DE102010006573B4

DE102010006573B4 - IQ-Datenkompression für Breitbandanwendungen

Info

Publication number: DE102010006573B4
Application number: DE201010006573
Authority: DE
Inventors: Jens Kühne
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2030-02-03
Also published as: DE102010006573A1

Abstract

Verfahren zur Analyse von Eingangssignalen mit folgenden Schritten: – Empfangen eines Eingangssignals, – Zerlegen des Eingangssignals in zumindest zwei Teilkanäle (4.1 ... 4.N, 4.n), – Ermitteln einer Signalenergie eines Signals (5.3) eines Teilkanals (4.n), und – Ermitteln eines aus dem Signal des Teilkanals (4.n) hervorgehenden zu quantisierenden Signals durch eine lineare Signalprädiktion, und – Festlegen einer Auflösung für eine Quantisierung des zu quantisierenden Signals in Abhängigkeit von der ermittelten Signalenergie, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Signalprädiktion hervorgehende Prädiktions-Koeffizienten (11) quantisiert werden und dass eine Auflösung für die Quantisierung (16) der Prädiktions-Ko(7) festgelegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse von Eingangssignalen nach Anspruch 1.
In der DE 689 18 846 T2 ist es gezeigt ein Audiosignal als Eingangssignal zu empfangen und in zumindest zwei Teilkanal-Signale zu zerlegen. Ferner ist es gezeigt, ein aus einem Teilkanal-Signal erzeugtes zu quantisierendes Signal zu ermitteln. Es wird zudem erläutert eine adaptive Bitzuteilung für die Quantisierung des zu quantisierenden Signals in Abhängigkeit von einer Kurzzeitenergie in zumindest einem Teilkanal-Signal anzupassen. Es ist auch gezeigt, das quantisierte zu quantisierende Signal auszugeben. Es ist jedoch nicht gezeigt, zusätzlich dazu Informationen über die Erzeugung des zu quantisierenden Signals in einer den Teilkanälen angepassten und dabei datensparenden Weise auszugeben. Dadurch geht Information über die Erzeugung des zu quantisierenden Signals verloren oder wird zumindest zurückgehalten. Damit wird letztlich auch Information über das Teilkanal-Signal, aus dem das zu quantisierende Signal erzeugt wurde, verloren. Eine dem Teilkanal-Signal angepasste Information und Menge an Information über die Erzeugung des zu quantisierenden Signals zusätzlich zum quantisierten Signal auszugeben ist ebenfalls nicht gezeigt. Anwendungen, in denen das Teilkanal-Signal, aus dem das zu quantisierende Signal erzeugt wurde, zumindest und höchstens an relevanter Stelle möglichst genau rekonstruiert werden soll, sind damit nicht oder zumindest nicht befriedigend ausführbar.
Die europäische Patentschrift EP 0 709 981 B1 offenbart ein Verfahren zur Quantisierung von Audiosignalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die deutsche Übersetzung der europäischen Patentschrift DE 696 33 633 T2 offenbart, Prädiktions-koeffizienten zu quantisieren.
Die deutsche Patentschrift DE 198 11 039 B4 offenbart die Quantisierung eines Audiosignals und die Erzeugung eines Audiosignals auf der Basis von Langzeitvorhersage-Koeffizienten, wobei das quantisierte und das aus den Langzeitvorhersage-Koeffizienten erzeugte Signal miteinander verglichen werden.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren, mit dem eine effiziente und bedarfsgerechte quantisierte Darstellung von Eingangssignalen wie z. B. IQ-Breitbandsignalen ermöglicht ist, und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens bereit zu stellen.
Die Aufgabe in Bezug auf das Verfahren wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Analyse von Eingangssignalen wird zunächst ein Eingangssignal empfangen. Das Eingangssignal kann z. B. ein IQ-Breitbandsignal sein. Das Eingangssignal wird in zumindest zwei Teilkanäle zerlegt. In den Teilkanälen wird je eine Signalenergie ermittelt, welche angibt, wie viel Energie das Signal in einem bestimmten Zeitintervall transportiert. Es wird ein aus einem Teilkanal-Signal hervorgehendes zu quantisierendes Signal ermittelt. Es wird eine Auflösung für die Quantisierung des zu quantisierenden Signals in Abhängigkeit von der ermittelten Signalenergie festgelegt. Zum Ermitteln des zu quantisierenden Signals wird eine lineare Signalprädiktion durchgeführt, wobei aus der Signalprädiktion hervorgehende Prädiktions-Koeffizienten quantisiert werden. Eine Auflösung wird für die Quantisierung der Prädiktions-Koeffizienten ebenfalls in Abhängigkeit von der Signalenergie festgelegt.
Durch das Quantisieren von aus der Signalprädiktion hervorgehenden Prädiktions-Koeffizienten wird datensparend Information über die Erzeugung des zu quantisierenden Signals erzeugt. Dies erlaubt eine Rekonstruktion des Teilkanal-Signals, aus dem das zu quantisierende Signal erzeugt wurde, nachdem das zu quantisierende Signal erzeugt und quantisiert wurde. Durch die variable Auflösung kann die zu übertragende Datenmenge variiert werden.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt.
Vorzugsweise werden zum Erzeugen des zu quantisierenden Signals eine der linearen Signalprädiktion vorangestellte adaptive Verstärkungskontrolle durchgeführt und aus der adaptiven Verstärkungskontrolle hervorgehende Verstärkungs-Koeffizienten ebenfalls quantisiert. Die Quantisierung der Verstärkungs-Koeffizienten erlaubt ebenfalls die Erzeugung von Informationen über die Erzeugung des zu quantisierenden Signals. Damit wird eine Rekonstruktion des Teilkanal-Signals, aus dem das zu quantisierende Signal erzeugt wurde, nach dem das zu quantisierende Signal erzeugt und quantisiert wurde, weiter unterstützt.
Vorzugsweise wird eine Auflösung für die Quantisierung der Verstärkungs-Koeffizienten in Abhängigkeit von der Signalenergie festgelegt. Die variable Auflösung erlaubt eine Variation der Datenmenge. Wegen der Abhängigkeit der Auflösung von der ermittelten Signalenergie, wird die Datenmenge der durch die Energie angezeigten Relevanz eines Signals angepasst. Die Datenmenge kann damit reduziert werden, ohne einen Verlust in einem interessierenden Bereich des Breitbandsignals einherzugehen.
Vorzugsweise werden die Auflösung der Quantisierung des zu quantisierenden Signals mittels einer ersten Anzahl Bits und/oder die Auflösung der Quantisierung des Verstärkungskoeffizienten mittels einer zweiten Anzahl Bits und/oder die Auflösung der Quantisierung des Prädiktionskoeffizienten mittels einer dritten Anzahl Bits festgelegt, wobei insbesondere die Summe aus der ersten Anzahl Bits und/oder der zweiten Anzahl Bits und/oder der dritten Anzahl Bits der ermittelten Energie angepasst wird und zur Einhaltung einer Brutto-Datenrate für die Analyse der Eingangssignale beschränkt wird. Mittels der Anzahlen Bits werden die entsprechenden Auflösungen der Quantisierungen und damit die jeweilige Präzision der Quantisierungen festgelegt. Mit der Präzision wird auch die pro Zeiteinheit zu übertragende Datenmenge festgelegt. Die Präzision wird abhängig von der Signalenergie und der dadurch angezeigten Relevanz des Teilkanal-Signals festgelegt und ihr dabei angepasst.
Vorzugsweise wird für den Teilkanal ein teilkanalspezifisches Ziel-Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (Ziel-SNR_Q) vorgegeben, wobei die Auflösung der Quantisierung des zu quantisierenden Signals und die Auflösung der Quantisierung des Verstärkungs-Koeffizienten und/oder und die Auflösung der Quantisierung des Prädiktions-Koeffizienten derart eingestellt werden, dass das teilkanalspezifische Ziel-Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (Ziel-SNR_Q) nicht überschritten wird. Damit wird sichergestellt, dass die Auflösung der Quantisierung und damit die Präzision der Quantisierung nicht unnötig hoch festgelegt werden. Dadurch wird die Datenmenge reduziert ohne dabei die Qualität des Verfahrens unnötig zu mindern.
Vorzugsweise wird eine Brutto-Datenrate für die Analyse der Eingangssignale derart vorgegeben, dass zumindest in dem Teilkanal das teilkanalspezifische Ziel-Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (Ziel-SNR_Q) nicht überschritten wird. Die Brutto-Datenrate, als Größe zur Regulierung bzw. Beschränkung der Präzision des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird damit so gewählt, dass genauer zu analysierende Teilkanäle einerseits genauer analysiert werden können, andererseits aber auch nicht unnötig präzise analysiert werden.
Vorzugsweise wird das teilkanalspezifische Ziel-Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (Ziel-SNR_Q) in Abhängigkeit von der ermittelten Signalenergie festgelegt. Damit wird eine Schranke für die Präzision der Analyse entsprechend der ermittelten Signalenergie des Teilkanal-Signals festgelegt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Analyse bedarfsgerecht durchgeführt werden kann.
Vorzugsweise ist das zu quantisierende Signal ein auf der Basis des Signals des Teilkanals erzeugtes dekorreliertes Signal. In diesem Fall sind keine redundanten Informationen aus dem Teilkanal-Signal mehr in dem zu quantisierenden Signal vorhanden. Das zu quantisierende Signal kann quantisiert werden, ohne dass redundante Information dabei ebenfalls quantisiert werden müssten.
Vorzugsweise werden die Kanalbreiten der Teilkanäle mittels einer adaptiven Filterbank an die Eingangssignale angepasst. Damit wird sichergestellt, dass die Analyse der Teilkanäle eine angemessene Abbildung der Eingangssignale erlaubt.
Die Aufgabe wird in Bezug auf die Vorrichtung nach Anspruch 12 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Filterbank, welche zum Empfangen eines Eingangssignals und zum Zerlegen des Eingangssignals in Signalteile zumindest zweier Teilkanäle ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner für jeden Teilkanal eine Energie-Ermittlungsvorrichtung, welche zum Ermitteln einer Signalenergie in einem Teilkanal ausgebildet ist, einen Addierer, welcher zum Ermitteln eines aus einem Signal des Teilkanals hervorgehenden zu quantisierenden Signals ausgebildet ist, und einen ersten Quantisierer, welcher zum Quantisieren des zu quantisierenden Signals mit einer in Abhängigkeit von der Signalenergie festgelegten Auflösung ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zum Ermitteln des zu quantisierenden Signals insbesondere auch eine Prädiktionsvorrichtung, welche zum Durchführen einer Signalprädiktion ausgebildet ist, und einen zweiten Quantisierer, welcher zum Quantisieren aus einer zur Ermittlung des zu quantisierenden Signals durchgeführten Signalprädiktion hervorgehender Prädiktions-Koeffizienten ausgebildet ist. Der zweite Quantisierer ist zum Quantisieren der Prädiktions-Koeffizienten mit einer in Abhängigkeit von der Signalenergie festgelegten Auflösung ausgebildet.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zudem eine Verstärkungsregelungs-Einrichtung, welche zum Durchführen einer adaptiven Verstärkungskontrolle und zum Ausgeben von aus der adaptiven Verstärkungskontrolle hervorgehenden Verstärkungs-Koeffizienten ausgebildet ist, und einen dritten Quantisierer, welcher zum Quantisieren der Verstärkungs-Koeffizienten ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist der dritte Quantisierer zum Quantisieren der Verstärkungs-Koeffizienten mit einer in Abhängigkeit von der Signalenergie festgelegten Auflösung ausgebildet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
2A, B, C Verschiedene Verteilungsfunktionen für eine zur Verfügung gestellten Anzahl von Quantisierungsbits in Abhängigkeit von ermittelten Signal-Energien jeweils eines Teilkanals.
Mit Bezug auf 1 wird anhand einer schematischen Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens das erfindungsgemäße Verfahren erläutert. Die Vorrichtung 1 empfängt über einen Eingang einer adaptiven Filterbank 3 ein Eingangssignal 2. Mittels der adaptiven Filterbank 3 wird das Eingangssignal in N ≥ 2 Teilkanäle bzw. Teilkanal-Signale 4.1 ... 4.N zerlegt und an N ≥ 2 ihnen entsprechenden Ausgänge weitergegeben. Die Filterung und damit z. B. auch die Anzahl und/oder die Breite der Teilkanäle werden dem Eingangssignal angepasst. Jeder Teilkanal wird analysiert. Jedes Teilkanal-Signal 4.1 ... 4.N wird zwar individuell aber in gleicher Weise analysiert. Die Analyse eines beliebigen Teilkanal-Signals wird beispielhaft anhand der Analyse des Teilkanal-Signals 4.n erläutert.
Der Teilkanal des Teilkanal-Signals 4.n verzweigt sich zur Zuführung von gleichen Teilkanal-Signalen in drei Signalleitungsabschnitte 5.1, 5.2 und 5.3. Ein erster Signalleitungsabschnitt 5.1 ist mit einer Energie-Ermittlungsvorrichtung 6 verbunden. Darin wird zyklisch von neuem die dann aktuelle Energie in dem Teilkanal-Signal gemessen. Auf der Grundlage der so ermittelten Energie wird ermittelt, wie relevant das Teilkanal-Signal zu dem jeweiligen Zeitpunkt ist. Der Zusammenhang zwischen Energie und Relevanz des Teilkanal-Signals wird bedarfsgerecht vorgegeben. Die Relevanz des Teilkanal-Signals kann dabei verschieden fein eingestuft werden. Es wird dazu auch die Feinheit der Relevanz-Abstufung für eine Relevanz-Einstufung des Teilkanal-Signals bedarfsgerecht vorgegeben. Eine der ermittelten Energie bzw. der ermittelten Relevanz entsprechende Mess-Information wird von der Energie-Ermittlungsvorrichtung 6 über eine entsprechende vierte Signalleitung 7 ausgegeben. Die Mess-Information stellt z. B. Energiewerte der Energie-Messung und/oder Relevanz-Werte einer Relevanz-Einstufung dar. Dadurch werden insbesondere Angaben zu durch die Energiewerte bzw. Relevanz-Werte überschrittenen und/oder unterschrittenen Energie-Schwellenwerten bzw. Relevanz-Schwellenwerten weitergegeben.
Das Teilkanal-Signal 4.n wird außerdem einer Verstärkungsregelungs-Einrichtung 8 über eine zweite Signalleitung 5.2 zugeführt. Darin wird zu verschiedenen Zeitpunkten von neuem eine Verstärkung bzw. Dämpfung des Teilkanal-Signals ermittelt. Auf dieser Grundlage wird eine verstärkungsgeregelte Abbildung des Teilkanal-Signals 4.n erzeugt. Diese wird von der Verstärkungsregelungs-Einrichtung 8 in einen entsprechende fünften Signalleitungsabschnitt 5.2' ausgegeben. Die auszuführende Art der Verstärkungsregelung wird bedarfsgerecht vorgegeben. Vorzugsweise wird sie zur Normierung des Teilkanal-Signals 4.n durchgeführt. Eine der durchgeführten Verstärkungsregelung entsprechende Verstärkungs-Information wird von der Verstärkungsregelungs-Einrichtung 8 über eine entsprechende sechste Signalleitung 9 ausgegeben. Die Verstärkungs-Information stellt z. B. die an dem Teilkanal-Signal 4.n durch die Verstärkungsregelungs-Einrichtung 8 durchgeführte Verstärkung bzw. Dämpfung in Form von Verstärkungs-Koeffizienten an, welche aus einem Zahlen-Kontinuum ausgewählt werden.
Die verstärkungsgeregelte Abbildung des Teilkanal-Signals 4.n wird in einer Prädiktionsvorrichtung 10 in ein vorrausgesagtes Signal umgewandelt. Eine der durchgeführten Prädiktion entsprechende Prädiktions-Information wird von der Prädiktionsvorrichtung 10 über eine entsprechende siebte Signalleitung 11 ausgegeben. Das vorausgesagte Signal wird von der Prädikationsvorrichtung über eine entsprechende achte Signalleitung 12 ausgegeben.
Das vorrausgesagte Signal wird in einem Addierer 13 von dem Teilkanal-Signal abgezogen. Der Addierer 13 gibt ein aus dieser Operation hervorgehendes zu quantisierendes Signal über eine entsprechende neunte Signalleitung 14 aus. Die Verstärkungsregelung in der Verstärkungsregelungs-Einrichtung 8 und die Prädiktion in der Prädiktionsvorrichtung 10 werden vorzugsweise so vorgenommen, dass das zu quantisierende Signal ein dekorreliertes Signal ist. Die Verstärkungsregelung in der Verstärkungsregelungs-Einrichtung 8 und die Prädiktion in der Prädiktionsvorrichtung 10 werden vorzugsweise so vorgenommen, dass Redundanzen aus dem Teilkanal-Signal entfernt werden, wobei damit ein redundanzfreies, zu quantisierendes Signal erzeugt wird.
Das zu quantisierende Signal wird einem ersten Quantisierer 15 über den dritten Signalleitungsabschnitt 5.3 zugeführt. Die Mess-Information wird ebenfalls dem ersten Quantisierer 15 zugeführt. Das zu quantisierendes Signal wird in dem ersten Quantisierer 15 quantisiert. Die Auflösung der Quantisierung des zu quantisierenden Signals wird in Abhängigkeit von der Mess-Information ausgewählt. Damit wird die Auflösung der Quantisierung des zu quantisierenden Signals in dem ersten Quantisierer 15 in Abhängigkeit von der ermittelten Energie bzw. der daraus ermittelten Relevanz des Teilkanal-Signals ausgewählt. Die Art der Abhängigkeit der Auflösung von der ermittelten Energie bzw. Relevanz wird bedarfsgerecht vorgegeben. Abhängig vom Anwendungsfall kann z. B. ein Teilkanal mit wenig Signalenergie oder aber ein Teilkanal mit viel Signalenergie von Interesse sein. Der erste Quantisierer 15 gibt die Ergebnisse der Quantisierung des zu quantisierenden Signals in einer ersten Bitsequenz mit einer ersten Datenrate in einer entsprechenden ersten Ausgangssignalleitung 18 aus.
Die Prädiktions-Information wird einem zweiten Quantisierer 16 zugeführt. Auch dem zweiten Quantisierer 16 wird die Mess-Information zugeführt. Die Prädiktions-Information wird in dem zweiten Quantisierer 16 quantisiert. Die Auflösung der Quantisierung der Prädiktions-Information wird ebenfalls in Abhängigkeit von der Mess-Information 7 ausgewählt. Dadurch wird auch die Auflösung der Quantisierung der Prädiktions-Information in Abhängigkeit von der Energie bzw. Relevanz des Teilkanal-Signals ausgewählt. Die Abhängigkeit der Auflösung von der ermittelten Energie bzw. Relevanz wird auch in diesem Fall bedarfsgerecht vorgegeben. Der zweite Quantisierer 16 gibt die Ergebnisse der Quantisierung der Mess-Information in einer zweiten Bitsequenz mit einer zweiten Datenrate in einer entsprechenden zweiten Ausgangssignalleitung 19 aus.
Analog, wird die Verstärkungs-Information einem dritten Quantisierer 17 zugeführt. Auch dem dritten Quantisierer 17 wird die Mess-Information zugeführt. Die Verstärkungs-Information wird in dem dritten Quantisierer 17 quantisiert. Die Auflösung der Quantisierung der Verstärkungs-Information in dem dritten Quantisierer 17 wird ebenfalls in Abhängigkeit von der Mess-Information 7 festgelegt. Somit wird auch die Auflösung der Quantisierung der Verstärkungs-Information in Abhängigkeit von der Energie und der Relevanz des Teilkanal-Signals festgelegt. Auch hier wird die Abhängigkeit der Auflösung von der ermittelten Energie bzw. Relevanz bedarfsgerecht vorgegeben. Der dritte Quantisierer 17 gibt die Ergebnisse der Quantisierung der Verstärkungs-Information in einer dritten Bitsequenz 20* mit einer dritten Datenrate in einer entsprechenden dritten Ausgangssignalleitung 20 aus.
Die erste Bitsequenz mit der ersten Datenrate, die zweite Bitsequenz mit der zweiten Datenrate und die dritte Bitsequenz mit der dritten Datenrate werden zu einer teilkanalspezifischen Bitsequenz mit einer teilkanalspezifischen Datenrate kombiniert und über einen Ausgang 21 z. B. an einen Speicher ausgegeben. Die teilkanalspezifische Bitsequenz des Teilkanals 4.n kann mit der zweiten teilkanalspezifischen Bitsequenz eines weiteren Teilkanals, mit den teilkanalspezifischen Bitsequenzen mehrerer weiterer Teilkanäle und/oder mit den teilkanalspezifischen Bitsequenzen aller Teilkanäle kombiniert werden, um eine Gesamt-Bitsequenz mit einer Gesamt-datenrate zu erzeugen die im Folgenden Brutto-Datenrate genannt wird.
Im Folgenden werden Möglichkeiten genannt, welche in einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung realisiert werden. Z. B. können die Auflösungen der Quantisierer 15, 16 und/oder 17 jeweils nicht nur von der empfangenen Mess-Information abhängig vorgegeben werden, sondern auch von Ziel-Datenraten, Minimal-Datenraten und/oder Maximal-Datenraten für die jeweiligen Datenraten der einzelnen Bitsequenzen des Teilkanals 4.n, für Summen aus diesen Datenraten des Teilkanals und für Summen aus Datenraten der Bitsequenzen aus mehreren Teilkanälen. Diese Ziel-Datenraten, Minimal-Datenraten und/oder Maximal-Datenraten können jeweils ebenfalls bedarfsgerecht vorgegeben und aktualisiert werden um z. B. sich ändernde Bandbreiten Rechnung zu tragen. Für die teilkanalspezifischen Bitsequenzen und die Brutto-Datenraten können ebenfalls jeweils Ziel-Datenraten, Minimal-Datenraten und/oder Maximal-Datenraten bedarfsgerecht vorgegeben und aktualisiert werden.
Die Auflösungen der Quantisierer 15, 16, 17 werden jeweils durch Festlegen von jeweils für die Quantisierung zur Verfügung stehender Anzahlen Bits vorgegeben. Dem ersten Quantisierer 15 wird eine erste Anzahl Bits, dem zweiten Quantisierer 16 eine zweite Anzahl Bits und dem dritten Quantisierer 17 eine dritte Anzahl Bits zugeordnet. Analog zu der Vorgabe von Ziel-Datenraten, Minimal-Datenraten und/oder Maximal-Datenraten werden auch Ziel-Bit-Anzahlen, Minimal-Bit-Anzahlen und/oder Maximal-Bit-Anzahlen vorgegeben. Die sich einstellenden Datenraten werden dabei über eine Festlegung der Anzahlen Bits reguliert. Die Anzahlen Bits können auch über eine Festlegung von Datentraten reguliert werden.
Durch das Quantisieren des zu quantisierenden Signals durch den ersten Quantisierer 15, der Verstärkungs-Information durch den zweiten Quantisierer 16 und der Prädiktions-Information durch den dritten Quantisierer 17 entsteht jeweils ein Quantisierungsrauschen. Jeder Quantisierer 15, 16, 17 erzeugt somit zur Darstellung seines jeweiligen Inputs eine Bitsequenz mit einem jeweiligen bitsequenzspezifischen Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (SNR_Q). Die aus den jeweiligen Bitsequenzen des Teilkanals 4.n hervorgebrachte kombinierte Bitsequenz am Ausgang 21 hat ebenfalls ein bitsequenzspezifisches Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (SNR_Q), welches gleichzeitig auch ein teilkanalspezifisches Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (SNR_Q) für den Teilkanal 4.n ist.
Die Auflösungen der Quantisierungen des ersten Quantisierers 15 und/oder des zweiten Quantisierers 16 und/oder des dritten Quantisierers 17 werden bevorzugt derart vorgegeben, dass die bitsequenzspezifischen Verhältnisse von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (SNR_Q) der Quantisierer 15, 16, 17 ein Ziel-Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (Ziel-SNR_Q) nicht überschreiten. Die Auflösungen der Quantisierungen des ersten Quantisierers 15 und/oder des zweiten Quantisierers 16 und/oder des dritten Quantisierers 17 werden derart vorgegeben, dass das teilkanalspezifische Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (SNR_Q) der kombinierten Bitsequenz des Teilkanals 4.n das Ziel-Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (Ziel-SNR_Q) nicht unterschreitet. Ein Ziel-Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (Ziel-SNR_Q) – sei es für eine Bitsequenz 18*, 19*, 20* eines Quantisierers 15, 16, 17 in einem Beispiel oder die kombinierte Bitsequenz 21* in einem anderen Beispiel – wird in Abhängigkeit von der Mess-Information vorgegeben.
In den 2A, 2B und 2C ist jeweils ein Diagramm mit einer Signal-Energie-Achse 22 und eine Quantisierungsbit-Achse 23 dargestellt. Die Signal-Energie-Achsen 22 zeigen Energie-Werte an, die aus einem Teilkanal-Signal eines Teilkanals mittels der Energie-Ermittlungsvorrichtung 6 ermittelt werden. Die Quantisierungsbit-Achsen 23 hingegen zeigen an, welche Anzahlen Bits zur Quantisierung der jeweiligen Inputs der Quantisierer 15, 16, 17 des Teilkanals 4.n insgesamt den Quantisierern 15, 16, 17 des Teilkanals 4.n zur Verfügung gestellt werden.
2A zeigt eine beispielhafte Verteilung der Quantisierungsbits an, wie sie für eine zivile Messaufgabe von Kommunikationssignalen verwendet wird. Eine solche Verteilung kann z. B. von Regulierungsbehörden verwendet werden. Im dargestellten Fall werden ein besonders energiearmer erster Bereich 24.1 und ein besonders energiereicher dritter Bereich 24.3 jeweils nicht aufgelöst, während lediglich ein dazwischen liegender zweiter Bereich 24.2 sehr scharf, d. h. mit einer hohen Anzahl Bits, aufgelöst wird. Dem besonders energiearmen ersten Bereich 24.1 und dem besonders energiereichen dritten Bereich 24.3 sind damit jeweils keine zur Verfügung stehenden Bits zugeordnet. Dem dazwischen liegenden zweiten Bereich 24.2, hingegen, sind dafür eine hohe Anzahl Bits zur Verfügung gestellt.
2B zeigt eine beispielhafte Verteilung der Quantisierungsbits an, wie sie in einer klassischen sogenannten „Comint” („Communication intelligence”) Applikation verwendet wird. Eine solche Verteilung kann z. B. von Regulierungsbehörden verwendet werden. In diesem Fall werden ein besonders energiearmer Bereich 24.4 und ein besonders energiereicher Bereich 24.8 nicht aufgelöst, während lediglich drei dazwischen liegende benachbarte Bereiche – 24.5, 24.6, und 24.7 jeweils verschieden scharf aufgelöst werden. Analog zu 2A sind dem besonders energiearmen vierten Bereich 24.4 und dem besonders energiereichen achten Bereich 24.8 jeweils keine zur Verfügung stehenden Bits zugeordnet. Den dazwischen liegenden Bereichen 24.5–24.7, hingegen, sind einige Bits zur Verfügung gestellt. Bei den benachbarten Bereichen 24.5–24.7 sind den energieärmeren stets mehr Bits zugeordnet als den benachbarten energiereicheren. Die Signal-Energie des besonders energiearmen vierten Bereichs 24.4 ist für eine „Comint”-Auswertung zu gering. Die Signal-Energie des fünften Bereichs 24.5 ist nah an der Energie eines Rauschens. Da in diesem Energie-Bereich jedoch ein „Comint”-Signal vorliegen könnte, wird zu dessen Detektion eine feine Auflösung gewählt. Damit wird eine Detektion eines „Comint”-Signals im Rauschen erleichtert. Die stärkeren Signale in dem sechsten Bereich 24.6 und dem siebten Bereich 24.7 sind leichter zu detektieren. Daher wird keine besonders feine Auflösung benötigt.
2C zeigt eine weitere beispielhafte Verteilung der Quantisierungsbits an, wie sie in einer Applikation zur Detektion und Analyse von „LPI”-Signalen („LPI”: „low probability of intercept”) verwendet wird. 2C zeigt einen energiearmen Bereich 24.9, einen energiereichen Bereich 25.2 und einen dazwischenliegenden Bereich 25.1 an. In 2C werden lediglich Bereiche unterhalb einer bestimmten Energieschwelle überhaupt aufgelöst. Unterhalb dieser Energieschwelle werden lediglich zwei benachbarte Bereiche aufgelöst; der Bereich 24.9 und der Bereich 25.1. Diese werden unterschiedlich stark aufgelöst. Dazu werden ihnen verschiedene Anzahlen Bits zur Verfügung stehender Bits zugeordnet. Der energiereichere Bereich 25.1 wird nur relativ schwach aufgelöst, wobei ihm dazu nur eine relativ geringe Anzahl Bits zugeordnet wird da hier nur uninteressante Inhalte vermutet werden, da er einen Suchbereich für „LPI”-Signale darstellt. Der energieärmere Bereich 24.9, hingegen, wird relativ stark aufgelöst, wozu ihm dazu eine relativ hohe Anzahl Bits zugeordnet wird. Der energiereichere zehnte Bereich 25.1 wird nur relativ schwach aufgelöst.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind auch einzelne Merkmale der Ausführungsbeispiele vorteilhaft miteinander kombinierbar.

Claims

Verfahren zur Analyse von Eingangssignalen mit folgenden Schritten: – Empfangen eines Eingangssignals, – Zerlegen des Eingangssignals in zumindest zwei Teilkanäle (4.1 ... 4.N, 4.n), – Ermitteln einer Signalenergie eines Signals (5.3) eines Teilkanals (4.n), und – Ermitteln eines aus dem Signal des Teilkanals (4.n) hervorgehenden zu quantisierenden Signals durch eine lineare Signalprädiktion, und – Festlegen einer Auflösung für eine Quantisierung des zu quantisierenden Signals in Abhängigkeit von der ermittelten Signalenergie, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Signalprädiktion hervorgehende Prädiktions-Koeffizienten (11) quantisiert werden und dass eine Auflösung für die Quantisierung (16) der Prädiktions-Koeffizienten in Abhängigkeit von der Signalenergie (7) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen des zu quantisierenden Signals (14) eine der linearen Signalprädiktion vorangestellte adaptive Verstärkungskontrolle durchgeführt wird und aus der adaptiven Verstärkungskontrolle hervorgehende Verstärkungs-Koeffizienten (9*) quantisiert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auflösung für die Quantisierung der Verstärkungs-Koeffizienten (11) in Abhängigkeit von der Signalenergie (7) festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Auflösung der Quantisierung des zu quantisierenden Signals (14) mittels einer erste Anzahl Bits und/oder – die Auflösung der Quantisierung des Verstärkungs-Koeffizienten (9) mittels einer zweiten Anzahl Bits festgelegt werden, und/oder – die Auflösung der Quantisierung des Prädiktions-Koeffizienten (11) mittels einer dritten Anzahl Bits, wobei die Summe aus der ersten Anzahl Bits und/oder der zweiten Anzahl Bits und/oder der dritten Anzahl Bits der ermittelten Energie angepasst wird und zur Einhaltung einer Brutto-Datenrate für die Analyse des Eingangssignals (2) beschränkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Teilkanal (4.n) ein teilkanalspezifisches Ziel-Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (Ziel-SNR_Q) vorgegeben wird, wobei die Auflösung der Quantisierung des zu quantisierenden Signals (14) und die Auflösung der Quantisierung des Verstärkungs-Koeffizienten (9) und/oder und die Auflösung der Quantisierung des Prädiktions-Koeffizienten (11) derart eingestellt werden, dass das teilkanalspezifische Ziel-Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (Ziel-SNR_Q) nicht überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brutto-Datenrate für die Analyse des Eingangssignals (2) derart vorgegeben wird, dass zumindest in dem Teilkanal (4.n) das teilkanalspezifische Ziel-Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (Ziel-SNR_Q) nicht überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das teilkanalspezifische Ziel-Verhältnis von Signal zu Quantisierungs-Rauschen (Ziel-SNR_Q) in Abhängigkeit von der ermittelten Signalenergie (7) festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zu quantisierende Signal (14) ein auf der Basis des Signals des Teilkanals erzeugtes dekorreliertes Signal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalbreiten der Teilkanäle (4.1 ... 4.N, 4.n) mittels einer adaptiven Filterbank (3) an das Eingangssignal (2) angepasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal (2) ein Breitbandsignal darstellt.
Vorrichtung zur Analyse von Eingangssignalen umfassend: – eine Filterbank (3), zum Empfangen eines Eingangssignals (2) und Zerlegen des Eingangssignals (2*) in zumindest zwei Teilkanäle (4.1 ... 4.N, 4.n), – eine Energie-Ermittlungsvorrichtung (6) zum Ermitteln einer Signalenergie (6) in einem Teilkanal (4.n), – einen Addierer (13), zum Ermitteln eines aus einem Signal (5.3) des Teilkanals (4.n) hervorgehenden zu quantisierenden Signals (14) und – einen ersten Quantisierer (15) zum Quantisieren des zu quantisierenden Signals (14) mit einer in Abhängigkeit von der Signalenergie festgelegten Auflösung, wobei die Vorrichtung zum Ermitteln des zu quantisierenden Signals (14) einen Prädiktor (10) zum Durchführen einer Signalprädiktion umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Ermitteln des zu quantisierenden Signals (14) – einen zweiten Quantisierer (16), welcher zum quantisieren aus einer zur Ermittlung des zu quantisierenden Signals (14*) durchgeführten Signalprädiktion hervorgehender Prädiktions-Koeffizienten (11*) ausgebildet ist, umfasst und der zweite Quantisierer (16) zum Quantisieren der Prädiktions-Koeffizienten (11) mit einer in Abhängigkeit von der Signalenergie festgelegten Auflösung ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Verstärkungsregelungs-Einrichtung (8) zum Durchführen einer adaptiven Verstärkungskontrolle und zum Ausgeben von aus der adaptiven Verstärkungskontrolle hervorgehender Verstärkungs-Koeffizienten (9) und einen dritten Quantisierer (17) zum Quantisieren der Verstärkungs-Koeffizienten (9) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Quantisierer (17) zum Quantisieren der Verstärkungs-Koeffizienten (9) mit einer in Abhängigkeit von der Signalenergie festgelegten Auflösung ausgebildet ist.