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Empfängereinrichtung zum Unterdrücken vorübergehend
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auftretender Geräusche bei Störungen.
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Die Erfindung betrifft eine Empfängereinrichtung zum Unterdrücken
(Entstören) vorübergehend auftretender Geräusche bei kurzen (abrupten) Störungen
(Unterbrechungen), die durch rasche Schwunderscheinungen od.dgl. bei der beweglichen
Kommunikation beispielsweise in Kraftfahrzeugen entstehen.
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Bei der beweglichen Kommunikation wie beispielsweise bei Auto-Telefonsystemen
durchlaufen bewegliche Stationen nicht notwendigerweise stellen unter guten Kommunikationsbedingungen.
Wenn beispielsweise innerstädtische Bereiche durchfahren werden, in denen die Gebäude
eng beieinander stehen, tritt das rasche Schwundphänomen auf. In solchen Fällen
entstehen momentan für 0,1 bis 30 ms kurze Wellenstörungen in den Sprachsignalen,
so daß die Qualität der Kommunikation wesentlich beeinträchtigt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Empfängereinrichtung zu schaffen,
mit der vorübergehende Geräusche während augenblicklicher oder plötzlicher Störungen
(Unterbrechungen) unterdrückt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung
einen Demodulator zum Demodulieren von am Eingang der Einrichtung empfangenen Sprachsignalen,
Speichermittel zum verzögerten Speichern von Sprachsignalen einer vorgeschriebenen
Periode für eine bestimmte Zeit, Erkennungsmittel zum Erkennen einer kurzen Störung
und
deren periodischen Erscheinens in den empfangenen Sprachsignalen
und Schaltmittel umfaßt, die unter normalen Bedingungen Signale des Demodulators
empfangen und dem Ausgang der Einrichtung zuführen können, während sie infolge einer
kurzen Störung und deren Periode-Signale von einem Interpolator auswählen und diese
ausgewählten Signale dem Ausgang der Einrichtung zuführen können.
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Ein weiteres wesentliches Ziel der Erfindung liegt darin, eine Empfängereinrichtung
der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die bei Empfang der Information der
kurzen, wiederholt während einer kurzen Zeitperiode auftretenden Störungen ergänzende
bzw. einzufügende Operationen ausführt. Dies geschieht dadurch, daß die Einrichtung
weiterhin, d.h. zusätzlich zu dem eben beschriebenen Aufbau, Unterscheidungsmittel
zum Unterscheiden der in dem Verzögerungsspeicher gespeicherten Sprachsignale in
periodische oder nicht-periodische und einen Interpolator zum Erzeugen einzufügender
Information aus dem Verzögerungsspeicher während kurzen Störung unter Kontrolle
der Erkennungsmittel durch Empfangen der Ausgangswerte der Unterscheidungsmittel
und der Erkennungsmittel umfaßt.
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Vorteile und weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden
anhand der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Empfängereinrichtung
gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein Blockschaltbild des in Fig. 1 gezeigten Schaltkreises
für die Störungsgleichrichtung bzw. -erkennung, Fig. 3 zur Erläuterung der Operation
der Einrichtung in Fig. 1 verschiedene Zeit- und Taktsignale,
Fig.
4 die Beziehung zwischen verschiedenen Wellenformen von Signalen und Taktsignalen
zur Erläuterung der Operation der Einrichtung gemäß Fig. 1 während einer kurzen
Störung und Fig. 5 bis 8 Blockschaltbilder verschiedener abgewandelter Ausführungsformen
der Erfindung.
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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Radioempfängers zum Unterdrücken
vorübergehender Geräusche während kurzer Störungen nach der Erfindung. Einem Eingang
11 werden modulierte Analogsignale (Träger-modulierte Sprachsignale) von beweglichen
oder festen Stationen zugeführt, wobei die Signale FM-, PCM- oder AM- moduliert
sind. Der Weg, über den diese modulierten Analogsignale von der nicht gezeigten
Antenne des Radioempfängers empfangen und von dort dem Eingang 11 zugeführt werden,
ist bekannt und betrifft die vorliegende Erfindung nicht direkt, so daß eine diesbezügliche
Beschreibung nicht erforderlich ist.
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Dem Eingang 11 zugeführte modulierte Analogsignale werden einem Verstärker-
und Demodulatorkreis 12 sowie einem Erkennungs- bzw. Gleichrichtungsschaltkreis
13 für kurze, schnelle oder augenblickliche Störungen, - im folgenden der Einfachheit
halber nur als "Störungen" bezeichnet -, augeführt. Dieser Erkennungsschaltkreis
13 reagiert nur auf die in den modulierten Analogsignalen auftretende Trägerenergie
oder die empfangene Energie.
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Wenn die empfangene Energie den terbestimmten Pegel bei einer vorbestimmten
Häufigkeit unterschreitetv wird das Auftreten einer Störung erkannt, und der entsprechende
Störungserkennungswert wird abgegeben. Wenn die empfangene Energie hingegen einen
vorbestimmten Pegel überschreitet,
wird festgestellt, daß die Störung
beendet ist, wodurch die Abgabe am Ausgang des Erkennungskreises 13 endet.
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Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform dieses Störungserkennungskreises
13. Die von dem Eingang 11 kommenden modulierten Analogsignale werden über einen
Eingang 131 einem Breitband-Gleichrichter 132 zugeführt, um dort gleichgerichtet
zu werden. Die Ausgangswerte des Gleichrichters werden einem Tiefpaßfilter 133 zugeführt,
der eine Sperrfrequenz von ungefähr 500 Hz hat, worauf sie dem negativen Eingang
eines Komparators 134, der einen Operationsverstärker umfaßt, zugeführt werden.
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Der positive Eingang des Komparators 134 ist mit einer Referenz-Spannungsquelle
Vs verbunden. Diese Anordnung dient dazu, den Ausgangswert des Romparators 134 einer
Halte- oder Verriegelungsschaltung 135 zuzuführen, die den Komparator-Ausgangswert
mit einem Zeitimpuls-Takt CL1 verriegelt und einem Ausgang 136 als Ausgangswert
Z dieses Erkennungskreises 13 zuführt.
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Der Erkennungskreis 13 stellt fest, ob eine kurze Störung in dem Augenblick
auftritt, wenn die empfangene Energie neispielswelse geringer als O dBµ' wird, um
vorübergehende Geräusche zu erkennen, die von dem raschen Schwundphänomen ausgehen.
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Der in Fig. 2 gezeigte Verriegelungs- oder Haltekreis 135 kann beliebiger
Art sein, solange es sich dabei um einen die Ausgangswerte des Komparatores 134
über eine vorgeschriebene Seitperiode haltenden Kreis handelt. Es ist ausreichend,
wenn es sich um einen @einen Kaltekreis handelt, und die Taktkontrolle ist nicht
erforderlich.
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Der Verstärker- und Demodulatorkreis 12 demoduliert die modulierten
analogen Eingangssignale in bekannter Weise und gibt diese demodulierten Analogsignale
X an einen Schalter 14 und eine Verzögerungsspeichereinrichtung 20 über einen Analog-Digital-Konverter
oder PCM-Kodierer 15 ab.
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Der PCM-Kodierer 15 tastet die Analogsignale oder Sprachsignale mit
einer vorbestimmten Abtastfrequenz Fs (= 1/Ts), wie beispielsweise Frequenzsignale
von 8 kHz, ab und wandelt den erhaltenen Wert in digitale Bit-Sprachsignale von
z.B. 12 bit um. Die zur Durchführung der Abtastoperation verwendeten Frequenzsignale
sind Taktimpulse CL1 (s.Fig. 3A), die von einem Taktimpuls-Generator 18 erzeugt
werden. Somit werden der Verzögerungsspeichereinrichtung 20, die im folgenden näher
beschrieben ist, digitale Sprachsignale zugeführt.
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Nunmehr soll die Taktimpulsabgabe von dem Taktimpuls-Generator 18
erläutert werden Zunächst einmal umfassen die von dem Taktimpuls-Generator 18 abgegebenen
Taktimpulse einen Taktimpuls CL1 mit einer Abtastperiode T5 a wie in Fig. 3A dargestellt.
Dieser Taktimpuls CL1 wird für die Abtastsignale des PCM-Kodiertes oder A/D-Konverters
15, für Schreibsignale zum Einschreiben in das Register der Verzögerungsspeichereinrichtung
20 oder für Lesesignale für das Auslesen aus dem Speicher in den Interpolator benutzt.
In dieser Ausführungsform wird eine Frequenz von S kHz verwendet.
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Der Taktimpuls-Generatir 10 erzeugt weiter Taktimpulse CL2 mit einer
Frequenz TF, wie in Fig. 3B gezeigt ist. Diese Impulse weden zur Bestimmung der
"Rahmen"-Periode (frame period) dieser Einrichtung verwendet, und deren Frequenz
soll in vorliegenden Beispiel 16 mal so groß wie besagter erster Taktimpuls CL1,
bzw. es soll TF = 16TS sein.
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Der Taktimpulsgenerator 18 erzeugt sdrn Taktimpulse CL4 mit einer
Frequenz TW (s.Fig.3B), die als Ausl@sssignale
verwendet werden,
wenn Signale aus dem Register der Verzögerungsspeichereinrichtung 20 ausgelesen
und in den Speicher eingelesen werden. Die Periode Tw dieser Taktimpulse CL4 sollte
kurzperiodig sein, um Einflüsse auf das Auslesen aus dem Register zu verhindern.
In dieser Ausführungsform ist diese Periode bestimmt als Tw = 1 x 16 x 1 s.
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128 8000 16 Die Größe "128" ist eine Konstante, die dazu bestimmt
ist, den Minimalwert der Tonfrequenz zu ermitteln, die aus menschlichen Stimmen
festgestellt werden soll.
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Der Taktimpulsgenerator 18 erzeugt Taktimpulse CL3 der Frequenz TR
(s. Fig. 3C), die als Taktsignale für Auslesesignale aus dem Speicher der Verzögerungsspeichereinrichtung
20 zum Erkennen einer Tonperiode verwendet werden. In diesem Ausführungsbeispiel
ist diese Frequenz bestimmt als 127 16 1 TR = x x s.
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128 8000 127 x 32 x 2 Der Wert "32" ist eine Konstante zur Bestimmung
von Daten für die Zeit, die mindestens ungefähr die Hälfte der längsten Periode
ausmacht, wenn die Tonperiode nach der Methode der mittleren GtoSenldifferenzfunktions-Tonausblendungsmethode
(Average Magnitude Difrerence Function Pitch Extracting Method = AMDF-Methode) erkannt
bzw.
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ermittelt wird, worüber weiter unten nähere Erläuterungen gemacht
sind.
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Im folgenden wird die oben erwähnte Verzögerungsspeichereinrichtung
20 beschrieben, die zur Aufnahme digitaler
Sprachsignale aus dem
Konverter 15 ein Register 21, einen Speicher 22, einen Schreibschaltkreis 23 zum
Einschreiben der Registerausgangswerte in den Speicher 22, einen Adressenspeicher
24 zur Speicherung der Adresseninformation des Speichers 22, einen Leseschaltkreis
25 zum Auslesen der in dem Speicher 22 gespeicherten Abtastsignale und eine Kontrolleinrichtung
26 zur Kontrolle der Operationsabläufe der erwähnten Einrichtungen umfaßt.
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Das Register 21 umfaßt ein Schieberegister zur aufeinanderfolgenden
Speicherung der vorbestimmten digitaler, in dem Konverter 15 in PCM-Kodes umgesetzter
Sprachsignale.
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Dieses Register 21 ist so ausgelegt , daß z z.B. 16 digitale Sprachsignale
seriell gespeichert werden, wobei seine Speicheroperation von einem von der Kontrolleinrichtung
26 abgegebenen Kontrollsignal S1 (Fig. 3E) kontrolliert wird.
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Das heißt also, das das Register 21 aus dem Konverter 15 die Signale
entsprechend dem bereits erwähnten Taktimpuls cLl empfängt und der Speicherinhalt
bei einer Periode hoher Geschwindigkeit des Taktimpulses CL4 nach Speicherung von
16 digitalen Sprachsignalen an den Schreibschaltkreis 23 abgegeben wird.
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Der Schreibschaltkreis 23 schreibt die aus dem Register 21 ausgelesenen
Signale in den Speicher 22 ein, der von dem Adressenspeicher sequentiell adressiert
wird. Der Schreibschaltkreis 23 empfängt Schreib-Taktsignale S2 (s. Fig. 3F), die
zu dem Taktimpuls CL4 synchronisiert und von der Kontroll einrichtung 26 zugeführt
sind. Der Schreibschaltkreis 23 empfängt weiterhin ein Kontrollsignal S3, das fortlaufend
erzeugt wird, solange keine kurze Störung erkannt wird, das bei Auftreten einer
kurzen Störung jedoch abbricht und dann wieder erzeugt wird, sobald die Störung
beendet ist. Der Speicher 22 umfaßt beispielsweise einen Schreiblesespeicher
(RAM)
und hat eine Kapazität, um Signale ungefähr zweimal der maximalen Sprachperiode
zu speichern.
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Beispielsweise beträgt die Kapazität des Speichers 22 256 Abtastungen,
und die unter der Kontrolle der Kontrolleinrichtung 26 über den Schreibschaltkreis
23 abgegebenen Signale werden in die Adresse des von dem Adressenspeicher 24 adressierten
Speichers eingeschrieben, oder die in der Adresse über den von dem Adressenspeicher
24 adressierten Leseschaltkreis 25 gespeicherten Signale werden sequentiell ausgelesen.
Der Leseschaltkreis 25 und der Adressenspeicher 24 erhalten von der Kontrolleinrichtung
26 Kontrollsignale S4, S5 und vollziehen die Ausleseoperation aus dem Speicher 22.
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Die Kontrollsignale S4 werden dazu verwendet, den Inhalt des Speichers
22 einem später näher erläuterten Tonperiode-Unterscheidungsschaltkreis 30 zuzuführen.
Diese Kontrollsignale S4 sind Impulse, die in einem den Taktimpulsen CL3 der Frequenz
TR (s. Fig. 3C) synchronisierten Takt entstehen und in einer Gruppe von 32 x 2 gruppiert
sind. Die Kontrollsignale S4 sind in Fig. 3G dargestellt. Die Kontrollsignale S5
werden in einem Takt erzeugt, der zu dem Abtastimpuls CL1, wie dies in Fig. 3H dargestellt
ist, synchronisiert ist, und sie werden zur Abgabe des Inhalts des Speichers 22
an einen Interpolator 40 verwendet, der ebenfalls noch erläutert wird. Diese Signale
S4 umfassen Impulse, die in einer Gruppe von 127 x 32 x 2 gruppiert sind.
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Der Tonperiode-Unterscheidungsschaltkreis 30 unterscheidet, ob die
im Takt gemäß Fig. 3G und der "Rahmen"-Periode von dem Speicher 22 über den Leseschaltkreis
25 ausgelesenen Signale der Tonperiode entsprechen oder nicht. Wenn ermittelt wird,
daß die Signale die Tonperiode haben, so wird der Ausgangswert V1 abgegeben, wohingegen
der Ausgangswert V2 abgegeben wird, wenn sie nichttonperiodisch sind oder keine
Periode haben.
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Dieser Tonperioden-Unterscheidungsschaltkreis 30 umfaßt einen Tonperioden-Detektor
30a, der die Tonperiode erkennt bzw. ermittelt, und einen Nicht-Tonperioden-Detektor
30b, der das Nichtvorhandensein der Tonperiode feststellt.
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Diese Detektoren führen jeweils die Ermittlung in bekannter Detektions-Weise
unter Verwendung der Abtastinformation aus, die von dem Speicher 22 über den Leseschaltkreis
25 mit der Periode 127 16 1 128 8000 127 x 32 x 2 ausgelesen wird. Als Tonperioden-Detektor
30a wird ein Mitten (Durchschnitts) höhen-Differenzfunktion-Tonextraktor verwendet,
der von der Mittenhöhen-Differenzfunktion (AMDF) Gebrauch macht. Dieser Extraktor
sucht die absoluten Werte der Differenzsignale zwischen den Verzögerungssprachsignalen
und ebenfalls den Wert j = JP, wo die Gesamtheit dieser Differenzsignale ein Minimum
wird.
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In entsprechender Weise wird die Gesamtsumme der Differenzsignale,
die man bei dieser Ausführungsform erhält, durch die folgende Gleichung dargestellt:
Dabei ist die Summe der Absolutwerte der Differenzsignale zwischen den abgetasteten
Werten; Xi : der Abtastwert bei der Zeit iTS,
Xi - j : der Abtastwert
bei der Zeit iT5 - jTS n : der Wert zur Bestimmung der Zeit bei einer bestimmten
Rahmenposition; 32 : eine Konstante zur Bestimmung der Zeit mit mindestens ungefähr
einer Hälfte der Maximumperiode (s.o.).
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Folglich sucht der Extraktor den dem Referenz-Abtastsignal entsprechenden
Adressenwert Jp, wenn die Summe der Absolutwerte der Differenzsignale ein Minimum
wird, und gibt den erhaltenen Wert als Ausgangswert V1 für die Tonperiode ab.
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Der Extraktor ist in der Beschreibung "Average Magnitude Difference
Function Pitch Extractor" von Myron J. Ross et al auf den Seiten 353 bis 362 in
"IEEE TRANSACTIONS ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL PROCESSING", Band ASSP-22, Nr.
5, Oktober 1974 dargelegt. Deshalb ist eine Detailbeschreibung an dieser Stelle
nicht erforderlich.
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Als Nicht-Ton-Detektor 30b wird eine Einrichtung verwendet, die entweder
von einer Energiemethode, mit der zwischen stimmloser Sprache oder Ruhe einerseits
und stimmhafter Sprache andererseits unterschieden wird, oder von einem Linear-Voraussagekodierung
(LPC)-Koeffizientenverfahren Gebrauch macht. Diese Verfahren sind beide hinreichend
bekannt und z.B. in "A Better Recognition Approach to Voiced - Unvoiced Silence
Classification with Applicant to Speech Recognition" von Bishnu S. Atal et al, in
"IEEE TRANSACTIONS ON ACOUSTICS, SPEECH, and SIGNAL PROCESSING", Band ASSP-24, Nr.
3, Juni 1976, Seiten 201 - 212 beschrieben. Deshalb ist an dieser Stelle eine nähere
Beschreibung nicht
erforderlich. Wenn der Nicht-Ton-Detektor 30b
feststellt, daß kein Ton vorhanden ist, so gibt er automatisch den Ausgangswert
V2 ab, um die Abtastsignale mit einer Pseudo-Tonperiode bis zu einer bestimmten
Zeitperiode T2 (z.B. 2 ms), die einer kurzen Störung vorausgeht, zu versehen. Demgemäß
ist der Ausgangswert V2 ein relativer Adressenwert, der gegenüber den Referenz-Abtastsignalen
in dem Speicher beim Auftreten der Störung bestimmt ist.
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Der Interpolator 40 hat ein Zwischen- oder Puffer-Register 41, um
das Abtastsignal oder den Inhalt ohne Phasenverzögerung, die von dem Speicher 22
über den Leseschaltkreis 25 abgegeben werden, an spätere Stufen abzugeben, sowie
weiterhin Gatter-Schaltkreise 42, 43 zur Aufnahme der jeweiligen Ausgangswerte von
dem Erkennungskreis 13, um eine "und-Operation -Operation auszuführen. Das UND-Gatter
42 gibt den Ausgangswert V1 von dem Tonperiode-Detektor 30a des Unterscheidungskreises
30 an die Kontrolleinrichtung 26 der Verzögerungsspeichereinrichtung 20 ab, wenn
der Störungsausgangswert Z von dem Unterscheidungskreis 13 empfangen wird. Das UND-Gatter
43 gibt den Kontroll-Ausgangswert V2 an die Kontrolleinrichtung 26 der Verzögerungsspeichereinrichtung
20 ab, wenn der Ausgangswert V2 des Nicht-Ton-Detektors 30b und der Störungsausgangswert
Z von dem Erkennungskreis 13 empfangen werden.
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Bei Empfang der Kontroll-Ausgangswerte V1 und V2 von diesen Gattern
42, 43 bewirkt die Kontrolleinrichtung 26, daß der Leseschaltkreis 25 sequentiell
die Abtastsignale des Speichers 22, die auf der relativen Adresseninformation in
diesen Kontrollausgangswerten basieren, ausliest. In anderen Worten werden die Signale
Sg mit dem gleichen Takt wie der Taktimpuls CL1 (s.Fig. 3H) dem Leseschaltkreis
25 zugeführt. Der Adressenspeicher 24 bezeichnet
die vorbestimmte
Adresse, die auf der Adresseninformation bezüglich der Tonperiode oder der Pseudo-Tonperiode,
die von der Kontrolleinrichtung 26 empfangen sind, basiert.
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Entsprechend liest der Leseschaltkreis 25 sequentiell die Abtastsignale
der so von dem Adressenspeicher 24 bei einer Abtastperiode T5 bezeichneten Adresse
in dem Speicher 22 aus und gibt diese an das Zwischenregister 41 des Interpolators
40 ab. Wenn relative Adressen J Signale entsprechend der Tonperiode von p dem Gatter
42 zu der Kontrolleinrichtung 26 geschickt werden, wird eine folgende Adressenbezeichnungsinformation
an den Adressenspeicher 24 abgegeben. Demzufolge ist der Speicher 22 so ausgelegt,
um die Information sequentiell von der höheren Adressennummer zur kleineren zu speichern,
und die späteste Information soll deshalb unter der Nummer M1 gespeichert werden.
Die Kontrolleinrichtung 26 bestimmt dann, wenn die vorerwähnte kurze Störung aufgetreten
ist und das relative Jp Signal von dem Gatter 42 empfangen wurde, bei welcher Abtastnummer
des Rahmens die Störung aufgetreten ist. Nimmt man einmal an, daß dieses an der
vierten Adresse geschehen ist, so wird die Adressenkontrollinformation S7 von der
Kontrolleinrichtung 26 an den Adressenspeicher 24 abgegeben, um das Auslesen von
der Nummer (M1 + J - 4) zu beginnen. Die p Kontrolleinrichtung bezeichnet danach
sequentiell die Nummern (M1 + J - 4) bis M1 in dem Adressenspeicher 24, p und dann
erneut die mit (M1 + J > beginnenden Nummern p bis M1. Diese Operationen des
Adressenspeichers 24 und der Kontrolleinrichtung 26 werden in einem üblichen Zentralprozessor
und in dem Speicher, wie sie aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt sind,
durchgeführt, so daß sich jede weitere Erläuterung hierzu erübrigt.
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Der Ausgangswert des Zwischenregisters 41 wird an einen Digital-Analog-Konverter
50 abgegeben und hier in Analogsignale dekodiert. Der Ausgangswert Y wird dann an
den Schalter 14 gegeben. Nimmt man jetzt einmal an, daß das normale modulierte Analog-Eingangssignal,
das keine kurze Störung enthält, dem Eingang 11 zugeführt wird, so arbeitet in diesem
Fall der Unterscheidungskreis 13 nicht, und folglich wird auch kein Ausgangswert
Z abgegeben. Deshalb leitet der Schalter 14 den Ausgangswert X von dem Verstärker-
und Demodulatorschaltkreis 12 unverändert an nachfolgende (spätere) Stufen weiter.
Entsprechend wird das dem Eingang 11 zugeführte modulierte Analog-Eingangssignal
von dem Demodulator 12 demoduliert, und das demodulierte Ausgangs- oder Analogsprachsignal
X - wie z.B. der für die Zeit tl - t2 in Fig. 4A gezeigte Ausgangswert - wird über
den Schalter 14 und den Ausgang ohne Modifikation, d.h. unverändert, an eine nachfolgende
Stufe, z.B. ein Wiedergabegerät wie einen Lautsprecher, über einen Niederfrequenz-Verstärker
geschickt. Der Ausgang des Schalters 14 ist in Fig. 4D dargestellt.
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Der PCM-Kodierer 15 tastet den Ausgang des Demodulators 12 bei T5
= 1 s, basierend auf dem Taktimpuls CL1, ab und 8000 führt ihn dem Register 21 der
Verzögerungsspeichereinrichtung 20 zu. Das Register 21 speichert den Ausgang des
Kodierers 15 seriell unter der Kontrolle der Kontrollsignale S1, die von der Kontrolleinrichtung
26 im gleichen Takt wie besagte Abtastoperation zur Verfügung gestellt werden. Wenn
Abtastsignale in allen der 16 Abschnitte des Registers 21 gespeichert werden, wird
der Inhalt bei hoher Geschwindigkeit sequentiell aus diesem Register 21 im gleichen
Takt wie der Taktimpuls CL4 von den Kontrollsignalen S ausgelesen, bis die nächste
Abtastoperation ausgeführt ist.
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Der Schreibschaltkreis 23 schreibt den aus dem Register 21 ausgelesenen
Inhalt sequentiell unter den Kontrollsignalen S2, die von der Kontrolleinrichtung
26 im gleichen Takt wie der Taktimpuls CL4 zur Verfügung gestellt werden, in die
von dem Adressenspeicher 24 bezeichnete Adresse des Speichers 22 aus.
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Wenn keine Störungen ermittelt werden, gibt die Kontrolleinrichtung
26 die Kontrollsignale s4 (s. Fig. 3G) an den Leseschaltkreis 25 und den Adressenspeicher
24 ab, wodurch der Leseschaltkreis 25 veranlaßt wird, sequentiell den Speicher 22
mit der Periode TR zu lesen und den Ausgang an den Unterscheidungskreis 30 abzugeben.
Dieser erkennt j, wo Sj das Minimum nach der folgende Formel ist
und zwar nach der bereits weiter oben erwähnten AMDF-Methode. 127 1 Diese Gleichung
ist erfüllt, wenn Tc = x s 128 8000 ist. So wird j bei S. als Minimum erkannt, und
die Kombination j von X1 und X1-j, die diesen Wert angenommen hat, wird als Darstellung
der Tonperiode unterschieden (ermittelt), und die Differenz in der relativen Adresse
zwischen X. und Xi j wird als Tonperiodeninformation gespeichert.
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1 i-j Dieser Wert ist dann der Ausgang als Ausgangswert V1. Der Ausgang
von dem Nicht-Ton-Detektor 30b des Unterscheidungskreises 30 ist der Pseudo-Tonperioden-Ausgangswert
V2, wenn die gegenwärtig in dem Speicher 22 gespeicherten Abtastsignale nicht-tonperiodisch
sind.
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Wenn, wie in Fig. 4A gezeigt, zur Zeit t2 eine Störung auftritt, stellt
der Erkennungskreis 13 dieses fest. Der gleichgerichtete Ausgang Z (s. Fig. 4B)
wird dann der
Kontrolleinrichtung 26 der Verzögerungsspeichereinrichtung
20, den Gattern 42, 43 des Interpolators 40 und dem Schalter 14 zugeführt. Wenn
die Kontrolleinrichtung 26 den Ausgangswert Z von dem Erkennungskreis 13 empfängt,
gibt sie die Kontrollsignale S3 nunmehr an den Schreibschaltkreis 23 ab, um zu vermeiden,
daß das Register 21 die Schreiboperation in dem Speicher 22 durchführt. Zur gleichen
Zeit wird die Information V1 oder V2, die die Tonperiode der in dem Speicher 22
unmittelbar vor Auftreten der kurzen Störung gespeicherten Abtastsignale betrifft,
von den Gattern 42, 43 des Interpolators 40 abgegeben. Beispielsweise wird aus der
in Fig. 4A gezeigten Wellenform die Tonperiode der Zeit t3- t4 gleichgerichtet,
wenn die Störung zur Zeit t2 auftritt, und der Ausgangswert V1 von dem Tonperioden-Detektor
30a wird der Kontrolleinrichtung 26 zugeführt.
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Dann unterscheidet die Kontrolleinrichtung 26 mittels der oben beschriebenen
Methode, von welcher Adresse des in dem Speicher 22 gespeicherten Inhalts die Information,
basierend auf dem Ausgangswert V1, abgenommen werden soll, und gibt die Signale
57 an den Adressenspeicher 24 ab. Die Kontrolleinrichtung 26 gibt weiter die Kontrollsignale
Sg (s.Fig. 3H) an den Leseschaltkreis 25 und den Adressenspeicher 24 ab. Entsprechend
liest der Leseschaltkreis 25 sequentiell die Abtastsignale betreffend die Wellenformen
zur Zeit t3 - t4 in Fig. 4A aus dem Speicher 22 aus und gibt sie an das Zwischenregister
41 des Interpolators 40 ab. Das Zwischenregister 41 gibt seinerseits seinen Ausgang
an den PCM-Kodierer 50 ab, damit diese darin dekodiert und weiter an den Schalter
14 als eingefügte Signale in Form analoger Wellen (s.Fig. 4C) abgegeben werden.
Der Schalter 14 gibt dieses eingefügte Signal Y in Folge der von dem Demodulator
12 empfangenen Signale bis unmittelbar vor Auftreten der Störung ab. Das Ausgangssignal
des Schalters 14 ist in Fig. 4D gezeigt.
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Der Einfügungsvorgang dauert fort, bis der Ausgang Z nicht mehr vom
Erkennungskreis 13 abgegeben wird. Wenn die Störung aufhört, werden die ursprünglichen
Konditionen wieder hergestellt, wobei der Schalter die Demodulationssignale X als
Ausgang an die späteren Stufen abgibt. Die Einfügung kann zum anderen auch bis zum
Beginn des folgenden "Rahmens" fortgeführt werden; in diesem Fall empfängt beispielsweise
der Verriegelungsschaltkreis 135 den Takt CL2 anstelle des Takts CL1.
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Fig. 4A gibt ein Beispiel wieder, in dem eine Störung zur Zeit t auftritt
und die Tonperiodensignale zur Zeit t5 - t6 als einzufügende Signale verwendet werden
und eine Störung zur Zeit t8 auftritt und die Tonperiodensignale tg - t8 als einzufügende
Signale verwendet werden.
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In jedem der Fälle wird die Einfügeoperation gleich der zur Zeit t2
wie oben beschriebenen durchgeführt. Wenn eine Störung auftritt und die unmittelbar
vorhergehenden Signale nicht-ton-periodisch sind, läuft die Operation wie weiter
unten beschrieben entsprechend dem Auftreten einer kurzen Störung zur Zeit t10 (s.
Fig. 4A) ab. Dabei haben die unmittelbar der Störung zur Zeit tlo vorausgehenden
demodulierten Analogsignale X keinen Ton.
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Wenn dementsprechend die abgetasteten Werte dieser Signale in dem
Speicher 22 gespeichert werden und der Unterscheidungskreis 30 die Tonperiode unterscheidet
(feststellt), wird der Nicht-Tonperioden-Detektor 30b den Ausgangswert V2 abgeben.
Wenn die Kontrolleinrichtung 26 zur Zeit tlo durch den Ausgangswert Z (zur Zeit
t10 - tl2 gemäß Fig. 4B) des Erkennungskreises 13 von der Störung erfährt, sendet
sie Kontrollsignale S7 an den Schreibschaltkreis 23 ab, um das Ausschreiben in dem
Speicher 23 von da an auszuschließen. Die Kontrolleinrichtung 26 gibt zur gleichen
Zeit Kontrollsignale S7 an den Adressenspeicher 24 ab,
um das Auslesen
der in dem Speicher 22 als Abtastsignale während der Zeit T2 unmittelbar vor der
Störung zu ermöglichen. Die Kontrolleinrichtung 26 gibt weiterhin Kontrollsignale
Sg (Fig. 3H) an den Leseschaltkreis 25 ab, um sequentiell die Abtastwerte entsprechend
den Analog-Signalen zur Zeit tll - t10 des Speichers 22 auszulesen und sie weiter
dem Schalter 14 als Einfügungssignale Y (zur Zeit tll - tlo gemäß Fig. 4C) über
das Zwischenregister 41 des Interpolators 40 und den D/A-Konverter 50 zuzuführen.
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Wenn die vorstehend beschriebene Einfügungsoperation ausgeführt ist,
sind die Eingangswellenformen der Empfängereinrichtung (Fig. 4A), wie in Fig. 4D
gezeigt korrigiert, um weiter an eine nachfolgende Stufe wie beispielsweise einen
Niederfrequenzverstärker, einen Lautsprecher od.dgl.
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weitergegeben zu werden. Da die Einfügung basierend auf der erkannten
Tonperiode ausgeführt ist, wwird bei dieser Ausführungsform die Verbindung zwischen
dem normalen Signal und dem eingefügten Signal glatt bzw. übergangsfrei, und man
erhält ausreichend zufriedenstellende Analog-Signale, bei denen Geräusche unterdrückt
sind.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das vorstehend
beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind demgegenüber die verschiedensten
Abänderungen und Anpassungen möglich. So zeigt beispielsweise Fig. 5 eine Ausführungsform,
in der zwischen dem A/D-Konverter 15 und dem Verzögerungsspeicher 20 der Fig. 1
eine Schalteinrichtung 23 vorgesehen ist. Diese gibt den Ausgangswert des A/D-Konverters
15 an das-Register 21 der Verzögerungsspeichereinrichtung 20 ohne Modifikation ab,
wenn der Ausgang Z des Erkennungskreises 13 nicht zur Verfügung steht.
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Steht hingegen der Ausgang Z zur Verfügung, so schaltet er, um den
Ausgang des Zwischenregisters 41 des Interpolators 40 dem Register 21 zuzuführen.
Dadurch wird verhindert, daß die Abtastungen momentaner Störgeräusche, die erneut
während der Einfügung der vorherigen Störung auftreten, in den Speicher 22 eingegeben
werden. In diesem Falle werden nur die "wahren" Signale als einzufügeende Signale
verwendet. Da Aufbau und Wirkungsweise der verschiedenen Teile, abgesehen von den
vorstehend beschriebenen, die gleichen wie gemäß Fig. 1 sind, ist diesbezüglich
keine weitere Beschreibung erforderlich.
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Sind die dem Eingang 11 gemäß Fig. 1 zugeführten Signale digitale
wie z.B. PCM-Digital-Signale, so wird die Schaltung bzw. Einrichtung gemäß Fig.
6 vorgesehen.
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Unterschiede bestehen insofern, als ein regenerativer Wiederhol-Schaltkreis
60 zum Verstärken und Bilden der Digital-Signale anstelle des Demodulators 12 der
Fig. 1 verwendet wird, der A/D-Konverter 15 und der D/A-Konverter 50 der Fig. 1
beseitigt werden, und ein Dekoder-Schaltkreis 61 an der Ausgangsseite des Schalters
14 vorgesehen wird. So verarbeiten der Erkennungskreis 13 und der Schalter 14 Digital-Signale
anstelle der Analog-Signale gemäß Fig. 1.
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Der vorerwähnte und in Fig. 6 gezeigte Aufbau beseitigt ebenso wie
der Aufbau gemäß Fig. 1 vorübergehende Geräusche, die von dem raschen Schwundphänomen
verursacht sind, oder Geräusche während einer kurzen Störung in dem beweglichen
Kommunikationssystem. Obwohl in diesem Beispiel ein Schreib-Lesespeicher als Verzögerungsspeichereinrichtung
verwendet wurde, können statt dessen ebenso gut andere bekannte Speicherelemente
wie z.B. CCD-Speicher verwendet werden.
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Der A/D-Konverter 15 der Fig. 1 kann auch vor der Stelle angeordnet
werden, an der der Ausgang des Demodulators 12 zu dem Verzögerungskreis 20 und dem
Schalter 14 verzweigt wird. In diesem Fall wird der D/A-Konverter 50 der Fig. 1
an
der Ausgangs seite des Schalters 14 angeordnet.
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Die vorliegende Erfindung läßt sich zweckmäßig zum Unterdrücken vorübergehender
Geräusche während des raschen Schwundphänomens in beweglichen Kommunikationssystemen
einsetzen, aber sie kann ebenso zum Unterdrücken von Geräuschen verwendet werden,
die in beweglichen Kommunikationssystemen entstehen, wenn die bewegliche Station
Sender-Randbereiche (Zonen, die Schaltzonen benachbart sind) durchquert.
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Fig. 7 zeigt eine weitere Variante der vorliegenden Erfindung, die
hier auf ein System angewendet wird, bei dem von der Senderseite erhaltene Sprachanalyseparameter
an die Empfängerseite übermittelt werden, und die so erhaltenen Signale werden synthetisiert,
um ein Analog-Sprachsignal wiederzugeben. In Fig. 7 werden die in den Eingang 63
eingegebenen empfangenen Signale von einem regenerativen Wiederhol- und Demodulator-Schaltkreis
65 verarbeitet und in Analyse-Parameter Pe für Digital-Signale umgewandelt. Die
hier verwendeten Parameter sind generell PARCOR-Koeffizienten Kt, Impulsamplituden-,
Geräusch-Amplituden- und Tonperioden-Information. Es sei in diesem Zusammenhang
hingewiesen auf "An Audio Response Unit Based on Partial Autocorrelation" von F.
Itakura et al, erschienen in 11IDEE Trans." Band COM-20, Nr. 4, August 1972, S.
792, worin es um das Aufbereiten und Synthetisieren der Sprachanalyse-Parameter
geht.
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Die den Ausgangswert des regenerativen Schaltkreises 65 bildenden
Parameter werden einer Verzögerungsspeicher-Einrichtung 66 und einem Schalter 67
parallel zugeführt.
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Die Verzögerungsspeichereinrichtung 66 speichert die Signale X sequentiell
entsprechend dem Takt der vorbestimmten
Periode, und sie wird
von einem bekannten Schaltkreis wie z.B. einer Verzögerungsleitung, einem Schieberegister
oder einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) gebildet. Der Ausgangswert dieses Verzögerungsspeicher-Schaltkreises
66 wird dem Schalter 67 zugeführt, der die Eingangssignale in Abhängigkeit von dem
Vorhandensein oder Fehlen des Ausgangswertes Z von einem Erkennungsschaltkreis 68
für eine Störung schaltet und einen Ausgang an einen Synthetisierschaltkreis 70
abgibt. Der Synthetisierschaltkreis 70 führt eine Sprachsynthese entsprechend dem
in der vorerwähnten Literaturstelle offenbarten Verfahren aus und gibt die gewünschten
Analog-Sprachsignale als seinen Ausgang ab. Der Erkennungs-Schaltkreis 63 entspricht
dem in der Ausführungsform der Fig. 1 verwendeten Schaltkreis 13.
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Bei dem so aufgebauten Schaltkreis wird der Ausgangswert X von dem
regenerativen Schaltkreis 65 an den Synthetisierschaltkreis 70 über dem Schalter
67 gegeben, wenn keine Störungen auftreten. Der Synthetisierschaltkreis 70 synthetisiert
Sprqachsignale und gibt die Sprache als seinen Ausgang ab. Wenn der Erkennungsschaltkreis
68 hingegen eine Störung feststellt, wird der Ausgangswert Z dem Schalter 67 zugeführt,
der den Inhalt des Verzögerungsspeicherkreises 66 der Reihenfolge nach aufnimmt
und diesen an den Synthetisierschaltkreis 70 weiterleitet. Wenn der Erkennungsschaltkreis
@8 die Deendigung der Störung festschiedene
Analyseparameter-Einheiten
durch einen Parameter ersetzt werden, der besagte, den ersetzten Einheiten am nächsten
liegende Einheit bildet, und eine Sprache synthetisiert wird. Deshalb können bei
einer Anordnung wie der vorliegenden Ausführungsform Geräusche während der kurzen
Störung eliminiert und die Sprache während der Störung ohne zu große Qualitätsverminderung
synthetisiert werden. Natürlich können die während der kurzen Störung eingefügten
Analyseparameter aus einer Parameter-Reihe bestehen, wenn vor besagter kurzer Störung
keine Fehler aufgetreten sind. In diesem Fall kann ein Parameter-Satz kontinuierlich
als Einfügungssignale bis nach der Beendigung der Störung verwendet werden.
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In Fig. 7 kann zwischen dem regenerativen Schaltkreis 65 und dem Verzögerungsspeicherkreis
66 eine Schalteinrichtung 69, die durch gestrichelte Linien angedeutet ist, vorgesehen
sein. . Diese kann so angeordnet werden, daß der Ausgngwert des Verzögerungsspeicherkreises
66 ihrer Eingangsseite zugeführt werden kann, wenn der Störungsausgangswert Z auftritt,
während der Ausgang des regenerativen Schaltkreises 65 dem Speicherschaltkreis 66
ohne Modifikation zugeführt werden kann, wenn der Erkennungsschaltkreis 68 keinen
Ausgangswert abgibt. Dadurch wird es leichter, die Eingabe der Störungsinformation
in den Verzögerungspeicherschaltkreis 66 während einer kurzen Störung zu verhindern,
und wenn aufeinanderfolgende Störungen wiederholt in kurzen Anständen auftreten,
kann man vermeiden, daß die Störungsinformation für die Einfügungsvorgänge verwendet
wird.
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Fig. 8 zeigt eine weitere Variante der Erfindung, in der keine Tonperioodenunterscheidung
wie in Fig. 1 durchgeführt wird. In dieser Darstellung werden in dem Eingang 11
zugeführte, Frequenz-modulierte Sprachsignale (FM) dem
Verstärker
und Demodulatorschaltkreis 72 und dem Störungserkennungsschaltkreis 73 zugeführt.
Der Ausgang des Schaltkreises 72 wird einem A/D-Konverter 74 zum Abtasten einer
vorbestimmten Abtastperiode zugeführt und digitalisiert. Der Konverter 74 umfaßt
herkömmliche Komponenten wie z.B. einen nicht-linearen PCM, einen linearen PCM,
ein AM-Glied, einen DPCM-Kodierer etc.
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Der A/D-Konverter 74 gibt seinen digitalen Ausgang über eine Schalteinrichtung
76 an einen Verzögerungsspeicherschaltkreis 77 ab, der eine Kapazität zur Speicherung
einer Anzahl N eines digitalisierten Eingangs paralleler n-Bit-Stuktur hat und den
Ausgang des A/D-Konverters 74 sequentiell in Ubereinstimmung mit dem Taktimpuls
speichert. Der Ausgangswert der Verzögerungsspeichereinrichtung 77 wird an die Schalteinrichtung
76 gegeben, die ihrerseits den Ausgang des A/D-Konverters 74 an einen D/A-Konverter
79 in der späteren Stufe abgibt, wenn kein Ausgangswert Z von dem Erkennungskreis
73 vorliegt. Ist jedoch ein solcher Ausgangswert Z vorhanden, wird der Ausgangswert
von der Verzögerungsspeichereinrichtung 7 dem D/A-Konverter 79 zugeführt, der die
zugeführten Digital-Signale in Analog-Sprachsignale dekodiert und sie an einen Niederfrequenz-Verstärkter
oder einen Lautsprecher (nicht in der Zeichnung dargestellt) weiterleitet.
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Bei dem vorerwähnten Aufbau werden die dem Eingang 11 bei Fehlen kurzer
Störungen zugeführten modulierten Analog-Signale über den Demodulatorkreis 72, den
A/D-Konverter 74, die Schalteinrichtung 76 und den D/A-Konverter 79 geleitet.
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Bei Auftreten der Störung wird das Phänomen durch den Erkennungskreis
73 festgestellt, und der Ausgangswert Z wird der Schalteinrichtung 76 und dem Schalter
75 zugeführt. Die Schalteinrichtung 76 verhindert, daß der Ausgangswert des A/D-Konverters
74 danach an die Verzögerungsspeichereinrichtung 77 geleitet wird, während der Schalter
75 den Ausgang der Verzögerungsspeichereinrichtung 77 so schaltet, daß dieser an
die nachfolgende spätere Stufe geleitet wird.
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Im Ergebnis werden die in der Verzögerungsspeichereinrichtung 77 gespeicherten
älteren Signale dem Schalter 75 in der Reihenfolge zugeleitet, die mit dem Signal
vor der P-Abtastperiode (= NTs) beim Impuls(Zeit-)Takten von TS beginnt. Während
der Erkennungskreis 73 für die kurze Störung des Ausgangswert Z ergibt, verhindert
die Schalteinrichtung 76 einen Zugang vom A/D-Konverter 74 und führt den Ausgang
der Verzögerungsspeichereinrichtung 77 wieder deren Eingangsseite zu. Wenn folglich
die Störung fortdauert, selbst wenn der Ausgang N-Male abgegeben wird, werden die
Signale der Verzögerungsspeichereinrichtung 77 in chronologischer Folge wieder ausgelessen.
Auf diese Weise werden die vor der kurzen Störung gespeicherten Digital-Signale
als einzufügende Signale während der Störung verwendet, und vorübergehende Geräusche,
die während dieser Zeit in den Sprachsignalen entstehen, werden in für praktische
Zweckte genügender Weise unterdrückt.
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Wenn die kurze Störung endet, beendet der Erkennungsschaltkreis 73
die Abgabe des Ausgangswertes Z, wodurch die Schalteinrichtung 76 veranlaßt wirdm
auf die Operation zurückzuschalten, nach der die Verzögerungsspeichereinrichtung
77 sequentiell den Ausgang des A/D-Konverters 74 speichert Der Schalter 75 wird
ebenfalls cc geschaltet,
daß,vden Ausgang des A/D-Konverters 74
an den D/A-Konverter 79 leitet.
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Bei einem Aufbau gemäß Fig. 8 wird der Tonperioden-Unterscheidungsschaltkreis
überflüssig, da die Signale vor der NTS-Periode lediglich verwendet werden um ein
zyklisches Einfügen während der kurzen Störungen auszuführen, und die Kapazität
der Verzögerungsspeichereinrichtung kann klein sein, wodurch die Schaltkreisstruktur
in diesem Teil vereinfacht wird.
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wie im Falle der in Fig. 5 gezeigten Anordnung speichert die Verzögerungsspeichereinrichtung
77 die Störungsinformations überhaupt nicht. Wenn die dem Eingang il zugeführten
Signale digitalisierte Signale sind, wird der Verstärker- und Demodulator-Schaltkreis
72 von einem Schaltkreis ersetzt, der die modulierten kodieren Signale demoduliert,
und der A/D-Konverter 74 wird weggelassen, während der D/A-Konverter 50 auf der
Ausgangsseite des Schalter 14 angeordnet wird.
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L e e r s e i t e