DE19520952C2 - Verfahren zum Übertragen eines Sprachsignals über einen in seiner Übertragungsqualität zeitlich stark schwankenden Übertragungskanal - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen eines Sprachsignals von einer Sendestation zu einer Empfangsstation über einen in seiner Übertragungsqualität zeitlich stark schwankenden Übertragungskanal, beispiels­ weise einen Kurzwellenkanal.

Die Übertragungsqualität von Kurzwellenkanälen ist infolge der sich zeitlich ändernden Übertragungsbedingungen starken Schwankungen unterworfen. Zur Übertragung von kontinuierlichen digitalen Datenströmen wie Rechner­ informationen oder auch Fernschreibsignalen kann dieser Nachteil mit dem sogenannten ARQ (Automatic Repeat Request)-Verfahren (z. B. beschrieben in Bernard Sklar, Digital Communications, Prentice-Hall International Edition, 1988, S. 259/260) ausgeglichen werden, indem der kontinuierliche digitale Datenstrom in gleich lange Datenabschnitte zerhackt wird und dazwischen jeweils Quittungssignale von der Empfangsstation zur Sendestation rückübertragen werden. Für die störungsfreie Übertragung von Sprachsignalen gibt es bisher noch keine befriedigende Lösung hierfür. Das bekannte ARQ-Ver­ fahren ist für digitalisierte Sprachsignale nicht geeignet, da bei einem Zerhacken des Sprachsignals nach dem ARQ-Verfahren mit üblichen Sprachdecodierern kein sprachlogisches analoges Sprachsignal, das vom Empfänger als Sprachinformation verstanden wird< rückge­ wandelt werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem auch Sprachsignale über in der Qualität zeitlich stark schwankende Übertragungskanäle übertragen werden können.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei digitalen Funktelefonen ist es an sich bekannt, die zu übertragenden analogen Sprachsignale sendeseitig in einen digitalen Datenstrom umzuwandeln und in einem Speicher zwischenzuspeichern, wobei der digitale Datenstrom anschließend in einem Sprach- und Kanalcodierer codiert wird, bevor er in analoger Form übertragen wird (DE 41 06 784 A1). Entsprechend wird empfangsseitig verfahren.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das mit einem bekannten Sprachcodierer (Vocoder, beispielsweise beschrieben in General Services Administration Office of Information Resources Management "Telecommunications: Analog to Digital Conversion of Radio Voice by 4800 Bit/second Code Excited Linear Prediction (CELP)" Federal Standard 1016) in einen kontinuierlichen digitalen Datenstrom gewandelte Sprachsignal nicht unmittelbar nach dem ARQ-Verfahren übertragen, sondern senderseitig zunächst zwischengespeichert und in sprachlogische Datenblöcke aufgeteilt. Darunter werden Datenblöcke einer Länge verstanden, deren Inhalt einer logischen Spracheinheit entspricht, also beispielsweise einem ganzen zusammenhängenden Wort oder einem ganzen gesprochenen Satz. Am zweckmäßigsten ist es, hierfür die in der Sprache enthaltenen Sprachpausen als Grenzen für diese Bildung von sprachlogischen Datenblöcken auszunutzen.

Diese beliebig langen und nur vom Inhalt des Sprachsignals abhängigen Datenblöcke werden dann nach dem bekannten ARQ-Verfahren zum Empfänger übertragen, dort werden wieder die sprachlogischen Datenblöcke rückgewonnen, wenn die Übertragungsqualität schlechter wird und einige Datenabschnitte fehlerhaft übertragen werden, wird nach dem ARQ-Verfahren durch Rückfragen beim Sender und wiederholte Aussendung des fehlerhaften Datenabschnittes der jeweilige fehlerfreie Datenblock empfangsseitig rückgewonnen und abgespeichert, der dann als kontinuierlicher fehlerfreier Datenstrom über den empfangsseitigen Sprachdecodierer (Vocoder) wieder in den analogen Sprachsignalabschnitt, der diesem sprachlogisch bestimmten Datenblock entspricht, rückgewandelt. Auf diese Weise hört der Empfänger immer nur logische Spracheinheiten, also immer nur ganze Wörter oder ganze Sätze, obwohl zur Übertragung der sprachlogischen Datenblöcke das bekannte ARQ-Verfahren mit Zerhackung in jeweils gleich große Datenabschnitte angewendet wird. Die Häufigkeit der nach dem ARQ-Verfahren angeforderten Wiederholungen der Datenabschnitt-Übertragung ist ein Maß für die momentane Übertragungsqualität des Übertragungskanals und kann senderseitig und/oder empfangsseitig dem jeweiligen Benutzer angezeigt werden, der sich damit in seiner Sprachaussendung bzw. empfangs­ seitig beim Abhören danach richten kann. Außerdem kann dann automatisch von einem Übertragungskanal schlechter Qualität auf einen in der Übertragungsqualität besseren Kanal umgeschaltet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur für Kurzwel­ lenkanäle, sondern allgemein für alle Übertragungskanäle geeignet, bei denen eine zeitlich stark schwankende Übertragungsqualität auftritt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand eines Blockschaltbildes einer Kurzwellen-Wechselsprech-Sen­ de-Empfangs-Anordnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Sendestation eines Kurzwellenübertragungs­ kanals. Fig. 2 zeigt die zugehörige Empfangsstation.

Die Anordnung arbeitet nach dem bekannten Wechselsprech­ prinzip unter Ausnutzung des ARQ-Verfahrens zur Fehler­ korrektur infolge von Schwankungen der Übertragungsqualität. Das zu übertragende analoge Sprachsignal setzt sich zusammen aus logischen Spracheinheiten V1, V2, V3 (jeweils ganze Wörter oder Sätze) und dazwischenliegenden Sprechpausen P. Dieses analoge Sprachsignal wird in einem handelsüblichen Sprachcodierer 1 in einen kontinuier­ lichen digitalen Datenstrom 2 umgesetzt und in einem Speicher 3, beispielsweise einem üblichen Schieberegister, gespeichert. Dieser kontinuierliche Datenstrom 2 wird in Abhängigkeit von den Sprechpausen P (abgeleitet vom ursprünglichen eingangsseitigen analogen Sprachsignal oder von dem abgespeicherten digitalen Sprachsignal) in einem Blockbilder 4 in sprachlogische Datenblöcke B1, B2 und B3 aufgeteilt, jeder Datenblock B1, B2, B3 entspricht also wieder einer logischen Spracheinheit. Diese Datenblöcke werden im Kurzwellensender 5 nach dem ARQ-Verfahren in einzelne gleich große Datenabschnitte 6 fit dazwischenliegenden vom Empfänger kommenden Quittungsabschnitten 7 zerhackt und über die Antenne 8 abgestrahlt. Im Empfänger 10 werden die mit unter­ schiedlicher Qualität empfangenen einzelnen Datenabschnitte wieder nach dem ARQ-Verfahren empfangen, ausgewertet, quittiert und gegebenenfalls durch mehrfache Wiederholung der Übertragung zu einem fehlerfreien Datenblock B1, B2 bzw. B3 im Blockbilder 11 zusammengesetzt und schließlich wieder im Speicher 12 zwischengespeichert, dem Sprachdeco­ dierer 13 kann damit ein zwischengespeicherter kontinuier­ licher Datenstrom jeweils der Länge eines Datenblockes mit für diesen Sprachdecodierer geeigneter Datenrate zugeführt werden, selbst wenn durch Verschlechterung der Übertragungsqualität die eigentlichen Datenblöcke mit wesentlich in geringerer Datenrate übertragen werden als dies für den Betrieb des Sprachdecodierers 13 erforderlich ist. Auf diese Weise können zur Rückgewin­ nung des analogen Sprachsignals am Ausgang des Sprachdeco­ dierers 13 handelsübliche Vocoder benutzt werden, die eine wesentlich höhere Datenrate von beispielsweise 1200 Bit/s als Eingangsdatenrate benötigen als dies für die Übertragung auf der Kurzwellenstrecke bei schlechter Kanalqualität erreichbar ist.

In Abhängigkeit von der erforderlichen Wiederholung der Datenabschnitt-Übertragung nach dem ARQ-Verfahren (Häufigkeit der Anforderung einer Datenabschnittwiederholung über die Quittungsabschnitte 7) kann im Sender eine Anzeigelampe L1 aktiviert werden, die damit dem Benutzer senderseitig anzeigt, wenn der Übertragungskanal eine vorbestimmte Qualitätsgrenze unterschreitet. Der Benutzer kann damit durch sein Sprachverhalten, beispielsweise durch kürzer aufeinanderfolgende Sprechpausen P, die fehlerfreie Übertragung mit beeinflussen. Durch eine entsprechende Anzeigelampe L2 im Empfänger kann dem Benutzer empfangsseitig angezeigt werden, daß bei schlechter Übertragungsqualität mit einer Verzögerung der Sprachabschnitte (sprachlogische Datenblöcke) gerechnet werden muß. Gleichzeitig kann in Abhängigkeit von dieser so bestimmten Kanalqualität automatisch sender- und empfangsseitig auf einen besseren Übertragungs­ kanal umgeschaltet und dort dann die Sprachübertragung fortgesetzt werden.

Die im Speicher 12 des Empfängers gespeicherten sprach­ logischen Datenblöcke können wiederholt ausgegeben werden, um z. B. in den Datenblöcken enthaltene Informationen besser verstehen oder niederschreiben zu können.

Claims (5)

1. Verfahren zum Übertragen eines Sprachsignals von einer Sendestation zu einer Empfangsstation über einen in seiner Übertragungsqualität zeitlich stark schwankenden Übertragungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß senderseitig das analoge Sprachsignal in einen kontinuierlichen digitalen Datenstrom umgewandelt wird, der in einem Speicher zwischengespeichert und in Abhängigkeit vom Inhalt des Sprachsignals in sprachlogische Datenblöcke aufgeteilt wird, diese Datenblöcke nach dem ARQ-Verfahren zur Empfangsstation übertragen und dort wieder die entsprechenden sprachlogischen Datenblöcke rückgewandelt und gespeichert werden und schließlich die Datenströme dieser gespeicherten sprachlogischen Datenblöcke dann in ein entsprechendes logisch verständliches analoges Sprachsignal rückgewan­ delt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß senderseitig der kontinuierliche digitale Datenstrom in Abhängigkeit von den Sprechpausen im Sprachsignal in entsprechend sprachlogische Datenblöcke aufgeteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von Kenngrößen des ARQ-Verfahrens senderseitig und/oder empfangsseitig die momentane Kanalqualität angezeigt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von Kenngrößen des ARQ-Verfahrens von einem in seiner Übertragungsqualität schlechten Übertragungskanal automatisch auf einen Übertragungskanal besserer Übertragungsqualität umgeschaltet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Empfangsstation gespeicherten sprachlogischen Datenblöcke mehrfach wiederholt ausgegeben werden.