PL180203B1

PL180203B1 - Sposób transmisji sygnalów sygnalizacji wieloczestotliwosciowej (DTMF) droga radiowa w cyfrowym ruchomym systemie telefonicznym PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL180203B1
Application number: PL96322614A
Authority: PL
Inventors: Anu Virtanen
Original assignee: Nokia Telecommunications Oy
Priority date: 1995-04-12
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 2001-01-31
Also published as: EP0820679A1; HUP9802946A3; CN1181170A; US6035179A; AU5277496A; AU711007B2; HUP9802946A2; KR19980702648A; NO974699D0; CZ322697A3; JPH11503581A; FI951765A0; BR9604921A; FI100932B; WO1996032817A1; NO974699L; CA2211137A1; FI951765A; PL322614A1

Abstract

1 Sposób transmisji sygnalów sygnalizacji w ielo czestotliwosciowej (DTMF) droga radiowa w cyfrowym ru- chomym system ie telefonicznym, w którym w punkcie koncowym nadawania tworzy sie, na podstawie do- chodzacego sygnalu, ramki m owy zawierajace parametry m owy podczas aktywnej mowy i ramki szumu wyglad- zajacego zawierajace parametry szumu tla podczas przerw, wykrywa sie w okresach detekcji sygnal DTMF, który moze byc zawarty w dochodzacym sygnale, i tworzy sie zm odyfi- kowane ramki szumu wygladzajacego, z których kazda za- wiera identyfikator sygnalu DTMF i informacje o parze czestotliwosci sygnalu DTMF poza informacja o szumie wygladzajacym, znam lenny tym , ze dodaje sie indywidual- ne informacje laczace do kazdej kolejnej zmodyfikowanej ramki szumu wygladzajacego zwiazanej z tym samym syg- nalem DTMF, przy czym indywidualne informacje laczace wskazuja czas trwania sygnalu DTMF od pierwszego okresu detekcji pierwszej zmodyfikowanej ramki szumu wyglad- zajacego do rozwazanej ramki, lacznie z powyzsza ramka, i nastepnie transm ituje sie droga radiowa, |ako zak od o- w ane kanalow o, tak zm odyfikow an e ramki szum u w y glad zajacego |ako zakodowane kanalowo Fig 5 PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób transmisji sygnałów sygnalizacji wieloczęstotliwościowej (DTMF) drogą radiową w cyfrowym ruchomym systemie telefonicznym.

W cyfrowym systemie telefonicznym, sygnał mowy koduje się przed jego zakodowaniem kanałowym i przesłaniu drogą radiową. W kodowaniu mowy, mowa przekształcona na sygnał cyfrowy jest przetwarzana ramka po ramce w okresach około 20 ms w taki sposób, że wynik jest grupą parametrów reperezentujących mowę dla każdej ramki. Ta informacja, czyli grupa parametrów, jest kodowana kanałowo i przekazywana do drogi transmisyjnej. W kodowaniu kanałowym informacja jest chroniona różnymi kodami korekcji błędu.

W kodowaniu mowy, stosowanym w systemie telefonu komórkowej GSM, stosuje się koder pracujący według RPE-LTP (regularne wzbudzanie impulsów z predykcjądługoterminową). Główne części algorytmu obejmująliniowo kodowany predykcyjnie filtr (LPC) i kodowanie sygnału resztkowego jako ostatni etap sekwencji impulsów, przy czym czynność jest kończona przez oszacowanie wysokości tonu LP. Taki koder wytwarza więc krótkoterminowe parametry filtrowania, długoterminowe parametry predykcyjne LPT oraz parametry RPE. W dekoderze parametry RPE działają jako sygnał wzbudzenia filtru, a odebrane parametry krótkoterminowe i długoterminowe działająjako parametry filtrujące. Algorytm kodowania mowy zastosowany w cyfrowym systemie telefonu komórkowej w USA należy do kategorii koderów wzbudzanych kodowo CELP (predykcja liniowa wzbudzana kodowo), a koder jest wzbudzany sumą wektorową VSELP (kodowanie predykcyjne wzbudzane sumą wektorową). Wynikiem kodowania mowy jest grupa parametrów, za pomocą których, a także za pomocą książek kodowych mających ustaloną z góry strukturę, sygnał mowy syntezuje się w dekoderze odbiornika. Reszta sygnału mowy nie jest w ogóle transmitowana, tak ja to wykonuje się w koderze RPE-LTP. Kodery obydwu systemów posiadają wspólną cechę, że koder wytwarza ramki mowy, których czas

180 203 trwania wynosi 20 ms i że ramka mowy składa się podbramek 5 ms, z których każda zawiera grupę parametrów mowy.

Dodatkowo, w rzeczywistym kodowaniu są również wbudowane w cyfrowe przetwarzanie mowy następujące funkcje. Po pierwsze, po stronie nadajmkajest to wykrywanie aktywności głosowej (VAD), za pomocą którego nadajnik można aktywować tylko wtedy, gdy występuje mowa do przekazania (transmisja nieciągła DTX), po drugie po stronie nadajnika - ocena szumu tła i generowanie parametrów odpowiadających szumowi, oraz po stronie odbiornika, generowanie z parametrów szumu wygładzającego w dekoderze, przy czym ten szum wygładzający powoduje, że przerwa w połączeniu brzmi lepiej niż zupełna cisza, oraz, po trzecie - akustyczna redukcja echa.

Na figurze 1 przedstawiono schemat blokowy układ przetwarzania mowy w punkcie końcowym nadawania stosowanego w znanym ruchomym systemie telefonicznym GSM. Na wejście kodera mowy jest podawany 13-bitowy sygnał PCM przychodzący z sieci, uzyskany przez próbkowanie sygnału audio z-częstotliwością 8000 ramek na sekundę, albo 13-bitowy sygnał PCM z konwersją analogowo-cyfrową przychodzący z części dźwiękowej stacji ruchomej. Czas trwania ramki mowy uzyskanej z wyjścia kodera mowy wynosi 20 ms i zawiera ona 260 bitów, które są generowane przez zakodowanie 160 próbek mowy kodowanych metodą PCM.

Koder mowy wytwarza podane powyżej parametry dla każdej ramki mowy o okresie 20 ms, a detektora aktywności głosu (VAD) wyznacza na podstawie tych parametrów, czy ramka zawiera mowę, czy nie. Według zawartości informacyjnej ramki, detektor VAD ustawia odpowiedni znacznik kontrolujący działanie bloku czynnościowego i sterowania DTX. Jego wartość może wynosić VAD = 1, przy czym ramki dostarczone do kodera kanału i od niego dalej drogąradiowej jako tak zwane ramki komunikacyjne są więc ramkami mowy wytworzonymi przez koder mowy. Blok czynnościowy i sterowania DTX ustawia znacznik sterujący kodowaniem kanału dla każdej ramki dostarczonej do kodera kanału.

W trakcie transmisji mowy, w mowie zawarty jest również szum tła, który również zostałby przerwany przy użyciu transmisji nieciągłej DTX, co spowodowałoby zakłócające przerwania po stronie odbiorczej. Tak więc transmituje się ramki deskryptora ciszy SID zawierające parametry szumu po sygnale mowy, a w pewnych odstępach również czas przerw w mowie wskazanych przez VAD, a zatem odbiornik może generować szum przypominający oryginalny szum z tych parametrów również podczas przerw. Czas trwania takiej ramki i liczba bitów w ramce sątakie same jak w ramce mowy. Parametry szumu są wyznaczane przez blok funkcyjny szumu TX na podstawie parametrów uzyskanych z kodera mowy.

Na figurze 2 przedstawiającej znaną postać pola ramki SID, tylko część z 260 bitów ramki SID jest potrzebna do kodowania parametrów szumu. Informacja o widmie szumu tła jest kodowana w polu B, a poziom szumu tła jest kodowany w polu C. Jeżeli chodzi o inne bity, 95 bitów wykorzystuje się na słowo kodowe SID, pole A, i wszystkie bity w słowie mają wartość zero. Reszta bitów ramki SID ma wartość zero, pole I. Gdy w mowie wystąpi przerwa, czyli znacznik VAD wynosi, zero, powoduje to, że ramki wysyłane z bloku czynnościowego i sterowania DTX do kodera kanału i dalej drogą radiową jako tak zwane ramki komunikacyjne sąramkami SID zawierającymi parametry szumu. Wartość znacznika SP dopasowuje kodowanie kanałowe tak, aby było odpowiednie dla tych ramek.

Na figurze 3 przedstawiono schemat blokowy układu przetwarzania mowy w punkcie końcowym odbioru stosowanego w znanym ruchomym systemie telefonicznym GSM. Korekcję i detekcję błędów wykonuje się na odebranym sygnale radiowym. Wykryta ramka komunikacyjna z korekcjąbłędu w dekowaniu kanału jest uzupełniana o znacznik BFI (wskaźnik błędnej ramki), który pokazuje, czy odebrana ramką komunikacyjna jest błędna czy bezbłędna. Jeżeli chodzi o ramkę komunikacyjną sprawdza się w bloku detekcji ramki SID, czy ramka jest ramką SID zawierającą informację o szumie. Wykonuje się to porównując słowo kodowe odebranej ramki komunikacyjnej bit po bicie ze słowem kodowym zapamiętanym w odbiorniku. Zależnie od liczby bitów odbiegających od poprawnych, w znaczniku SID umieszcza się jedną z trzech możliwych wartości. Dodatkowo dostarcza się informację synchronizacyjną za pomocą znacznika

180 203

TAF (znacznik wyrównania czasowego). Tak więc wejścia bloku czynnościowego i sterowania DTX to bity informacyjne ramki komunikacyjnej, dotycząca ramki informacja BFI błędna/bezblędna oraz wskazanie, czy ramka jest ramką SID zawierającą parametry szumu. Jeżeli ramka komunikacyjna jest bezbłędną ramką mowy, jest dostarczana na wejście dekodera mowy, który generuje oryginalną mową na podstawie parametrów. Jeżeli ramka komunikacyjna zostanie zakwalifikowana jako błędna albo stracona mowa albo ramka SID na podstawie znacznika BFI, wykonuje się procedurę zastąpienia ramek z niewłaściwą mową na przykład przekazując ostatnie dobre wartości parametrów jako wytłumione do dekodera mowy. Jeżeli ramka komunikacyjna jest bezbłędną ramką SID, jest dostarczana do bloku funkcyjnego szumu RX, który dostosowuje dekoder mowy, aby wytwarzał szum podobny do oryginalnego szumu tak długo, aż znowu zostaną odebrane ramki mowy.

Podstawowym parametrem sieci cyfrowych jest to, że me przepuszczają one sygnałów tak jak zwykłe sieci telefoniczne. Nie przepuszczają one odpowiednio sygnałów DTMF, pomijając sygnał modemu typu V.29 stosowanego w aparatach faksowych. W sieci telefonicznej sygnalizacja wieloczęstothwość DTMF w przeciwieństwie do impulsów wybierania, przenika przez całe połączenie aż do końcowego abonenta, dlatego są one szczególnie użyteczne do zastosowania w zdalnych urządzeniach kontrolnych, na przykład w zdalnych zapytujących automatach zgłoszeniowych albo w transmisji danych kodowanej głosem. W sygnalizacji DTMF stosuje się dwie jednoczesne częstotliwości telefoniczne do wskazania określonego znaku. Wszystkie cyfry 0-9 i znaki * i # są wskazywane jako kombinacja dwóch różnych częstotliwości wybranych spośród częstotliwości 697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 941 Hz, 1209 Hz, 1336 Hzi 1477 Hz Określono 12 dopuszczalnych kombinacji. Przez zastosowanie częstotliwości 1633 Hz uzyskuje się również symbole literowe A, B, C, oraz D. Liczba dopuszczalnych kombinacji częstotliwości wynosi więc 16.

Dla aparatów faksowych w sieciach GSM określa się specjalną funkcję adaptacyjną w ramach której sygnał analogowy aparatu dostosowuje się do cyfrowego kanału radiowego za pomocą tej funkcji. Transmisja sygnałów DTMF ze stacji ruchomej do sieci, została również określona. Według specyfikacji, sygnały DTMF nie są generowane przez stację ruchomą ale przez ruchomą centralę, przez co sygnały głosowe me muszą być dostarczane za pośrednictwem kodera mowy. Przez wciśnięcie przycisków numerycznych stacji ruchomej podczas połączenia głosowego stacja ruchoma nadaje komunikat, a centrala ruchoma generuje komunikat po uzyskaniu odpowiedniego sygnału DTMF.

Problemem w znanych sieciach jest więc transmisja sygnałów DTMF w kierunku odwrotnym, z sieci do stacji ruchomej, której me definiuje się. Sygnały DTMF przechodzące od sieci do stacji ruchomej osiągają stację ruchomą ale w postaci zniekształconej, ponieważ muszą przechodzić po stronie sieci poprzez koder mowy, a następnie poprzez dekoder mowy w stacj i ruchomej. Z powodu zakłócenia me spełniają warunków postawionych przez detektory sygnału DTMF sieci stałej, aby wykrywać sygnały DTMF. Transmisja sygnałów w kierunku do sieci również stwarza problemy pomimo wspomnianej wyżej specyfikacji, gdy użytkownik stosuje komunikat początkowy oraz komunikat końcowy sygnału DTMF, centrala ruchoma potwierdza oba komunikaty komunikatami potwierdzającymi. Odpowiednio, transmisja liczby zawierającej na przykład dziesięć znaków wymaga łącznie 40 komunikatów. Jest to obciążeniem dla sieci.

Problem uwidacznia się szczególnie w systemach telefonicznych, w których połączenie stałe pomiędzy centraląi stacjami abonenckimi w stałej sieci telefonicznej zastępuje się połączeniem radiowym. Rozwiązanie określa się jako system telefoniczny realizujący bezprzewodowe połączenie abonenckie, czyli jako system WLL (system bezprzewodowej pętli lokalnej) W systemie WLL bezprzewodowe stałe wyposażenie terminalowe obejmuje jednostkę radiową wyposażoną w antenę i aparat telefoniczny, który łączy standardową stację abonencką z wyposażeniem terminalowym. Stacja abonencka może być zwykłym zestawem telefonicznym, do którego podłączony jest telefoniczny automat zgłoszeniowy. Użytkownik korzysta ze stacji abonenckiej w ten sam sposób, co w zwykłej sieci stałej, nawet jeżeli połączenie abonenta z limą stanowi połączenie radiowe pomiędzy wyposażeniem terminalowym i stacją bazową. Stacja bazowa podłączona jest do specjalnego abonenckiego elementu sieciowego, który jest podłączony

180 203 do standardowej centrali telefonicznej. System WLL można zbudować stosując na przykład elementy składowe cyfrowego systemu GSM. Sygnalizacja systemu WLL jest więc zgodna z rozważanym systemem. Zatem w systemie WLL byłaby bardzo pożądana transmisja sygnałów DTMF z sieci drogą radiową do stacji abonenckiej.

Jedno z rozwiązań proponowanych dla rozwiązania przedstawionych problemów jest ujawnione w europejskim zgłoszeniu patentowym nr 534 852. Według tego rozwiązania, detektor sygnału DTMF i koder sygnału DTMF są umieszczone w punkcie końcowym nadawania, w transkoderze stacji bazowej, dodatkowo do kodera mowy. Minimalny okres ustawiony dla detektora na wykrycie sygnału DTMF jest krótki, tylko 5 ms. Gdy detektor wykryje sygnał DTMF dochodzący z sieci, wysyła sygnał kontrolny do kodera sygnału DTMF związanego z koderem mowy i do nadajnika. Koder sygnału DTMF zakłada więc ramkę, która przypomina ramkę SID i zawiera informację o wykrytym sygnale DTMF. Nadajnik, sterowany przez sterownik, wybiera ramkę DTMF przypominającą ramkę SID zamiast ramki mowy.

Pola takiej ramki DTMF sąpokazane na figurze 4 Pierwsze trzy pola, A, B i C odpowiadają polom ramki SID z fig. 2, pole A obejmujące 95 bitów zawiera więc identyfikator ramki SID, pole B zawiera informację o jakości szumu tła, a pole C o poziomie szumu tła. W odróżnieniu od ramki z fig. 2, ramka DTMF według europejskiego zgłoszenia patentowego nr 534 852 zawiera dodatkowe pola D, E, oraz F. Pole D zawiera identyfikator ramki DTMF, który obejmuje 8 bitów, z których każdy jest w stanie 1. Pole E zawiera kod pary częstotliwości sygnału DTMF, który obejmuje cztery bity, przez co może być 16 par częstotliwości. Czterobitowe pole F wskazuje czas trwania głosu sygnału DTMF jako wielokrotności 5 ms.

W punkcie końcowym odbioru ramka DTMF jest identyfikowana za pomocą identyfikatora ramki SID (pole A) oraz identyfikatora ramki DTMF (pole D). Parametr „kod” wskazany w polu E określa rozważanąparę częstotliwości sygnału DTMF, a parametr „czas trwania” wskazany w polu F pokazuje, które okresy ramki 20 ms podzielonej na okresy (podramki) 5 ms zawiera sygnał DTMF. Przy odbiorze sygnał DTMF według kodu pola E jest generowany dla tych okresów 5 ms, które zawierają sygnał DTMF według czasu trwania sygnału DTMF. Dla innych okresów ramki generowany jest szum tła określany przez parametry SID.

Wadą znanego rozwiązania jest to, że nie bierze się pod uwagę błędów spowodowanych przez drogę radiową. Jeżeli od czasu do czasu w punkcie końcowym odbioru odbierane są błędne ramki DTMF, regeneracja sygnału DTMF, wykonywana w odbiorniku, może stanowić problem, ponieważ kolejne ramki nie są w żaden sposób powiązane. Nie można wiedzieć na pewno, jak długo ten sam sygnał DTMF był odbierany albo powinien być odbierany oraz czy rozpoczął się już nowy sygnał DTMF. Kod sygnału DTMF może być taki sam w kolejnych ramkach DTMF nawet jeżeli rozważano by dwa oddzielne sygnały DTMF. Według zalecenia CEPT T/CS 46-02, warunkiem niezawodnej detekcji sygnału DTMF jest to, że sygnał DTMF trwa dłużej niż 40 ms i że jest poprzedzony przez stan, który trwa dłużej niż 40 ms i me zawiera sygnału o częstotliwości telefonicznej, albo który jest stanem wykrycia innego sygnału o częstotliwości telefonicznej. Ponieważ detektor w transkoderze w punkcie końcowym nadawania zużywa przynajmniej 5 ms na detekcję sygnału DTMF, nie ma czasu na wykrycie sygnału, jeżeli rozpoczme się podczas ostatniego okresu 5 ms ramki. W konsekwencji, sygnał DTMF może wystąpić na końcu ramki przez okres krótszy niż 5 ms, przy czym sygnał ten przechodzi przez łańcuch koder-dekoder mowy i jest zakłócony. Natychmiast potem występuje czysty sygnał o częstotliwości telefonicznej generowany na podstawie odebranych ramek DTMF Jeżeli nie utrzyma się przerwy dłuższej niż 40 ms pomiędzy zakłóconym sygnałem DTMF i czystym sygnałem DTMF, wykrycie sygnału DTMF w stacji abonenckiej może w ogóle się nie udać. W rozwiązaniu ze stanu techniki nie sprawdza się również na żadnym etapie, czy sygnał DTMF dochodzący z sieci do końca nadawczego trwał dłużej niż 40 ms. W transkoderze końca nadawczego jest więc możliwe wykrycie na przykład sygnału DTMF trwającego krócej niż 20 ms i nadanie go dalej drogą radiową do stacji abonenckiej. W stacji abonenckiej głos nie jest rozpoznawany jako sygnał DTMF, co powoduje słyszalne zakłócenie w mowie.

180 203

Istotą sposobu transmisji sygnałów sygnalizacji wieloczęstotliwościowej (DTMF) drogą radiową w cyfrowym ruchomym systemie telefonicznym, według wynalazku, w którym w punkcie końcowym nadawania tworzy się na podstawie dochodzącego sygnału ramki mowy zawierające parametry mowy podczas aktywnej mowy i ramki szumu wygładzającego zawierające parametry szumu tła podczas przerw, wykrywa się w okresach detekcji sygnał DTMF, który może być zawarty w dochodzącym sygnale, i tworzy się zmodyfikowane ramki szumu wygładzającego, z których każda zawiera identyfikator sygnału DTMF i informację o parze częstotliwości sygnału DTMF poza informacją o szumie wygładzającym, jest to, że dodaje się indywidualne informacje łączące do każdej kolejnej zmodyfikowanej ramki szumu wygładzającego związanej z tym samym sygnałem DTMF, przy czym indywidualne informacje łączące wskazują czas trwania sygnału DTMF od pierwszego okresu detekcji pierwszej zmodyfikowanej ramki szumu wygładzającego do rozważanej ramki, łącznie z powyższą ramką, i następnie transmituje się drogą radiową, jako zakodowane kanałowe, tak zmodyfikowane ramki szumu wygładzającego jako zakodowane kanałowe.

Korzystnie indywidualne informacje łączące obejmują grupę parametrów łączących, przy czym każdy parametr łączący umieszcza się w wydzielonym polu w zmodyfikowanej ramce szumu wygładzającego.

Korzystnie pierwszy parametr łączący „kolejność” wskazuje, która z ramek spośród kolejnych zmodyfikowanych ramek szumu wygładzającego odnoszących się do tego samego sygnału DTMF jest rozważana.

Korzystnie drugi parametr łączący „początek” wskazuje, ile okresów detekcji zawiera pierwsza zmodyfikowana ramka szumu wygładzającego odnosząca się do tego samego sygnału DTMF.

Korzystnie trzeci parametr łączący „czas trwania” wskazuje, ile okresów detekcji zawiera rozważana ramka.

Korzystnie gdy czas trwania wykrytego sygnału DTMF jest krótszy niz pierwszy ustalony okres odniesienia, wynoszący korzystnie 40 ms, to przerywa się tworzenie zmodyfikowanych ramek szumu wygładzającego i ich transmisję drogą radiową.

Korzystnie tworzy się zmodyfikowane ramki szumu wygładzającego odnoszące się do nowego sygnału DTMF i transmituje się drogą radiową tylko wtedy, gdy drugi ustalony okres odniesienia, wynoszący korzystnie 40 ms, upłynął od zakończenia poprzedniego sygnału DTMF.

Z kolei istotą sposobu transmisji sygnałów sygnalizacji wieloczęstotliwościowej (DTMF) drogąradiowąw cyfrowym ruchomym systemie telefonicznym, według wynalazku, w którym w punkcie końcowym odbioru sprawdza się czy odebrana ramka szumu wygładzającego zawiera identyfikator sygnału DTMF i klasyfikuje się ramkę szumu wygładzającego zawierającą identyfikator sygnału DTMF jako zmodyfikowaną ramkę szumu wygładzającego, po czym wykrywa się informację o parze częstotliwości sygnału DTMF w zmodyfikowanej ramce szumu wygładzającego i generuje się sygnał DTMF o częstotliwości telefonicznej odpowiadający informacji o parze częstotliwości sygnału DTMF, jest to, że analizuje się przy każdej odebranej ramce szumu wygładzającego indywidualne informacje łączące zawarte w ramce, przy czym indywidualne informacje łączące wskazują czas trwania transmitowanego sygnału DTMF od pierwszej odebranej zmodyfikowanej ramki szumu wygładzającego do rozważanej ramki, łącznie z powyższą ramką, i następnie generuje się sygnał DTMF o częstotliwości telefonicznej tylko wtedy, gdy przeanalizowane indywidualne informacje łączące wskazują, że czas trwania przekracza ustaloną wartość progową, wynoszącą korzystnie 40 ms.

Korzystnie indywidualne informacje łączące obejmują grupę parametrów łączących, przy czym każdy parametr łączący znajduje się w odpowiednim polu w wydzielonym ramce szumu wygładzającego.

Korzystnie w każdej zmodyfikowanej odebranej ramce pierwszy parametr łączący „kolejność” wskazuje, która z ramek spośród kolejnych zmodyfikowanych ramek szumu wygładzającego odnoszących się do tego samego sygnału DTMF jest rozważana, drugi parametr łączący „początek” wskazuje, ile okresów detekcji zawiera pierwsza zmodyfikowana ramka szumu

180 203 wygładzającego odnosząca się do tego samego sygnału DTMF, zaś trzeci parametr łączący „czas trwania” wskazuje, ile okresów detekcji zawiera rozważana ramka.

Korzystnie w zmodyfikowanej ramce szumu wygładzającego długość odebranego sygnału DTMF ustala się następująco:

TDTMF = początek * 5 ms +(kolejność-2) * 20 ms+czas trwania * 5 ms, jeżeli kolejność > 2, oraz TDTMF = początek * 5 ms = czas trwania * 5 ms, jeżeli kolejność < 2, przy czym 5 ms to okres detekcji detektora sygnału DTMF w punkcie końcowym nadawania, a 20 ms to czas trwania zmodyfikowanej ramki szumu wygładzającego.

Korzystnie gdy przeanalizowane informacje łączące wskazują iż czas trwania jest krótszy niż ustalona wartość progowa, to generuje się szum tła.

Korzystnie gdy indywidualne informacje łączące przeanalizowane z odebranej zmodyfikowanej ramki wskazują, iż wspomniany czas trwania przekracza ustaloną wartość progową generuje się sygnał DTMF pomimo możliwości odbierania od czasu do czasu błędnych zmodyfikowanych ramek.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że nadaje się do niezawodnej transmisji sygnałów o częstotliwości telefonicznej zarówno w kierunku odbioru jak i kierunku nadawania.

Sposób według wynalazku objaśniono w oparciu o przykład wykonania przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu przetwarzania mowy w punkcie końcowym nadawania w znanym systemie, fig. 2 - znaną postać ramki SID, fig. 3 - schemat blokowy układu przetwarzania mowy w punkcie odbioru w znanym systemie, fig. 4 - ramkę SID dostosowaną do transmitowania sygnału DTMF, fig. 5 - schemat blokowy układu przetwarzania mowy w punkcie końcowym nadawania według wynalazku, fig. 6 - tabelę dedukcji bitów informacji na podstawie znaczników VAD i DTMF, fig. 7 - ramkę SID dostosowaną według wynalazku do transmitowania sygnału DTMF, fig. 8 - wartości parametrów ramki DTMF a fig. 9 - schemat blokowy układu przetwarzania mowy w punkcie końcowym odbioru według wynalazku.

Warunki detekcji sygnału DTMF są takie, że sygnał DTMF trwa dłużej niż 40 ms oraz że jest poprzedzony albo przez stan trwający dłużej niż 40 ms, nie zawierający sygnału o częstotliwości telefonicznej, albo przez stan detekcji innego sygnału o częstotliwości telefonicznej. Na figurze 5 przedstawiającej schemat blokowy układu przetwarzania mowy w punkcie końcowym nadawania według wynalazku, w którym zastosowano te same oznaczenia liczbowe co na fig. 1, jeżeli było to odpowiednie, nadchodzący sygnał dźwiękowy jest monitorowany przez sterownik 51, który zawiera detektor sygnału DTMF. Gdy detektor wykryje sygnał DTMF, wyznacza jednocześnie rozważanąparę częstotliwości. Sterownik 51 powiadamia blok czynnościowy i sterowania DTX 4 za pomocą znacznika DTMF, że nadchodzi sygnał DTMF. W odpowiedzi na ten znacznik, blok 4 ustawia znacznik SP na taki stan, aby blok kodowania kanałowego 5 wiedział, że nadawane ramki komunikacyjne są dostosowanymi ramkami SID zawierającymi sygnał DTMF, tak więc blok 5 nie wykonuj e kodowania kanałowego w ten sam sposób, eona czystej ramce SID. Ten typ ramek będzie określany poniżej jako ramki DTMF.

Na podstawie znaczników VAD i DTMF blok czynnościowy i sterowania DTX 4 musi być w stanie wysłać odpowiednie bity informacji do kodera kanałowego 5 i ustawić znacznik SP na taki, aby ramki DTMF, a me ramki SID, były transmitowane jako ramki komunikacyjne podczas przerwy wmówię. Blok 4 musi więc przeprowadzić logiczną dedukcję według tabeli z fig. 6. W tym przykładzie wartość 0 znacznika VAD wskazuje, że detektor aktywności głosu 4 wykrył przerwę, a wartość 1 znacznika wskazuje, że detektor 4 wykrył mowę. Wartość 1 znacznika DTMF wskazuje, że sygnał DTMF został wykryty i odpowiednio wartość 0 wskazuje, ze wspomniany sygnał o częstotliwości telefonicznej nie został wykryty. Wartość 0 znacznika SP wskazuje, że nadana ramka komunikacyjna jest ramką SID. W bloku 4 jest zrealizowane ustawienie znaczników w sposób pokazany na fig. 6 tak, że ramki SID są transmitowane tylko gdy sygnał mowy albo DTMF nie zostanie wykryty, a ramki DTMF są transmitowane bez względu na znacznik VAD zawsze gdy wykryty zostanie sygnał DTMF.

Gdy sekcja detekcyjna sterownika 51 wykryje sygnał DTMF, sterownik powiadamia koder sygnału DTMF 52 o parze częstotliwości, co stanowi powiadomienie o znaku sygnału DTMF i o czasie trwania sygnału DTMF. Jeżeli sygnał zakończy się zbyt wcześnie, na przykład w czasie

180 203 krótszym niż 40 ms, sterownik 51 wydaje koderowi DTMF polecenie transmisji ramki SID bez sygnału DTMF.

Powiadomienie o wykryciu sygnału DTMF jest transmitowane w ramkach przypominających ramkę SID, które są określane jako ramki DTMF. Postać ramki DTMF jest pokazana na fig. 7. Zawartość informacyjna pól A-Ejest w zasadzie taka sama, jak w znanej ramce pokazanej na fig. 4. Tak więc dodatkowo do identyfikatora ramki SID zawartego w polu A i parametrów szumu tła wskazanego w polach B i C, ramka zawiera identyfikator ramki DTMF (13 bitów) w polu D, oraz kod sygnału DTMF (4 bity) w polu E, za pomocą których ramka jest identyfikowana jako ramka DTMF i rozpoznaje się, o który sygnał DTMF chodzi.

Według wynalazku indywidualne informacje łączące są dodawane do ramki DTMF, przy czym te indywidualne informacje łączące wskazują w sposób opisany poniżej, czas trwania sygnału DTMF od okresu pierwszego wykrycia pierwszej ramki DTMF do rozważanej ramki, wraz z powyższą ramką. Indywidualne informacje łączące, które obejmują grupę parametrów, wiązą więc ze sobą kolejne ramki DTMF odnoszące się do tego samego sygnału DTMF Pola F, G i H są zdefiniowane w ramce. Sąw nich umieszczone parametry łączenia parametr „kolejność” (3 bity) w polu F, parametr „początek” (2 bity) w polu G i parametr „czas trwania” (2 bity) w polu H. Parametr „kolejność” określa, która ramka należąca do tego samego sygnału DTMF jest rozważana. Parametr „początek” wyznacza chwilę rozpoczęcia sygnału DTMF, czyli ile okresów 5 ms zawierała pierwsza ramka należąca do tego samego sygnału DTMF. Parametr „czas trwania” wyznacza, z dokładnością 5 ms, jak długo rozważana ramka zawiera głos DTMF. Wszystkie 24 bity odnoszące się do sygnału DTMF, czyli bity pól D-H są umieszczone wśród bitów klasy la, które mają najlepszą ochronę przed błędami. Resztę bitów ramki ustawia się na zero.

Łączenie jest pokazane na fig. 8, która pokazuje wartości parametrów ustawione przez koder sygnału DTMF 52 w ramce DTMF, gdy detektor sygnału DTMF 51 wykryje pojawiający się sygnał DTMF. Podczas pierwszej ramki detektor sygnału DTMF 51, którego częstotliwość detekcji wynosi 5 ms, wykrył w trzeciej podramce, że nadchodzi sygnał DTMF. Czas trwania sygnału rozciąga się na trzeciąpodramkę czwartej ramki. Podramki zawierające sygnał DTMF są oznaczone skośnymi kreskami, a podramki zawierające mowę i szum tła nie są wskazane skośnymi kreskami. Każda ramka jest zakładana jako ramka DTMF i numerowana kolejno przez parametr „kolejność”. Parametr „początek” umieszczony w każdej ramce jest taki sam, w tym przypadku 2, i wskazuje, że pierwsza ramka zawiera 2 podramki obejmujące sygnał DTMF, czyli czas trwania sygnału w pierwszej ramce wynosi 10 ms. Parametr „czas trwania” wskazuje liczbę podramekDTMF w każdej ramce DTMF. W drugiej i trzeciej ramce „czas trwania” = 4, sygnał DTMF nachodzi więc podczas całej ramki. W czwartej ramce, „czas trwania” = 3, tak więc, ramka ta zawiera 15 ms sygnału DTMF. Suma wartości „czas trwania” wynosi 1, tak więc łączny czas trwania sygnału DTMF wynosi 13*5 ms = 75 ms.

W ten sposób ramki DTMF odnoszące się do tego samego sygnału DTMF są wiązane ze sobą za pomocą parametrów „kolejność”, „początek” i „czas trwania” zawartych w ramkach DTMF. Za pomocątych parametrów można dowiedzieć się w każdej bezbłędnej ramce, jak długo powinien być odbierany sygnał DTMF, nawet jeśli od czasu do czasu odbierano błędne ramki DTMF. Długość odebranego sygnału DTMF w określonej ramce wynosi więc jednoznacznie: TDTMF = początek * 5 ms + (kolejność -2) * 20 ms +czas trwania * 5ms,jeżelikolejność>2,oraz TDTMF = początek * 5 ms = czas trwania* 5 ms, jeżeli kolejność < 2.

Jeżeli detektor sygnału DTMF 51, fig. 5, zauważy w punkcie końcowym nadawania, że sygnał DTMF został przerwany przed czasem trwania 40 ms, koder sygnału DTMF 52 przerywa zakładanie ramek DTMF i ich transmisja zostaje zatrzymana. Następnie detektor sygnału DTMF 51 reaguje tylko na taki nowy sygnał DTMF, który zaczyna się tylko wtedy, gdy przerwa dłuższa niż 40 ms, nie zawierająca sygnału DTMF, trwała po przerwanym sygnale Wskutek tej procedury zawartość ramek DTMF jest jednoznaczna w punkcie końcowym odbioru. Gdy tylko zostanie odebrana przynajmniej jedna bezbłędna ramka DTMF, wiadomo, że wszystkie kolejne ramki, bez względu na to, czy sąbłędne, czy nie, zawierają sygnał DTMF przez tak długo, aż nie zostanie on odebrany w czasie większym niż 40 ms.

180 203

Figura 9 przedstawia schemat blokowy układ przetwarzania mowy w punkcie końcowym odbioru według wynalazku. Sekcja detekcyjna ramki DTMF 91 musi być zintegrowana z blokiem przetwarzającym odebrane ramki. Jeżeli sekcja detekcyjna ramki SID 36 wykryje na podstawie słowa identyfikacyjnego ramki SID, że nadchodząca ramka jest ramką SID, sekcja detekcyjna ramki DTMF 91 sprawdza, czy ramka zawiera również identyfikator DTMF, blok D, fig. 7. Można przydzielić dwa bity dla wskazującego to znacznika. Jeżeli znacznik DTMF wynosi 0, ramka DTMF nie została odebrana, przetwarzanie mowy następuje więc zgodnie ze stanem techniki, czyli koder mowy 31 generuje szum tła zgodnie z parametrami szumu ramki SID nadchodzącej do bloku funkcyjnego szumu RX 33. Jeżeli znacznik DTMF wynosi 1 albo 2, została odebrana ramka DTMF. Tak więc blok czynnościowy sterowania DTX 34 wysyła ramkę DTMF i 2 bity kontrolne DTMF do sterownika 92. Sterownik 92 oblicza z parametrów ramki, jak długo odbierano ten sam sygnał DTMF i odpowiednio steruje multiplekserem 93 działając jak przełącznik.

Sterownik 92 czeka 40 ms przed przełączeniem głosu DTMF generowanego przez dekoder sygnału DTMF 94 na wyjście. Nadzorowanie czasu zapewnia uzyskanie przerwy większej niż 40 ms pomiędzy zakłóconym i czystym sygnałem DTMF, która jest warunkiem niezawodnej detekcji sygnału DTMF według zalecenia CEPT. Jeżeli czeka się, aby określony sygnał DTMF był odbierany przez więcej niż 40 ms przed rozpoczęciem generowania go na wyjściu i na linii, zapewnia to jednocześnie, że sygnały, których czas trwania wynosi mniej niż 40 ms nie osiągnąstacji abonenckiej. Podczas okresu oczekiwania, sterownik 92 dostosowuje multiplekser 93, aby multipleksowa! sygnał szumu utworzony przez dekoder mowy 31 na wyjściu. Dekoder mowy 31 odbiera polecenie ze sterownika 92, aby generować szum za pomocą parametrów szumu wygładzającego.

Odwołując się ponownie do fig. 5, należy stwierdzić, że parametry szumu wygładzającego, zawarte w ramkach DTMF, musiały zostać wygenerowane w chwili wcześniejszej. Poprzednie możliwe do przyjęcia parametry szumu wygładzającego muszą być przechowane w pamięci, na przykład w koderze sygnału DTMF 52. Jeżeli się tego nie wykona, może się zdarzyć, że parametry szumu wygładzającego będą generowane podczas sygnału DTMF, co oczywiście jest niepożądane, ponieważ brzmiałby on nieprzyjemnie w punkcie końcowym odbioru. Można również postępować według procedury, w której parametry szumu wygładzającego nie generuje się podczas sygnału DTMF, ponieważ detektor VAD 4 nie interpretuje sygnału DTMF jako ciszy Również w tym przypadku, poprzednie użyteczne parametry szumu wygładzającego muszą być przechowywane w jakimś miejscu w pamięci.

Korzystne jest postępowanie według takiej procedury, że jeżeli sygnał DTMF trwał więcej niż 40 ms na końcu nadawczym, to ostatnią ramkę DTMF można nadać ponownie jeszcze dwa razy po zakończeniu sygnału, tak długo jak następne dwa okresy 20 ms nie zawierają nowego sygnału DTMF. Nie powoduje to dodatkowej utraty informacji głosowej, ponieważ przynajmniej dwie ramki mowy albo szumu są tracone w punkcie końcowym odbioru w każdym przypadku po zakończeniu generowania sygnału DTMF, gdy usunięte zostanie opóźnienie buforujące.

Gdy ten sam sygnał DTMF był odbierany w punkcie końcowym odbioru przez więcej niż 40 ms, trzeba sprawdzić odebrane po nim ramki DTMF, aby dowiedzieć się, czy należą one do tego samego sygnału DTMF czy do następnego. Sprawdzenie można przeprowadzić za pomocą parametrów „kolejność” i „początek” według wynalazku. Jeżeli rozważany jest nadal ten sam sygnał DTMF, parametr „początek” musi mieć tę samą wartość, co poprzednia odebrana ramka, a parametr „kolejność” musi być większy albo równy poprzednio odebranej ramce Warunek równości jest możliwy jeżeli ostatnia ramka DTMF była transmitowana ponownie jeszcze dwa razy na końcu nadawczym po zakończeniu sygnału DTMF.

180 203

AB C

IDENTYFIKATOR SID

WIDMO SZUMU TŁA

POZIOM SZUMU TŁA

36 24 105 BITY

Fig. 2

A	B	C	D	E	F	I
IDENTY- FIKATOR SID	WIDMO SZUMU TŁA	POZIOM SZUMU TŁA	IDENTYFIKATOR DTMF	KOD PRACY CZĘSTOTLIWOŚCI DTMF	CZAS TRWANIA TONU DTMF
95	36	24	8	4	4	89 BITY

Fig. 4

A	B	C	D	E	F	G	H	I
IDENTY-	WIDMO	POZIOM	IDENTY-	KOD PRACY	KOLEJ-	POCZĄTEK	CZAS
FIKATOR	SZUMU	SZUMU	FIKATOR	CZĘSTOTLI-	NOŚC	DTMF W	TRWANIA
SID	TŁA	TŁA	DTMF	WOSCI DTMF	RAMKI DTMF	PIERWSZEJ RAMCE	DTMF W TEJ RAMCE
95	36	24	13	4	3	2	2	81

Fig. 7

180 203

DETEKTOR AKTYWNOŚCI GŁOSU

ZNACZNIK

VAD .

PRÓBKOWANA

MOWA

KODER 'MOWY

RAMKA

MOWY_____ 260 BITÓW

STEROWANIE I CZYNNOŚCI DTK

BITY

INFORy

KODOWANIE KANAŁOWE

RAMKA

KOMUNIKACYJt

FUNKCJE RX SZUMU / WYGŁADZA³ JĄCEGO

RAMKA SID

260 BITÓW

ZNACZNIK

M3NITORCWANIE

ZNACZNIKA SP

PARAMETRY

SZUMU

260 BITÓW

KODER

STEROWNIK

ZNACZNIK _ DTMF

Fig. 5

DETEKTOR DTMF

ODEBRANE RAMKI

KOREKCJA I DETEKCJA BŁĘDÓW

DETEKCJA

RAMKI SID

DETEKCJA ,RAMKI DTMF

BITY [NFOi^

BFI

SID

TAF

DTMF

Fig. 9

STEROWANIE I

ZASTĘPOWANIE BŁĘDNEJ RAMKI _x RAMKA CZYNNOŚCI MOWY

SYGNAŁ

DTX * MIHAUDIO

DEKODER MOWY

FUNKCJE SZUMU RX

DEKODER DTMF

RAMKA

ΡΙΜΕ-^ι---------------► STEROWNIK

STEROWANIE

DTMF

9Z

180 203

ZNACZNIK VAD

	0	1
ZNACZNIK DTMF	BITY INFORMACYJNE: RAMKA SID SP=O	BITY INFORMACYJNE: RAMKA MOWY SP=1
	BITY INFORMACYJNE: RAMKA DTMF SP=1	BITY INFORMACYJNE: RAMKA DTMF SP=1

Fig. 6 tns

1. RAMKA . RAMKA

3. RAMKA

4. RAMKA

KOJENOSC = 1

STRART = 2

CZAS TRWANIA=2

KOJENOSC = 2 KOLEJNOŚĆ = 3 KOLEJNOŚĆ = 4

START = 2 START = 2 START = 2

CZAS TRWANIA=4 CZAS TRWANIA=4 CZAS TRWANIA=3

SYGNAŁ DTMF

MOWA/SZDM TŁA

Fig. 8

180 203

Fig. 1

Fig. 3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób transmisji sygnałów sygnalizacji wieloczęstotliwościowej (DTMF) drogą radiową w cyfrowym ruchomym systemie telefonicznym, w którym w punkcie końcowym nadawania tworzy się, na podstawie dochodzącego sygnału, ramki mowy zawierające parametry mowy podczas aktywnej mowy i ramki szumu wygładzającego zawierające parametry szumu tła podczas przerw, wykrywa się w okresach detekcji sygnał DTMF, który może być zawarty w dochodzącym sygnale, i tworzy się zmodyfikowane ramki szumu wygładzającego, z których każda zawiera identyfikator sygnału DTMF i informację o parze częstotliwości sygnału DTMF poza informacją o szumie wygładzającym, znamienny tym, że dodaje się indywidualne informacje łączące do każdej kolejnej zmodyfikowanej ramki szumu wygładzającego związanej z tym samym sygnałem DTMF, przy czym indywidualne informacje łączące wskazują czas trwania sygnału DTMF od pierwszego okresu detekcji pierwszej zmodyfikowanej ramki szumu wygładzającego do rozważanej ramki, łącznie z powyższą ramką, i następnie transmituje się drogą radiową, jako zakodowane kanałowo, tak zmodyfikowane ramki szumu wygładzającego jako zakodowane kanałowo.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że indywidualne informacje łączące obejmują grupę parametrów łączących, przy czym każdy parametr łączący umieszcza się w wydzielonym polu w zmodyfikowanej ramce szumu wygładzającego.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że pierwszy parametr łączący „kolejność” wskazuje, która z ramek spośród kolejnych zmodyfikowanych ramek szumu wygładzającego odnoszących się do tego samego sygnału DTMF jest rozważana.
4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że drugi parametr łączący „początek” wskazuje, ile okresów detekcji zawiera pierwsza zmodyfikowana ramka szumu wygładzającego odnosząca się do tego samego sygnału DTMF.
5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że trzeci parametr łączący „czas trwania” wskazuje, ile okresów detekcji zawiera rozważana ramka.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gdy czas trwania wykrytego sygnału DTMF jest krótszy niż pierwszy ustalony okres odniesienia, wynoszący korzystnie 40 ms, to przerywa się tworzenie zmodyfikowanych ramek szumu wygładzającego i ich transmisję drogą radiową.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że tworzy się zmodyfikowane ramki szumu wygładzającego odnoszące się do nowego sygnału DTMF i transmituje się drogą radiową tylko wtedy, gdy drugi ustalony okres odniesienia, wynoszący korzystnie 40 ms, upłynął od zakończenia poprzedniego sygnału DTMF.
8. Sposób transmisji sygnałów sygnalizacji wieloczęstotliwościowej (DTMF) drogą radiowąw cyfrowym ruchomym systemie telefonicznym, w którym w punkcie końcowym odbioru sprawdza się, czy odebrana ramka szumu wygładzającego zawiera identyfikator sygnału DTMF i klasyfikuje się ramkę szumu wygładzającego zawierającą identyfikator sygnału DTMF jako zmodyfikowaną ramkę szumu wygładzającego, po czym wykrywa się informację o parze częstotliwości sygnału DTMF w zmodyfikowanej ramce szumu wygładzającego i generuje się sygnał DTMF o częstotliwości telefonicznej odpowiadający informacji o parze częstotliwości sygnału DTMF, znamienny tym, że analizuje się przy każdej odebranej ramce szumu wygładzającego indywidualne informacje łączące zawarte w ramce, przy czym indywidualne informacje łączące wskazują czas trwania transmitowanego sygnału DTMF od pierwszej odebranej zmodyfikowanej ramki szumu wygładzającego do rozważanej ramki, łącznie z powyższą

180 203 ramką, i następnie generuje się sygnał DTMF o częstotliwości telefonicznej tylko wtedy, gdy przeanalizowane indywidualne informacje łączące wskazują, że czas trwania przekracza ustaloną wartość progową, wynoszącą korzystnie 40 ms.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że indywidualne informacje łączące obejmują grupę parametrów łączących, przy czym każdy parametr łączący znajduje się w odpowiednim polu w wydzielonym w ramce szumu wygładzającego.
10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że w każdej zmodyfikowanej odebranej ramce pierwszy parametr łączący „kolejność” wskazuje, która z ramek spośród kolejnych zmodyfikowanych ramek szumu wygładzającego odnoszących się do tego samego sygnału DTMF jest rozważana, drugi parametr łączący „początek” wskazuje, ile okresów detekcji zawiera pierwsza zmodyfikowana ramka szumu wygładzającego odnosząca się do tego samego sygnału DTMF, zaś trzeci parametr łączący „czas trwania” wskazuje, ile okresów detekcji zawiera rozważana ramka.
11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że w zmodyfikowanej ramce szumu wygładzającego długość odebranego sygnału DTMF ustala się następująco:

TDTMF= początek * 5 ms+(kolejność-2) * 20 ms+czas trwania * 5 ms, jeżeli kolejność >2, oraz TDTMF = początek * 5 ms = czas trwania * 5 ms, jeżeli kolejność < 2, przy czym 5 ms to okres detekcji detektora sygnału DTMF w punkcie końcowym nadawania, a 20 ms to czas trwania zmodyfikowanej ramki szumu wygładzającego.
12. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że gdy przeanalizowane informacje łączące wskazują, iż czas trwania jest krótszy niż ustalona wartość progowa, to generuje się szum tła
13. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że gdy indywidualne informacje łączące przeanalizowane z odebranej zmodyfikowanej ramki wskazują, iż wspomniany czas trwania przekracza ustaloną wartość progową, generuje się sygnał DTMF pomimo możliwości odbierania od czasu do czasu błędnych zmodyfikowanych ramek.

* * *