DE3717937A1

DE3717937A1 - Method and arrangement for speech protection in MFC push-button signal receivers

Info

Publication number: DE3717937A1
Application number: DE19873717937
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Lenz; Johannes Schuchart
Original assignee: LEIPZIG RFT NACHRICHTENELEKT
Current assignee: LEIPZIG RFT NACHRICHTENELEKT
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1987-05-27
Publication date: 1988-01-28
Also published as: DD259987A3; DE3717937C2; HUT44882A; HU196541B; CS471987A1; BG49039A1

Abstract

The invention relates to a method and an arrangement for speech protection in MFC push-button signal receivers. It can be used in analog and digital switching systems. The object of the invention is to guarantee effective speech protection on the basis of significant features of human speech in that the MFC push-button signal receiver clearly distinguishes MFC signals from speech signals which have a similar spectrum. The features according to the invention consist in that, along with the evaluation of the characteristic MFC push-button signal frequencies according to CCITT Recommendation Q.23, a check is also carried out in the receiver for the presence of the fundamental speech frequency of human speech or its harmonics in the frequency range below 350 Hz, this being used as the excluding criterion. For this purpose, eight filters or eight cross-correlators, eight level evaluators and one evaluation circuit are provided in the MFC receiver, additional, identical passbands in the frequency range of the fundamental speech frequency or its harmonics below 350 Hz being assigned along with the characteristic passbands to the filters or cross-correlators. The filters or cross-correlators can be designed using analog or digital technology.

Description

Title of the invention

"Verfahren und Anordnung zum Sprachschutz in MFC- Tastwahlempfängern""Method and arrangement for voice protection in MFC Touch-dial receivers "

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Sprachschutz in MFC-Tastwahlempfängern nach CCITT-Empfehlung Q. 24 bei der Erkennung von Tastwahlsignalen aus Fernsprechapparaten gemäß CCITT-Empfehlung Q. 23 und deren Unterscheidung von in den Wahlpausen anliegenden störenden Sprachsignalen in Vermittlungseinrichtungen der Nachrichtentechnik.The invention relates to a method and an arrangement for Voice protection in MFC push-button receivers according to the CCITT recommendation Q. 24 in the detection of touch dial signals from telephones according to CCITT recommendation Q.23 and its distinction of disturbing speech signals present in the pauses between the elections in switching centers for telecommunications.

Characteristic of the known technical solutions

MFC-Tastwahlempfänger müssen in der Lage sein, Signale von MFC-Tastwahlsendern nach CCITT-Empfehlung Q. 23 zu erkennen. Die MFC-Tastwahlsender sind in der Regel spezielle Fernsprechapparate.MFC push-button receivers must be able to receive signals from Recognize MFC push-button transmitters according to CCITT recommendation Q. 23. The MFC push-button transmitters are usually special telephones.

Dabei handelt es sich während des Wahlvorganges um Dualtonsignale, die aus jeweils einem Signal einer unteren Frequenzgruppe (697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 941 Hz) und einem Signal einer oberen Frequenzgruppe (1209 Hz, 1336 Hz, 1477 Hz, 1633 Hz) bestehen. Die minimale Dauer eines zu erkennenden MFC-Tastwahlsignals für eine Wahlziffer beträgt ca. 40 ms. Vor Wahlbeginn und in den Wahlpausen liegt gemäß CCITT-Empfehlung Q. 24 Pkt. 2.6. das vom Fernsprechappart kommende Sprachsignal am Eingang des MFC-Tastwahlempfängers an. Dieses Sprachsignal darf die Funktion des MFC-Empfängers nicht beeinträchtigen, es darf z. B. keine Fehlerkennung hervorrufen. Darin besteht die Aufgabe des Sprachschutzes.These are dual tone signals during the voting process, each consisting of a signal from a lower frequency group (697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 941 Hz) and a signal from an upper one Frequency group (1209 Hz, 1336 Hz, 1477 Hz, 1633 Hz) exist. The minimum duration of an MFC push-button signal to be recognized for an dialing digit is approx. 40 ms. Before the start of the election and in The electoral breaks are according to CCITT recommendation Q. 24 pt. 2.6. the voice signal coming from the telephone set at the input of the MFC push-button receiver. This voice signal is allowed to function of the MFC receiver must not impair, z. B. do not cause error detection. That is the task of voice protection.

Es wurde bereits eine Schaltungsanordnung gemäß DE-AS 25 17 024 bekannt, bei der beim Störschutz davon ausgegangen wird, daß Störsignale, die geeignet sind, eine Zeichenimitation zu bewirken, relativ oft starken Pegelschwankungen unterworfen sind und die auf der Grundlage der Auswertung von Pegelschwankungen reale Signale und Zeichenimitation voneinander unterscheidet. Es wurde weiterhin ein sprachgeschützter frequenzselektiver Zeichenempfänger gemäß DE-AS 27 12 847 bekannt, der die dort als Sprachschutzmaßnahme für erforderlich gehaltenen steilen Filter zur frequenzmäßigen Selektion von Störsignalen und realen Signalen mittels Auswertung der Charkteristiken jeder Schwebung der realen Dualsignale realisiert.There has already been a circuit arrangement according to DE-AS 25 17 024 known, in which interference protection is assumed that Interference signals that are suitable for imitating characters, are often subject to strong level fluctuations and based on the evaluation of level fluctuations real signals and imitation signs different from each other. It became a voice-protected frequency selective Character receiver according to DE-AS 27 12 847 known who there as a language protection measure considered necessary steep Filters for frequency selection of interference signals and real signals by evaluating the characteristics of each Beat of the real dual signals realized.

Da aus der Literatur bekannt ist, daß Sprachsignale im Zeitraum von 20 . . . 50 ms als stationär angesehen werden können, kann die spektrale Zusammensetzung des Sprachsignals oberhalb 600 Hz MFC-Tastwahlsignale vortäuschen. Somit leisten alle die Verfahren und Anordnungen gemäß o. g. Beispielen einen nur ungenügenden Sprachschutz, die eine Auswertung von Kurzzeitspektren mittels schmalbandiger Filter oder eine Beobachtung von Pegelschwankungen und nachfolgende Prüfung auf das Vorhandensein gültiger Frequenzkombinationen vornehmen.Since it is known from the literature that speech signals in the period from 20 . . . 50 ms can be considered stationary, the spectral composition of the speech signal can be above Pretend 600 Hz MFC push-button signals. So everyone does it Methods and arrangements according to the above Examples are insufficient Voice protection, which is an evaluation of short-term spectra by means of narrow-band filters or an observation of Level fluctuations and subsequent check for presence make valid frequency combinations.

Aim of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zu schafffen, die ohne aufwendige Selektionsmittel einen sicheren Sprachschutz gewährleisten und damit die Anzahl der durch Störgeräusche aus dem Teilnehmerapparat hervorgerufenen Fehlverbindungen drastisch senkt.It is the object of the invention, a method and an arrangement to create a safe one without complex selection means Ensure voice protection and thus the number of through Interference caused by incorrect connections in the subscriber set drastically lowers.

State the nature of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde zu verhindern, daß Sprachsignale, die aufgrund ihrer spektralen Zusammensetzung oberhalb 600 Hz ein MFC-Dualtonsignal vortäuschen, vom MFC- Tastwahlempfänger als MFC-Wahlzeichen erkannt werden.The invention has for its object to prevent that Voice signals due to their spectral composition simulate an MFC dual tone signal above 600 Hz, from the MFC Push-button receivers can be recognized as MFC dialing characters.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sprachgrundfrequenz der menschlichen Sprache, die in Abhängigkeit von der Stimmlage im unteren, mittleren oder oberen Bereich der Frequenz zwischen 80 Hz und 350 Hz liegt, oder eine ihrer Oberwellen im Bereich bis 350 Hz als signifikantes Unterscheidungsmerkmal zwischen Sprache und MFC-Tastwahlsignal genutzt wird. Dazu wird aus dem Eingangssignal neben den charakteristischen MFC-Tastwahlfrequenzen auch die Sprachgrundfrequenz der menschlichen Sprache oder eine ihrer Oberwellen im Frequenzbereich unterhalb 350 Hz selektiert. Die Pegelverhältnisse zwischen den charakteristischen Frequenzen und der Sprachfrequenz oder einer ihrer Oberwellen im Frequenzbereich unterhalb 350 Hz werden bewertet, und ab einem bestimmten Pegelverhältnis wird das Eingangssignal nicht mehr als MFC-Signal anerkannt.According to the invention the object is achieved in that the Basic speech frequency of human speech, which is dependent from the voice position in the lower, middle or upper range the frequency is between 80 Hz and 350 Hz, or one their harmonics in the range up to 350 Hz as a significant differentiator between voice and MFC push-button signal is being used. For this purpose, the input signal in addition to the characteristic MFC touch dial frequencies also the basic speech frequency human language or one of its harmonics selected in the frequency range below 350 Hz. The level relationships between the characteristic frequencies and the Speech frequency or one of its harmonics in the frequency domain below 350 Hz are evaluated, and from a certain one Level ratio, the input signal is no longer an MFC signal accepted.

Anordnungsgemäß enthält der MFC-Tastwahlempfänger acht Filter, acht Pegelbewerter und eine Auswerteschaltung mit acht Eingängen. Die Eingänge der acht Filter werden gleichberechtigt mit dem Eingangssignal belegt. Die Ausgänge der Filter sind mit den Eingängen der Pegelbewerter verbunden. Deren Ausgänge sind wiederum mit einem der acht Eingänge der Auswertschaltung verbunden. Jedes Filter besitzt neben dem für ihn charakteristischen Durchlaßbereich für eine der acht MFC-Tastwahlfrequenzen einen weiteren, für alle acht Filter gleichen Durchlaßbereich für die Sprachgrundfrequenz der menschlichen Sprache oder ihrer Oberwellen im Frequenzbereich unterhalb 350 Hz. Somit sprechen beim Vorhandensein menschlicher Sprache alle acht Pegelbewerter an und geben ein Ausgangssignal an die Auswertschaltung. Die Auswerteschaltung ihrerseits erkennt eine Signalbelegung ihrer acht Eingänge nur dann als MFC-Signal an, wenn nur zwei ihrer Eingänge angesprochen werden, und zwar nur einer der vier Eingänge, die der unteren Frequenzgruppe und nur einer der vier Eingänge, die der oberen Frequenzgruppe zugeordnet sind. In einer Anordnungsvariante werden anstelle der acht Filter acht Kreuzkorrelatoren verwendet. Diese werden mit Vergleichssignalen betrieben, die neben dem für sie jeweils charakteristischen Frequenzbereich der gesuchten MFC-Tastwahlfrequenz einen weiteren Vergleichsfrequenzanteil für die Sprachgrundfrequenz der menschlichen Sprache oder ihrer Oberwellen im Frequenzbereich unterhalb 350 Hz besitzen. Die Anordnungen können in analoger oder digitaler Schaltungstechnik ausgeführt sein.According to the instructions, the MFC push-button receiver contains eight filters, eight level evaluators and an evaluation circuit with eight inputs. The inputs of the eight filters are equal to the Input signal occupied. The outputs of the filters are with the inputs the level evaluator connected. Their exits are again connected to one of the eight inputs of the evaluation circuit. Each In addition to its characteristic passband, filter has for one of the eight MFC touch dial frequencies, another same pass band for all eight filters Basic speech frequency of human speech or its harmonics in the frequency range below 350 Hz Presence of human speech at all eight level evaluators and give an output signal to the evaluation circuit. The evaluation circuit in turn recognizes a signal assignment of your eight inputs as an MFC signal only if only two of them Inputs are addressed, and only one of the four inputs, that of the lower frequency group and only one of the four Inputs assigned to the upper frequency group. In one arrangement variant, instead of the eight filters eight cross correlators used. These are compared with signals operated, in addition to the characteristic for them Frequency range of the MFC key selection frequency searched for further comparison frequency component for the basic speech frequency human speech or its harmonics in the frequency domain below 350 Hz. The arrangements can be in analog or digital circuit technology.

Embodiments

Die Erfindung soll nachstehend an einem ersten Ausführungsbeispiel an Hand einer Blockschaltung näher erläutert werden. Das Eingangssignal ES wird acht Filtern F 1 . . . F 8 zugeführt, welche neben ihrem charakteristischen Durchlaßbereich für eine der acht MFC-Tastwahlfrequenzen (697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 941 Hz, 1209 Hz, 1336 Hz, 1477 Hz, 1633 Hz) einen weiteren, für alle acht Filter gleichen, Durchlaßbereich der Sprachgrundfrequenz SGF mit einer Mittenfrequenz von 225 Hz und einer 3 dB- Bandbreite von ±40 Hz besitzen. Die Durchlaßdämpfung für den jeweils charakteristischen Durchlaßbereich und den Durchlaßbereich der Sprachgrundfrequenz SGF ist gleich groß gewählt. Mittenfrequenz und Bandbreite werden unter Berücksichtigung folgender Gesichtspunkte gewählt:The invention will be explained in more detail below using a first exemplary embodiment using a block circuit. The input signal ES becomes eight filters F 1 . . . F 8 , which, in addition to its characteristic passband for one of the eight MFC key selection frequencies (697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 941 Hz, 1209 Hz, 1336 Hz, 1477 Hz, 1633 Hz), has another one that is the same for all eight filters, Passband of the basic speech frequency SGF with a center frequency of 225 Hz and a 3 dB bandwidth of ± 40 Hz. The passband attenuation for the respective characteristic passband and the passband of the basic speech frequency SGF is chosen to be the same. Center frequency and bandwidth are selected taking into account the following considerations:

1. The 425 Hz dialing tone sent by the switching center can reach the input of the MFC receiver by mismatching, but must not block it. The transmission loss of the eight filters F 1 . . . F 8 must be high at this frequency.
2. If the input signal ES is a digital signal (PCM signal), this has previously passed through the filter of the PCM encoder. All frequency components of the basic speech frequency below 150 Hz are strongly attenuated.
3. The basic speech frequency of the human voice is rich on harmonics. The pass band of the basic speech frequency SGF is therefore said to have the 1st or 2nd harmonic, in the case of medium and high voices, however, the fundamental wave or 1. Let the harmonic of the fundamental speech frequency pass.

Das Ausgangssignal jedes der acht Filter F 1 . . . F 8 wird dem Eingang je eines von acht Pegelbewertern P 1 . . . P 8 zugeführt. Das Ausgangssignal jedes der acht Pegelbewerter P 1 . . . P 8 wird einem der acht Eingänge einer Auswerteschaltung AS zugeführt. Die Auswerteschaltung besitzt einen Ausgang für die Ausgabe von seriell oder parallel auszugebenden Ausgabecodes MS 1 . . . MS 16 entsprechend einer der bekannten MFC-Tastwahlfrequenzkombinationen. Ist das Eingangssignal ES ein echtes, ggf. durch Geräusche begleitetes, MFC-Tastwahlsignal, z. B. mit den beiden Frequenzen 697 Hz und 1209 Hz, so werden die Filter F 1 und F 5 jeweils ihren charakteristischen Anteil passieren lassen. Die beiden Pegelbewerter P 1 und P 5 erzeugen ein Ausgangssignal. Die übrigen sechs Filter lassen ggf. Geräuschanteile passieren, wodurch die übrigen sechs Pegelbewerter kein oder nur ein sehr kleines Ausgangssignal erzeugen. Die Auswerteschaltung erkennt durch einen Pegelvergleich, daß gem. CCITT-Empfehlung Q. 23 eine der Wahlziffer "Eins" entsprechende Frequenzkombination empfangen wurde und gibt ein entsprechendes Ausgangssignal MS 1 ab.The output signal of each of the eight filters F 1 . . . F 8 becomes one of eight level evaluators P 1 at the input. . . P 8 supplied. The output signal of each of the eight level evaluators P 1 . . . P 8 is fed to one of the eight inputs of an evaluation circuit AS . The evaluation circuit has an output for the output of serial or parallel output codes MS 1 to be output. . . MS 16 corresponds to one of the well-known MFC key frequency combinations. Is the input signal ES a real, possibly accompanied by noise, MFC push-button signal, z. B. with the two frequencies 697 Hz and 1209 Hz, the filters F 1 and F 5 will each pass their characteristic portion. The two level evaluators P 1 and P 5 generate an output signal. The remaining six filters may allow noise components to pass, whereby the remaining six level evaluators produce no or only a very small output signal. The evaluation circuit recognizes from a level comparison that gem. CCITT recommendation Q. 23 a frequency combination corresponding to the dialing digit "one" was received and emits a corresponding output signal MS 1 .

Ist das Eingangssignal ES ein Sprachsignal, welches zufällig die beiden Frequenzen 697 Hz und 1209 Hz in ausgeprägter Form, d. h. mit hohem Pegel gegenüber den übrigen sechs MFC-Tastwahlfrequenzen enthält, so werden auch hier die Filter F 1 und F 5 jeweils ihren charakteristischen Anteil passieren lassen und die beiden Pegelbewerter P 1 und P 5 ein Ausgangssignal erzeugen. Darüber hinaus werden alle acht Filter F 1 . . . F 8 wegen ihres gleichen Durchlaßbereichs der Sprachgrundfrequenz SGF die Grundwelle oder eine der ersten beiden Oberwellen der Sprachgrundfrequenz der menschlichen Stimme passieren lassen, so daß alle acht Pegelbewerter Ausgangssignale erzeugen. Daraus erkennt die Auswerteschaltung AS, daß es sich nicht um ein MFC- Tastwahlsignal handelt, sie erzeugt folglich auch kein Ausgangssignal.If the input signal ES is a speech signal which randomly contains the two frequencies 697 Hz and 1209 Hz in a pronounced form, ie at a high level compared to the other six MFC key selection frequencies, the filters F 1 and F 5 will each pass their characteristic part here leave and the two level evaluators P 1 and P 5 generate an output signal. In addition, all eight filters F 1 . . . F 8, because of its equal pass band of the basic speech frequency SGF , let the fundamental wave or one of the first two harmonics of the basic speech frequency pass through the human voice, so that all eight level evaluators produce output signals. From this, the evaluation circuit AS recognizes that it is not an MFC key selection signal, and consequently does not generate an output signal.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel soll der Einsatz eines Korrelators unter Verwendung der digitalen Schaltungstechnik näher erläutert werden. Das Eingangssignal ES besteht aus digitalen Abtastproben eines PCM-Kanals, die im Rhythmus von 8 kHz bereitgestellt werden.In a second exemplary embodiment, the use of a correlator using digital circuit technology will be explained in more detail. The input signal ES consists of digital samples of a PCM channel, which are provided in the rhythm of 8 kHz.

Anstelle der acht Filter F 1 . . . F 8 werden acht digitale Korrelatoren mit dem Eingangssignal ES belegt. Die Korrelatoren werden mit Vergleichssignalen betrieben, die als Abtastproben in einem PROM abgelegt sind und zyklisch ausgelesen werden. Die Vergleichssignale enthalten jeweils einen charakteristischen Spektralanteil entsprechend einer der achte MFC-Tastwahlfrequenzen und einen weiteren, für alle acht Korrelatoren gleichen Spektralanteil für die Sprachgrundfrequenz SGF mit einer Mittenfrequenz von 225 Hz und einer 3 dB-Bandbreite von ±40 Hz. Die Kriterien für Mittenfrequenz und Bandbreite des Sprachgrundfrequenzanteils SGF sind die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel.Instead of the eight filters F 1 . . . F 8 , eight digital correlators are assigned the input signal ES . The correlators are operated with comparison signals, which are stored as samples in a PROM and are read out cyclically. The comparison signals each contain a characteristic spectral component corresponding to one of the eighth MFC touch selection frequencies and a further spectral component, which is the same for all eight correlators, for the basic speech frequency SGF with a center frequency of 225 Hz and a 3 dB bandwidth of ± 40 Hz. The criteria for center frequency and The bandwidth of the basic speech frequency component SGF is the same as in the first exemplary embodiment.

In den Korrelatoren wird das Eingangssignal mit jeweils einem der Vergleichssignale abtastprobenweise und vorzeichenrichtig multipliziert und über eine größere Anzahl von Abtastproben integriert. Am Ende eines Integrationszyklusses wird das Integrationsergebnis aus den acht Korrelatoren in acht digitale Pegelbewerter P 1 . . . P 8 eingetragen, dort bewertet und jeweils einem der Eingänge einer digitalen Auswerteschaltung AS zugeführt. Die Auswerteschaltung besitzt einen Ausgang für die Ausgabe von seriell oder parallel auszugebenden Ausgabecodes MS 1 . . . MS 16 entsprechend einer der erkannten MFC-Tastwahlkombinationen.In the correlators, the input signal is multiplied with one of the comparison signals in samples and with the correct sign and integrated over a larger number of samples. At the end of an integration cycle, the integration result from the eight correlators into eight digital level evaluators P 1 . . . P 8 entered, evaluated there and fed to one of the inputs of a digital evaluation circuit AS . The evaluation circuit has an output for the output of serial or parallel output codes MS 1 to be output. . . MS 16 corresponding to one of the recognized MFC push-button combinations.

Die Signalverarbeitung und -erkennung erfolgt in gleicher Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel, mit dem Unterschied, daß in der digitalen Schaltung statt kontinuierlich anliegender Strom- oder Spannungswerte diskrete Zahlenwerte verarbeitet werden, wodurch die Schaltung weitgehend unempfindlich gegenüber Umgebungseinflüssen wird und sich ein Abgleich, wie bei analogen Filtern notwendig, völlig, erübrigt.The signal processing and detection is carried out in the same way as in the first embodiment, with the difference that in the digital circuit instead of continuous current or voltage values are processed discrete numerical values, which makes the circuit largely insensitive to environmental influences and a comparison, as with analog Filtering necessary, completely, unnecessary.

List of reference symbols AS evaluation circuit ES input signal F 1 . . . F 8 filter MS 1 . . . MS 16 output code P 1 . . . P 8 level evaluator SGF speech fundamental frequency

Claims

1. A method of voice protection in MFC touch dial receivers using significant features of human speech, characterized in that the input signal ( ES ) in addition to the characteristic MFC touch dial frequencies also the basic speech frequency of human speech or one of its harmonics in the frequency range below 350 Hz is selected , subsequently the level relationships between the characteristic frequencies and the basic speech frequency or one of their harmonics in the frequency range below 350 Hz are evaluated and from a certain level ratio the input signal is no longer recognized as an MFC signal.

2. Arrangement for performing the method according to item 1, consisting of eight filters ( F 1 ... F 8 ), eight level evaluators ( P 1 ... P 8 ) and an evaluation circuit ( AS ), characterized in that the inputs of the Filters ( F 1 ... F 8 ) are assigned the input signal ( ES ), the output of each filter ( F 1 ... F 8 ) is connected to an input of a level evaluator ( P 1 ... P 8 ) and the output of each level evaluator ( P 1 ... P 8 ) is connected to one input of the evaluation circuit ( AS ), each of the filters ( F 1 ... F 8 ) in addition to the pass band characteristic for it for an MFC touch-dial frequencies has another pass band for the fundamental speech frequency of human speech or its harmonics ( SGF ) in the frequency range below 350 Hz, which is the same for all eight filters.

3. Arrangement for performing the method according to items 1 and 2 in which instead of the filters ( F 1 ... F 8 ) cross-correlators are arranged, characterized in that the cross-correlators are operated with comparison signals which, in addition to the frequency ranges characteristic of them in each case searched MFC touch frequency have another comparison frequency component for the basic speech frequency ( SGF ) of human speech or its harmonics in the frequency range below 350 Hz.

4. Arrangement for performing the method according to items 1 to 3, in which the input signal ( ES ) is in the form of PCM samples, the cross-correlators, level evaluators ( P 1 ... P 8 ) and the evaluation circuit ( AS ) as digital circuits are constructed, characterized in that the digital cross-correlators are operated with digital comparison signals which, in addition to the characteristic frequency ranges of the MFC touch-dialing frequency sought for them, a further digital comparison signal component for the basic speech frequency ( SGF ) of human speech or its harmonics in the frequency range below 350 Hz have.