ES2283326T3 - Procedimiento y aparato de control de transmision de datos eficiente en un sistema inalambrico de comunicacion de voz sobre datos. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para transmitir información sensible al tiempo a través de un sistema de comunicación de voz sobre datos inalámbrico, utilizado junto con un protocolo de datos predefinido, caracterizado por las etapas de: almacenar tramas de vocodificador en una cola, representando dichas tramas de vocodificador información sensible al tiempo; determinar el número de bits contenidos dentro de cada una de dichas tramas de vocodificador; añadir bits a cualquiera de dichas tramas de vocodificador que no contiene al menos un número de bits predeterminado.
Description
Procedimiento y aparato de control de
transmisión de datos eficiente en un sistema inalámbrico de
comunicación de voz sobre datos.
La presente invención se refiere en general al
campo de comunicaciones inalámbricas, y más específicamente a
proporcionar un procedimiento y aparato eficientes para transmitir
información sensible al tiempo en un sistema de comunicación de voz
sobre datos inalámbrica.
El campo de las comunicaciones inalámbricas
tiene muchas aplicaciones que incluyen teléfonos inalámbricos,
radiomensajería, bucles locales inalámbricos, y sistemas de
comunicación por satélite. Una aplicación particularmente
importante es sistemas telefónicos celulares para abonados móviles.
(Como se utiliza en el presente documento, el término sistemas
"celulares" abarca tanto frecuencias PCS como celulares). Se ha
desarrollado diversas interfaces a través del aire para tales
sistemas telefónicos celulares que incluyen acceso múltiple por
división de frecuencia (FDMA), acceso múltiple por división de
tiempo (TDMA), y acceso múltiple por división de código (CDMA). En
conexión con ello, se han establecido diversas normas nacionales e
internacionales que incluyen el servicio telefónico móvil avanzado
(AMPS), sistema global para móviles (GSM), y la norma provisional 95
(IS-95). En particular, la IS-95 y
sus derivados, tales como IS-95A,
IS-95B (a las que se hace referencia a menudo
conjuntamente como IS-95), ANSI
J-STD-008, IS-99,
IS-657, IS-707, y otras, se divulgan
por la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA) y
otros organismos de normas ampliamente conocidos.
Los sistemas telefónicos celulares configurados
según el uso de la norma IS-95 emplean técnicas de
procesamiento de señal CDMA para proporcionar servicio telefónico
celular altamente eficiente y robusto. Un sistema telefónico
celular ejemplar configurado sustancialmente según el uso de la
norma IS-95 se describe en la patente estadounidense
Nº 5.103.459 titulada "System and Method for Generating Signal
Waveforms in a CDMA Cellular Telephone System", que está
transferida al cesionario de la presente invención. La patente
mencionada anteriormente ilustra un procesamiento de señal de
transmisión, o de enlace directo en una estación base CDMA. Un
procesamiento ejemplar de señal de recepción, o de enlace inverso,
o de enlace inverso en una estación base CDMA se describe en la
solicitud estadounidense con número de serie 08/987.172, presentada
el 9 de diciembre de 1997, titulada MULTICHANNEL DEMODULADOR que
está transferida al cesionario de la presente invención. En sistemas
CDMA, el control de potencia a través del aire es una cuestión
vital. Un procedimiento ejemplar de control de potencia en un
sistema CDMA se describe en la patente estadounidense Nº 5.056.109,
titulada "Method and Apparatus for Controlling Transmission Power
in a CDMA Cellular Mobile Telephone System", que está transferida
al cesionario de la presente invención e incorporada por referencia
en el presente documento.
Bajos las normas provisionales
IS-99 e IS-657 (a las que se hace
referencia en el presente documento conjuntamente como
IS-707), un sistema de comunicaciones conforme a la
IS-95 puede: proporcionar tanto servicios de
comunicaciones de voz como de datos. Los servicios de
comunicaciones de datos permiten que se intercambien datos digitales
entre un transmisor y uno o más receptores a través de una interfaz
inalámbrica. Ejemplos del tipo de datos digitales transmitidos
normalmente utilizando la norma IS-707 incluyen
archivos informáticos y correo electrónico. Más recientemente, se
han utilizado protocolos de datos, tales como aquellos especificados
por la IS-707, para transmitir información sensible
al tiempo, tal como información de audio o vídeo. Transmitir
información sensible al tiempo utilizando protocolos de datos es
ventajoso en tales aplicaciones como encriptación y distribuir la
información de audio a un número de ordenadores a través de una gran
red informática, tal como Internet.
Según la norma IS-707, que
incluye IS-707.4 para servicios de datos asíncronos
y IS-707.5 para servicios de datos por paquetes,
los datos intercambiados entre un transmisor y un receptor se
procesan en paquetes discretos, conocidos de otro modo como
paquetes de datos o tramas de paquetes, o simplemente tramas. Para
aumentar la posibilidad de que una trama se transmita
satisfactoriamente durante una transmisión de datos,
IS-707 emplea un protocolo de enlace de radio (RLP)
para seguir la pista de las tramas transmitidas satisfactoriamente y
para realizar retrasmisión de trama cuando una trama no se
transmite satisfactoriamente. Además de RLP, también se utilizan
protocolos de datos de capa superior para garantizar que las tramas
se reciban satisfactoriamente. Por ejemplo, se utiliza el protocolo
TCP ampliamente conocido en un entorno de servicios de datos
asíncronos, (como se explica en IS-707.4) y se
utiliza el protocolo UDP en un entorno de servicios de datos por
paquetes (como se explica en 15-707.5) además del
protocolo RLP.
Uno de los problemas principales para transmitir
información sensible al tiempo utilizando protocolos de datos es el
retardo, o latencia, provocada por la naturaleza discontinua de las
comunicaciones de datos. Los retardos de más de unas pocos cientos
de milisegundos pueden dar como resultado disrupciones en la
información sensible al tiempo que está transmitiéndose. Cuanto se
transmiten datos, tales como archivos informáticos, los retardos de
tiempo se toleran fácilmente debido a la naturaleza de tiempo no
real de los datos. Sin embargo, la información sensible al tiempo
necesita recibirse continuamente para reconstituirse fielmente.
En un transmisor, los protocolos TCP y UDP
mencionados anteriormente se basan en llenar un segmento TCP o UDP
con un número de bits seleccionado, al que se hace referencia a
menudo como un tamaño mínimo de segmento, y después transmitir el
segmento. Si está disponible para transmisión una gran cantidad de
datos en un sistema de voz sobre datos, puede introducirse un
retardo al convertir la información sensible al tiempo disponible
en numerosos segmentos TCP o UDP. Por otro lado, si está disponible
una pequeña cantidad de información sensible al tiempo para
transmitirse, no se generará inmediatamente un segmento TCP o UDP a
menos que la cantidad de información sensible al tiempo disponible
sea suficiente para llenar el segmento. Esto también introduce un
retardo de tiempo en el proceso de transmisión.
Si el tamaño mínimo de segmento TCP o UDP se
elige para que sea relativamente grande, la latencia aumentará
debido al hecho de que un segmento sólo se transmitirá si se
satisface el tamaño mínimo de segmento. Por otro lado, si el tamaño
mínimo de segmento se elige para que sea relativamente pequeño,
tendrá lugar en el transmisor un consumo significativo de los
recursos de procesamiento para procesar los numerosos segmentos
necesarios para la transmisión de incluso una pequeña cantidad de
información.
Lo que se necesita es un procedimiento y aparato
para optimizar el tamaño de segmento de tal modo que la información
sensible al tiempo se transmita sin problemas, sin un cambio en los
protocolos de datos existentes.
La publicación de patente de PCT Nº WO 99/33230
"Nokia", da a conocer un procedimiento para transmitir datos
en un sistema de telecomunicaciones que comprende al menos una red
de transmisión conmutada por paquetes en la que los datos se
transmiten en paquetes de datos de una longitud estándar,
determinándose por adelantado el número de tales longitudes
estándar.
La presente invención, como se expone en las
reivindicaciones adjuntas, es un procedimiento y aparato para la
transmisión de datos eficiente en un sistema de comunicación de voz
sobre datos inalámbrica.
En la realización ejemplar, se utilizan
segmentos TCP para transmitir información sensible al tiempo, en
general información de audio, utilizando un formato de datos
asíncronos según la IS-707.4 y se utilizan segmentos
UDP para transmitir información de audio utilizando un formato de
datos por paquetes según la
IS-707-5. En una primera
realización de la presente invención no cubierta por las
reivindicaciones, se eligen un primer tamaño de segmento y un
segundo tamaño de segmento. El primer tamaño de segmento representa
un tamaño mínimo de segmento que puede transmitirse. El segundo
tamaño de segmento representa un tamaño máximo de segmento que
puede transmitirse. Un segmento se genera y transmite siempre que
una cantidad de información sensible al tiempo disponible para la
transmisión permita construir un segmento que tenga un tamaño de
segmento entre el tamaño mínimo de segmento y el tamaño máximo de
segmento. Un segmento de cualquier tamaño hasta el tamaño máximo de
segmento también se crea y transmite siempre que esté disponible
alguna información sensible al tiempo para transmisión y se recibe
un mensaje de acuse de recibo por el transmisor.
En una segunda realización de la presente
invención no cubierta por las reivindicaciones, los segmentos se
crean y transmiten en intervalos de tiempo predeterminados, en
general con respecto a un número de tramas de vocodificador
disponibles para la transmisión. Esta realización no se opone a los
protocolos de datos de la técnica anterior por el hecho de que los
segmentos se transmitan en intervalos de tiempo regulares, en lugar
de depender del llenado del segmento con un número mínimo de bytes
antes de que pueda tener lugar una transmisión.
En la invención, en un transmisor que utiliza un
vocodificador de velocidad variable, se añaden bits a tramas de
vocodificador de baja velocidad con el fin de disminuir la relación
de tamaño máximo de trama de vocodificador frente al tamaño mínimo
de trama de vocodificador. Las pruebas han mostrado que a medida que
disminuye esta relación, se reducen o eliminan ciertas distorsiones
de audio, tales como pérdidas de información de sílabas al inicio
de las frases.
La figura 1 ilustra una primera realización de
la presente invención como se utiliza dentro de un transmisor
utilizado en un sistema de comunicación de voz sobre datos;
la figura 2 ilustra cómo se convierten tramas de
vocodificador de velocidad variable en segmentos TCP mediante un
procesador TCP utilizado en el transmisor de la figura 1; y
la figura 3 es un diagrama de flujo que detalla
el procedimiento de la primera realización de la presente
invención.
Las realizaciones descritas en el presente
documento se describen con respecto a un sistema de comunicación
inalámbrica que opera según el uso de técnicas de procesamiento de
señal CDMA de las normas provisionales IS-95 e
IS-707. Aunque la presente invención es
especialmente adecuada para uso dentro de un sistema de
comunicaciones de este tipo, debería entenderse que la presente
invención puede emplearse en otros tipos diversos de sistemas de
comunicaciones que transmiten información en paquetes discretos,
conocidos de otra forma como segmentos, paquetes de datos, tramas
de datos, o simplemente tramas, incluyendo tanto sistemas de
comunicación inalámbrica como alámbricos, redes informáticas, y
sistemas de comunicación basada en satélites. Adicionalmente, a lo
largo de la descripción, se presentan diversos sistemas ampliamente
conocidos en forma de bloque. Esto se hace para el fin de
claridad.
Diversos sistemas de comunicaciones inalámbricas
en uso en la actualidad emplean estaciones base fijas que se
comunican con unidades móviles utilizando una interfaz a través del
aire o canal de comunicación inalámbrica. Tales sistemas de
comunicación inalámbrica incluyen AMPS (analógico),
IS-54 (TDMA norteamericano), GSM (sistema global
para comunicaciones móviles TDMA), e IS-95 (CDMA).
En una realización preferida, la presente invención se implementa
en un sistema CDMA.
La figura 1 ilustra un diagrama de bloques de un
transmisor 100, utilizado en un sistema de comunicación de voz
sobre datos. Un sistema de comunicación de voz sobre datos, como se
describe en el presente documento, se refiere a cualquier sistema
de comunicación en el que se transmite información sensible al
tiempo en segmentos de datos, segmentos, paquetes de datos o tramas
utilizando protocolos de datos. Ejemplos de información sensible al
tiempo incluyen información de audio, tal como el habla humana, o
información de vídeo, tal como señales de televisión o películas.
El término "voz sobre datos" se refiere en general a un sistema
de comunicación que transmite habla humana, o voz, utilizando
protocolos de datos predefinidos, tales como los protocolos de
datos TCP o UDP ampliamente conocidos.
El transmisor 100 se muestra configurado para
usar en una realización ejemplar de la presente invención. Un
transmisor 100 de este tipo puede ubicarse en una estación base o en
un teléfono móvil como se utiliza en un sistema de comunicación
inalámbrica. Debería entenderse que la figura 1 es un diagrama de
bloques simplificado de un transmisor completo y que se han omitido
otros bloques funcionales por claridad. El transmisor 100 como se
muestra en la figura 1 no está previsto para limitarse a un tipo
particular cualquiera de modulación, protocolo, o norma de
transmisión. Además, las funciones de cada bloque pueden residir en
procesadores únicos o múltiples que ejecutan conjuntos de
instrucción preprogramados, pueden residir en uno o más ASICS, o
pueden residir en elementos de procesamiento discretos, todos los
cuales son ampliamente conocidos en la técnica.
Como se muestra en la figura 1, la información
sensible al tiempo, generalmente en formato analógico, se
proporciona al convertidor 102 analógico digital (A/D). A/D 102
utiliza técnicas ampliamente conocidas para transformar la
información sensible al tiempo a una señal digitalizada. A/D 102
puede realizar filtrado paso bajo, muestreo, cuantificación, y
codificación binaria sobre la información sensible al tiempo para
producir la señal digitalizada, como se conoce ampliamente en la
técnica.
La señal digitalizada se proporciona entonces al
vocodificador 104. El vocodificador 104 es un dispositivo
ampliamente conocido para comprimir la señal de voz digitalizada
para minimizar el ancho de banda requerido para la transmisión. El
vocodificador 104 genera tramas de vocodificador consecutivas,
conocidas de otra manera como tramas de datos, generalmente en
intervalos de tiempo regulares, tal como cada 20 milisegundos en la
realización ejemplar, aunque podrían utilizarse otros intervalos de
tiempo como alternativa. La longitud de cada trama de datos es por
lo tanto 20 milisegundos.
Una manera en la que muchos vocodificadores
maximizan la compresión de señal es detectando periodos de silencio
en una señal de voz. Por ejemplo, las pausas en el habla humana
entre frases, palabras, e incluso sílabas presentan una oportunidad
para muchos vocodificadores para comprimir el ancho de banda de la
señal de voz produciendo una trama de datos que tiene poca o
ninguna información contenida en la misma.
Los vocodificadores pueden mejorarse
adicionalmente codificando tramas de datos a velocidades de datos
variables. Un ejemplo de un vocodificador de velocidad variable de
este tipo se encuentra en la patente estadounidense número
5.414.796 (la patente 796) titulada "VARIABLE RATE VOCODER",
transferida al cesionario de la presente invención. Cuando está
disponible poca o ninguna información para la transmisión, los
vocodificadores de velocidad variable producen tramas de datos a
velocidades de datos reducidas, aumentando por tanto la capacidad de
transmisión del sistema de comunicación inalámbrica. En el
vocodificador de velocidad variable descrito por la patente 796,
las tramas de datos comprenden datos o bien a la velocidad de datos
completa, o bien a la mitad, o bien a un cuarto, o bien a o un
octavo de la velocidad de datos de la velocidad de codificación de
vocodificador más alta.
Las tramas de datos generadas mediante el
vocodificador 104 se almacenan en una cola 106, o memoria
secuencial, para modularse digitalmente más tarde y entonces
convertirse de manera ascendente para la transmisión inalámbrica.
La cola 106 es una memoria para almacenar tramas de vocodificador
secuenciales del vocodificador 104, proporcionando entonces las
tramas de vocodificador al procesador 108 TCP sobre la base de
primero en entrar, primero en salir En la presente
invención, las tramas de vocodificador se codifican en paquetes de
datos mediante el procesador 108 TCP antes de la transmisión,
porque los paquetes de datos pueden manipularse fácilmente para
aplicaciones tales como encriptación de voz utilizando, por ejemplo,
técnicas de encriptación de clave pública. Los paquetes de datos
pueden también transmitirse fácilmente entre una gran interconexión
de redes informáticas, tal como Internet.
Las tramas de vocodificador almacenadas en la
cola 106 se proporcionan al procesador 108 TCP, en el que se
transforman en paquetes de datos, conocidos de otra manera como
segmentos de datos, segmentos TCP, o simplemente segmentos,
adecuados para el tipo particular de protocolo de datos utilizado en
una red informática tal como Internet. Por ejemplo, en la
realización ejemplar, a las tramas de la cola 106 se les da el
formato de segmentos TCP. TCP es un protocolo de datos ampliamente
conocido utilizado para transmitir datos por grandes redes
informáticas públicas, tal como Internet. Otros protocolos de datos
ampliamente conocidos pueden utilizarse como alternativa, tal como
el protocolo de datos UDP. El procesador 108 TCP puede ser un
dispositivo hardware, o bien discreto o bien integrado, o puede
comprender un microprocesador que ejecuta un programa software
diseñado específicamente para transformar tramas de vocodificador
en segmentos de datos adecuados para el protocolo de datos
particular que está utilizándose.
La figura 2 ilustra cómo se convierten tramas de
vocodificador de velocidad variable almacenadas en la cola 106 en
segmentos TCP mediante el procesador 108 TCP. El flujo 200 de datos
representa los contenidos de la cola 106, mostrados como una serie
de tramas de vocodificador secuenciales, presentado cada trama de
vocodificador una longitud de trama de 20 milisegundos. Debería
entenderse que otros vocodificadores podrían generar tramas de
vocodificador que tengan longitudes de trama de mayor o menor
duración.
Como se muestra en la figura 2, cada trama de
vocodificador contiene un número de bits de información que depende
de la velocidad de transmisión de datos para la trama particular. En
el presente ejemplo de la figura 2, las tramas de vocodificador
contienen bits de datos iguales a 192 para una trama de velocidad
completa, 96 bits para una trama de la mitad de la velocidad, 48
bits para una trama de un cuarto de la velocidad, y 24 bits para
una trama de un octavo de la velocidad. Como se explicó
anteriormente, las tramas que tienen velocidades de datos altas
representan periodos de actividad de voz, mientras que las tramas
que tienen velocidades de datos inferiores son representativas de
periodos de menos actividad de voz o silencio.
El procesador 108 TCP llena una trama TCP
secuencialmente con bits contenidos en cada trama de vocodificador
de la cola 106. Por ejemplo, en la figura 2, los 192 bits contenidos
dentro de la trama 202 de vocodificador se colocan en primer lugar
dentro del segmento 218 TCP, luego los 96 bits de la trama 204 de
vocodificador, y así sucesivamente hasta que se han colocado 536
bits dentro del segmento 218 TCP. Obsérvese que la trama 212 de
vocodificador se divide entre el segmento 218 TCP y el segmento 220
TCP puesto que se necesita para llenar el segmento 218 TCP con 536
bits.
Debería entenderse que los segmentos TCP no se
generan mediante el procesador 108 TCP de manera continua, debido a
la naturaleza de las tramas de vocodificador de velocidad variable y
debido a las capacidades de procesamiento del procesador 110. En el
primer caso, si no está disponible ninguna información para la
transmisión en la cola 106, se producirá una larga serie de tramas
de vocodificador de velocidad baja mediante el vocodificador 104.
Por lo tanto, se necesitarán muchas tramas de vocodificador de
velocidad baja para llenar los 536 bits necesarios para un segmento
TCP, y, por tanto, se producirá un segmento TCP más lentamente. A la
inversa, si está presente alta actividad de voz, se producirá una
serie de tramas de vocodificador de velocidad alta mediante el
vocodificador 104. Por lo tanto, se necesitarán relativamente pocas
tramas de vocodificador para llenar los 536 bits necesarios para un
segmento TCP, por tanto, se generará un segmento TCP más
rápidamente.
En el segundo caso, el proceso de generar
segmentos TCP es uno de varios procesos concurrentes que ocurren
dentro del transmisor 100. Generalmente, el procesador 110 coordina
las diversas actividades que ocurren dentro del transmisor 100 de
manera secuencial. Es decir, cada proceso que ocurre dentro del
transmisor 100 se realiza en una secuencia predefinida, permitiendo
que tengan lugar procesos de emergencia, llamados interrupciones.
Como resultado, los segmentos TCP se generan sólo cuando el
procesador 110 ha realizado la lista secuencia de otros procesos
requeridos para realizarse. Por lo tanto, los segmentos TCP se
generan mediante el procesador TCP sólo en intervalos de tiempo
discretos cuando el procesador 110 le indica que lo haga.
Los segmentos TCP se caracterizan por tener una
duración medida por el número de bits contenidos dentro de cada
segmento. Como se muestra en la figura 2, una longitud de segmento
TCP típica puede ser 536 bits, aunque otros segmentos TCP pueden
tener un número de bits más grande o más pequeño. La longitud de un
segmento TCP se negocia generalmente entre un transmisor y un
receptor antes del inicio de las comunicaciones. Tales negociaciones
son ampliamente conocidas en la técnica. Por ejemplo, la
IS-707.4 e Internet Engineering Task Force RFC 793
describen detalles de cómo se negocia un tamaño de segmento TCP. En
sistemas de comunicación de la técnica anterior, la longitud de
segmento se elige basándose en la necesidad de transmitir
eficientemente tramas de datos desde el transmisor al receptor.
En la presente invención, se definen dos tamaños
de segmento. Un primer tamaño de segmento representa un tamaño
mínimo de segmento que puede transmitirse. Un segundo tamaño de
segmento representa un tamaño máximo de segmento que puede
transmitirse. El segundo tamaño de segmento es equivalente al tamaño
de segmento de la técnica anterior, y se negocia entre un
transmisor y un receptor antes del inicio de las comunicaciones. El
primer tamaño de segmento está predefinido y se almacena en una
memoria 112 dentro del transmisor 100.
Se crea y transmite un segmento TCP siempre que
una cantidad de información sensible al tiempo disponible en la
cola 106 permita que se construya un segmento que tenga un tamaño de
segmento entre el tamaño mínimo de segmento y el tamaño máximo de
segmento. También se crea y transmite un segmento de cualquier
tamaño hasta el tamaño máximo de segmento siempre que esté
disponible alguna información sensible al tiempo para la transmisión
y se recibe un mensaje de acuse de recibo por el transmisor 100.
Esto se explica con más detalle posteriormente.
Como se observó previamente, los segmentos TCP
no se producen en general de manera continua. El proceso de
generación de segmentos ocurre como uno de muchos procesos paralelos
en curso dentro del transmisor 110. En general, el transmisor 100
comprende el procesador 110, que coordina las diversas actividades
que ocurren dentro del transmisor 100. Como resultado, la
generación de segmentos ocurre sólo cuando el procesador 110 ha
realizado otras funciones que tienen una prioridad más alta que el
proceso de generación de segmentos, o cuando el proceso de
generación de segmentos ocurre secuencialmente en la lista de
funciones que se requiere que se realicen mediante el procesador
110.
Cuando el procesador 110 determina que el
proceso de generación de segmentos va a realizarse, le ordena al
procesador TCP determinar si hay suficientes datos disponibles en
las tramas de vocodificador almacenadas dentro de la cola 106 para
crear un segmento TCP que tenga un tamaño de segmento mayor que o
igual al tamaño mínimo de segmento, como se determinó y almacenó
previamente dentro de la memoria 112. Si es así, se crea un
segmento TCP, que tenga un número de bits mínimo igual al tamaño
mínimo de segmento y que tenga un tamaño máximo igual al tamaño
máximo de segmento como se negoció entre el transmisor 100 y un
receptor. Si el exceso de datos permanece para transmitirse en la
cola 106 por encima del tamaño máximo de segmento, se crea un
segundo segmento TCP si un segmento que tenga al menos el tamaño
mínimo de segmento puede crearse a partir del exceso de datos. Si
es así, se crea un segundo segmento TCP. Si no, el exceso de datos
permanece almacenado en la cola 106 hasta que el procesador 110
ordena al procesador TCP determinar de nuevo una vez la cantidad de
datos almacenados en la cola 106. Es probable que se crean y
almacenen tramas de vocodificador adicionales dentro de la cola 106
durante el tiempo en el que el procesador 110 realiza otras
funciones necesarias dentro del transmisor 100.
La presente invención minimiza los problemas de
latencia provocados por la transmisión discontinua de datos que
esperan ser transmitidos en la cola 106. En los sistemas de la
técnica anterior, los datos no se transmitían hasta que se
satisfacía el tamaño de cola predeterminado. Podría transcurrir una
cantidad de tiempo relativamente grande antes de que suficientes
datos llenaran la cola 106 con suficientes datos para cumplir con el
tamaño mínimo de segmento predeterminado. Por tanto, podrían
introducirse retardos relativamente grandes en la transmisión de
datos sensibles al tiempo. La presente invención minimiza esta
latencia utilizando un enfoque de segmento de dos tamaños. El
tamaño mínimo de segmento permite a los segmentos TCP generarse más
rápidamente, por tanto a una velocidad más regular. Las tramas de
vocodificador que esperan la transmisión en la cola 106 se
transmiten más rápidamente debido a la menor cantidad de datos
necesaria para crear un segmento. Una segunda ventaja del enfoque
de segmento de dos tamaños es que los segmentos más grandes pueden
transmitirse cuando se genera y almacena una gran cantidad de datos
en la cola 106. En este caso se crean segmentos que tienen un tamaño
de segmento igual al tamaño máximo de segmento. Esto permite un
procesamiento más eficiente y reduce la sobrecarga asociada con la
generación de muchos segmentos TCP.
Además de generar y transmitir segmentos como se
describió anteriormente, puede generarse un segmento siempre que se
reciba un mensaje de acuse de recibo por el transmisor 100. Los
mensajes de acuse de recibo se utilizan en algunos protocolos de
datos, tales como TCP, para notificar a un transmisor cuando un
segmento o lote de segmentos se ha recibido sin error. En tales
sistemas, un temporizador ubicado dentro de un transmisor se inicia
siempre que un segmento o lote de segmentos se transmiten. Cuando un
segmento o lote de segmentos se reciben sin error en un receptor,
se genera un mensaje de acuse de recibo por el receptor y se envía
al transmisor para informar al transmisor de que el segmento o lote
de segmentos se recibió correctamente. Si no se recibe un mensaje
de acuse de recibo por el transmisor dentro de una cantidad de
tiempo predeterminada, el segmento o lote de segmentos se
retransmiten.
Cuando el transmisor recibe un mensaje de acuse
de recibo, indica que la calidad del canal de transmisión entre el
transmisor y un receptor es buena y que la posibilidad de errores en
la transmisión es baja. En la presente invención, cuando el
transmisor 100 recibe un mensaje de acuse de recibo, el procesador
110 ordena al procesador TCP generar un segmento TCP, sin importar
cuántos datos se almacenan en la cola 106. Por tanto, pueden
crearse segmentos TCP que tengan un tamaño de segmento menor que el
tamaño mínimo de segmento, hasta un tamaño máximo del tamaño máximo
de segmento.
En una segunda realización de la presente
invención no cubierta por las reivindicaciones, se crean y
transmiten segmentos TCP en intervalos de tiempo predeterminados,
generalmente con respecto a un número de tramas de vocodificador
disponibles para la transmisión. Esta realización no se opone a los
protocolos de datos de la técnica anterior por el hecho de que los
segmentos se transmitan a intervalos de tiempo regulares, en lugar
de depender del llenado del segmento con un número mínimo de bytes
antes de que pueda tener lugar una transmisión.
Tal como se describió anteriormente, el
procesador 110 realiza varios procesos dentro del transmisor 100 de
manera secuencial. En un punto determinado durante la secuencia, el
procesador 110 ordena al procesador TCP crear uno o más segmentos
TCP, si existen suficientes datos en la cola 106. En esta
realización, si se han almacenado un número predeterminado de
tramas de vocodificador dentro de la cola 106, se genera un segmento
TCP mediante el procesador 108 TCP. En la realización ejemplar, el
número predeterminado de tramas de vocodificador es 10 tramas. Esta
realización elimina los retardos de transmisión asociados con
esperar que un número predeterminado de bits esté disponible en la
cola 106 antes de generar un segmento TCP. Por tanto, se generan
segmentos TCP de manera más regular, reduciendo así la latencia y
otros problemas asociados con transmisiones irregulares de datos de
la técnica anterior.
En la presente invención, en un transmisor que
utiliza un vocodificador de velocidad variable, se añaden bits a
tramas de vocodificador de velocidad baja para disminuir la relación
de tamaño máximo de trama de vocodificador frente al tamaño mínimo
de trama de vocodificador. Las pruebas han demostrado que medida que
disminuye esta relación, se reducen o eliminan ciertas distorsiones
de audio, tales como pérdida de información de sílabas al comienzo
de frases.
En la invención, a medida que el vocodificador
104 genera tramas de vocodificador, el procesador 110 añade bits
aleatorios a cualquier trama de vocodificador que no contenga un
número de bits predeterminado, es decir, tramas de vocodificador
codificadas a baja velocidad. Se añaden bits hasta que el número de
bits contenidos dentro de la trama de vocodificador sea igual al
número de bits predeterminado. El añadir bits a tramas de
vocodificador codificadas a baja velocidad permite más uniformidad
en el número medio de bits en cada trama de vocodificador
almacenada en la cola 106, y de este modo, la velocidad a la que se
generan los segmentos TCP.
La figura 3 es un diagrama de flujo que detalla
el procedimiento de la primera realización de la presente
invención. En la etapa 300, se inician las comunicaciones entre un
transmisor y un receptor. Como parte del proceso de inicialización,
se negocia un protocolo de datos entre el transmisor y el receptor,
tal como TCP o UDP. En algunos protocolos, tales como TCP, un
tamaño máximo de segmento también se negocia entre el transmisor y
el receptor. El proceso de negociación es ampliamente conocido en la
técnica. El tamaño máximo de segmento define el mayor tamaño de
segmento que se transmitirá al receptor. En muchos protocolos de
datos, también se permite transmitir segmentos que tengan un tamaño
de segmento menor. Además de un tamaño máximo de segmento, también
se define previamente un tamaño mínimo de segmento y se almacena
dentro de una memoria en el transmisor. El tamaño mínimo de
segmento no se negocia generalmente entre el transmisor y el
receptor.
Una vez que se han inicializado las
comunicaciones, la información sensible al tiempo, tal como el habla
humana, se transmite entre el transmisor y el receptor. En la etapa
302, el procesador 108 TCP espera instrucciones del procesador 110
para que el procesador 108 determine si existen suficientes datos
dentro de la cola 106 para generar un segmento. Cuando el
procesador 110 ordena al procesador TCP generar un segmento, el
procesamiento continúa hacia la etapa 304.
En la etapa 304, el procesador 108 TCP determina
si se ha recibido un mensaje de acuse de recibo dentro de un
periodo de tiempo predeterminado. La recepción de un mensaje de
acuse de recibo desde el receptor es una indicación de que la
calidad del canal de comunicación es aceptable, y que existe una
alta probabilidad de que las transmisiones adicionales se recibirán
satisfactoriamente. No todos los protocolos de datos utilizan un
sistema basado en el acuse de recibo. Por ejemplo, el protocolo UDP
no utiliza mensajes de acuse de recibo para avisar a un transmisor
de que la calidad del canal de comunicación es buena. En este tipo
de protocolos, se salta la etapa 304.
Si se ha recibido un mensaje de acuse de recibo
dentro del periodo de tiempo predeterminado, se genera un segmento
a partir de cualquier dato disponible en la cola 106, como se
muestra en la etapa 306. El segmento resultante puede tener un
tamaño de segmento menor que el tamaño mínimo de segmento o mayor
que el tamaño mínimo de segmento, hasta el tamaño máximo de
segmento. Si están disponibles más datos en la cola 106 después de
generar un segmento de tamaño máximo, esos datos se envían a un
segundo segmento, y si es necesario, segmentos subsiguientes. El
procesamiento vuelve entonces a la etapa 302, en la que el
procesador 108 espera la siguiente instrucción del procesador 110
para comprobar la cola 106 de nuevo.
Si no se ha recibido un mensaje de acuse de
recibo dentro del periodo de tiempo predeterminado, o si no se
utiliza un protocolo de datos basado en el acuse de recibo, el
procesamiento continúa hacia la etapa 308. En la etapa 308, el
procesador 108 TCP comprueba la cola 106 para determinar si se
almacenan suficientes datos en la cola 106 para generar un segmento
que tenga un tamaño de segmento igual o mayor al tamaño mínimo de
segmento. Si es así, se realiza la etapa 310, en la que el
procesador genera un segmento que tenga un tamaño de segmento entre
el tamaño mínimo de segmento y el tamaño máximo de segmento. Si hay
más datos disponibles en la cola 106 después de generar un segmento
de tamaño máximo, esos datos se envían en un segundo segmento, y si
es necesario, segmentos subsiguientes. El procesamiento vuelve
entonces a la etapa 302, en la que el procesador 108 espera la
siguiente instrucción del procesador 110 para comprobar la cola 106
de nuevo.
Si los datos almacenados dentro de la cola 106
no son suficientes para generar un segmento que tenga un tamaño de
segmento mayor que o igual al tamaño mínimo de segmento, el
procesador 108 TCP no genera un segmento, y el procesamiento
continúa de vuelta a la etapa 302, en la que el procesador TCP
espera la siguiente instrucción del procesador 110 para comprobar
la cola 106 de nuevo.
Se han mostrado y descrito así las realizaciones
preferidas de la presente invención. Sin embargo, resultará patente
a cualquier experto en la técnica que pueden realizarse numerosas
modificaciones a las realizaciones descritas en la presente
memoria. Por lo tanto, la presente invención no debe quedar limitada
excepto según las siguientes reivindicaciones.
Claims (7)
1. Un procedimiento para transmitir
información sensible al tiempo a través de un sistema de
comunicación de voz sobre datos inalámbrico, utilizado junto con un
protocolo de datos predefinido, caracterizado por las etapas
de:
almacenar tramas de vocodificador en una cola,
representando dichas tramas de vocodificador información sensible
al tiempo;
determinar el número de bits contenidos dentro
de cada una de dichas tramas de vocodificador;
añadir bits a cualquiera de dichas tramas de
vocodificador que no contiene al menos un número de bits
predeterminado.
2. El procedimiento para transmitir
información sensible al tiempo según la reivindicación 1, en el que
la etapa de añadir bits disminuye la relación de tamaño máximo de
trama de vocodificador frente al tamaño mínimo de trama de
vocodificador.
3. El procedimiento para transmitir
información sensible al tiempo según la reivindicación 1 ó 2, en el
que el número de bits se añaden hasta que el número de bits
contenidos dentro de la trama de vocodificador sea igual al número
de bits predeterminado.
4. Un aparato para transmitir
información sensible al tiempo a través de un sistema de
comunicación de voz sobre datos inalámbrico, utilizado junto con un
protocolo de datos predefinido, caracterizado porque
comprende:
una cola (106) para almacenar tramas de
vocodificador, representando dichas tramas de vocodificador
información sensible al tiempo; y
un procesador (110) para añadir bits aleatorios
a cualquiera de dichas tramas de vocodificador que no contiene al
menos un número de bits predeterminado.
5. El aparato para transmitir
información sensible al tiempo según la reivindicación 4, en el que
la adición de bits aleatorios mediante dicho procesador (110)
disminuye la relación de tamaño máximo de trama de vocodificador
frente al tamaño mínimo de trama de vocodificador.
6. El aparato para transmitir
información sensible al tiempo según la reivindicación 4 ó 5, en el
que dicho procesador (110) está adaptado para añadir bits aleatorios
hasta que el número de bits contenidos dentro de la trama de
vocodificador sea igual al número de bits predeterminado.
7. Un programa informático que
comprende instrucciones para provocar que un procesador ejecute el
procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
3.
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