Conversión mejorada de señales de banda ancha en señales de banda estrecha.

Un aparato para convertir una señal de voz de banda ancha en una señal de voz de banda estrecha,

quecomprende:

un elemento de control para determinar si hay que convertir la señal de voz de banda ancha en la señal devoz de banda estrecha;

un conmutador (42) acoplado al elemento de control, en el que el elemento de control activa el conmutador(42) si el elemento de control determina que ha de convertirse la señal de voz de banda ancha;

un filtro (46) de conmutación de banda ancha para recibir la señal de voz de banda ancha si el conmutador(42) está activado, en el que el filtro (46) de conmutación de banda ancha acentúa una porción del espectrode frecuencias de la señal de voz de banda ancha para producir una señal de salida con una respuesta noplana de frecuencias, y atenuando adicionalmente el filtro (46) de conmutación de banda ancha una porciónde alta frecuencia de la señal de voz de banda ancha; y

un submuestreador (48) para diezmar la señal de salida del filtro de conmutación de banda ancha.

Conversión mejorada de señales de banda ancha en señales de banda estrecha Antecedentes I. Campo de la invención La presente invención versa acerca de sistemas de comunicaciones y, más en particular, acerca de la conversión mejorada de señales de voz de banda ancha en señales de voz de banda estrecha.

II. Antecedentes El campo de las comunicaciones inalámbricas tiene muchas aplicaciones, incluyendo, por ejemplo, los teléfonos inalámbricos, los buscapersonas, bucles locales inalámbricos, agendas electrónicas (PDA) , telefonía de Internet y sistemas de comunicaciones por satélite. Una aplicación particularmente importante son los sistemas de telefonía celular para abonados móviles. (Tal como se usa en el presente documento, la expresión sistemas “celulares” abarca frecuencias de servicios de comunicaciones tanto celulares como personales (PCS) ) . Se han desarrollado diversas interfaces aéreas para tales sistemas de telefonía celular, incluyendo, por ejemplo, el acceso múltiples por división de frecuencia (FDMA) , el acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y el acceso múltiple por división de código (CDMA) . En conexión con ello, se han establecido estándares nacionales e internacionales que incluyen, por ejemplo, el servicio avanzado de telefonía móvil (AMPS) , el sistema global para comunicaciones móviles (GSM) y el estándar provisional 95 (IS-95) . En particular, el IS-95 y sus derivados IS-95A, IS-95B, ANSI J-STD-008 (a menudo denominados en el presente documento de manera colectiva IS-95) y los sistemas propuestos de velocidades elevadas de transferencia de datos, etc., están promulgados por la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA) , la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) y otros organismos bien conocidos de estándares.

Los sistemas de telefonía celular configurados según el uso del estándar IS-95 emplean técnicas de procesamiento de señales CDMA para proporcionar un servicio de telefonía celular muy eficiente y robusto. Se describen sistemas ejemplares de telefonía celular configurados sustancialmente según el uso del estándar IS-95 en las patentes estadounidenses nos 5.103.459 y 4.901.307, que están transferidas al cesionario de la presente invención. Un sistema ejemplar descrito que utiliza técnicas de CDMA es la presentación candidata de tecnología de transmisión por radio (RTT) cdma2000 ITU-R (denominada en el presente documento cdma2000) , expedida por la TIA. El estándar de cdma2000 está dado en versiones de borrador de IS-2000 y ha sido aprobado por la TIA. La propuesta de cdma2000 es compatible con los sistemas IS-95 de muchas maneras. Otro estándar CDMA es el estándar W-CDMA, según aparece implementado en los documentos nos 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213 y 3G TS

25.214 del Proyecto de Asociación de 3ª Generación “3GPP”.

En un sistema tradicional de telefonía por líneas terrestres, el medio y los terminales de transmisión están limitados en banda a 4000 Hz. Normalmente, la voz se transmite en un intervalo estrecho entre 300 Hz y 3400 Hz, transportándose la cabecera de control y señalización fuera de este intervalo. En vista de las limitaciones físicas de los sistemas de telefonía por líneas terrestres, la propagación de señales en los sistemas de telefonía celular se implementa con estas mismas limitaciones de frecuencia estrecha para que las llamadas que se originan en una unidad celular de abondo puedan ser transmitidas a una unidad de líneas terrestres. Sin embargo, los sistemas de telefonía celular son capaces de transmitir señales con intervalos de frecuencias más anchos, dado que las limitaciones físicas que requieren un intervalo estrecho de frecuencias no están presentes en el sistema celular. Se promulga un estándar ejemplar para generar señales con un intervalo de frecuencias más ancho en el documento G.722 ITU-T, titulado “7kHz Audio-Coding within 64 kBits/s”, publicado en 1989. El documento DE 19 804 581 A1 da a conocer la conversión de ancho de banda.

En la transmisión de señales de voz, la calidad de percepción de la forma de onda acústica es de importancia fundamental para los usuarios y los proveedores de servicios. Si un sistema de comunicaciones inalámbricas transmite señales con un intervalo de frecuencias de banda ancha de 50 Hz a 7000 Hz, surge un problema de conversión cuando una señal de banda ancha termina en un entorno de banda estrecha que atenúa los componentes de alta frecuencia de la señal de banda ancha. De aquí que haya una necesidad actual en la técnica de poder convertir una señal de voz de banda ancha en una señal de voz de banda estrecha sin la pérdida de calidad acústica.

Resumen Según la presente invención, se proporcionan un aparato para convertir una señal de voz de banda ancha en una señal de voz de banda estrecha, según se expone en las reivindicaciones 1 y 6, y un procedimiento para transmitir formas de onda de banda ancha originadas en un sistema de comunicaciones inalámbricas, según se expone en la reivindicación 14. En las reivindicaciones dependientes se reivindican realizaciones preferentes de la invención.

Descripción detallada de los dibujos La FIG. 1 es un diagrama de un sistema ejemplar de comunicaciones. La FIG. 2A es un gráfico de una respuesta plana de frecuencias de banda estrecha. La FIG. 2B es un gráfico de un espectro de un filtro de banda estrecha que acentúa las frecuencias entre

1000 Hz y 3400 Hz. La FIG. 3A es un gráfico de un espectro plano de frecuencias de banda ancha. La FIG. 3B es un gráfico de una respuesta de frecuencias favorable. La FIG. 3C es un gráfico de otra respuesta de frecuencias favorable. La FIG. 3D es un gráfico de otra respuesta de frecuencias favorable.

La FIG. 4 es un diagrama de bloques de un aparato de conversión de banda ancha a banda estrecha acoplado a un decodificador. La FIG. 5 es un diagrama de bloques de otro aparato de conversión de banda ancha a banda estrecha acoplado a un decodificador. La FIG. 6 es un diagrama de bloques de un decodificador de banda ancha que produce una señal con un espectro no plano de frecuencias. La FIG. 7 es un diagrama de flujo de un procedimiento para determinar si hay que convertir una señal de voz de banda ancha en una señal de voz de banda estrecha. La FIG. 8 es un diagrama de flujo de otro procedimiento para determinar si hay que convertir una señal de voz de banda ancha en una señal de voz de banda estrecha.

Descripción detallada de las realizaciones Según se ilustra en la FIG. 1, una red 10 de comunicaciones inalámbricas incluye generalmente una pluralidad de estaciones móviles (también denominadas unidades de abonado o equipos de usuario) 12a-12d, una pluralidad de estaciones base (también denominadas estaciones transceptoras base (BTS) o nodos B) 14a-14c, un controlador 16 de estaciones base (BSC) (también denominado controlador de red de radio o función de control de paquetes) , un centro o centralita 24 de conmutación móvil (MSC) , un nodo servidor de paquetes de datos (PDSN) o una función 20 de interconexión (IWF) , una red telefónica pública conmutada (PSTN) 22 (normalmente una empresa telefónica) y una red 18 de protocolo de Internet (normalmente Internet) . En aras de la sencillez, se muestran cuatro estaciones móviles 12a-12d, tres estaciones base 14a-14c, un BSC 16, un MSC 18 y un PDSN 20. Los expertos en la técnica entenderán que podría haber un número cualquiera de estaciones móviles 12, de estaciones base 14, BSC 16, MSC

18 y PDSN 20.

En una realización, la red 10 de comunicaciones inalámbricas es una red de servicios de paquetes de datos. Las estaciones móviles 12a-12d pueden ser de cualquiera de varios tipos diferentes de dispositivos de comunicaciones inalámbricas, tales como un teléfono portátil, un teléfono celular que esté conectado a un ordenador portátil que ejecuta aplicaciones de navegador de páginas electrónicas basadas en IP, un teléfono celular con equipos manos libres asociados para automóviles, una agenda electrónica (PDA) que ejecuta aplicaciones de navegador de páginas electrónicas basadas en IP, un módulo de comunicaciones inalámbricas incorporado en un ordenador portátil o un módulo de comunicaciones en una ubicación fija, tal como podría encontrarse en un bucle local inalámbrico o en un sistema de lectura de contadores. En la realización más general, las estaciones móviles pueden ser cualquier tipo de unidad de comunicaciones.

Las estaciones móviles 12a-12d pueden ser configuradas para usar uno o más protocolos inalámbricos de paquetes de datos según se describe, por ejemplo, en el estándar EIA/TIA/IS-707. En una realización particular, las estaciones móviles 12a-12d generan... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para convertir una señal de voz de banda ancha en una señal de voz de banda estrecha, que comprende:

un elemento de control para determinar si hay que convertir la señal de voz de banda ancha en la señal de 5 voz de banda estrecha; un conmutador (42) acoplado al elemento de control, en el que el elemento de control activa el conmutador

(42) si el elemento de control determina que ha de convertirse la señal de voz de banda ancha; un filtro (46) de conmutación de banda ancha para recibir la señal de voz de banda ancha si el conmutador

(42) está activado, en el que el filtro (46) de conmutación de banda ancha acentúa una porción del espectro

de frecuencias de la señal de voz de banda ancha para producir una señal de salida con una respuesta no plana de frecuencias, y atenuando adicionalmente el filtro (46) de conmutación de banda ancha una porción de alta frecuencia de la señal de voz de banda ancha; y un submuestreador (48) para diezmar la señal de salida del filtro de conmutación de banda ancha.

2. El aparato de la Reivindicación 1 en el que la porción del espectro de frecuencias es las frecuencias entre 1000 15 Hz y 3400 Hz.

3. El aparato de la Reivindicación 1 en el que la respuesta no plana de frecuencias tiene una curva con una pendiente entre 5 dB y 10 dB.

4. El aparato de la Reivindicación 3 en el que la curva con una pendiente entre 5 dB y 10 dB está situada entre 1000 Hz y 3400 Hz.

5. El aparato de la Reivindicación 1 en el que el submuestreador diezma con una tasa de M = 2, en el que una señal de salida y (n) está relacionada con una señal de entrada x (n) mediante la relación y (n) = x (Mn) .

6. Un aparato para convertir una señal de voz de banda ancha en una señal de voz de banda estrecha, que comprende:

un elemento de control para determinar si hay que convertir la señal de voz de banda ancha en la señal de 25 voz de banda estrecha; un conmutador (52) acoplado al elemento de control, en el que el elemento de control activa el conmutador

(52) si el elemento de control determina que ha de convertirse la señal de voz de banda ancha; un submuestreador (56) acoplado al conmutador (56) , en el que el submuestreador (56) es para diezmar la señal de voz de banda ancha si el conmutador (52) está activado; y

un filtro (58) de conmutación de banda ancha para recibir la señal de voz de banda ancha diezmada, acentuando el filtro (58) de conmutación de banda ancha una porción del espectro de frecuencias de la señal de voz de banda ancha para producir una señal de salida con una respuesta no plana de frecuencias, y en el que adicionalmente el filtro (58) de conmutación de banda ancha atenua una porción de alta frecuencia de la señal de voz de banda ancha 7. El aparato de la Reivindicación 6 en el que la porción del espectro de frecuencias es las frecuencias entre 1000 Hz y 3400 Hz.

8. El aparato de la Reivindicación 6 en el que la respuesta no plana de frecuencias tiene una curva con una pendiente entre 5 dB y 10 dB.

9. El aparato de la Reivindicación 8 en el que la curva con una pendiente entre 5 dB y 10 dB está situada entre 40 1000 Hz y 3400 Hz.

10. El aparato de la Reivindicación 6 en el que el submuestreador diezma con una tasa de M = 2, en la que una señal de salida y (n) está relacionada con una señal de entrada x (n) mediante la relación y (n) = x (Mn) .

11. El aparato de las Reivindicaciones 1 o 6 que, además, comprende:

un elemento de síntesis de voz para crear una señal de voz sintetizada de banda ancha; y 45 un elemento de posprocesamiento para mejorar la señal de voz sintetizada de banda ancha, comprendiendo además el elemento de posprocesamiento:

un elemento de posfiltro; y el filtro de conmutación de banda ancha para acentuar un intervalo medio del espectro de frecuencias de la señal de voz sintetizada de banda ancha y atenuar un intervalo alto del espectro de frecuencias de 50 la señal de voz sintetizada de banda ancha.

12. El aparato de la Reivindicación 11 en el que el intervalo medio del espectro de frecuencias es las frecuencias entre 1000 Hz y 3400 Hz.

13. El aparato de la Reivindicación 11 en el que el intervalo alto del espectro de frecuencias está por encima de 3400 Hz.

14. Un procedimiento para transmitir formas de onda de banda ancha que se originan en un sistema de comunicaciones inalámbricas que comprende:

recibir en una estación base una señal que transporta una forma de onda de banda ancha, en el que la forma de onda de banda ancha es para la transmisión ulterior desde la estación base a un destino seleccionado; determinar (72) si el destino seleccionado puede procesar la forma de onda de banda ancha; si el destino seleccionado no puede procesar la forma de onda de banda ancha, entonces convertir (76) la forma de onda de banda ancha en una forma de onda de banda estrecha con una respuesta no plana de frecuencias, comprendiendo la conversión acentuar una porción del espectro de frecuencias de la señal de voz de banda ancha y atenuar una porción de alta frecuencia de la señal de voz de banda ancha; y si el destino seleccionado puede procesar la forma de onda de banda ancha, entonces transmitir (74) la forma de onda de banda ancha desde la estación base al destino seleccionado sin convertir la forma de onda de banda ancha en una forma de onda de banda estrecha.

15. El procedimiento de la Reivindicación 14 en el que la determinación de si el destino seleccionado puede procesar la forma de onda de banda ancha comprende la etapa de determinar si el destino seleccionado está soportado por un codificador vocal de banda ancha.

16. El procedimiento de la Reivindicación 15 en el que la determinación de si el destino seleccionado está 20 soportado por un codificador vocal de banda ancha comprende:

embeber un código de detección en una señal de modulación por impulsos codificados (PCM) , transportando la señal PCM la forma de onda de banda ancha; y si el destino seleccionado detecta el código de detección, entonces transmitir un acuse de recibo del código de detección desde el destino seleccionado por medio de una segunda estación base, soportando la segunda estación base la comunicación con el destino seleccionado y el sistema de comunicaciones inalámbricas.

17. El procedimiento de la Reivindicación 14 que, además, comprende:

recibir una dirección de destino final originada en una unidad remota comparando la dirección de destino final con una pluralidad de direcciones de destino en una base de datos de identificaciones; 30 en el que la determinación de si el destino seleccionado puede procesar la forma de onda de banda ancha comprende:

si la dirección de destino final coincide con una de la pluralidad de direcciones de destino dentro de la base de datos de identificaciones, entonces determinar que el destino seleccionado puede procesar la forma de onda de banda ancha; y

si la dirección de destino final no coincide con una de la pluralidad de direcciones de destino dentro de la base de datos de identificaciones, entonces determinar que el destino seleccionado no puede procesar la forma de onda de banda ancha; y si el destino seleccionado no puede procesar la forma de onda de banda ancha, comprende además la transmisión de la señal de banda estrecha a la dirección de destino final.

18. El aparato de las Reivindicaciones 1 o 6 que, además, comprende:

una memoria; un procesador para implementar un conjunto de instrucciones almacenado en la memoria, llevando a cabo el conjunto de instrucciones las etapas de:

recibir una dirección de destino final originada en una unidad remota comparando la dirección de destino 45 final con una pluralidad de direcciones de destino en una base de datos de identificaciones; si la dirección de destino final coincide con una de la pluralidad de direcciones de destino dentro de la base de datos de identificaciones, entonces transmitir la señal de banda ancha a la dirección de destino final; y si la dirección de destino final no coincide con una de la pluralidad de direcciones de destino dentro de 50 la base de datos de identificaciones, entonces:

usar el elemento de control, el conmutador, el filtro de conmutación de banda ancha y el submuestreador para convertir la señal de banda ancha en la señal de banda estrecha; y transmitir la señal de banda estrecha a la dirección de destino final.

19. El aparato de las Reivindicaciones 1 o 6 que, además, comprende: medios para recibir una dirección de destino final y la señal de banda ancha originada en una unidad remota; medios para comparar la dirección de destino final con una pluralidad de direcciones de destino en una base de datos de identificaciones; en el que el elemento de control comprende, además, medios para determinar si hay que transmitir la señal de banda ancha a la dirección de destino final o convertir la señal de banda ancha en la señal de banda estrecha; y medios para transmitir la señal de banda estrecha en la dirección de destino final.