DE2750240B2

DE2750240B2 - Verfahren zur Verbesserung der Wiedergabequalität von Sprache bei Verschlüsselungsverfahren

Info

Publication number: DE2750240B2
Application number: DE19772750240
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 8560 Lauf Rohm
Original assignee: Te Ka De Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Priority date: 1977-11-10
Filing date: 1977-11-10
Publication date: 1980-08-14
Also published as: ATA796678A; AT369599B; CH636231A5; DE2750240C3; FR2408950A1; DE2750240A1

Description

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 238926) oder durch Vertauschung von Sprachabschnitten gleicher Länge vorgenommen werden (vgl. z. B. CH-PS 237094). Auf der Empfängerseite erhält man durch den Entschlüsselungsprozeß im Prinzip das ursprüngliche Signal. Praktisch jedoch haften dem auf diese Weise gewonnenen Sprachsignal Mangel 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 Sprachabschnittc auf der Senderseitc erhält das verschlüsselt¹; Sprach-jignal Sprungstcllen, die bei der Übertragung durch die Bandbegrenzung und die Laufzeiteigenschaften des Übertragungskanals abgeflacht werden. Dadurch treten nach der Rückvertauschung an den Nahtstellen der einzelnen Sprachabschnitte wiederum Sprünge auf, die die Verständlichkeit der wiedcrgegebcnen Sprache erschweren.

2) Die Schnittstellen der Sprachabschnitte, die auf der Empfängerseite aus dem verschlüsselten Signal erzeugt wurden, stimmen wegcii Jer 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.
Störgeräusche mit entsprechenden Ursachen treten auch bei der Verschlüsselung durch Teilbandtauschung auf.

ίο Zur Beseitigung von störenden Unterbrechungen bei der Rundfunkprogrammübertragung ist in der DE-AS 1107286 vorgesehen, empfängerseitig das übertragene Rundfunkprogramm auf zwei Wege aufzuteilen und in den zweiten Weg eine Verzögerungsvorrichtung einzubauen, an der das Rundfunkprogramm gegenüber deoi ersten Weg um etwa 100 ms verzögert abnehmbar ist. Eine Umschalteinrichtung schließt bei einer störenden Unterbrechung die der Wiedergabe dienenden Bauteile vom ersten Weg an den zweiten Weg an und stellt nach einiger Zeit wieder den ursprünglichen Zustand her. Dadurch werden die ausgefallenen Programmteile durch 100 ms vorangegangene Teile ersetzt. Diese Ersetzung erfolgt jedoch ohne Rücksicht auf Phase und Amplitude, so daß in der Regel Phasen- und Amplitudensprünge an den Nahtstellen auftreten. Häufen sich die Programmunterbrechungen, so sind die Phasen- und Amplitudensprünge ebenso störend wie die Unterbrechungen selbst.

κι Aus der DE-OS 2228905 ist es bekannt, ausgesuchte Sprachteile von der Länge einer Pitchperiode aus einem Sprachsignal zu übertragen und auf der Empfängerseite durch nahtloses Aneinanderreihen von Wiederholungen der übertragenen Sprachteile das ursprüngliche Sprachsignal möglichst genau zu reproduzieren. Zweck dieses Verfahrens ist es, die Frequenzbandbrcitc zu verringern, innerhalb derer sich die im Sprachsignal enthaltene Information übertragen läßt. Die Sprachteile von der Länge einer Pitchperiode werden dabei auf der Senderseite so ausgewählt, daß Anfang und Ende eines jeden Teiles mit einem Nulldurchgang des Sprachsignals zusammenfallen. Dadurch ist die Stetigkeit des reproduzierten Sprachsignals auf der Empfängerseite gesichert. Ein stetiges Aneinanderfügen von Sprachteilen an beliebiger Stelle ist bei der DE-OS 2228905 nicht vorgesehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das nach einem der eingangs angegebenen Verfahren verschlüsselte Sprachsignal derart von seinen gestörten

so Anteilen zu befreien, daß die gestörten Bereiche durch einen Signalverlauf ersetzt werden, der durch Extrapolation aus dem vorangegangenen Verlauf des Sprachsignals hervorgeht. Dabei sollen Amplituden- und Phasensprünge an den Nahtstellen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen geben die Unteransprüche an. Durch das erfindungsgemäßc Verfahren wird die

wi Wiedergabequalität von Sprache bei den eingangs genannten Verschlüsselungsverfahren wesentlich verbessert.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll das erfindungsgemäßc Verfahren einschließlich seiner Ausge-

h5 staltung näher erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verschlüsselungsvcrfahren, bei dem die Verschlüsselung durch Vertauschung von Sprachabschiiitie;i gleicher Länge und die Ent-

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schlüsselung durch entsprechende Rückvertauschung chers 4 statt des Ausganges der Entschlüsselungsvor-

vorgenommen wird. richtung 3 mit dem Eingang des Digital-Analog-

Die Figur zeigt schematisch einige Teile einer An- Wandlers D/A verbindet, während die Steuereinrich-

lage, an deren Eingang 1 das verschlüsselte Sprachst- tung 6 den Schreib/Lese-Speicher 4 auf Lesebetrieb

gnal eingegeben wird und an deren Ausgang 2 das 5 umstellt. Durch diese Maßnahme werden die in den

entschlüsselte und von Störungen der genannten Art Grenzbereichen enthaltenen Teile des Sprachsignals,

befreite Sprachsignal abgegriffen wird. Die Figur zeigt das am Ausgang der Entschlüsselungsvorrichtung 3

eine Anlage, bei der die Entschlüsselung in einer tiigi- anliegt, durch Teile des Inhaltes des Speichers 4 er-

talen Zwischenstufe vorgenommen wird. Vorrichtun- setzt.

gen und Zuführungen zum Takten der Anlage oder io Im einzelnen geht diese Ersetzung derart vor sich,

einzelner Bauteile sind nicht eingezeichnet. daß ein in der Steuereinrichtung 6 enthaltener Adreß-

Der Analog-Digital-Wandler A/D tastet das ver- zähler mit jedem Takt um eine Stelle weitergestellt schlüsselte Eingangssignal ab und übergibt die digita- wird und somit die Adressen der Speicherstellen des lisierten Abtastproben zur Rückvertauschung an die Speichers 4 durchläuft. Die Stellung des Adreßzählers Entschlüsselungsvorrichtung 3 weiter. In dieser Vor- is gibt an, welche Speicherstelle gerade gelesen oder gerichtung werden die Abtastproben nach ihrer Zuge- schrieben wird. Des weiteren fragt die Synchronisierhörigkeit zu bestimmten Sprachabschnitten in Ein- einrichtung 7 das Sprachsignal am Eingang des Digizelspeichern zusammengefaßt und schließlich tal-Analog-Wandlers D/A nach charakteristischen die Sprachabschnitte in ihre ursprüngliche Reihen- Merkmalen ab. Ein solches Merkmal kann z. B. ein folge gebracht. Die weiteren Bauteile - bis auf den 20 relatives Maximum der Hiillkurve des Sprachsignals Digital-Analog-Wandler D/A am Ausgang der Vor- sein. Stellt die Synchronisiereinrichtung 7 ein solches richtung nach der Figur - d-oi^n ausschließlich der relatives Maximum fest, so setzt sie den Adreßzähler Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. der Steuereinrichtung 6 sofort auf Null. In den Spei-

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird von der eher 4 werden daher nur diejenigen Teile des Sprach-

Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß Störungen, die die 25 signals eingeschrieben, die sich zwischen zwei aufein-

oben aufgezählten Ursachen haben, nur am Anfang anderfolgenden charakteristischen Merkmalen befin-

und am Ende eines Sprachabschnittes auftreu n, wäh- den. Gibt während des Schreibbetriebes des Spei-

rend der dazwischenliegende Teil eines Sprachab- chers 4 der Impulsgeber 9 einen Impuls ab, so wird

schnittes störungsfrei ist. Mit anderen Worten: An je- der Speicher 4 auf Lesebetrieb umgeschaltet, wobei

der Nahtstelle zwischen zwei aufeinanderfolgenden 30 der Adreßzähler in der Steuereinrichtung 7 weiter-

Sprachabschnitten des Sprachsignals am Ausgang der läuft und nach Erreichen seines letzten Höchststandes

Vorrichtung 3 läßt sich, z.B. epxerimentell, ein wieder bei Null anfängt. Der Vorgang wiederholt sich

Grenzbereich ermitteln, der Störungen mit den oben so lange, bis der Zeitschalter 8 wieder in seine stabile

angegebenen Ursachen enthalten kann. Die Größe Stellung zurückfällt.

dieses Grenzbereiches hängt von den Eigenschaften 35 Die Wiedergabequalität der Sprache hängt davon

des Übertragungskanals und von der Synchronisa- ab, wie genau die durch Extrapolation gewonnenen

tionsgenauigkeit zwischen senderseitigcm und emp- Teile des Sprachsignals mit dem ursprünglichen Si-

fängerseitigem Taktgeber ab. gnalverlauf übereinstimmen (Extrapolationsgenauig-

Nach den Zeitpunkten, die durch Anfang und Ende keit). Werden besonders hohe Ansprüche an die Wie-

eines Grenzbereiches bestimmt sind, richtet sich ei- 40 dergabequalität gestellt, so läßt sich - bei der

nerseits das Auftreten der Impulse des Impulsgebers 9 Verwendung von relativen Maxima der Hüllkurve als

und andererseits die Zeitkonstante des Zeitschal- charakteristische Merkmale des Sprachsignals - die

ters 8. Diese Vorrichtungen sind so konstruiert, daß Extrapolaticnsgenauigkeit dadurch erhöhen, daß das

der Impulsgeber 9 jeweils zu Beginn eines Grenzbe- Sprachsignal in Teilsignale zerlegt wird, von denen je-

reiches einen Startimpuls an den Zeitschalter 8 abgibt, 45 des nur Frequenzen enthält, die zu einem Frequenz-

der am Ende eines Grenzbereiches wieder in seine teilband des Gesamtfrequenzbandes gehören. Von je-

Ausgangsstellung zurückfällt. Während der instabilen dem Teilsignal wird nun die Hüllkurve gebildet und

Stellung des Zeitschalters 8 - also innerhalb des ge- deren relative Maxima zur Extrapolation verwendet,

samten Grenzbereiches - wird der Umschalter 5 und um jedes Teilsignal für sich von Störungen zu befreien,

die Steuereinrichtung 6 derart beeinflußt, daß der 50 Nach der Entstörung werden die Teilsignale wieder

Umschalter den Ausgang des Schreib/Lese-Spei- zum Gesamtsignal zusammengefaßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung der Wiedergabequalität von Sprache bei Verschlüsselungsverfahren, bei dem nach den Entschlüsselungsprozeß diejenigen Teile des Sprachsignals, in denen systematische Störungen auftreten können, durch einen Signalverlauf ersetzt werden, der durch Extrapolation aus dem vorangegangenen Verlauf des Sprachsignals hervorgeht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Extrapolation ständig wiederkehrende charakteristische Merkmale des Sprachsignals ermittelt werden und daß bei jedem Auftreten eines solchen Merkmales der nun folgende Verlauf des Sprachsignals in einem Schreib/Lese-Speicher gespeichert wird, während der alte Inhalt dieses Speichers überschrieben wird und daß beim Auftreten eines Teils des Sprachsignals, in dem Störungen enthalten sein können, dieser Teil durch den restlichen und nötigenfalls durch den zyklisch wiederholten Inhalt des Schreib/Lese-Speichers ersetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als charakteristische Merkmale des Sprachsignals die relativen Maxima seiner Hüllkurve verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Extrapolationsgenauigkeit das Frequenzband des Sprachsignals in Frequenzteilbänder zerlegt wird und daß die aus den einzelnen Teilbändern gebildeten Sprachsignale entstört und zum entstörten Gesamtsignal zusammengefaßt werden.