DE19731976C2 - Digitaler Empfänger zum Umwandeln eines empfangenen Signals in ein Sprachsignal und Verfahren zum Erzeugen von Rauschen in diesem Empfänger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen digitalen Empfänger zum Umwandeln eines empfangenen Signals in ein Sprachsignal mit einem Schaltkreis zum Erzeugen eines Fehlersignal, das die Qualität des empfangenen Signals angibt, und einem Rauschgene­ rator, der mit einem Ausgang des Schaltkreises verbunden ist, um Rauschen in das Sprachsignal einzufügen, wenn ein Qualitätspegel des Fehlersignals unterhalb eines vorbestimmten Qualitätsschwellenwertes liegt. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Erzeugen von Rauschen in einem solchen digitalen Empfänger.

Ein solcher digitaler Empfänger sowie ein solches Verfahren sind z. B. aus der JP- 06 077 891 A bekannt. Bei diesem bekannten Empfänger wird das Fehlersignal aufgrund einer Feldstärkemessung nicht ausreichender Stärke oder aber aufgrund einer zu großen Übertragungsfehlerrate durch einen Fehlerdetektor erzeugt. Unterscheidet sich der von dem Fehlersignal angegebene Qualitätspegel von einem vorbestimmten Qualitätsschwel­ lenwert in unzulässiger Weise, so wird dem Sprachsignal Rauschen hinzugefügt, um den Benutzer des digitalen Empfängers darauf hinzuweisen, daß die Übertragung z. B. auf­ grund einer zu großen Entfernung einer Mobilstation von einer Basisstation schlechter wird bzw. zusammenbricht.

Ein vergleichbarer Stand der Technik ist auch aus der US-PS 5 327 457 bekannt.

Dieser Stand der Technik hat jedoch den Nachteil, daß insbesondere im Grenzbe­ reich für eine ausreichende und zufriedenstellende Übertragung zwischen einer Basis­ station und einer Mobilstation das Rauschen dem Sprachsignal nach Art von Regel­ schwingungen eines Regelkreises in kurzen Intervallen hinzugefügt und wieder fortge­ lassen wird, wodurch sich für den Benutzer der Mobilstation ein nicht zufriedenstellendes Empfangssignal ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen digitalen Empfänger sowie ein Verfahren zum Erzeugen von Rauschen in diesem Empfänger derart zu verbessern, daß der Benutzer des Empfängers auch im Übertragungsgrenzbereich noch einen zufriedenstellenden Empfang hat.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 5 angegebenen er­ findungsgemäßen Lehren gelöst.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das ein digitales Kommunikationssystem unter Verwen­ dung einer digitalen Kommunikationsvorrichtung mit einem Rauschgenerator veran­ schaulicht;

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

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer Rauschschaltersteuerung des Rauschgenerators von Fig. 1 veranschaulicht;

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

Fig. 5 ein Zustandsdiagramm, das den Betrieb der Rauschlautstärkesteuerung des Rauschgenerators von Fig. 1 veranschaulicht; und

Fig. 6 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Rauschlautstärkesteuerung des Rauschgenerators von Fig. 1 veranschaulicht.

Ein digitaler Empfänger wandelt ein empfangenes Signal in ein Sprachsignal um. Die Schaltkreise erzeugen ein Fehlersignal, das bezeichnend ist für einen Qualitätspegel des empfangenen Signals. Der Rauschgenerator, der auf den Empfang des Fehlersi­ gnals reagiert, fügt selektiv Rauschen in das Sprachsignal ein. Durch Basieren der Rau­ scheinfügung 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 Qualitätspegel auf), so daß der Benutzer einer verschlechterten Sprache ausgesetzt wird.

Fig. 1 veranschaulicht ein digitales Kommunikationssystem 100. Das digitale Kom­ munikationssystem 100 enthält die Kommunikationsvorrichtungen 102 und 104, die über eine Kommunikationsverbindung 106 kommunizieren. Die Kommunikationsvorrichtungen 102 und 104 können Zweiwegfunkgeräte, zellulare Telefone, kabellose Telefone, Rund­ funkgeräte, Basisstationen, Rundfunksender, persönliche digitale Assistenten, Modems, Überlandleitungstelefone oder Ähnliches sein. Die Kommunikationsverbindung 106 kann eine drahtlose Verbindung, eine drahtgeführte Verbindung, wie etwa mit verdrillten Lei­ tungspaaren oder mit Koaxialkabel, oder Ähnliches sein. In der dargestellten Ausfüh­ rungsform ist das digitale Kommunikationssystem 100 ein digitales zellulares Tele­ fonsystem, das TDMA, CDMA oder Ähnliches verwendet. Die dargestellte Kommunika­ tionsvorrichtung 102 ist eine zellulare Basisstation und die dargestellte Kommunikations­ vorrichtung 104 ist ein digitales zellulares Telefon, das mit der Kommunikationsvorrich­ tung 102 kompatibel ist. In der dargestellten Ausführungsform enthält die Kommunikati­ onsverbindung 106 ein herabführendes Funkfrequenzsignal (RF-Signal) 108 und ein hin­ aufführendes RF-Signal 110.

Die Kommunikationsvorrichtung 104 enthält eine Antenne 112, einen Empfänger 114, eine Steuerung 116, eine Benutzerschnittstelle 118 und einen Sender 120. Die An­ tenne 112 koppelt das herabführende RF-Signal 108 in den Empfänger 114 zur Demodu­ lation in ein Empfangssprachsignal auf die Leitung 122. Die Steuerung 116 koppelt das Empfangssprachsignal auf die Benutzerschnittstelle, wo es durch einen Lautsprecher 124 in ein abgehendes, hörbares und vom Benutzer unterscheidbares Signal umge­ wandelt wird. Die hereinkommenden, von einem Benutzer erzeugten, hörbaren Signale werden über ein Mikrofon 126 der Benutzerschnittstelle 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 Rauschgenerator 130. Der Vocoder 128 und der Rauschgenerator 130 sind unter Benutzung eines einzelnen digitalen Signalprozessorbausteins (DSP) ausgeführt, oder unter Benutzung eines oder mehrerer geeigneter Mikroprozessoren oder Mikrosteuerungen. Jedoch können der Vo­ coder 128 und der Rauschgenerator 130 statt dessen ganz oder teilweise mit diskreten Komponenten aufgebaut sein.

Der Vocoder 128 schließt Dekodierschaltkreise ein, die einen Vorwärtsfehlerkorrek­ turdekoder (FEC) 132 und einen Vektorsummen-angeregten, linearen Vorhersagedeko­ der (VSELP) 134 enthalten. Der FEC-Dekoder 132 nimmt die demodulierten Daten des herabführenden RF-Signals 108 an seinem Eingang auf und dekodiert die demodulierten Daten in aufeinanderfolgend 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 Sprachdaten 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 Stan­ dard 27C (RCR STD-27C)". Die CRC-Operation erkennt Bitfehler in einem Abschnitt ei­ nes jeden dekodierten Rahmens von Sprachdaten. Bitfehler resultieren aus einer Ver­ stümmelung des herabführenden RF-Signals 108, die nicht durch die Dekodierschaltkrei­ se korrigierbar ist. Die Verarbeitung von Daten eines verstümmelten, herabführenden RF-Signals 108 verursacht eine erhebliche Verschlechterung der Qualität des empfan­ genen 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 Ab­ schnitt 5.1.3.4 des RCR STD-27C beschrieben 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 verbinden. 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 Sprach­ daten erkannt wird, verbleibt 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 Sprachdaten, 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 Auftreten bzw. 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 Fehlerzustand 0 (Block 202), wie durch die Pfeile 212, 214, 216, 218 bzw. 220 darge­ stellt.

Die Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen verbleibt bei Auftreten bzw. Vorkommen eines fehlerbehafteten dekodierten Rahmens im Fehlerzu­ stand 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 fehlerhaften 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 fehlerfreier dekodierter Rahmen erkannt wird, geht die Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen von Fehlerzustand 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 Qualität des dekodierten Rahmens von Sprachdaten auf ihrer höchsten Stufe und es wird vom FEC-Dekoder 132 nichts bezüglich des dekodierten Rahmens von Sprachda­ ten 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 niedri­ geren 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 dekodierten Rah­ men von Sprachdaten ab. Falls der sich ergebende Fehlerzustand 6 ist (Block 208) oder 7 ist (Block 209), ist die Qualität des dekodierten Rahmens von Sprachdaten auf einer niedrigsten 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 Rah­ men 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 Betrieb­ sausfall der Kommunikationsvorrichtung 104 anzeigen.

Um dieses zu vermeiden, gibt der FEC-Dekoder 132 am Abschluß eines jeden Übergangs der Zustandsmaschine 200 für die Maskierung schlechter Rahmen ein Feh­ lersignal auf der Leitung 136 aus. Das Fehlersignal enthält den sich ergebenden Fehler­ zustand für den dekodierten Rahmen von Sprachdaten. Der Rauschgenerator 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 einge­ fügt wird, das aus dem fehlerbehafteten dekodierten Rahmen von Sprachdaten erzeugt wurde.

Der Rauschgenerator 130 enthält eine Rauschschaltersteuerung 138, einen Schalter 140, eine Rauschquelle 142 und einen Addierer 144. Die Rauschschaltersteue­ rung 138 ist mit dem FEC-Dekoder 132 über die Leitung 136 verbunden, um das Fehler­ signal zu empfangen. Die Rauschschaltersteuerung 138 gibt als Reaktion auf das Feh­ lersignal ein Steuerungssignal aus. Der Schalter 140 ist mit der Rauschschaltersteue­ rung 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 Rauschquelle 142 mit dem Ad­ dierer 144 zu verbinden. Die Rauschquelle 142 gibt Rauschen an den Schalter 140 ab. Das Rauschen wird erzeugt aus Echtzeitsignalen, die pseudo-zufällig und gleichförmig oder Gauß-verteilt sind und ein Frequenzspektrum mit einer über den Sprachbereich von 300 Hz bis 3500 Hz flach verlaufenden Amplitude haben. In der veranschaulichten Aus­ führungsform ist das Rauschen ein weißes Rauschen. Weißes Rauschen wird wegen seiner spektrale Ebenmäßigkeit und seiner abgerundet klingenden Charakteristik bevor­ zugt. Jedoch können auch andere Arten von Rauschen oder Warnhinweisen alternativ benutzt werden. Der Addierer 144 ist ferner mit der Leitung 122 verbunden. Der Addierer 144 fügt durch den Schalter 140 zugeführte Signale zu dem Empfangssignal vom Vo­ coder 128 hinzu. So addiert der Addierer 144 das von der Rauschquelle 142 ausgege­ bene Rauschen zum Empfangssignal hinzu, wenn der Schalter geschlossen ist, und al­ ternativ 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 Fehlersi­ gnals erkennt, der einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet (in Block 302). In der veranschaulichten Ausführungsform ist der vorbestimmte Fehlerschwellwert 3 und wird überschritten durch ein Fehlersignal mit einem sich ergebenden Fehlerzustand von 4, 5, 6 oder 7. Sobald ein Fehlersignal des Fehlerzustands 4, 5, 6 oder 7 erkannt wird, gibt die Rauschschaltersteuerung 138 das Steuerungssignal aus, um den Schalter 140 zu schließen und um Rauschen zum Empfangssprachsignal hinzuzufügen (in Block 304). Das Rauschen bleibt eingeschaltet (in Block 304), bis die Rauschschaltersteuerung 138 eine vorbestimmte Anzahl von aufeinander folgenden Fehlersignalen mit einem sich er­ gebenden Fehlerzustand erkennt, der niedriger als der vorbestimmte Fehlerschwellwert ist (in Block 306). In der veranschaulichten Ausführungsform muß die Rauschschalter­ steuerung 138 nur die sich ergebenden Fehlerzustände 0, 1 oder 2 in 250 aufeinander folgenden Fehlersignalen erkennen (jedes Fehlersignal stellt einen jeweils folgenden de­ kodierten 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 eingefügten Rauschens zu steuern, kann der Rauschgenerator 130 (Fig. 1) ferner einen Zähler 146, eine Rau­ schlautstärkesteuerung 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 ergebenden Fehlerzustände während einer vorbestimmten Anzahl von dekodierten Rahmen auftritt. Die Rauschlautstärkesteuerung 148 ist mit dem Zähler 146 verbunden und empfängt die Zählerstände der unterschiedlichen, sich erge­ benden Fehlerzustände. Entsprechend den Zählerständen verändert die Rauschlautstär­ kesteuerung 148 den Lautstärkepegel des Rauschens durch Ausgabe eines Rauschska­ lenfaktors. Der Mischer 150 ist mit der Rauschlautstärkesteuerung 148, der Rauschquelle 142 und dem Schalter 140 verbunden. Der Mischer 150 multipliziert den Rauschskalenfaktor mit dem durch die Rauschquelle 142 ausgegebenen Rauschen. Dies vergrößert oder verkleinert die Amplitude oder die Lautstärke des Rauschens, das an den Schalter 140 abgegeben wird. Je numerisch größer der Rauschskalenfaktor ist, de­ sto höher wird die Amplitude des Rauschens und desto höher wird die Lautstärke des Rauschens in dem Sprachsignal im Lautsprecher 124. Weil die sich ergebenden Fehler­ zustände sich auf die Qualität des empfangenen Signals beziehen und die Rausch­ lautstärkesteuerung 148 die Lautstärke auf der Basis der sich ergebenden Fehlerzustän­ de steuert, bietet der Rauschpegel eine Rückinformation an den Benutzer über die Quali­ tät des empfangenen Signals.

Der besondere Betrieb des Zählers 146 wird in Fig. 4 gezeigt. Der Zähler 146 empfängt das Fehlersignal, das den sich ergebenden 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 Zähler­ stand (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 veranschaulich­ ten Ausführungsform ist die vorbestimmte Anzahl von Rahmen 200 die Anzahl aufeinan­ derfolgender Rahmen. Falls die vorbestimmte Anzahl von dekodierten Rahmen nicht erreicht wurde, kehrt der Zähler 146 zu Block 400 zurück, um das nächste Fehlersignal zu empfangen. Falls die vorbestimmte Anzahl von dekodierten Rahmen erreicht wurde, gibt der Zähler 146 die Zählerstände eines jeden der Fehlerzustände für die letzte vor­ bestimmte 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 Fehlerzustands 7 in Position 1,8 ist. Z. B. würde eine Metrik nach Abschluß von 200 auf­ einander 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 Fehlerzustand 3, 4 Fehlersignalen mit sich ergeben­ den 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 Fehlersignal zu empfangen, das dem nächsten dekodierten Rahmen entspricht.

Der besondere Betrieb der Rauschlautstärkesteuerung 148 wird in Fig. 5 und 6 ge­ zeigt. Die Rauschlautstärkesteuerung 148 verwendet eine Lautstärkesteuerungszu­ standsmaschine 500. Die Lautstärkesteuerungszustandsmaschine 500 enthält die Laut­ stärkezustände 2-7, dargestellt jeweils durch die Blöcke 502-507. Die Lautstärkezu­ stände korrespondieren numerisch mit den Fehlerzuständen in der Metrikausgabe durch den Zähler 146. In der veranschaulichten Ausführungsform korrespondieren die Lautstär­ kezustände 2-7 mit den sich jeweils ergebenden Fehlerzuständen 2-7. Jeder Laut­ stärkezustand korrespondiert mit einem an den Mischer ausgegebenen Rauschskalen­ faktor. In der veranschaulichten Ausführungsform betragen die mit den Lautstärke­ zuständen 2, 3, 4, 5, 6 und 7 (Blöcke 502, 503, 504, 505, 506 und 507) korrespondie­ renden Rauschskalenfaktoren 0, 0,005, 0,008, 0,013, 0,018 bzw. 0,023. Übergänge zwi­ schen den Lautstärkezuständen 2-7 (Blöcke 502-507) werden durch die Pfeile 508-­ 517 dargestellt. Übergänge können nach jedem Empfang der Metrik vom Zähler 146 vor­ kommen.

Die Rauschlautstärkesteuerung 148 setzt die Lautstärkesteuerungszustands­ maschine 500 anfänglich auf einen gegenwärtigen Lautstärkezustand (in den Blöcken 600 und 602). In der veranschaulichten Ausführungsform wird die Lautstärkesteuerungs­ zustandsmaschine 500 anfänglich auf den Lautstärkezustand 2 (Block 502) gesetzt. Je­ doch kann die Lautstärkesteuerungszustandsmaschine 500 anfänglich auf jeden anderen Lautstärkezustand gesetzt werden. Die Rauschlautstärkesteuerung 148 gibt einen mit dem gegenwärtigen Lautstärkezustand korrespondierenden Rauschskalenfaktor aus (in Block 604). Die Rauschlautstärkesteuerung 148 verbleibt in dem gegenwärtigen Laut­ stärkezustand (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 Me­ trik mindestens einen Zähler in einem Fehlerzustand hat, der numerisch gleich dem nächsthöheren Lautstärkezustand ist (d. h., gleich dem gegenwärtigen Lautstärkezustand + 1) (in Block 608). In diesem Fall geht die Lautstärkesteuerungszustandsmaschine 500 vom gegenwärtigen Lautstärkezustand zum nächsthöheren Lautstärkezustand über (in Block 610). Die Rauschlautstärkesteuerung 148 kehrt zu Block 602 zurück, in dem der nächsthöhere Lautstärkezustand zum gegenwärtigen Lautstärkezustand 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 Lautstärkesteuerungszustands­ maschine 500 veranlassen, in den Lautstärkezustand 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. Lautstärkezustand 3 wird zum gegenwärtigen Lautstärkezustand werden, wenn die Rauschlautstärkesteue­ rung 148 zu Block 602 zurückkehrt.

Falls die Metrik nicht mindestens einen Zähler in einem Fehlerzustand enthält, der numerisch gleich dem nächsthöheren Lautstärkezustand ist, prüft die Rauschlautstärke­ steuerung die Metrik, um festzustellen, ob die Metrik mindestens einen Zähler in einem Fehlerzustand enthält, der numerisch gleich dem gegenwärtigen Lautstärkezustand ist (in Block 612). Falls nicht, dann geht die Lautstärkesteuerungszustandsmaschine 500 vom gegenwärtigen Lautstärkezustand zum nächstniedrigen Lautstärkezustand über (in Block 614). Falls z. B. die Metrik [150 40 5 5 0 0 0 0] und der gegenwärtige Lautstärke­ zustand 4 (Block 504) ist, dann geht die Lautstärkesteuerungszustandsmaschine 500 zum Lautstärkezustand 3 (Block 503) über. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die möglichen Übergänge in Block 614 von Lautstärkezustand 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 Rauschlautstärkesteuerung 148 kehrt zu Block 602 zurück, in dem der nächstniedrige Lautstärkezustand zum gegenwärtigen Lautstär­ kezustand wird.

Falls die Metrik mindestens einen Zähler in einem Fehlerzustand hat, der nume­ risch gleich dem gegenwärtigen Lautstärkezustand ist, kehrt die Rauschlautstärkesteue­ rung 148 zu Block 602 zurück, in dem der gegenwärtige Lautstärkezustand beibehalten 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 Rampen­ technik enthält einen allmählich zunehmenden oder abnehmenden Rauschskalenfaktor beim Übergang zwischen zwei Lautstärkezuständen. In der veranschaulichten Ausfüh­ rungsform vergrößert oder verringert die Rauschlautstärkesteuerung 148 den Rauschs­ kalenfaktor über einen Zeitraum von 100 dekodierten Rahmen oder 2 Sekunden in Schritten, die durch die Differenz zwischen dem letzten Rauschskalenfaktor und dem gegenwärtigen Rauschskalenfaktor, geteilt durch 100, definiert sind. Als Reaktion auf einen Übergang vom Lautstärkezustand 2, in dem der Rauschskalenfaktor 0 ist, zum Lautstärkezustand 3, in dem der Rauschskalenfaktor 0,005 ist, vergrößert die Rau­ schlautstärkesteuerung 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 Rau­ schlautstärkesteuerung 148 den Rauschskalenfaktor inkrementell 100 Mal, jedesmal um 0,00003 ((0,008-0,005)/100), über eine Zeitspanne von 2 Sekunden.

Die Rauscheinfügung und Lautstärkesteuerung kann auch auf der Erkennung von anderen Ergebnissen außer der Erkennung von Bitfehlern, eines Vocoders basieren, 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 definieren.

Das Fehlersignal muß nicht durch die Dekodierschaltkreise oder allein aus dem de­ kodierten Eingangssignal erzeugt werden. Z. B. kann das Fehlersignal alternativ außer­ halb der Dekodierschaltkreise erzeugt werden und auf einem Vergleich eines wiederko­ dierten dekodierten Empfangssignals und dem aktuell empfangenen Signal basieren, wie es in der US-PS 5 113 400.

So kann das Rauschen auch in ein verstümmeltes Sprachsignal eines digitalen Empfängers eingefügt werden, um dem Benutzer einen schlechten Empfang anzuzei­ gen. Ein Rauschgenerator 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 Rauschgenerator in Reaktion auf den Vocoder und fügt akkurat und effizient Rau­ schen mit einem geeigneten Lautstärkepegel in die Rahmen des Sprachsignals ein, die durch den Dekoder als fehlerhaft festgestellt wurden.

Claims (10)

1. Digitaler Empfänger zum Umwandeln eines empfangenen Signals in ein Sprachsignal mit:
einem Schaltkreis (128) zum Erzeugen eines Fehlersignals, das die Qualität des empfangenen Signals angibt, und
einem Rauschgenerator (130), der mit einem Ausgang des Schaltkreises (128) verbunden ist, um Rauschen in das Sprachsignal einzufügen, wenn ein Qualitätspegel beim ersten Auftreten des Fehlersignals unterhalb eines vorbestimmten Qualitätsschwel­ lenwertes liegt, und danach das Einfügen von Rauschen in das Sprachsignal nur dann einstellt, wenn der Qualitätspegel bei einer Vielzahl von Auftritten des Fehlersignals oberhalb des vorbestimmten Qualitätsschwellenwertes liegt.

2. Digitaler Empfänger nach Anspruch 1, wobei der Schaltkreis (128) einen Dekoder (132) zum Dekodieren des empfangenen Signals in dekodierte Rahmen von Sprachda­ ten, zum Erkennen von Bitfehlern in einem augenblicklichen der dekodierten Rahmen der Sprachdaten, zum Verfolgen einer Bitfehlerrate der dekodierten Rahmen der Sprachda­ ten unter Verwendung einer eine Vielzahl von Fehlerzuständen aufweisenden Zu­ standsmaschine und zum Erzeugen des Fehlersignals auf der Basis eines der Vielzahl von Fehlerzuständen aufweist.

3. Digitaler Empfänger nach Anspruch 1, wobei das Fehlersignal einen hohen einen niedrigen Qualitätspegel angibt und der Rauschgenerator aufweist:
eine Rauschquelle (142) zum Vorsehen des Rauschens;
einen Schalter (140), der mit der Rauschquelle (142) verbunden ist, um die Rauschquelle (142) selektiv mit dem Sprachsignal-Pfad zu verbinden, und
eine mit dem Ausgang des. Schaltkreises (1128) und dem Schalter (140) verbunde­ ne Rauschschaltersteuerung (138), die den Schalter zum Verbinden der Rauschquelle (142) steuert, wenn das Fehlersignal den niedrigen Qualitätspegel angibt, und danach die Rauschquelle (142) abtrennt, nur wenn eine vorbestimmte Anzahl von aufeinander­ folgenden Fehlersignalen den hohen Qualitätspegel angibt.

4. Digitaler Empfänger nach Anspruch 1, wobei das Fehlersignal einen hohen oder einen niedrigen Qualitätspegel angibt und der Rauschgenerator (130) aufweist:
eine Rauschquelle (142) zum Vorsehen des Rauschens;
einen mit dem Schaltkreis (128) verbundenen Zähler (146) zum Zählen eines jeden Auftretens des Fehlersignals mit hohem Qualitätspegel und mit niedrigem Qualitätspegel für eine vorbestimmte Anzahl von Fehlersignalen und zum anschließenden Ausgeben der gezählten Auftritte des Fehlersignals mit hohem und niedrigem Qualitätspegel, und
eine Rauschlautstärkesteuerung (148), die mit der Rauschquelle (142) und dem Zähler (146) verbunden ist, zum Ansprechen auf die Qualitätspegel aller gezählten Auf­ tritte des Fehlersignals, die höher als ein vorliegender Pegel einer Rauschlautstärke sind, um die Rauschlautstärke zu vermindern, und zum Ansprechen auf die Qualitätspegel aller gezählten Auftritte des Fehlersignals, die niedriger als der vorliegende Pegel der Rauschlautstärke sind, um die Rauschlautstärke zu erhöhen.

5. Verfahren zum Erzeugen von Rauschen in einem digitalen Empfänger mit den Schrit­ ten:
Umwandeln eines empfangenen Signals in ein Sprachsignal;
Erzeugen eines Fehlersignals, das den Qualitätspegel des empfangenen Signals angibt;
Einfügen von Rauschen in das Sprachsignal, wenn der Qualitätspegel eines ersten Auftretens des Fehlersignals unterhalb eines vorbestimmten Qualitätsschwellenwertes liegt, und
Einstellen, im Ansprechen auf das Einfügen, des Einfügens von Rauschen nur, wenn der Qualitätspegel einer Vielzahl von Auftritten des Fehlersignals oberhalb des vorbestimmten Qualitätsschwellenwertes liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt zum Umwandeln die Unterschritte ent­ hält:
Dekodieren des empfangenen Signals in dekodierte Rahmen von Sprachdaten;
Erkennen von Bitfehler in einem augenblicklichen der dekodierten Rahmen der Sprachdaten;
Verfolgen einer Bitfehlerrate der dekodierten Rahmen der Sprachdaten und
Erzeugen des die Bitfehlerrate angebenden Fehlersignals.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Einfügens den Unterschritt des Hinzufügens des Rauschens und des Sprachsignals bei einem ersten Auftreten des Fehlersignals mit niedrigem Qualitätspegel enthält; und
der Schritt des Einstellens den Unterschritt des Verhinderns des Hinzufügens des Rauschens und des Sprachsignals nach einer vorbestimmten Anzahl der Auftritte von aufeinanderfolgenden Fehlersignalen mit hohem Qualitätspegel enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 5 mit den weiteren Schritten:
Einstellen eines Lautstärkepegels des Rauschens, der mit dem Qualitätspegel kor­ respondiert; und
Selektives Verändern des Lautstärkepegels des Rauschens im Ansprechen auf vielfaches Auftreten des Fehlersignals.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt zum selektiven Verändern ferner die Unterschritte enthält:
Zählen einer vorbestimmten Anzahl des Auftretens des Fehlersignals und
während des Schrittes zum Zählen einer vorbestimmten Anzahl, Zählen jedes Auf­ tretens des Fehlersignals mit einem hohen Qualitätspegel und einem niedrigen Quali­ tätspegel.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt zum selektiven Verändern die Unter­ schritte enthält:
Vergrößern des Lautstärkepegels des Rauschens im Ansprechen auf die Schritte des Zählens, wenn jedes Auftreten des Fehlersignals einen Qualitätspegel niedriger als den Lautstärkepegel angibt, und
Verringern des Lautstärkepegels des Rauschens im Ansprechen auf die Schritte des Zählens, wenn jedes Auftreten des Fehlersignals einen Qualitätspegel höher als den Lautstärkepegel angibt.