DE1000452B

DE1000452B - Method for the objective measurement of stationary room and line noises in telephone systems

Info

Publication number: DE1000452B
Application number: DES46201A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz Koschel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-10-31
Filing date: 1955-10-31
Publication date: 1957-01-10

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Übertragungsgüte beim Fernsprechen richtet sich einerseits nach den elektroakustischen Übertragungseigenschaften des Fernspreehsystems, andererseits wird sie durch die Eigenarten des menschlichen Gehörs und der Sprache bestimmt. Es ist seit längerem bekannt, aus diesem Grunde bei allen in Frage kommenden Meßverfahren die subjektive Methode zu verwenden, d. h., der Teilnehmer selbst gibt bewußt oder unbewußt eine Beurteilung des Fernsprechsystems ab. Es ist beispielsweise möglich, die Übertragungsgüte nach der sogenannten Rückfragehäufigkeit zu werten. Dabei wird die Anzahl der gestellten Rückfragen gewertet. Bei Steigerung der Übertragungsgüte wird dieRückfragehäufigkeit kleiner. Zur Auswertung des Verfahrens ist eine mühselige statistische Arbeit erforderlich. Ferner bedingt die Eigenart des Prüfverfahrens eine lange Meßzeit, so daß man aus betrieblichen Gründen von der Möglichkeit der Bewertung nach der sogenannten »Rückfragehäufigkeit« abging.The transmission quality in telephony depends on the one hand on the electroacoustic transmission properties of the telephony system, on the other hand, it is determined by the peculiarities of the human Determined by hearing and language. It has been known for a long time, for this reason with everyone in The question of measuring methods to use the subjective method, d. i.e., the participant himself consciously or unconsciously gives an assessment of the telephone system. For example, it is possible to evaluate the transmission quality according to the so-called frequency of inquiries. The number of questions asked. As the transmission quality increases, the number of inquiries decreases. Laborious statistical work is required to evaluate the method. Furthermore, the Peculiarity of the test procedure a long measuring time, so that one for operational reasons of the possibility the evaluation according to the so-called »frequency of inquiries«.

Ein weiteres Verfahren, das in seiner Handhabung wesentlich einfacher ist, bildet die Feststellung des Prozentsatzes der richtig verstandenen Silben oder Laute, die »Verständlichkeit«. Bei geringen Verzerrungen gewährleistet dieses Verfahren jedoch nicht die erforderliche Genauigkeit. Es ist deshalb auch bekannt, durch Dämpfungsvergleich mit einem verzerrungsfreien Normalsystem eine Ersatzdämpfung für die gleiche Lautverständlichkeit zu ermitteln. Diese Methode wurde inzwischen vom CCIF durch Einführung des Verfahrens zur Bestimmung der Ersatzdämpfung (AEN) mit Hilfe eines neuen Fernsprechnorrnalsystems, des Ersatzdämpfungseichkreises ARAEN verwirklicht. Der Meßaufwand der aufgeführten Anordnung ist jedoch so hoch, daß eine allgemeine Einführung bei allen an einer Messung interessierten Stellen kaum möglich ist.Another method that is much easier to use is the determination of the Percentage of correctly understood syllables or sounds, the "intelligibility". With little distortion however, this procedure does not guarantee the required accuracy. It is therefore also known, by comparing attenuation with a distortion-free normal system, an equivalent attenuation for the same sound intelligibility. This method has since been carried out by the CCIF Introduction of the procedure for determining the equivalent attenuation (AEN) with the help of a new telephone normal system, of the ARAEN replacement damping circuit. The measurement effort of the listed However, the arrangement is so high that a general introduction to anyone interested in a measurement Make is hardly possible.

Bei der Netzplanung sind weiterhin die Werte der Bezugsdämpfung für eine Beurteilung der Übertragungsgüte maßgebend. Die Messung erfolgt als Lautstärkevergleich zwischen einem zu messenden Teilnehmeranschhiß und einem Eichkreis (SFERT). Die Meßmethode des subjektiven Lautstärkervergleich-s erfordert aber zur Durchführung geschultes Personal und eine relativ lange Meßzeit, so daß eine Anwendung zur serienmäßigen Prüfung von einer größeren Anzahl von Anlagen sehr langwierig und darüber hinaus mit starken Unsicherheitsfaktoren behaftet ist. Eine wesentliche Verbesserung der Übertragungsgüte der Fernsprechsysteme ist erst zu erreichen, wenn sämtliche im Rahmen der Anlage verwendeten Teile, vor allem auch, die Teilnehmerapparate in der Fertigung und im Betrieb genau meßtechnisch zu erfassen und zu überprüfen sind.When planning the network, the values of the reference attenuation are also used to assess the transmission quality authoritative. The measurement is carried out as a volume comparison between one to be measured Subscriber connection and a calibration circuit (SFERT). The measurement method of the subjective volume comparison-s but requires trained personnel and a relatively long measurement time to carry out, so that a Application for the serial testing of a large number of systems very tedious and is also fraught with strong uncertainty factors. A significant improvement in the quality of transmission The telephone systems can only be reached when all are within the scope of the system used parts, above all, the subscriber apparatus in production and operation exactly are to be measured and checked.

Verfahren zur objektiven MessungObjective measurement method

stationärer Raum- und Leitungsgeräuschestationary room and line noises

in Fernsprechsystemenin telephone systems

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 4Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 4

Dr.-Ing. Heinz Koschel, München,
ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Heinz Koschel, Munich,
has been named as the inventor

Dies läßt sich nur mit einem geeigneten objektiven Meßverfahren erreichen.This can only be achieved with a suitable objective measuring method.

Bei den bekannten subjektiven Meßmethoden, mit denen die Rückhöribezugsdämpfung für Raumgeräusche festgestellt werden kann, werden zwei Meßsysteme verwendet. Das erstere wird gebildet durch den bereits erwähnten. Normal- bzw. Eichkreis (SFERT) und das zweite durch den zu messenden normalen Teilnehmerapparat. Durch Betonen der den beiden Systemen zugehörigen Mikrofone wird einerseits über das Sende- und Empfangssystem des Eichkreises ein Geräuschspektrum bestimmter Lautstärke gegeben. Vom Mikrofon des zu messenden Teilnehmerapparates wird ebenfalls ein Geräusch bestimmter Lautstärke aufgenommen und entweder zum Telefon eines zweiten Apparates weitergegeben (totale Dämpfung) ader zum eigenen Telefon weitergeleitet (Rückhörbezugsdämpfung). Der Wert der vorhandenen Rückhörbezugsdämpfung läßt sich durch Vergleich der an den beiden Telefonen (Eichkreis- und Teilnehmertelefon) herrschenden Lautstärke des Geräusches und durch Einregelung des Dämpfungswertes der Eichleitung des Eichkreises ermitteln. Bei Übereinstimmung der Lautstärke der an beiden Telefonen auftretenden Geräusche ist der Wert der auftretenden Bezugsdämpfung mit dem eingeregelten Dämpfungswert der Eichleitung identisch.In the case of the known subjective measurement methods with which the back-hearing reference attenuation for room noises can be determined, two measurement systems are used used. The former is formed by the one already mentioned. Normal or calibration circle (SFERT) and the second by the normal subscriber set to be measured. By emphasizing the Microphones belonging to both systems are on the one hand via the transmission and reception system of the calibration circuit given a sound spectrum of a certain volume. From the microphone of the subscriber set to be measured a sound of a certain volume is also recorded and either to the Telephone of a second device passed on (total attenuation) or forwarded to your own telephone (Sideline reference attenuation). The value of the existing sidetracking reference attenuation can be passed through Comparison of the volume of the on the two telephones (calibration circuit and subscriber telephone) Determine the noise and by adjusting the attenuation value of the attenuator of the calibration circuit. at Correspondence of the volume of the noises occurring on both telephones is the value of the occurring Reference attenuation is identical to the adjusted attenuation value of the attenuator.

Der meßtechnische Aufwand für objektive Meßverfahren zur Ermittlung der Bezugsdämpfung kann relativ klein gehalten werden, wenn als künstlicheThe metrological effort for objective measurement methods to determine the reference attenuation can be kept relatively small if called artificial

Sprache nicht ein Frequenzgemisch, sondern ein gleitender Sinuston verwendet wird. Dabei wirken die Teilfrequenzbänder der Sprache zeitlich nacheinander auf das Meßobjekt und das Anzeigegerät. Mit Hilfe des objektiven Bezugsdämpfungsmeßplatzes gemäß Fig. ι lassen sich die Sende- und Empfangsbezugsdämpfung für die in der Praxis erforderlichen Toleranzen genügend genau bestimmen. Der elektrische Sendeteil· ES sendet einen Heulton aus, der die Frequenzen von 200 bis 4000 Hz und zurück mit einer Frequenzabstuifung von 1 Hz durchläuft. Der menschliche Mund wird am Bezugsdämpfungsmeßpktz durch den künstlichen Mund KM ersetzt. Der Fernsprechapparat F und die Speiseschaltung Sp (LGW) sind im Bezugsdämpfuingsmeßplatz fest nachgebildet und entsprechen dem Teilnehmersystem. Durch den Hochpaß HP werden die zum elektrischen Empfangsteil Empf geleiteten Meßspannungen von dem Geräuschspannungsmesser Ger.Sp ferngehalten. Mit diesem wird die Störmodulation des Kohlemikrofons ermittelt. Im elektrischen Empfangsteil Empf wird jedes einfallende Spannungselement U (f · dt) nach dem Wurzelgesetz bewertet. Auf dem Pegelbildgerät PG lassen sich die Frequenzanteile der auftretenden Geräuschfrequenzen sichtbar machen. Durch die beiden gekuppelten Schalter Si und S2 ist die erforderliche Umschaltung zur Messung der Sendebezugsdämpfung (Stellung 1) oder der Empfangsbezugsdämpfung (Stellung 2) gegeben. Bei Schalterstellung 3 ist zwischen dem elektrischen Sendfeteil und dem Empfangsteil ein Leitungsvierpol VX eingeschaltet, so daß auch die Beziugsdämpfung eines Vierpole mit dem Bezugsdämpfutigsmeßplatz ermittelt werden kann. Die totale Bezugsdämpfung (vollständige Systeme) und die Rüekhörbezugsdämpfung für Sprache werden ebenfalls relativ leicht durch den Bezugsdämpfungsmeßplatz gemäß Bild 1 angezeigt.Speech is not a frequency mixture, but a sliding sine tone is used. The sub-frequency bands of speech act one after the other on the test object and the display device. With the aid of the objective reference attenuation measuring station according to FIG. 1, the transmission and reception reference attenuation can be determined with sufficient accuracy for the tolerances required in practice. The electrical transmitter part · ES emits a wailing tone that runs through the frequencies from 200 to 4000 Hz and back with a frequency gradation of 1 Hz. The human mouth is replaced by the artificial mouth KM at the reference damping measurement point. The telephone set F and the feed circuit Sp (LGW) are permanently reproduced in the reference damping measuring station and correspond to the subscriber system. The high-pass filter HP keeps the measuring voltages conducted to the electrical receiving part Empf away from the noise voltmeter Ger.Sp. With this the interference modulation of the carbon microphone is determined. In the electrical receiving part REC, each incident voltage element U (f · dt) is evaluated according to the square of the square root. The frequency components of the noise frequencies occurring can be made visible on the level display device PG. The two coupled switches Si and S2 provide the necessary switching for measuring the transmit reference attenuation (position 1) or the receive reference attenuation (position 2). In switch position 3, a four-pole line VX is switched on between the electrical transmitting part and the receiving part, so that the reference attenuation of a four-pole can also be determined with the reference damping measuring station. The total reference attenuation (complete systems) and the backlash reference attenuation for speech are also displayed relatively easily by the reference attenuation measuring station according to Figure 1.

Bei der Messung der Rüekhörbezugsdämpfung für Raumgeräusche ist eine Anwendung der obenerwähnten Meßanordnung nicht mögliich. Bisher verwendete man daher für Messungen dieser Art die eingangs erwähnte subjektive Meßmethode, die in Fig. 2 a dargestellt wird. Nimmt man an, daß Raumgeräusche mit 60 db auf die Mikrofone der beiden zu vergleichenden Anordnungen treffen, so wird, da die Leitungsdämpfung der Eiehleitung gleich ο Ν ist, die am Normaltelefon N abgestrahlte Lautstärke wesentlich höher als die vom Telefon X des zu messenden Teilnehmerapparates sein. Durch Angleichung der beiden Leitungsdämpfungen durch Veränderung der Eichleitung B ist ein gegenseitiger Lautstärkeabgleich der abgestrahlten Spraclhifrequenzen möglich.When measuring the back hearing reference attenuation for room noises, it is not possible to use the above-mentioned measuring arrangement. So far, the aforementioned subjective measurement method, which is shown in FIG. 2a, has therefore been used for measurements of this type. Assuming that room noises of 60 db hit the microphones of the two arrangements to be compared, since the line attenuation of the single line is equal to ο Ν, the volume emitted by the normal telephone N will be significantly higher than that of the telephone X of the subscriber set to be measured . By adjusting the two line attenuations by changing the attenuator B , a mutual volume adjustment of the radiated speech frequencies is possible.

Die Erfindung gibt dagegen eine Möglichkeit an, eine objektive Messung der Rüekhörbezugsdämpfung bei Raumgeräuschen durchzuführen, ferner ganz allgemein stationäre Raum- und Leitungsgeräusehe in Fernsprechsystemen obj ektiv zu messen. Da die Teilnehmermikrofone amplituden- und frequenzabtiängig' sind, ist die Einwirkung von Geräusch anders als die von Sprache. Im allgemeinen ist das Rückhören für Geräusch geringer, d. h., die bei Geräusch auftretende höhere Dämpfung ist entscheidend für die Verdeckungsmöglichkeit der empfangenen Sprache durch das bei Rückhören aufgenommene Raumgeräusch. In Fig. 2 b ist die Meßanordnung gemäß der Erfindung im Prinzip dargestellt. Es wird dabei zugrunde gelegt, daß, wie bei den bisher ausgeführten subjektiven Rückhörbezugsdämpfungsmessungen, die zu messende Rüekhörbezugsdämpfung für Raumgerausche von etwa 60 db mit einem normalisierten stationären Raximgeräusc'h ausgeführt wird, dessen Amplitudenspektrum nach Hoth dem mittleren Geräuschspektrum einer größeren Zahl von Fernsprechstellen angenähert ist. Grundsätzlich tritt bei der Messung die Schwierigkeit auf, daß nur eine Untersuchung an stationären Geräuschen mit einigen Sekunden konstant 'bleibendem Ampilitudenspektrum ausgeführt werden kann. Bei Verwendung des gemäß vorliegender Erfindung vorgesehenen Analysiervorsatzes AV zur direkten Anzeige der Rückhördämpfung für Raumgeräusche ist eine direkte Erfassung der gewünschten Meßgrößen möglich. Jedoch ist die Anwendung der Erfindung nicht an die im vorliegenden Ausführungsbeispiel angeführten Bedingungen gebunden. So kann die Geräuscheinwirkung natürlich auch unter anderen Umständen erfolgen. Als Grenzbedingungen können ein Hallraum und ein schalltoter Raum angenommen werden. Durch Einsatz des künstlichen Ohres als SFERT-Sendesystem kann der Analysiervorsatz AV so geeicht werden, daß das Raumgeräusch am elektrischen Empfangsteil Empf den Pegel ο N erreicht. Der auf den Fernhörer des Fernsprechsystems infolge des Mithörens am Mikrofon übertragene Geräuschpegel wird über das künstliche Ohr KO und den Eichmeßumschalter S zum Analysiervorsatz AV übertragen. Dabei ist es erforderlich, daß das Eigenrauschen des künstlichen Ohres genügend klein ist. Demgemäß wird zweckmäßig das Band im Analysiervorsatz auf 200 bis 4000 Hz begrenzt. Über den vorher geeichten Analysiervorsatz, der in Fig. 3 a eingehend dargestellt ist, wird das auftretende Frequenzband in viele schmale Frequenzbänder zerlegt und zum elektrischen Empfangsteil weitergeleitet. Im Analysiervorsatz wird außerdem eine Bewertung der auftretenden Amplitudenanteile des Geräusches vorgenommen. Bei eingehenden Betrachtungen der im Analysiervorsatz auftretenden Vorgänge ergibt sich folgendes Bild:The invention, on the other hand, provides a possibility of carrying out an objective measurement of the back hearing reference attenuation in the case of room noises, and also of objectively measuring stationary room and line noises in telephone systems in general. Since the participant microphones are amplitude and frequency dependent, the effect of noise is different from that of speech. In general, the back-listening is less for noise, ie the higher attenuation that occurs in the case of noise is decisive for the possibility of masking the received speech by the room noise picked up during back-listening. In Fig. 2b, the measuring arrangement according to the invention is shown in principle. It is based on the fact that, as in the case of the subjective back-hearing reference attenuation measurements carried out so far, the back-hearing reference attenuation to be measured for room noises of about 60 db is carried out with a normalized stationary Raximgeräusc'h, the amplitude spectrum of which, according to Hoth, approximates the mean noise spectrum of a larger number of telephone stations . In principle, the difficulty arises with the measurement that only an examination of stationary noises with an amplitude spectrum that remains constant for a few seconds can be carried out. When using the analysis attachment AV provided according to the present invention for the direct display of the back hearing loss for room noises, a direct detection of the desired measured variables is possible. However, the application of the invention is not tied to the conditions specified in the present exemplary embodiment. The effect of the noise can of course also take place under other circumstances. A reverberation room and an anechoic room can be assumed as boundary conditions. By using the artificial ear as an SFERT transmission system, the analysis attachment AV can be calibrated in such a way that the room noise at the electrical receiver unit REC reaches level ο N. The noise level transmitted to the handset of the telephone system as a result of listening in on the microphone is transmitted via the artificial ear KO and the calibration switch S to the analysis attachment AV . It is necessary that the inherent noise of the artificial ear is sufficiently small. Accordingly, the band in the analysis attachment is expediently limited to 200 to 4000 Hz. Via the previously calibrated analyzer, which is shown in detail in Fig. 3a, the occurring frequency band is broken down into many narrow frequency bands and passed on to the electrical receiving part. In addition, an evaluation of the amplitude components of the noise is carried out in the analysis attachment. A detailed examination of the processes occurring in the analysis attachment results in the following picture:

Vom Meßobjekt gelangt zum Eingang A des Analysiervorsatzes AV das Raumgeräusch und wird im Modulator M, nachdem es über einen Vorverstärker VV geführt worden ist, mit einem Frequenzgemisch des Heultongenerators HG moduliert. Von einem 10-kHz-Sender Se wird ein reiner Sinuston gegeben, wodurch die eben erwähnten Vorteile, ein zeitliches Nacheinanderauftreffen der Teilfrequenzbänder der Sprache auf Meßobjekt und Anzeigegerät, erreicht werden. Über einen Bandpaß BP und einen Endverstärker EV werden die im Analysator geteilten Frequenzteile zum elektrischen Anzeigeteil geleitet und dort angezeigt. Der abgelesene Dämpfungswert ist der subjektiv ermittelten Rüekhörbezugsdämpfung für Geräusche vergleichbar. Es genügt bereits eine Aufspaltung in relativ grobe Frequenzanteile im Analysator. Die im Empfangsteil des Bezugsmeßdämpfungsmeßplatzes eingeführte Gleichrichtung nach einem Wurzelgesetz ermöglicht eine annähernd richtige Bewertung sämtlicher ankommenden Teilkomponenten. Dort werden diese ebenfalls zeitlich zu der Lautheit der Gesamtgeräusche addiert, wenn die Teilkomponenten zeitlich nacheinander einwirken wie beim Heulton der künstlichen Sprache. Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß mit Hilfe des Heultons nach entsprechender Frequenztransponierung die Teilkomponenten des stationären Raumgeräusches innerhalb der Ablaufzeit von etwa einer V2 Sekunde zeitlich nacheinander in einem Bandpaß BP ausgefiltert werden. Der zeitliche Ablauf des Heultons ist mit dem Lautheitsspektrum nicht verzerrter Sprache vergleich-The room noise reaches the input A of the analyzer attachment AV from the test object and is modulated in the modulator M, after it has been passed through a preamplifier VV , with a frequency mixture from the howling tone generator HG. A pure sine tone is emitted by a 10 kHz transmitter Se , which achieves the advantages just mentioned, namely that the partial frequency bands of speech hit the test object and the display device one after the other. The frequency parts divided in the analyzer are passed through a bandpass filter BP and an output amplifier EV to the electrical display part and displayed there. The attenuation value read off is comparable to the subjectively determined back hearing reference attenuation for noises. It is sufficient to split it up into relatively coarse frequency components in the analyzer. The rectification introduced in the receiving part of the reference damping measuring station according to a law of the square root enables an approximately correct evaluation of all incoming subcomponents. There these are also added in time to the loudness of the overall noise if the subcomponents act one after the other, as is the case with the howling sound of artificial speech. This is done according to the invention in that with the help of the howling after corresponding frequency transposition, the subcomponents of the stationary room noise are filtered out one after the other in a bandpass filter BP within the elapsed time of approximately one V2 second. The timing of the howling is comparable to the loudness spectrum of undistorted speech.

bar. Daher muß gegebenenfalls im Analysator eine gewisse zusätzliche Bewertung des Frequenzganges für das Raumgeräusch eingeführt werden.bar. Therefore, a certain additional evaluation of the frequency response may have to be carried out in the analyzer for room noise.

Es ist weiterhin möglich, das Geräwschspektrum im Pegelbildgerät PG sichtbar zu machen. Dadurch wird eine zusätzliche Beurteilung des Rückhörens ermöglicht. Als waagerechte Ablenkung dient im Pegelbild dieses Geräts die jeweilige Heultonfrequenz (vgl. Fig. 3 b), als senkrechte Ablenkung die Amplitude des bei diesem Heulton angezeigten Frequenzanteils des Geräuschspektrums. In Fig. 3 b werden in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Heultonfrequenz die Frequenzanteile /1 des Heultongenerators und /2 des Bandpasses BP angezeigt. Die Überlagerung ergibt das Diagramm /3. Daraus ist ersichtlich, daß eine relativ starke Abflachung und zeitliche Ausdehnung der einzelnen Frequenzanteile stattfindet.It is also possible to make the noise spectrum visible in the level display device PG. This enables an additional assessment of the side hearing. The respective howling tone frequency (cf. FIG. 3 b) serves as the horizontal deflection in the level diagram of this device, and the amplitude of the frequency component of the noise spectrum displayed with this howling tone serves as the vertical deflection. In FIG. 3 b, the frequency components / 1 of the howling tone generator and / 2 of the bandpass filter BP are displayed as a function of the respective existing howling tone frequency. The overlay results in diagram / 3. It can be seen from this that there is a relatively strong flattening and temporal expansion of the individual frequency components.

Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich überall da mit Erfolg anwenden, wo eine objektive MessungThe method according to the invention can be used with success wherever an objective measurement

der Rückhörbezugsdämpfung von Fernsprechteilnehmergeräten für Raumgeräusche erforderlich wird.the sideline reference attenuation of telephone subscriber devices for room noise is required.

Claims

PATENT CLAIM:

A method for the objective measurement of stationary room and line noises in telephone systems, in particular the back-listening reference attenuation for room noises, characterized in that the noise components contained in the sound emitted by the telephone receiver are picked up via an artificial ear and divided into narrow frequency bands {Δ f) in an analyzer their amplitude is evaluated successively in time in a subsequent display device according to the loudness function and then added to a total loudness value according to the subjective perception when hearing noises by integration over time.

1 sheet of drawings

® 609 740/286 12.56