데이터임 -, 및 결과적인 신호들을 무선 신호들로 변환하고 업링크 채널상 안테나(201)를 통해 인프라구조로 무선 신호들을 보내거나 전송하기 위해 사용된다.

수신기(203)에 결합되는 것 외에 음성 채널 데이터 프로세서는 전송기(205) 및 종래 보코더(209)와 결합된다. 보코더(209)는 음성 프레임들을 스피치로 변환하고 증폭기 및 필터 장치(도시되지 않음)를 통해 스피커 또는 수화기(211)를 구동시키도록 동작하는 바람직하게 알려진 선형 예측 코딩 보코더이다. 게다가 보코더는 증폭되고 필터링된 마이크로폰(213)으로부터의 스피치를, 음성 채널 데이터 프로세서(207)에 다시 결합되고 거기에서 전송기(205)로 다시 결합된 음성 프레임들로 변환한다. 따라서 보코더는 전송기의 일부로서 도시될 수 있다.

수신기(203), 전송기(205), 음성 채널 데이터 프로세서(207) 및 보코더(209)는, 통신 유닛을 위한 일반적인 제어 및 하기에 더 상세히 제공될 본 발명의 원리들 및 개념들을 제외하고 잘 알려진 기능들을 제공하기 위해 동작하는 제어기(215)에 내부 결합된다. 제어기(215)는 예를 들어 디스플레이 및 키패드를 포함하는 종래 사용자 인터페이스(217)에 추가로 결합되고 구동하고 응답한다. 부가적으로 제어기는 랩톱 컴퓨터, 개인용 디지털 어시스턴트 등과 같은 외부 데이터 액세서리에 결합될 수 있다. 제어기(215)는 하기 설명의 실행 사양들 및 설계 선택들에 따라 음성 채널 데이터 프로세서(207)의 많은 기능을 돕고, 용이하게 하거나 도움을 주거나 실행할 수 있다. 제어기(215)는 일리노이, 샤움버그의 Motorola, Inc.에서 판매되는 DSP(digital signal processor)의 HC 11 패밀리 마이크로프로세서들 또는 56000 패밀리 중 하나와 같은 하나 이상의 알려진 마이크로프로세서들 및 디지털 신호 프로세서(DSP)인 프로세서(221)를 포함한다. 상기 프로세서는 기저 대역이 호출 처리, 에러 코딩 및 디코딩 등을 수신 및 전송하는 것 같은 다양한 임무들을 이행한다. 프로세서(221)는 프로세서에 의해 실행될 때 수신기(203), 전송기(209), 및 음성 채널 데이터 프로세서(207), 보코더(209) 등을 포함하는 무선 통신 유닛을 제어하는 객체 코드 형태, 데이터 및 변수들(225)에서 소프트웨어를 동작하는 메모리(223)에 내부 결합되거나 포함할 수 있다. 메모리에는 예를 들어 다양한 어플리케이션들(227), 전화 번호부들, 주소록, 약속들 등과 같은 데이터베이스(229)뿐만 아니라, 여기에 관련되지 않고, 통신 유닛에 대한 범용 제어기에 필수적이진 않지만 사용하기 위해 유용할 수 있는 당업자에게 명백한 다른 소프트웨어 루틴들(routines; 231)이 포함된다.

도 3을 참조하여, 수신기(203) 또는 전송기(205)의 일부로서 도 2의 통신 유닛에 사용될 수 있는 음성 채널 데이터 프로세서의 보다 상세한 블록도가 논의되고 기술된다. 도 3의 간략화된 블록도는 음성 채널 데이터 프로세서(207)의 기능을 나타내기에 적절하다. 이런 기능은 설계 사양들 등에 따라 프로세서(221) 또는 일부 결합의 리소스들의 일부로서 또는 전용 회로로서 실행될 수 있다. 바람직하게, 주어진 가능한한 충분한 여유 용량은 디코딩 및 에러 수정 및 보호 같은 신호 처리를 수신하고 전송하기 위해 사용된 프로세서(221) 또는 DSP(도시되지 않음)를 사용하여 실행된다.

음성 채널 데이터 프로세서(207)는 음성 채널상에서 데이터 전송을 용이하게 하기 위해 통신 유닛 또는 무선 통신 유닛에서 동작한다. 음성 채널 데이터 프로세서는 디코더(301) 및 인코더(303)를 포함한다. 디코더(301)는 수신기(203)로부 터 음성 또는 수신된 음성 프레임들의 스트림에 결합되고 이들은 각각 수신된 음성 프레임에 대한 보코더 파라미터를 획득하기 위해 수신된 음성 프레임들의 스트림에 대한 각각의 프레임들을 파싱(parsing)하기 위해 파서(parser; 307)에 결합된다. 각각의 수신된 음성 프레임에 대한 보코더 파라미터는 비교기(309)에 결합되고 비교를 제공하기 위해 미리 결정된 보코더 파라미터와 비교되고, 여기서 비교는 스위치(313)를 제어하기 위해 사용된다. 상기 비교는 비교가 바람직할 때 데이터 유닛(319)에서 데이터 트래픽(317)으로서 처리하기 위해 수신된 음성 프레임을 루팅(route)하고, 비교가 바람직하지 않을 때 보코더(209)에서 음성 트래픽(315)으로서 처리하기 위해 수신된 음성 프레임을 루팅하도록 스위치(313)를 제어한다.

인코더(303)는 스위치(337)의 하나의 단자(323)에서 음성 프레임들의 시퀀스 또는 스트림에 결합되거나, 보코더(209)로부터 음성 프레임들을 전송한다. 인코더(303)는 제어기(215) 또는 다른 데이터 소스(도시되지 않음)로부터의 데이터에 결합되고, 데이터 인코더(325)에서의 전송 음성 프레임 또는 다수의 상기 음성 프레임들으로서 데이터 트래픽을 인코딩하기 위해 동작하거나 인에이블된다. 그 다음 첨부 유닛(327)은 미리 결정된 보코더 파라미터 또는 다수의 상기 파라미터들을 각각의 전송 음성 프레임들에 첨부 또는 포함하기 위해 동작할 수 있다. 따라서 데이터 트래픽 인코드 및 미리 결정된 파라미터(들)을 가진 음성 프레임 또는 프레임들은 스위치(337)의 단자(331)에 공급된다. 스위치(337)는 데이터를 가진 전송 음성 프레임들을 음성 트래픽을 가진 전송 음성 프레임들의 스트림에 삽입하도록 동작한다.

스위치(337)는 하나 이상의 다음 방식으로 제어될 수 있다. 첫째, 스위치는 제어기(215)를 통해 직간접적으로 335에서 사용자 입력에 응답할 수 있다. 통신 다비이스의 사용자가 파티에 초대하기 위해 이름 및 전화 번호를 보내고 따라서 키 스트로크 또는 키스트로크들의 패턴을 가리키는 것을 가정한다. 제어기(215)는 인코더에 데이터를 보내고 적절한 시간(들)에 단자(331)에서 데이터를 가진 음성 프레임을 삽입하도록 스위치(337)를 제어하고 따라서 인코더는 사용자 입력에 응답하는 보코더로부터 음성 트래픽을 가진 전송 음성 프레임들의 스트림에 데이터를 가진 전송 음성 프레임(들)(이름 및 전화 번호)을 삽입한다. 데이터가 보내진 것을 사용자가 알기 때문에, 그들은 짧은 기간 동안 조용할 수 있거나 선택적으로 제어기는 필수적으로 보코더를 묵음(mute)시키거나 사일런트 프레임(silent frame)을 강요할 수 있다는 것이 주의된다.

대안적으로 인코더는 사일런스(silence)인 음성 트래픽을 가진 전송 음성 프레임들 대신 음성 트래픽을 가진 전송 음성 프레임들의 스트림에 하나 이상의 전송 음성 프레임들을 삽입할 수 있다. 배터리 수명이 관심있는 휴대용 장치인 대부분의 보코더들은 사일런스일 때 사용자의 일부에 대해 사일런스를 검출하고 전혀 음성 프레임들을 생성하지 않는다. 따라서 데이터를 가진 음성 프레임 및 미리 결정된 보코더 파라미터의 삽입은 기능부(329)에서 전송 음성 프레임의 부재를 검출하고, 제어 입력(333)에서 스위치(337)를 제어하여, 이런 부재 대신 데이터를 가진 하나 이상의 음성 프레임들을 삽입하는 것으로서 단순할 수 있다.

데이터를 가진 음성 프레임에 삽입하는 문제에 대한 한가지 다른 방법은 시 간에 따른 음성 트래픽을 가진 보코더 제공 음성 프레임들로부터 음성 프레임 스폿(spot) 또는 위치를 획득하는 것이다. 이 예에서 인코더(303)는 미리 결정된 보코더 파라미터를 각각 포함하는 다수의 전송 음성 프레임들로서 데이터 트래픽을 인코드하고 음성 트래픽을 가진 전송 음성 프레임들의 스트림내에서 똑같이 이격된 위치들에 미리 결정된 보코더 파라미터를 각각 포함하는 다수의 전송 음성 프레임들의 일부를 삽입한다. 여기서 기능부(329)는 보코더 제공된 음성 프레임들을 카운트하고 바람직하게 하나를 무시하거나 떨어뜨리고, 스위치를 제어하고 적소에 데이터를 가진 음성 프레임 및 특정 또는 미리 결정된 보코더 파라미터를 삽입한다. 이 예에서 삽입은 결과적인 전송 음성 프레임 스트림으로 인해 너무 많은 오디오 왜곡을 생성하지 않도록 충분히 낮은 주파수에 있을 것이다. 예를 들어, 일부 평가들은 20중 하나 또는 프레임들이 수신 유닛들에서 유지된 음성 품질의 허용 가능한 레벨로 삽입된 데이터 운반 음성 프레임들로 획득될 수 있다는 것을 제안한다.

비교기(309)에 의해 사용되고 첨부 기능(327)에 의해 첨부된 미리 결정된 보코더 파라미터 또는 보코더 파라미터는, 유효 음성 프레임에서 1000중 1 미만 또는 바람직하게 1,000,000중 1 미만 같은 낮은 확률의 발생도를 가진 보코더 파라미터이다. 파라미터의 특정 섹션 또는 다수의 파라미터들은 보코더 기술 또는 기술력에 따른다. LPC 보코더에서 하나 이상의 음성 파라미터 또는 에너지 파라미터를 사용하고 유효 음성 프레임에 대한 적법한 값들로 이들 파라미터들을 설정하는 것은 만족스러운 결과들을 제공한다. 음성 파라미터는 스피치 파형에서 음성 범위 또는 정도의 측정이고, 여기서 예를 들어 음성은 모음(vowel) 등과 같은 음조 (tonal) 또는 피치(pitch) 주파수를 가진 사운드이다. 에너지 파라미터는 스피치 파형에서 에너지의 측정이다.

따라서 예를 들어 바람직하게 만약 미리 결정된 파라미터가 높은 음성도를 나타내기 위한 음성 파라미터 세트와 낮은 평균 신호 전력 또는 에너지를 나타내기 위한 에너지 파라미터 세트의 결합이도록 설정되거나 선택되면, 음성 사운드들이 항상 에너지를 가지기 때문에, 이 결합이 실제 스피치에서 낮은 가능성으로 발생한다는 것이 예상된다. 시뮬레이션들은 1,000,000 음성 프레임들에서 1 미만이 높은 정도의 음성 및 낮은 에너지의 결합을 나타내는 것을 말한다. 게다가, 데이터를 가진 음성 프레임들을 구별하는 능력없이 레거시 통신 유닛들이 이들 보코더 파라미터들을 가진 음성 프레임을 보코더들에 루팅할 때, 보코더로부터의 출력은 거의 없고 낮은 에너지 파라미터로 인해 사용자에게 성가시거나 가청할 수 있는 가공물들이 없다. 부가적으로 이들 호출들이 네트워크를 통해 루팅될 때 트랜스코딩이 발생하지 않기 때문에 통신 유닛 통신들에 통신 유닛을 지원하기 위한 인프라구조에 대한 변화 또는 변형이 필요없다.

도 4를 참조하여, 도 3의 음성 채널 데이터 프로세서에 사용하기 위한 데이터 스트림 구조가 논의되고 기술될 것이다. 도 4는 시간의 함수(403)로서 음성 프레임들(401)의 스트림을 도시하고, 여기서 음성 트래픽(405)(실선, 채워지지 않음)을 가진 음성 프레임들, 사일런스 또는 음성 프레임이 검출되지 않는 영역들에 삽입된 데이터 인코드된 음성 프레임들(407)(상승하는 교차 해치를 가진 점선), 및 획득된 위치, 특히 매 n 번째 슬롯 또는 위치, 즉 n 번째, 2n 번째, 및 3n 번째 슬 롯들에서 삽입된 데이터(409, 411, 413)를 가진 음성 프레임들(상승하는 패턴을 가진 실선), 및 사용자 요구에 응답하여 삽입된 데이터(415)를 가진 음성 프레임들(하강하는 패턴을 가진 점선)이 있다.

통합 디지털 강화 네트워크에서 음성 프레임 속도는 초당 33 1/3 음성 프레임들이다. 도 5의 논의에서 알수 있는 바와 같이, 각각의 프레임은 데이터의 117 비트들에 대해 적절하고 따라서 만약 20에서의 하나의 프레임이 데이터에 사용되면 초당 200 비트 이하의 데이터 속도는 이 시스템에서 음성 채널을 통해 지원될 수 있다.

도 5를 참조하여, 도 3 음성 채널 데이터 프로세서에 사용하기 위한 음성 프레임의 데이터 구조는 논의되고 기술될 것이다. 도 5는 필요할 때 정상 환경들하에서 음성 트래픽(503)을 가진 음성 프레임 또는 데이터 또는 데이터 트래픽(505)을 가진 음성 프레임으로서 사용될 수 있는 하나의 음성 프레임(500)을 나타낸다. 선형 예측 코딩(LPC) 보코더의 일실시예에서, 이들 음성 프레임들은 각각 30 밀리초 시간 주기에 대한 1의 속도로 제공되거나 처리되고, 여기서 각 프레임은 129 비트 길이이다.

보코더(503)에 의해 제공되거나 처리된 음성 프레임은 보코더 파라미터들(507), 특히: Ro, 음성 프레임과 연관된 에너지 또는 전력 또는 평균 전력의 5 비트 표시; Vn, 스피치 프레임과 연관된 음성 정도의 2 비트 표시; LPC1, 보코더에 의해 사용된 음성 트랙의 다각형 모델에 대한 제 1 계수의 5 비트 버전; LPC2-9, 음성 트랙 모델에서 계수들의 밸런스; 및 LAG1-5, 보코더 모델에 대하여 계산된 지 연 계수들을 포함한다. 음성 트래픽을 가진 음성 프레임은 보코더 모델에 대한 여기 벡터들(excitation vectors)인 코드1(1-5) 및 코드2(1-5)를 포함한다. 117 비트들의 밸런스(509)는 LPC 2-9, LAG 1-5, 및 특정 실행에 따르고 논의 사항과 관련되지 않은 사양들을 가진 여기 벡터들에 사용된다.

바람직한 실시예에서, 데이터를 가진 음성 프레임(505)은 어떠한 다른 음성 프레임으로 보이지만, 적절하게 장착된 통신 유닛들 또는 수신기들에서, 특정 보코더 파라미터들 또는 미리 결정된 보코더 파라미터들이 실제 스피치 프레임에서 낮은 발생도를 가진 미리 결정된 또는 알려진 값들로 설정될 것이기 때문에, 상기 유닛들은 가상 특정 운반 데이터 또는 어플리케이션 데이터인 음성 프레임을 인식하도록 인에이블되거나 구성된다. 특히, 일실시예에서, Ro(511)은 "0"으로 설정되거나 매우 낮은 에너지 또는 전력 레벨로 설정되고 Vn(512)는 "3"으로 설정되거나 매우 강한 음성도로 설정되고, 이것은 시뮬레이션이 1,000,000 기회들에서 1 미만 발생하는 것을 나타내는 상황이다. 부가적으로, 다른 실시예에서 LPC1(513)은 "0"으로 설정된다. 음성을 가진 음성 프레임으로서 데이터를 가진 이런 음성 프레임을 처리하고 그것을 처리하는 레거시 유닛을 지시하는 바와 같은 이들 보코더 파라미터들 세트를 이용하여, 보코더는 레거시 유닛의 사용자에게 이의가 있거나 심지어 주목할만한 임의의 가청 가능한 쿼크들(quirk) 또는 가공물들을 생성하지 않을 것이다. 지정된 바와 같은 이들 3개의 보코더 파라미터들 세트로 인해, 데이터를 가진 음성 프레임(505)은 여전히 데이터 페이로드(515) 동안 117 비트들을 가진다. 예를 들어 보코더로부터 음성 프레임들을 보호하기 위해 채널 코딩 처리의 일부로 서 대부분의 시스템들에서 이미 존재하는 순방향 에러 수정으로 인해, 대부분 또는 모든 상기 페이로드는 실제 데이터에 사용될 수 있다. 따라서 평균 20 음성 프레임들 중 하나가 데이터 트래픽에 사용되는 시스템은 200 비트/초 미만의 평균 데이터 속도를 지원할 수 있다. 만약 사일런스가 데이터 트래픽에 사용되고 사용자가 시간의 평균 33%에서 사일런트이면, 평균 데이터 속도는 약 1300 비트/초이다.

이와 같이, 음성 채널 및 통신 전송기상 데이터를 수신하기 위해 통신 수신기를 포함하는 통신 유닛(200)을 개시하고 논의했다. 통신 수신기는 수신기에 결합된 음성 채널 데이터 프로세서(207) 및 음성 프레임을 포함하고, 보코더 파라미터를 획득하기 위해 음성 프레임을 파싱하는 파서; 비교를 제공하기 위해 미리 결정된 파라미터와 보코더 파라미터를 비교하는 비교기; 및 비교가 바람직할 때 데이터 트래픽으로서 음성 프레임을 처리하는 데이터 유닛을 더 포함하는, 신호를 수신하기 위한 수신기(203)를 포함한다.

바람직한 형태에서 통신 수신기는 비교가 바람직하지 않을 때 음성 트래픽으로서 음성 프레임을 처리하기 위한 보코더를 더 포함한다. 바람직하게 통신 수신기는 데이터 유닛이 데이터 트래픽으로서 음성 프레임을 처리할 때 보코더가 음성 트래픽으로서 처리되는 이전 음성 프레임의 결과들 또는 오디오를 반복하거나 오디오를 재생성한다.

비교기는 유효 음성 프레임에서 낮은 발생 가능성을 가진 미리 결정된 파라미터와 파싱 처리로부터 획득된 보코더 파라미터를 비교하기 위한 것이다. 일실시예에서, 미리 결정된 파라미터는 LPC 보코더로부터 발생하는 유효 음성 프레임에 대한 음성 파라미터 또는 에너지 파라미터이다. 음성 파라미터는 높은 음성도를 지정하거나 설정되고, 에너지 파라미터는 낮은 평균 신호 전력으로 지정되거나 설정된다.

또한, 비교가 바람직한 동안, 음성 프레임은 다수의 똑같이 이격된 프레임들 중 하나이고, 상기 똑같이 이격된 프레임들 각각은 부가적인 데이터 트래픽으로서 처리된다. 데이터 트래픽을 가진 음성 프레임들은 전화 번호, 이름, 주소, 약속 시간 또는 데이터, 주소 방향, 또는 짧은 텍스트 메시지와 같은 데이터 트래픽을 포함할 수 있다.

통신 전송기는 음성 채널상 데이터를 전송하고, 음성 신호를 처리하고 음성 트래픽을 가진 다수의 음성 프레임들을 생성하기 위한 보코더; 각각 미리 결정된 보코더 파라미터를 포함하고 음성 트래픽을 가진 다수의 음성 프레임들에 음성 프레임을 삽입하기 위한, 하나 이상의 음성 프레임들로서 데이터 트래픽을 처리하기 위한 음성 채널 데이터 프로세서; 및 음성 채널 데이터 프로세서에 결합되고, 음성 프레임 및 음성 트래픽을 가진 다수의 다른 음성 프레임들을 포함하는 신호를 전송하기 위한 전송기 증폭기 및 신호 프로세서를 포함한다.

미리 결정된 보코더 파라미터는 유효 음성 프레임에서 낮은 발생 가능성을 가지게 상기된 바와 같이 선택된다. 음성 채널 데이터 프로세서는 미리 결정된 보코더 파라미터를 각각 포함하는 다수의 음성 프레임들로서 데이터 트래픽을 인코드하고 음성 트래픽을 가진 다수의 음성 프레임들내의 평균적으로 똑같이 이격된 위치들에 있는 각각 미리 결정된 보코더 파라미터를 포함하는 다수의 음성 프레임들 의 일부를 삽입할 수 있다. 삽입 속도는 데이터 트래픽을 포함하는 다수의 음성 프레임들의 제 1 및 제 2 부분 사이의 평균 시간 인버스(inverse)가 낮은 주파수이도록 한다. 예를 들어, 음성 프레임들의 매 20중 1이 일실시예에서 초당 33 1/3 프레임들의 프레임 속도로 제공된 초당 1 2/3 프레임들인 것이 가정된다.

음성 채널 데이터 프로세서는 사일런스인 음성 트래픽을 가진 음성 프레임 대신 음성 트래픽을 가진 다수의 음성 프레임들에 데이터를 가진 음성 프레임을 삽입하고 이것은 사일런스일 수 있고 음성 프레임에 대한 위치일 수 있고, 여기서 상기 프레임은 없거나 데이터를 가진 프레임은 사용자 입력에 응답하는 음성 트래픽을 가진 다수의 음성 프레임들에 삽입될 수 있다. 데이터는 상기된 바와 같은 전화 번호 또는 리스트, 이름, 주소, 약속 시간 및 데이터, 주소 방향, 또는 짧은 텍스트 메시지 등과 같은 많은 형태들을 취할 수 있다. 바람직하게, 음성 프레임 페이로드는 높게 보호되고, 따라서 대부분의 페이로드는 에러 수정을 위한 오버헤드보다 오히려 데이터에 사용될 수 있다.

도 6을 참조하여, 음성 채널상에 데이터를 생성하고 식별하는 바람직한 방법 실시예의 흐름도가 논의되고 기술될 것이다. 이러한 논의의 일부는 상기된 개념들 및 원리들을 검토할 것이다. 도 6에 도시된 방법은 상기된 구조 및 다른 적절한 구조들로 실행될 수 있다. 도 6의 방법은 통신 유닛 또는 특히 하나의 통신 유닛의 전송기 및 다른 유닛의 수신기에서 수행되고 데이터 전달을 용이하게 하기 위해, 예를 들어 음성 채널상 또는 상기 채널을 통해 데이터를 생성하고 식별하기 위한 방법(600)이다.

상기 방법은 603에서 데이터 또는 데이터 트래픽을 음성 프레임 또는 음성 프레임의 일부로서 인코딩하고 605에서 특정 또는 미리 결정된 보코더 파라미터들을 가진 음성 프레임을 완성하기 위해 미리 결정된 보코더 파라미터(들)을 추가하는 것을 포함한다. 그 다음 607에서 데이터를 가진 음성 프레임들을 보코더로부터의 음성 프레임 스트림에 삽입하기 위한 위치가 관리된다. 이 위치는 사용자 입력에 응답하거나, 프레임 카운트 또는 사일런트 프레임 검출을 바탕으로 한다. 데이터를 가진 음성 프레임은 609에서 음성 프레임 스트림에 삽입된다. 611에서 데이터를 포함하는 음성 프레임을 가진 음성 프레임 스트림은 하나의 통신 유닛으로부터 전송되고 다른 상기 유닛에서 수신된다. 만약 통신 유닛이 예를 들어 데이터를 가진 음성 프레임을 식별하기 위해 장착되지 않은 레거시 유닛(613)이면, 음성 프레임은 615에서 음성 트래픽을 가진 음성 프레임으로서 보코더에 의해 표준 기술들에 따라 처리된다.

만약 613에서 통신 유닛이 레거시 유닛이 아니면, 617은 각각의 프레임에 대한 보코더 파라미터를 획득하기 위해 음성 프레임들을 파싱한다. 다음 619에서 이러한 보코더 파라미터는 비교를 제공하기 위해 유효 음성 프레임내에서 낮은 발생도를 가진 낮은 에너지 레벨 및 낮은 음성도와 같은 미리 결정된 파라미터와 비교된다. 이러한 비교가 619에서 바람직하지 않을 때, 음성 프레임은 보코더로 루팅되고 수화기(earpiece)를 구동하기 위한 오디오 신호를 제공하기 위해 음성 트래픽(621)으로서 처리된다. 비교가 619에서 바람직할 때 음성 프레임은 데이터 유닛에 루팅되고 데이터 트래픽(623)으로서 처리된다. 음성 프레임이 데이터 유닛에 루팅 될 때, 보코더는 625에서 표시된 바와 같은 이전 보코더 출력을 반복하도록 명령을 받을 수 있다.

상기된 처리, 장치, 및 시스템들, 및 본 발명의 원리들 및 개념들은 음성 채널상에서 데이터를 운반하기 위한 선택적 제안들에 의해 발생되는 성가신 오디오 쿼크들 및 장치 노쇠화 같은 문제들을 해결할 수 있다. 낮은 가능성 보코더 파라미터들 또는 특성들을 사용하고 음성 프레임 스트림에 데이터를 가진 음성 프레임을 현명하게 삽입함으로써 데이터를 운반하는 음성 프레임 같은 음성 프레임을 식별하는 이들 원리들을 사용하는 것은 주목할만한 오디오 문제들없이 그리고 데이터 이용성의 부가된 장점들을 가지고 음성 채널을 통해 데이터 전달 또는 운반을 용이하게 할 것이다. 본 명세서에 개시된 본 발명의 원리들 및 개념들을 사용하는 것은 바람직하게 데이터 전달의 장점을 가지도록 적합화되거나 배열되지 않고 정상적인 대화 동안 데이터 전달을 제공하여, 사용자들 및 제공자들에게 바람직할, 장치를 업그레이드하기 위해 레거시 유닛 소유자들 또는 캐리어들에게 강요하지 않고 요구하는 사용자들에게 데이터 서비스들을 제공한다.

이 공개물은 진실, 의도, 공정한 범위 및 사상을 제한하기 보단 본 발명에 따른 다양한 실시예들을 형성하고 사용하는 방법을 설명하기 위한 것이다. 상기 설명은 논의된 정밀한 형태로 본 발명을 제한하거나 소모하도록 의도되지 않는다. 변형들 또는 변화들은 상기 기술들로 인해 가능하다. 실시예(들)은 본 발명의 원리들 및 실제 어플리케이션을 가장 잘 도시하고, 당업자가 고안된 특정 용도에 적합되는 바와 같이 다양한 실시예들 및 다양한 변형들에서 사용할 수 있도록 선택된 다. 모든 상기 변형들 및 변화들은 그들이 공정하고, 적법하고, 공평한 범위에 따라 해석될 때 특허에 대한 출원의 진행동안 보정된 바와 같은 첨부된 청구항들 및 모든 등가물들에 의해 결정되는 본 발명의 범위 내에 있다.

Claims (14)

1. 통신 수신기에서 음성 채널상의 데이터를 식별하는 방법에 있어서,

   음성 프레임을 포함하는 신호를 수신하는 단계로서, 상기 음성 프레임은 페이로드 및 적어도 하나의 보코더 파라미터를 포함하는, 상기 신호 수신 단계;

   상기 적어도 하나의 보코더 파라미터를 획득하기 위해 상기 음성 프레임을 파싱(parsing)하는 단계; 및

   비교를 제공하기 위해 미리 결정된 파라미터와 상기 적어도 하나의 보코더 파라미터를 비교하는 단계를 포함하며,

   상기 비교가 상기 적어도 하나의 보코더 파라미터가 상기 미리 결정된 파라미터와 동일하다고 나타낼 때 상기 음성 프레임은 데이터 트래픽으로서 처리되고, 상기 비교가 상기 적어도 하나의 보코더 파라미터가 상기 미리 결정된 파라미터와 동일하지 않다고 나타낼 때 상기 음성 프레임은 음성 트래픽으로서 처리되는, 데이터 식별 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 비교 단계는 유효 음성 프레임에서 낮은 발생 가능성을 가진 미리 결정된 파라미터와 상기 적어도 하나의 보코더 파라미터를 비교하는 단계를 더 포함하는, 데이터 식별 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 미리 결정된 파라미터는 상기 유효 음성 프레임에 대한 음성 파라미터 및 에너지 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는, 데이터 식별 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 음성 파라미터는 강한 음성도를 나타내고, 상기 에 너지 파라미터는 낮은 평균 신호 전력을 나타내는, 데이터 식별 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 비교가 상기 적어도 하나의 보코더 파라미터가 상기 미리 결정된 파라미터와 동일하다고 나타낼 때, 상기 음성 프레임은 다수의 똑같이 이격된 프레임들 중 하나이고, 상기 다수의 똑같이 이격된 프레임들 각각은 부가적인 데이터 트래픽으로서 처리되는, 데이터 식별 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 음성 프레임이 데이터 트래픽으로서 처리될 때, 상기 음성 트래픽으로서 처리된 이전 음성 프레임의 결과들은 스피커에서 반복되는, 데이터 식별 방법.
7. 음성 채널상의 데이터를 수신하는 통신 수신기에 있어서,

   음성 프레임을 포함하는 신호를 수신하는 수신기로서, 상기 음성 프레임은 적어도 하나의 보코더 파라미터를 포함하는, 상기 수신기; 및

   상기 수신기에 결합된 음성 채널 데이터 프로세서로서,

   상기 적어도 하나의 보코더 파라미터를 획득하기 위해 상기 음성 프레임을 파싱하는 파서(parser),

   비교를 제공하기 위해 미리 결정된 파라미터와 상기 적어도 하나의 보코더 파라미터를 비교하는 비교기; 및

   상기 비교가 상기 적어도 하나의 보코더 파라미터가 상기 미리 결정된 파라미터와 동일하다고 나타낼 때, 상기 음성 프레임을 데이터 트래픽으로서 처리하는 데이터 유닛을 더 포함하는, 상기 음성 채널 데이터 프로세서를 포함하는, 통신 수신기.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 비교가 상기 적어도 하나의 보코더 파라미터가 상기 미리 결정된 파라미터와 동일하지 않다고 나타낼 때, 상기 음성 프레임을 음성 트래픽으로서 처리하는 보코더를 더 포함하는, 통신 수신기.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 데이터 유닛이 데이터 트래픽으로서 상기 음성 프레임을 처리할 때, 보코더가 상기 음성 트래픽으로서 처리한 이전 음성 프레임의 결과들은 상기 보코더에 의해 스피커에서 반복되는, 통신 수신기.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 비교기는 유효 음성 프레임에서 낮은 발생 가능성을 가진 미리 결정된 파라미터와 상기 적어도 하나의 보코더 파라미터를 비교하기 위한 것인, 통신 수신기.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 미리 결정된 파라미터는 상기 유효 음성 프레임에 대한 음성 파라미터 또는 에너지 파라미터 중 하나인, 통신 수신기.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 음성 파라미터는 높은 음성도를 나타내고, 상기 에너지 파라미터는 낮은 평균 신호 전력을 나타내는, 통신 수신기.
13. 제 7 항에 있어서, 상기 비교가 상기 적어도 하나의 보코더 파라미터가 상기 미리 결정된 파라미터와 동일하다고 나타낼 때, 상기 음성 프레임은 다수의 똑같이 이격된 프레임들 중 하나이고, 상기 다수의 똑같이 이격된 프레임들 각각은 부가적인 데이터 트래픽으로서 처리되는, 통신 수신기.
14. 제 7 항에 있어서, 상기 데이터 유닛은 상기 음성 프레임을 데이터 트래픽으로서 처리하며, 상기 데이터 트래픽은 전화 번호, 이름, 주소, 약속 시간 및 데이터, 주소 방향 또는 짧은 텍스트 메시지 중 하나를 포함하는, 통신 수신기.

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