本申請要求于2016年4月18日提交的美國臨時申請?zhí)?2/324,215的優(yōu)先權的利益，其公開內容通過引用被并入。

背景技術：

隨著新技術的發(fā)展，這樣的技術可能對于通信系統(tǒng)中建立的協(xié)議是破壞性的。例如，寬帶采樣無線電接收機具有在建立通信標準時未設想的能力。這方面的一個例子是rtca文檔do-281中描述的航空航天數(shù)字通信標準。當寫入時，該行業(yè)標準假設無線電收發(fā)器將專用于單個功能，在這種情況下在單個信道上的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸。

當前存在允許無線電提供在多個信道上操作的多個功能，并且因此不限于僅僅單個數(shù)據(jù)功能的技術。在這種情況下，無線電起通信物理鏈路層的作用。通常在物理鏈路層功能中，無線電用作“啞”調制解調器。因此，需要將具有多功能和多信道能力的無線電集成到通信系統(tǒng)網(wǎng)絡中，而不干擾由工業(yè)標準定義的鏈路層定義。

技術實現(xiàn)要素：

提供了一種在多信道語音數(shù)據(jù)鏈路無線電中的功能優(yōu)先化的方法。該方法包括：當語音消息的傳輸在通信信道上是活動時，暫停在通信信道上一個或多個數(shù)據(jù)消息的傳輸;在語音消息的傳輸是活動時緩沖一個或多個數(shù)據(jù)消息;以及當語音消息的傳輸結束時，恢復在通信信道上緩沖的一個或多個數(shù)據(jù)消息的傳輸。

附圖說明

從參照附圖的以下描述中，本發(fā)明的特征對于本領域技術人員將變得顯而易見。應當理解，附圖僅僅描繪了典型的實施例，并且因此不應被認為在范圍方面是限制性的，通過使用附圖將以額外的特征和細節(jié)來描述本發(fā)明，其中：

圖1是根據(jù)一個實施例的多信道語音數(shù)據(jù)鏈路無線電系統(tǒng)的框圖;

圖2是用于根據(jù)圖1的多信道語音數(shù)據(jù)鏈路無線電系統(tǒng)執(zhí)行的一種模式的狀態(tài)機操作的流程圖；以及

圖3是用于根據(jù)圖1的多信道語音數(shù)據(jù)鏈路無線電系統(tǒng)執(zhí)行的另一種模式的狀態(tài)機操作的流程圖。

具體實施方式

在下面的詳細描述中，足夠詳細地描述實施例以使本領域技術人員能夠實施本發(fā)明。應當理解，可以使用其他實施例而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，以下詳細描述不應被視為具有限制意義。

提供了一種在多信道語音數(shù)據(jù)鏈路無線電中的功能優(yōu)先化的系統(tǒng)和方法。本方法允許將多功能多信道能力集成到通信系統(tǒng)中，而不干擾標準鏈路層功能或定義。由于多功能多信道能力完全保持在無線電物理層中，所以獲得了成本和復雜性的顯著降低。本方法還具有的優(yōu)點在于，由于其它鏈路層不受影響，因此不需要修改工業(yè)標準以適應多功能多信道能力的使用。

在一個實施例中，提供了多模式數(shù)據(jù)無線電（mmdr），其包括多功能多信道能力。多模式數(shù)據(jù)無線電可以同時接收和處理多達兩個語音信道和一個數(shù)據(jù)信道上的射頻（rf）信號，同時在任何給定時間在一個頻率上進行傳送。當在主通信信道上命令語音傳輸（例如，經由即按即說（ptt）開關）時，進行中的任何數(shù)據(jù)傳輸立即被語音傳輸搶占。當語音傳輸是活動時，通過無線電的所有下行鏈路消息被停止和緩沖。此外，當語音傳輸是活動時，不能接收到上行鏈路傳輸。

當語音傳輸結束時，則然后嘗試在信道上傳輸緩沖的下行鏈路消息，如果它不忙的話。下行鏈路傳輸從作為一個整體未被傳輸?shù)纳弦粋€塊的開始恢復。在一個實施例中，mmdr具有30秒的“卡住麥克風”超時。如果語音傳輸活動多于30秒，則語音傳輸將停止，并且然后將嘗試傳輸緩沖的下行鏈路消息。下行鏈路傳輸從作為一個整體未被傳輸?shù)纳弦粋€塊的開始恢復。

在一個實施例中，多模式數(shù)據(jù)無線電組合在一個信道頻率上的航空電子音頻通信功能以及在單獨的信道頻率上的諸如vhf數(shù)據(jù)鏈路（vdl）模式2功能的航空電子數(shù)據(jù)鏈路功能。vdl模式2是載波偵聽多路訪問（csma）通信系統(tǒng)。音頻通信功能和數(shù)據(jù)鏈路功能兩者可以同時接收地面?zhèn)鬏敹鴽]有沖突。然而，當任一功能傳輸?shù)降孛鏁r，其它功能失去接收或傳輸?shù)哪芰?。這個限制迫使功能在物理層內被優(yōu)先化。

多模式數(shù)據(jù)無線電將音頻傳輸功能設置為最高優(yōu)先級，并且因此vdl模式2傳輸功能被延遲，直到在音頻傳輸結束之后。根據(jù)航空航天數(shù)字通信標準rtca文檔do-281b（其公開內容通過引用被并入），沒有向其它鏈路層發(fā)送該沖突正在發(fā)生或者vdl模式2傳輸正被延遲的消息。本方法通過使用駐留在物理層中的csma功能來繞過rtca文檔do-281b中的標準的限制。在音頻傳輸期間，物理層人為地在通信鏈路層之上報告信道被占用并且vdl數(shù)據(jù)傳輸正在延遲。在音頻傳輸結束之后，物理層將csma功能返回到正常，并且能夠發(fā)送消息并且在鏈路層之上報告?zhèn)鬏敵晒?。物理層將對vdl傳輸消息排隊，并且當音頻傳輸完成時，恢復信道訪問算法以便清空vdl消息隊列。

在另一個實施例中，多模式數(shù)據(jù)無線電組合在一個信道頻率上的航空電子音頻通信功能以及在單獨的信道頻率上的使用vdl模式a協(xié)議的航空電子數(shù)據(jù)鏈路功能。vdl模式a協(xié)議是使用非持久csma的csma通信方法，并且在arinc文檔618中定義，其公開內容通過引用被并入。

下面參考附圖描述本系統(tǒng)和方法的進一步細節(jié)。

圖1是根據(jù)一個實施例的多信道語音數(shù)據(jù)鏈路無線電系統(tǒng)100的框圖。無線電系統(tǒng)100通常包括多模式無線電模塊101，其包括發(fā)射器部分110、接收機部分120和處理器部分130，處理器部分130可操作地耦合到發(fā)射器部分110和接收機部分120。

發(fā)射器部分110包括通信發(fā)射器112，其被配置為通過發(fā)射器/接收機（t/r）開關114在通信頻帶中向第一天線102發(fā)送rf信號。接收機部分120包括通信接收機122，其被配置為通過t/r開關114在通信頻帶中從第一天線102接收rf信號。

處理器部分130包括第一數(shù)字信號處理器（dsp）132、存儲器單元134和現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）136，它們全部可操作地彼此耦合。通信發(fā)射器112通過也用作編解碼器的數(shù)模轉換器（dac）138可操作地耦合到處理器部分130。通信接收器122通過模數(shù)轉換器（adc）140可操作地耦合到處理器部分130，模數(shù)轉換器140將數(shù)字信號輸出到數(shù)據(jù)緩沖器141，例如先進先出（fifo）緩沖器。數(shù)據(jù)緩沖器141可操作地耦合到dsp132、存儲器單元134和fpga136。

處理器部分130可操作地耦合到數(shù)字接口單元150，數(shù)字接口單元150包括與第一dsp132通信的第二dsp151。第二dsp151可操作地耦合到音頻輸入/輸出（i/o）電路152、離散i/o電路154、串行端口156和arinc429接口158。數(shù)字接口單元被配置為與飛行器中的標準通信管理單元（cmu）通信。

圖2是用于根據(jù)vdl模式2協(xié)議的可由圖1的多信道語音數(shù)據(jù)鏈路無線電系統(tǒng)實現(xiàn)的輸出狀態(tài)機的流程圖200。由于語音傳輸在該無線電系統(tǒng)中比數(shù)據(jù)傳輸具有優(yōu)先級，所以每當即按即說（ptt）是活動時（框202），就進入暫停狀態(tài)210，并且在被記錄以供稍后參考之后立即放棄當前狀態(tài)。

當ptt從活動轉換到非活動時，進入恢復狀態(tài)212。如果編碼的消息緩沖器為空，或者如果在進入暫停狀態(tài)210時輸出狀態(tài)機狀態(tài)為空閑，則恢復狀態(tài)212轉換為空閑狀態(tài)214。應當注意，這些條件被分開地處理，因為當ptt變?yōu)榛顒訒r，輸出狀態(tài)機可能已經處于不同于空閑的狀態(tài)中，但是在該時間期間，來自cmu的命令可能導致編碼的消息緩沖器被清除（塊204）。如果前述條件中沒有一個都為真，則當狀態(tài)轉換到暫停狀態(tài)210（并且在不重新初始化某些參數(shù)的情況下需要被重新啟動）時傳輸在進行中，并且恢復狀態(tài)212轉換到發(fā)射頻率改變建立延遲狀態(tài)216。一旦處于空閑狀態(tài)214，如果編碼的消息輸出緩沖器為空，則輸出狀態(tài)機保持在那里。當消息變?yōu)榭捎脮r，初始化由其它狀態(tài)使用的各種參數(shù)，并且空閑狀態(tài)214轉換到發(fā)射頻率改變建立延遲狀態(tài)216。

在一個實施例中，無線電系統(tǒng)的發(fā)射器被“停放”在vdl模式2頻率上。由于語音傳輸比數(shù)據(jù)傳輸具有優(yōu)先級，所以語音傳輸將使無線電系統(tǒng)中的合成器改變頻率。當語音傳輸完成時，合成器將返回到vdl模式2頻率，此時將記錄滴答計數(shù)。一旦已經進入發(fā)射頻率變化建立延遲狀態(tài)216，輸出狀態(tài)機保持在那里，直到自從記錄最近的重新調諧滴答計數(shù)起已經過去了規(guī)定的時間。當輸出狀態(tài)機退出該狀態(tài)時，其進入信道感測狀態(tài)218。

信道感測狀態(tài)218是共同地實現(xiàn)csma持久性協(xié)議的三個狀態(tài)之一，其中其它兩個狀態(tài)是信道獲取嘗試狀態(tài)220和信道獲取延遲狀態(tài)222。每次信道感測狀態(tài)218執(zhí)行時，它測試“信道擁塞的”定時器（由cmu指定為“tm2”）是否已經過去。如果該定時器已經過去，其指示在時間tm2內不能獲取信道，則信道感測狀態(tài)218清除原始輸入緩沖器和編碼的消息緩沖器中的所有消息，通知cmu，并轉換回到空閑狀態(tài)214。否則，信道感測狀態(tài)218以vdl模式2系統(tǒng)要求規(guī)范中詳述的方式確定接收的信號強度是否超過預定義的閾值。如果信道未被占用，則信道感測狀態(tài)218轉換到信道獲取嘗試狀態(tài)220。

在信道獲取嘗試狀態(tài)220中，生成隨機數(shù)并對照由cmu指定的csma“持久性”參數(shù)比較隨機數(shù)。如果持久性參數(shù)大于該隨機數(shù)，則信道被“獲取”，并且信道獲取嘗試狀態(tài)220轉換到加擾/發(fā)送狀態(tài)224。如果用于獲取信道的嘗試失敗多于“m1”次，其中m1是由cmu指定的值，則信道獲取嘗試狀態(tài)220也將轉換到加擾/發(fā)送狀態(tài)224。否則，信道獲取嘗試狀態(tài)220轉換到信道獲取延遲狀態(tài)222。

一旦進入，信道獲取延遲狀態(tài)222將在三個條件之一下退出。每次信道獲取延遲狀態(tài)222執(zhí)行時，它將按順序：（1）檢查信道擁塞定時器（tm2），并且如果它已經期滿，則將清除原始輸入緩沖器和編碼的消息緩沖器中的所有消息，將通知cmu，并且信道獲取延遲狀態(tài)222將轉換回到空閑狀態(tài)214;（2）檢查信道是否已經被占用，并且如果信道已經被占用，則信道獲取延遲狀態(tài)222將轉換到信道感測狀態(tài)218;和（3）檢查“到下一次接入嘗試的時間”定時器（由cmu指定為“tm1”），并且如果它已經期滿，則將轉換到信道獲取嘗試狀態(tài)220。

當已經獲取信道時進入加擾/發(fā)送狀態(tài)224，并且一旦進入，則vdl模式2發(fā)射器繼續(xù)發(fā)送下行鏈路消息。一旦用于消息的所有符號已經被輸出，則加擾/發(fā)送狀態(tài)224轉換到斷電狀態(tài)226。

一旦進入，僅在fpga指示其已經傳輸了消息的最終符號時退出斷電狀態(tài)226。在那時，fpga通知cmu已經傳輸了消息。然后，斷電狀態(tài)226轉換回到空閑狀態(tài)214。

圖3是用于根據(jù)vdl模式a協(xié)議的可由圖1的多信道語音數(shù)據(jù)鏈路無線電系統(tǒng)實現(xiàn)的輸出狀態(tài)機的流程圖300。由于語音傳輸比數(shù)據(jù)傳輸具有優(yōu)先級，所以每當ptt是活動時（框302），就進入暫停狀態(tài)310，并且立即地放棄當前狀態(tài)。當ptt被去激活時，退出暫停狀態(tài)310，并且狀態(tài)機進入空閑狀態(tài)312。

一旦處于空閑狀態(tài)312，只要輸入消息緩沖器為空，則輸出狀態(tài)機保持在那里?？臻e狀態(tài)312還可以從來自cmu的清除或類似命令（框304）進入，這迫使所有排隊的消息被刷新。另外，可以從斷電發(fā)射器狀態(tài)324進入空閑狀態(tài)312（因為消息已經被完全地傳輸）。當消息變得可用時，狀態(tài)機轉換到發(fā)射器建立等待狀態(tài)314。

在發(fā)射器建立等待狀態(tài)314中，發(fā)射器將“暫?！痹趘dl模式a頻率上。由于語音傳輸比數(shù)據(jù)傳輸具有優(yōu)先級，所以語音傳輸將使發(fā)射器中的合成器改變頻率。當語音傳輸完成時，合成器將重新調諧到vdl模式a頻率。在發(fā)射器建立等待狀態(tài)314中，讀取fpga中的寄存器，直到其指示合成器已經鎖定，此時狀態(tài)機將轉換到信道感測狀態(tài)318。信道感測狀態(tài)318通常是通過狀態(tài)，因為合成器通常將處于vdl模式a頻率上，因此將不需要建立時間。

信道感測狀態(tài)318和信道感測延遲狀態(tài)316一起實現(xiàn)非持久csma協(xié)議。在信道感測狀態(tài)318中，檢查到空間的信道的空閑/忙狀態(tài)。如果信道空閑，則狀態(tài)機初始化用于編碼和調制數(shù)據(jù)的對象，然后轉換到加電發(fā)射器狀態(tài)320。如果信道忙，則產生隨機等待時間，并且狀態(tài)機轉換到信道感測延遲狀態(tài)316。

一旦狀態(tài)機進入信道感測延遲狀態(tài)316，其保持在那里，在每個中斷周期期間倒計數(shù)，直到在信道感測狀態(tài)318中生成的隨機時間已經過去。在那時，狀態(tài)機轉換回到信道感測狀態(tài)318。

在加電發(fā)射器狀態(tài)320中，寫入fpga中的寄存器以告知其正在發(fā)送vdl模式a數(shù)據(jù)，并且發(fā)射器應該被加電。這是必要的，因為與使用零來指示無數(shù)據(jù)的vhf通信信道不同，零是用于vdl模式a的有效輸出值。然后，狀態(tài)機轉換到在下一個系統(tǒng)中斷時發(fā)生的編碼/調制/傳輸狀態(tài)322。

在編碼/調制/傳輸狀態(tài)322中，從輸入緩沖器讀取數(shù)據(jù)并對其進行編碼。在每個中斷周期期間，僅讀取足夠的數(shù)據(jù)以生成四個16位采樣，然后將其“調節(jié)”以用于通過硬件的調制，并且然后輸出。如果可以從剩余的輸入數(shù)據(jù)生成少于四個采樣，則用零填充輸出數(shù)據(jù)。當已經輸出了用于消息的所有數(shù)據(jù)時，狀態(tài)機轉換到斷電發(fā)射器狀態(tài)324，其發(fā)生在下一個系統(tǒng)中斷時。

在斷電發(fā)射器狀態(tài)324中，寫入fpga中的寄存器以告知其已經發(fā)送消息的最終值，并且發(fā)射器應該被斷電。然后，狀態(tài)機轉換到空閑狀態(tài)312。

應當注意，當采用vdl模式a協(xié)議時，沒有在鏈路層上發(fā)送的信道擁塞指示（即，沒有如vdl模式2協(xié)議中那樣的tm2定時器）。

本系統(tǒng)和方法中使用的計算機或處理器可以使用如本領域技術人員已知的軟件、固件、硬件或其任何適當組合來實現(xiàn)。這些可以由專門設計的專用集成電路（asic）或現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）補充或并入其中。計算機或處理器還可以包括具有用于執(zhí)行在本方法和系統(tǒng)中使用的各種處理任務、計算和控制功能的軟件程序、固件或其它計算機可讀指令的功能。

本方法可以通過由至少一個處理器執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令（諸如程序模塊或組件）來實現(xiàn)。通常，程序模塊包括執(zhí)行特定任務或實現(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、數(shù)據(jù)組件、數(shù)據(jù)結構、算法等。

用于執(zhí)行在本文描述的方法的操作中使用的其它數(shù)據(jù)的生成、計算和各種處理任務的指令可以在軟件、固件或其他計算機或處理器可讀指令中實現(xiàn)。這些指令通常存儲在包括用于存儲計算機可讀指令或數(shù)據(jù)結構的計算機可讀介質的任何適當?shù)挠嬎銠C程序產品上。這樣的計算機可讀介質可以是可由通用或專用計算機或處理器或任何可編程邏輯器件訪問的任何可用介質。

合適的處理器可讀介質可以包括儲存或存儲介質，諸如磁或光介質。例如，儲存或存儲介質可以包括常規(guī)硬盤、壓縮盤、dvd、藍光盤或其他光儲存盤;諸如隨機存取存儲器（ram）的易失性或非易失性介質;只讀存儲器（rom）、電可擦除可編程rom（eeprom）、閃存等;或可以用于以計算機可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結構的形式攜帶或存儲期望的程序代碼的任何其它介質。

示例實施例

示例1包括在多信道語音數(shù)據(jù)鏈路無線電中的功能優(yōu)先化的方法，所述方法包括：當語音消息的傳輸在通信信道上是活動時，暫停在通信信道上一個或多個數(shù)據(jù)消息的傳輸;在語音消息的傳輸是活動時緩沖一個或多個數(shù)據(jù)消息;以及當語音消息的傳輸結束時，恢復在通信信道上緩沖的一個或多個數(shù)據(jù)消息的傳輸。

示例2包括示例1的方法，其中經由飛行器中的即按即說功能在通信信道上激活語音消息。

示例3包括示例1-2中任一個的方法，其中一個或多個數(shù)據(jù)消息的傳輸在第一信道頻率上，并且語音消息的傳輸在與第一信道頻率不同的第二信道頻率上。

示例4包括示例1-3中任一個的方法，其中通信信道利用載波偵聽多路訪問（csma）協(xié)議操作。

示例5包括示例1-4中任一個的方法，其中通信信道利用vhf數(shù)據(jù)鏈路（vdl）模式2協(xié)議操作。

示例6包括示例1-4中任一個的方法，其中通信信道使用vdl模式a協(xié)議操作。

示例7包括示例1-6中任一個所述的方法，其中緩沖的一個或多個數(shù)據(jù)消息的傳輸從vdl發(fā)射器未完全傳輸?shù)纳弦粋€消息塊的開始恢復。

示例8包括多信道語音數(shù)據(jù)鏈路無線電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：多模式無線電模塊，包括發(fā)射器部分，其包括被配置為在通信頻帶中向第一天線發(fā)送射頻（rf）信號的至少一個發(fā)射器，rf信號包括數(shù)據(jù)或語音通信;接收器部分，包括被配置為從所述第一天線接收所述通信頻帶中的rf信號的至少一個接收器;以及處理器部分，包括可操作地耦合到所述發(fā)射器部分和所述接收機部分的至少一個數(shù)字信號處理器。數(shù)字接口單元可操作地耦合到處理器部分。所述處理器部分被配置為：當在所述通信信道上語音消息的傳輸是活動時，暫停在通信信道上的一個或多個數(shù)據(jù)消息的傳輸;在所述語音消息的傳輸是活動時緩沖所述一個或多個數(shù)據(jù)消息;以及當所述語音消息的傳輸結束時，恢復在所述通信信道上所緩沖的一個或多個數(shù)據(jù)消息的傳輸。

示例9包括示例8的無線電系統(tǒng)，其中處理器部分還包括可操作地耦合到數(shù)字信號處理器的至少一個存儲器單元和現(xiàn)場可編程門陣列。

示例10包括示例8-9中任一個的無線電系統(tǒng)，其中，發(fā)射器通過數(shù)模轉換器可操作地耦合到處理器部分。

示例11包括示例8-10中任一個的無線電系統(tǒng)，其中，接收器通過模數(shù)轉換器可操作地耦合到處理器部分。

示例12包括示例11的無線電系統(tǒng)，其中模數(shù)轉換器將數(shù)字信號輸出到數(shù)據(jù)緩沖器。

示例13包括示例12的無線電系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)緩沖器可操作地耦合到數(shù)字信號處理器、存儲器單元和現(xiàn)場可編程門陣列;并且所述數(shù)據(jù)緩沖器被配置為在所述語音消息的傳輸是活動時保持所述一個或多個數(shù)據(jù)消息。

示例14包括示例8-13中任一個的無線電系統(tǒng)，其中經由飛行器中的即按即說功能在通信信道上激活語音消息。

示例15包括示例8-14中任一個的無線電系統(tǒng)，其中一個或多個數(shù)據(jù)消息的傳輸在第一信道頻率上，并且語音消息的傳輸在與第一信道頻率不同的第二信道頻率上。

示例16包括示例8-15中任一個的無線電系統(tǒng)，其中通信信道利用csma協(xié)議操作。

示例17包括示例8-16中任一個的系統(tǒng)，其中通信信道使用vdl模式2協(xié)議操作。

示例18包括示例8-16中任一個的系統(tǒng)，其中通信信道使用vdl模式a協(xié)議操作。

示例19包括計算機程序產品，其包括非暫時性計算機可讀介質，該非暫時性計算機可讀介質包括可由處理器執(zhí)行的指令，以執(zhí)行在多信道語音數(shù)據(jù)鏈路無線電中的功能優(yōu)先化方法，所述方法包括：當在所述通信信道上語音消息的傳輸是活動時，暫停在通信信道上的一個或多個數(shù)據(jù)消息的傳輸;在所述語音消息的傳輸是活動時緩沖所述一個或多個數(shù)據(jù)消息;以及當所述語音消息的傳輸結束時，恢復在所述通信信道上所緩沖的一個或多個數(shù)據(jù)消息的傳輸。

示例20包括示例19的計算機程序產品，其中，通信信道使用vdl模式2協(xié)議或vdl模式a協(xié)議來操作。

本發(fā)明可以在不脫離其基本特征的情況下以其它具體形式來體現(xiàn)。所描述的實施例在所有方面都被認為僅是說明性的而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是前面的描述來指示。在權利要求的等同物的含義和范圍內的所有變化將被包括在其范圍內。