DE19731976A1 - Apparat und Verfahren zur Erzeugung von Rauschen in einem digitalen Empfänger - Google Patents

Description

Feld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf digitale Empfänger und besonders auf die Erzeugung von Rauschen in einem digitalen Empfänger.

Hintergrund der Erfindung

Digitale, zellulare Telefone erlauben Telefonkommunikation zwischen ihren Benutzern. Digitale, zellulare Telefone verwenden einen digitalen Empfänger, der Funkfrequenzsignale (RF-Signale) empfängt und die RF-Signale umwandelt, um ein Datensignal her­ auszuziehen. Das Datensignal wird einem Vocoder zugeführt, der das Datensignal dekodiert, daraus ein Sprachsignal erzeugt und das Sprachsignal zur Benutzung durch einen Benutzer ausgibt. RF- Signale können vor und während des Empfangs verstümmelt werden. Verstümmelte RF-Signale resultieren in verstümmelten Datensig­ nalen und stark verschlechterten Sprachsignalen.

Die durch den digitalen Empfänger herausgezogenen digitalen Datensignale haben von Natur aus keine Hintergrundgeräusche, wie jene, die in traditionellen Analogempfängern vorhanden sind. Ein üblicher Digitalempfänger erzeugt auch keine Geräusche im Zusammenhang mit verstümmelten Sprachsignalen. Übliche Digital­ empfänger machen den Benutzer auf verstümmelte Sprache aufmerk­ sam, indem sie den Benutzer verzerrte Sprache hören lassen, einen speziellen Schlechtempfangston abgeben oder die Sprache stummschalten. In diesen Fällen kann der Benutzer nicht erken­ nen, ob die Telefonkommunikation beendet wurde, der Empfänger ausgefallen ist, die Antenne des Telefons neu ausgerichtet wer­ den muß oder ähnliches.

Einen besseren Ansatz zur Information des Benutzers eines Digitalempfängers bezüglich verstümmelter Sprache wurde im U.S. Patent Nr. 5 327 457 von Leopold mit Zuweisung an Motorola, Inc., offengelegt. In U.S. Patent Nr. 5 327 457 wird ein Hin­ tergrundrauschsignal auf der Basis eines niedrigen Signalpegels des empfangenen RF-Signals erzeugt. Das Hintergrundrauschsignal wird zum Sprachsignal hinzugefügt, um die Nutzungsumgebung zu verbessern, indem der Digitalempfänger stärker wie ein Analog­ empfänger klingt, mit dem die Benutzer vertrauter sind. Jedoch ist der Signalpegel nicht immer der beste Indikator dafür, daß die Sprache verstümmelt ist. Z.B. kann Interferenz eine Verstüm­ melung der empfangenen Signale verursachen, ohne daß der Signal­ pegel reduziert wird.

Deshalb ist es vorteilhaft, das Konzept von U.S. Patent Nr. 5 327 457 weiter zu entwickeln, indem ein verbesserter Apparat und ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung von Rauschen in einem Digitalempfänger vorgesehen wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein digitales Kommunika­ tionssystem unter Verwendung einer digitalen Kommunikationsvor­ richtung mit einem Rauschgenerator veranschaulicht;

Fig. 2 ist ein bekanntes Zustandsdiagramm, das den Betrieb eines Dekoderblocks der digitalen Kommunikationsvorrichtung von Fig. 1 veranschaulicht;

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer Rausch­ schaltersteuerung des Rauschgenerators von Fig. 1 veranschau­ licht;

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb eines Zählers des Rauschgenerators von Fig. 1 veranschaulicht;

Fig. 5 ist ein Zustandsdiagramm, das den Betrieb der Rausch­ lautstärkesteuerung des Rauschgenerators von Fig. 1 veranschau­ licht; und

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Rauschlaut­ stärkesteuerung des Rauschgenerators von Fig. 1 veranschaulicht.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Ein digitaler Empfänger wandelt ein empfangenes Signal in ein Sprachsignal um. Die Schaltkreise erzeugen ein Fehlersignal, das bezeichnend ist für einen Qualitätspegel des empfangenen Sig­ nals. Der Rauschgenerator, der auf den Empfang des Fehlersignals reagiert, fügt selektiv Rauschen in das Sprachsignal ein. Durch Basieren der Rauscheinfügung auf der Genauigkeit des empfangenen Signals kann Rauschen in das Sprachsignal nur dann eingefügt werden, wenn das empfangene Signal als verstümmelt erkannt wird (d. h., das empfangene Signal weist einen niedrigen Qualitäts­ pegel auf), so daß der Benutzer einer verschlechterten oder verstummten Sprache ausgesetzt wird.

Fig. 1 veranschaulicht ein digitales Kommunikationssystem 100. Das digitale Kommunikationssystem 100 enthält die Kommuni­ kationsvorrichtungen 102 und 104, die über eine Kommunikations­ verbindung 106 kommunizieren. Die Kommunikationsvorrichtungen 102 und 104 können Zweiwegfunkgeräte, zellulare Telefone, kabel­ lose Telefone, Rundfunkgeräte, Basisstationen, Rundfunksender, persönliche digitale Assistenten, Modems, Überlandleitungstele­ fone oder Ähnliches sein. Die Kommunikationsverbindung 106 kann eine drahtlose Verbindung, eine drahtgeführte Verbindung, wie etwa mit verdrillten Leitungspaaren oder mit Koaxialkabel, oder Ähnliches sein. In der dargestellten Ausführungsform ist das digitale Kommunikationssystem 100 ein digitales zellulares Tele­ fonsystem, das TDMA (Time Division Multiple Access, Mehrfachzu­ griff im Zeitmultiplex), CDMA (Code Division Multiple Access, Mehrfachzugriff durch Codetrennung) oder Ähnliches verwendet. Die dargestellte Kommunikationsvorrichtung 102 ist eine zellu­ lare Basisstation und die dargestellte Kommunikationsvorrichtung 104 ist ein digitales zellulares Telefon, das mit der Kommunika­ tionsvorrichtung 102 kompatibel ist. In der dargestellten Aus­ führungsform enthält die Kommunikationsverbindung 106 ein herab­ führendes Funkfrequenzsignal (RF-Signal) 108 und ein hinauf­ führendes RF-Signal 110.

Die Kommunikationsvorrichtung 104 enthält eine Antenne 112, einen Empfänger 114, eine Steuerung 116, eine Benutzerschnitt­ stelle 118 und einen Sender 120. Die Antenne 112 koppelt das herabführende RF-Signal 108 in den Empfänger 114 zur Demodula­ tion in ein Empfangssprachsignal auf die Leitung 122. Die Steu­ erung 116 koppelt das Empfangssprachsignal auf die Benutzer­ schnittstelle, wo es durch einen Lautsprecher 124 in ein abge­ hendes, hörbares und vom Benutzer unterscheidbares Signal umge­ wandelt wird. Die hereinkommenden, von einem Benutzer erzeugten, hörbaren Signale werden über ein Mikrofon 126 der Benutzer­ schnittstelle 118 umgewandelt und als ein Sendesprachsignal über die Benutzerschnittstelle 118 und die Steuerung 116 auf den Sender 120 gekoppelt. Der Sender 120 kodiert und moduliert das Sendesprachsignal für die Abstrahlung durch die Antenne 112 als das hinaufführende RF-Signal 110.

Der Empfänger 114 enthält einen Vocoder 128 und einen Rausch­ generator 130. Der Vocoder 128 und der Rauschgenerator 130 sind unter Benutzung eines einzelnen digitalen Signalprozessorbau­ steins (DSP) ausgeführt, wie etwa des von Motorola, Inc., herge­ stellten und vertriebenen DSP56000, oder unter Benutzung eines oder mehrerer geeigneter Mikroprozessoren oder Mikrosteuerungen. Jedoch wird erkannt, daß der Vocoder 128 und der Rauschgenerator 130 statt dessen ganz oder teilweise mit diskreten Komponenten aufgebaut sein könnten.

Der Vocoder 128 schließt Dekodierschaltkreise ein, die einen Vorwärtsfehlerkorrekturdekoder (FEC) 132 und einen Vektorsummen­ angeregten, linearen Vorhersagedekoder (VSELP) 134 enthalten. Der FEC-Dekoder 132 nimmt die demodulierten Daten des herabfüh­ renden RF-Signals 108 an seinem Eingang auf und dekodiert die demodulierten Daten in aufeinander folgend dekodierte Rahmen von Sprachdaten entsprechend einem bekannten Dekodieralgorithmus, wie etwa ein Viterbi-Algorithmus. Der FEC-Dekoder 132 ermittelt den Qualitätspegel eines jeden dekodierten Rahmens von Sprach­ daten durch Ausführung einer zyklischen Redundanzprüfung (CRC- Operation), wie sie beschrieben ist in Abschnitt 5.1.3.3 des "Research and Development Center for Radio Systems Standard 27C (RCR STD-270)". Die CRC-Operation erkennt Bitfehler in einem Abschnitt eines jeden dekodierten Rahmens von Sprachdaten. Bit­ fehler resultieren aus einer Verstümmelung des herabführenden RF-Signals 108, die nicht durch die Dekodierschaltkreise korri­ gierbar ist. Die Verarbeitung von Daten eines verstümmelten, herabführenden RF-Signals 108 verursacht eine erhebliche Ver­ schlechterung der Qualität des empfangenen Sprachsignals. Um Verschlechterung der Sprachqualität zu verhindern, verwendet der FEC-Dekoder 132 in Reaktion auf den CRC eine Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen (Fig. 2).

Die Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen, die auch in Abschnitt 5.1.3.4 des RCR STD-270 beschrie­ ben wird, hat die Fehlerzustände 0 bis 7, die jeweils durch die Blöcke 202 bis 209 dargestellt werden. Die Fehlerzustände 0-7 stellen Qualitätsstufen des dekodierten Rahmens von Sprachdaten dar. Übergänge zwischen den Fehlerzuständen 0-7 werden durch die Pfeile 210-225 dargestellt, die die Blöcke 202-209 ver­ binden. Ein Übergang über einen der Pfeile 210-225 geschieht für jeden dekodierten Rahmen von Sprachdaten.

Die Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen beginnt mit dem Fehlerzustand 0 (Block 202). Falls kein Fehler in dem dekodierten Rahmen von Sprachdaten erkannt wird, ver­ bleibt die Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen im Fehlerzustand 0 (Block 202), wie durch den Pfeil 210 dargestellt. Für jeden folgenden dekodierten Rahmen von Sprach­ daten, in dem ein Fehler erkannt wird, geht die Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen zu dem nächsthöher numerierten der Fehlerzustände 1 (Block 203), 2 (Block 204), 3 (Block 205), 4 (Block 206), 5 (Block 207) und 6 (Block 208) über, wie durch die Pfeile 211, 213, 215, 217, 219 bzw. 221 dargestellt. Die Fehlerzustandsnummer ist somit die Nummer von aufeinander folgend dekodierten Rahmen, in denen ein Fehler erkannt wurde.

Wenn ein dekodierter Rahmen erkannt wird, der keinen Fehler enthält, geht die Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen zu einem niedrigeren Fehlerzustand über. Die Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen geht bei Vorkommen eines ohne Fehler erkannten dekodierten Rahmens von Fehlerzustand 1 (Block 203), von Fehlerzustand 2 (Block 204), von Fehlerzustand 3 (Block 205), von Fehlerzustand 4 (Block 206) oder von Fehlerzustand 5 (Block 207) zu Fehler­ zustand 0 (Block 202), wie durch die Pfeile 212, 214, 216, 218 bzw. 220 dargestellt.

Die Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen verbleibt bei Vorkommen eines fehlerbehafteten dekodierten Rah­ mens im Fehlerzustand 6 (Block 208), dargestellt durch Pfeil 223. Bei Vorkommen eines dekodierten Rahmens ohne Fehler geht die Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen von Fehlerzustand 6 (Block 208) zu Fehlerzustand 7 (Block 209) über, wie durch Pfeil 222 dargestellt. Bei Vorkommen eines feh­ lerhaften dekodierten Rahmens im Fehlerzustand 7 (Block 209) geht die Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen zu Fehlerzustand 6 (Block 208), wie durch Pfeil 225 dargestellt. Falls in Fehlerzustand 7 (Block 209) ein fehler­ freier dekodierter Rahmen erkannt wird, geht die Zustandsma­ schine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen von Fehlerzu­ stand 7 (Block 209) zu Fehlerzustand 0 (Block 202) über, wie durch Pfeil 224 dargestellt.

Bei Abschluß jedes Übergangs verarbeitet der FEC-Dekoder 132 jeden dekodierten Rahmen von Sprachdaten entsprechend dem sich ergebenden der Fehlerzustände 0-7 (Blöcke 202-209). Falls der sich ergebende Fehlerzustand 0 ist (Block 202), ist die Qua­ lität des dekodierten Rahmens von Sprachdaten auf ihrer höchsten Stufe und es wird vom FEC-Dekoder 132 nichts bezüglich des deko­ dierten Rahmens von Sprachdaten unternommen. Falls der sich ergebende Fehlerzustand 1 ist (Block 203) oder 2 ist (Block 204), ist die Qualität des dekodierten Rahmens von Sprachdaten auf einer niedrigeren Stufe und der FEC-Dekoder 132 ersetzt die fehlerhaften Bits des dekodierten Rahmens von Sprachdaten durch die entsprechenden Bits des unmittelbar vorangehend dekodierten Rahmens von Sprachdaten, der einen sich ergebenden Fehlerzustand 0 gehabt hat. Falls der sich ergebende Fehlerzustand 3 ist (Block 205), 4 ist (Block 206) oder 5 ist (Block 207), ist die Qualität des dekodierten Rahmens von Sprachdaten auf einer noch niedrigeren Stufe und der FEC-Dekoder 132 schwächt den dekodier­ ten Rahmen von Sprachdaten ab. Falls der sich ergebende Fehler­ zustand 6 ist (Block 208) oder 7 ist (Block 209), ist die Qua­ lität des dekodierten Rahmens von Sprachdaten auf einer niedrig­ sten Stufe und der FEC-Dekoder 132 schaltet den dekodierten Rahmen von Sprachdaten stumm. Als nächstes gibt der FEC-Dekoder 132 den dekodierten Rahmen von Sprachdaten an den VSELP-Dekoder 134 aus (Fig. 1). Der VSELP-Dekoder 134 erzeugt das empfangene Sprachsignal auf der Leitung 122 aus dem dekodierten Rahmen von Sprachdaten. Stummgeschaltete Sprachdaten in dem dekodierten Rahmen von Sprachdaten erzeugen Tonausfälle im empfangenen Sprachsignal. Ein am Lautsprecher 124 zuhörender Benutzer wird glauben, daß die Ausfälle in der Sprache einen Betriebsausfall der Kommunikationsvorrichtung 104 anzeigen.

Um diesen Glauben zu zerstreuen, gibt der FEC-Dekoder 132 am Abschluß eines jeden Übergangs der Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen ein Fehlersignal auf der Leitung 136 aus. Das Fehlersignal enthält den sich ergebenden Fehlerzu­ stand für den dekodierten Rahmen von Sprachdaten. Der Rausch­ generator 130 fügt als Antwort auf das Fehlersignal Rauschen in das empfangene Sprachsignal ein. Die Ausbreitungslaufzeit durch den Rauschgenerator 130 ist angenähert gleich der durch den VSELP-Dekoder 134. Dies sichert ab, daß das Rauschen in das Sprachsignal eingefügt wird, das aus dem fehlerbehafteten deko­ dierten Rahmen von Sprachdaten erzeugt wurde. Der Rauschgenerator 130 enthält eine Rauschschaltersteuerung 138, einen Schalter 140, eine Rauschquelle 142 und einen Addie­ rer 144. Die Rauschschaltersteuerung 138 ist mit dem FEC-Dekoder 132 über die Leitung 136 verbunden, um das Fehlersignal zu empfangen. Die Rauschschaltersteuerung 138 gibt als Reaktion auf das Fehlersignal ein Steuerungssignal aus. Der Schalter 140 ist mit der Rauschschaltersteuerung 138, der Rauschquelle 142 und dem Addierer 144 verbunden. Der Schalter 140 öffnet als Reaktion auf das Steuerungssignal selektiv, um die Rauschquelle 142 vom Addierer 144 abzutrennen, oder schließt selektiv, um die Rausch­ quelle 142 mit dem Addierer 144 zu verbinden. Die Rauschquelle 142 gibt Rauschen an den Schalter 140 ab. Das Rauschen wird erzeugt aus Echtzeitsignalen, die pseudo-zufällig und gleich­ förmig oder Gauß-verteilt sind und ein Frequenzspektrum mit einer über den Sprachbereich von 300 Hz bis 3500 Hz flach ver­ laufenden Amplitude haben. In der veranschaulichten Ausführungs­ form ist das Rauschen ein weißes Rauschen. Weißes Rauschen wird wegen seiner spektrale Ebenmäßigkeit und seiner abgerundet klin­ genden Charakteristik bevorzugt. Jedoch wird anerkannt, daß andere Arten von Rauschen oder Warnhinweisen alternativ benutzt werden können. Der Addierer 144 ist ferner mit der Leitung 122 verbunden. Der Addierer 144 fügt durch den Schalter 140 zuge­ führte Signale zu dem Empfangssignal vom Vocoder 128 hinzu. So addiert der Addierer 144 das von der Rauschquelle 142 ausgege­ bene Rauschen zum Empfangssignal hinzu, wenn der Schalter geschlössen ist, und alternativ addiert der Addierer 144 kein Signal zum Empfangssignal hinzu, wenn der Schalter offen ist.

Die besondere Operation der Rauschschaltersteuerung 138 wird in Fig. 3 gezeigt. Anfänglich gibt die Rauschschaltersteuerung 138 das Steuerungssignal aus, um den Schalter 140 zu öffnen und zu verhindern, daß Rauschen zum Empfangssprachsignal hinzugefügt wird (in Block 300). Das Rauschen bleibt ausgeschaltet (in Block 300), bis die Rauschschaltersteuerung 138 einen sich ergebenden Fehlerzustand des Fehlersignals erkennt, der einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet (in Block 302). In der veranschaulich­ ten Ausführungsform ist der vorbestimmte Fehlerschwellwert 3 und wird überschritten durch ein Fehlersignal mit einem sich erge­ benden Fehlerzustand von 4, 5, 6 oder 7. Sobald ein Fehlersignal des Fehlerzustands 4, 5, 6 oder 7 erkannt wird, gibt die Rausch­ schaltersteuerung 138 das Steuerungssignal aus, um den Schalter 140 zu schließen und um Rauschen zum Empfangssprachsignal hinzu­ zufügen (in Block 304). Das Rauschen bleibt eingeschaltet (in Block 304), bis die Rauschschaltersteuerung 138 eine vorbe­ stimmte Anzahl von aufeinander folgenden Fehlersignalen mit einem sich ergebenden Fehlerzustand erkennt, der niedriger als der vorbestimmte Fehlerschwellwert ist (in Block 306). In der veranschaulichten Ausführungsform muß die Rauschschaltersteu­ erung 138 nur die sich ergebenden Fehlerzustände 0, 1 oder 2 in 250 aufeinander folgenden Fehlersignalen erkennen (jedes Fehler­ signal stellt einen jeweils folgenden dekodierten Rahmen dar) Sobald diese Folge von Fehlersignalen erkannt wird, kehrt der Betrieb der Rauschschaltersteuerung 138 zu Block 300 zurück. Um die Lautstärke des in das Empfangssprachsignal eingefügte Rauschens zu steuern, kann der Rauschgenerator 130 (Fig. 1) fer­ ner einen Zähler 146, eine Rauschlautstärkesteuerung 148 und einen Mischer 150 aufweisen. Der Zähler 146 ist mit dem FEC- Dekoder 132 über die Leitung 136 verbunden, um das Fehlersignal mit dem sich ergebenden Fehlerzustand zu empfangen. Der Zähler 146 bestimmt, wie oft jeder der unterschiedlichen, sich ergeben­ den Fehlerzustände während einer vorbestimmten Anzahl von deko­ dierten Rahmen auftritt. Die Rauschlautstärkesteuerung 148 ist mit dem Zähler 146 verbunden und empfängt die Zählerstände der unterschiedlichen, sich ergebenden Fehlerzustände. Entsprechend den Zählerständen verändert die Rauschlautstärkesteuerung 148 den Lautstärkepegel des Rauschens durch Ausgabe eines Rauschska­ lenfaktors. Der Mischer 150 ist mit der Rauschlautstärkesteu­ erung 148, der Rauschquelle 142 und dem Schalter 140 verbunden. Der Mischer 150 multipliziert den Rauschskalenfaktor mit dem durch die Rauschquelle 142 ausgegebenen Rauschen. Dies vergrö­ ßert oder verkleinert die Amplitude oder die Lautstärke des Rauschens, das an den Schalter 140 abgegeben wird. Je numerisch größer der Rauschskalenfaktor ist, desto höher wird die Ampli­ tude des Rauschens und desto höher wird die Lautstärke des Rau­ schens in dem Sprachsignal im Lautsprecher 124. Weil die sich ergebenden Fehlerzustände sich auf die Qualität des empfangenen Signals beziehen und die Rauschlautstärkesteuerung 148 die Laut­ stärke auf der Basis der sich ergebenden Fehlerzustände steuert, bietet der Rauschpegel eine Rückinformation an den Benutzer über die Qualität des empfangenen Signals.

Der besondere Betrieb des Zählers 146 wird in Fig. 4 gezeigt. Der Zähler 146 empfängt das Fehlersignal, das den sich ergeben­ den Fehlerzustand bezeichnet (in Block 400). Der Zähler 146 erkennt, welcher der sich ergebenden Fehlerzustände ein Fehler­ signal enthält (in den Blöcken 402-408), und vergrößert einen entsprechenden Zählerstand (in den Blöcken 410-417). Der Zähler 146 vergrößert den Zählerstand eines Rahmenzählers (in Block 418) und stellt fest, ob der Zählerstand des Rahmenzählers eine vorbestimmte Anzahl von Rahmen erreicht hat (in Block 420) In der veranschaulichten Ausführungsform ist die vorbestimmte Anzahl von Rahmen 200 aufeinander folgende Rahmen. Falls die vorbestimmte Anzahl von dekodierten Rahmen nicht erreicht wurde, kehrt der Zähler 146 zu Block 400 zurück, um das nächste Fehler­ signal zu empfangen. Falls die vorbestimmte Anzahl von dekodier­ ten Rahmen erreicht wurde, gibt der Zähler 146 die Zählerstände eines jeden der Fehlerzustände für die letzte vorbestimmte Anzahl von dekodierten Rahmen in Form einer Metrik aus (in Block 422). In der veranschaulichten Ausführungsform enthält die Metrik ein eindimensionales Feld, in dem die Anzahl des sich ergebenden Fehlerzustands 0 in Position 1,1 ist; die Anzahl des sich ergebenden Fehlerzustands 1 in Position 1,2 ist; die Anzahl des sich ergebenden Fehlerzustands 2 in Position 1,3 ist; die Anzahl des sich ergebenden Fehlerzustands 3 in Position 1,4 ist; die Anzahl des sich ergebenden Fehlerzustands 4 in Position 1,5 ist; die Anzahl des sich ergebenden Fehlerzustands 5 in Position 1,6 ist; die Anzahl des sich ergebenden Fehlerzustands 6 in Position 1,7 ist; und die Anzahl des sich ergebenden Fehler­ zustands 7 in Position 1,8 ist. Z.B. würde eine Metrik nach Abschluß von 200 aufeinander folgenden dekodierten Rahmen von [160 20 6 6 4 2 1 1] beim Auftreten von 160 Fehlersignalen mit sich ergebenden Fehlerzustand 0, 20 Fehlersignalen mit sich ergebenden Fehlerzustand 1, 6 Fehlersignalen mit sich ergebenden Fehlerzustand 2, 6 Fehlersignalen mit sich ergebenden Fehler­ zustand 3, 4 Fehlersignalen mit sich ergebenden Fehlerzustand 4, 2 Fehlersignalen mit sich ergebenden Fehlerzustand 5, 1 Fehler­ signal mit sich ergebenden Fehlerzustand 6, und 1 Fehlersignal mit sich ergebenden Fehlerzustand 7 ausgegeben werden. Sobald die Metrik ausgegeben worden ist, setzt der Zähler 146 die Zählerstände der Fehlerzustände und des Rahmens (in Block 424) zurück und kehrt zu Block 400 zurück, um das nächste Fehler­ signal zu empfangen, das dem nächsten dekodierten Rahmen ent­ spricht.

Der besondere Betrieb der Rauschlautstärkesteuerung 148 wird in Fig. 5 und 6 gezeigt. Die Rauschlautstärkesteuerung 148 ver­ wendet eine Lautstärkesteuerungszustandsmaschine 500. Die Laut­ stärkesteuerungszustandsmaschine 500 enthält die Lautstärke­ zustände 2-7, dargestellt jeweils durch die Blöcke 502-507. Die Lautstärkezustände korrespondieren numerisch mit den Fehler­ zuständen in der Metrikausgabe durch den Zähler 146. In der ver­ anschaulichten Ausführungsform korrespondieren die Lautstärke­ zustände 2-7 mit den sich jeweils ergebenden Fehlerzuständen 2-7. Jeder Lautstärkezustand korrespondiert mit einem an den Mischer ausgegebenen Rauschskalenfaktor. In der veranschaulich­ ten Ausführungsform betragen die mit den Lautstärkezuständen 2, 3, 4, 5, 6 und 7 (Blöcke 502, 503, 504, 505, 506 und 507) kor­ respondierenden Rauschskalenfaktoren 0, 0,005, 0,008, 0,013, 0,018 bzw. 0,023. Übergänge zwischen den Lautstärkezuständen 2-7 (Blöcke 502-507) werden durch die Pfeile 508-517 darge­ stellt. Übergänge können nach jedem Empfang der Metrik vom Zähler 146 vorkommen.

Die Rauschlautstärkesteuerung 148 setzt die Lautstärkesteu­ erungszustandsmaschine 500 anfänglich auf einen gegenwärtigen Lautstärkezustand (in den Blöcken 600 und 602). In der ver­ anschaulichten Ausführungsform wird die Lautstärkesteuerungs­ zustandsmaschine 500 anfänglich auf den Lautstärkezustand 2 (Block 502) gesetzt. Jedoch wird anerkannt, daß die Lautstärke­ steuerungszustandsmaschine 500 anfänglich auf einen jeden ande­ ren Lautstärkezustand gesetzt werden könnte. Die Rauschlautstär­ kesteuerung 148 gibt einen mit dem gegenwärtigen Lautstärke­ zustand korrespondierenden Rauschskalenfaktor aus (in Block 604). Die Rauschlautstärkesteuerung 148 verbleibt in dem gegen­ wärtigen Lautstärkezustand (d. h., Lautstärkezustand 2 (Block 502)), bis die Metrik vom Zähler 146 empfangen wird (in Block 606).

Die Rauschlautstärkesteuerung 148 prüft die Metrik, um zu bestimmen, ob die Metrik mindestens einen Zähler in einem Feh­ lerzustand hat, der numerisch gleich dem nächsthöheren Laut­ stärkezustand ist (d. h., gleich dem gegenwärtigen Lautstärke­ zustand + 1) (in Block 608). In diesem Fall geht die Lautstär­ kesteuerungszustandsmaschine 500 vom gegenwärtigen Lautstärke­ zustand zum nächsthöheren Lautstärkezustand über (in Block 610) Die Rauschlautstärkesteuerung 148 kehrt zu Block 602 zurück, in dem der nächsthöhere Lautstärkezustand zum gegenwärtigen Laut­ stärkezustand wird. Wenn z. B. die Metrik [150 40 7 1 1 1 0 0] und der gegenwärtige Lautstärkezustand 2 (Block 502) ist, wird das Auftreten eines Fehlers im Fehlerzustand 3 die Lautstärke­ steuerungszustandsmaschine 500 veranlassen, in den Lautstärke­ zustand 3 (Block 503) überzugehen. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die möglichen Übergänge in Block 610 von Lautstärkezustand 2 (Block 502), 3 (Block 503), 4 (Block 504), 5 (Block 505) oder 6 (Block 506) zu Lautstärkezustand 3 (Block 503), 4 (Block 504), 5 (Block 505), 6 (Block 506) oder 7 (Block 507) über die Pfeile 508, 509, 511, 513 bzw. 515. Lautstärke­ zustand 3 wird zum gegenwärtigen Lautstärkezustand werden, wenn die Rauschlautstärkesteuerung 148 zu Block 602 zurückkehrt.

Falls die Metrik nicht mindestens einen Zähler in einem Feh­ lerzustand enthält, der numerisch gleich dem nächsthöheren Laut­ stärkezustand ist, prüft die Rauschlautstärkesteuerung die Metrik, um festzustellen, ob die Metrik mindestens einen Zähler in einem Fehlerzustand enthält, der numerisch gleich dem gegen­ wärtigen Lautstärkezustand ist (in Block 612). Falls nicht, dann geht die Lautstärkesteuerungszustandsmaschine 500 vom gegenwär­ tigen Lautstärkezustand zum nächstniedrigen Lautstärkezustand über (in Block 614). Falls z. B. die Metrik [150 40 5 5 0 0 0 0] und der gegenwärtige Lautstärkezustand 4 (Block 504) ist, dann geht die Lautstärkesteuerungszustandsmaschine 500 zum Lautstär­ kezustand 3 (Block 503) über. In der veranschaulichten Ausfüh­ rungsform sind die möglichen Übergänge in Block 614 von Laut­ stärkezustand 3 (Block 503), 4 (Block 504), 5 (Block 505), 6 (Block 506) oder 7 (Block 507) zu Lautstärkezustand 2 (Block 502), 3 (Block 503), 4 (Block 504), 5 (Block 505) oder 6 (Block 506) über die Pfeile 510, 512, 514, 516 bzw. 517. Die Rausch­ lautstärkesteuerung 148 kehrt zu Block 602 zurück, in dem der nächstniedrige Lautstärkezustand zum gegenwärtigen Lautstärke­ zustand wird.

Falls die Metrik mindestens einen Zähler in einem Fehlerzu­ stand hat, der numerisch gleich dem gegenwärtigen Lautstärke­ zustand ist, kehrt die Rauschlautstärkesteuerung 148 zu Block 602 zurück, in dem der gegenwärtige Lautstärkezustand beibe­ halten wird. Falls z. B. der gegenwärtige Lautstärkezustand der Lautstärkezustand 4 (Block 504) ist, könnte solch eine Metrik [150 40 5 4 1 0 0 0] sein.

Um ein besser klingendes Rauschen zu erhalten, das am besten die kontinuierliche Natur des Rauschens nachahmt, gibt die Rauschlautstärkesteuerung 148 (in Block 604) den gegenwärtigen Rauschskalenfaktor nach einer Rampentechnik aus. Die Rampentech­ nik enthält einen allmählich zunehmenden oder abnehmenden Rauschskalenfaktor beim Übergang zwischen zwei Lautstärkezustän­ den. In der veranschaulichten Ausführungsform vergrößert oder verringert die Rauschlautstärkesteuerung 148 den Rauschskalen­ faktor über einen Zeitraum von 100 dekodierten Rahmen oder 2 Sekunden in Schritten, die durch die Differenz zwischen dem letzten Rauschskalenfaktor und dem gegenwärtigen Rauschskalen­ faktor, geteilt durch 100, definiert sind. Als Reaktion auf eine Übergang vom Lautstärkezustand 2, in dem der Rauschskalenfaktor 0 ist, zum Lautstärkezustand 3, in dem der Rauschskalenfaktor 0,005 ist, vergrößert die Rauschlautstärkesteuerung 148 den Rauschskalenfaktor inkrementell 100 Mal, jedesmal um 0,00005 ((0,005-0)/100), über eine Zeitspanne von 2 Sekunden. Als Reaktion auf einen Übergang vom Lautstärkezustand 4, in dem der Rauschskalenfaktor 0,008 ist, zum Lautstärkezustand 3, in dem der Rauschskalenfaktor 0,005 ist, verkleinert die Rauschlaut­ stärkesteuerung 148 den Rauschskalenfaktor inkrementell 100 Mal, jedesmal um 0,00003 ((0,008-0,005)/100), über eine Zeitspanne von 2 Sekunden.

Obgleich basierend auf der Erkennung von Bitfehlern, wird anerkannt, daß Rauscheinfügung und Lautstärkesteuerung auch auf der Erkennung von anderen Ergebnissen eines Vocoders basieren können, die die Signalqualität spiegeln. Das Fehlersignal kann alternativ ein Maß des Phasenzittern, des Taktzitterns, des Augenöffnungszitterns, des Konstellationszitterns, des Signal­ rauschverhältnisses oder anderer Ergebnisse eines Vocoders defi­ nieren.

Es wird anerkannt, daß das Fehlersignal nicht durch die Dekodierschaltkreise oder allein aus dem dekodierten Eingangs­ signal erzeugt werden muß. Z.B. kann das Fehlersignal alternativ außerhalb der Dekodierschaltkreise erzeugt werden und auf einem Vergleich eines wiederkodierten dekodierten Empfangssignals und dem aktuell empfangenen Signal basieren, wie in U.S. Patent Nr. 5 113 400 mit dem Titel "Error Detection System" von Gould et al. beschrieben, das am 12 Mai 1992 herausgegeben und an Motorola, Inc., erteilt worden ist.

So kann erkannt werden, daß Rauschen in ein verstümmeltes Sprachsignal eines digitalen Empfängers eingefügt werden kann, um dem Benutzer einen schlechten Empfang anzuzeigen. Ein Rausch­ generator fügt Rauschen einem Sprachsignal zu, basierend auf der Qualität des durch den digitalen Empfänger empfangenen Signals. Zusätzlich kann der Rauschgenerator allmählich die Lautstärke des Rauschens auf der Basis einer weiteren Veränderung der Signalqualität variieren. Wenn die Signalqualität abnimmt, dann nimmt der Lautstärkepegel des Rauschens zu. Wenn im Gegensatz die Signalqualität zunimmt, dann nimmt der Lautstärkepegel des Rauschens ab. In einer Ausführungsform arbeitet der Rauschgene­ rator in Reaktion auf den Vocoder und fügt akkurat und effizient Rauschen mit einem geeigneten Lautstärkepegel in die Rahmen des Sprachsignals ein, die durch den Dekoder als fehlerhaft fest­ gestellt wurden.

Claims (10)

1. Digitaler Empfänger zum Umwandeln eines empfangenen Signals in ein Sprachsignal, und der digitale Empfänger enthält:
Schaltkreise zum Erzeugen eines Fehlersignals, das für die Qualität des empfangenen Signals bezeichnend ist; und
einen Rauschgenerator, der mit einem Ausgang der Schaltkreise verbunden ist und der Rauschen als selektive Reaktion auf das Fehlersignal in das Sprachsignal einfügt.

2. Digitaler Empfänger nach Anspruch 1, wobei die Schaltkreise zum Erzeugen ferner einen Dekoder enthalten, zum Dekodieren des empfangenen Signals, zum Erkennen der darin enthaltenen Fehler und zum Erzeugen des Fehlersignals auf der Basis der erkannten Fehler.

3. Digitaler Empfänger nach Anspruch 1, wobei der Rauschgenera­ tor ferner enthält:
eine Rauschquelle zum Vorsehen des Rauschens; und
einen Schalter, der mit der Rauschquelle und dem Ausgang der Schaltkreise verbunden ist, und der als Reaktion auf das Fehler­ signal selektiv die Rauschquelle mit dem digitalen Empfänger am Sprachsignal verbindet.

4. Digitaler Empfänger nach Anspruch 1, wobei der Rauschgenera­ tor ferner enthält:
eine Rauschquelle zum Vorsehen des Rauschens; und
eine Rauschlautstärkesteuerung, die mit der Rauschquelle ver­ bunden ist, und die als Reaktion auf vielfaches Vorkommen des Fehlersignals selektiv den Lautstärkepegel des Rauschens verän­ dert, und wobei der Lautstärkepegel mit dem Qualitätspegel des Fehlersignals korrespondiert.

5. Verfahren zum Erzeugen von Rauschen in einem digitalen Empfänger, das die Schritte enthält:
Umwandeln eines empfangenen Signals in ein Sprachsignal;
Vorsehen eines Fehlersignals, das für den Qualitätspegel des empfangenen Signals bezeichnend ist; und
Selektives Einfügen von Rauschen in das Sprachsignal als Reaktion auf das Fehlersignal.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt zum selektiven Einfügen ferner die Unterschritte enthält:
Erzeugen des Rauschens;
Erkennen des Fehlersignals; und
Selektives Verbinden des Rauschens mit dem Sprachsignal.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des selektiven Verbindens ferner enthält:
Verbinden des Rauschens mit dem Sprachsignal bei einem ersten Vorkommen des Fehlersignals mit einem niedrigen Qualitätspegel; und
Abtrennen des Fehlersignals von dem Sprachsignal nach einer Vielzahl von Vorkommen des Fehlersignals mit einem hohen Quali­ tätspegel.

8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt zum selektiven Einfügen ferner die Unterschritte enthält:
Erzeugen des Rauschens;
Erkennen des Fehlersignals;
Einstellen eines Lautstärkepegels des Rauschens, der mit dem Qualitätspegel korrespondiert; und
Selektives Verändern des Lautstärkepegels des Rauschens als Reaktion auf vielfaches Vorkommen des Fehlersignals.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt zum selektiven Verändern ferner die Unterschritte enthält:
Zählen einer vorbestimmten Anzahl des Fehlersignals;
während des Schrittes zum Zählen einer vorbestimmten Anzahl des Fehlersignals Zählen jedes Vorkommens des Fehlersignals mit einem von einem höheren Qualitätspegel und einem niedrigen Qua­ litätspegel; und
während des Schrittes zum Zählen einer vorbestimmten Anzahl des Fehlersignals Zählen jedes Vorkommens des Fehlersignals mit dem anderen von einem höheren Qualitätspegel und einem niedrigen Qualitätspegel.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt zum selektiven Verändern ferner die Unterschritte enthält:
Vergrößern des Lautstärkepegels des Rauschens als Reaktion auf die Schritte des Zählens, wenn ein Vorkommen des Fehler­ signals einen Qualitätspegel niedriger als den Lautstärkepegel bezeichnet; und
Verringern des Lautstärkepegels des Rauschens als Reaktion auf die Schritte des Zählens, wenn alle Vorkommen des Fehler­ signals einen Qualitätspegel höher als den Lautstärkepegel bezeichnen.