DE3101775A1

DE3101775A1 - Sprachdetektor mit mehrfachem, variablem schwellenwert

Info

Publication number: DE3101775A1
Application number: DE19813101775
Authority: DE
Inventors: Carl Jerome 07733 Holmdel N.J. May jun.
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1981-01-21
Publication date: 1982-01-07
Also published as: FR2482389A1; US4277645A; FR2478909B1; JPH0247142B2; FR2478909A1; GB8332290D0; GB2068698A; NL8100323A; GB2136253B; JPS56142600A; CA1158174A; GB2068698B; GB2136253A; IT1135165B; FR2482389B1; IT8119308A0

Description

BLUMBACH · WESZR BERGEN KRAMER . . * ■■ ZWIRNER - HOFFMANN 3101775

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN -10-

Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089)883603/883604 Telex Oij-212313 Telegramme Patentconsult Palenlconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

Western Electric Company Incorporated MAY, CJ. 16 New York, N.Y. 10038, USA-

Sprachdetektor mit mehrfachem, variablem Schwellenwert

Die Erfindung betrifft Signaldetektoranordnungen und im einzelnen Anordnungen zur Feststellung einer Sprachaktivität bei Vorhandensein von Störungen.

Sprachdetektoranordnungen sind bei einer Vielzahl von Nachrichtenübertragungsanlagen zweckmäßig, bei denen Sprachübertragungswege bei Auftreten einer Sprachsignalaktivität aufgebaut werden. Beispiele für die Verwendung von Sprachdetektoranordnungen sind die Sprachinterpolation und das Einbrechen bei Echounterdrückungsschaltungen. Die Signalmeßkriterien oder die Sprachdefinition üblicher Sprachdetektoren sind nicht gut genug, so daß es erforderlich gewesen ist, die Sprachanzeige über jedes Signal hinaus, das der Sprachdefinition genügt,um ein verhältnismäßig langes NachlaufIntervall (100 ms oder mehr) auszudehnen, um den Eindruck einer qualitativ guten Übertragung über Sprachinterpolationssysteme zu vermitteln.

München: R. Kramer Dlpl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. ■ P. Bergen Prof. Dr. jur. Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw. bis 1979 . G. Zwirner Oipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

130061/0348

Sprachdetektoren, insbesondere solche, die für die Sprachinterpolation benutzt werden, sollten im Idealfall die minimalen Zeitintervalle definieren, für die ein Übertragungsweg von einem Teilnehmer benötigt wird, und zwar ausgedrückt in einem Aktivität genannten Prozentsatz der Gescmtzeit, damit der Hörer den Eindruck einer Verbindung mit guter Qualität hat. Ein Sprachdetektor sollte daher hochempfindlich für das Auftreten von Sprachsignalen sein, während er gleichzeitig unempfindlich gegen Signale ist, die keine Sprachsignale sind. Dies könnte durch eine verbesserte Sprachdefinition erreicht werden, die die Möglichkeit gibt, das Nachlaufintervall ohne Beeinflussung der Güte auf ein Minimum zu bringen. Demgemäß ist die Sprachdefinition bekannter Anordnungen zur Feststellung von Sprache allgemein Beschränkungen unterworfen gewesen, beispielsweise einer unerwünschten Sprachbeschneidung auf der einen Seite und einer übermäßigen Aktivität auf der anderen Seite, und zwar durch Verwendung einer schlechten Sprachdefinition in Verbindung mit einem zu großen Nachlaufintervall und aufgrund einer Störempfindlichkeit.

Ein Hauptziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten Sprachdefinition, die eine wesentliche Verringerung für die Dauer des NachlaufIntervalls ermöglicht, ohne die vorerwähnten Nachteile mit sich zu bringen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Verfahrens sowie einer verbesserten Anordnung zur Feststellung der Sprachaktivität bei Vorhandensein von Störungen (Rauschen), wobei Störungspegel-Schätz-

130061/0348

werte unabhängig abgeleitet werden, während Schätzwerte für die Lautstärke eines Sprechers in Beziehung zu den Störungspegel-Schätzwerten abgeleitet werden.

Ein damit in Beziehung stehendes Ziel besteht in der Schaffung eines Signalklassifizierungsverfahrens unter Verwendung einer mittleren Darstellung meherer Signalabtastwerte, wobei das Signalklassifizierungsverfahren den Signalmeßwerten der Darstellung geeignete Zeitkonstanten zuordnet und dabei Teile identifiziert, die Sprache darstellen und Teile, die Störungen darstellen.

Die Erfindung klassifiziert ein Signal unter Verwendung seiner gemittelten Darstellung und gibt an, wenn vorgegebene Signaleigenschaften entweder Sprache oder Störungen kennzeichnen. Eine Pegelschätzwerteinrichtung liefert unter Ansprechen auf diese Angaben einen Störungspegel-Schätzv.'ert und dann einen ersten Entscheidungspegel. Dieser erste Entscheidungspegel wird durch Kombinieren des Störungspegel-Schätzwertes und der Ergebnisse eines Vergleichs zwischen einem Signalmaß für den Sprachteil der Darstellung und dem augenblicklichen Wert des ersten Entscheidungspegels angepaßt. Jedesmal dann, wenn das Signal den ersten Entscheidungspegel übersteigt, wird eine , Sprachaktivität angezeigt.

Entsprechend weiterer Merkmale der Erfindung wird eine Sprachaktivität außerdem angezeigt, wenn die Darstellung einen zweiten, vom ersten Entscheidungspegel abgeleiteten, niedrigeren

130061/0348

Entscheidungspegel übersteigt. Die /Qassifizierungseinrichtung weist eine Meßeinrichtung zur Gewinnung von Spitzen-und Hinimalwerten der Darstellung auf, die eine Vergleichseinrichtung zur Lieferung eines Ausgangssignals benutzt, das Störungen angibt, wenn der Spitzenwert kleiner als eine vorgegebene Konstante multipliziert mit dem I'inimalwert ist. Die Pegelschätzwerteinrichtung vergleicht den Minimalwert mit einem gespeicherten Langzeit-Minimalwert und stellt den Langzeit-Minimalwert um einen vorgegebenen Betrag nach, um die Ungleichheit "bei dem Vergleich zu verringern. Die Klassifizierungseinrichtung weist darüberhinaus eine Vergleichseinrichtung zur Lieferung eines Ausgangssignals auf, das Sprache angibt, wenn der Spitzenwert größer als die Summe aus einem vorgegebenen Faktor, multipliziert mit dem Minimalwert und einer vorgegebenen Konstante ist.

Entsprechend weiteren Merkmalen der Erfindung wird das Signal abgetastet und digital codiert. Die Pegelschätzwerteinrichtung weist einen Umsetzer auf, der das Langzeit-Minimum zur Lieferung eines Störungspegel-Schätzwertes benutzt, der zu den digitalcodierten Signalabtastwerten paßt. Derjenige Teil der Pegelschätzwerteinrichtung, der den ersten Entscheidungspegel liefert, weist eine Vergleichseinrichtung, eine Einstelleinrichtung, eine Speichereinrichtung und eine Addiereinrichtung auf. Die Vergleichseinrichtung erzeugt ein Ausgangssignal, das die relative Größe des Spitzenwertes der Darstellung und den ersten Entscheidungspegel angibt. Die Einstelleinrichtung erzeugt unter Verwendung dieses Ausgangssignals ein positives

130061/03Ad

Inkrement, wenn der Spitzenwert den ersten Entscheidungspegel übersteigt, und ein negatives Inkrement, wenn der erste Entscheidungspegel größer als der Spitzenwert ist. Die Speichereinrichtung sammelt und speichert diese Inkremente und liefert einen Pegel, der die Lautstärke des Sprechers mit Bezug auf den Störungspegel-Schätzwert angibt. Die Addiereinrichtung kombiniert den Störungspegel-Schätzwert vom Umsetzer und die Pegelangabe zur Bildung des ersten Entscheidungspegels.

Entsprechend weiteren Merkmalen der Erfindung wird ein Echoschutz in einer Zweiweganordnung erreicht. Die Anordnung verhindert die Ausnutzung der Echosignalenergie bei der Einstellung der variablen Schwellenwertpegel. Eine Dehneinrichtung

oder ein Echo-Hüllkurvengenerator liefert ein Ausgangssignal, dessen Amplitude dem größeren Wert für die Darstellung der Signalenergie auf dem Empfangsweg oder irgendeiner anderen, vorher aufgetretenen Darstellung des gleichen Typs innerhalb eines vorgegebenen Verzögerungsintervalls entspricht.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild eines prinzipiellen Sprachdetektors

nach der Erfindung;
Fig. 2 die Innenschaltung eines Signalklassifizierers zur

Verwendung bei dem Detektor nach Fig. 1; Fig. 3 die Schaltung einer Pegelschätzwerteinrichtung zur

Verwendung bei dem Detektor nach Fig. 1; Fig. 4 ein Zustandsdiagrarara, das die Arbeitsweise des in der Schaltung nach Fig. 2 verwendeten Steuergeräts darstellt;

130061/0346

Fig. 5 die zeitlichen Beziehungen zwischen Körnungsimpulsen, die bei dem Steuergerät nach Fig. 2 verwendet werden;

Fig. 6 ein Anwendungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung eines Echoschutzes;

Fig. 7 das Schaltbild der in Fig. 6 verwendeten Dehneinrichtung;

Fig. 8 die zeitlichen Beziehungen von Impulsen , die bei der Schaltung nach Fig. 7 verwendet werden.

In Fig. 1 stellt die Sendeleitung 11 eine typische Nachrichtenverbindungsleitung dar, die Digitalsignale einschließlich von Sprache führt. Alle Signale auf der Leitung 11 werden der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 zur Auswertung zugeführt, die ein Ausführungsbeispiel für einen Sprachdetektor darstellt. Die Hauptfunktion des Sprachdetektors nach Fig. 1 besteht darin, am Ausgang 12 ein Signal dann zu liefern, wennSprachsigna-Ie auf der Leitung 11 vorhanden sind. Abwandlungen des Signals auf der Leitung 11, die mittels eines Meßgenerators 13 erzeugt werden, gelangen zu einem Generator 14 mit variablem Schwellenwert und einer Sprachdefiniereinrichtung 16. Kurz gesagt erzeugt der Generator 14 kontinuierlich einstellbare Langzeitpegel, die die Sprachdefiniereinrichtung 16 als Entscheidungspegel verwendet. Bei Überschreiten der Entscheidungspegel wird am Ausgang 12 eine aktive Sprachanzeige für die Dauer der Anzeigeperiode zuzüglich eines Intervalls erzeugt, das ε& den Schluß der Sprachaktivität angehängt ist und oben als Nachlaufintervall bezeichnet wurde.

130061/0348

Das Nachlavfintervall des Ausführungsbeispiels für einen Sprachdetektor gemäß Fig.1 kann entweder ein festes Zeitintervall, ein variables Zeitintervall oder beide umfassen.Die verbesserte Sprachdefinition des vorliegenden Sprachdetektors gibt die Möglichkeit, daß ein verhältnismäßig kleines, festes Nachlaufintervall von 16 ms zu einer annehmbaren Güte führt. Das Nachlaufintervall überbrückt außerdem kurze Lücken zwischen Sprachintervallen, wodurch wiederum die Anzahl von Bedienungsanforderungen auf wünschenswerte Weise verringert wird, d.h. die Anzahl der ZuStandsänderungen des binären Sprachidentifiziersignals am Ausgang 12.

Im Meßgenerator 13 wird das Signal von der Sendeleitung 11 durch ein Hochpaßfilter 17 gegeben, um Gleichstromverlagerungen, Einstreuungen von Stromversorgungsleitungen und ähnliches zu unterdrücken und damit eine bessere Betriebsweise des Sprachdetektors sicherzustellen. Der Meßgenerator 13 erzeugt zwei Ausgangssignale , nämlich das Einzelabtastwertsignal (SS von Signal Sample) und exponentiell eingeordnete Vergangenheitssignal (EMP), das eine Mittelwertdarstellung der Signalleistung oder -energie ist. Dieses Mittelwertsignal wird durch eine exponentielle Bewertung vergangener Einzelabtastwertsignale in der Mittelwertbildungseinrichtung 18 gewonnen. Die äquivalente Zeitkonstante der Mittelwertbildungseinrichtung 18 beträgt 16 ms und kann als digitales Äquivalent eines analogen Widerstands-Kondensator-Tiefpaßfilters (RC-Filter) angesehenwerden. Diese beiden Ausgangssignale vom Meßgenerator 13 stellen die primären Meßwerte für die Verarbeitung dar,

130061/0348

-17-die die restliche Schaltung in Fig.1 durchführt.

Nur das EMP-Signal wird an den Generator 14 mit variablem Schwellenwert gegeben, der einen Signalklassifizierer 19 und eine Pegelschätzwerteinrichtung 21 enthält. Der Signalklassifizierer 19 kann weiter so ausgebaut v/erden, daß er zusätzliche Signaltypen neben dem Sprach- und Störungsausgangssignal für die Pegelschätzwerteinrichtung 21 erzeugt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Arbeitsweise des Signalklassifizierers 19 und der Pegelschätzwerteinrichtung 21 als rückgeführt aufgrund der Leitung 22 angesehen werden kann, die ein Schwellenwertsignal Tjjvon der Pegelschätzwerteinrichtung 21 zum Signalklassifizierer 19 zurückführt. Die beiden anderen Ausgangssignale der Pegelschätzeinrichtung 21 sind der Größenentscheidungspegel T_M und der Entscheidungspegel Tg für kleinere Energie, die von Vergleichseinrichtungen 23 bzw. 24 in der Sprachdefiniereinrichtung 16 benutzt werden. Was die weiteren Eingangssignale der Sprachdefinier einrichtung betrifft, so wird das Einzelabtastwertsignal an die Vergleichseinrichtung

23 und das EMP-Signal an die Vergleichseinrichtung 24 angelegt, Die Vergleichseinrichtung 23 liefert einen schnellen Ansprechwert bei einem lauten Sprecher, und die Vergleichseinrichtung

24 einen langsameren, aber sicheren Ansprechwert bei einem leiseren Sprecher. Die Bezugssignalquelle 26 erzeugt einen festen Pegel für die Signalklassifiziereinrichtung 19 und die Vergleichseinrichtung~27 der Sprachdefiniereinrichtung i6.Der feste Pegel FL ist so gewählt, daß die Vergleichseinrichtung 27 den Sprachdetektor bei den typischen Tonpegeln von

130061/0348

-30 dBmO aktiviert, die für Zeichengabezwecke benutzt werden. Dieser Pegel entspricht bei dem p-Gesetz-Codierf ormat clan Pegel 32.Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß dieses Merkmal in erster Linie eine Funktion des Systems ist, in dem der Sprachdetektor benutzt wird, und natürlich abgeändert oder weggelassen werden kann, ohne die eigentliche Sprachdetektorfunktion zu beeinflussen. Die Ausgangssignale der Vergleichseinrichtungen 22, 24, 27 werden im ODER-Gatter 28 logisch kombiniert, das ein Ausgangssignal für die Sprachdefiniereinrichtung 16 liefert, wenn der Entscheidungspegel einer der Vergleichseinrichtungei überschritten wird.

Nach Aufhören des Ausgangssignals des Gatters 28 erzeugt der Nachlauf-Zeitgeber 29 ein Ausgangssignal für die Dauer des Nachlaufintervalls, um das das Ausgangssignal des Gatters 28 verlängert wird. Wenn das Ausgangssignal des Gatters vor Ablauf des Nachlaufintervalls wieder erscheint, so wird der Nachlauf-Zeitgeber 29 zurückgesetzt. Das ist die obenerwähnte Überbrückungsfunktion. In jedem Fall verlängert der Zeitgeber 29 das Ausgangssignal des Gatters 28 um das vorgegebene Nachlaufintervall .

Fig. 2 und 3 zeigen das Schaltbild der Signalklassifiziereinrichtung 19 bzw. der Pegelschätzwerteinrichtung 21 des Generators 14 mit variablem' Schwellenwert, der dynamisch einstellbare Entscheidungspegel für die Sprachdefiniereinrichtung 16 erzeugt. Da dieser Teil des Sprachdetektors die Grundlage für seine Betriebsweise und Güte darstellt, soll der Generator 14 im einzelnen beschrieben werden« Kurz gesagt, ist der Genera-

130061/0348

tor 14 so ausgelegt, daß er die Eigenschaften des einzelnen Sprechers und den Störpegel auf der gerade bedienten Leitung in Betracht zieht und für die beste Bedienung aller Sprecher in einem verhältnismäßig großen Bereich von möglichen Hintergrund-Störpegeln sorgt, ohne zu häufige, fehlerhafte Aktivitätsanzeigen am Ausgang 12 zu liefern. Die Einzelheiten der nachfolgenden Beschreibung beruhen auf der anwendungsabkängigen Annahme, daß die digitale Codierung der Signale auf der Leitung 11 entsprechend dem Standard-Verfahren in den Vereinigten Staaten mit einem p-255-Format mit 8 Bit (p-Gesetz)
erfolgt, bei dem etwa 256 Pegel benutzt werden und der negative und positive Maximalpegel 127 durch die Spitzenwerte
eines Sinussignals mit +3 dBmO erreicht werden. Der Fachmann kann jedoch die Grundgedanken der Erfindung auf jedes gewünschte Codierformat anwenden oder auch direkt mit Analogsignalen arbeiten.

In Fig. 2 wird das den Mittelwert darstellende Signal EMP an eine Spitzenwert-Feststell- und -Speichereinrichtung 31 sowie eine Minimum-Feststeil- und -Speichereinrichtung 32 angelegt, die den Spitzenwert P bzw. den Minimalwert M des EMP-Signals herausziehen und speichern. Da die zur Gewinnung dieser Signalv;erte verwendete Zeitsteuerung das Ergebnis bestimmt, gibt das Steuergerät 33 zu geeigneten Zeitpunkten Impulse zur Rückstellung der Speicher 31 und 32 ab. Hinsichtlich des Steuergerätes 33 braucht im Augenblick nur gesagt zu werden, daß
es im wesentlichen eine Folgeschaltung mit vier Zuständen ist, die geeignete Zeitkonstanten für jedes Signal abg-ibt, um sich

130061/0348

der Vielzahl von Zeichengabebedingungen anzupassen, die eine typische Nachrichtenverbindungsleitung erzeugt. Diese Zustände werden mit Frei, Warten, Störungsaktiv und Sprach/ Tonaktiv bezeichnet. Jedem" Zustand ist eine Ader zugeordnet, die einem Zeitsteuerungsgenerator 34 den Zustand des Steuergerätes anzeigt. Der Sperreingang des Steuergerätes 33 , der die Operation anhält, soll hier nicht weiter erläutert werden, da seine Funktion bei dem in Fig. 6 dargestellten Anwendungsfall benutzt wird. Der Zeitsteuerungsgenerator 34 dient als Intervall-Zeitgeber, der bei der Steuerung der Zustands-' übergänge behilflich ist, die im Steuergerät 33 auftreten. Zusätzliche Erläuterungen für das Steuergerät 33 sollen bei der Besprechung des Zustandsfolgediagramms gemäß Fig. 4 gegeben werden. Das Signal EMP wird außerdem an die Vergleichseinrichtung 36 angelegt, die ein Signal erzeugt, das dem Steuergerät 33 dann eine Anzeige liefert, wenn das Signal EIiP größer als ein Störungspegel T_n ist, der von der Pegelschätzeinrichtung 21 rückgeführt wird. Das restliche Eingangssignals des Steuergerätes 33 liefert die Vergleichseinrichtung 37. Jedesmal dann, wenn der Spitzenwert vom Speicher 31 den festen Pegel FL von der Bezugswertschaltung 26 übersteigt, liefert die Vergleichseinrichtung 37 eine Anzeige hierfür an das Steuergerät 33. Die Vergleichseinrichtungen 38 und 39 erhalten beide je <*i^e Signalwerte P und M von den Speichern 31 und 32. Die Vergleichseinrichtung 38 liefert ein Sprach-Ausgangssignal SP, das ein durch Sprache erzeugtes Signal EMP dann anzeigt, wenn P>2M+16 . Die Vergleichseinrichtung 39 identifiziert andererseits ein durch Störungen erzeugtes

130061/0348

Signal EMP durch ein Ausgangssignal NSE, wenn P<1,5M. Es sei erneut daraufhingewiesen, daß diese speziellen Verhältnisse eine Funktion der u-Gesetz-Codierung sind und daß sich die zugrundeliegenden Prinzipien auch auf andere CodierJTormate anwenden lassen.

Fig. 4 ist ein Zustandsdiagramm zur Beschreibung der Arbeitsweise des Steuergerätes 33 in Fig. 2. Anders gesagt, stellt das Steuergerät 33 ein Beispiel für eine als sequentielle Schaltung bekannte Einrichtung dar, die üblicherweise anhand von Zustandsdiagrammen beschrieben wird. Es sei dazu beispielsweise hingewiesen auf Donald R. Haring, Sequential-Circuit Synthesis: State Assignment Aspects (Cambridge, Mass.: The MIT Press 1966). Wie sich leicht feststellen läßt, sind die vier oben angegebenen Zustände in Fig. 4 vorhanden. Zu Beginn sei darauf hingewiesen, daß die Arbeitsweise der Schaltungen in Fig. 2 und 3 einer bestimmten Verbindungsleitung von mehreren Verbindungsleitungen zugeordnet ist, die in typischer Weise an ein sogenanntes TASI-System angeschlossen sind.Diese vier Zustände lassen sich demgemäß als Leitungszustand-Speicherzustände ansehen, die je individuelle Zeitkonstanten für zugeordnete Signalmaßnahmen besitzen, welche sich als Verbindungssignal-Historie, gebildet aus Ansammlungen von vorhergehenden Signalmaßnahmen ansehen lassen. Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß das Arbeiten des Generators 14 mit variablem Schwellenwert unabhängig von der durch die Sprachdefiniereinrichtung 16 in Fig. 1 durchgeführten Sprachdetektorfunktion ist. Der Generator 14 liefert jedoch die variablen dynamischen Schwellenwerte, die die Sprachdefinierein-

130061/0348

richtung 16 benutzt.

Zu Anfang startet das Steuergerät 33 im Zustand Frei, in dem ein Zähler im Zeitsteuerungsgenerator 34 (Zeitgeber 1, T 01) Impulse liefert, die Intervalle von 256 ms definieren, in der Spitzenwert P und der Minimalwert M der Signalenergie EMP die entsprechend der früheren Annahme Störungen angeben, direkt gemessen und zur Kennzeichnung dieser Störungen gespeichert werden. Außerdem kann der Wert von L, dem Langzeitminimum von M in 1/4-Sekunden-Intervallen um eine Einheit in Richtung auf L=M erhöht werden, wenn dies nötig ist. Eine weitere, im Zustand Frei zwischen Anschaltungen der Verbindungsleitung auftretende Funktion besteht darin, daß der Schätzwert K für die Lautstärke des Sprechers alle 16 Sekunden um eine Einheit vergrößert wird, um ihn gleich dem Wert für einen typischen Sprecher in einem verhältnismäßig großen, durch obere und untere Grenzwerte definierten Bereich (~45 dB) zu machen. Jede Änderung um eine Einheit entspricht einer PegelverSchiebung von 3 dB. Im einzelnen werden von lauten Sprechern zurückbleibende hohe Schwellenwerte erniedrigt und von leisen Sprechern stammende, niedrige Schwellenwerte im Hinblick auf einen neuen Sprecher mit einem wahrscheinlicheren Lautstärkepegel vergrößert. Diese Arbeitsweise bei der Kennzeichnung von Störungen findet jedoch nur statt, bis der EMP-Pegel den Pegel T_n übersteigt. Dann schaltet das Steuergerät 33 auf den Zustand Warten.

Im Zustand Waren kann als erstes der Spitzenwert des EMP-Energiemittelwertes den hohen Schwellenwert des Pegels 32 nach dem u-Gesetz übersteigen, der etwa -30 dBmO entspricht.

130061/0348

Da für diesen hohen E-nergie ^pegel angenommen wird, daß es sich nicht um Störungen handelt, schaltet das Steuergerät 33 in den Zustand Sprecher-Aktiv. Wenn dies nicht auftritt, war die Störung von der Verbindungsleitung, die zu dieser Zustandsänderung geführt hat, mit hoher Wahrscheinlichkeit eine vorübergehende Bedingung, beispielsweise ein Schlag oder ein Klicken. Der Zeitgeber 1 (TO1) läuft dann in 64 ms ab und schaltet das Steuergerät 33 in den Zustand Störung-Aktiv. Die bei diesem Signalzustand, der zum übergang geführt hat, gewonnenen Werte von P und M werden jedoch gespeichert und zur Einstellung von L benutzt. Im Zustand Störung-Aktiv wird ein weiterer Zeitgeber im Zeitsteuerungsgenerator 34 (Zeitgeber 2) durch Signalübergänge getriggert und erzeugt Impulse mit einer Wiederholungsrate, die als Körnung (GX) bezeichnet wird. Diese ist in zwei langsamere Impulsraten unterteilt, die als gerade Körnung (GE) und ungerade Körnung (GO) bezeichnet werden. Gemäß Fig. 5 tritt als erster Impuls der beiden langsameren Impulsraten nach dem Signalübergang der Impuls GE auf. Mit dem Buchstaben S ist der Abstand oder das Zeitintervall für die Impulswiederholungsrate bezeichnet. Man erkennt, daß eine Vielzahl von Impulswiederholungsraten zur Erzielung unterschiedlicher Zeitkonstanten benutzt wird, die für die während der verschiedenen Signalbedingungen durchgeführten Signalmaßnahmen geeignet sind. In jedem Fall identifiziert die angegebene Zeitsteuerung die jeweils geeignete Impulswiederholungsrate .

Wenn das vorher als Klicken oder Schlag bezeichnete Störungssignal durch die für eine neue Verbindung mit höherem Hinter-

130061/0348

grund-Störungspegel geschaltete Leitung erzeugt worden ist, werden die vorher festgestellten Werte M und P beim Auftreten der Impulse GE bzw. GO in Intervallen von 512 ms zurückgestelltj während sich das Steuergerät 33 im Zustand Störung-Aktiv befindet. Außerdem werden die Impulse GX benutz};, um L in Intervallen von 1/4 see auf den neuesten Stand zu bringen. Nachdem die Werte von M und P zur Einstellung von L benutzt worden und 256 ms abgelaufen sind, ohne daß die Signalenergie den Störungsschwellenwert T_n überschritten hat, schaltet das Steuergerät 33 zurück in den Anfangszustand Frei. Das Intervall von 256 ms stellt der Zeitgeber 1 zur Erzielung einer Nachlauf- oder überbrückungsfunktion zur Verfügung. Im Zustand Störung-Aktiv wird das Verhältnis P/M berechnet, um das Auftreten eines Sprachsignals niedriger Lautstärke festzustellen. Wenn das Verhältnis P/H zur Angabe von Sprache groß genug ist, d.h. wenn P^>2M+16 ist, oder P den festen Pegel überschreitet, hier den Pegel 32 nach dem u-Gesetz, so schaltet das Steuergerät 33 in den Zustand Sprecher-Aktiv. Die Zustandsfolge mit Frei, Warten, Störung-Aktiv und Rückkehr auf Frei kann jedoch in typischer Weise mehrfach ohne Eintritt in den Zustand Sprecher-Aktiv auftreten, und zwar aufgrund verschiedener Aktivitäts&rten im Fernsprechnetz. Nach Durchlaufen dieser Folge sind jedoch die variablen Schwellenwerte Τ,, und T_E bessere Bezugspegel zur Feststellung einer Sprachaktivität.

Wenn das Steuergerät 33 entweder aus dem Zustand Warten oder aus dem Zustand Störung-Aktiv in den Zustand Sprecher-Aktiv schaltet, liefert der Zeitgeber 2 des Zeitsteuerungsgenera-

130061/0346

tors 34 längere Zeitintervalle für die Maßnahmen in Verbindung mit der Sprachaktivität. Dazu zählt die Zurückstellung von M und P beim Auftreten der Körnungsimpulse GE bzw. GO in Intervallen von 2 see. Diesem Zustand ist eine gewisse Stabilität durch den Zeitgeber 1 zugeordnet, der einen Nachlauf von 256 ms bereitstellt, und zwar durch Rückstellen des Zeitgebers 1 jedesmal dann, wenn die Signalenergie den Störungsschwellenwert T_n während des Nachlaufintervalls übersteigt. Außerdem wird K in Intervallen von 1 see, die durch die Impulse GX bestimmt werden, auf den neuesten Stand gebracht, und L wird in Intervallen von 2 see, die durch die Impulsfolge GE definiert werden, aktualisiert. Wenn das Signal ein Ton ist, so ist das Verhältnis P/'I kleiner als 1,5 und es findet keine Aktualisierung von K statt. Außerdem ergibt sich, wenn der Spitzenwert P kleiner als der feste Schwellenwert ist v,nd das Signal als kein Sprachsignal klassifiziert wurde, ein Zustandsübergang in den Zustand Störung-Aktiv beim Auftreten des nächsten Impulses GX. Wenn der Signalpegel für eine Zeitdauer von 256 ms unter die Störungsschwellenwerte abfällt, schaltet das Steuergerät 33 zurück in den Zustand Frei und stellt die aufgrund der augenblicklichen Störungspegel erhaltenen Werte von P und M zurückin Fig. 3 empfängt die Pegelschätzeinrichtung 21 die in Fig. 2 mit P, M, SP und NSE bezeichneten Ausgangssignale. Außerdem sind Aüsgangssignale direkt von Steuergerät 33 vorhanden, die zur Aktualisierung benutzt werden. Diese Ausgangssignale sind T-Störung-Aktualisieren (T^ ^und ^Sp^cke-A^ua¹^^-· ren (IW). In der Pegelschätzeinrichtung 21 nimmt die Ver-

130061/0348

-26- 31Q1775

gleichseinrichtung 21 das Signal M und das Störungspegelsignal L auf, das im allgemeinen dem Langzeitminimum von entspricht. Der Wert von L wird aus dem Störungspegel- oder NL-Speicher 43 gewonnen, der durch die Störungssteuerung 42 aufgefüllt wird, welcher in Intervallen von 1/4 see über die Leitung T_UL vom Steuergerät 33 getaktet wird. Aufgrund des Vergleichs von H und L am Ende jedes Aktualisierungsintervalls wird der Wert von L im Speicher 43 entv;eder nicht oder um eine Einheit im positiven oder negativen Siiin weitergestellt, und zwar in Richtung auf L = M. Das andere Eingangssignal der Störungssteuerung dient als Betätigungssignal. Es handelt sich dabei um das Störungssignal NSE von der Vergleichseinrichtung 39 in Fig. 2, das das Vorhandensein eines Störungssignals angibt, wenn ein niedriges Verhältnis beim Vergleich des augenblicklichen Spitzenwertes P mit dem Minimalsignal M vorliegt. Jeder Einstellungsschritt entspricht etwa einer Änderung des im Speicher 43 abgelegten Wertes von L um 1 dB. Dieser gespeicherte Wert wird dann vom Umsetzer 44 unter Bildung eines Störungsschwellenwertes oder Signals TN vor Anlegen an den Addierer 46 geändert. Diese Änderung oder Einstellung ist in erster Linie abhängig von der Codierkennlinie, die zur Bildung des Digitalsignals auf der Verbindungsleitung 11 benutzt wird. Für "das u-Gesetz multipliziert der Umsetzer 44 L mit 1,5 und addiert dann 1, um T_n zu bilden.

Für die Sprachsignalpegel führen die Vergleichseinrichtung 47 , die Sprecher-Lautstärkesteuerung' 48 , der K-Speicher 49 und der Umsetzer 51 eine sehr ähnliche Operation durch. Da in diesem Fall das Ausgangssignal T_M des Addierers 46 die

130061/0348

Summe der Ausgangssignale von den Umsetzern 44 , 51 ist und ein Eingangssignal der Vergleichseinrichtung 47 darstellt, muß der Vergleich erneut in Beziehung zu den Eigenschaften des bei der Bereitstellung des Digitalsignals verwendeten Codierformats gesetzt werden. Für ein rein lineares Codierformat wird T_M mit P, multipliziert mit einem Faktor etwas größer als 1, verglichen. Für ein streng logarithmisches Codierformat wird T_M mit P abzüglich eines konstanten dB-VTertes verglichen. Im Fall des p-Gesetzes erfolgt ein stückweiser Vergleich, da niedrige Pegel linear zueinander in Beziehung stehen, während hohe Pegel auf einer logarithmischen Skala linear sind. Wenn 2P kleiner als 48 ist, so wird der Wert von K gegebenenfalls auf O herabgestuft. An diesem Punkt entspricht Tj₁ allein dem Störungspegel. In dem Bereich, in dem 2P größer alt-48, aber kleiner als 80 ist, wird T_M mit 2P - 16 verglichen. Dann wird der Wert von K vergrößert, wenn T_M !deiner ist, und verkleinert, wenn T» größer ist als 2P - 16. Wenn P größer ist als 80, so wird T_M verglichen mit 2P - 24, und der Wert von K wird vergrößert, wenn Tw kleiner ist als 2P - 24,und verkleinert, wenn T„ größer ist als 2P - 24. Das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung 47 kann, wie oben angegeben, bedeuten, daß keine Einstellung als Ergebnis dieser Vergleichsvorgänge stattfindet.

Ein weiteres Eingangssignal der Steuerung 48 ist das Signal SP von der Vergleichseinrichtung 38, das die Einstellung nur dann ermöglicht, wenn das Verhältnis P/M Sprache angibt. Jede Einstellungsstufe des Wertes im K-Speicher 4? entspricht etwa einer Wertänderung von 3 dB am Ausgang des Umsetzers 51, der

130061/0348

einen mit Tgy_N bezeichneten Pegel liefert, da es sich um das Verhältnis des Sprecherpegels zum Störungspegel handelt. Für die Codierkennlinie nach dem u-Gesetz führt der Umsetzer 51 eine Multiplikation mit dem Faktor 8 durch.

Die zuletzt beschriebene Schaltung bildet demgemäß einen Schätzwert für die Sprecher-Lautstärke, der von dem Spitzen·*· wert P der gemittelten Darstellung normalisiert mit dem Schätzwert L des Störungspegels abgeleitet wird, welcher im Addierer 46 kombiniert wird, dessen Ausgangssignal T„ ist. T« wird durch die Vergleichseinrichtung 23 in Fig.1 direkt mit der Größe des einzelnen Abtastwertes verglichen. Außerdem wird Tjj an den Umsetzer 52 gegeben, dessen Ausgangs signal T_E ein niedrigerer Entscheidungspegel für den Vergleich mit dem Wert EMP (Signalenergie) durch die Vergleichseinrichtung 24 ist. Dieser letztgenannte Vergleich bewirkt ein sicheres Ansprechen auf kleinere Sprachsignale, während der vorher genannte Vergleich ein schnelles Ansprechen auf größere Sprachsignale ergibt. Für das u-Gesetz teilt der Umsetzer 52 durch den Faktor 4 .

Fig. 6 zeigt die Verwendung des Sprachdetektor-Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 in einem typischen Fall mit Zweiwegübertragung, bei der sich ein Echo in Form einer Signaleinstreuung auf die Sendeleitung 111 von der Empfangsleitung 115 einstellt. Der eigentliche Sprachdetektor für die Sendeleitung 111 weist einen Meßgenerator 113, einen Generator 114 mit variablem Schwellenwert, eine Sende-Sprachdefiniereinrichtung 116 und eine Bezugsschaltung 126 auf, die ein Akti-

130061/0348

vitätssignal auf der Ader 112 liefern, welches das Auftreten von Sprache für die Echo-Schutzeinrichtung 131 angibt. Die Bezugszeichen in Fig. 6, deren zwei letzte Ziffern denen in Fig.1 entsprechen, bezeichnen identische Bauteile.

Man beachte, daß in Anwendungsfällen, wie beispielsweise der sog. Zeitzuordnungs-Sprachinterpolation (TASI von Time Assignment Speech Interpolation) oder der digitalen Sprachinterpolation (DSI von Digital Speech interpolation) die Werte L (Störungspegel-Schätzwert) und T^ (Schätzwert für die Sprecher-Lautstärke) brauchbare Meßwerte sind. Beispielsweise kann der Wert L zur Erzielung einer Störungs- oder Rauscheinführung dienen, um die Wahrnehmbarkeit von Trennvorgängen in einer TASI-Anordnung zu verhindern. Die übrigen Bauteile in Fig.6, nämlich der Meßgenerator 132, die Dehneinrichtung 133, die Empfangs-Sprachdefiniereinrichtung 134, die Einbrech-Definiereinrichtung 136 und die Echo-Schutzeinrichtung 131 dienen als Empfangssprachdetektor für eine Unterbrechung der Arbeitsweise des Sendesprachdetektors. Dadurch wird die richtige Angabe von Intervallen für eine genaue Bestimmung von Entscheidungspegeln ermöglicht. Anders gesagt, eine Anpassung des Entscheidungspegels sollte nur unter Verwendung von Sendesignalen erfolgen, die nicht durch Echosignale beeinträchtigt sind. Außerdem verhindert die Fähigkeit, eine erwartete Echoenergie festzustellen, die Anforderung einer Verbindungsleitung, wenn nur ein Echo vorhanden ist, und gibt darüberhinaus dem Sendesprachdetektor die Möglichkeit, eine Verbindungsleitung trotz des Vorhandenseins von Echo anzufordern. Es sei außerdem darauf hingewiesen, daß die Anordnung gemäß Fig.6

130061/0348

erforderlich ist, obwohl ein gewisser Echoschutz bei der Übertragung angewendet wird, da Echoschutzverfahren in typisch-er Weise Echos nicht verhindern.

Zusätzlich zur prinzipiellen Arbeitsweise des Sendesprachdetektors, die im wesentlichen die gleiche wie vorher bleibt, sollen die Unterschiede in der Arbeitsweise aufgrund der Bauteile im Empfangsteil der Anordnung nach Fig. 6 beschrieben werden. Der Meßgenerator 132 liefert ein exponentiell eingeordnetes, vergangenes Empfangssignal RETC, das von der Empfangsleitung 115 abgeleitet wird. Die Dehneinrichtung 133 liefert unter Verwendung dieses Signals an ihrem Eingang und einem intern um etwa 24 ms verzögerten Abbild ein gedehntes Ausgangssignal SREMP, dessen Amplitude in jedem Augenblick dem jeweils größeren Signal des augenblicklichen Signals

REMP und irgendeinem früheren Signal REMP im angegebenen Vei* zögerungsintervall entspricht. Eine andere und vielleicht bessere Bezeichnung der Dehnungseinrichtung 133 ist Echo-Hüllkurvengenerator. Die Verzögerungzeit der Dehneinrichtung 133 berücksichtigt die Signallaufzeit , wenn das Empfangssignal auf dem Übersprechweg (angegeben durch den gestrichelten Pfeil in Fig.6) über einen entfernt liegenden Gabelübertrager läuft, in welchem die Signale der Leitungen 111 und 115 zur Zweidrahtübertragung kombiniert werden. Diesen Weg muß das Empfangssignal durchlaufen, bevor es auf der Sendeleitung 111 erscheint. Die Einbrech-Definiereinrichtung 136 vergleicht die Signalverte TEMP und SREMP vom Meßgenerator 113 bzw. der Dehneinrichtung 133. Die Definiereinrichtung 136 liefert ein Signal, das angibt, daß die Sendenergie die gedehnte und ver-

130061/0348

zögerte Empfangsenergie übersteigt. Das Einbrechsignai wird zusammen mit dem Ausgangssignal der Sprachdefiniereinrichtung 116 an die Echo-Schutzeinrichtung 133 gegeben.

Das Ausgangssignal des Meßgenerators 132 gelangt außerdem an die Sprachdefiniereinrichtung 134, die ein Ausgangssignal liefert, wenn das Eingangssignal einen festen Schwellenwert übersteigt, welcher eine minimale, aber bedeutsame Signalenergie darstellt. Demgemäß braucht die Sprachdetektoranordnung für das Empfangssignal nur ein einfacher Energiedetektor zu sein, der das Vorhandensein einer merkbaren Signalenergie unabhängig davon angibt, ob es sich um Sprache und/ader Töne handelt. Dieses Signal wird außerdem an den Sperreingang des Generators 114 gegeben, um die Anpassung der Entscheidungspegel anzuhalten, wenn die Signalwerte auf der Leitung 111 durch eine Echosignalenergie beeinträchtigt sind.

Die Echo-Schutzeinrichtung 131 liefert ein Ausgangssignal, das als "Verbindungsleitung benötigt Bedienung" (TNS) bezeichnet wird und das Auftreten aktiver Sprachsignale auf der Leitung 111 angibt. Dieses Ausgangssignal wird erzeugt, wenn das Signal auf der Ader 112 eine Sprachsigne.laktivität angibt und die Definiereinrichtung 136 ein Einbrechsignal BI erzeugt. Wenn das Aktivitätssignal oder das Signal BI aufhört, dann schaltet das Signal TNS auf einen Pegel, der einen Frei-Zustand bedeutet. Wenn die Bedingung TEMP > SREIIP aufhört, dann schaltet das Signal PI erst nach Beendigung eines Nachlaufintervalls in den Frei-Zustand. Ein NachlaufIntervall von etwa 256 ms hat sich als befriedigend erwiesen.

130061/0346

Fig. 7 zeigt das Schaltbild der Dehneinrichtung 133 in Fig.6. Die senkrechten, strichpunktierten Linien in E'ig.7 teilen die Schaltung in einen Eingangsabschnitt, der eine Spitzenwert-Feßtstelleinrichtung ist, einen mittleren Abschnitt, der die letzten Spitzenwerte AlT festhält, und einen Ausgangsabschnitt, der den größeren Spitzenwert von den beiden anderen Abschnitten auswählt. An den Eingang 141 sind eine Verzögerungsschaltung ( A 142) und eine Vergleichseinrichtung (C 143) angeschaltet, die das Signal RMP aufnehmen. Die Verzögerungsschaltung 142 weist einen Betätigungsanschluß auf, der an den Ausgang eines ODER-Gatters 144 angeschaltet ist. Dieses Gatter zwingt die Verzögerungsschaltung 142, das Signal RMP jedesmal dann aufzunehmen, wenn ein Impuls OX auftritt. Fig. 8 zeigt.den Impuls GT und seine Beziehung zu den anderen Impulsen, die für den Betrieb der Schaltungsanordnung gemäß Fig.7 verwendet werden. Der Ausgang der Verzögerungsschaltung 142 ist mit dem anderen Eingang der Vergleichseinrichtung 143 verbunden. Diese liefert ein Ausgangssignal zur Betätigung der Verzögerungsschaltung 142 über das Gatter 144, wenn der Pegel des Eingangssignals REI¹IP den in der Verzögerungsschaltung 142 gespeicherten Pegel übersteigt. Diese Bedingung Yird durch den Ausdruck IN > NEW angegeben, der dem Ausgang der Vergleichseinrichtung 143'in Fig. 7 zugeordnet ist.

Der Eingangsabschnitt folgt den ansteigenden Spitzenwerten oder Steigungen des Signals REMP und speichert dann den maximalen Spitzenwert i.'ür die Dauer des Intervall« t-\ Dem ansteigenden Signalv/ert wird ein Zugang zur Verzögei'ungsschaltung

138881/83*8

142 mit Hilfe des Au^gangssignals der Vergleichseinrichtung

143 eröffnet. Im einzelnen erzeugt die Vergleichseinrichtung 143 dieses Ausgangssignal dann, wenn der Signalpogel am Eingang 141 den Pegel NEv/ übersteigt, der vom letzten, in der Verzogerungsschaltung 142 gespeicherten Signalwert stammt. Wenn diese Bedingung aufhört, hält die Verzogerungsschaltung 142 den Spitzenwert fest, bis der nächste Impuls gT auftritt.

Der mittlere Abschnitt in der Schaltungsanordnung nach Fig.?" enthält eine Verzögerungsleitung 146 mit A - 1 Verzögerungseinheiten und einen Signalvergleichsteil, der die Schaltungen zwischen den Wählern 147 und 148 enthält. Es sind zwei Signalwege vorgesehen. Ein Signalweg führt vom Ausgang des Wählers

147 über die Verzögerungsschaltung 149 zu einem ersten Signaleingang des Wählers 148. Der andere Signalweg verläuft über die Leitung 151 vom Ausgang des Wählers 147 direkt zum anderen Signaleingang des Wählers 148. Der Wähler 147 weist einen Steuereingang auf, an den der Impuls CT angelegt ist. Im Wäh ler 147 wird beim Anliegen des Impulses GiT der Signalweg vom Ausgang der Verzogerungsschaltung 142 zum Eingang der Verzogerungsschaltung 149 durchgeschaltet. Entsprechend wird beim Auftreten des Hochpegelsignals TA am Steuereingang des Wählers

148 über das ODER-Gatter 153 ein Stromweg vom Ausgang der Verzogerungsschaltung 149 zum Eingang der Verzögerungsleitung 146 durchgeschaltet. Dadurch wird der Inhalt der Verzögerungsschaltung 149 an die Δ« -Einheit der Verzögerungsleitung übertragen, nicht aber an die Verzögerungsschaltung 152, da

_ruf

der Impuls G L· nicht vorhanden ist. Wenn das Steuersignal

130061/0348

auf niedrigem Pegel ißt, wird der andere Signaleingang der Wähler 147 und 148 mit dem jev/eiligen Ausgang verbunden.

Gemäß Fig. 7 ist der Steuereingang des Wählers 148 mit dem Ausgang des ODER-Gatters 153 verbunden, und das ODBR-Gatter 154 ist dem Betätigungeeingang der Verzögerungsschaltung zugeordnet. Das Auftreten des Impulses TA veranlaßt demgemäß nicht nur die Verzögerungsschaltung 149, ihr Eingangssignal aufzunehmen, sondern macht außerdem ihr Ausgangssignal am Ausgang des Wählers 148 für die Verzögerungsleitung 146 verfügbar. Der andere Eingang des Gatters 153 ist mit der Vergleichseinrichtung 156 verbunden, die das Gatter dann betätigt, wenn der Ausgangspegel der Verzögerungsschaltung 149 größer ist als der Signalpegel auf der Leitung 151.

Der mittlere Abschnitt der Schaltung in Fig.7 speichert die A-nach-T-Intervallspitzen. Währ end des Impulses GiT ist das Eingangssignal der Verzögerungsscha.ltung 149 das Signal NEW vom Ausgang der Verzögerungsschaltung 142, wenn das Ausgangssignal des Wählers 148 der größere, in der Verzögerungsschaltung 149 gespeicherte Wert ist, oder das Signal NEW auf der Leitung 151 aufgrund der Funktion der Vergleichseinrichtung 156. Während desjenigen Teiles des Impulses T1-TA, der nicht mit dem Impuls TA zusammenfällt, ist das Eingangssignal der Verzögerungsschaltung 149 das Signal ^OLD, nämlich die früher festgehaltenen L-Intervall-Spitzenwerte, die in der Verzögerungsschaltung 14Ö gespeichert sind. Das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 149 ist jetzt der vorher gespeicherte Wert NEW, da das Ausgangspignal des Gatters 154 zu

130081/0348

diesem Zeitpunkt den Eingang der Verzögerungsschaltung nicht betätigt. Demgemäß ist das Ausgangssignal des Wählers 148 der größere Wert der gespeicherten alten Werte oder der Wert NEW, und zwar ebenfalls aufgrund der Funktion der Vergleichseinrichtung 156. Wenn der Impuls TA auftritt, wird der Inhalt der Verzögerungsschaltung 149 an die erste Einheit der Verzögerungsleitung 146 gegeben, während die Verzögerungsschaltung 149 mit dem Inhalt der letzten Einheit in der Verzögerungsleitung 146 geladen wird, der der älteste Wert der vorher gespeicherten Werte ist. Dieser Vorgang wird beim Auftreten des nächsten Impulses G'Γ wiederholt.

Der Ausgangsabschnitt in der Schaltung nach Fig.7 beinhaltet die obenerwähnte Verzögerungsschaltung 152, die ein Eingangssignal an eine Vergleichseinrichtung 157 und einen Wähler liefert. An den Ausgang des Wählers 158 ist ein Dämpfungsglied 159 angeschaltet, um das Signal SREI-IP mit einer Dlunpfung zu liefern, die die minimal erwartete Rückkehrdämpfung des symbolisch in Fig.6 angedeuteten Echoweges kompensiert. Für TASI-Systeme beträgt diese Dämpfung etwa 6 dB. Die anderen Eingangssignale der Vergleichseinrichtung 157 und des Wählers 158 v/erden vom Signal NEW am Ausgang der Verzögerungsschaltung 142 geliefert. Die Vergleichseinrichtung 157 liefert das Steuereingangssignal für den Wähler 158, derart,daß das Ausgangssignal des Wählers immer dem größeren Signal der beiden Signale NEW und OLD entspricht.

Für eine typische Verwendung in einem TASI-System liefern bestimmte Werte befriedigende Ergebnisse« Beispielsweise kann

130031/0348

die Genauigkeit anhand der Zeitgenauigkeit IT= 4 ms und der Bit-Genauigkeit N = 8 Bits definiert werden. Eine Gesaritverzögerung von 24 ms "wird mit A = 4 Einheiten in der Verzögerungsleitung 146 zusammen mit den Verzögerungsschaltungen und 152 im Eingangs- und Ausgangsabschnitt der Dehnungseinrichtung 133 erreicht. Natürlich können in anderen Anwendungsfällen unterschiedliche Werte vom Fachmann zur Erzielung einer annehmbaren Güte gewählt werden.

Die obige Beschreibung soll nur die Grundgedanken der Erfindung darstellen. Beispielsweise sei darauf hingewiesen, daß der Sprachdetektor nach der Erfindung, der zur Erläuterung in Verbindung mit einem einzelnen Übertragungskanal beschrieben worden ist, mit Vorteil im Zeitmultiplex-Verfahren von einer Vielzahl von Übertragungskanälen gleichzeitig benutzt werden kann, wobei jeder Kanal während einer bestimmten Zeitlage mit dem Sprachdetektor verbunden wird.

130061/0348

■3%

Leerseite

Claims

^>BLaJt

BLUMBACH · WESHR BERGEN · KRAMER '/C ZWIRNER · HOFFMANN

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN j | U | / / 0

Patentconsult Rüdedcestraße 45 8000 München 60 Telefon (089) 883603/833604 Telex 05-212 313 Telegramme Patentconsult Palentconsull Sonnenbsrger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telax 04-186 237 Telegramme Paientconsuli

Western Electric Company Incorporated MAY,C.J.16 New York, N.Y. 10038, USA

Patentan sprüche

\
Anordnung zur Anzeige des Vorhandenseins von Sprache in einem Signal, das sowohl Sprache als auch Störungen angibt, nit einer Einrichtung (13) zur Erzeugung einer Darstellung für die mittlere Größe des Signals während eines ablaufenden Zeitintervalls,

gekennzeichnet durch: eine Klassifiziereinrichtung (19), die die Darstellung für die mittlere Signalgröße und einen Storungspegelschätzwert aufnimmt und ein erstes Signal dann erzeugt, wenn die Darstellung vorgegebene Eigenschaften besitzt, die Sprache anzeigen, und ein zweites Ausgangssignal dann erzeugt, wenn die Darstellung Eigenschaften besitzt, die Störungen anzeigen, eine Pegelschätzeinrichtung (21), die unter Ansprechen auf das erste und zweite Ausgangssignal sowie die Darstellung für die mittlere Signalgröße einen Storungspegelschätzwert unter Verwendung desjenigen Teils der Darstellung, welcher durch das Auftreten des zweiten Ausgangssignals bezeichnet wird, erzeugt und ein erstes Entscheiduiigspegel-Ausgangssigna?^ lie-

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nei. · E. Hoffmann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. . P. Bergen Prof. Or. jur. fJipl.-lr.g., Pat.-Acs., Pal.-Anw. bis 1979 · G. Zwirnor c;p!.-lng. Dipl-W.-inn.

130061/0348

fert, indem sie den Störungspegelschätzwert und den durch das Auftreten des ersten Ausgangssignals bezeichneten Teil der Darstellung oberhalb eines vorgegebenen Wertes des ersten Entscheidungspegelausgangssignals kombiniert, und durch eine Vergleichseinrichtung (16) zur Lieferung eines Ausgangssignalc, das das Auftreten einer Sprachsignalaktivität angibt, wenn das Signal den ersten Entscheidungspegel übersteigt.
2. Anordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelschätzeinrichtung (21) eine Umsetzeinrichtung (52) aufweist, die unter Verwendung des ersten Entscheidungspegels als Eingangssignal einen zweiten Entscheidungspegel mit vorgegebenem, niedrigerem Wert als der erste Entscheidungspegel liefert, und daß die Vergleichseinrichtung unter Verwendung des zweiten Entscheidungspegels und der Darstellung das das Auftreten einer Sprachsignalaktivität angebende Ausgangssignal liefert, wenn die Darstellung den zweiten Entscheidungspegel übersteigt.
3· Anordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Klassifiziereinrichtung eine Meßeinrichtung (31, 32) zur Gewinnung von zwei Werten der Darstellung aufweist, wobei ein erster Wert dem Spitzenwert und der zweite Wert dem Minimalwert der Darstellung entspricht, und ferner eine Vergleichseinrichtung (39)» die die "beiden Werte aufnimmt und das zweite Ausgangssignal liefert, wenn der erste Wert kleiner als eine vorgegebene Konstante,

130061/03A8

multipliziert mit dem zweiten Wert ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelschätzeinrichtung eine Vergleichseinrichtung (44) zum Vergleichen des zweiten Wertes mit einem Langzeit-Miniinalwert und Erzeugen eines Ausgangssignals aufweist, das die relative Größe der Werte angibt, ferner eine Speichereinrichtung (43) zur Aufnahme des Langzeit-Minimalv;ertes, und

eine Einrichtung (42) zur Abänderung des Inhalts der Speichereinrichtung aufgrund der Ausgangsanzeige der Vergleichseinrichtung unter Erhöhen des Inhaltes um einen vorgegebenen Betrag, wenn der Minimalwert größer als der Langzeitminimalwert ist, und durch Verringern des Inhalts um einen vorgegebenen Betrag, wenn der Minimalwert kleiner als der Langzeitminimalwert ist.
5. Anordnung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Klassifiziereinrichtung eine Vergleichseinrichtung (38) aufweist, die die beiden Vierte aufnimmt und das erste Ausgangssignal liefert, wenn der erste Wert um eine vorgegebene Konstante größer als das doppelte des zweiten Viertes ist.
6. Anordnung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das Signal abgetastet und digital codiert wird und daß die Pegelschätzeinrichtung eine Umsetzeinrichtung (44) aufweist, die den Langzeit-Minimalwert aufnimmt und. einen Störungspegel liefert, der an das zur

130061/0348

Bildung der digital codierten Sign?³ lab tastwerte benutzte Codeformat angepaßt ist.
7. Anordnung nach Anspruch 4 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelschätzeinrichtung eine Vergleichseinrichtung (47) aufweist, die den ersten Wert und den ersten Entscheidungspegel aufnimmt und ein Ausgangssignal erzeugt, das die relative Größe der verglichenen Y/erte angibt;

ferner eine Einstelleinrichtung (48) zur Erzeugung eines positiven Inkrements, wenn der Spitzenwert eine Erhöhung der Sprecher-Lautstärke angibt, und eines negativen Inkrements, wenn der Spitzenwert eine Abnahme der Sprecher-Lautstärke angibt;

und eine Speichereinrichtung (49), die alle Inkremente akkumuliert und speichert, sowie einen Pegel liefert, der die Sprecher-Lautstärke mit Bezug auf den Störungspegel angibt; sowie eine Addiereinrichtung (46), die den Störungspegel von der Umsetzeinrichtung mit dem Sprecherpegel von der Speichereinrichtung kombiniert und den ersten Entscheidungspegel liefert.
8. Anordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13) zur Erzeugung einer Darstellung der mittleren Größe eines Signals eine erste Einrichtung (18) zur Erzeugung einer Darstellung der Sendesignale durch eine bewertete Mittelwertbildung hinsichtlich des Signals aufweist, das in einem vorbestimmten, ge-

130061/0348

rade zurückliegenden Zeitintervall aufgetreten ist; daß die Klassifiziereinrichtung eine zweite Einrichtung (31) aufweist, die an die erste Einrichtung angeschaltet ist und ein Ausgangssignal erzeugt und speichert, das einen Spitzenwert der Darstellung angibt;

ferner eine dritte Einrichtung (32), die an die erste Einrichtung angeschaltet ist und ein Ausgangssignal erzeugt und speichert, das einen Minimalwert der Darstellung angibt; ferner eine Steuereinrichtung (33» 34) einschließlich einer Übergangseinrichtung, die unter Ansprechen auf vorgegebene Signalbedingungen eine vorgegebene, in einer Folge auftretende Zahl von Zuständen annehmen kann, um die zweite und dritte Einrichtung in unterschiedlichen Intervallen entsprechend jedem der vorgegebenen Zahl von Zuständen rückstellen kann, ferner eine vierte Einrichtung (38) in Verbindung mit Aus-

gangssignalen der zweiten und dritten Einrichtung zur Angabe einer Signalaktivität , die charakteristisch für Sprache ist, wenn die Ausgangssignale zueinander in einem ersten vorbestimmten Verhältnisbereich in Beziehung stehen; und eine fünfte Einrichtung (39) , die mit den Ausgangssignalen der zweiten und dritten Einrichtung in Verbindung steht und eine Signalaktivität angibt, die charakteristisch für Störungen ist, wenn die Ausgangssignale innerhalb eines zweiten vorbestimmten Verhältnisc-ereiches außerhalb des ersten vorbestimmten Verhältnisbereiches miteinander in Beziehung stehen;

daß die Pegelschätzeinrichtung (21) eine Störungspegel-Schätzeinrichtung (41-43) aufweist, die an die dritte und die vierte Einrichtung angeschaltet ist und einen gespei-

130061/0348

cherten Störungspegel mit dem llinimalwert vergleicht sowie den gespeicherten Wert um vorgegebene Beträge in einer Richtung zur Erzielung von Gleichheit in Intervallen ändert, die durch ein Aktualisierungssignal definiert werden, wobei die Steuereinrichtung das Aktualisierungssignal nach Zustandsänderungen aus aktiven Zuständen und während aktiver Zustände mit einer vorbestimmten Rate erzeugt; ferner eine Sprecher-Pegelschätzwerteinrichtung (47-49), die an die zweite und vierte Einrichtung angeschaltet ist und einen gespeicherten Sprecher-Pegelschätzwert mit einer Summe vergleicht, die den Störungspegelschätzwert und den augenblicklichen Sprecherpegelschäizwert angibt, sowie den gespeicherten Wert um einen vorgegebenen Betrag beim Auftreten eines zweiten Aktualisierungssignals und wenn erforderlich zur Erzielung einer genaueren Darstellung des tatsächlichen Sprecherpegels erzeugt, wobei die Steuereinrichtung das zweite Aktualisierungssignal zu vorgegebenen Zeitpunkten erzeugt, während sie sich in einem Frei-Zustand und dem Sprecher-Aktiv-Zustand befindet;

und da3 die Vergleichseinrichtung (16) eine Sprachdefinierungseinrichtung aufweist, die die Darstellung der Sendesignale und die Summe zur Lieferung eines Aktivitätssignals aufnimmt, das Sprache angibt, wenn die Darstellung die Summe übersteigt.
9. Anordnung nach Anspruch 8, mit einer Einrichtung zum Schutz gegen ein Echo, das aus einem zweiten, in einer zweiten Richtung laufenden Signal abgeleitet ist,

130061/0348

dadurch gekennzeichnet, daß

die Steuereinrichtung ·einen Sperreingang aufweist, mit dem ihre Operationen gesperrt v/erden können, und daß die Einrichtung zum Schutz gegen Echos folgende Bauteile aufweist: eine sechste Einrichtung zur Erzeugung einer mittleren Darstellung des zweiten Übertragungssignals; eine siebte Einrichtung, die die Darstellung von der sechsten Einrichtung aufnimmt und ein Ausgangssignal für den Sperreingang der Steuereinrichtung erzeugt, um deren Operation zu sperren, wenn die Darstellung größer als ein vorgegebener Pegel ist;

eine achte Einrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das angibt, ob der Spitzenwert der mittleren Darstellung oder der Spitzenwert eines intern verzögerten Abbildes der mittlerem Darstellung größer ist;

eine neunte Einrichtung zum Vergleichen des Ausgangssignals der achten Einrichtung mit der von der ersten Einrichtung erzeugten Darstellung und zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das angibt, wenn die Darstellung größer ist; eine zehnte Einrichtung, die das Aktivitätssignal und das Ausgangssignal der neunten Einrichtung aufnimmt und ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Bedienung während des Auftretens des Aktivitätssignals und des Ausgangssignals der neunten Einrichtung anfordert.
10. Verfahren zur Erzeugung einer Echo-Hüllkurve, dadurch gekennzeichnet, daß ansteigenden Teilen eines Ausgangssignals gefolgt und ein erstes Ausgangssignal zurück-

130061/0348

behalten wird, das den während ein°s vorgegebenen Intervalls erreichten Spitzenwert des Eingangssignals angibt, daß das Ausgangssignal und vorhergehende Spitzenwerte, die früheren, vorgegebenen Intervallen entsprechen, aufgenommen und festgehalten werden,

daß durch Speichern und Vergleichen ein zweites Ausgangssignal erzeugt wird, das den größeren Wert für das erste Ausgangssignal und jede der vorhergehenden Spitzenwerte angibt, daß das zweite Ausgangssignal die vorhergehenden Spitzenwerte ersetzt, wenn es im Vergleich dazu größer ist, daß das erste und das zweite Ausgangssignal am Beginn jedes der vorgegebenen Intervalle aufgenommen wird, und daß das zweite Ausgangssignal entsprechend dem vorhergehenden ersten Ausgangssignal festgehalten wird, das zu Beginn seines vorgegebenen Intervalls für die Dauer des vorgegebenen Intervalls auftritt, während ein Ausgangssignal erzeugt wird, das dem größeren Signal des gespeicherten zweiten Ausgangssignals und des ersten Ausgangssignals entspricht.
11. Echo-Hüllkurvengenerator zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Einrichtung (142-144) vorgesehen ist, die ansteigenden Teilen eines Eingangsignals nachfolgt und den Spitzenwert an ihrem Ausgang für ein vorbestimmtes Intervall festhält,

ferner eine zweite Einrichtung (146-149, 153_f 154, 156),die eine Eingangswähleinrichtung (i47i eine Speichereinrichtung (149)» eine Ausgangswähleinrichtung (148) und eine Rück-

130061/0348

kopplungseinrichtung (146) enthält, und die mit der Eingangswähleinrichtung an den Ausgang der ersten Einrichtung angeschaltet ist und den vorhergehenden Spitzenwert an die Speichereinrichtung liefert, wenn die erste Einrichtung mit dem Festhalten jedes Spitzenwertes beginnt, daß die an die Ausgangswähleinrichtung angeschaltete Rückkopplungseinrichtung ihren gespeicherten Inhalt, der dem Spitzenwert einer vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden, früheren Spitzenwerten entspricht, an die Eingangswähleinrichtung für einen vorbestimmten Teil des vorgegebenen Intervalls nach Aufnahme jedes Spitzenwertes durch die erste Einrichtung anlegt,

daß <ie Ausgangswähleinrichtung ein zweites Ausgangssignal erzeugt, das dem größeren Wert des von der Speichereinrichtung gerpeicherten Spitzenwertes und dem Inhalt der Rückkopplungseinrichtung entspricht, während die Rückkopplungseinrichtung und die Speichereinrichtung ihren gespeicherten Inhalt durch das zweite Ausgangssignal ersetzen,

daß eine dritte Einrichtung (152, 157-159) vorgesehen ist, die eine Aufnahmeeinrichtung (152) und eine Wähleinrichtung (158) enthält, daß die Aufnahmeeinrichtung den vorhergehenden gespeicherten Spitzenwert von der Speichereinrichtung (159) empfängt, der von der Ausgangswähleinrichtung (148) bei Aufnahme des nächsten Spitzenwertes durch die Speichereinrichtung verfügbar gemacht wird,

und daß die Wähleinrichtung so geschaltet ist, daß sie als Ausgangssignäl des Echo-Hüllkurvengenerators den größeren Wert der beiden Spitzenwerte erzeugt, die von der Aufnahmeeinrichtung und der ersten Einrichtung gespeichert werden.

130061/0348