DE102008018615B3 - Apparatus and method for generating a monitor sound - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Generierung eines Mithörtons (84), insbesondere zur Anwendung in der Luft- und Raumfahrttechnik. Die Vorrichtung umfasst eine Sprechgarnitur (50) mit Mikrofon und Ohrhörer, zum Erfassen eines Ursprungs-Signals (80) und zur Wiedergabe eines Mithörtons (84), eine Kommunikationsanlage (43, 40) zum Anschluss und zur Steuerung der Sprechgarnitur (50) und ein Sende/Empfangs-Modul (20). Die Vorrichtung zur Generierung des Mithörtons (84) ist dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem eine Vergleichseinrichtung (60) umfasst, welche sowohl das in das Sende/Empfangs-Modul (20) eingehende Signal (81), als auch das tatsächlich von dem Sende/Empfangs-Modul (20) gesendete Signal (82) erhält, und feststellt, dass das Ursprungs-Signal (80) gesendet wird. In diesem Fall weist die Vergleichseinrichtung (60) die Kommunikationsanlage (43, 40) an, das Ursprungs-Signal (80) als Mithörton (84) über den Ohrhörer der Sprechgarnitur (50) auszugeben.The invention relates to a device and a method for generating a Mithörtons (84), in particular for use in aerospace engineering. The device comprises a headset (50) with microphone and earphones, for detecting a source signal (80) and for playing a Mithörtons (84), a communication system (43, 40) for connection and control of the headset (50) and a Transceiver module (20). The device for generating the monitoring sound (84) is characterized in that it also comprises a comparison device (60) which transmits both the signal (81) received in the transmission / reception module (20) and that actually transmitted by the transmission / Receive module (20) receives transmitted signal (82), and determines that the originating signal (80) is sent. In this case, the comparator (60) instructs the communication equipment (43, 40) to output the originating signal (80) as a sidetone (84) via the earphone of the headset (50).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Generierung eines Mithörtons, insbesondere zur Anwendung in der Luft- und Raumfahrttechnik.The The invention relates to an apparatus and a method for generating a monitor, in particular for use in aerospace engineering.
In Luftfahrzeugen, wie z. B. Hubschraubern oder Flugzeugen, ist es üblich, dass ein zu übermittelndes Sprachsignal einem Bediener in seinem Kopfhörer zurückgekoppelt wird. Dies hat zum einen ergonomische Gründe, denn aufgrund des hohen Geräuschpegels kann der Bediener häufig seine gesprochenen Worte nicht hören, was im Allgemeinen zu Sprechunsicherheiten führt. Zum anderen sind damit aber auch sicherheitsrelevante Aspekte verbunden, denn dieses Verfahren wird speziell in der Luftfahrt dazu verwendet, um der Besatzung zu indizieren, dass das abzusetzende Sprachsignal auch tatsächlich übertragen wird. Diese Art der Rückkopplung ist üblicherweise auch für die Luftfahrtzulassung erforderlich. Sie wird dadurch realisiert, dass in der Endstufe des Senders das zu sendende Signal demoduliert und an die Hörmuschel des Sprechgeschirrs reflektiert wird. Dieses reflektierte Signal wird im Allgemeinen Mithörton genannt.In Aircraft, such. As helicopters or aircraft, it is common that a to be transmitted Voice signal is fed back to a server in his headset. this has ergonomic reasons because of the high noise level the operator can often do not hear his spoken words, which generally leads to speech uncertainties. The other is with it but also safety-related aspects, because this procedure is used especially in aviation to the crew to indicate that the voice signal to be transmitted actually transmitted becomes. This type of feedback is usually also for the aeronautical license required. It is realized by in the final stage of the transmitter, the signal to be transmitted demodulates and to the earpiece of the speechware is reflected. This reflected signal is generally sidetone called.
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Durch die Tatsache, dass das zu sendende Signal erst an der Endstufe des Senders des Sende/Empfangs-Moduls abgegriffen und reflektiert wird, kann sichergestellt werden, dass ein Mithörton nur dann generiert wird, wenn das Signal auch wirklich gesendet wird. Dadurch wird die Besatzung umgehend über mögliche Sendeprobleme informiert.By the fact that the signal to be sent only at the output stage of the Transmitter of the transmit / receive module is tapped and reflected, can ensuring that a sidetone is only generated if the signal is actually sent. This will make the crew immediately over possible Transmission problems informed.
Andererseits führt diese späte Reflektion jedoch auch dazu, dass sich Verzögerungen zwischen der Aufnahme des Sprachsignals und dem reflektierten Mithörton ergeben, welche sich für die Besatzung, insbesonde re den Sprecher, als störend erweisen, da sie als unangenehmes „Echo" wahrgenommen werden und den Sprachfluss stark hemmen. Untersuchungen in einem Sprachlabor haben ergeben, dass Verzögerungen des Mithörtons ab größer gleich 38 ms als störend empfunden werden.on the other hand leads this late reflection but also to delays between the recording of the speech signal and the reflected sidetone, which are for the crew, in particular the speaker, prove disturbing, as they are perceived as an unpleasant "echo" and strongly inhibit the language flow. Investigations in a language laboratory have revealed that delays of the listening tone from greater than or equal to 38 ms as disturbing be felt.
Dieses Problem wird noch weiter verstärkt, wenn das aufgenommene Sprachsignal vor der Übertragung aus Sicherheitsgründen verschlüsselt wird. In solchen Fällen, fügt man vor das Sende/Empfangs-Modul ein Verschlüsselungs-Modul, auch Schlüsselgerät genannt, welches das Sprachsignal verschlüsselt und aufgrund der angewendeten mathematischen Algorithmen den Signalfluss weiter verzögert. Derartige Verzögerungen können sich in speziellen Fällen auf ca. 85 ms in eine Signalrichtung belaufen. Da der Mithörton erst an der Endstufe des Senders reflektiert wird, durchläuft dieser das Verschlüsselungs-Modul zweimal, einmal auf dem Hinweg von der Sprechgarnitur zum Sender und nochmals auf dem Rückweg vom Sender zum Kopfhörer. Die dadurch entstehenden Verzögerungen von zusätzlichen ca. 170 ms zwischen gesprochenem Signal und Mithörton sind jedoch nicht vertretbar.This Problem is further compounded when the recorded speech signal is encrypted prior to transmission for security reasons. In such cases, you add before the send / receive module an encryption module, also called a key device, which encodes the speech signal and due to the applied mathematical algorithms the signal flow delayed further. Such delays can in special cases to about 85 ms in one signal direction. Since the sidetone only is reflected at the power amplifier of the transmitter, this passes through the encryption module twice, once on the way from the headset to the transmitter and again on the way back from the transmitter to the headphones. The resulting delays of additional about 170 ms between spoken signal and sidetone are not justifiable.
Auch im unverschlüsselten Betrieb muss mit Verzögerungen in der oben dargelegten Größenordnung gerechnet werden, da es aus Sicherheitsgründen – insbesondere bei militärischen Anwendungen – unerwünscht ist, das Verschlüsselungs-Modul zu überbrücken, da derartige Überbrückungswege die allgemeine Abhörsicherheit des Systems negativ beeinflussen.Also in unencrypted Operation must be with delays in the order of magnitude stated above because of security reasons - especially in military Applications - undesirable, the encryption module to bridge, there such bridging paths the general privacy of the system.
In der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung sowie ein Verfahren offenbart, welche es ermöglichen ein Mithörsignal zu generieren, welches über eine sehr kurze Verzögerungszeit gegenüber dem ursprünglichen Signal verfügt. Dabei werden Verzögerungen in der Größenordnung von kleiner 10 ms ermöglicht. Außerdem wird sichergestellt, dass – wie in den Systemen aus dem Stand der Technik – ein Mithörton nur dann generiert wird, wenn das zu sendende Signal auch tatsächlich vom Sender übertragen wird. Schließlich werden auch Aspekte der Abhörsicherheit berücksichtigt, indem ausgeschlossen wird, dass der zurückgekoppelte Mithörton zwischen Sender und Kopfhörer entkoppelt und abgehört werden kann.In The present invention is an apparatus and a method which make it possible a monitoring signal to generate which over a very short delay time compared to the original Signal has. There will be delays in the order of magnitude of less than 10 ms. Furthermore will ensure that - like in the systems of the prior art - a sidetone is only generated if the signal to be sent is actually transmitted by the transmitter becomes. After all will also be aspects of privacy considered, by excluding the feedback sidetone between Transmitter and headphones decoupled and intercepted can be.
Gemäß eines Aspektes der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Generierung eines Mithörtons in Luftfahrzeugen offenbart, welche eine Sprechgarnitur mit Mikrofon und Ohrhörer, zur Aufzeichnung eines Signals, welches in Folge Ursprungs-Signal genannt wird, umfasst. Außerdem umfasst die Vorrichtung ein Schnittstellen-Modul, auch Bediengerät genannt, zum Anschluss und zur Steuerung der Sprechgarnitur und ein Sende/Empfangs-Modul, auch Funkgerät oder Radio genannt, zum Senden des Ursprungs-Signals. Neben einer Sprechgarnitur sind auch andere Eingabe/Ausgabe Geräte denkbar, wie z. B. ein Lautsprecher über den andere Kabinenmitglieder das Gespräch des Piloten verfolgen können. Das Schnittstellen-Modul ist üblicherweise Teil einer internen Kommunikationsanlage, auch Schnittstellenkontrollgerät genannt, innerhalb des Luftfahrzeugs, an welches auch die Sende/Empfangs-Module angeschlossen werden können. Das Schnittstellen-Modul wird im Folgenden als funktionaler Teil der Kommunikationsanlage betrachtet. Dahingegen werden die Sende/Empfangs-Module als funktional von der Kommunikationsanlage getrennte Einheiten betrachtet, auch wenn sie technisch als Einsteckmodule der Kommunikationsanlage realisiert werden können. Bei der Kommunikationsanlage kann es sich um eine analoge oder digitale Anlage handeln. Auch IP basierte Kommunikationsanlagen sind denkbar. Je nach Anwendung können eine Vielzahl von Sende/Empfangs-Modulen verwendet werden, unter anderem im HF (Hoch-Frequenz) und/oder V/UHF (sehr/ultra hoch-Frequenz) Bereich. Der Signalfluss im Sendebetrieb ist derart, dass anhand des Mikrofons einer Sprechgarnitur ein Ursprungs-Signal, z. B. ein Sprachsignal, aufgezeichnet wird, welches über das Schnittstellen-Modul und die Kommunikationsanlage an ein Sende/Empfangs-Modul weitergeleitet wird. Im Sende/Empfangs-Modul wird das Signal moduliert und gesendet. Im Empfangsbetrieb wird über das Sende/Empfangs-Modul ein Signal empfangen, demoduliert und anschließend über die Kommunikationsanlage und das Schnittstellen-Modul an die Sprechgarnitur weitergegeben, wo es über den Kopfhörer/Ohrhörer/Lautsprecher ausgegeben wird.According to one aspect of the invention there is disclosed an apparatus for generating a co-hitting sound in aircraft comprising a headset with microphone and earphone for recording a signal which is called an origin signal in sequence. In addition, the device comprises an interface module, also called control unit, for connection and control of the headset and a send / receive module, also called radio or radio, for sending the original signal. In addition to a headset and other input / output devices are conceivable, such. B. a speaker over the other cabin members can follow the conversation of the pilot NEN. The interface module is usually part of an internal communication system, also called interface control device, within the aircraft, to which also the transmit / receive modules can be connected. The interface module is considered below as a functional part of the communication system. On the other hand, the transmit / receive modules are considered as functionally separate units of the communication system, even if they can be technically implemented as plug-in modules of the communication system. The communication system can be an analog or digital system. IP-based communication systems are also conceivable. Depending on the application, a variety of transmit / receive modules can be used, including HF (High Frequency) and / or V / UHF (High / Ultra High Frequency) ranges. The signal flow in the transmission mode is such that on the basis of the microphone of a headset a source signal, for. As a voice signal is recorded, which is forwarded via the interface module and the communication system to a transmit / receive module. The signal is modulated and sent in the send / receive module. In receive mode, a signal is received via the transmit / receive module, demodulated and then passed through the communication system and the interface module to the headset, where it is output via the headphone / earphone / speaker.
Die Vorrichtung zur Generierung des Mithörtons ist dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem eine Vergleichseinrichtung umfasst, welche sowohl das in das Sende/Empfangs-Modul eingehende Signal, in Folge Eingangs-Signal genannt, als auch das tatsächlich von dem Sende/Empfangs-Modul gesendete Signal, in Folge moduliertes Sende-Signal genannt, erhält, und feststellt, dass das über das Mikrofon der mindestens einen Sprechgarnitur aufgenommene Signal gesendet wird. In diesem Fall weist die Vergleichseinrichtung die Kommunikationsanlage an, das Ursprungs-Signal als Mithörton über den Ohrhörer der Sprechgarnitur auszugeben. Alternativ könnte die Vergleichseinrichtung auch direkt das in die Kommunikationsanlage integrierte Schnittstellen-Modul, an welchem die Sprechgarnitur angeschlossen ist, anweisen, das Ursprungs-Signal als Mithörton über den Ohrhörer der Sprechgarnitur auszugeben. Im Folgenden wird der allgemeine Fall betrachtet, dass der Mithörton von der Kommunikationsanlage generiert wird, welcher den speziellen Fall, dass der Mithörton direkt von einem Schnittstellen-Modul, also einem funktionalen Teil der Kommunikationsanlage, generiert wird, einschließt.The Device for generating the Mithörtons is characterized that they also have one Comparing means, which both in the send / receive module incoming signal, called in sequence input signal, as well as actually from signal transmitted to the transmit / receive module, modulated in sequence Called transmit signal, receives, and finds that over the microphone of the at least one headset recorded signal is sent. In this case, the comparison device has the Communication system on, the original signal as a sidetone over the earphones the headset. Alternatively, the comparator could also directly the interface module integrated into the communication system to which the headset is connected instruct the originating signal as a sidetone over the earphones the headset. The following is the general Case considers that the sidetone generated by the communication system, which is the special Case that the sidetone directly from an interface module, ie a functional part the communication system is generated.
Im Sendebetrieb handelt es sich bei dem in das Sende/Empfangs-Modul eingehenden Signal, d. h. dem Eingangs-Signal, im Allgemeinen um das erfasste Ursprungs-Signal und bei dem tatsächlich von dem Sende/Empfangs-Modul gesendeten Signal, d. h. dem modulierten Sende-Signal, um eine modulierte Version des aufgezeichneten Ursprungs- Signals. Zur Verarbeitung innerhalb der Vergleichseinrichtung muss diese modulierte Version des Ursprungs-Signals am Eingang der Vergleichseinrichtung demoduliert werden. Alternativ könnte auch das Sende/Empfangs-Modul für die Demodulation des tatsächlich von dem Sende/Empfangs-Modul gesendeten Signals herangezogen werden. In Folge wird dieser Modulationsaspekt nicht weiter betrachtet und es wird ausschließlich auf das (demodulierte) Sende-Signal Bezug genommen.in the Transmission mode is that in the send / receive module incoming signal, d. H. the input signal, in general order the detected source signal and actually from the transceiver module transmitted signal, d. H. the modulated transmit signal to a modulated version of the recorded original signal. to Processing within the comparator needs to be modulated Version of the original signal at the input of the comparator be demodulated. Alternatively could also the send / receive module for the demodulation of the actual of the signal transmitted to the send / receive module. As a result, this modulation aspect is not considered further and it becomes exclusive referred to the (demodulated) transmit signal.
Durch die oben beschriebene Vorrichtung ist es möglich, dass Problem hoher Verzögerungszeiten zwischen Ursprungs-Signal und Mithörton zu beseitigen, da der Mithörton direkt in der Kommunikationsanlage aus dem Ursprungs-Signal generiert wird. Gleichzeitig ist durch den Einsatz der Vergleichseinrichtung gewährleistet, dass der Mithörton nur dann generiert wird, wenn das Ursprungs-Signal auch tatsächlich vom Sende/Empfangs-Modul gesendet wird.By The apparatus described above, it is possible that problem of high delay times between Source signal and sidetone to eliminate, as the sidetone generated directly in the communication system from the original signal becomes. At the same time by the use of the comparison device guaranteed that the sidetone is generated only if the original signal is actually from the Transmit / receive module is sent.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung umfasst die Vergleichseinrichtung eine Vielzahl von Signalverarbeitungskomponenten zur Bearbeitung des Eingangs- und Sende-Signals. Durch eine Filterstufe kann ein relevanter Frequenzbereich isoliert werden. Handelt es sich bei dem Ursprungs-Signal um Sprachsignale, so ist üblicherweise der Sprachfrequenzbereich von 300 Hz bis 3,4 kHz von Interesse. Durch die Verwendung von Filtern, wie z. B. Besselfiltern, können Signalkomponenten außerhalb dieses Frequenzbereichs herausgeschnitten werden. Anhand einer Verstärkerstufe können die Signalpegel des Eingangs- und Sende-Signals angeglichen werden. Das ist insbesondere in einer bevorzugten Ausführungsform bei analogen Signalen von Bedeutung, welche in einer folgenden Komparatorstufe, z. B. einem Analog/Digital-Wandler, digitalisiert werden. Falls es sich bei den Signalen bereits um digitale Signale handelt, so könnte insbesondere die Komparatorstufe ausgelassen werden.According to one Further aspect of the invention comprises the comparison device a variety of signal processing components for processing the input and transmit signal. Through a filter stage can a relevant frequency range are isolated. Is it correct? the original signal is voice signals, so is usually the voice frequency range of 300 Hz to 3.4 kHz of interest. By using filters, such as B. Besselfiltern can Signal components outside this frequency range are cut out. Based on an amplifier stage can the signal levels of the input and transmit signal are adjusted. This is in particular in a preferred embodiment with analog signals of importance, which in a following comparator stage, z. B. an analog / digital converter, to be digitized. If it is If the signals are already digital signals, then in particular the comparator stage are omitted.
Gemäß eines anderen Aspektes der Erfindung umfasst die Vergleichseinrichtung einen Korrelator, welcher die Korrelation zwischen dem Eingangs-Signal und dem Sende-Signal ermittelt. Dabei können beide Signale zuvor die oben beschriebenen Signalverarbeitungskomponenten durchlaufen haben. Eine Möglichkeit zur Ermittlung der Korrelation zwischen den beiden Signalen ist es beide Signale voneinander abzuziehen und das Differenzsignal selbst oder Kenngrößen des Differenzsignals, wie z. B. seine Energie, als Maß für die Korrelation zu verwenden. Das Differenzsignal kann entweder blockweise, d. h. für Signalsequenzen bestimmter Länge, oder auch kontinuierlich ermittelt werden. Zum Beispiel könnte man zwei Speicherplätze mit Blöcken von Abtastwerten des Eingangs-Signals und des Sende-Signals belegen und diese dann nach und nach, Abtastwert für Abtastwert, vergleichen. Die Maßzahl der Differenz der beiden Speicherplätze würde dann einen Korrelationsgrad darstellen. Dieser Prozess könnte dann sequenziell für folgende Blöcke von Abtastwerten des Eingangs-Signals und des Sende-Signals durchgeführt werden.According to another aspect of the invention, the comparison means comprises a correlator which determines the correlation between the input signal and the transmission signal. In this case, both signals may have previously gone through the signal processing components described above. One way to determine the correlation between the two signals is to subtract both signals from each other and the difference signal itself or characteristics of the difference signal, such. For example, use his energy as a measure of correlation. The difference signal can be determined either in blocks, ie for signal sequences of a specific length, or also continuously. For example For example, one could occupy two memory locations with blocks of samples of the input signal and of the transmission signal and then compare these, sample by sample. The measure of the difference of the two memory locations would then represent a degree of correlation. This process could then be performed sequentially for subsequent blocks of samples of the input signal and the transmit signal.
Dabei ist es von Bedeutung, dass mögliche Zeitverzögerungen, die das Sende-Signal gegenüber dem Empfangs-Signal aufgrund des Durchlaufens des Sende/Empfangs-Moduls erfahren hat, berücksichtigt werden. Das kann dadurch erfolgen, dass die durch das Sende/Empfangs-Modul hervorgerufene Zeitverzögerung vorab bestimmt wird und dann bei der Ermittlung der Korrelation, durch entsprechende Verzögerung des Empfangs-Signals, berücksichtigt wird. Typische Verzögerungszeiten von Sende/Empfangs-Modulen liegen bei ca. 5 ms. In einer weiteren Ausführungsform könnte die Verzögerungszeit während eines Initialisierungsprozesses oder auch kontinuierlich automatisch vom Korrelator ermittelt werden. Beispielhaft könnte der Korrelator das Eingangs-Signal und das Sende-Signal über einen Bereich von einigen Millisekunden, z. B. 10 ms, ge geneinander verschieben und die Verzögerungszeit bestimmen, welche die maximale Korrelation zwischen beiden Signalen liefert.there it is important that possible time delays, which is the send signal to the Receive signal due to passing through the send / receive module has taken into account become. This can be done by the through the send / receive module caused time delay determined beforehand and then in the determination of the correlation, through appropriate delay of the reception signal is taken into account. Typical delay times of transmit / receive modules are approx. 5 ms. In a further embodiment could the delay time while an initialization process or continuously automatically be determined by the correlator. By way of example, the correlator could be the input signal and the send signal via a range of a few milliseconds, e.g. B. 10 ms, ge against each other shift and the delay time Determine the maximum correlation between the two signals supplies.
Auch
andere Verfahren zur Bestimmung der Korrelation zwischen dem Eingangs-Signal
und dem Sende-Signal sind denkbar, insbesondere im Hinblick auf
die Robustheit in Bezug auf die Detektion, dass ein Ursprungs-Signal
auch tatsächlich
gesendet wird. So könnten
Verzerrungen des Sende-Signals gegenüber dem Eingangs-Signals zu
Herausforderungen bei der Korrelationsbestimmung führen. Da derartige
Verzerrungen kaum einen Einfluss auf die Signal-Einhüllende haben,
könnte
es, wie in
Nach Ermittlung der Korrelation zwischen dem Eingangs-Signal und dem Sende-Signal kann über einen vorher festgelegten oder dynamischen bzw. adaptiven Schwellwert bestimmt werden, ob Eingangs-Signal und Sende-Signal eine ausreichende Ähnlichkeit aufweisen und somit sichergestellt ist, dass das Ursprungs-Signal gesendet wird. Falls dies der Fall ist, so gibt die Vergleichseinrichtung erfindungsgemäß die Anweisung an die Kommunikationsanlage, das Ursprungs-Signal auf den Ohrhörer der Sprechgarnitur als Mithörton auszugeben. Diese Anweisung kann über ein binäres Steuersignal zwischen Vergleichseinrichtung und Kommunikationsanlage erfolgen, welches z. B. den logischen Wert „0" annimmt, wenn das Eingangs-Signal und das Sende-Signal übereinstimmen, d. h. wenn das Ursprungs-Signal tatsächlich gesendet wird, und den logischen Wert „1" annimmt, wenn beide Signale nicht übereinstimmen.To Determining the correlation between the input signal and the Send signal can over a predetermined or dynamic or adaptive threshold be determined whether input signal and transmit signal sufficient similarity and thus ensures that the original signal is sent. If so, the comparator according to the invention the instruction to the communication system, the origin signal to the earphone of the Headset as a sidetone issue. This instruction can be via a binary control signal between comparator and communication system done which z. B. assumes the logical value "0", if the Input signal and the transmit signal match, i. H. if that Origin signal actually is sent, and assumes the logical value "1" if both signals do not match.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung umfasst die Vorrichtung verschiedene Maßnahmen, um die Ausfallsicherheit und die Abhörsicherheit der Vorrichtung zu gewährleisten. Um sicherzustellen, dass im Falle eines Ausfalls der Vergleichseinrichtung weiterhin ein Mithörton generiert wird, kann die Vorrichtung derart betrieben werden, dass grundsätzlich ein Mithörton durch Rückführung des Sende-Signals generiert wird. Nur bei einem Steuersignal mit logischem Wert „0" wird der Mithörton direkt von der Kommunikationsanlage auf dem Ohrhörer der Sprechgarnitur ausgegeben. Bei einem Steuersignal mit logischem Wert „1" erfolgt die Rückkopplung des Mithörtons über das Sende/Empfangs-Modul. Wenn man das Steuersignal an der Vergleichseinrichtung durch einen PULL UP Widerstand im Ruhezustand auf einen logischen Wert „1" zwingt, stellt man sicher, dass der Mithörton ausschließlich bei Sendebetrieb generiert wird und zwar vom Sende/Empfangs-Modul, im Falle einer Fehlfunktion der Vergleichseinrichtung, oder von der Kommunikationsanlage, bei korrekter Funktionsweise der Vergleichseinrichtung.According to one In another aspect of the invention, the device comprises various Activities, about the reliability and the privacy of the device to ensure. To ensure that in case of failure of the comparator still a sidetone is generated, the device can be operated such that in principle a sidetone by returning the transmit signal is generated. Only with a control signal with a logic value "0" the sidetone becomes direct from the communication system on the earphone of the headset. In the case of a control signal with a logic value "1", the monitoring sound is fed back via the Transmission / reception module. When looking at the control signal at the comparator by a PULL UP resistor at rest to a logical Value "1" forces you to set sure that the sidetone exclusively is generated during transmission mode and by the send / receive module, in case of malfunction of the comparator, or of the communication system, with correct operation of the comparator.
Diese Vorgehensweise stellt darüber hinaus sicher, dass auch in der Initialisierungsphase, wenn die Vergleichseinrichtung aufgrund der Signaldurchlaufzeiten und aufgrund von möglichen Einschwingvorgängen, noch kein Übereinstimmen des Sende-Signals und des Eingangs-Signals feststellen konnte, dennoch ein Mithörton generiert wird.These Approach over it Be sure that even in the initialization phase when the Comparator due to the signal transit times and due of possible transients still no match of the transmit signal and the input signal, yet a sidetone is generated.
Die Abhörsicherheit der Vorrichtung kann dadurch erhöht werden, dass man die Vergleichseinrichtung inklusive Rückkopplung galvanisch von den anderen Sprachkreisen trennt, um ein Überkoppeln von anderen Sprachkreisen zu verhindern. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn auf den anderen Sprachkreisen als geheim eingestufte Signale übertragen werden.The privacy the device can thereby increased be that one the comparator including feedback galvanically separated from the other linguistic circuits to overcoupling to prevent other language groups. This is especially true required if classified as secret in the other linguistic circles Transmit signals become.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung umfasst die Vorrichtung weiter zwischen Kommunikationsanlage und Sende/Empfangs-Modul ein Verschlüsselungs-Modul zur Verschlüsselung der, über die Sprechgarnitur ausgetauschten, Signale. Dabei ist es durchaus möglich, dass das Verschlüsselungs-Modul, ebenso wie das Sende/Empfangs-Modul, Teil der Kommunikationsanlage ist und z. B. als Einsteckmodul realisiert ist. Im Folgenden wird jedoch das Verschlüsselungs-Modul, ebenso wie das Sende/Empfangs-Modul, unabhängig von der technischen Realisierung als zur Kommunikationsanlage separate Funktionseinheit betrachtet. Die Verschlüsselung sorgt dafür, dass ein Klar-Signal mit Hilfe eines Verschlüsselungsverfahrens, einem so genannten Kryptosystem, in ein unverständliches, abhörsicheres Signal umgewandelt wird. Als entscheidender Parameter der Verschlüsselung werden hierbei ein oder auch mehrere Schlüssel verwendet. Man unterscheidet zwischen symmetrischen und asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren, wie z. B. dem Diffie-Hellmann oder dem RSA Verfahren.According to a further aspect of the invention, the device further comprises between the communication system and the transceiver module an encryption module for encrypting the signals exchanged via the headset. It is quite possible that the encryption module, as well as the Send / Emp fangs module, part of the communication system is and z. B. is realized as plug-in module. In the following, however, the encryption module, as well as the transmission / reception module, independent of the technical realization considered as a separate communication unit functional unit. The encryption ensures that a clear signal is converted into an incomprehensible, tap-proof signal with the help of an encryption method, a so-called cryptosystem. The key parameter of encryption is one or more keys. There is a distinction between symmetric and asymmetric encryption methods, such. B. the Diffie-Hellmann or the RSA method.
Neben Verschlüsselungs-Modulen können zwischen Kommunikationsanlage und Sende/Empfangs-Modul auch andere Module, wie u. a. Analog/Digital-Wandler, VoIP gateways, etc., geschaltet sein, welche ebenfalls die Verzögerungszeit negativ beeinflussen können.Next Encryption modules can between Communication system and transmit / receive module also other modules, as u. a. Analog / digital converters, VoIP gateways, etc., be switched which also the delay time can affect negatively.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung werden der Vergleichseinrichtung zusätzliche Informationen über den Betriebszustand der Vorrichtung zu Verfügung gestellt. Unter anderem könnte die Kommunikationsanlage oder das Schnittstellen-Modul die Vergleichseinrichtung über eine binäre Schnittstelle darüber informieren, dass die Sprechgarnitur derzeit im Sendebetrieb ist, d. h. dass ein Ursprungs-Signal erfasst wird und an das Sende/Empfangs-Modul gesendet wird. Dies ist insbesondere von Vorteil bei Push-To-Talk (PTT) Anlagen, bei denen der Sprecher durch Drücken einer Taste den Sprachkanal, welcher häufig im Halb-Duplex-Modus betrieben wird, beansprucht und so sicherstellt, dass sein Sprach signal gesendet wird. Das Drücken der PTT-Taste kann als Zeichen für den Sendebetrieb über eine binäre Schnittstelle an die Vergleichseinrichtung kommuniziert werden. Die Vergleichseinrichtung kann diese Information verwenden und, insbesondere wenn die Vergleichseinrichtung einen Korrelator umfasst, die Bestimmung der Korrelation zwischen Eingangs-Signal und Sende-Signal auf den Sendebetrieb beschränken. Eine notwendige Voraussetzung für das Vorliegen einer positiven Korrelation und somit für einen logischen Wert „0" des Steuersignals an die Kommunikationsanlage, könnte sein, dass zuvor die Kommunikationsanlage oder das Schnittstellen-Modul der Vergleichseinrichtung den Sendebetrieb signalisiert.According to one Further aspect of the invention are the comparison device additional information about the Operating state of the device provided. Amongst other things could the communication system or the interface module, the comparison device via a binary interface about that inform you that the headset is currently in broadcast mode, d. H. that a source signal is detected and to the transmit / receive module is sent. This is particularly advantageous in push-to-talk (PTT) systems in which the speaker presses a button to which often operated in half-duplex mode is claimed, and thus ensures that its voice signal sent becomes. The pressing The PTT button can be used as a sign for the transmission mode over a binary one Interface are communicated to the comparison device. The comparator can use this information and, in particular if the comparison device comprises a correlator, the determination of the correlation between the input signal and the transmission signal to the transmission mode restrict. A necessary condition for the presence of a positive correlation and thus for one logical value "0" of the control signal to the communication system, could be that before the communication system or the interface module the comparator signals the transmission mode.
Außerdem könnte ein Verschlüsselungs-Modul die Vergleichseinrichtung darüber informieren, ob es im Verschlüsselungs-Modus oder im Klar-Modus, d. h. im unverschlüsselten Modus, arbeitet. Wie bereits weiter oben erläutert kommt es bei Verschlüsselungs-Modulen auch im Klar-Modus zu erheblichen Verzögerungszeiten, da ein Überbrücken des Verschlüsselungs-Moduls aus Abhör-Sicherheitsgründen häufig nicht zulässig ist. Folglich könnte sich die Funktion der Vergleichseinrichtung auf den Klar-Modus beschränken, so dass, bei Vorhandensein eines Korrelators, eine notwendige Voraussetzung für das Vorliegen einer positiven Korrelation, d. h. für einen logischen Wert „0" des Steuersignals an die Kommunikationsanlage, der Klar-Modus sein könnte. In einem anderen Ausführungsbeispiel könnte die Information über den Verschlüsselungs-Modus einen Einfluss auf die verwendete Methode zur Korrelationsbestimmung haben.Besides, one could Encryption module the comparator above inform if it is in encryption mode or in clear mode, d. H. in unencrypted Mode, works. As already explained above, encryption modules are used also in the clear mode at considerable delay times, since a bridging of the Encryption module for wiretapping security reasons often not permissible is. Consequently, could the function of the comparator is limited to the clear mode, so that, in the presence of a correlator, a necessary condition for the presence a positive correlation, i. H. for a logical value "0" of the control signal to the communication system, which could be clear mode. In another embodiment could the information about the encryption mode an influence on the used method for correlation determination to have.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung, kann die Vergleichseinrichtung und insbesondere der Korrelator als separate Hardware und Software-Komponente implementiert werden. Ein Mikroprozessor kann die Berechnung der Korrelation zwischen dem Eingangs-Signal und dem Sende-Signal berechnen. Darüber hinaus können die zu vergleichenden Signale in Speicher-Komponenten geschrieben und zwischengespeichert werden. Alternativ könnte die Vergleichseinrichtung in bereits existierenden Komponenten als Zusatzmodul integriert werden. Da die Vergleichseinrichtung insbesondere bei der Verwendung von Verschlüsselungs-Modulen, aufgrund der zusätzlichen Verzögerung, von Vorteil ist, könnte es sinnvoll sein, die Vergleichseinrichtung innerhalb des Verschlüsselungs-Moduls zu realisieren. Dies kann insbesondere von Vorteil sein, um die Ermittlung der Korrelation von verschlüsselten Eingangs- und Sende-Signalen zu erleichtern.According to one Further aspect of the invention, the comparison device and in particular the correlator as a separate hardware and software component be implemented. A microprocessor can calculate the Calculate correlation between the input signal and the transmit signal. About that can out the signals to be compared are written in memory components and cached. Alternatively, the comparator could integrated as an additional module in already existing components become. As the comparison device in particular in use of encryption modules, due the additional Delay, could be beneficial it makes sense to use the comparison device within the encryption module to realize. This can be particularly beneficial to the investigation the correlation of encrypted Input and transmit signals to facilitate.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Dabei zeigtin the Furthermore, the invention will be described with reference to an embodiment. It shows
Wie
weiter oben beschrieben, wird ein Ursprungs-Signal von dem Mikrofon
einer Sprechgarnitur
Ein
vom Mikrofon der Sprechgarnitur
Je
nachdem, ob es sich bei der Kommunikationsanlage
Anhand
der weiter oben dargestellten Verfahren wird auf Basis dieser vier
Signale bestimmt, ob das Ursprungs-Signal
Falls
in dem oben genannten Fall eine Korrelation zwischen den beiden
Signalen festgestellt wird, dann wird das Steuersignal
Für den Fall,
dass, z. B. durch eine Fehlfunktion der Vergleichseinrichtung/des
Korrelators
In der vorliegenden Erfindung wurden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Generierung eines Mithörtons in Luftfahrzeugen offenbart, welche es ermöglichen störende Verzögerungen zwischen einem Ursprungs-Signal, insbesondere einem Sprachsignal, und dem dazugehörigen Mithörton zu vermeiden. Auch bei Verwendung von Verschlüsselungs-Modulen und anderen Zwischen-Modulen ist es damit möglich, Verzögerungszeiten deutlich unterhalb der hörbaren Schwelle von ca. 38 ms zu realisieren und weiterhin sicherzustellen, dass ein Mithörton nur bei erfolgreichem Sendebetrieb generiert wird. Dies wird durch die Einführung einer erfindungsgemäßen Vergleichseinrichtung ermöglicht, die ermittelt, ob das Ursprungs-Signal tatsächlich vom Sende/Empfangs-Modul gesendet wird und in diesem Fall die Kommunikationsanlage anweist, den Mithörton direkt aus dem Ursprungs-Signal zu generieren.In The present invention has been directed to an apparatus and method for generating a monitor sound disclosed in aircraft, which allow disturbing delays between a source signal, in particular a speech signal, and to avoid the associated sidetone. Also at Use of encryption modules and other intermediate modules, it is thus possible to have delay times significantly below the audible Threshold of about 38 ms to realize and continue to ensure that a sidetone only is generated upon successful transmission. This is done by the introduction a comparison device according to the invention allows which determines if the source signal indeed is sent by the send / receive module and in this case the communication system instructs the sidetone directly from the source signal.
- 1010
- Einhüllende eines Ausführungsbeispiels eines Ursprungs-, Eingangs-, Sende-SignalsEnveloping one embodiment an origin, input, transmit signal
- 1111
- Ausführungsbeispiel eines Ursprungs-, Eingangs-, Sende-Signalsembodiment an origin, input, transmit signal
- 20, 21, 22, 23, 2420 21, 22, 23, 24
- Sende/Empfangs-ModuleTransmit / receive modules
- 30, 31, 3230 31, 32
- Verschlüsselungs-ModuleEncryption modules
- 4040
- Kommunikationsanlagecommunications system
- 41, 42, 4341 42, 43
- Schnittstellen-ModuleInterface Module
- 50, 51, 52, 53, 5450, 51, 52, 53, 54
- SprechgarniturenHeadsets
- 60, 61, 6260 61, 62
- Vergleichseinrichtungencomparators
- 7070
- Antenneantenna
- 8080
- Ursprungs-SignalOriginal signal
- 8181
- Eingangs-SignalInput signal
- 8282
- Sende-SignalTransmission signal
- 8383
- Mithörton (zwischen Sende/Empfangs-Modul und Kommunikationsanlage)Sidetone (between Send / receive module and communication system)
- 8484
- Mithörton (zwischen Kommunikationsanlage und Sprechgarnitur)Sidetone (between Communication system and headset)
- 9090
- Steuersignal (Sendebetrieb)control signal (Transmission mode)
- 9191
- Steuersignal (Verschlüsselungs-Modus)control signal (Encryption Mode)
- 9292
- Steuersignal (erfolgreicher Sendebetrieb/Korrelation)control signal (successful transmission / correlation)
Claims (11)
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