音频数据增强方法 本发明涉及远程通信网络，尤其涉及一种在远程通信网络中降低通信信道的信息错误率的方法。
在过去的几年中公众使用通信网络如电话网络和数据通信网络(例如因特网)来传送信息明显增加。信息由模拟和/或数字通信信号表示。电话网络通过诸如绞合金属线对(例如塞尖引线/塞环引线对tip/ring pair)、同轴电缆、光纤、空气、自由空间以及其它媒体来提供传统的电话服务(例如语音通信，传真通信，模拟数据)。公众电话交换网(PSTN)是一个公众可以访问的已建成的电话网络。数据通信网络是一种信息信号以数字形式传输的网络。数据通信网络的实例包括公众因特网、计算机通信网(例如联合通信网、教育通信网、政府通信网)。
通常，电话网络、计算机通信网以及其它通信网的用户通过本地接入网络如数据环路载波(DLC)系统来获得对网络的访问。图1中说明了DLC系统的一个例子。DLC10包括一个通过通信链路26与本地数字交换机(LDS)20相连接的远程终端(RT)28。通信信号通过接口24在LDS20和通信链路26之间交换。LDS20通过通信链路18和16与PSTN12和公众因特网相连。远程终端28通过通信链路30与用户1(34)相连，并通过通信链路32与用户2(36)相连。用户1和2从而可以访问公众因特网和PSTN12，并可以相互访问。为了清楚起见，图1中只说明了两个用户。实际上DLC系统可以连接几百甚至几千个用户。而且，一个实际的DLC系统，如图1中所说明的系统，可以提供对除所说明的通信网络以外的许多通信网络的访问。
通信链路30和32通常用金属线(例如塞尖引线/塞环线对)实现，模拟通信信号(例如语音、传真)可以通过金属线在用户(30、32)以及远程终端28之间传输。当通信链路用金属塞尖引线/塞环线对来实现时，通信链路30和32是已知的明文旧式电话服务(POTS)电话系统的一部分，这样的链路通常指POTS线路。典型的POTS线路能够在通常称为音频(VF)的0-4KHz频率范围的有限带宽中传输模拟通信信号。由于DLC10设备的额外模拟过滤作用，VF的范围进一步限制在200Hz～3400Hz地范围内。
希望通过通信网络如公众因特网进行通信的用户通常使用调制解调器通过POTS线路发送和接收模拟数据信号。从通信链路30和32传来的模拟信号通过RT28转换成数字信号并通过通信链路26传送出去。数字信号被根据DLC10所遵循的协议来进行处理，并被传送到LDS20,LDS20将这些数字信号通过通信链路18或16分别传送到PSTN12或公众因特网14。协议是管理通信网络如本地接入网络中不同设备的操作从而控制、监控和/或管理同一或不同网络的用户之间以及同一或不同网络的设备之间的通信的一组规则和标准。协议信息的一部分被称为信令信息，信令信息用于初始化用户间的通信、监控在用户通信期间用来传送信息的信道并终止用户间的通信。信令信息通常由不同的通信网络设备(如RT28、LDS20)产生。
在相同或不同网络的用户能够相互通信之前，要先根据协议建立通信。当系统对网络资源(如通信信道)进行了适当分配并完成了协议所定义的特定程序步骤时通信就建立起来了，能允许用户在通信网络或不同网络内相互传送通信信号。用户之间传送的通信信号被称为用户信息。本地接入网络(尤其在北美)以及其它通信网络所使用的协议包括已知的TR-303混合信令协议和TR-08协议。
仍然参考图1,LDS20还从PSTN12或公众因特网14接收用户信息并将所述信息发送到RT28,RT28将该信息转换成适当的模拟信号通过通信链路30或32来传播。信令信息通过RT28来提取并且保持的用户信息被中继传给用户。同样应该注意通信链路30或32不必为模拟POTS线路，而是可以为数字和/或模拟通信信号传输时所通过的其它通信链路。
通过本地接入网络10的不同通信链路传输的用户信息根据已定义的通信信道格式打包和组织。在许多本地接入网络以及其它通信网络中使用的通信信道格式的一个例子是已知的数字信号0(DS0)信道格式。数字信号0信道被定义为信息能力为64kbps(64,000比特每秒)的通信链路。部分通过通信信道传输的信息代表协议信息。通信链路也可以按照数字信号1(Digital Signal One,DS1)信道结构来定义。一个DS1信道包括24个DS0信道。
在RT28和LDS20之间通过通信链路26传送的数字信号按照本地接入网络所遵循的协议所指示的特殊格式进行组织。
参照图2，该图说明了数字信号是如何按照TR-303混合信令协议来组织和通过LDS20和RT28之间的通信链路传输的。通信链路26被组织成一个DS1信道。通常，用户发出的模拟信号被RT28以每秒8000个样本的频率进行采样。RT28将每一个样本转换成为一个将放置在通信链路的DS1信道的特定DS0信道中的8位字。更确切地说，数字信号按帧(38)进行组织，每帧长度为125微秒(也就是一个样本的长度)。每帧(38)包括24个DS0信道(40)，其中每个DS0信道包括表示一个特定用户样本的8位数据，并使用成帧位(framing bit)(43)作为分割帧的标识符。这样，一个DS1信道最多可以支持24个独立用户。
TR-303混合信令协议允许信令信息集成在用户信息中，并且两种类型的信息都通过DS1信道传输。这种将信令信息与用户信息集成的技术通常被称为带内信令(或时隙内信令)。仍参照图2，每一用户信息的一部分，尤其是，每个第六帧的每个DS0信道的最低有效位(42)被舍弃并用代表信令信息的信令位来代替。代替舍弃的用户信息的信息被称为带内信令信息。故意舍弃用户信息的最低有效位并用信令信息来代替的带内信令方案被称为抢占比特信令(RBS)。TR-303混合信令协议使用了抢占比特信令方案。
图2公开了一种通称为DS1帧格式的RBS结构形式。在这种RBS的特定版本中，第6帧、第12帧、第18帧和第24帧等帧中的每个DS0信道的最低有效位被信令信号所代替。为了清楚起见，图2中只说明了第六帧的结构。
随着数据通信网络如因特网的不断普及，本地接入网络的用户与更高速率的网络之间传输信息的需求一直在不断增长。在高速率下由于POTS线路有限的带宽，信号的恶化常常成为问题。模拟数据信号变得更容易被干扰，并且更容易被媒体如POTS线路的有限带宽导致失真。
容易理解，牺牲部分用户信息来表示信令信息的RBS方案或其它带内信令方案的使用是导致本地接入网络10和其它相似的通信网络中遭遇的信号恶化的另一个因素。由于信息错误率(如误码率)的增加和/或吞吐率的降低，带内信令方案常常会降低本地接入网络和其它通信网络的性能。通常，在按照某一速率传输用户信息过程中特定的时间内会发生一定数目的错误。在特定的时间内，用户信息传输过程中发生错误的数目与用户信息的比率被定义为信息错误率。吞吐量的定义是所传输信息的实际数目。通常，用户或本地接入网络的设备必须降低信息通过本地接入网络传输的速率来将信息错误率降低到可以接收的程度。例如，由于带内信如RBS的恶化效果，许多使用56Kb/s,33.6Kb/s甚至28.8Kb/s调制解调器来通过本地接入网络的通信信道传输信息的用户不得不让他们的调制解调器以较低的速率工作。所以，这些通信信道的吞吐量被降低。
因此本发明的目的之一是充分消除本地接入网络或其它通信网络用户之间的用户通信期间带内信令方案如RBS产生的不利影响。
本发明提供了一种方法，该方法应用于使用带内信令的通信网络时，为至少两个通信用户之间的至少一部分建立起来的通信挂起带内信令应用程序，以降低与该建立的通信相关的信息错误率。本发明的该方法包括在至少两个用户之间根据协议建立通信并传输不带信令信息的信息以降低与传输的用户信息相关的信息错误率的若干步骤。
图1为一个称为数字环路载波的示范性本地接入网络的框图；
图2为抢占比特信令(RBS)方案的DS1帧格式的数据结构的图表；
图3为本发明方法的流程图；
图4为根据TR303混合信令协议实现的本发明方法的流程图。
本发明提供了一种方法，该方法应用于使用带内信令方案的通信网络时，为至少两个通信用户之间的至少一部分已建立的通信挂起带内信令应用程序，在通信期间网络工作在无干扰信道方式从而降低与该建立的通信相关的信息错误率。无干扰信道方式在至少两个用户之间的通信建立起来之后出现。在无干扰信道方式中，不传输带内信令信息，用户信息不与信令信息一起传输。无干扰信道方式可以在全部或部分建立的用户间通信时出现。
容易理解，本发明的方法可以应用于所有使用带内信令方案的协议。进一步可以理解，在已有按照带内信令协议的通信网络中实施的本发明可以使网络操作透明。同样地，本发明表示了一种带内信令协议的附加特征并允许该协议工作在无干扰信道方式而不对它们的标准操作产生显著的不利影响。此外，本发明的方法将在DLC10描述中说明。然而有一点对本领域所属技术人员来说应该是明显的，即本发明同样适用于其它类型的通信网络，并不限于诸如DLC10之类的本地接入网络。
图3是从步骤50开始的本发明的方法，步骤50中，由图1中本地接入网络如DLC10的用户对通信进行初始化。例如，重新参照图1，用户1可能希望通过调制解调器与公众因特网12上的用户通信。用户1通过给因特网中的用户发送呼叫来完成这一过程。一个呼叫被定义为在相同或不同网络两个用户之间根据网络协议建立通信并完成信息传输。用户可以通过通信设备如调制解调器、电话、传真机以及计算机来相互通信。用户1首先摘机，这是DLC10特别是RT28所检测的一个条件。再次参照图3，本发明的方法现在转到步骤52。
步骤52中，DLC10和与被呼叫用户相关的通信网络按照它们各自的协议采取适当的步骤来在用户1与被呼叫用户之间建立通信。这时建立起的通信使用的是带内信令。一旦用户1和被呼叫用户之间的通信建立起来，本发明的方法转到步骤54，带内信令被挂起。在步骤54中，DLC10进入无干扰信道方式，在无干扰信道方式中在RT28和LDS20之间传输的用户信息不带有带内信令信息从而降低了与所传输的用户信息相关的信息错误率。在使用带内信令的许多协议中存在着一个独立的或在频带之外的信道，协议信号如信令信息可以通过该信道与用户信息分开传送。例如，TR-303混合信令协议就有这样一个名为时隙管理信道(TMC,TimeslotManagement Channel)的信道。TMC是作为通信链路26的一个DS0信道来实现的。在无干扰信道方式期间，遵循如TR-303混合信令协议的通信系统可以继续在RT28和LDS20之间传输信令信息。DLC10继续保持无干扰信道方式(也就是挂起带内信令)一段时间，这段时间等于或是小于建立通信的时间。
在步骤56中，本发明的方法检测DLC10中是否出现了任何可以允许返回到带内信令的条件。许多通信网络提供了不同的在激活时可以更有效地与带内信令一起实现的特征(如三方呼叫、呼叫等待)。然而应该注意，这些特征的实现要依赖于通信网络的特定设计并且这些特征并不必明确要求使用带内信令。如果在用户之间的通信中没有出现这样的条件，在已建立的通信期间系统将在无干扰信道方式下工作。在步骤62中，本发明的方法保持在带内信令方式，一直到步骤64，在步骤64中至少有一个用户终止通信(如用户挂机)或是DLC10信令终止通信。在步骤66中，本发明的方法根据通信系统所遵循的特定协议结束通信。
回来参考步骤56，当不存在允许回到带内信令方式的条件时，本发明的方法转到步骤58，步骤58中通信系统继续工作在无干扰信道方式直到通信终止(步骤60)，即系统转到步骤66或者出现允许回到带内信令方式的条件从而系统以上述的方式(也就是步骤62、64和66)运行。
图4说明了本发明的方法根据TR-303混合信令协议实现的一个特定版本的例子。尤其是，图4说明了本发明的方法应用于一种通称为三方呼叫的特征的详细过程(使用TR-303混合信令协议)。三方呼叫特征是许多电话系统所提供的一种著名特性，它允许三个用户同时互相通信。三方呼叫特征由以下方式激活：(1)用户1呼叫用户2；并且呼叫方(用户1)或被叫方能够激活三方呼叫特征。比方说，用户1希望第三方加入通话；(2)用户1完成一次快速挂机操作，也就是用户1按下并释放电话的叉簧；通信系统将该操作视为一次快速挂机；(3)用户1此时会听到拨号音并可以继续拨叫第三方的号码；(4)用户1现在可以与第三方通信，并且再次完成快速挂机后就可以同时与第三方和用户2通信了。
图4说明了本发明的方法如何被应用到特定的协议(TR-303混合信令协议)来实现通信系统如DLC10所提供的特定特征(也就是三方呼叫)。图4只是说明本发明的方法如何集成到特定通信系统所遵循的特定协议中的简单说明性过程。同样的过程也可以用在其它通信系统中来实现其它特征(如呼叫等待)。
在图4的步骤100之前，通信已经在通信系统如DLC10的至少两个用户之间根据TR-303混合信令协议建立了。系统在通信链路26的DS1信道中提供了一个DS0信道来在用户之间传输信息(用户信息和信令信息)。而且，用户之一已经对另一个用户进行了呼叫，从而两者之间的通信(通信信号的交换)将要开始。当通信系统仍然遵循TR-303混合信令协议时，通信系统将按照本发明方法的步骤进行操作。
在步骤100中，LDS20通过TMC将“挂起”消息传送到RT28。“挂起”消息命令RT28停止使用抢占比特信令。步骤102中，RT28将为呼叫分配的DS0信道切换无干扰信道方式并通过TMC发送“挂起确认”消息给LDS20。在步骤104中系统进入无干扰信道方式。通过分配的DS0信道传输的用户信息不包含任何嵌入的信令信息；也就是说，没有带内信令。信令信息通过一个频带外信道(如TMC)传输。DLC10最好在从用户1和被叫用户之间的通信建立之后300毫秒内进入无干扰信道方式。
在步骤106中，LDS20检测分配给呼叫的DS0信道是否被批准了三方呼叫特征。系统转到步骤108，此时LDS20已经检测到被分配的信道不具备三方呼叫特征，LDS20通过TMC给RT28发送一个“允许快速挂机”消息。作为响应，在步骤110中RT28通过TMC给LDS20发送一个“允许快速挂机确认”消息。在步骤114中，RT检测到一次快速挂机(用户之一已经像上面所说明的一样使用快速挂机来初始化三方呼叫)并报告到LDS20。在步骤116中。LDS20在三方呼叫特征激活之后决定返回到RBS(也就是带内信令方式)。在步骤118中，LDS20向RT28发送“恢复”消息来指示RT28激活RBS方案。作为响应，在步骤120中RT28给LDS20发送“恢复确认”消息。系统转到步骤122，步骤122中RBS被激活。系统继续工作在RBS方式直到RT28检测到挂机条件并随后转到步骤124,RT28向LDS20报告挂机条件。
当检测到挂机条件时，本发明的方法转到步骤126,LDS20向RT28发送“断开连接”消息。在步骤128中RT28向LDS20发送一个“释放”消息。在步骤130中，LDS20向RT28发送“释放完成”消息。此时，建立的通信被终止，分配的DS0信道可以被其后的通信所用。
再次参照步骤106和116，本发明的方法可以转到步骤112来实现除三方呼叫之外的其它特征，并且也是使用快速挂机来激活的。在这样的情况下，本发明的方法当然可以应用与通信系统所遵循的协议一致的过程。本领域所属技术人员容易理解，本发明的方法可以进行修改来应用于使用带内信令的协议的任何或全部特征并且图4只是一个特定应用的例子。