CN1212097A - 借助于感觉编码的辅助信号和声频信号同时传送 - Google Patents

借助于感觉编码的辅助信号和声频信号同时传送 Download PDF

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Abstract

一种用感觉编码技术通过传统的声音信道同时传送辅助码和声频信号的通信系统。编码器监视声音信道,检测插入辅助码的“机会”,按照声频信号“感觉熵包络”的定义,使得插入的信号由声频信号掩蔽。含有例如ID或序号的辅助码被编码为一个或多个扩展频谱信号和/或窄带FSK辅助码,并按时间、频率和/或电平来传送,使得数据信号由声频信号掩蔽。在接收地点处的译码器恢复经编码的ID或序号。

Description

借助于感觉编码的辅助信号和声频信号同时传送
技术领域
本发明总的涉及数据通信系统，尤其涉及采用感觉编码技术使得可以同时传送辅助信号和声频信号的系统。
发明背景
人们经常希望在声音信道(如电话信道、无线电信道和电视信道)上发送低速到高速数据信号，这些信道载有模拟音频信号和/或音乐信号。这些数据信号可以用来传送例如所播放歌曲的序号、名称、版权信息、版税帐号和虚实提示。这些数据信号还可以用来识别特定的节目和/或节目源。节目可以包括电视节目、无线电节目、激光视盘、磁带、交互性节目和/或游戏等；节目源可以包括节目创作者、网络、本地电台、辛迪加经营者、有线电视公司等；节目的广播可以包括通过空中、电缆、卫星，或者局限于居室内，盒式录像机、光盘机、计算机等进行节目的传送。
这些数据信号称为辅助码。当辅助码用来识别节目和/或节目源时，这些辅助码由节目监视系统检测以确认所选节目的广播，由观众统计系统检测以统计观众的观看兴趣，也由一些类似的系统检测。
在对节目中的辅助码作出响应的节目监视系统中，插在节目信号中的辅助码呈识别相应广播节目的标识码的形式。因而，在监视节目的广播时，节目监视系统检测标识码以确认编码节目得到广播。节目监视系统通常还确定广播这些节目的地理区域、广播这些节目的次数以及广播这些节目的电台、电缆和信道。
在采用辅助码的观众统计系统中，通常将辅助码加到接收机可以调谐的的频道上。当接收机的输出信号出现辅助码时，接收机调谐的频道以及节目标识码得到识别。很清楚，可以由节目源将独特的辅助码加到向住户广播的某些或全部节目中。
在节目信号中加入辅助码时，必须以该节目的观众感觉不到辅助码的方式进行。目前已经有各种技术来实现这种无感觉性。
将数据加到声音信道内的一种普通的技术包含在电话线路可用话音频带以下和/或以上的频谱欠用部分传送数据，使得听众感觉不到该数据。数据采用扩展频谱白噪声化技术，维持低干扰。
一例将信息放在话音频带低频区的技术见授权给Moses等人的美国专利4,425,661。另一授权给Husting等人的美国专利4,672,605中描述的技术包含采用大多数能量处于高声频区和话音频带以上的扩展频谱信号。另一种授权给Moses等人的美国专利4,425,642中描述的技术包含在整个信道频谱内对数据进行扩展频谱处理，使得数据的频谱能量拥有伪随机噪声特性，该特性加到声音信道时，只引起白噪声增加，察觉不到。
尽管上述系统通常满足所设计的特定意图，但这些系统存在某些扩展频谱处理的使用所固有的缺陷。具体说来，由于必须实现大扩展增益，仅仅使用扩展频谱白噪声化技术会在声音信道上导致极低的数据吞吐率。另外，尽管这些技术有限采用与数据一起传送的声频信号的一些“掩蔽(masking)”特性，然而正如下文中将要讨论的那样，这些技术不会充分利用这些特性，从而使本来可以实现的处理增益受限。
使得能够在一个信道中传送声音和数据的其他技术包括：(1)采用使子频带为零能量电平而产生的起始脉冲，然后用后面的短周期数字化声音作为序号，(2)采用通过迫使子频带能量为零或者使其处于实际电平以产生“传号”和“空号”(即“1”和“0”)，利用子频带载送数字信息。前一种技术的主要缺点是抗扰性差，而且必须存储和处理许多数据字节的情况是不切实际的。后一种技术的主要缺点也包括抗扰性差，而且数据吞吐率极低。
Thomas等人在美国专利5,425,100揭示了一种多级编码系统，这种多级编码系统包括多个编码器，每一编码器在多级传播信号分配系统中与不同的级相关。Thomas等人在美国专利5,425,100中所揭示的内容作为一个整体在此引述供参考。
Haselwood等人在美国专利4,025,851中讲授的常用的“AMOL”系统在此作为整体引述供参考。这种系统以源标识码的形式，在广播电视信号的垂直消隐期间选择的水平行加上辅助数据信号。位于全美选择区域内的监视设备通过检测源标识码来确认被广播的节目。监视设备将这些检测的源标识码与检测时间以及所检测的信道一起存储起来，供以后检索。
授权给DeJean等人的美国专利5,243,423讲授了一种观众统计和节目监视系统，这种系统中，辅助信号是在广播电视信号光栅图像行传送的。为了减小辅助信号的觉察度，传送辅助信号的图像行按伪随机序列变化。另外，也可以通过将辅助信号转换成扩展频谱辅助信号而将辅助信号调制在相当低的调制电平下。然后，通过对靠近被监视的接收机处的辅助码进行解码来识别编码广播节目。
信号应用数字数据压缩方法对上述编码方法的有效性产生了很大的影响。例如，某些视频压缩方案删去垂直消隐期间。因此，这种视频信号压缩会删去垂直消隐期间注入的辅助码。数字化也会除去扩展频谱辅助码和其他依靠信号幅度小隐蔽的信号。此外，“剪切”高端频率的压缩算法会删去视频信号频带高频部分传送的辅助码。
尽管在有效视频信号的常规可见部分中加入辅助码可在大多数情况下避免由压缩方案删除去辅助码，而且尽管即使有效视频信号中加入辅助码，在某一频率下在视频信号的低能量密度部分加入辅助码也增加觉察不到辅助码的可能性，但是在某些条件下仍然可以觉察到辅助码。例如，如果调制到图像(即亮度)载波上的亮度信号强度或调制到色度副载波上的彩色信号强度小于辅助码调制到视频载波和色度副载波之间的频率上时的辅助码强度，则辅助码不会由视频信号的色度副载波和图像载波掩蔽。因此，辅助码可以具有足够的相对幅度，使节目观众觉得像噪声。
在本领域人们知道，每一声频信号都有遮盖感觉的功能，该功能掩蔽与信号同时存在的声音失真。因此，任何引入传输信道内的恰当分配或整形的失真或噪声将由声频信号本身掩蔽。这一掩蔽可以部分或全部地导致与没有噪声整形的系统相比使质量提高，或者使信号质量接近完美而等效于没有噪声的信号。不管是在哪一种情况下，这种“掩蔽”是由于人类的感觉机能不能辨别在同一频谱，时间或空间位置的两个分别属于声频信号和噪声的信号分量。这一局限性的重大后果是，即使信噪比处于可测水平，听者对噪声的觉察度也为零。理想的情况是，声频信号空间中各点的噪声电平正好为失真刚可觉察的程度，这一极限通常称为“感觉熵包络”。
所以，噪声整形的主要目的是利用按时间或频率对噪声进行有利的整形，使尽可能多的噪声分量由声频信号本身掩蔽，从而失真的觉察度最小。见NikilJayant等人的“Signal Compression Based on Method of Human Perception”(81Proc.oftheIEEE 1385(1993))。时间-频率域掩蔽的示意图见图1A-1C所示，其中，短正弦音信号10产生掩蔽阈值12。见John G.Beerends和Jan A.Stemerdink的“ A Perceptual Audio Quality Measure Based on a Psychoacoustic SoundRepresentation”(40 J.Audio Engineering Soc’y 963,966(1992)。
采用上述原理的“感觉编码”技术目前用在信号压缩中，并且基于三种掩蔽类型：频率域、时间域和噪声电平。频率域掩蔽的基本原理是，当在声音频带中出现某些强信号时，其他频率上接近较强信号的低电平信号受到掩蔽而不会被听者觉察到。时间域掩蔽基于这样的事实，即，某些类型的噪声和声音不会在较大的信号瞬变前后被立即觉察到。噪声掩蔽利用了这样的事实，即，如果较高的宽带噪声电平与各种类型的强信号同时出现，则该宽带噪声电平是不会被觉察到的。
感觉编码形成精确声音子频带编码(PASC)和小型光盘(MD)和数字小型盒式磁带(DCC)格式的声频信号压缩所用的其他编码技术的基础。具体说来，这样的压缩算法利用，声音信道中某些信号将由其他强信号掩蔽的事实，去除那些被掩蔽的信号，以便能将其余的信号压缩到较低位速率的信道内。
现有技术同时传送数据和声频信号的另一个缺点是，如果信号是通过执行有损耗的压缩算法(如MPEG压缩算法)的信道传送的，那么数据或至少其一部分将被去除，因为大多数这样的压缩算法将声音信道分成多个子频带，并且随后仅对每一子频带内最强的信号进行编码并发送之。不管采用的是前述哪一种技术，数据不可能一直是子频带中最强的信号，所以不可能将数据的所有部分都传送出去。另外，对于扩展频谱技术来说，即使假设数据是一两个子频带中最强的信号，由于信息是在整个信号频谱内扩展的，这些子频带中所包含的信息将仅包含数据所载的全部信息的一小部分，所以可能无用。
因此，需要一种同时传送辅助码和声频信号的系统，它利用了感觉编码技术的优点，并且能够通过有损耗的压缩信道来传送辅助码。
发明概述
前述问题的解决和技术进步是通过这样一种通信系统来实现的，这种系统用感觉编码技术通过传统的声音信道同时传送辅助码和声频信号。从本领域走得更远一些，如同声频信号的“感觉熵包络”所定义的那样，编码器处的多层仿真神经网络(“NN”)监视声频信号，以检测插入辅助码的机会，从而由声频信号来掩蔽插入码。NN的输出控制时钟电路、信号电平控制电路和突发定时电路。时钟电路控制传输频率或辅助码的频率；信号电平控制电路控制被传送的辅助码的电平；突发定时电路控制辅助码的传输定时。在NN的控制下，一个或多个白噪声化的直接序列控制频谱和/或窄带FSK辅助码在由NN确定的时间、频率和电平下与声频信号组合，从而由声频信号掩蔽辅助码。
在一种较佳实施例中，由传统的计算机产生含有例如识别特定节目或节目源的数字的辅助码，并通过RS232接口将该辅助码输入到本发明的通信系统的编码器。辅助码由预处理电路处理，预处理电路采用块编码和位交错技术处理辅助码，以确保辅助码的传送没有差错。随后将辅助码输入到三个传输编码器，包括：宽带扩展频谱编码器，在与NN确定的噪声掩蔽机会相关的处理增益和电平下编码并传送辅助码，作为宽带直接序列扩展频谱信号；限带扩展频谱编码器，用来产生并传送辅助码，作为限带直接序列扩展频谱信号，该信号由NN确定的噪声和频率掩蔽机会；FSK突发编码器，用来产生并传送辅助码，作为突发或连续模式下的窄带FSK调制信号，该信号响应由NN确定的时间掩蔽机会。
从三个传输编码器输出的信号的电平通过电平控制电路，在NN的控制下，分别由三个可变衰耗器调整。随后，三个信号与声频信号汇合形成合成信号，通过声音信道传送到一个或多个接收地点，或记录在任一合适的记录媒体上，留待重现其上记录的声频信号时传送。另外，将合成信号输入到验证电路，验证电路包含信道模拟器和接收机。信道模拟器模拟噪声、带宽、相位延迟和声音信道的其他特性。从接收机输出的验证信号反馈到NN，NN用其中含有的信息判断该信号能否被准确译码以恢复辅助码。
在一个或多个接收地点，合成信号被输入到译码器。译码器含有带通滤波器和预处理电路。带通滤波器的参数由声音信道的通带限定。而预处理电路调整信号的增益，并将该信号转换成数字信号以便于译码。从预处理电路输出的信号被输入到接收器同步电路，由该同步电路用迭代相位步进程序执行正交相位中辅助码的同步捕获。一旦完成了同步捕获并且辅助码的相位被锁定在其上以后，将数字锁相环压控振荡器用作飞轮，以保持锁定的猝发脉冲之间的相位同步。锁相环产生的时钟信号被输入到产生PN码的伪随机噪声码发生电路，PN码与辅助码模2混合，用来恢复相应传输编码器产生的宽带和/或限带直接序列扩展频谱信号中包含的辅助码。通常含有模糊逻辑集的恢复信息随后被输入到反向延伸感知器型神经网络。该神经网络用码型和特征标记识别技术执行块译码、位解交错和捕获确认功能。该NN输出经译码的ID号指示的信号。
FSK辅助码的检测和译码是由带通滤波器和FSK译码器执行的。FSK译码器的输出被输入到译码器的NN，并进行与扩展频谱信号类似的处理。
在另一种实施例中，硬线连接的模拟NN用来取代编码器的NN，以执行传输机会规则。尤其是，模拟NN含有滤波器组，用来将声频信号分别滤波成具有中心频率为1.5kHz、2.0kHz、2.77kHz和4.0kHz的四个分频带。每一分频带中的声频信号由合适的整流器电路进行全波整流，并随后输入到多个阈值检测器，按照电阻分压器和可变阈值电路建立的那样，对每一分频带检测三个阈值电平。接着，从阈值检测器输出的信号被输入到多个定时电路，用以执行某些定时规则，包括高电平传输规则、低电平传输规则、五秒传输规则、一秒传输规则和拍/笑(clap/laugh)传输规则。
附图简述
图1a-1c是短正弦音信号时间频率域掩蔽特性的示意图。
图2是本发明用感觉编码技术对要与声频信号同时传送的辅助码进行编码的编码器特征的示意方框图。
图3是本发明对用图2所示编码器编码的辅助码进行译码的译码器特征的示意方框图。
图4a是采用本发明系统的典型声频信号的频谱。
图4b是在选择的子频带内图4a所示声频信号的电压时间分布图。
图4c是在选择的子频带内图4a所示声频信号的能量时间分布图。
图4d是在选择的子频带内与图4a所示声频信号一起传送并由该声频信号掩蔽的编码辅助码的能量时间分布图。
图4e是选择的子频带内合成信号的时序图，所选择的子频带内含有图4a所示的声频信号和图4d所示的辅助码。
图5a-5h是用于实施本发明另一个实施例的模拟神经网络的示意方框图。
图6是按照本发明的电视观众记录系统的家用测量装置的示意图。
图7是按照本发明的电视观众记录系统的方框图。
较佳实施例的详细描述
图1a-1c是声音失真的时间域和频率域掩蔽示意表述，图中，短正弦音信号10有一掩蔽阈值或感觉熵包络12。
图2是用感觉编码技术对通过诸如电视传输信道的声音信道(未示出)，同时与声频信号传输的辅助码进行编码的实现本发明特征的编码器202的示意框图。编码器202包括多层仿真神经网络(NN)204，神经网络204通过声频输入端206a监视声频信号，以寻找何时、何频率、何幅度下插入辅助码从而这些辅助码不会被人耳感觉到的“机会”。换言之，NN 204判断声音信道的“感觉熵包络”。正如上文中描述的那样，该“感觉熵包络”是声音信道最佳掩蔽功能的三维(时间、频率、幅度)图。本领域的技术人员应当理解，神经网络(如NN 204)含有简单计算单元的组合，这些计算单元经过“训练”以后，执行输入数据和输出数据之间的特定变换任务。正如本文中所使用的那样，术语“神经网络”还包括所有必要的预处理电路，如滤波器、定时电路等。神经网络的变换是在经过一段较长的初始训练以后才实现的，在该训练过程中，向NN 204提供满足变换任务的输入数据和输出数据。本实施例中，NN 204的输入包含声频信号段，而要求的输出是由该声频信号段产生的听觉噪声掩蔽阈值(即，感觉熵包络)。采用这一方法，NN204被训练成从声频入端206a处的声频信号提取感觉显著的特征，这些特征与输入辅助码连续帧产生的感觉熵包络有关。执行NN 204变换功能的规则存储在ROM 205，在本实施例中，ROM 205包含插入芯片，使得以后升级容易、可行。
为了以后将更详细描述的目的，NN 204控制时钟控制电路208a、电平控制电路208b和猝发脉冲定时电路208c。后面将要详细描述，在NN的控制下，辅助码将被编码为一个或多个白噪声化的直接序列扩展频谱信号和/或窄带FSK辅助码，以便在某一时间、频率和幅度下与声频信号组合，从而辅助码由声频信号掩蔽。
数字辅助码含有序号和其他的标识号，由控制计算机210产生，并输入到编码器202，最好通过RS 232-C接口212，尽管应理解为可以采用任何数量的波不同类型的接口。例如，控制计算机210产生的辅助码可以是标识节目、节目源、无线广播网或电视广播网、本地无线电台或电视台的数字，或用来识别特定的节目、演员或歌曲而编码在袖珍光盘上的数字。从控制计算机210输出的辅助码输入到预处理电路213，预处理电路213包含块编码器214和位交错电路216。块处理器214用来对辅助码进行编码，使得当在译码器(图3)处接收到时能够进行检测和纠错。位交错电路216使得经编码的数字能够在传输路径中经得起差错的袭击。执行这样的块编码和位交错技术的典型装置和方法详见授权给Hustig等人的美国专利4,672,605，该专利在此引述供参考。从预处理电路213输出的辅助码存储在三个随机访问存储器(RAM)218a、218b和218c中的每一个内，由宽带扩展频谱编码器220、限带扩展频谱编码器222和FSK猝发脉冲编码器224分别用于实现后文中要描述的目的。
宽带扩展频谱编码器220以NN 204判断的与声频信号中噪声掩蔽机会相关的处理增益和电平将辅助码编码为宽带直接序列扩展频谱信号。具体说来，NN204动态判断噪声掩蔽感觉熵包络，用以控制从编码器220输出的宽带伪随机噪声传输的扩展频谱处理增益(即数据速率与伪随机码速率之比)和信号电平。RAM 218a中存储的辅助码被输入到模2编码器228，与来自PN码发生器230的同步PN码混合，形成直接序列信号。在一种较佳实施例中，模2编码器228是用“异”逻辑门构成的。从模2编码器228输出的直接序列信号被输入到首标信号发生器223，该发生器按照来自同步和定时电路234的同步和定时信号，在直接序列信号的每一帧上加上PN码首标信号，以便提高在译码器处辅助码的捕获(图3)。
如图2所示，同步和定时电路234受来自猝发脉冲定时电路208c的信号的控制。在信道的带宽上，从首标信号发生器232输出的直接序列信号的频谱相当平坦，就像通常的典型直接序列信号那样。一旦在辅助码的每一帧或每一段上加上了PN码首标信号，合成带宽扩展频谱码即通过可变衰耗器236输出到加法器235，按照来自电平控制电路208b的控制信号建立起信号的发射电平。电平控制电路208b受来自NN 204的信号的控制。
限带扩展频谱编码器222与宽带扩展频谱编码器220相似，所不同的是它根据NN 204所判断的声音信道中的噪声掩蔽机会和频率掩蔽机会将辅助码编码成限带的而不是宽带的直接序列扩展频谱信号。就像编码器220那样，RAM 218b中存储的辅助码被输入到模2编码器238，与来自PN码发生器240的PN码混合，形成直接序列信号。从模2编码器238输出的直接序列信号被输入到首标信号发生器242，该发生器按照来自同步和定时电路244的同步和定时信号，在直接序列信号的每一帧上加上PN码道标信号。如图2所示，同步和定时电路244受来自猝发脉冲定时电路208c的控制。如同编码器220产生的信号那样，在信道带宽上，从首标信号发生器242输出的直接序列信号的频谱相当平坦。一旦PN码首标信号被加到了直接序列信号上，该信号即输出到乘法器246，与来自时钟频率对PN码频率的比高的同步时钟248的信号相乘。采用这种方法，信号频率可以不被转换成选择的频率，所选择的频率最好位于声音信道选择子频带的中心。随后，从乘法器246输出的信号受带通滤波器250限制带宽，带通滤波器250将直接序列的信号能量转换到选择的子频带。所得限带扩展频谱辅助码通过可变衰耗器252输出到加法器235，可变衰耗器252在电平控制电路208b的控制下，控制传送辅助码的幅度。
FSK猝发脉冲编码器224对辅助码进行编码，作为与时间掩蔽和频率掩蔽机会相关的窄带信号。RAM 218c中存储的辅助码被输入到首标信号发生器254，在数据的每一帧中加上首标，以便于在译码器处数据的捕获(图3)。接着，将辅助码输入到FSK编码器256和带通滤波器258。FSK编码器256对编码进行FSK调制。而带通滤波器258对编码限制带宽，将信号能量集中在选择的子频带内。如图2所示，首标信号发生器254和FSK编码器受来自猝发脉冲定时电路208c的信号的控制。
接着，将所得FSK辅助码通过可变衰耗器260输出到加法器235，可变衰耗器260在电平控制电路208b的控制下，控制被传送的信号的幅度。应当明白，从编码器224输出的FSK辅助码可以是连续的，但其电平动态变化，也可以呈猝发脉冲方式，由NN 204判断的时间掩蔽机会激励。然而，正如将要详细描述的那样，在辅助码必须按照已知的压缩算法(如MPEG)进行有损压缩的特定做法中，信号必须以猝发脉冲模式传送，以便信号能够经得住这种压缩。
从编码器220-224输出的宽带扩展频谱码、限带扩展频谱码和FSK辅助码分别由加法器235与端子206a处的声频信号组合，形成合成信号，该合成信号在端子206b处输出到声音信道。也可以将合成信号记录在合适的记录媒体如CD上，这时如果CD重放则传送该信号。在一种较佳实施例中，如图2所示，声频信号在被输入到加法器235之前，被输入到如数字信号处理器(DSP)260a的装置，该装置在来自电平控制电路208b的信号的控制下，用来使某些子频带中的声频信号电平衰耗。在NN 204发出FSK猝发脉冲或限带扩展频谱信号传输，并且随后检测出会干扰数据传输的声频信号子频带中不需要的猝发脉冲能量时，需要这样的衰耗。合成信号还被输入到验证电路261，该验证电路261包含信道模拟器262和典型的接收机264。信道模拟器262在合成信号中加入噪声，使合成信号比通常在实际声音信道传输时略为劣化。确认接收机264成功译码合成信号中包含的数据信息的能力，并将确认信号传送到NN 204。
很明显，如果诸如上述的感觉编码技术用来对要传送的辅助码进行编码，那么感觉压缩方案，如MPEG和PASC将非常可能在传输之前或期间从合成信号中去掉数据。所以，为了解决这一问题，NN 204必须被训练成不仅对信道听取辅助码可无感觉传送的机会，而且必须补偿要遇到的特定压缩方案。
例如，一种熟知并广泛采用的压缩方案将声音频带划分成32个子频带。利用频率域掩蔽，甚至在某种程度上利用时间域掩蔽，假设子频带中因较强的信号掩蔽其余信号而后者不会被听到，那么只有每一子频带中最强的信号被编码和传送。在这种情况下，为了确保传送辅助码，NN 204必须训练成“听取”作为FSK猝发脉冲信号发送辅助码的机会，这时的辅助码是特定子频带中最强的信号，其传送由以后邻近子频带中的强宽带瞬变掩蔽(时间域掩蔽)。
上述实施例中，如果不是最佳的，但也可以预选一个或多个传送辅助码的子频带。例如，第一子频带可以选为传送标识传送声频信号的电视网的ID码，另一子频带可以选为传送标识声频信号分配器的ID码，而第三子频带可以选为传送标识发送声频信号的本地电台的ID码。在一种较佳实施例中，为了使速度为最大，并将数据吞吐中的差错限制到某一程度，以“部分响应”模式产生数据传输，这意味着辅助码在比通常认为是最佳的位速率快的位速率下传送，以确保在译码器处的译码清楚(图3)，结果是译码器处接收的数据包含“模糊逻辑”集。然而，由于部分响应模式下的传输通常不是最佳的，所以必须确保辅助码的传送足够快以置入窄子频带。正如将要描述的那样，对由部分响应模式产生的差错的校正是在每一译码器处由神经网络(图3)进行的，该神经网络在码型识别上受到判断辅助码的标识的训练。
图3是实现本发明对用编码器202进行编码并通过声音信道进行传送的辅助码进行检索的特征的译码器300的示意方框图。译码器300在声音输入端302处接收通过声音信道(未图示)传送的合成信号。接收的信号被输入到带通滤波器304，其参数由声音信道的通带定义，用以滤出所有不必要的频率。从滤波器304输出的信号被输入到信号预处理器305，信号预处理器305包含自动增益控制器(AGC)306、均衡器308和模-数(A/D)转换器310。信号预处理器306将信号的幅度保持在可接受的范围内。均衡器308补偿信号路径中已知的相位失真和幅度失真。模-数转换器310将信号转换成数字形式，以便于处理。从预处理器305输出的数字信号被输入到接收机同步电路312和FSK信号处理电路314。
接收机同步电路312用下文中将要描述的迭代相位步进过程执行呈正交相位的宽带和/或限带扩展频谱信号的同步捕获。首标PN码发生器316产生与在发生器232、242(图2)产生的相同的首标PN码，并在宽动态范围(即18到24位分辨率)数字信号处理器(DSP)318中与呈正交相位的从预处理器305输出的信号模2混合。在描述的实施例中，DSP 318含有四个异门318a-318d。从DSP 318输出的四个信号被输入到锁定检测电路320，用于检测何时辅助码的相位与来自发生器316的首标PN码的相位锁定。表示是否检测到相位锁定的信号被输入到相移电路322和数字锁相环(PLL)324。只要从电路320输出的信号指示信号相位未被锁定，那么相移电路就继续使来自发生器316的首标PN码的相位移动，直到电路320检测到相位锁定。应当指出，通常在接收的传送数据具有最高质量的时候，猝发脉冲中出现锁定。为此，锁相环324如同飞轮，保持锁定猝发脉冲之间的时钟相位同步。
锁相环324产生的定时信号被馈送到译码器电路328的PN码发生器326。PN码由异门330与从预处理电路305输出的信号模2混合，以恢复含有ID号的辅助码。异门330的输出通常是模糊逻辑集，因为如前文中所述的那样，数据的传输通常是以部分响应模式发生的。从异门330输出的信号被输入到神经网络(NN)332，在一个较佳实施例中，该神经网络332最好包含“反向延伸感知器”，它采用码型和特征识别技术执行块译码、位解交错和捕获确认功能。这样一种码型和特征确认技术以及执行相同功能的反向延伸感知器在本领域中是人们熟知的，下面将不再详述。
一旦辅助码的捕获由NN 332用码型识别而确认，即将该事实告知锁定检测电路320作为该锁定为有效的确认。将根据日时钟333的时间产生的时间标记加到经译码的辅助码上，并且在经过相当长的延迟例如l0秒钟以后从NN 332输出该经译码的辅助码。另一种情况是，从NN 332输出的信号可以简单地表示：经译码的辅助码与以前的辅助码相同，或者经译码的辅助码是不确定的，或者经译码的辅助码与前面的号码不同，这时如上所述输出新的经译码的辅助码。将从NN 332输出的辅助码保持在数据存储单元(DSU)334内，其内容按固定的时间间隔内由合适的装置转移到中央处理单元336，中央处理单元336处理恢复的辅助码和时间，从而可用于例如如下所述的执行无线电和电视调查以及节目广播验证，以及乐曲版税跟踪应用。
再参见FSK处理电路314，为了对作为FSK猝发脉冲信号传送的辅助码进行译码，从预处理器305输出的信号被输入到与滤波器258类似的带通滤波器336，随后输入到FSK译码器338对辅助码进行译码。因为数据传输出现在部分响应环境中，所以FSK译码器338的输出也是模糊逻辑集。从FSK译码器338输出的模糊逻辑信号被输入到NN 332，NN 332以和从异门330输入的信号相同的方式处理该信号。
图4a-4e描绘了本发明系统所使用和产生的典型辅助码和声频信号的各种频率分布图和时间分布图。图4a相对于频率画出诸如声音输入端206a处接收的声频信号400的能量。图4b是所选择的子频带402(图4a)内声频信号400的一部分410的电压时间分布图。图4c是子频带402内声频信号部分410的能量时间分布图。同4c还示出了声频信号部分410的时间掩蔽阈值420以及感觉熵包络422。应当理解，声频信号部分410将掩蔽具有其感觉熵包络422以下的信号能量的信号。图4d画出与声频信号部分410一起传送并由该信号部分掩蔽的辅助码430，诸如编码器202编码的辅助码。应当注意，辅助码430的作为指数衰减100毫秒的猝发脉冲信号出现。图4e是诸如通过声音输出端206b从编码器202输出的合成信号440的时间分布图，它包含声频信号部分410和辅助码430。
操作中，要求上述发明最好用于几种目的，包括：节目广播确认、电视和无线电调查和音乐版税跟踪。例如，在电视和无线电调查应用中，端子206a处的声频信号包含节目编排信号，辅助码包含标识本地电台、播送者、分配者、某种编排和广告等的ID代码。辅助码可以如上所述经过编码后，与电视或无线电的声频信号一起接收，并在电视观看者或收听者住处或某一中央地点处的译码器接收。经译码的ID码随后用来验证相应时隙内特定节目的广播。在观众测量统计的应用中，经译码的ID码可以接着在任意给定的时间内用来确定特定的节目或时隙。在音乐版税应用中，预计可以将经编码的ID号记录在CD上，使得在播放CD时，含有标识音乐节目编排的ID码的辅助码与其上记录的声频信号一起传送出来。再有，可以在具有译码器300的各个策略上安排的译码位置接收经编码的辅助码，并对其进行译码。通常，该技术将被用来收集数据，这些数据用来收集计算信用程度的版税，如：“Billboad Top 100”。
在另一种实施例中，图2所示的第一NN 204可以由模拟的硬线连接NN来取代，如同5a-5h所示。具体而言，图5a-5h含有实施本发明这样一种实施例的模拟NN的示意方框图。如图5a所示，声频信号通过附加的连接器(未图示)与16管脚的接口连接器510的管脚7相连，并输入到滤波器组520，如图5b所示。另外，连接器510的管脚7的声频信号通过端子206a(图2)输入到DSP 260a(图2)和神经网络204(图2)。
参见图5b，滤波器组520含有四个滤波器522、524、526和528，用来将输入到四个滤波器的声频信号分成四个子频带，子频带的中心分别位于1.5kHz、2.0kHz、2.77kHz(传输子频带)和4.0kHz。这些子频带声频信号接着被输入到滤波电路530，如图5c所示，滤波电路530含有四个全波整流电路532、534、536和538。经整流的声频信号从整流电路532、534、536、538输出到阈值检测器电路540，如图5d所示，阈值检测器电路包含12个LM339阈值检测器542a-542l。阈值检测器电路540用来检测由分压器544、546和可变阈值电路548建立起来的每一子频带的三个阈值。正如将参照图5D-5F描述的那样，从阈值检测器542输出的信号由电路用来实现某种传输机会规则。
特别是，图5A-5H中所示的“基于规则”的模拟NN的主要目的是，采用时间掩蔽在电视伴音信道中传送数据包。传输子频带的中心在2.77kHz处，并覆盖两个MPEG层Ⅱ频带。该方法用来按照硬线连接电路中实施的某种传输规则在声频信号浪涌以后立即发送辅助码。
特别是，图5e描绘的是用来发送低电平传输的电路550和发送高电平传输的电路552。为了发送低电平传输，具有2毫秒时间常数和30mVRMS灵敏度(最少4个周期)的浪涌包络检测器554在管脚1处输入的全波整流信号下工作，并在声频信号浪涌期间产生逻辑“1”。检测器554的管脚4上输出的信号被输入到浪涌检测器556的一端，浪涌检测器556在浪涌结束时，在输出管脚12上产生1毫秒的脉冲。检测器556管脚12上输出的信号被输入到禁止/发送电路558，该电路在下列情况下禁止传送低电平信号：(ⅰ)如果浪涌的长度不是如浪涌电路559确定的那样足够长(即10毫秒最小)，(ⅱ)如果如定时电路560确定的那样从任何类型(低电平或高电平)末次传输以来已经过去的时间短于450毫秒，或者(ⅲ)如果拍/笑电路(图5g)被启动，并且该电路检测到笑或拍。如果满足上述所有的条件，则将“GO=LOW LEVEL”信号传送到连接器510的管脚11(图5a)。GO=LOW LEVEL信号还传送到DSP 260a(图2)、时钟控制电路208a(图2)、电平控制电路208b(图2)和猝发脉冲定时电路208c(图2)。
同样，为了发送高电平传输，具有2毫秒时间常数和60mVRAMS灵敏度(最少4个周期)的浪涌包络检测器562根据管脚1处输入的全波整流信号工作，并在声频信号浪涌期间在输出管脚4处产生逻辑“1”。检测器562的管脚上输出的信号被输入到浪涌检测器564的一端，浪涌检测器564在浪涌结束时，在输出管脚12上产生1毫秒的脉冲。检测器564管脚12上输出的信号被输入到禁止/发送电路566，禁止/发送电路566在下述情况下禁止高电平信号的传输：(ⅰ)如果浪涌的长度不是如由双列直插式封装开关569启动的浪涌电路568的长度所确定的那样足够长(即，5毫秒最小值)，(ⅱ)如果如由电路560确定的那样自任何类型(低电平或高电平)末次传输以来流逝的时间短于450毫秒，或者(ⅲ)如果拍/笑电路(图5g)被启动，并检测到笑或拍。如果满足上述所有的条件，“GO=HIGHLEVEL”信号被传送到连接器510的管脚10(图5a)。“GO=HIGH LEVEL信号还被传送到DSP 260a(图2)、时钟控制电路208a(图2)、电平控制电路208b(图2)和猝发脉冲定时电路208c(图2)。
参见图5f，如果满足下述规则，则一秒发送电路570启动高电平传输。首先，衰落至很坏检测器572必须检测到100毫秒衰落低于35VRMS。如果检测到这样的衰落，由一秒定时电路573建立起一秒时间周期。在每个一秒时间周期的始端，定时电路537使D型触发电路574置位。电路574由任何一种类型的传输复位。在触发电路574置位的时间内，如果在中心为1.5kHz的子频带检测到高电平浪涌，或者如果在中心为2.0kHz的子频带检测到高电平浪涌，或者在中心为4.0 kHz的子频带内检测到高电平浪涌，那么就启动高电平传输，这时，可以用“与”门来代替“或”门575a和575b，重新配置电路570，但要求满足所有(而不是仅仅一个)上述条件。传输的启动使得单触发电路576对电路552(图5e)产生1毫秒的脉冲，该电路552接着对连接器510产生高电平发送信号。
拍/笑电路577如同5g所示。拍/笑电路577由双列直插式封装开关579(图5d)启动。当电路577启动并且双列直插式封装开关579a、579b和579c(图5d)处于ON(导通)时，中心位于1.5kHz、2.0kHz和4.0kHz的子频带上高于最低阈值以上的电平在包络检测器580a、580b和580c处启动逻辑“1”。包络检测器均具有2毫秒的时间常数。同样，当上述开关579a、579b和579c处于OFF(关断)时，中心位于1.5、2.0和4.0kHz的子频带上高于中间阈值以上的电平在包络检测器580a、580b和580c的输出处启动逻辑“1”。
包络检测器580a、580b和580c的输出被输入到“与非”门582。“与”门582的输出还输入到可变阈值电路548(图5d)。“与”门582的逻辑“1”使可变阈值朝2.75V移动，而逻辑“0”使可变阈值朝0.5V移动。将可变阈值电压在检测器542c(图5d)与中心位于2.77kHz的子频带电压比较。声音信道上100mVRMS的子频带电压在该点处等于2.8Vpk。当子频带电压超过可变阈值电压时，具有2毫秒时间常数的单稳态触发电路584产生逻辑“1”信号，以在子频带电压超过可变阈值电压时提供“NoGo”信号。电子开关在管脚13(C)上的信号处于逻辑“1”时提供管脚1(A)和管脚2(B)间的连接。
参照图5h，配置五秒发送电路586，用以增加在五秒钟时间内没有传输时传输的可能性。使双列直插式封装开关587处于ON(导通)位置上就起用了这一功能。定时电路588设置了五秒的周期对任一传输作出响应。如果在五秒钟的时间内没有传输，则定时器电路590产生1毫秒的脉冲。D型触发器592在由高电平传输或低电平传输复位以前多次禁止五秒传输。双列直插式封装开关593处于ON禁止这一规则。启动进行传输的信号在“与非”门575c(图5f)处与一秒发送电路信号比较，并产生高电平传输。
参照图2和图5a-5h，由标号205a-205j标识的开关电路包含ROM 205部分(图2)，并设立由神经网络执行的规则。所以，开关电路205a-205j的输出作为输入电连接到神经网络204(图2)。
总而言之，图5a-5h执行如下的规则：(1)任何使得可以进行辅助码传输的高电平或低电平浪涌必须长于预定的最小长度；(2)从末次传输起必须已经经过了预定的最小时间量；(3)在笑或拍以后预定的时间内不允许进行传输；(4)除非在预定的时间内存在衰落并且衰落处于预定电平以下的某一电平上，否则不允许进行高电平传输；(5)如果在高电平传输和/或低电平传输中间已经有5秒时间没有进行传输了，那么允许进行一次传输。
本发明可以用作节目确认和/或观众记录。当用作节目确认时，监视站设置在从一个或多个无线电台和/或电视台和/或其他发射机接收信号的位置上。监视站监视传送的信号中所隐含的辅助码，并用这些辅助码直接或间接地识别包含这些辅助码的节目、广播信号的来源或二者。该信息接着报告给感兴趣方。感兴趣方用该信息确认含有辅助码的节目正被广播或传送。例如，广告商可以确认在所选时间内和在所选付费频道上其商品广告正被广播。又如，艺术家(其版税取决于他们的节目、歌曲等被传播的次数)可以确认他们的版税申明中的演出次数。
本发明的观众记录例子如图6和7所示。如图6和图7所示，电视观众记录系统600(图7)记录一定数量的统计选取家庭的观看习惯。电视观众记录系统600包括位于统计选取的家庭内的家庭记录装置604。家庭记录装置604可以包括观众组成散布装置(audience composition dissemination device)，下文中称为“人员统计器”。人员统计器606使得观众能够用远端控制器608和/或按键开关610指示他们的出现。也可以是(或者另外)，个人标记612可以由观看者佩戴，或者可以定期地将标识信息传播到人员统计器606。家庭中的观看者可以具有个人标记612，该标记发送识别该观看者的特有的信息。除了从远端控制器608、按键开关610和/或个人标记612接收信息以外(或者是不从这些装置接收信息)，人员统计器606可以包括红外线摄像机和计算机图象处理系统(未图示)，以便被动地识别观看观众中的观看者，而无需所识别的观看者的主动参与。申请日为1992年12月15日的美国专利4,858,000和5,031,228以及美国专利申请07/992,383中揭示了这样一种系统。因此，人员统计器606识别观众中的观看人员。要求(但非必须)将人员统计器606放置在靠近要记录的电视机如电视机614附近。
尽管观众记录限制在家庭中电视机的观看活动，但是很清楚，也可以记录室外所进行的观看或选调。为此，提供便携式统计装置616。便携式统计装置616可以由家庭观看者在离开家庭时携带，称为个人人员统计器。便携式统计装置616能够统计便携式统计装置616附近电视机所选调的节目或电台。便携式统计装置616还可以与便携式电视机618一起使用。
如图7所示，电视观众记录系统600通常包括家庭统计装置604，它安装在多个统计选取的家庭中的每一个家庭中，并从一个或多个信号源620接收信号。电视观众记录系统600还包括中心局装置622，它位于中心局处，从家庭统计装置604和从如用箭头626表示的外部节目记录源收集数据。中心局装置622处理从家庭记录装置604和/或从外部节目记录源收集的数据，以产生观众记录报告。
尽管图7将节目信号源620示意描绘成正在广播的发射天线，这些天线发射由统计选取的家庭中天线628所接收的节目信号，但应当理解，节目信号可以由各种各样的装置来分配，比如，同轴电缆、光缆、卫星、租用录像磁带、视盘等。另外，尽管图7描绘的电视节目信号正被分配到统计选取的家庭中的电视接收机614，但很清楚，在下文本发明的讨论中，本发明同样可以应用于无线电信号或其他任何视频源或声频源，如盒式磁带、CD等。
电视观众记录系统600的家庭统计装置604最好包括数据存储和通信处理器630，它通过公用交换电话网632与中心局装置622的通信处理器634进行通信。
家庭统计装置604还包括用于每一受监视的电视机614的选调记录设备636。每一选调记录设备636包括一个或多个传感器638、信号预处理电路640、家庭编码阅读器642和家庭特征标记提取器644。传感器有许多种类，任何一种传感器都可以用作传感器638。例如，一种传感器638特别与统计的电视机614的伴音电路物理连接。但是，用于传感器638的一种较佳传感器是非侵入式传感器，如，话筒或磁换能器。话筒等可以安装在被统计的电视机的近旁，以拾取从说话者发出的声音，这种安装方式就是非侵入式的。由于安装是非侵入式的，所以，被统计的电视机614无需在将传感器638与电视机614电连接时打开。从而避免了由此而产生的不快。
因为用作传感器638的话筒还会拾取周围环境中的其他声音，所以可以安装第二话筒646，以拾取较多的背景噪声，而较少拾取来自统计电视机614的扬声器的声音。第二话筒646的输出由信号预处理器电路640用来至少部分去掉背景噪声。其方法是，通过使来自话筒638和646的信号振幅匹配，然后从话筒638、648中的一个话筒产生的信号中减去另一个话筒产生的信号这样一种熟知的手段。另外，信号预处理电路640可以采用输入滤波器，这种输入滤波器可以例如仅通过300Hz到3000Hz通带内的声音信号，从而消除交通噪声和家用电器或设备的响应特性所引入的假象。另一例可以用作传感器638的非侵入式传感器例子包括与被统计电视机614的伴音输出电路相关工作的感应声音拾取装置。
传感器638的配置获取与选择观看的电视机614的节目或电台对应的节目信号的至少一部分。这些由传感器638获取的节目信号部分按照要求由预处理电路640进行预处理。信号预处理电路640将经预处理的节目信号同时提供到试图从统计选择的家庭中的一个或多个观看者选择的节目或电台对应的节目信号中定位和读取辅助码的家庭代码阅读器642，和只要家庭代码阅读器642没能找到辅助码就从一个或多个观看者选择的节目信号中产生节目特征标记的家庭特征标记提取器644。
家庭代码阅读器642可以是任何一种与上面参照图3描述的类似的阅读器。辅助码可以是任何一种形式，只要相关的节目和/或电台是由代码唯一标识的即可。同时，正如Thomas等人在美国专利5,425,100中所指出的那样，辅助码可以包含多个部分，每一部分含有独特的源信息，从而每一部分中的信息代表相关节目的多个分配级中选择的一个。
因为辅助码可以携带标识广播传输所需的所有信息，并且由于代码阅读器是熟知的，所以采用编码节目传输的观众记录系统在经济上是很吸引入的。另外，读取辅助码的编码阅读器可以配备有合适的检查算法等，从而准确读取辅助码(例如由Thomas等人在美国专利5,425,100中描述的多级码)出现差错的次数可以非常少。
仅依赖于辅助码的系统的问题是并非所有的节目或电台都配置有可用的辅助码。所以，最好还包括一个特征标记提取器，用来从节目信号中提取特征标记。当正被观看的节目中不包括辅助码时可用采用这些特征标记。因此，除了家庭代码阅读器642以外，家庭统计装置604中还有家庭特征标记提取器644，从而可以从无法读取代码的接收节目信号中收集特征标记。这些特征标记对它们被提取的节目信号来说是特有的，所以可以用来识别正被观看的节目或电台。家庭特征标记提取器644可以是Kiewit等人的美国专利4,697,209中所揭示的那种类型。该专利在此引述供参考。
数据存储和通信处理器630有选择地存储家庭代码阅读器642读取的辅助码和/或家庭特征标记提取器644提取的特征标记。应当注意，如果部分可读的辅助码由家庭代码阅读器642读取，那么数据存储和通信处理器630还可以存储辅助码片段(例如多级代码的一个片段或部分片段)，用于电视观众记录系统600。
在可以与家庭统计装置604类似并且可以具有一个或多个传感器638的便携式统计装置616用于统计选择家庭内或外的情况下，它所产生的数据暂时存储在随机存取存储器648内，从而可以不时地通过接口电路650(如便携式统计装置616中的第一调制解调器)和相应的接口电路652(如与数据存储和通信处理器630相关的第二调制解调器)转移到数据存储和通信处理器630。正如本领域中所熟知的那样，数据可以通过直接电连接、射频传输、脉冲红外信令等在接口电路650和652之间传送。便携式统计装置616还包括信号预处理电路640、编码阅读器642和特征标记提取器644。
如果因为没有辅助信号或辅助信号不清楚而无法从辅助码识别节目或电台，那么可以将家庭统计装置604的家庭特征标记提取器644提取的节目特征标记与家庭统计装置604、中心局装置622或位于一个或多个本地参考特征标记提取处的参考特征标记提取装置等先前提取的参考特征标记比较。节目特征标记与参考特征标记的比较可以在家庭统计装置604处、或在中心局622处或在参考特征标记提取处进行，比较结果用来识别正被观看的节目或电台。
另外，正如美国专利4,677,466中所指出的那样，提取参考特征标记的装置可以包括用于每一接收信道的节目复制装置。节目复制装置产生受监视节目的复制品，并将该复制品存储在存储器内，从而复制品可以在以后由中心局装置622的中心局计算机654检索。所以，操作人员可以在多媒体终端656上观看节目，以识别未经编码的节目。多媒体终端656可以包括图像显示器和扬声器。尽管如美国专利4,677,466中所指出的那样节目复制装置可以是VCR系统，但节目复制装置最好是一个产生所监视的节目的数字复制品的信号压缩装置。因此，数字复制品在必要时，可以通过公用交换电话网来传输，从而经压缩的数据可以用来重现至少一部分未经编码的节目的传真。操作人员可以在终端656上观看传真，用以识别未经编码的节目。
本领域中各种已知的压缩方法可以用来传输被监视的节目或电台的数字复制品。视频信号可以例如按照W.R.Zettler等人在首标为“Application ofCompactly Supported Wavelets to Image Compression”的报告中所描述的方法来压缩。声频信号可以按照J.P.Stautner在第93届声频工程协会(Audio EngineeringSociety)会议(1992年10月1-4日)上的论文中所描述的方法来压缩。然而，也可以采用其他合适的压缩技术。
此外，家庭特征标记提取器644也可以是家庭频道和/或电台检测器，以便识别所选择的频道和/或电台。所以，家庭成员对频道和/或站的选择可以用在正被观看的节目中不包括辅助码的时候。因此，除了家庭辅助码阅读器642以外，家许统计装置604内还可以包括家庭频道和/或电台检测器，从而可以在无法检测到辅助码的时候确定并收集家庭成员对频道和/或电台的选择。
当家庭频道和/或电台检测器用来取代家庭特征标记提取器644时，以及家庭成员采用远端控制器608执行控制动作时，从远端控制器608发出的信号被电视接收机和选调记录设备636的传感器638中的一个所接收。所以，如果家庭辅助码642无法从家庭一个或多个成员所选择的节目或电台所对应的节目信号中定位和/或读取有效的辅助码，则家庭频道和/或电台检测器644所检测的频道和/或电台可以取而代之，提供与家庭成员的观看习惯有关的信息。
另外，如果家庭辅助码阅读器642无法从与家庭中一个或多个成员所选择的节目或站所对应的节目信号中定位和/或读取有效的辅助码，则选调记录设备636可以安排通过采用输入装置(如远端控制器608、人员统计器606的按键开关610、话音识别传感器等)来提示这些成员进入所选择的频道和/或电台。提示可以通过采用在屏信息由电视接收机614提供，或由传感器或显示器658提供。此类传感器或显示器658可以提供伴音信号、扬声器的合成话音信息、图像显示或LED、CRT或LCD等的闪光信息。对提示的响应可以由传感器638中合适的一个或其他的话筒来接收，并存储起来，以便最终传送给中心局装置622。
应当理解，本发明可以采用许多种形式和实施例。上述实施例的描述是非限定性的，在不偏离发明范围和精神的情况下可以对这些实施例作出各种变异。例如，编码器200数量可比传输编码器220-224，特别是，如果在辅助码的传输之前辅助码知道该辅助码将经受或不经受损耗压缩的情况下。另外，如果需要，传输编码器220、222、224、接收同步电路312以及FSK译码器314的译码器电路33的功能都可以由数字信号处理器来执行。另外，本文中所使用的术语“传播”或“广输”的意思是两个点或多个点之间的信号传递。例如，广播电台之间的、两个有线电视台之间的、广播电台或有线电视站与住宅商业设施或工业设施之间的、VCR或其他磁带机、盒式磁带机、盒式磁盘机、光盘机、计算机或固体播放机与接收机或其他显示器之间的信号传递。可以是通过空中的、通过电缆的、通过卫星链路的或通过传导媒体的等等。
尽管上面描述了本发明的实施例，但在不偏离其他特征的相应使用时，可以对上述实施例作各种修改、变异和替换，也可以在本发明某些例子中采用其他某些特征。另外，正如在权利要求中所使用的那样，声频信号源可以包括电视节目、无线电节目、无线电频道和/或电视频道、歌曲、CD、激光视盘、磁带、计算机、计算机程序、交互性节目、游戏、节目原创者、网络、本地电台、辛迪加经营者有线电视公司等。此外，本发明也可以用于确定调谐器所选调的频道的信号注人系统。因此，应当在广泛的意义上并采用与本发明的范围一致的方式来理解后文中的权利要求。

Claims (71)

1．一种广播合成信号的系统，所述合成信号含有加到声频信号源所产生的声频信号上的经编码的辅助码，其特征在于，所述系统包含：
声频信号监视装置，用来监视所述声频信号，并每一次出现在所述声频信号的感觉熵包络内加入所述经编码的辅助码的机会时产生控制信号；
编码装置，响应于所述控制信号，用所述经编码的辅助码对所述声频信号进行编码，从而形成所述合成信号；
发送装置，用来在一广播信道内发送所述合成信号。
2．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述声频信号监视装置包含神经网络。
3．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述声频信号监视装置包含硬线连线的模拟神经网络。
4．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述识别码是经FSK调制的辅助码。
5．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述合成信号包含电视伴音信号，并且所述发送装置包含电视发射机。
6．如权利要求1所述的系统，其特征在于，它还包含多个声频信号源和多个辅助码，每一所述辅助码唯一地与所述声频信号源中的一个相关。
7．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述声频信号监视装置、所述编码装置和所述发送装置位于家庭内。
8．一种监视合成信号的广播的系统，所述合成信号包含加到声频信号源产生的声频信号上的辅助码，所述辅助码在出现所述声频信号的感觉熵包络内加上所述辅助码的机会时被加到所述声频信号上，所述辅助码含有与所述声频信号源相关的标识辅助码，其特征在于，所述系统包含：接收所述发送的合成信号的合成信号接收装置，从所述声频信号中检测所述标识辅助码的检测装置，在存储器中存储所述标识辅助码的存储装置以及将所述存储的标识辅助码传递到远端中心局的通信装置。
9．如权利要求8所述的系统，其特征在于，它还包含具有输出的时钟，并且所述存储装置在所述存储器内存储所述时钟输出，所述时钟输出代表检测所述标识辅助码的时间。
10．如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统监视被监视的接收机，并且所述标识辅助码是经FSK调制的辅助码。
11．如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统监视被监视的接收机，并且所述被监视的接收机位于家庭内。
12．如权利要求8所述的系统，其特征在于，它还包含多个声频信号源和多个辅助码，每一所述辅助码唯一地与所述声频信号源中的一个相关。
13．一种监视合成信号的传输的系统，所述合成信号包含加到声频信号源所传输的声频信号上的经编码的辅助码，其特征在于，所述系统包含：
声频信号监视装置，用来监视所述声频信号，并在出现所述声频信号的感觉熵包络内加上所述经编码的辅助码的机会时产生控制信号；
编码装置，它响应于所述控制信号，用所述经编码的辅助码对所述声频信号进行编码，从而形成所述合成信号；
发送装置，用来在一广播信道中发送所述合成信号；
用来接收所述传送的合成信号的合成信号接收装置，从所述声频信号中检测所述辅助码的检测装置，在存储器内存储所述辅助码的存储装置，以及将所述存储的辅助码传递到远端点的通信装置。
14．如权利要求13所述的系统，其特征在于，它还包含具有输出的时钟，并且所述存储装置在所述存储器内存储所述时钟输出，所述时钟输出代表检测所述辅助码的时间。
15．如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述声频信号监视装置包含神经网络。
16．如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述声频信号监视装置包含硬线连接的模拟神经网络。
17．如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述标识辅助码是经FSK调制的辅助码。
18．如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统监视被监视的接收机，并且所述被监视的接收机位于家庭内。
19．如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述合成信号包含电视伴音信号，并且所述发送装置包含电视发射机。
20．如权利要求13所述的系统，其特征在于，它还包含多个声频信号源和多个辅助码，所述辅助码中的每一个唯一地与所述声频信号源中的一个相关。
21．一种形成合成信号的方法，其特征在于，所述方法包含：
用声频信号监视装置监视声频信号，并在检测到在所述声频信号的感觉熵包络内加入辅助码的机会时提供控制信号；
响应于所述控制信号，在所述声频信号中加入所述辅助码，从而所述辅助码与声频信号联合，形成所述合成信号。
22．如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述声频信号监视装置包含神经网络。
23．如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述声频信号监视装置包含硬线连接的模拟神经网络。
24．如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述标识辅助码是经FSK调制的辅助码。
25．如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述合成信号包含电视伴音信号。
26．如权利要求21所述的方法，其特征在于，它还包含多个声频信号源和多个辅助码，所述辅助码中的每一个唯一地与所述声频信号源中的一个相关。
27．一种监视合成信号的传输的方法，所述合成信号含有在声频信号源处产生的声频信号和在感觉熵包络内加入所述声频信号中的标识辅助码，所述标识辅助码与所述声频信号源联合，所述合成信号是从一发送地点发送的，其特征在于，所述方法包含：
在所述监视地点处接收所述发送的合成信号；
在所述接收地点处从所述合成信号检测标识辅助码，并将所述检测的标识辅助码存储在存储器内；以及
将所述存储的标识辅助码传送到中央计算机。
28．如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述标识辅助码是经FSK调制的辅助码。
29．如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述监视地点位于家庭内。
30．如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述合成信号包含电视伴音信号。
31．如权利要求27所述的方法，其特征在于，它还包含多个声频信号源和多个辅助码，所述辅助码中的每一个唯一地与所述声频信号源中的一个相关。
32．如权利要求27所述的方法，其特征在于，代表从合成信号中检测所述识别辅助码的所述时间的时间数据是与所述标识辅助码一起存储，并存储在所述存储器中。
33．一种监视合成信号的方法，其特征在于，所述方法包含：
用声频信号监视装置监视声频信号，并在检测到在所述声频信号的感觉熵包络内加入标识辅助码的机会时提供控制信号；
响应于所述控制信号，在所述声频信号中加入所述标识辅助码，所述标识辅助码与所述声频信号的源相关；
从一发送地点发送所述合成信号；
在一监视地点接收所述发送的合成信号；
在所述接收地点处从所述合成信号检测所述标识辅助码；
将所述存储的标识辅助码传送到远端中央计算机。
34．如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述声频信号监视装置包含一神经网络。
35．如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述声频信号监视装置包含一硬线连接的模拟神经网络。
36．如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述标识辅助码是经FSK调制的辅助码。
37．如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述监视地点位于家庭内。
38．如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述合成信号包含电视伴音信号。
39．如权利要求33所述的方法，其特征在于，它还包含多个声频信号源和多个辅助码，所述辅助码中的每一个唯一地与所述声频信号源中的一个相关。
40．如权利要求33所述的方法，其特征在于，代表从合成信号中检测所述标识辅助码的所述时间的时间数据与所述标识辅助码一起存储在所述存储器中。
41．如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述发送地点位于家庭内。
42．如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述监视地点和所述发送地点位于家庭内。
43．如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述发送地点是电视节目信号的发射机，而所述监视地点位于家庭内。
44．一种将辅助码和节目声频信号组合以形成合成信号的系统，所述节目声频信号是由节目声频信号源产生的，所述辅助码标识要由观众接收的广播节目，其特征在于，所述系统包含：
声频信号监视装置，用来监视所述节目声频信号，并在检测到在所述节目声频信号的感觉熵包络内加入所述辅助码的机会时产生控制信号；
插入装置，用来响应于所述控制信号，在所述节目声频信号中插入所述辅助码，从而在所述节目声频信号的感觉熵包络内插入所述辅助码，形成所述合成信号。
45．如权利要求44所述的系统，其特征在于，所述声频信号监视装置在检测所述节目声频信号的感觉熵包络中出现加入所述辅助码的机会时采用一组规则。
46．如权利要求45所述的系统，其特征在于，所述规则包括：(1)任何使得可以进行辅助码传输的浪涌必须长于一预定的最小值，(2)自末次传输起必须已经经过了预定的最短时间，以及(3)除非预定时间内衰落已经达到了低于一预定电平，否则不允许进行传输。
47．如权利要求44所述的系统，其特征在于，所述规则还包括：(4)在笑或拍的预定时间内不允许进行传输，以及(5)如果在高、低电平传输之间的5秒时间内没有传输的进行，则允许进行传输。
48．如权利要求44所述的系统，其特征在于，它还包含检测装置，用来检测所述辅助码，以便记录用所述辅助码编码的节目的观众。
49．如权利要求44所述的系统，其特征在于，它还包含检测装置，用来检测所述辅助码，以便确认用所述辅助码编码的节目的广播。
50．如权利要求44所述的系统，其特征在于，所述辅助码是经FSK调制的辅助码。
51．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述识别码是扩展频谱辅助码。
52．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述声频信号监视装置、所述编码装置和所述发送装置位于专用区域内。
53．如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述标识辅助码是扩展频谱辅助码。
54．如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述合成信号接收装置、所述检测装置和所述存储装置位于专用区域内。
55．如权利要求8所述的系统，其特征在于，它还包含在无法检测到所述辅助码的时候确定声频信号源的装置。
56．如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述标识辅助码是扩展频谱辅助码。
57．如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述合成信号接收装置、所述检测装置和所述存储装置位于专用区域内。
58．如权利要求13所述的系统，其特征在于，它还包含在无法检测到所述标识辅助码的时候确定声频信号源的装置。
59．如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述合成信号包含无线电声频信号。
60．如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述标识辅助码是扩展频谱辅助码。
61．如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述步骤是在专用区域内执行的。
62．如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述合成信号包含无线电声频信号。
63．如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述标识辅助码是扩展频谱辅助码。
64．如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述监视地点位于专用区域内。
65．如权利要求27所述的方法，其特征在于，它还包含在无法检测到所述标识辅助码的时候确定声频信号源的步骤。
66．如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述合成信号包含无线电声频信号。
67．如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述标识辅助码是扩展频谱辅助码。
68．如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述监视地点位于专用区域内。
69．如权利要求33所述的方法，其特征在于，它还包含在无法检测到所述标识辅助码的时候确定声频信号源的步骤。
70．如权利要求44所述的系统，其特征在于，所述辅助码是扩展频谱辅助码。
71．如权利要求44所述的系统，其特征在于，它还包含在无法检测到所述辅助码的时候确定节目声频信号源的装置。
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