BRPI0015014B1 - método e aparelho para transmitir informações sensíveis ao tempo através de um sistema de comunicação sem fio de voz sobre dados - Google Patents

Abstract

"método e aparelho para o controle de transmissão de dados eficiente em um sistema de comunicação sem fio de voz sobre dados". um método e aparelho para a transmissão eficiente de dados em um sistema de comunicação sem fio de voz sobre dados. em um transmissor, segmentos de dados são transmitidos de acordo com um protocolo de dados pré-definido. o protocolo de dados pré-definido é modificado para definir um primeiro tamanho de segmento e um segundo tamanho de segmento. o primeiro tamanho de segmento representa um tamanho de segmento mínimo que pode ser transmitido. o segundo tamanho de segmento representa um tamanho de segmento máximo que pode ser transmitido. um segmento é criado e transmitido sempre que uma quantidade de informação sensível ao tempo disponível para transmissão permitir que um segmento seja construído tendo um tamanho de segmento entre o tamanho de segmento mínimo e o tamanho de segmento máximo. um segmento de qualquer tamanho, até o tamanho de segmento máximo, também é criado e transmitido sempre que qualquer informação sensível ao tempo estiver disponível para transmissão e que uma mensagem de reconhecimento for recebida pelo transmissor.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção: MÉTODO E APARELHO PARA TRANSMITIR INFORMAÇÕES SENSÍVEIS AO TEMPO ATRAVÉS DE UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO SEM FIO DE VOZ SOBRE DADOS.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO I. Campo da Invenção A presente invenção refere-se, de modo geral, ao campo das comunicações sem fio, e, mais especificamente, ao fornecimento de um método e a um aparelho eficientes para a transmissão de informação sensível ao tempo em um sistema de comunicação sem fio de voz sobre dados. II. Antecedentes O campo das comunicações sem fio tem muitas aplicações, incluindo telefones sem fio, alerta, loop local sem fio e sistemas de comunicação por satélite. Uma aplicação particularmente importante são os sistemas de telefones celulares para assinantes móveis. (Conforme usado aqui, o termo sistemas "celulares" envolve frequências tanto celulares quanto PCS). Várias interfaces aéreas foram desenvolvidas tanto para sistemas de telefones celulares, incluindo acesso múltiplo por divisão de frequência, (FDMA - frequency division multiple access), acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA - time division multiple access) e acesso múltiplo pr divisão de código (CDMA - code division multiple access). Em conexão com isso, vários padrões domésticos e internacionais foram estabelecidos, incluindo Serviço de Telefone Móvel Avançado (AMPS - advanced mobile phone Service), Sistema Global para Móvel (GSM - global system for mobile) e Padrão Interino 95 (IS-95). Em particular, IS-95 e seus derivados, tais como IS-95A, IS-96B (ao qual se refere, coletivamente como IS-95), ANSI J-STD-008, IS-99, IS-657, IS-707, e outros, são promulgados pela Telecommunication Industry Assoc.iation (TIA) e outras entidades de padronizações bem conhecidas.

Sistemas de telefones celulares configurados de acordo com o uso do padrão IS-95 empregam técnicas de processamento de sinal CDMA para fornecer serviço de telefone celular altamente eficiente e robusto. Um exemplo de sistema de telefone celular, configurado substancialmente de acordo com o uso do padrão IS-95, é descrito na patente norte-americana de número 5.103. 459, intitulada "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", que é cedida para a cessionária da presente invenção e aqui incorporada por referência. A patente anteriormente mencionada ilustra o processamento do sinal de transmissão, ou link de emissão, em uma estação base CDMA. Exemplo de processamento de sinal de recebimento, ou de link reverso, em uma estação base CDMA, é descrito no pedido de patente norte-americano de número de série 08/987.172, depositado em 09 de dezembro de 1997, intitulado "MULTICHANNEL DEMODULATOR", que é cedido para cessionária da presente invenção e aqui incorporado por referência. Em sistemas CDMA, o controle de potência aérea é uma questão vital. Um exemplo de método de controle de potência em um sistema CDMA é descrito na patente norte-americana de número 5.056.109, intitulado "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM", que ê cedido para a cessionária da presente invenção e aqui incorporado por referência.

Sob Padrões Interinos IS-99 e IS-657 (aos quais se refere doravante, de modo coletivo, como IS-707) , um sistema de comunicações que obedece ao IS-95 pode fornecer serviços de comunicações tanto de voz quanto de dados. Serviços de comunicações de dados permitem que dados digitais sejam trocados entre um transmissor e um ou mais receptores sobre uma interface sem fio. Exemplos do tipo de dados digitais, tipicamente transmitidos usando o padrão IS-707, incluem arquivos de computador e correio eletrônico. Mais recentemente, protocolos de dados, tais como aqueles especificados por iS-707, foram usados para transmitir informação sensível ao tempo, tais como informação de áudio e de vídeo. A transmissão de informação sensível ao tempo usando protocolos de dados é vantajosa em tais aplicações como criptografia e distribuição da informação de áudio para inúmeros computadores via uma grande rede de computadores, tal como a Internet. DE acordo com o padrão IS-707, que inclui IS-707. 4 para serviços de dados assíncronos e IS-707.5 para serviços de dados em pacote, os dados trocados entre um transmissor e um receptor são processados em pacotes discretos, de outro modo, conhecidos como pacotes de dados ou frames de dados, ou simplesmente frames. Para aumentar a probabilidade de que um frame será transmitido de maneira bem sucedida durante uma transmissão de dados, IS-707 emprega um protocolo de link de rádio (sigla, em Inglês, RLP) para rastrear os frames transmitidos de maneira bem sucedida e para realizar a retransmissão de frame, quando . um frame não for transmitido de maneira bem sucedida. Além do RLP, protocolos de dados de camadas superiores também podem ser usados para assegurar que os frames sejam recebidos de maneira bem sucedida. Por exemplo, o protocolo TCP bem conhecido é usado em um ambiente de serviço de dados assíncrono, (conforme explicado em IS-707.4) e o protocolo UDP é usado em um ambiente de serviço de dados em pacote (conforme explicado em IS-707.5) em adição ao protocolo RLP.

Um dos problemas primários de transmissão de informação sensível ao tempo usando protocolos de dados é o retardo, ou latência, causado pela natureza não contínua da comunicação de dados. Os retardos de mais do que umas poucas centenas de milissegundos podem resultar em interrupções na informação sensível ao tempo sendo transmitida. Ao se transmitir dados, tais como arquivos de computador, os retardos de tempo são facilmente tolerados devido à natureza de não tempo real dos dados. No entanto, a informação sensível ao tempo necessita ser recebida continuamente a fim de ser recriada de maneira confiável.

Em um transmissor, os protocolos TCP e UDP, mencionados acima, se baseiam no preenchimento de um segmento de TCP ou de UDP com um número de bits selecionado, ao qual se refere freqüentemente como tamanho de segmento mínimo, então, transmitindo o segmento. Se uma grande quantidade de dados estiver disponível para transmissão em um sistema de voz sobre dados, pode ser introduzido um retardo na conversão da informação sensível ao tempo disponível em inúmeros segmentos de TCP ou de UDP. Por outro lado, se uma pequena quantidade de informação sensível ao tempo estiver disponível para ser transmitida, um segmento de TCP ou de UDP não será gerado imediatamente, a menos que a quantidade de informação sensível ao tempo disponível seja suficiente para preencher o segmento. Isso também introduz um retardo de tempo no processo de transmissão.

Se o tamanho de segmento mínimo de TCP ou de UDP for escolhido para ser relativamente grande, a latência aumentará devido ao fato de que um segmento somente será transmitido se for atendido o tamanho de segmento mínimo. Por outro lado, se o tamanho de segmento mínimo for escolhido para ser relativamente pequeno, um dreno significativo nos recursos de processamento ocorrerá no transmissor para processar os numerosos segmentos necessários para a transmissão de mesmo uma pequena quantidade de informação. 0 que é necessário é um método e um aparelho para a otimização do tamanho de segmento, de modo que a informação sensível ao tempo seja transmitida suavemente, sem uma mudança nos protocolos de dados existentes.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção é um método e um aparelho para a transmissão de dados eficiente em um sistema de comunicação sem fio de voz sobre dados , por meio do que se reduz a latência associada com um tal sistema de comunicação. Especificamente, isso é conseguido por definição de um tamanho de segmento mínimo e um tamanho de segmento máximo, por meio do que se permite que segmentos tanto maiores quanto menores sejam transmitidos, conforme os dados se tornem disponíveis para a transmissão.

No exemplo de concretização, os segmentos de TCP são usados para a transmissão de informação sensível ao tempo, em geral, informação de áudio, usando um formato de dados assíncrono de acordo com IS-707.4, e segmentos de UDP são usados para a transmissão de informação de áudio usando um formato de dados em pacote de acordo com IS-707.5. Em uma primeira concretização da presente invenção, são escolhidos um primeiro tamanho de segmento e um segundo tamanho de segmento. 0 primeiro tamanho de segmento representa um tamanho de segmento mínimo que pode ser transmitido. 0 segundo tamanho de segmento representa um tamanho de segmento máximo que pode ser transmitido. Um segmento é gerado e transmitido sempre que uma quantidade de informação sensível ao tempo disponível para transmissão permitir que um segmento seja construído tendo um tamanho de segmento entre o tamanho de segmento mínimo e o tamanho de segmento máximo. Um segmento de qualquer tamanho até o segmento de tamanho máximo é também criado e transmitido sempre que qualquer informação sensível ao tempo estiver disponível para transmissão e uma mensagem de reconhecimento (confirmação de recebimento) for recebida pelo transmissor.

Em uma segunda concretização da presente invenção, os segmentos são criados e transmitidos em intervalos de tempo predeterminados, em geral, com respeito a inúmeros frames de vocoder disponíveis para transmissão. Essa concretização está em oposição aos protocolos de dados da técnica anterior, pelo fato de que os segmentos são transmitidos em intervalos de tempo regulares, ao invés de serem dependentes do preenchimento do segmento com um número mínimo de bytes antes que uma transmissão possa ocorrer.

Em uma terceira concretização, em um transmissor que usa um codificador de taxa variável, bits são adicionados ao frames de vocoder de taxa baixa, a fim de diminuir a razão de tamanho de frame de codificador de voz (vocoder) máximo para tamanho de frame de codificador de voz mínimo. A testagem mostrou que, conforme essa taxa é diminuída, certas distorções de áudio são reduzidas ou eliminadas, tais como quedas de sílabas no início das sentenças.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 ilustra uma primeira concretização da presente invenção conforme usada dentro de um transmissor usado em um sistema de comunicação de voz sobre dados; A Figura 2 ilustra como frames de codificado de voz de taxa variável são convertidos em segmentos de TCP por um processador usado no transmissor da Figura 1 e A Figura 3 é um fluxograma detalhando o método da primeira concretização da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS

As concretizações aqui descritas são descritas com respeito a um sistema de comunicação sem fio operando de acordo com o uso de técnicas de processamento de sinal de CDMA do IS-95 e dos Padrões Interinos IS-95 a IS-707. Enquanto que a presente invenção é especialmente adequada para uso dentro de um tal sistema de comunicações, deve ser entendido que a presente invenção pode ser empregada em vários outros tipos de sistemas de comunicações que transmitem informação em pacotes discretos, de outra forma conhecidos como segmentos, pacotes de dados, frames de dados ou simplesmente frames, incluindo sistemas de comunicação com e sem fio, redes de computadores e sistemas de comunicação baseados em satélites. Adicionalmente, ao longo de todo o texto do pedido, vários sistemas bem conhecidos são mencionados em forma de blocos. Isso é feito por finalidade de clareza. Vários sistemas de comunicação sem fio em uso atualmente empregam estações base fixadas que se comunicam com unidades móveis usando uma interface sobre o ar ou canal de comunicação sem fio. Tais sistemas de comunicação sem fio incluem AMPS (analógico), IS-54 (TDMA Norte-Americano) , GSM (Sistema Global para Comunicações Móveis TDMA) e IS-95 (CDMA) . Em uma concretização preferida, a presente invenção é implementada em um sistema CDMA. A Figura 1 ilustra tom diagrama de blocos de um transmissor 100, usado em um sistema de comunicação de voz sobre dados. Um sistema de comunicação de voz sobre dados, conforme descrito aqui, se refere a qualquer sistema de comunicação em que informação sensível ao tempo seja transmitida em segmentos de dados, segmentos, pacotes ou frames de dados usando protocolos de dados. Exemplos de informação sensível ao tempo inclui informação de áudio, tal como a fala humana, ou informação de vídeo, tal como sinais de televisão ou filmes. 0 termo "voz sobre dados", em geral, se refere a um sistema de comunicação, 'que transmite a fala humana, ou voz, usando protocolos de dados predefinidos, tais como os protocolos de dados de TCP ou de UDP bem conhecidos. O transmissor 100 é mostrado configurado para uso em um exemplo de concretização da presente invenção. Um tal transmissor 100 pode estar localizado em uma estação base ou em um telefone móvel, como usado em um sistema de comunicação sem fio. Deve ser entendido que a Figura 1 é um diagrama de blocos simplificado de um transmissor completo e que outros blocos funcionais foram omitidos por clareza. O transmissor 100, conforme mostrado na Figura 1, não pretende estar limitado a um tipo particular de modulação, protocolo ou padrão de transmissão. Além disso, as funções de cada bloco podem residir em processadores únicos ou múltiplos executando conjuntos de instruções pré-programadas, podem residir em um ou mais ASICS ou podem residir em elementos de processamento discretos, todos os quais são bem conhecidos no estado da técnica.

Conforme mostrado na Figura 1, informação sensível ao tempo, em geral,, em formato analógico, é fornecida ao conversor analógico/digital (A/D) 102. 0 A/D 102 usa técnicas bem conhecidas para transformar a informação sensível em um sinal digitalizado. O A/D 102 pode realizar filtragem passa-baixa, amostragem, quantização e codificação binária na informação sensível ao tempo para produzir o sinal digitalizado, como é bem conhecido no estado da técnica. O sinal digitalizado é, então, fornecido ao codificador de voz 104. 0 codificador de voz 104 é um dispositivo bem conhecido para a compressão do sinal de voz digitalizado para minimizar a largura de banda necessária para transmissão. 0 codificador de voz 104 gera frames de vocoder consecutivos, de outra forma conhecidos como frames de dados, em geral, em intervalos de tempo regulares, tais como a cada 20 milissegundos no exemplo de concretização, embora outros intervalos de tempo pudessem ser usados em alternativa. O comprimento de cada frame de dados é, portanto, de 20 milissegundos.

Um meio pelo qual muitos codificadores de voz maximizam a compressão de sinal é por detecção de períodos de silêncio em um sinal de voz. Por exemplo, pausas na fala humana entre sentenças, palavras e mesmo sílabas apresentam uma oportunidade para muitos codificadores comprimirem a largura de banda do sinal de voz, por produção de um frame de dados tendo pouca ou nenhuma informação contida nele.

Codificadores de voz podem ser adicionalmente intensificados por codificação de frames de dados em taxas de dados variáveis. Um exemplo de tal codificador de voz de taxa variável é encontrado na patente norte-americana de número 5.414.796 (a patente '796) intitulada "VARIABLE RATE VOCODER", cedida para a cessionária da presente invenção e aqui incorporada por referência. Quando pouca ou nenhuma informação estiver disponível para transmissão, codificadores de voz de taxa variável produzem frames de dados em taxas de dados reduzidas, aumentando, portanto, a capacidade de transmissão do sistema de comunicação sem fio. No codificador de voz de taxa variável, descrito pela patente '796, os frames de dados compreendem dados em taxa completa, em meia taxa, em um quarto de taxa ou em um oitavo de taxa de dados da mais alta taxa de codificação de codificador de voz.

Os frames de dados gerados pelo codificador de voz 104 são armazenados em uma fila 106, ou memória seqüencial, para ser, mais tarde, modulada digitalmente e, então, convertida para transmissão para transmissão sem fio. A fila 106 é uma memória para armazenamento seqüencial de frames de vocoder 104, fornecendo, então, os frames de vocoder ao processador de TCP 108 em uma base primeiro a entrar - primeiro a sair (first in, first out). Na presente invenção, os frames de vocoder são codificados em pacotes de dados pelo processador de TCP 108 antes da transmissão, porque os pacotes de dados podem ser facilmente manipulados para tais aplicações, como criptografia de voz, usando, por exemplo, técnicas de criptografia com chave pública. Pacotes de dados também podem ser prontamente transmitidos entre uma grande interconexão de redes de computadores, tal como a Internet.

Frames de vocoder armazenados na fila 106 são fornecidos ao processador de TCP 108, onde eles são transformados em pacotes de dados, de outro modo conhecidos como segmentos de dados, segmentos de TCP ou simplesmente segmentos, adequados para o tipo particular de protocolo de dados usado em uma rede de computadores, tal como a Internet. Por exemplo, no exemplo de concretização, os frames a partir da fila 106 são formatados em segmentos de TCP. TCP é um protocolo de dados bem conhecido, usado para transmitir dados sobre grandes redes de computadores públicas, tal como a Internet. Outros protocolos de dados bem conhecidos podem ser usados como alternativa, tal como o protocolo de dados de UDP. O processador de TCP 108 pode ser um dispositivo de hardware, ou discreto ou integrado, ou ele pode compreender um microprocessador correndo um programa de software, projetado especificamente para transformar frames de vocoder em segmentos de dados adequados para o protocolo de dados particular em questão. A Figura 2 ilustra como frames de vocoder de taxa variável, armazenados na fila 106, são convertidos em segmentos de TCP, pelo processador de TCP 108. O fluxo de dados 200 representa ,o conteúdo da fila 106, mostrado como uma série de frames de vocoder sequenciais, cada frame de codificador de voz tendo um comprimento de frame de 20 . milissegundos. Deve ser entendido que outros codificadores de voz poderíam gerar frames de vocoder tendo comprimentos de frame de uma duração maior ou menor.

Conforme mostrado na Figura 2, cada frame de codificador de voz contém inúmeros bits de informação, dependendo da taxa de dados para o frame particular. No presente exemplo da Figura 2, frames de vocoder contém bits de dados iguais a 192 para um frame de taxa completa, de 96 bits para um frame de metade de taxa, de 48 bits para um frame de um quarto de taxa e de 24 bits para um frame de um oitavo de taxa. Conforme explicado acima, frames tendo taxas de dados menores são representativas de períodos de menos atividade de voz ou de silêncio. O processador de TCP 108 preenche um frame de TCP seqüencialmente com bits contidos em cada frame de codificador de voz a partir da fila 106. Por exemplo, na Figura 2, os 192 bits contidos dentro do frame de codificador de voz 202 são, em primeiro lugar, colocados dentro do segmento de TCP 218, então, os 96 bits a partir do frame de codificador de voz 204, e assim por diante até que 53 6 bits tenham sido colocados dentro do segmento de TCP 218. Observe que o frame de codificador de voz 212 é clívado entre o segmento de TCP 218 e o segmento de TCP 220, conforme necessário para preencher o segmento de TCP 218 com 536 bits.

Deve ser entendido que segmentos de TCP não são gerados pelo processador de TCP 108 em uma base contínua, devido â natureza dos frames de vocoder de taxa variável e devido às capacidades de processamento do processador 110.

No primeiro caso, se nenhuma informação estiver disponível para transmissão na fila 106, uma longa série de frames de vocoder de taxa baixa será produzida pelo codificador de voz 104. Portanto, muitos frames de vocoder de taxa baixa serão necessários para preencher os 536 bits necessários para um segmento de TCP, e, portanto, um segmento de TCP será produzido mais lentamente. De maneira inversa, se estiver presente elevada atividade de voz, uma série de frames de vocoder de taxa elevada será produzida pelo codificador de voz 104. Portanto, relativamente poucos frames de vocoder serão necessários para preencher os 536 bits necessários para um segmento de TCP, portanto, um segmento de TCP será gerado mais rapidamente.

No segundo caso, o processo de geração de segmentos de TCP é um de vários processos concorrentes ocorrendo dentro do transmissor 100. Em geral, o processador 110 coordena as várias atividades ocorrendo dentro do transmissor 100 em uma base seqüencial. Isto é, cada processo ocorrendo dentro do transmissor 100 é realizado em uma seqüência pré-definida, permitindo que ocorram processos de emergência, chamados interrupções. Como um resultado, segmentos de TCP são gerados somente quando o processador 110 tiver realizado a lista seqüencial de outros processos necessários para serem realizados. Portanto, segmentos de TCP são gerados pelo processador de TCP somente em intervalos de tempo discretos, quando dirigidos a agirem assim pelo processador 110.

Os segmentos de TCP são caracterizados por terem iima duração medida pelo número de bits contidos dentro de cada segmento. Conforme mostrado na Figura 2, um comprimento de segmento de TCP típico pode ser de 536 bits, embora outros segmentos de TCP possam ter um número maior ou menor de bits. O comprimento de um segmento de TCP é, em geral, negociado entre um transmissor e um receptor antes do .início das comunicações. Tais negociações são bem conhecidas no estado da técnica. Por exemplo, IS-707.4 e Internet Engineering Task Force RFC 793 descrevem detalhes de como um tamanho de segmento de TCP é negociado. Em sistemas de comunicação da técnica anterior, o comprimento de segmento é escolhido com base na necessidade de se transmitir de modo eficiente frames de dados a partir do transmissor para o receptor.

Na presente invenção, dois tamanhos de segmento são definidos. Um primeiro tamanho de segmento representa um tamanho de segmento mínimo que pode ser transmitido. Um segundo tamanho de segmento representa um tamanho de segmento máximo que pode ser transmitido. 0 segundo tamanho de segmento é equivalente ao tamanho de segmento da técnica anterior, e é negociado entre um transmissor e um receptor antes do início das comunicações. O primeiro tamanho de segmento é pré-definido e armazenado em uma memória 112 dentro do transmissor 100.

Um segmento■de TCP é criado e transmitido sempre que uma quantidade de informação sensível ao tempo, disponível na fila 106, permitir que um segmento seja construído tendo um tamanho de segmento entre o tamanho de segmento mínimo e o tamanho de segmento máximo. Um segmento de qualquer tamanho, até o tamanho de segmento máximo, também é criado e transmitido sempre que qualquer informação sensível ao tempo estiver disponível para transmissão e uma mensagem de reconhecimento for recebida pelo transmissor 100. Isso é explicado em mais detalhes abaixo.

Conforme notado previamente, os segmentos ,de TCP, em geral, não são produzidos em uma base contínua. 0 processo de geração de segmentos ocorre como um de muitos processos paralelos ocorrendo dentro do transmissor 100. Em geral, o transmissor 100 compreende o processador 110, que coordena as várias atividades ocorrendo dentro do transmissor 100. Como um resultado, a geração de segmentos ocorre somente quando o processador 110 tiver realizado outras funções tendo uma prioridade mais elevada do que o processo de geração de segmentos, ou quando o processo de geração de segmentos ocorrer seqüencialmente na lista de funções necessárias a serem realizadas pelo processador 110 .

Quando o processador 110 determina que o processo de geração de segmentos deve ser realizado, ele instrui o processador de TCP a determinar se dados suficientes estão disponíveis nos frames de codificador de voz, armazenados dentro da fila 106, para criar um segmento de TCP tendo um tamanho de segmento maior do que ou igual ao tamanho de segmento mínimo, conforme previamente determinado e classificado dentro da memória 112 . E sendo assim, um segmento de TCP é criado, tendo um número mínimo de bits igual ao tamanho de segmento mínimo e tendo um tamanho máximo igual ao tamanho de segmento máximo, conforme negociado entre o transmissor 100 e um receptor. Se dados em excesso permanecerem para serem transmitidos na fila 106 acima do tamanho de segmento máximo, um segundo segmento de TCP é criado, se um segmento tendo pelo menos o tamanho de segmento mínimo puder ser criado a partir dos dados em excesso. Se não, os dados em excesso permanecem armazenados na fila 106 até que o processador 110 instrua o processador de TCP para uma vez mais determinar a quantidade da dados armazenados na fila 106. Frames de vocoder adicionais, provavelmente, são criados e armazenados dentro da fila 106, durante o tempo em que o processador 110 realiza outras funções necessárias dentro do transmissor 100. A presente invenção minimiza os problemas de latência causados por transmissão de dados descontínua, aguardando para serem transmitidos na fila 106. Em sistemas da técnica anterior, os dados não eram transmitidos até que fosse atingido o tamanho de fila pré-determinado. Uma quantidade relativamente grande de tempo podería transcorrer antes que dados suficientes preenchessem a fila 106 com dados suficientes para satisfazer o tamanho de segmento mínimo pré-determinado. Portanto, retardos relativamente grandes poderíam ser introduzidos na transmissão de dados sensíveis ao tempo. A presente invenção minimiza essa latência por uso de uma abordagem de segmento de dois tamanhos. O tamanho de segmento mínimo permite que segmentos de TCP sejam gerados mais rapidamente, portanto, em uma taxa mais regular. Frames de codificador de voz, aguardando a transmissão na fila 106, são transmitidos mais rapidamente, devido a menor quantidade de dados necessários para criar um segmento. Uma segunda vantagem da abordagem de tamanho de dois segmentos é que segmentos maiores podem ser transmitidos, quando uma grande quantidade de dados for gerada e armazenada na fila 106. Nesse caso, são criados segmentos tendo um tamanho de segmento igual ao tamanho de segmento máximo. Isso permite processamento mais eficiente e reduz a sobrecarga associada com a geração de muitos segmentos de TCP.

Em adição à geração e a transmissão de segmentos, conforme descrito acima, um segmento pode ser gerado sempre que uma mensagem de reconhecimento seja recebida pelo transmissor 100. Mensagens de reconhecimento são usadas em alguns protocolos de dados, tal como TCO, para notificar um transmissor quando um segmento ou batelada de segmentos tiverem sido recebidos sem erro. Em tais sistemas, um temporizador localizado dentro de um transmissor1 é iniciado sempre que um segmento ou batelada de segmentos for transmitido. Quando um segmento ou batelada de segmentos for recebido sem erro em um receptor, uma mensagem de reconhecimento é gerada pelo receptor e enviada ao transmissor para informar ao transmissor que o segmento ou batelada de segmentos for recebido de maneira apropriada. Se uma mensagem de reconhecimento não for recebida pelo transmissor dentro de uma quantidade de tempo predeterminada, o segmento ou batelada de segmentos são retransmitidos.

Quando uma mensagem de reconhecimento for recebida por um transmissor, ela indica que a qualidade do canal de transmissão entre o transmissor e o receptor está boa e que a chance de erros na transmissão é baixa. Na presente invenção, quando uma mensagem de reconhecimento for recebida pelo transmissor 100, o processador 110 instrui o processador de TCP para gerar um segmento de TCP, não importando quantos dados estiverem armazenados na fila 106. Portanto, os segmentos de TCP podem ser criados tendo um tamanho de segmento menor do que o tamanho de segmento mínimo, até um tamanho máximo da tamanho de segmento máximo.

Em uma segunda concretização da presente invenção, os segmentos de TCP são criados e transmitidos em intervalos de tempo predeterminados, em geral, com respeito a inúmeros frames de vocoder disponíveis para transmissão. Essa concretização é oposta aos protocolos de dados da técnica anterior, pelo fato de que os segmentos são transmitidos em intervalos de tempo regulares, ao invés de serem dependentes do preenchimento do segmento com um número mínimo de bytes antes que uma transmissão possa ocorrer.

Conforme descrito acima, o processador 110 realiza vários processos dentro do transmissor 100 em uma base seqüencial. Em um ponto pré-determinado durante a seqüência, o processador 110 instrui o processador de TCP a criar um ou mais segmentos de TCP, se existirem dados suficientes na fila 106. Nessa concretização, se um número pré-determinado de frames de vocoder tiver sido armazenado dentro da fila 106, um segmento de TCP é gerado pelo processador de TCP 108. No exemplo de concretização, o número pré-determinado de frames de vocoder é de 10 frames. Essa concretização elimina os retardos de transmissão associados com a espera por um número pré-determinado de bits a estarem disponíveis na fila 106, antes da geração de um segmento de TCP. Portanto, os segmentos de TCP são gerados em uma base mais regular, por meio do que se reduz a latência e outros problemas associados com transmissões de dados irregulares da técnica anterior.

Em uma terceira concretização da presente invenção, em um transmissor que usa um codificador de voz de taxa variável, bits são adicionados a frames de vocoder de taxa baixa a fim de diminuir a razão de tamanho de frame de codificador de voz máximo com relação ao tamanho de frame de codificador de voz mínimo. A testagem mostrou que à medida que essa razão é diminuída, certas distorções de áudio são reduzidas ou eliminadas, tais como quedas de sílabas no início de sentenças.

Na terceira concretização, conforme os frames de vocoder são gerados pelo codificador de voz 104, o processador 110 adiciona bits aleatórios a qualquer frame de codificador de voz que não contenha um número pré-determinado de bits, isto é, frames de vocoder codificados em taxa baixa. São adicionados bits até que o número de bits contidos dentro do frame de codificador de voz seja igual ao número pré-determinado de bits. A adição de bits aos frames de vocoder codificados em baixa taxa permite mais uniformidade no número de bits médio em cada frame de codificador de voz armazenado na fila 106, e, portanto, a taxa na qual os segmentos de TCP são gerados. A Figura 3 é um fluxograma detalhando o método da primeira concretização da presente invenção. Na etapa 300, as comunicações são iniciadas entre um transmissor e um receptor. Como parte do processo de iniciação, um protocolo de dados é negociado entre o transmissor e o receptor, tal como TCP ou UDP. Em alguns protocolos, tal como TCP, um tamanho de segmento máximo é também negociado entre o transmissor e o receptor. O processo de negociação é bem conhecido no estado da técnica. O tamanho de segmento máximo define o maior tamanho de segmento que será transmitido ao receptor. Em muitos protocolos de dados, segmentos tendo um menor tamanho de segmento também são permitidos para serem transmitidos. Em adição a um tamanho de segmento máximo, um tamanho de segmento mínimo também é pré-definido e armazenado dentro de uma memória no transmissor. 0 tamanho de segmento mínimo, em geral, não é negociado entre o transmissor e o receptor.

Uma vez que tenham sido iniciadas, a informação sensível ao tempo, tal como a fala humana, é transmitida entre o transmissor e o receptor. Na etapa 302, o processador de TCP 108 aguarda instruções a partir do processador 110 para que o processador 108 determine se existem dados suficientes dentro da fila 106, a fim de gerar um segmento. Quando o processador 110 instruir o processador de TCP para gerar um segmento, o processamento continua para etapa 304.

Na etapa 304, o processador de TCP 108 determina se uma mensagem de reconhecimento foi recebida dentro de um período de tempo pré-determinado. 0 recebimento de uma mensagem de reconhecimento, a partir do receptor, é uma indicação de que a qualidade do canal de comunicação é aceitável, e de que existe uma elevada probabilidade de que outras transmissões serão recebidas de maneira bem sucedida. Nem todos os protocolos de dados usam um sistema baseado em reconhecimento. Por exemplo, o protocolo UDP não usa mensagens de reconhecimento para alertar um transmissor de que a qualidade do canal de comunicação é boa. Nesses tipos de protocolos, a etapa 304 é contornada.

Se uma mensagem de reconhecimento tiver sido recebida dentro do período de tempo pré-determinado, é gerado um segmento a partir de quaisquer dados disponíveis na fila 106, conforme mostrado na etapa 306. O segmento resultante pode ter um tamanho de segmento menor do que o tamanho de segmento mínimo ou maior do que o tamanho de segmento mínimo, até o tamanho de segmento máximo. Se mais dados estiverem disponíveis na fila 106, depois da geração de um segmento de tamanho máximo, aqueles dados são enviados em um segundo segmento, e, se necessário, em segmentos subseqüentes. O processamento, então, reverte de volta à etapa 302, em que o processador de TCP 018 espera a próxima instrução a partir do processador 110 para verificar a fila 106 novamente.

Se uma mensagem de reconhecimento não tiver sido recebida dentro do período de tempo pré-determinado, ou se um protocolo de dados baseado em reconhecimento não for usado, o processamento continua para a etapa 308. Na etapa 308, o processador de TCP 108 verifica a fila 106 para determinar se dados suficientes estão armazenados dentro da fila 106 para gerar um segmento tendo um tamanho de segmento igual a ou maior do que o tamanho de segmento mínimo. Se assim for, é realizada a etapa 310, na qual o processador de TCP gera um segmento tendo um tamanho de segmento entre o tamanho de segmento mínimo e o tamanho de segmento máximo. Se mais dados estiverem disponíveis na fila 106, depois da geração de um segmento de tamanho máximo, aqueles dados são enviados em um segundo segmento, e, se necessário, em segmentos subseqüentes. 0 processamento, então, reverte de volta à etapa 302, em que o processador de TCP 108 aguarda a próxima instrução a partir do processador 110, para verificar a fila 106 novamente.

Se os dados armazenados dentro da fila 106 não forem suficientes para gerar um segmento tendo um tamanho de segmento maior do que ou igual ao tamanho de segmento mínimo, o processador de TCP 108 não gera um segmento, e o processamento continua de volta para a etapa 302, em que o processador de TCP aguarda a próxima instrução a partir do processador 110, para verificar a fila 106 novamente.

Portanto, as concretizações preferidas da presente invenção foram mostradas e descritas. Seria evidente a um técnico especializado no assunto, contudo, que inúmeras alterações podem ser feitas nas concretizações aqui reveladas, sem se desviar do espírito e do escopo da invenção. Portanto, a presente invenção não deve ser limitada, exceto de acordo com as reivindicações que se seguem.

REIVINDICAÇÕES

Claims (4)

1. Método para gerar pelo menos um segmento de informações sensíveis ao tempo através de um sistema de comunicação sem fio de voz sobre dados, usado em conjunto com um protocolo de dados predefinido, compreendendo: - definir um tamanho de segmento mínimo para as informações a serem transmitidas; - definir um tamanho de segmento máximo para as informações a serem transmitidas, o tamanho de segmento máximo sendo maior que o tamanho de segmento mínimo; - gerar um primeiro segmento de informações sensíveis ao tempo (310) se uma quantidade suficiente de informações sensíveis ao tempo estiver disponível para transmissão, o primeiro segmento possuindo um tamanho de segmento entre o tamanho de segmento mínimo e o tamanho de segmento máximo; CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda gerar um segundo segmento de informações sensíveis ao tempo (306) possuindo um tamanho de segmento menor ou igual ao tamanho de segmento máximo quando do recebimento de uma mensagem de confirmação de um receptor, em que o primeiro tamanho de segmento é diferente do segundo tamanho de segmento e em que o segundo tamanho de segmento não é limitado pelo tamanho de segmento mínimo.

2. Aparelho para gerar pelo menos um segmento de informações sensíveis ao tempo através de um sistema de comunicação sem fio de voz sobre dados, usado em conjunto com um protocolo de dados predefinido, compreendendo: - mecanismos para definir um tamanho de segmento mínimo para as informações a serem transmitidas; - mecanismos para definir um tamanho de segmento máximo para as informações a serem transmitidas, o tamanho de segmento máximo sendo maior que o tamanho de segmento mínimo; - mecanismos para gerar um primeiro segmento de informações sensíveis ao tempo (310) se uma quantidade suficiente de informações sensíveis ao tempo estiver disponível para transmissão, o primeiro segmento possuindo um tamanho de segmento entre o tamanho de segmento mínimo e o tamanho de segmento máximo; CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda mecanismos para gerar um segundo segmento de informações sensíveis ao tempo (306) possuindo um tamanho de segmento menor ou igual ao tamanho de segmento máximo quando do recebimento de uma mensagem de confirmação de um receptor, em que o primeiro tamanho de segmento é diferente do segundo tamanho de segmento e em que o segundo tamanho de segmento não é limitado pelo tamanho de segmento mínimo.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERI ZADO pelo fato de que é implementado em uma estação base.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERI ZADO pelo fato de que é implementado em um processador.