SE517547C2 - Signalsynkronisering vid signalkvalitetsmätning - Google Patents

Description

sig 547 oc; oo SUMMERING AV UPPFINNINGEN Ett syftemål för föreliggande uppfinning är ett förfarande och ett system för signal- kvalitetsmätning baserade på ett synkroniseringsförfarande som medger kvalitets- mätning på hela den mottagna signalen.

Kort uttryckt uppnår föreliggande uppfinning detta syftemål genom val av synkronise- ringsmönster ur själva testsignalen samt genom användning av dessa mönster för både synkronisering och kvalitetsmätning.

Ett annat syftemål för uppfinningen är ett förfarande för mätning av signalkvalitet som inkluderar ett synkroniseringsförfarande som medger frekvent återsynkronisering.

Ytterligare ett syftemål för uppfinningen är ett förfarande för val av synkroniserings- mönster, i och för selektering av lämpliga synkroniseringsmönster ur en testsignal.

Ytterligare ett syftemål för uppfinningen är ett förfarande för förfining av en synkroni- seringsposition.

Ovanstående syftemål uppnås i enlighet med de bifogade patentkraven.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning samt ytterligare syftemål och fördelar som uppnås med denna förstås bäst genom hänvisning till nedanstående beskrivning samt de bifogade ritningarna, i vilka FIG. 1 är ett tidsdiagram som illustrerar karaktäristiska egenskaper hos ett tidi- gare känt signalsynkroniseringsförfarande; FIG. 2 är ett tidsdiagram som illustrerar karaktäristiska egenskaper hos en utfö- ringsform av ett signalsynkroniseringsförfarande i enlighet med föreliggande uppfin- ning; FIG. 3 är ett tidsdiagram som illustrerar karaktäristiska egenskaper hos en an- nan utföringsform av ett signalsynkroniseringsförfarande i enlighet med föreliggande uppfinning; 20 30 5137 547 nu: nu FIG. 4 är ett tidsdiagram som illustrerar en utföringsform för förfarandet för val av synkroniseringsmönster i enlighet med föreliggande uppfinning; FIG. 5 är ett flödesschema som illustrerar förfarandet för val av synkronise- ringsmönster i enlighet med föreliggande uppfinning; FIG. 6 är ett tidsdiagram som illustrerar 8 avståndsfunktioner för 8 olika synkro- niseringsmönster; FIG. 7 är ett flödesschema som illustrerar signalsynkroniseringsförfarandet i enlighet med föreliggande uppfinning; FIG. 8 är ett blockschema som illustrerar signalsynkroniseringsanordningen i enlighet med föreliggande uppfinning; FIG. 9 är ett tidsdiagram som illustrerar förfarandet för förfining av synkronise- ringspositionen i enlighet med föreliggande uppfinning; och FIG. 10 är ett flödesschema som illustrerar förfarandet för förfining av synkroni- seringspositionen i enlighet med föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV DE FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMERNA Föreliggande uppfinning kommer att beskrivas under hänvisning till ett mobilradio- kommunikationssystem. Det inses dock att samma principer kan användas i samma typer av ”förbindelseffi till exempel i allmänna telefonnät eller i varje situation där en eventuellt störd känd testsignal skall jämföras med en kopia av den ursprungliga testsignalen.

Innan uppfinningen beskrivs I detalj ges en kort förklaring av idén bakom uppfinning- en under hänvisning till figurerna 1-3.

Figur 1 är ett tidsdiagram som illustrerar karaktäristiska egenskaper av ett tidigare känt signalsynkroniseringsförfarande. En förutbestämd talsignal sänds upprepade gånger från en sändare till en mottagare. En kopia av denna talsignal lagras vid mottagaren. I syfte att synkronisera den lagrade signalen med den mottagna signa- len läggs en dediceras synkroniesingssignal SYNK, till exempel en chirp-signal, till varje utsänd talsignal. Detta innebär att det ej är möjligt att mäta den mottagna sig- nalkvaliteten 100% av tiden, eftersom inga mätningar utförs under den tid som upp- tas av synkroniseringssignalen. Om synkroniseringen går förlorad under mottagning- l5 20 25 30 5147 547 l oc o n a o | ø a g evo nu en av testsignalen, till exempel på grund av handover, kan dessutom ingen ny syn- kronisering utföras förrän nästa chirp-signal ankommer, vilket kan ta så länge som 20-30 sekunder. Detta innebär att kvalitetsmätningarna som utförs under denna osynkroniserade period kommer att ge vilseledande resultat, eftersom kvaliteten av den mottagna signalen kan vara mycket god, men kvalitetsmätningen kan indikera dålig mottagningskvalitet under denna period på grund av att den mottagna signalen ej är synkroniserad med den lagrade testsignalen.

Figur 2 är ett tidsdiagram som illustrerar karaktäristiska egenskaper hos en utfö- ringsform av ett signaIsynkroniseringsförfarande i enlighet med föreliggande uppfin- ning. I detta fall väljs synkroniseringsmönstren SYNK1, SYNK2 direkt ur talsignalen.

Synkroniseringsmönstren SYNK1, SYNK2 används därför både för synkronisering och kvalitetsmätning (eftersom de ju faktiskt är talsignaler). Eftersom synkronise- ringsmönstren SYNK1, SYNK2 väljs direkt ur själva talsignalen är ett förfarande för val av synkroniseringsmönster ett viktigt särdrag för föreliggande uppfinning. Ett så- dant förfarande kommer att beskrivas i detalj under hänvisning till figurerna 4-5.

I figur 2 förekommer vidare flera synkroniseringsmönster (SYNK1 och SYNK2 i ex- emplet) i varje transmitterad signal. Detta är ett karaktäristiskt särdrag för föreliggan- de uppfinning. Såsom kommer att beskrivas i detalj under hänvisning till figurerna 6- 8, använder synkroniseringsförfarandet i enlighet med föreliggande uppfinning flera synkroniseringsmönster för bestämning av den mest sannolika synkroniseringsposi- tionen. Flera synkroniseringsmönster reducerar även längden av osynkroniserade tidsperioder på grund av exempelvis handover.

Figur 3 är ett tidsdiagram som illustrerar karaktäristiska särdrag för en annan utfö- ringsform av ett signalsynkroniseringsförfarande i enlighet med föreliggande uppfin- ning. Denna utföringsform är typisk för den miljö i vilken uppfinningen används. I denna utföringsform är den talsignal som sänds upprepade gånger, och av vilken en kopia lagras i mottagaren, approximativt 20-30 sekunder lång och innehåller flera i förväg inspelade meningar (8 i exemplet). I typfallet innehåller varje mening antingen en manlig, kvinnlig eller barnröst. I föreliggande utföringsfonn förekommer 8 synkro- niseringsmönster i talsignalen, ett för varje mening. 20 30 512 547 an: nu Figur 4 är ett tidsdiagram som illustrerar en av många möjliga utföringsformer av förfarandet för val av synkroniseringsmönster i enlighet med föreliggande uppfinning.

I detta exempel väljs ett separat synkroniseringsmönster ur varje mening. Först be- stäms en synkroniseringsmönsterlängd_ Sen väljs ett segment med denna längd ur meningen. Därefter bestäms ett avståndsmått mellan det valda segmentet och varje möjligt fönster (med samma längd) i meningen. Kurvan i figur 4 illustrerar resultatet av sådana beräkningar. Denna kurva kommer att ha ett minimiavstånd lika med noll i den position där det valda mönstret sammanfaller med ett motsvarande fönster. Så- som illustreras i figur 4 kommer även andra fönster i meningen att ha ett kort avstånd till (likna) det valda segmentet. Dessa positioner kommer att uppträda såsom minima i avståndskurvan. Det minsta av dessa minimivärden benämns det valda segmentets "marginal" och representerar ett exempel på ett mått på mönstrets unikhet som be- skriver hur väl det valda segmentet särskiljer sig från resten av meningen. Ett seg- ment bör ha en stor marginal för att vara lämpligt som synkroniseringsmönster (det bör vara lätta känna igen synkroniseringsmönstret och att ej blanda ihop det med andra delar av meningen). Såsom noterats ovan representerar kurvan i figur 4 ett exempel på en avståndsfunktion för endast ett valt segment med förutbestämd längd.

Samma typ av kurva alstras nu för varje möjligt segmentval (av given längd) i me- ningen. Slutligen väljs det mest unika segmentet (det som har den största marginalen i exemplet) som meningens synkroniseringsmönster. Denna process upprepas se- dan för de andra meningarna i talsignalen.

Av föregående stycke är det uppenbart att typen av avståndsmått som används vid synkroniseringsmönstersökningen kan påverka de faktiska marginaler som erhålls, och därför även valet av det "bästa" mönstret. Valet av avståndsmått kommer att dis- kuteras i detalj under hänvisning till figurerna 9-10. Figur 5 är ett flödesschema som illustrerar förfarandet för val av synkroniseringsmönster i enlighet med föreliggande uppfinning. I steg S1 väljs en segmentlängd. Steg S2 väljer den första meningen i testsignalen. Steg S3 väljer det första segmentet med den givna längden l den valda meningen. l steg S4 väljs det första fönstret i den givna meningen. Steg S5 bestäm- mer avståndet mellan segmentet och det aktuella fönstret. Steg S6 testar huruvida det aktuella fönstret är det sista fönstret i meningen. Om så ej är fallet väljer steg S7 nästa fönster och återgår proceduren till steg S5. l annat fall bestäms segmentets unikhet i steg S8 genom bestämning av marginalen ur de uppmätta avstånden. Steg 20 30 517 6547 S9 testar huruvida det aktuella segmentet är det sista segmentet i den valda me- ningen. Om så ej är fallet väljer proceduren nästa segment i steg S10, varefter den återgår till steg S4. l annat fall bestämmer steg S11 vilket av segmenten i den aktu- ella meningen som har den största marginalen och väljs detta segment som synkro- niseringsmönster för meningen. Steg S12 testar huruvida den aktuella meningen är den sista meningen i testsignalen. Om så ej är fallet väljer proceduren nästa mening i steg S13, varefter den återgår till steg S3. l annat fall har ett synkroniseringsmönster valts för varje mening, så att proceduren avslutas. Eventuellt kan proceduren återgå till steg S1 (indikerat av den streckade linjen) och välja en annan segmentlängd och därefter upprepa proceduren med denna nya segmentlängd. Denna möjlighet kan användas om en marginal anses vara alltför liten för att särskilja motsvarande mönster från resten av dess mening.

I ovanstående beskrivning av figurerna 4-5 utgjordes det valda måttet på mönster- unikhet av "marginalen". Mera sofistikerade mått är dock även möjliga. Ett exempel är att kombinera marginaltestet med kravet att mönstret också måste överskrida en viss energitröskel inom det kan beaktas såsom ett synkroniseringsmönster. Ett så- dant kompletterande krav säkerställer att icke-karaktäristiska segment, till exempel talpauser (innehållande bakgrundsbrus) ej väljs som synkroniseringsmönster. Utan det kompletterande energikravet skulle sådana segment annars vara sannolika syn- kroniseringsmönsterkandidater eftersom brus är okorrelerat med resten av signalen.

Bakgrundsbrus är dock olämpligt som synkroniseringsmönster, eftersom det kan vara starkt stört (lågt SNR) eller till och med ersatt (DTX) under transmission. Ett al- ternativ till att kräva att energin för signalen överskrider en viss tröskel kan vara att kräva att medelvärdet av "avstândskurvan" överskrider en viss tröskel. Ett alternativt kompletterande test kan även vara att testa bredden av "öppningen" runt minimum.

Sedan förfarandet för val av synkroniseringsmönster har beskrivits kommer nu ett exempel på en utföringsform av synkroniseringsförfarandet i enlighet med förelig- gande uppfinning att beskrivas i detalj under hänvisning till figurerna 6-8.

Ett grundläggande steg för denna utföringsform av synkroniseringsförfarandet enligt föreliggande uppfinning är att låta ett fönster med samma längd som de lika långa synkroniseringsmönstren glida över den mottagna signalen, och att bestämma av- 20 25 5177 547 ooo av ståndet mellan varje mönster och innehållet i fönstret i varje fönsterposition. Om det antages att det finns 8 meningar i den inspelade talsignalen och att ett synkronise- ringsmönster har valts för varje mening, kommer varje fönsterposition därför att ge 8 avståndsvärden. Om fönstret matchar en av synkroniseringspositionerna skall i ide- alfallet ett av de 8 avstånden vara lika med noll, men eftersom den mottagna signa- len kan ha störts under transmissionen kommer det faktiska minsta värdet att vara större än noll. Av denna anledning jämförs olika avståndsmått med en liten tröskel.

Om ett avståndsmått faller under tröskeln kan fönstret befinna sig i en av synkronise- ringsmönsterpositionerna.

Figur 6 är ett tidsdiagram som illustrerar 8 avståndsfunktioner, \P1-\P8, för de 8 olika synkroniseringsmönstren. Figuren visar olika minima under de heldragna linjerna vid tidpunkterna T1-T5 (i figuren är tröskeln satt till 2). Dessa minima representerar alla potentiella synkroniseringspositioner i de olika meningarna som svarar mot dessa 8 kurvor. Exempelvis indikerar den första minimumpositionen vid T1 en möjlig match- ning med synkroniseringsmönstret i mening 6, medan den andra minimumpositionen vid T2 indikerar en möjlig matchning med synkroniseringsmönstret i mening 4. Båda dessa möjligheter kan dock ej vara giltiga samtidigt eftersom tiden mellan T1 och T2 endast är omkring 0,05 sekunder, vilket är mycket mindre än den typiska längden för en mening (2-2,5 sekunder) och varje mening endast innehåller ett synkroniserings- mönster. l syfte att lösa ovanstående konflikt associeras varje minimum under tröskellinjen med en hypotes, nämligen hypotesen att det svarar mot en matchning med ett syn- kroniseringsmönster i motsvarande mening. En sådan hypotes kan dock testas, ef- tersom andra matchningar i påföljande meningar måste följa på en faktisk matchning i en mening. Genom spårning av varje hypotes kan den mest sannolika hypotesen väljas när avståndsvärden vid förväntade matchningar i de påföljande meningarna har bestämts. För att illustrera proceduren används följande exempeltabell: 20 5178 547 nov-oo o none-v cv...- ono n.. n u u Möjlig match- Avstånd vid Avstånd vid Avstånd vid Medelavstånd ning i möjlig match- förväntad förväntad mening num- ning matchning i matchning i mer nästa förvänta- nästa förvänta- de mening de mening 6 1.719 (vid T1) 5.153 7.453 4.77 4 1.837 (vid T2) 0.553 0.383 0.92 5 1.123 (vid T3) 5.556 5.347 4.00 1 1.679 (vid T4) 9.963 3.607 5.08 1 1.244 (vid T5) 7.076 6.679 5.00 Denna tabell kommer att användas för att illustrera en trellis-liknande synkronise- ringsprocedur. Den första kolumnen i denna tabell anger de meningar i figur 6 där potentiella matchningar har påträffats. Kolumn 2 anger motsvarande avståndsvärden (uppmätta med ett avståndsmått som kommer att beskrivas under hänvisning till figur 9-10). Varje sådant tillfälle producerar en hypotes att en sann matchning har påträf- fats. Den första hypotesen innebär därför att en matchning finns vid T1 i mening 6.

Denna hypotes testas genom mätning av avståndet (likheten) mellan synkronise- ringsmönstret för nästa förväntade mening (mening 7) och den faktiska signalen vid den position där detta mönster förväntas. Ett litet avstånd stöder hypotesen, medan ett stort avstånd gör hypotesen mindre sannolik. Kolumn 3 i tabellen innehåller av- ståndsvärdena för de förväntade matchningarna i de förväntade nästa meningarna för varje hypotes (rad). Eftersom alla värden i kolumn 3 utom det andra överskrider tröskeln (som är 2), verkar hypotes 2 (rad 2) vara den mest sannolika. Denna hypo- tes stärks ytterligare av kolumn 4, som anger de uppmätta avstånden vid nästa för- väntade matchning för varje hypotes. Kolumn 5 innehåller medelvärdena för de tre avståndsmåtten för varje hypotes. Helt klart har hypotes 2 det minsta medelav- ståndsvärdet, och av denna anledning kommer denna hypotes att väljas såsom den mest sannolika. Eftersom hypotes 2 svarar mot en förväntad matchning i mening 4 och bekräftade matchningar i meningarna 5 och 6 kommer nästa mening som motta- ges att vara mening 7. Eftersom längden av varje mening och positionen av varje synkroniseringsmönster i sin respektive mening är kända kan början av mening 7 20 25 30 5179 547 beräknas, och därför kommer mening 7 i den lagrade testsignalen att kunna synkro- niseras med mening 7 i den mottagna signalen. Ett annat alternativ är att synkronise- ra på den sista meningen iden vinnande hypotesen (mening 6 i detta fall). Ytterligare en annan möjlighet är att synkronisera på den mening som faktiskt triggade den vin- nande hypotesen (mening 4 i detta fall).

I figur 6 var trösklarna konstanta. Tröskeln kan exempelvis bestämmas genom den förväntade störningsnivån. På detta sätt är det möjligt att styra antalet detekterade minima, så att minima ej missas och så att antalet detekterade minima ej är alltför stort för att överbelasta systemet. Det är dock även möjligt att ha dynamiska trösklar som styrs av exempelvis den skattade störningsnivån. En annan möjlighet är att mäta minima per tidsenhet och att sänka tröskeln om detta antal är alltför högt eller höja tröskeln om detta antal är alltför lågt. Det är vidare även möjligt att ha olika trösklar för olika synkroniseringsmönster, eftersom mönstrens ”unikhet” kan vara oli- ka. lstället för att anpassa trösklarna till den rådande störningsnivån är det även möjligt att hålla trösklarna konstanta och att bestämma och lagra flera synkroniserings- mönster av olika längd för varje mening. För låga störningsnivåer kan kortare möns- ter användas, medan längre störningsnivåer används för högre störningsnivåer för att öka tillförlitligheten i synkroniseringen. Ytterligare ett alternativ är att bestämma och lagra flera synkroniseringsmönster för varje mening. Då störningsnivån ökar kan även antalet synkroniseringsmönster som används vid synkroniseringen ökas, var- igenom tillförlitligheten i synkroniseringen förbättras. Kombinationer av dessa an- passningsmetoder är även möjliga.

Figur 7 är ett flödesschema som illustrerar signalsynkroniseringsförfarandet i enlighet med föreliggande uppfinning. I steg S20 skiftas inspektionsfönstret till en ny position i den mottagna signalen. l steg S21 jämförs den del av den mottagna signalen som ligger inuti detta fönster med varje synkroniseringsmönster genom bestämning av ett avståndsmått för varje mönster. I steg S22 jämförs varje avståndsmått med en trös- kel. Steg S23 testar huruvida ett mått ligger under tröskeln. Om så ej är fallet fort- sätter rutinen till steg S25. Annars lägger steg S24 till en ny hypotes i en hypoteslista.

Detta steg svarar mot att en ny rad i tabellen ovan fylls med värden i kolumnerna 1 20 25 30 5120547 :nu en och 2. Därefter fortsätter rutinen till steg S25. Steg S25 testar huruvida fönstret är i en position som förväntas svara mot en matchning enligt en hypotes i listan. Om så ej är fallet fortsätter rutinen till steg S27. I annat fall lagrar steg S26 avståndet mellan innehållet i fönstret och det förväntade matchande mönstret i hypoteslistan. Detta steg svarar mot att kolumnerna 3 och 4 i ovanstående tabell fylls i. Därefter fortsätter rutinen till steg S27. Steg S27 testar huruvida hypoteslistan har uppdaterats med en ny hypotes eller ett hypotestest. I det i ovanstående tabell givna exemplet betraktas hypoteslistan uppdaterad när en hypotes innehåller tre på varandra följande av- ståndsmått (värden i kolumnerna 2-4 i samma rad). Andra utföringsformer, i vilken 2 eller fler än 3 mätningar erfordras är givetvis även möjliga. Om hypoteslistan ej har uppdaterats återgår rutinen till steg S20. I annat fall väljer steg S28 (detta är ovan nämnda hypotestest) den bästa hypotesen för synkronisering genom beräkning av medelavståndet för den nya hypotesen och jämförelse av detta med andra medelav- stånd i kolumn 5 i ovanstående tabell. Den rad som har det minsta medelavståndet väljs såsom den för närvarande gällande synkroniseringshypotesen, och detta är den enda hypotes som bibehålls i hypoteslistan (detta steg är den faktiska uppdateringen av hypoteslistan). Steg S29 är ett valfritt steg för förfining av synkroniseringspositio- nen. Detta kommer att beskrivas i detalj nedan under hänvisning till figurerna 9-10.

Slutligen återgår rutinen till steg S20.

Figur 8 är ett blockschema som illustrerar en utföringsforrn av ett signalsynkronise- ringssystem i enlighet med föreliggande uppfinning. En sändare 10 sänder upprepa- de gånger testsignalen. Den mottagna signalen demoduleras i en radioenhet 12, ka- nalavkodas i en kanalavkodare 14 och talavkodas i en talavkodare 16 till en ström av en talsampel X(n). Dessa talsampel leds till en synkroniseringsenhet 18, som styr utmatningen av den lagrade kopian av testsignalen från ett minne 20 med en styrsig- nal C. Likheten mellan testsignalsamplen från minnet 20 och de mottagna talsamplen X(n), som nu är synkroniserade med varandra, mäts i en kvalitetsmätningsenhet 22.

Synkroniseringsenheten 18 innefattar en jämförelseenhet 24, som jämför det aktuella fönstret med ett synkroniseringsmönster. Synkroniseringsmönstren erhålls ur en syn- kroniseringsmönstertabell, som hämtar mönstren ur testsignalminnet 20. Jämförelse- enheten 24 uppdaterar en hypoteslista 28 då nya potentiella matchningar detekteras och förser även hypoteslistan med avståndsmått för predikterade matchningar. Hy- 20 25 30 517 §47 u»- nu poteslistan leds till en hypotesväljare 30, som väljer den mest sannolika hypotesen för synkronisering. Hypotesväljaren 30 tar även bort förkastade hypoteser från hy- poteslistan 28. Den valda synkroniseringspositionen kan förfinas ytterligare i en en- het 32 för förfining av synkroniseringspositionen, vilken enhet kommer att beskrivas under hänvisning till figur 9-10. l typfallet implementeras synkroniseringsenhetens 18 funktionalitet av en mikrosignalprocessorkombination.

En fördel med det beskrivna synkroniseringsförfarandet, förutom det faktum att hela testsignalen är tillgänglig för kvalitetsmätningar, är att förfarandet medger frekvent återsynkronisering. l det givna exemplet kan, när handover sker och tidsläget för den mottagna signalen ändras, återsynkronisering ske efter endast tre meningar. En an- nan fördel är att synkroniseringen automatiskt uppdateras mening för mening.

Såsom har noterats ovan är mätningen av avståndet mellan synkroniseringsmönst- ren och fönstren ett kritiskt steg i synkroniseringsförfarandet i enlighet med förelig- gande uppfinning. Ett krav på avståndsmätmetoden är att synkroniseringsprecisionen måste vara hög (sampelnivå). Ett annat krav är att beräkningskomplexiteten för förfa- randet ej bör vara alltför hög, eftersom mätningarna måste utföras i realtid. Det finns bra metoder med hög precision, men dessa är vanligen alltför komplexa för realise- ring i realtid. I syfte att lösa denna konflikt föreslår föreliggande uppfinning en förfi- ningsprocedur i flera steg, i vilken en metod med låg komplexitet används i det syn- kroniseringsförfarande som beskrivits under hänvisning till figurerna 6-8 för att finna en approximativ synkroniseringsposition, vilken förfinas ytterligare genom mera kom- plexa metoder.

Figur 9 är ett tidsdiagram som illustrerar förfarandet för förfining av synkroniserings- positionen i enlighet med föreliggande uppfinning. I denna utföringsform består varje synkroniseringsmönster av 800 sampel (vilket svarar mot 0,1 sekunder tal vid en samplingsfrekvens på 8000 Hz). Det första, grova synkroniseringssteget, som illu- streras i den övre delen av figur 9 (jämförelsekurvan v; som svarar mot en av kurvor- na ifigur 6), bestämmer synkroniseringspositionen med en noggrannhet av storleks- ordningen 200 sampel (med en metod som beskrivs i detalj nedan). Det andra ste- get, som illustreras i mitten av figur 9 (jåmförelsekurvan cb), förbättrar denna nog- grannhet till omkring 20 sampel (med en metod som beskrivs i detalj nedan), medan 20 25 30 517 547 12 det tredje steget, som illustreras i detalj i den nedre delen av figur 9 (jämförelsekur- van (~)), förbättrar denna noggrannhet ned till sampelnivån med en metod som be- skrivs idetalj nedan. l den illustrerade utföringsformen av den grova synkroniseringspositionsmätningen delas synkroniseringsmönstret upp i 5 delar, var och en innehållande 160 sampel.

Därefter modelleras varje del av ett korttidsprediktorfilter, och används reflektions- koefficienterna för filtret såsom modellparametrar. l den illustrerade utföringsformen beräknas 4 reflektionskoefficienter ur varje del om 160 sampel. Dessa 4*5=2O para- metrar representerar nu hela synkroniseringsmönstret. Dessa beräkningar utförs off- line under synkroniseringsmönsterbestämningen som beskrivits ovan, och de erhåll- na reflektionskoefficienterna lagras i mottagaren. Det glidande fönstret i vilket den mottagna signalen presenteras använder ett förskjutningssteg av samma längd som de ovan beskrivna delarna, dvs. 160 sampel i exemplet. Signalsamplen i det aktuella glidande fönstret (800 sampel) delas också upp i 5 delar som modelleras genom re- flektionskoefficienter på samma sätt som synkroniseringsmönstren. Det aktuella gli- dande fönstret kommer därför att representera de 800 samplen av signalen med 5*4=20 reflektionskoefficienter. Detta innebär att när fönstret skiftas kommer de 4 reflektionskoefficienterna för nästa del att beräknas och de senaste 4 reflektionskoef- ficienterna att kastas bort. När avståndet mellan det aktuella glidande fönstret beräk- nas, beräknas detta avstånd i "reflektionskoefficientdomänen" istället för i sampeldo- mänen. I typfallet baseras avståndsmåttet på det vanliga Euklidiska avståndet (sum- man av kvadraterna av skillnaderna mellan motsvarande reflektionskoefficienter i fönstret och synkroniseringsmönstret).

Antalet delar och antalet reflektionskoefficienter som modellerar varje del beror av synkroniseringsmönstrets längd, av noggrannheten i modellen av varje del och av den beräkningskomplexitet som kan accepteras.

Det beskrivna förfarandet för bestämning av den grova synkroniseringspositionen baseras på den spektrala enveloppskillnaden mellan den mottagna signalen och synkroniseringsmönstren. Jämförelsekurvan xp i figur 9 har därför en önskad långsam variation av samma ordning som dellängden (160 sampel i exemplet). Detta är även anledningen till att ett fönsterförskjutningssteg av samma längd är lämpligt. Eftersom 20 25 30 ' 517 547 13 n u o a v o v n n :nu oo antalet operationer som krävs för beräkning av reflektionskoefficienterna är propor- tionellt mot dellängden och en evaluering utförs endast en gång för varje dellängd, följer att antalet operationer som erfordras för generering av jämförelsekurvan w är proportionellt mot antalet sampel.

Valet av reflektionskoefficienter som en lämplig ”domän” har flera fördelar. En fördel är den breda öppningen av minimum i jämförelsekurvan xp på grund av den lång- samma variationen av avståndsmåttet. Detta leder till väl separerade minima. En an- nan fördel är att dessa parametrar kan förväntas vara resistenta mot transmissionsfel (samma typ av parametrar används för talkodning/avkodning i mobilradiokommuni- kationssystem). Detta innebär att fastän synkroniseringen kan vara inexakt har den en hög sannolikhet att vara korrekt. Vidare gör enkelheten i avståndsmätningen den lämplig för den ganska komplexa trellis-baserade synkroniseringsmetoden som be- skrivits ovan. Det beskrivna avståndsmåttet kan användas i metoden för val av syn- kroniseringsmönster som beskrivits under hänvisning till figur 4-5. Andra möjliga av- ståndsmått kan baseras på exempelvis LAR-parametrar (en variation av reflektions- koefficienter) eller cepstrum.

Nästa steg i förfarandet för förfining av synkroniseringspositionen undersöker endast positioner i närheten av det initiala estimatet (ett intervall på 200 sampel runt esti- matet). Eftersom färre positioner behöver kontrolleras kan en mera komplex metod användas. Ett lämpligt mått är ett avståndsmått i den spektrala domänen. Exempel ges i [3]. En för närvarande föredragen metod är ett segmentellt spektralt SNR-mått definierat av ekvation (5) i [3]. l detta steg kommer det glidande fönstret fortfarande att vara 800 sampel brett såsom i det första steget, men genom användning av en steglängd på 20 sampel behöver endast 10 positioner beräknas. Detta andra steg förbättrar precisionen i estimatet till omkring 20 sampel. Vid denna noggrannhetsnivå ger denna metod en önskvärd bred öppning av minimum i kurvan (D i figur 9.

Det sista steget är den mest komplexa och noggranna metoden. En lämplig metod är en korrelationsbaserad (tid- eller sampeldomänen) metod som flnner korrelationen mellan synkroniseringsmönstret och de glidande fönstren i 20 sampelpositioner runt estimatet från steg 2. Detta bringar ned noggrannheten i estimatet till sampelnivå. Vid 20 25 30 512. 547 - denna noggrannhetsnivå ger denna metod en önskad bred öppning av minimum av kurvan ® i figur 9.

Figur 10 är ett flödesschema som summerar förfarandet för förfining av synkronise- ringspositionen i enlighet med föreliggande uppfinning. l steg S30 bestäms en grov synkroniseringspositionen med en metod av låg komplexitet, till exempel den ovan beskrivna reflektionskoefficientbaserade metoden. Denna metod används i den be- räkningsmässigt intensiva synkroniseringsmetoden som beskrivits under hänvisning till figur 7. Den grova metoden finner den korrekta meningen och en approximativ synkroniseringsposition i denna mening. Den grova synkroniserings-positionen förf- nas i steg S31 med en metod av medelhög komplexitet, till exempel den ovan be- skrivna segmentella spektrala SNR-baserade metoden. Slutligen förbättras synkroni- seringspositionen ned till sampelnivå i steg S32 med en mera komplex metod, till ex- empel den beskrivna korrelationsmetoden. I typfallet realiseras de tre stegen med en mikro/signalprocessorkombination.

Såsom demonstrerats av nedanstående beskrivning av förfarandet för förfining av synkroniseringspositionen kan avståndsmåttet baseras på olika domäner och på oli- ka avståndsmått i varje domän. Detta innebär att ett förfarande för val av synkronise- ringsposition baserat på exempelvis reflektionskoefficientdomänen och det Euklidiska avståndet ej nödvändigtvis ger samma synkroniseringsmönster som en selektions- metod baserad på sampeldomänen (tidsdomänen) och korrelation. Denna egenskap utnyttjas i en mera sofistikerad utföringsform av förfarandet för val av synkronise- ringsmönster, i vilket individuella synkroniseringsmönster väljs och lagras för varje domän och avståndsmått. På detta sätt kan varje förfiningssteg associeras med det mest ”unika” synkroniseringsmönstret för detta steg (i enlighet med den domän och det avståndsmått som används i detta steg).

I ovanstående beskrivning har föreliggande uppfinning beskrivits under hänvisning till talsignaler. Det inses dock att testsignalen även kan innehålla andra typer av audio- signaler, till exempel musik. l själva verket kan samma principer även användas för andra signaler än audiosignaler, till exempel videosignaler. 51715 547 o o o o | u | o u uno :o Fackmannen inser att olika modifieringar och förändringar kan göras vid föreliggande uppfinning utan awikelse från dess grundtanke och ram, som definieras av de bifo- gade patentkraven.

REFERENSER 1. Kanadensiska patentansökan nr. 2 148 340 (Ascom lnfrasys AG) 2. EP O 714 183 A2 (Becker Gmbh) 3. S. Tallak et al, "Time Delay Estimation for Objective Quality Evaluation of Low Bit-Rate Coded Speech with Noisy Channel Conditions", IEEE, 1993, s. 1216- 1219.

Claims (16)

517 547 16 o a o ø I c o o oc; nu PATENTKRAV

1. Förfarande för signalkvalitetsmätning, vilket förfarande inkluderar sändning av en testsignal från en sändande ände till en mottagande ände av en förbindelse, lagring av en kopia av testsignalen vid den mottagande änden, och mätning av likheten mellan den lagrade kopian av testsignalen och den signal som mottages vid den mottagande änden, vilket förfarande kännetecknas av: val av en sekvens av olika synkroniseringsmönster direkt ur den lagrade kopian av testsignalen; bestämning, ur den mottagna signalen, av en sekvens av signalsegment som bäst överensstämmer med synkroniseringsmönstersekvensen; och synkronisering av den mottagna signalen med signalsegmentsekvensen, varigenom den mottagna signalen synkroniseras med den lagrade kopian av testsignalen.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av jämförelse av varje synkroniseringsmönster med en uppsättning partiellt överlappande segment av den signal som mottagits av mottagaren för bestämning av var i den mottagna signalen varje synkroniseringsmönster påträffas med störst sannolikhet.

3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att bestämningssteget är en trellis- baserad procedur som finner den sekvens i signalsegmenten som har den största sannolikheten att överensstämma med synkroniseringsmönstersekvensen.

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att jämförelsesteget inkluderar jämförelse för varje synkroniseringsmönster och segment av ett avståndsmått representerande likheten mellan synkroniseringsmönstret och segmentet med en tröskel; och markering av ett segment som en möjlig synkroniseringsposition för motsvarande synkroniseringsmönster om avståndsmåttet faller under tröskeln. 51717 547 =

5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av en individuell tröskel för varje synkroniseringsmönster.

6. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av dynamisk uppdatering av varje tröskel i enlighet med en rådande störningsnivå.

7. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av val av en annan sekvens av synkroniseringsmönster, i vilken varje synkroniseringsmönster har en annan längd, om en rådande störningsnivå ändras i en förutbestämd grad.

8. Förfarande för val av ett synkroniseringsmönster ur en förutbestämd signal, kännetecknat av val av en synkroniseringsmönsterlängd; val av möjliga segment med denna synkroniseringsmönsterlängd ur den förutbestämda signalen; förskjutning av ett fönster med denna synkroniseringsmönsterlängd över den förutbestämda signalen; bestämning, för varje segment, av en uppsättning avståndsmått representerande avståndet mellan segmentet som svarar mot uppsättningen och innehållet i den förutbestämda signalen i alla möjliga fönsterpositioner; och val av det segment som svarar mot den uppsättning som maximerar ett förutbestämt segmentunikhetsmått som synkroniseringsmönster.

9. Förfarande enligt krav 8, kännetecknat av bildande av en avståndsmåttmängd innehållande det minsta strikt positiva avståndsmåttet från varje uppsättning; val av det största avståndsmåttet ur avståndsmåttmängden; och val av det segment som svarar mot det valda största avståndsmåttet som synkroniseringsmönster.

10. Förfarande för förfining av en signalsynkroniseringsposition, kännetecknat av bestämning av en initial grov synkroniseringsposition genom användning av ett avståndsmått av låg komplexitet som ligger i en reflektionskoefficientdomän; och 51718547 förfining av synkroniseringspositionen genom användning av åtminstone ett avståndsmått av högre komplexitet.

11. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat av att ett av avståndsmåtten med högre komplexitet ligger i en segmentell spektral SNR-domän.

12. Förfarande enligt krav 10 eller 11, kännetecknat av att ett av avståndsmåtten av högre komplexitet ligger i en sampeldomän (tidsdomän).

13. System för signalkvalitetsmätning, inkluderande organ för sändning av en testsignal från en sändande ände till en mottagande ände av en förbindelse, organ (20) för lagring av en kopia av testsignalen vid den mottagande änden, organ för mätning av likheten mellan den lagrade kopian av testsignalen och den signal som mottages vid den mottagande änden, vilket system kännetecknas av: organ (26) för val av en sekvens av olika synkroniseringsmönster direkt ur den lagrade kopian av testsignalen; organ (30) för bestämning, ur den mottagna signalen, av en sekvens av signalsegment som bäst överensstämmer med synkroniseringsmönstersekvensen; och organ (30, 32) för synkronisering av den mottagna signalen med signal- segmentsekvensen, varigenom den mottagna signalen synkroniseras med den lagrade kopian av testsignalen.

14. System enligt krav 13, kännetecknat av: organ (24) för jämförelse av varje synkroniseringsmönster med en uppsättning partiellt överlappande segment av den signal som mottagits av mottagaren, i och för bestämning av var i den mottagna signalen varje synkroniseringsmönster påträffas med störst sannolikhet.

15. System enligt krav 14, kännetecknat av att nämnda bestämningsorgan (30) är anordnat att finna den sekvens av signalsegment som har den största sannolikheten vuo av 51719 å? vf, tu: 'tå å. .. att överensstämma med synkroniseringsmönstersekvensen genom användning av en trellis-baserad procedur.

16. System enligt krav 15, kännetecknad av att jämförelseorganet innefattar organ (24) för jämförelse för varje synkroniseringsmönster och segment av det avståndsmått representerande likheten mellan synkroniseringsmönstret och segmentet med en tröskel; och organ (28) för markering av ett segment som en möjlig synkroniseringsposition för motsvarande synkroniseringsmönster om avståndsmåttet faller under tröskeln.