DE2750240A1

DE2750240A1 - Verfahren zur verbesserung der wiedergabequalitaet von sprache bei verschluesselungsverfahren

Info

Publication number: DE2750240A1
Application number: DE19772750240
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Rohm
Original assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Current assignee: Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Priority date: 1977-11-10
Filing date: 1977-11-10
Publication date: 1979-05-17
Also published as: ATA796678A; DE2750240B2; AT369599B; CH636231A5; DE2750240C3; FR2408950A1

Description

TE KA DE FELTEN & GUILLEAUME Den 08.11.1977 FERNMELDEANLAGEN GMBH P 77 328

Verfahren zur Verbesserung der Wiedergabequalität von Sprach j_ bei Verschlüsselungsverfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Wiedergabequalität von Sprache, die zwischen zwei Teilnehmern in Form verschlüsselter Sprachsignale übertragen wird. Die Verschlüsselung kann dabei entweder durch Teilbandaustauschung erfolgen (vgl. z.B. CH-PS 238 926) oder durch Vertauschung von Sprachabschnitten gleicher Länge vorgenommen werden (vgl. z.B. CH-PS 237 094). Auf der Empfängerseite erhält man durch den EntschlüsselungsprozeO im Prinzip das ursprüngliche Signal. Praktisch jedoch haften dem auf diese Weise gewonnenen Sprachsignal Mängel an, die sich bei der akustischen Wiedergabe durch erhebliche Störgeräusche bemerkbar machen. Bei der Verschlüsselung durch zeitliche Tauschung können diese Störgeräusche unter anderem zweierlei Ursachen haben:

1) Durch die Vertauschung der einzelnen Sprachabschnitte auf der Senderseite erhält das verschlüsselte Sprachsignal Sprungstellen, die bei der Übertragung durch die Bandbegrenzung und die Laufzeiteigenschaften des Übertragungskanales abgeflacht werden. Dadurch treten nach der Rückvertauschung an den Nahtstellen der einzelnen Sprachabschnitte wiederum Sprünge auf, die die Verständlichkeit der wiedergegebenen Sprache erschweren.

2) Die Schnittstellen der Sprachabschnitte, die auf der Empfängerseite aus dem verschlüsselten Signal erzeugt wurden, stimmen wegen der nur endlich genauen Synchronisation nicht mit den senderseitigen Schnittstellen überein. Auf diese Weise erhält das zurückgewonnene Sprachsignal Teile, die nicht ihre ursprüngliche Lage einnehmen und sich bei der akustischen Wiedergabe störend bemerkbar machen.

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Störgeräusche mit entsprechenden Ursachen treten auch bei der Verschlüsselung durch Teilbandtauschung auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verständlichkeit der wiedergewonnenen Sprache zu verbessern, ohne Entzerrerschaltungen zu verwenden oder die Synchronisationsgenauigkeit zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach dem Entschlüsselungsprozeß Teile des Sprachsignales, in denen systematische Störungen auftreten können^ durch einen Signalverlauf ersetzt werden, der durch Extrapolation aus dem vorangegangenen Verlauf des. Sprachsignales hervorgeht.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll das erfindungsgemäße Verfahren einschließlich seiner Ausgestaltung näher erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verschlüsselungsverfahren, bei dem die Verschlüsselung durch Vertauschung von Sprachabschnitten gleicher Länge und die Entschlüsselung durch entsprechende Rückvertauschung vorgenommen wird.

Die Figur zeigt schematisch einige Teile einer Anlage, an deren Eingang 1 das verschlüsselte Sprachsignal eingegeben wird und an deren Ausgang 2 das entschlüsselte und von Störungen der genannten Art befreite Sprachsignal abgegriffen wird. Die Figur zeigt eine Anlage, bei der die Entschlüsselung in einer digitalen Zwischenstufe vorgenommen wird. Vorrichtungen und Zuführungen zum Takten der Anlage oder einzelner Bauteile sind nicht eingezeichnet.

Der Analog-Digital-Wandler A/D tastet das verschlüsselte Eingangssignal ab und übergibt die digitalisierten Abtastproben zur Rückvertauschung an die Entschlüsselungsvorrichtung 3 weiter. In dieser Vorrichtung werden die Abtastproben nach ihrer Zugehörigkeit zu bestimmten Sprachabschnitten in Einzelspeichern zusammengefaßt und schließlich die Sprach-

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abschnitte in ihre ursprüngliche Reihenfolge gebracht. Die weiteren Bauteile - bis auf den Digital-Analog-Wandler D/A am Ausgang der Vorrichtung nach der Figur - dienen ausschließlich der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß Störungen, die die oben aufgezählten Ursachen haben, nur am Anfang und am Ende eines Sprachabschnittes auftreten, während der dazwischenliegende Teil eines Sprachabschnittes störungsfrei ist. Mit anderen Worten: An jeder Nahtstelle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sprachabschnitten des Sprachsignales am Ausgang der Vorrichtung 3 läßt sich, z.B. experimentell, ein Grenzbereich ermitteln, der Störungen mit den oben angegebenen Ursachen enthalten kann. Die Größe dieses Grenzbereiches hängt von den Eigenschaften des Übertragungskanales und von der Synchronisationsgenauigkeit zwischen senderseitigem und empfängersei tigern Taktgeber ab.

Nach den Zeitpunkten, die durch Anfang und Ende eines Grenzbereiches bestimmt sind, richtet sich einerseits das Auftreten der Impulse des Impulsgebers 9 und andererseits die Zeitkonstante des Zeitschalters 8. Diese Vorrichtungen sind so konstruiert, daß der Impulsgeber 9 jeweils zu Beginn eines Grenzbereiches einen Startimpuls an den Zeitschalter 8 abgibt, der am Ende eines Grenzbereiches wieder in seine Ausgangsstellung zurückfällt. Während der instabilen Stellung des Zeitschalters 8 - also innerhalb des gesamten Grenzbereiches - wird der Umschalter 5 und die Steuereinrichtung 6 derart beeinflußt, daß der Umschalter den Ausgang des Schreib/ Lese-Speichers 4 statt des Ausganges der Entschlüsselungsvorrichtung 3 mit dem Eingang des Digital-Analog-Wandlers D/A verbindet, während die Steuereinrichtung 6 den Schreib/Lese-Speicher 4 auf Lesebetrieb umstellt. Durch diese Maßnahme werden die in den Grenzbereichen enthaltenen Teile des Sprachsignales, das am Ausgang der Entschlüsselungsvorrichtung 3

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- 5 anliegt, durch Teile des Inhaltes des Speichers 4 ersetzt.

Im einzelnen geht diese Ersetzung derart vor sich, daß ein in der Steuereinrichtung 6 enthaltener Adreßzähler mit jedem Takt um eine Stelle weitergestellt wird und somit die Adressen der Speicherstellen des Speichers 4 durchläuft. Die Stellung des Adreßzählers gibt an, welche Speicherstelle gerade gelesen oder geschrieben wird. Des weiteren fragt die Synchronisiereinrichtung 7 das Sprachsignal am Eingang des Digital-Analog-Wandlers D/A nach charakteristischen Merkmalen ab. Ein solches Merkmal kann z.B. ein relatives Maximum der Hüllkurve des Sprachsignales sein. Stellt die Synchronisiereinrichtung 7 ein solches relatives Maximum fest, so setzt sie den Adreßzähler der Steuereinrichtung 6 sofort auf Null. In den Speicher 4 werden daher nur diejenigen Teile des Sprachsignales eingeschrieben, die sich zwischen zx>rei aufeinanderfolgenden charakteristischen Merkmalen befinden. Gibt während des Schreibbetriebes des Speichers 4 der Impulsgeber 9 einen Impuls ab, so wird der Speicher 4 auf Lesebetrieb umgeschaltet, wobei der Adreßzähler in der Steuereinrichtung 7 weiterläuft und nach Erreichen seines letzten Höchststandes wieder bei Null anfängt. Der Vorgang wiederholt sich so lange, bis der Zeitschalter 8 wieder in seine stabile Stellung zurückfällt.

Die Wiedergabequalität der Sprache hängt davon ab, wie genau die durch Extrapolation gewonnenen Teile des Sprachsignalcs mit dem ursprünglichen Signalverlauf übereinstimmen (Extrapolationsgenauigkeit). Werden besonders hohe Ansprüche an die Wiedergabequalität gestellt, so läßt sich - bei der Verwendung von relativen Maxima der Hüllkurve als charakteristische Merkmale des Sprachsignales - die Extrapolationsgenauigkeit dadurch erhöhen, daß das Sprachsignal in Teilsignale zerlegt wird, von denen jedes nur Frequenzen enthält, die zu einem Frequenzteilband des Gesamtfrequenzbandes gehören. Von jedem Teilsignal wird nun die Hüllkurve gebildet und deren relative Maxima zur Extrapolation verwendet, um jedes Teilsignal für sich von Störungen zu befreien. Nach der Entstörung werden die Teilsignale wieder Zum^GesamtaigAal zusammengefaßt.

L e e r s e i t e

Claims

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TE KA DE FELTEN & GUILLEAUME Den 08*11.1977

FERNMELDEANLAGEN GMBH P 77 328

Patentansprüche

.J Verfahren zur Verbesserung der Wiedergabequalität von ' Sprache bei Verschlüsselungsverfahren, dadurch .gekennzeichnet , daß nach dem Entschlüsselungsprozeß diejenigen Teile des Sprachsignales, in denen systematische Störungen auftreten können, durch einen Signalverlauf ersetzt werden, der durch Extrapolation aus dem vorangegangenen Verlauf des Sprachsignales hervorgeht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch .gekennzeichnet, daß zur Extrapolation ständig wiederkehrende charakteristische Merkmale des Sprachsignales ermittelt werden und daß bei jedem Auftreten eines solchen Merkmales der nun folgende Verlauf des Sprachsignales in einem Schreib/Lese-Speicher gespeichert wird, während der alte Inhalt dieses Speichers überschrieben wird und daß beim Auftreten eines Teiles des Sprachsignales, in dem Störungen enthalten sein können, dieser Teil durch den restlichen und nötigenfalls durch den zyklisch wiederholten Inhalt des Schreib/Lese-Speichers ersetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch .gekennzeichnet, daß als charakteristische Merkmale des Sprachsignales die relativen Maxima seiner Hüllkurve verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Extrapolationsgenauigkeit das Frequenzband des Sprachsignales in Frequenzteilbänder zerlegt wird und daß die aus den einzelnen Teilbändern gebildeten Sprachsignale entstört und zum entstörten Gesamtsignal zusammengefaßt werden.

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