DE19925031A1 - Verfahren zur Übertragung von Information, sowie Empfängerstation und Sendestation - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Übertragung von Information von einer Sendestation (110) hin zu einer Empfängerstation (120) beschrieben, bei dem das zu übertragende Sendesignal mittels eines Kompressionscodes (135) reduziert wird auf seinen relevanten Informationsgehalt, welcher zu der Empfängerstation über eine Übertragungsstrecke (101) übertragen wird, in welcher der empfangene Informationsgehalt aufbereitet wird, derart, daß ein dem Kompressionscode auf der Senderseite entsprechender Dekompressionscode (145) auf das Empfangssignal angewandt wird, so daß ein dem Sendesignal entsprechendes Empfangssignal (147) erzeugt wird, und bei dem das so decodierte Empfangssignal an der Empfangsstation weiterverarbeitet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Information von einer Sendestation hin zu einer Empfängerstation, insbesondere mit einer Funkübertragungsstrecke zwischen einem Sender und einem Empfänger. Auf diese Übertragungsart ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Darüberhinaus betrifft die Erfindung ein System zum Übertragen von Information. Am Beispiel einer Funkübertragungsstrecke wird allerdings sehr deutlich, mit welchem Problem Betreiber derartiger Übertragungsstrecken zu kämpfen haben.

Bekanntlich ist das Frequenzspektrum unterteilt in Frequenzkanäle und einem Sender ist jeweils ein bestimmter Sendekanal zugeordnet. Zur Erreichung einer hohen Übertragungsqualität eines Signals ist zwangsläufig ein relativ breites Frequenzband erforderlich. Die Anzahl der Frequenzbänder ist im Spektrum jedoch von vorneherein auf eine begrenzte Anzahl beschränkt, so daß zwangsläufig die Anzahl der Sender beschränkt bleibt.

In vielen Fällen ist es allerdings gar nicht erforderlich, daß ein Signal mit höchstmöglicher Übertragungsqualität vom Sender zum Empfänger übertragen wird. Relevant vielmehr ist häufig ausschließlich die Übertragung einer Information oder eines Bedeutungsinhalts eines Signals, die bzw. der für sich genommen mit wesentlich weniger Aufwand darstellbar ist als ein herkömmliches analoges Funksignal. Beispielhaft wird verwiesen auf das Beispiel des Taxi-Funks, bei dem es in keiner Weise darauf ankommt, daß dem Taxifahrer die Originalstimme eines in einer Taxizentrale Neuaufträge mitteilenden Mitarbeiters übertragen wird. Relevant ausschließlich ist in diesem Beispielsfall die Mitteilung, wo und zu welcher Uhrzeit ein Taxi angefordert wurde und ggfls. wohin die Fahrt gehen soll.

Gelingt es, eine Übertragungsstrecke ausschließlich zur Übertragung von Information oder Bedeutungsinhalten zu nutzen, wäre eine ungleich viel höhere Zahl von Übertragungskanälen verfügbar im Vergleich zu herkömmlichen analogen Übertragungsstrecken.

Demzufolge ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Übertragung von Information unter Verwendung vorhandener Kanalbandbreiten des Frequenzspektrums anzugeben, welches eine vielfach höhere Anzahl von Übertragungen zuläßt im Verhältnis zu der herkömmlichen analogen Übertragungstechnik. Darüberhinaus soll ein System vorgeschlagen werden, welches (bei guter Übertragungsqualität) das vorhandene Spektrum wesentlich effizienter ausnutzt als herkömmliche (analoge) Systeme.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch ein System zum Übertragen von Information, eine Empfangsstation und eine Sendestation nach weiteren unabhängigen Ansprüchen. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt ein vereinfachtes Blockschema eines erfindungsgemäßen Systems zur Übertragung von Information mit Sendestation und Empfängerstation dar; und

Fig. 2 ist ein vereinfachtes Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Übertragen von Informationen.

Wie mit dem vereinfachten Blockschema eines erfindungs­ gemäßen Systems 100 in Fig. 1 (Referenznummern 1xx) und mit dem vereinfachten Flußdiagramm eines erfindungs­ gemäßen Verfahrens 200 in Fig. 2 (Referenznummern 2xx) dargestellt, wird allgemein vorgeschlagen, daß das zu übertragende Sendesignal 115 mittels eines Kompressionscodes reduziert wird (Schritt 201) auf seinen relevanten Informationsgehalt, der zu der Empfängerstation übertragen (Schritt 202, Strecke 101) werden soll. In dieser wird der empfangene Informationsgehalt aufbereitet (Schritt 203), derart, daß ein dem Kompressionscode 135 auf der Senderseite 110 entsprechender Dekompressionscode 145 auf das Empfangssignal, dem empfangenen Informationsgehalt, angewandt wird, so daß ein dem Sendesignal 115 entsprechendes Empfangssignal 147 erzeugt wird, und bei dem das so decodierte Empfangssignal an der Empfangsstation 120 weiterverarbeitet wird. Es wird demnach nicht das Originalsignal auf die Übertragungsstrecke gegeben, sondern vielmehr ein informationsreduziertes Signal, welches nur noch den relevanten Informationsinhalt repräsentiert. Hierdurch wird die Bandbreite des tatsächlich auf die Übertragungsstrecke zu gebenden Signals erheblich reduziert, so daß die Anzahl in einem Kanal übertragbarer Signale gegenüber herkömmlichen Übertragungstechniken erheblich erhöht wird.

Voraussetzung hierfür ist ein Zusammenspiel der Sende- und der Empfangsstation, indem nämlich auf der Sendeseite ein Kompressionscode angewandt wird und dessen Gegenstück (Dekompressionscode) in der Empfangsstation angewandt wird. Während der Kompressionscode auf der Senderseite das zu übertragende Signal auf seinen relevanten Informationsgehalt und damit auf ein Minimum quasi zusammenschrumpft, wird das übertragene Signal in der Empfangsstation durch den Dekompressionscode quasi wieder aufgeblasen auf seine ursprüngliche Größe, um so weiterverarbeitet zu werden, beispielsweise in einer Weise, wie ein herkömmlich übertragenes Signal weiterverarbeitet worden wäre.

Wie bereits ausgeführt, wird das Verfahren besonders bevorzugt angewandt, wenn die Übertragungsstrecke 101 eine Funkstrecke beinhaltet.

Ebenfalls besonders bevorzugt kommt das Verfahren zur Anwendung, wenn das zu übertragende Sendesignal Sprachsignale umfaßt oder ausschließlich daraus besteht. Hier zeigen sich die Vorteile des Übertragungsverfahrens in besonderer Weise.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung im Falle der Übertragung von Sprachsignalen wird vorgesehen, daß die Sprachsignale vor Übertragung 202 auf der Übertragungsstrecke 101 mittels einer Spracherkennungssoftware auf Bedeutungsinhalte untersucht werden (Untersuchen Sprachsignal 210), sodann erkannte Bedeutungsinhalte als relevanter Informationsgehalt einem Code aus einer Codebook- Tabelle 136 zugeordnet werden (Zuordnen zu Code 220), ein Signal 137 entsprechend diesem Code von der Sendestation 110 zur Empfangsstation 120 übertragen wird (202), in der Empfangsstation 110 die empfangenen Codewörter in einer Codebook-Tabelle 146 Bedeutungsinhalten zugeordnet werden (zuordnen zu Inhalten 230), und bei dem die so generierten Bedeutungsinhalte weiterverarbeitet werden (Weiterverarbeiten 240).

Ein Bestandteil der oben erwähnten Informations­ reduktion wird vorliegend repräsentiert durch die Spracherkennungssoftware, die in der Lage ist, die am gebräuchlichsten Worte oder Sätze zu erkennen und als Bedeutungsinhalte weiterzuverarbeiten. Diese Weiterverarbeitung ist so organisiert, daß sie als relevanter Informationsgehalt, der letztlich auf der Übertragungsstrecke übertragen werden soll, einem Code aus einer Codebook-Tabelle zugeordnet werden. Mit dem von der Spracherkennungssoftware erzeugten Code (bspw. ASCII-Code) wird in einer Codebook-Tabelle nachgesehen, ob dieser Bedeutungsinhalt in der Tabelle enthalten ist und somit zur Übertragung auf der Übertragungsstrecke vorgesehen ist. Zutreffendenfalls wird ein dem jeweiligen Bedeutungsinhalt entsprechender Code als Übertragungssignal von der Sendestation zur Empfangsstation übertragen. In der Empfangsstation ist eine entsprechend organisierte Codebook-Tabelle vorgesehen, welche durch das empfangene Signal angesteuert wird. Die empfangsseitige Codebook-Tabelle generiert sodann einen dem ursprünglichen Bedeutungsinhalt entsprechenden Bedeutungsinhalt, welcher in der Empfangsstation dann weiterverarbeitet werden kann.

Die Weiterverarbeitung kann beispielsweise gemäß einer Ausführungsart darin bestehen, daß sie auf einem Display 160 zur Anzeige gebracht werden (Anzeigen auf Display 250).

Alternativ oder zusätzlich können die empfangsseitig generierten Bedeutungsinhalte einem Sprachgenerator zugeführt werden, der entsprechende Audiosignale generiert (Generieren 260) und dem Zuhörer die übertragene Sprachinformation klar und deutlich zu Gehör bringt.

Wie schon angesprochen, ist vorteilhaft vorgesehen, den Inhalt der empfangsseitigen Codebook-Tabelle 146 mit dem Inhalt der senderseitigen Codebook-Tabelle 136 zu aktualisieren (Verfahrensschritte 222, 242 in Klammern, da wahlweise). So wird sichergestellt, daß die jeweiligen Bedeutungsinhalte oder Informationsgehalte im Verhältnis 1 : 1 beim Empfänger empfangen werden können.

Schließlich kann vorgesehen sein, die Codebook-Tabellen mit Bedeutungsinhalten zu laden, welche als am häufigsten auftretend ermittelt werden. Dies ist insbesondere bei der Übertragung von Sprache von Bedeutung. So werden - um beim Beispiel des Taxifunks zu bleiben - Eigennamen oder Straßennamen wohl eher nicht in eine Codebook-Tabelle aufgenommen werden im Gegensatz zu beispielsweise Richtungsangaben, Uhrzeiten etc.

Je umfänglicher die Codebook-Tabellen organisiert sind, desto mehr Bedeutungsinhalte können selbstverständlich übertragen werden mit der Möglichkeit einer exzellenten Wiedergabe auf der Empfängerseite und der Möglichkeit, eine sehr große Anzahl vergleichbarer Signale innerhalb einer Kanalbandbreite zu übertragen, da aufgrund der Informationsreduktion die Belegzeit des Kanals für die Übertragung eines Signals erheblich reduziert wird gegenüber der herkömmlichen Funkübertragung. Je umfänglicher die Codebook-Tabellen organisiert werden, desto länger freilich wird ein Kanal für die Übertragung eines weniger stark reduzierten Signals entsprechend länger belegt, so daß hier ein Optimum zwischen Anzahl der übertragbaren Signale innerhalb eines Kanals und Umfang der Codebook-Tabellen ermittelt werden kann.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist das erfindungsgemäße System 100 zur Übertragung von Information eine Sendestation 110 und eine Empfängerstation 120 auf und umfaßt auf der Senderseite eine Codierstation 130 und auf der Empfängerseite eine Decodierstation 140. In dem System wird das zu übertragende Sendesignal 115 in der Codierstation 130 mittels eines Kompressionscodes 135 reduziert auf seinen relevanten Informationsgehalt 137. Dieser Informationsgehalt 137 wird zu der Empfängerstation 120 übertragen (Strecke 101), wo er in der Decodierstation 140 aufbereitet wird, derart, daß ein dem Kompressionscode 135 auf der Senderseite 110 entsprechender Dekompressionscode 145 auf das Empfangssignal 137/101 angewandt wird, so daß ein dem Sendesignal 115 entsprechendes Empfangssignal 147 erzeugt wird. Das so decodierte Empfangssignal 147 wird an der Empfangsstation weiterverarbeitet. Das System zeichnet sich durch eine hohe Ausnutzung der Frequenzkanäle des Spektrums aus und ermöglicht so je nach Auslegung eine um zehnerpotenzen höhere Anzahl von Informationsübertragungen pro Frequenzkanal.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird eingehender beispielhaft wieder anhand der Informationsübertragung eines Taxi-Rufsystems erläutert, worauf es allerdings in keinster Weise beschränkt ist.

Eine in einer Taxizentrale tätige Person nimmt Aufträge für Taxifahrten entgegen und vermittelt einen Auftrag an Taxi-Fahrer, die den Funkspruch in ihren Fahrzeugen empfangen können. Es ist einsichtig, daß es im vorliegenden Falle nicht auf die Stimme des Operators der Taxizentrale in möglichst hoher Qualität ankommt. Relevant vielmehr sind die Daten, wann und wo eine Taxifahrt geordert wurde, ggfls. auch wohin. Relevant ist also nur die Informationsübertragung als solche. Hierzu wird in der Taxizentrale der Auftrag als gesprochenes Wort von einer Spracherkennungssoftware (Teil der Codierstation 130) umgesetzt, welche auf handelsüblichen Computern lauffähig ist. Die Spracherkennungssoftware erzeugt einen ASCII-Text, mittels dessen die schon erwähnte Codebook-Tabelle angesteuert wird. Beispielsweise kann die Codebook- Tabelle 136 maximal 1.024 Einträge beinhalten, von denen jeder einem einzigen gesprochenen Wort entspricht. Die Einträge werden numeriert von 0 bis 1.023. Die Codebook-Tabellen 136 werden aktualisiert durch eine Statistik, die darüber Auskunft gibt, wie oft ein bestimmtes Wort verwendet wird. Einträge mit einer geringeren Auftrittswahrscheinlichkeit werden durch Einträge mit höherer Auftrittswahrscheinlichkeit ersetzt.

Der Ausgang der senderseitigen Codebook-Tabelle ist im Endeffekt das Signal 137, welches über die Übertragungsstrecke 101 hin zum Empfänger 120 übertragen wird. Im vorliegenden Fall handelt es sich also um ein digitales Signal mit den Nummern 0 bis 1.023. Das Signal wird über die Funkstrecke 101 zu den Taxifahrern übertragen. In jedem der Taxizentrale angeschlossenen Fahrzeug decodiert eine Codebook- Tabelle 146, die mit entsprechenden Einträgen wie die senderseitige Codebook-Tabelle geladen ist, den empfangenen Bedeutungsinhalt und stellt diesen wieder her. Dieser kann dann einer alphanumerischen Anzeige 160 zugeführt und/oder in einem Sprachgenerator 180 zu einem Sprachsignal aufbereitet werden, so daß der Empfänger den relevanten Informationsgehalt des übertragenen Signals als gesprochenes Wort hören kann. Selbstverständlich ist die Stimme nicht die Stimme des Operators in der Taxizentrale, sondern jene im Sprachgenerator erzeugte künstliche Stimme. Auf die detailgetreue Übertragung der Stimme des Operators aber kommt es - wie mehrfach ausgeführt - auch gar nicht an.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Bandbreite bestehender Übertragungskanäle erheblich effizienter ausgenutzt. Dies wird anhand eines nachfolgenden Beispiels verdeutlicht:

• 1. Die Mitteilung lautet "Taxi Nr. 1234, der nächste Kunde wartet direkt am Flughafen Frankfurt".

Diese Mitteilung beinhaltet 69 Zeichen: 69 × 7 bit = 483 bit (reiner ASCII-Code)
Die Mitteilung enthält 11 Worte: 11 × 10 bit = 110 bit (neuer Code für die Codebook-Tabelle).

Unter der Annahme, daß jedes der Worte als Eintrag in der Codebook-Tabelle 136 enthalten ist, wird die verfügbare Bandbreite um einen Faktor 400 erhöht gegenüber der herkömmlichen, heute verfügbaren UKW- Übertragung. Diese würde für die Übertragung der Mitteilung eine volle Kanalbandbreite für etwa 5 Sekunden beanspruchen. Unter der Voraussetzung einer 9,6 KBaud-Digital-Modulation würde man den Kanal mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nur für ca. 11,5 ms beanspruchen, wodurch sich die Kanalbandbreite um den erwähnten Faktor von 400 erhöht.

Die vorliegende Erfindung kann auch beschrieben werden als Empfängerstation 120 im System 100 zur Übertragung von Information. Die Empfängerstation umfaßt eine Decodierstation 140, die das von der Sendestation 110 übertragende Sendesignal 115 (z. B. Sprachsignal), das mit Kompressionscode 135 auf seinen relevanten Informationsgehalt 137 reduziert worden ist, aufbereitet. Dabei wird ein dem Kompressionscode 135 auf der Senderseite entsprechender Dekompressionscode 145 auf das Empfangssignal angewandt, wobei im Empfänger ein dem Sendesignal entsprechendes Empfangssignal erzeugt wird (z. B. durch Zuordnung von Bedeutungsinhalten in Codebook-Tabelle), das an der Empfangsstation weiterverarbeitet wird (z. B. auf Display 160 zur Anzeige bringen).

Die vorliegende Erfindung kann auch beschrieben werden in Verbindung mit einer Sendestation 110 zur Übertragung von Information zu einer Empfängerstation 120. Die Sendestation 110 umfaßt eine Codierstation 130, die ein zu übertragendes Sendesignal 115 mittels eines Kompressionscodes 135 auf seinen relevanten Informationsgehalt 137 reduziert, so daß in der Empfängerstation 120 der Informationsgehalt in einer Decodierstation 140 durch Anwenden eines entsprechenden Dekompressionscodes 145 aufbereitet werden kann. Die Sendestation 110 ist dadurch gekennzeichnet, daß die Codierstation 130 Sprachsignale mittels einer Spracherkennungssoftware auf Bedeutungsinhalte untersucht und bei der Bereitstellung des Kompressionscodes auf erkannte Bedeutungsinhalte als relevanten Informationsgehalt reduziert. Bevorzugterweise werden in der Codierstation die Bedeutungsinhalte in einer Codebook-Tabelle entspreched den am häufigsten auftretenden Inhalten abspeichert.

Claims (15)

1. Verfahren (200) zur Übertragung von Information von einer Sendestation (110) hin zu einer Empfängerstation (120), bei dem das zu übertragende Sendesignal (115) mittels eines Kompressionscodes (135) reduziert wird (201) auf seinen relevanten Informationsgehalt (137), dieser Informationsgehalt zu der Empfängerstation (120) übertragen wird (202), in welcher der empfangene Informationsgehalt aufbereitet wird (203), derart, daß ein dem Kompressionscode (135) auf der Senderseite entsprechender Dekompressionscode (145) auf das Empfangssignal (137/101) angewandt wird, so daß ein dem Sendesignal entsprechendes Empfangssignal (147) erzeugt wird, und bei dem das so decodierte Empfangssignal (147) an der Empfangsstation (120) weiterverarbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Übertragungsstrecke eine Funkstrecke (101) beinhaltet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das zu übertragende Sendesignal Sprachsignale (210) umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Sprachsignale vor Übertragung mittels einer Spracherkennungssoftware auf Bedeutungsinhalte untersucht werden (210), erkannte Bedeutungsinhalte als relevanter Informationsgehalt einem Code aus einer Codebook-Tabelle (136) zugeordnet werden (220), ein Signal entsprechend diesem Code von der Sendestation zur Empfangsstation übertragen wird (202), in der Empfangsstation die empfangenen Codewörter in einer Codebook-Tabelle (146) Bedeutungsinhalten zugeordnet werden (230), und bei dem die so generierten Bedeutungsinhalte weiterverarbeitet werden (240).

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die auf der Empfangsseite generierten Bedeutungsinhalte auf einem Display (160) zur Anzeige gebracht werden (250).

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die auf der Empfangsseite generierten Bedeutungsinhalte einem Sprachgenerator (180) zugeführt werden, der entsprechende Audiosignale generiert (260).

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem der Inhalt der empfangsseitigen Codebook-Tabelle (146) mit dem Inhalt der sendeseitigen Codebook- Tabelle (136) aktualisiert wird (222, 242).

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem die Codebook-Tabellen (136), (146) mit Bedeutungsinhalten geladen werden, welche als am häufigsten auftretend ermittelt werden.

9. System (100) zur Übertragung von Information mit einer Sendestation (110) und einer Empfängerstation (120), umfassend auf der Senderseite eine Codierstation (130) und auf der Empfängerseite eine Decodierstation (140), wobei das zu übertragende Sendesignal (115) in der Codierstation mittels eines Kompressionscodes (135) reduziert wird auf seinen relevanten Informationsgehalt (137), dieser Informationsgehalt zu der Empfängerstation (120) übertragen wird, in welcher der empfangene Informationsgehalt in der Decodierstation (140) aufbereitet wird, derart, daß ein dem Kompressionscode (135) auf der Senderseite entsprechender Dekompressionscode (145) auf das Empfangssignal angewandt wird, so daß ein dem Sendesignal (115) entsprechendes Empfangssignal (147) erzeugt wird, und wobei das so decodierte Empfangssignal an der Empfangsstation weiterverarbeitet wird.

10. Empfängerstation (120) im einem System (100) zur Übertragung von Information, die Empfängerstation (120) umfassend eine Decodierstation (140), die ein von einer Sendestation (110) übertragendes Sendesignal (115), das mittels eines Kompressionscodes (135) auf seinen relevanten Informationsgehalt (137) reduziert worden ist, aufbereitet, indem ein dem Kompressionscode (135) auf der Senderseite entsprechender Dekompressionscode (145) auf das Empfangssignal angewandt wird, so daß ein dem Sendesignal (115) entsprechendes Empfangssignal (147) erzeugt wird, das an der Empfängerstation (120) weiterverarbeitet wird.

11. Empfängerstation (120) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendesignal (115) Sprachsignale enthält.

12. Empfängerstation (120) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Empfangssignal in einer Codebook-Tabelle (146) Bedeutungsinhalte zugeordnet werden.

13. Empfängerstation (120) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedeutungsinhalte auf einem Display (160) zur Anzeige gebracht werden.

14. Sendestation (110) zur Übertragung von Information zu einer Empfängerstation (120), die Sendestation (110) umfassend eine Codierstation (130), die ein zu übertragendes Sendesignal (115) mittels eines Kompressionscodes (135) auf seinen relevanten Informationsgehalt (137) reduziert, so daß in einer Empfängerstation (120) der Informationsgehalt in einer Decodierstation (140) durch Anwenden eines entsprechender Dekompressionscodes (145) aufbereitet werden kann, die Sendestation (110) dadurch gekennzeichnet, daß die Codierstation (130) Sprachsignale mittels einer Spracherkennungssoftware auf Bedeutungsinhalte untersucht und bei der Bereitstellung des Kompressionscodes (135) auf erkannte Bedeutungsinhalte als relevanten Informationsgehalt (137) reduziert.

15. Sendestation (110) nach Anspruch 14, bei dem die Codierstation (130) die Bedeutungsinhalte in einer Codebook-Tabelle (136) entsprechend den am häufigsten auftretenden Inhalten abspeichert.