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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Sprachaktivitäts-Erfassungsvorrichtung und
ein Sprachaktivitäts-Erfassungsverfahren.
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Verwandter
technischer Hintergrund
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Diskontinuierliche Übertragung
(DTX = Discontinuous Transmission) ist eine Technik, die üblicherweise
bei Telefondiensten über
ein Mobilgerät
sowie bei Telefondiensten über
das Internet zum Zweck einer Reduzierung der Sendeleistung oder
einer Einsparung von Übertragungsbandbreite
verwendet wird. Beim DTX-Betrieb kann ein inaktiver Zeitraum eines
Eingangssignals, wie z. B. Stille und ein Hintergrundgeräusch oder
-rauschen, im Vergleich zu einer Bitrate für einen Sprache, Musik oder
spezielle Töne
enthaltenden aktiven Zeitraum, mit geringerer Bitrate übertragen
werden, oder die Übertragung
kann während
eines derartigen inaktiven Zeitraums gestoppt werden. Eine Sprachaktivitätserfassung
(VAD), die eines der Schlüsselkomponenten
des DTX-Betriebes ist, bestimmt, ob der aktuelle Zeitraum des zu
codierenden Eingangssignals lediglich inaktive Information enthält, oder
nicht.
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Beispielsweise
nutzt die VAD-Vorrichtung, die im nachfolgend aufgeführten Patentdokument
1 beschrieben ist, eine Autokorrelation eines Eingangssignals unter
Ausnutzung der Periodizität
der menschlichen Stimme. Insbesondere berechnet diese VAD-Vorrichtung
eine Verzögerung,
bei der der maximale Autokorrelationswert eines Eingangssignals
innerhalb eines (vorbestimmten) Intervalls erhalten wird, und klassifiziert das
Eingangssignal als aktiv, wenn die erhaltene Verzögerung in den
Bereich des Teilungszeitraums der menschliche Stimme fällt, und
klassifiziert das Eingangssignal als inaktiv, wenn die erhaltene
Verzögerung
außerhalb
dieses Bereiches liegt.
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Außerdem führt die
im nachstehend aufgeführten
Nicht-Patent-Dokument 1 beschriebene VAD-Vorrichtung eine Schätzung eines
Hintergrundrauschens aus einem Eingangssignal durch und bestimmt,
ob das Eingangssignal aktiv oder inaktiv ist, und zwar basierend
auf dem Verhältnis
des Eingangssignals zum geschätzten
Rauschen (Rauschabstand oder SNR). Insbesondere berechnet diese
VAD-Vorrichtung eine Verzögerung,
bei der der maximale Autokorrelationswert eines Eingangssignals
innerhalb eines (vorbestimmten) Intervalls erhalten wird, und eine
Verzögerung,
bei der der maximale gewichtete Autokorrelationswert des Eingangssignals
erhalten wird, schätzt
einen Hintergrundrauschpegel unter Anpassung des Schätzverfahrens
auf Basis der Kontinuität
dieser Verzögerungen
(d. h. geringe Schwankung der aufeinanderfolgenden Verzögerungen
für eine
vorbestimmte Zeitdauer), und bestimmt daraufhm, dass das Eingangssignal
aktiv ist, wenn der Rauschabstand gleich oder größer als ein Schwellenwert ist,
der basierend auf dem geschätzten
Hintergrundrauschpegel adaptiv berechnet wurde, oder bestimmt, dass
das Eingangssignal inaktiv ist, wenn der Rauschabstand kleiner als
der Schwellenwert ist.
- [Patentdokument 1] Ungeprüfte japanische
Patentpublikation Nr. 2002-162982
- [Nicht-Patent-Dokument 1] 3GPP TS 26.094 V3.0.0
- (http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/2694.htm)
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Das
Dokument von Lee I.D. et al.: "A
voice activity detection algorithm for communication systems with varying
dynamically background noise",
published at Vehicular Technology Conference, 1998, VTC 98, 48th IEEE, Ont., Canada 18-21 May 1998, New
York, NY, USA, IEEE, US, Vol. 2, 18 May 1998, Seiten 1214-1218, erläutert einen
Sprachaktivitäts-Erfassungsalgorithmus.
Bei diesem wird eine Bestimmungsmatrix aus vier Parametern bestimmt,
um einen Frame als Sprache oder Stille zu klassifizieren.
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INHALT DER
ERFINDUNG
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Jedoch
hat das zuvor beschriebene herkömmliche
VAD die nachfolgend beschriebenen Probleme aufgeworfen. Das heißt, die
VAD-Vorrichtungen, welche die zuvor beschriebenen Technologien verwenden,
können
nicht in genauer Weise eine Inaktivität eines Eingangssignals bestimmen,
das viele nicht-periodische Komponenten und/oder eine Mehrzahl von
unterschiedlichen periodischen Komponenten enthält.
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Das
Ziel der Erfindung besteht darin, eine VAD-Vorrichtung und ein VAD-Verfahren bereitzustellen, welche
das zuvor beschriebene Problem lösen
und befähigt
sind, die Bestimmung einer Inaktivität für ein Eingangssignal durchzuführen, das
viele nicht-periodische Komponenten und/oder eine Mehrzahl von gemischten
unterschiedlichen periodischen Komponenten aufweist.
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Gemäß der Erfindung
werden eine Vorrichtung wie dargelegt in Anspruch 1 sowie ein Verfahren
wie dargelegt in Anspruch 8 bereitgestellt. Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den unabhängigen
Ansprüchen dargelegt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein Konfigurationsdiagramm der Ton/Stille-Bestimmungsvorrichtung
der ersten Ausführungsform;
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2 zeigt
ein spezielles Beispiel einer Verzögerungsberechnung;
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3 zeigt
ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise der Ton/Stille-Bestimmungsvorrichtung
der ersten Ausführungsform
darstellt;
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4 zeigt
ein Konfigurationsdiagramm der Ton/Stille-Bestimmungsvorrichtung
der zweiten Ausführungsform;
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S zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise
der Ton/Stille-Bestimmungsvorrichtung
der zweiten Ausführungsform
darstellt;
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6 zeigt
ein Konfigurationsdiagramm der Ton/Stille-Bestimmungsvorrichtung
der dritten Ausführungsform;
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7 zeigt
ein spezielles Beispiel einer Verzögerungsberechnung;
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Eine
Aktivitätsbestimmungsvorrichtung
der ersten Ausführungsform
der Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Als
Erstes wird die Konfiguration der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform
erläutert. 1 ist
ein Diagramm der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung
gemäß dieser Ausführungsform.
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Die
Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 1 ist
physisch als Computersystem konfiguriert, das aus einer Zentralrecheneinheit
(CPU), einem Speicher, Eingabevorrichtungen wie beispielsweise einer
Maus und einer Tastatur, einer Anzeigeeinrichtung, einer Speichervorrichtung
wie beispielsweise einer Festplatte, und einer Funkkommunikationseinheit
zur Durchführen
einer drahtlosen Datenkommunikation mit externen Geräten, etc. aufweist.
Außerdem
ist die Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 1 funktional
versehen mit, wie in 1 dargestellt, einer Autokorrelations-Berechnungseinheit 11 (Autokorrelations-Berechnungseinrichtung),
emer Verzögerungsberechnungseinheit 12 (Verzögerungsberechnungseinrichtung),
einer Rauschbestimmungseinheit 13 (Kennzeichenbestimmungseinrichtung),
und einer Aktivitätsbestimmungseinheit 14 (Aktivitätsbestimmungseinrichtung).
Jedes Bauelement der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 1 wird
nachfolgend detailliert beschrieben.
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Die
Autokorrelations-Berechnungseinheit
11 berechnet Autokorrelationswerte
eines Eingangssignals. Insbesondere berechnet die Autokorrelationsberechnungseinheit
11 Autokorrelationswerte
c(t) eines Eingangssignals x(n) gemäß der folgenden Gleichung (1).
wobei
x(n) (n = 0, 1, ..., N) der n-te Wert ist, der durch Abtasten eines
mgangssignals bei jedem festen Zeitintervall (z. B. 1/8000 sec) über einen
festen Zeitraum (z. B. 20 msec) erhalten wird, und t bezeichnet
die Verzögerung.
Außerdem
wird die Autokorrelationswert c(t) bei jedem festen Zeitintervall
(z. B. 1/8000 sec) über
einen festen Zeitraum (z. B. 18 msec) als diskrete Werte erhalten.
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Es
ist nicht notwendigerweise erforderlich, dass die Autokorrelations-Berechnungseinheit 11 streng genommen
Autokorrelationswerte gemäß der zuvor
angegebenen Gleichung (1) berechnet. Beispielsweise kann die Autokorrelations-Berechnungseinheit 11 ausgelegt
sein, um Autokorrelationswerte auf Basis eines wahrnehmungsmäßig gewichteten
Eingangssignals, wie es verbreitet bei Sprachcodierern verwendet
wird, zu berechnen. Weiterhin kann die Autokorrelations-Berechnungseinheit 11 ausgelegt
sein, um Autokorrelationswerte zu gewichten, die auf Basis eines
Eingangssignals berechnet werden, und gewichtete Autokorrelationswerte
ausgeben.
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Die
Verzögerungsberechnungseinheit 12 berechnet
eine Mehrzahl von Verzögerungen,
bei denen durch die Autokorrelations-Berechnungseinheit 11 berechnete
Autokorrelationswerte Maxima werden. Insbesondere sucht die Verzögerungsberechnungseinheit 12 Autokorrelationswerte
innerhalb eines vorbestimmten Intervalls und berechnet M Verzögerungen,
bei denen die Autokorrelationswerte Maxima werden, und zwar in der
Reihenfolge ihrer Größe. Das
heißt,
wie in 2 dargestellt, die Verzögerungsberechnungseinheit 12 berechnet
aufeinanderfolgend, in einem Verzögerungsbeobachtungsintervall
zwischen min_t und max_t (z. B. zwischen 18 und 143 im Fall von
AMR), eine Verzögerung
t_max1, bei welcher der Autokorrelationswert am größten wird,
und zwar aus den Verzögerungen,
bei denen die Autokorrelationswerte Maxima werden, eine Verzögerung t_max2,
bei welcher der Autokorrelationswert am zweitgrößten wird, und zwar aus den
Verzögerungen,
bei denen die Autokorrelationswerte Maxima werden, eine Verzögerung t_max3,
bei welcher der Autokorrelationswert am drittgrößten wird, und zwar aus den
Verzögerungen,
bei denen die Autokorrelationswerte Maxima werden (hier wird der
Fall von M = 3 beschrieben).
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Erneut
Bezug nehmend auf
1 bestimmt die Rauschbestimmungseinheit
13,
ob das Eingangssignal ein Rauschen ist, oder nicht (ein Kennzeichen
des Eingangssignals) und zwar auf Basis der Mehrzahl von Verzögerungen,
die durch die Verzögerungsberechnungseinheit
12 berechnet
werden. Die Rauschbestimmungseinheit
13 bestimmt, ob das
Eingangssignal ein Rauschen ist, oder nicht, und zwar unter Verwendung zeitlicher
Schwankungen t_maxi(k) (1 ≤ i ≤ M, 1 ≤ k ≤ K) der Mehrzahl
von Verzögerungen
t_maxi (1 ≤ i ≤ M), die von
der Verzögerungsberechnungseinheit
12 berechnet
werden, wobei k eine abhängige
Variable ist, welche die Zeit repräsentiert. Insbesondere bestimmt
die Rauschbestimmungseinheit
13, dass das Eingangssignal
kein Rauschen ist, wenn ein Zustand, der die durch Gleichung (2)
ausgedrückte
Bedingung erfüllt,
für eine vorbestimmte
Zeit andauert (qualitativ ausgedrückt, wenn ein Zustand einer
geringen Schwankung von Verzögerungen
für eine
vorbestimmte Zeit andauert). Umgekehrt bestimmt die Rauschbestimmungseinheit
13,
dass das Eingangssignal ein Rauschen ist, wenn ein Zustand, der
die durch Gleichung (2) ausgedrückte
Bedingung erfüllt,
nicht für
einen festen Zeitraum andauert
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In
Gleichung (2) ist d ein vorbestimmter Schwellenwert der Verzögerungsdifferenz.
Die Rauschbestimmungseinheit 13 kann bestimmen, ob das
Eingangssignal ein Rauschen ist, oder nicht, und zwar unter Verwendung
einer Prozedur außer
der zuvor beschriebenen Prozedur, vorausgesetzt, dass sie auf Basis
zeitlicher Schwankungen der Mehrzahl von Verzögerungen bestimmt, ob das Eingangssignal
ein Rauschen ist, oder nicht.
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Die
Aktivitätsbestimmungseinheit 14 führt ein
Bestimmen der Aktivität
in Bezug auf das Eingangssignal auf Basis des Ergebnisses der durch
die Rauschbestim mungseinheit 13 erfolgten Bestimmung sowie
des Eingangssignals durch. Die Aktivitätsbestimmungseinheit 14 führt die
Bestimmung für
die Aktivität
des Eingangssignals beispielsweise unter Verwendung des Ergebnisses
der durch die Rauschbestimmungseinheit 13 erfolgten Bestimmung
und des Ergebnisses der Analyse des Eingangssignals (Leistung, Spektrumshüllkurve (Spectrum
Evelope), Anzahl der Nulldurchgänge,
etc.) durch. Verschiedene verbreitet bekannte Verfahren können angewandt
werden, um die Entscheidung über
die Aktivität
in Bezug auf das Eingangssignal unter Verwendung des Ergebnisses
der durch die Rauschbestimmungseinheit 13 erfolgten Bestimmung
des Ergebnisses der Analyse des Eingangssignals durchzuführen. Bei
dieser Darstellung bezieht sich "inaktiv" auf einen als Information
bedeutungslosen Ton, wie beispielsweise Stille und Hintergrundrauschen.
Andererseits bezieht sich "aktiv" auf einen Ton, der
als Information von Bedeutung ist, wie beispielsweise Sprache, Musik
oder Töne.
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Als
Nächstes
wird die Funktionsweise der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsformn
beschrieben, und gleichzeitig wird das Aktivitätsbestimmungsverfahren der
Ausführungsform
der Erfindung ebenfalls beschrieben. 3 ist ein
Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung
gemäß dieser
Ausführungsform
darstellt.
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Nachdem
ein Eingangssignal der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 1 zugeführt wird,
werden als Erstes Autokorrelationswerte des Eingangssignals durch
die Autokorrelationsberechnungseinheit 11 berechnet (S11).
Insbesondere werden Autokorrelationswerte c(t) des Eingangssignals
x(n) gemäß der zuvor
beschriebenen Gleichung (1) berechnet.
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Nachdem
die Autokorrelationswerte des Eingangssignals durch die Autokorrelations-Berechnungseinheit 11 berechnet
wurden, werden eine Mehrzahl von Verzögerungen, bei denen die von
der Autokorrelations-Berechnungseinheit 11 berechneten
Autokorrelationswerte Maxima werden, von der Verzögerungsberechnungseinheit 12 berechnet
(S12). Insbesondere werden Autokorrelationswerte in einem vorbestimmten Verzögerungs-Beobachtungsintervall
gesucht und M Verzögerungen
(Ver zögerungen
von t_max1 bis t_maxM), bei denen Autokorrelationswerte Maxima werden,
in der Reihenfolge ihrer Größe berechnet.
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Nachdem
die Mehrzahl von Verzögerungen
von der Verzögerungsberechnungseinheit 12 berechnet wurden,
wird durch die Rauschbestimmungseinheit 13 bestimmt, ob
das Eingangssignal ein Rauschen ist, oder nicht (ein Kennzeichen
des Eingangssignals), und zwar auf Basis der Mehrzahl von durch
die Verzögerungsberechnungseinheit 12 berechneten
Verzögerungen
(S13). Insbesondere wird, wenn ein Zustand, der die in der oben
stehenden Gleichung (2) dargestellte Bedingung erfüllt, für eine vorbestimmte
Zeit andauert, bestimmt, dass das Eingangssignal kein Rauschen ist.
Umgekehrt wird, wenn ein Zustand, der die in Gleichung (2) dargestellte
Bedingung erfüllt,
nicht für
einen festen Zeitraum fortdauert, bestimmt, dass das Eingangssignal
ein Rauschen ist.
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Nachdem
durch die Rauschbestimmungseinheit 13 bestimmt wurde, ob
das Eingangssignal ein Rauschen ist, oder nicht, wird die Entscheidung
für die
Aktivität
in Bezug auf das Eingangssignal durch die Ton/Stille-Bestimmungseinheit 14 durchgeführt, und
zwar auf Basis des durch die Rauschbestimmungseinheit 13 erhaltenen
Bestimmungsergebnisses und des Eingangssignals (S14). Insbesondere
wird bei der Entscheidung über
die Aktivität
in Bezug auf das Eingangssignal das durch die Rauschbestimmungseinheit 13 erhaltene
Bestimmungsergebnis und das Ergebnis der Analyse des Eingangssignals
(Leistung, Spektrumshüllkurve
(Spectrum Evelope), Anzahl von Nulldurchgängen, etc.) verwendet.
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Als
Nächstes
wird die Funktion und die Wirkung der Aktivitätsbestimmungseinrichtung gemäß dieser Ausführungsformn
beschrieben. Bei der Aktivitätsbestimmungseinrichtung 1 gemäß dieser
Ausführungsform berechnet
die Verzögerungsberechnungseinheit 12 eine
Mehrzahl von Verzögerungen
t_max1 bis t_maxM, bei denen die Autokorrelationswerte Maxima werden,
und die Rauschbestimmungseinheit 12 bestimmt, ob das Eingangssignal
ein Rauschen ist, oder nicht, und zwar auf Basis der Mehrzahl von
Verzögerungen
t_max1 bis t_maxM, und die Aktivitätsbestimmungseinheit 14 führt die
Bestimmung der Aktivität
auf Basis des von der Rausch bestimmungseinheit 13 erhaltenen
Bestimmungsergebnisses durch. Somit wird ermöglicht, die Entscheidung über die
Aktivität
in Bezug auf das Eingangssignal unter Berücksichtigung einer Mehrzahl
von im Eingangssignal enthaltenen periodischen Komponenten durchzuführen. Als
Ergebnis wird eine Aktivitätsbestimmung
eines Eingangssignals ermöglicht,
das Signale enthält,
die viele aperiodische Komponenten und/oder eine Mehrzahl von unterschiedlichen
periodischen Komponenten enthalten.
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Außerdem führt bei
der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 1 gemäß dieser
Ausführungsform
die Aktivitätsbestimmungseinheit 14 die
Bestimmung der Aktivität
in Bezug auf das betreffende Eingangssignal unter Verwendung nicht
nur des durch die Rauschbestimmungseinheit 13 erhaltenen
Bestimmungsergebnisses, sondern auch des Eingangssignals durch.
Somit lässt
sich eine feinere Bestimmungsprozedur als im Vergleich zu dem Fall
bewerkstelligen, bei dem die Bestimmung der Aktivität in Bezug
auf das Eingangssignal unter Verwendung lediglich des durch die
Rauschbestimmungseinheit 13 erhaltenen Bestimmungsergebnisses
erfolgt. Das heißt,
es wird beispielsweise möglich,
eine derartige Bestimmungsprozedur einzubeziehen, dass, auch wenn
von der Rauschbestimmungseinheit 13 entschieden wird, dass
das Eingangssignal ein Rauschen ist, entschieden wird, dass das
Eingangssignal aktiv ist, wenn die Historie des Eingangssignals
eine feste Bedingung erfüllt.
In diesem Zusammenhang kann die Aktivitätsbestimmungseinheit 14 derart
konfiguriert sein, dass die Bestimmung der Aktivität in Bezug
auf das Eingangssignal ohne Verwendung des Analyseergebnisses des Eingangssignals
erfolgt, sondern lediglich unter Verwendung des durch die Rauschbestimmungseinheit 13 erhaltenen
Bestimmungsergebnisses. In diesem Fall kann die zuvor beschriebene
feinere Bestimmungsprozedur nicht einbezogen werden, und die Bestimmungsprozedur
wird einfach.
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Außerdem berechnet
bei der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 1 gemäß dieser
Ausführungsform
die Verzögerungsberechnungseinheit 12 eine
Mehrzahl von Verzögerungen
in der Reihenfolge der Größe in Bezug
auf den Autokorrelationswert, wenn die Mehrzahl von Verzögerungen
berechnet werden. Somit können, im
Ver gleich zum Fall der Verwendung eines anderen Berechnungsverfahrens,
eine Mehrzahl von Verzögerungen
problemlos berechnet werden.
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Zweite Ausführungsformn
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Als
Nächstes
wird eine Aktivitätsbestimmungsvorrichtung
der zweiten Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Als Erstes
wird die Konfiguration der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform
erläutert. 4 ist
ein Konfigurationsdiagramm der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform.
Die Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 2 gemäß dieser Ausführungsform
unterscheidet sich von der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 1 der
zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform
darin, dass die Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 2 weiter
eine Rauschschätzeinheit 21 (Rauschschätzeinrichtung)
aufweist, welche ein Rauschen aus einem Eingangssignal schätzt, und
die Aktivitätsbestimmungseinheit 22 die
Bestimmung der Aktivität
unter Verwendung eines Rauschens durchführt, das durch die Rauschschätzeinheit 21 geschätzt wird.
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Die
Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 2 ist
funktionell so konfiguriert, dass sie, wie in 4 dargestellt,
mit einer Autokorrelations-Berechnungseinheit 11, einer
Verzögerungsberechnungseinheit 12,
einer Rauschbestimmungseinheit 13, einer Rauschschätzeinheit 21 und
einer Aktivitätsbestimmungseinheit 22 versehen
ist. Die Autokorrelations-Berechnungseinheit 11, die Verzögerungsberechnungseinheit 12 und
die Rauschbestimmungseinheit 13 weisen Funktionen ähnlich denen
der Autokorrelations-Berechnungseinheit 1, der Verzögerungsberechnungseinheit 12 bzw.
der Rauschbestimmungseinheit 13 der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 1 der
ersten Ausführungsform
auf.
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Die
Rauschschätzeinheit
21 schätzt ein
Rauschen aus einem Eingangssignal. Insbesondere schätzt die
Rauschschätzeinheit
21 ein
Rauschen beispielsweise gemäß der folgenden
Gleichung (3).
wobei "noise" ein geschätztes Rauschen, "Input" ein Eingangssignal, "n" ein Index ist, der ein Frequenzband repräsentiert, "m" ein Index ist, der eine Zeit (frame)
repräsentiert
und "α" ein Koeffizient
ist. Das heißt,
noise
m(n) repräsentiert ein geschätztes Rauschen
zu einer Zeit (frame) m im n-ten Frequenzband. Die Rauschschätzeinheit
21 ändert den
Koeffizienten α in
der oben angegebenen Gleichung (3) in Übereinstimmung mit dem durch
die Rauschbestimmungseinheit
13 erhaltenen Bestimmungsergebnis.
Das heißt,
wenn von der Rauschbestimmungseinheit
13 bestimmt wird,
dass das Eingangssignal kein Rauschen ist, setzt die Rauschschätzeinheit
21 den
Koeffizienten α in
der oben angegebenen Gleichung (3) auf 0 oder einen Wert α1 nahe 0,
derart, dass keine Vergrößerung der
Leistung des geschätzten
Rauschens verursacht wird. Wenn andererseits von der Rauschbestimmungseinheit
13 bestimmt
wird, dass das Eingangssignal ein Rauschen ist, setzt die Rauschschätzeinheit
21 den
Koeffizienten α in
der oben angegebenen Gleichung (3) auf 1 oder einen Wert α2 (α2 > α1) nahe 1, so dass verursacht
wird, dass das geschätzte
Rauschen nahe dem Eingangssignal ist. Die Rauschschätzeinheit
21 kann
so ausgelegt sein, dass sie das Schätzen eines Rauschens aus dem
Eingangssignal unter Verwendung einer Prozedur außer der
zuvor beschriebenen Prozedur durchführt.
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Die
Aktivitätsbestimmungseinheit 22 führt die
Bestimmung der Aktivität
auf Basis des durch die Rauschbestimmungseinheit 13 erhaltenen
Bestimmungsergebnisses, des Eingangssignals und des durch die Rauschschätzeinheit 21 geschätzten Rauschens
durch. Insbesondere berechnet die Aktivitätsbestimmungseinheit 22 beispielsweise
einen Rauschabstand (genauer gesagt den integrierten Wert oder einen
Mittelwert von Rauschabständen
in Frequenzbändern)
aus dem durch die Rauschschätzeinheit 21 geschätzten Rauschen
und dem Eingangssignal. Außerdem
vergleicht die Aktivitätsbestimmungseinheit 22 den
berechneten Rauschabstand und einen vorbestimmten Schwellenwert,
und entscheidet, dass das Eingangssignal in einem Zustand mit vorhandenem
Ton ist, wenn der Rauschabstand größer als der Schwellenwert ist,
oder dass das Eingangssignal in einem stillen Zustand (in einem
Zustand ohne vorhandenen Ton) ist, wenn der Rauschabstand gleich
groß oder
kleiner als der Schwellenwert ist. Der Schwellenwert wurde derart
festgelegt, dass er mit dem durch die Rauschbestimmungseinheit 13 erhaltenen
Bestimmungsergebnis variiert. Das heißt, der Schwellenwert wurde,
in dem Fall, bei dem die Rauschbestimmungseinheit 13 entscheidet,
dass ein Eingangssignal "kein
Rauschen" ist, so
festgelegt, dass es kleiner ist als in dem Fall, bei dem die Rauschbestimmungseinheit 13 bestimmt,
dass das Eingangssignal ein Rauschen ist. Aus diesem Grund nimmt
in dem Fall, bei dem die Rauschbestimmungseinheit 13 bestimmt,
dass das Eingangssignal kein Rauschen ist, nimmt die Wahrscheinlichkeit
zu, dass geringe Rauschabstände
aufweisende Signale (d. h. Signale, die im Rauschen "vergraben" sind, als Sprachtonsignale
extrahiert werden. Die Ton/Stille-Bestimmungseinheit 22 kann
so ausgelegt sein, dass die Bestimmung, ob sich das Eingangssignal
in einem Zustand mit vorhandenem Ton oder einem stillen Zustand
befindet, unter Verwendung einer Prozedur außer der zuvor beschriebenen
Prozedur erfolgt. Das heißt,
die Auslegung kann derart sein, dass die zuvor erwähnten Schwellenwerte
ungeachtet des durch die Rauschbestimmungseinheit 13 erhaltenen
Bestimmungsergebnisses auf den gleichen Wert gesetzt werden, und
die Aktivitätsbestimmungseinheit 21 kann
die Bestimmung für
die Aktivität
in Bezug auf das Eingangssignal auf Basis des Eingangssignals und
des durch die Rauschschätzeinheit 21 geschätzten Rauschens
durchführen.
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Als
Nächstes
wird die Funktionsweise der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform
beschrieben. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das
die Funktionsweise der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung
dieser Ausführungsform
zeigt. Die Schritte, bei denen Autokorrelationswerte berechnet (S11),
Verzögerungen
t_max1 bis t_maxM berechnet werden (S12), und eine Entscheidung
erfolgt, ob ein Signalzustand ein Rauschen ist oder nicht (S13),
sind ähnlich
denen der Ton/Stille-Bestimmungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsformn.
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Nach
den Schritten S11 bis S13 wird ein Rauschen aus dem Eingangssignal
durch die Rauschbestimmungseinheit 21 geschätzt (S21).
Insbesondere wird ein Rauschen gemäß der oben angegebenen Gleichung (3)
geschätzt.
Der Koeffizient α in
der oben angegebenen Gleichung (3) variiert mit dem durch die Rauschbestimmungseinheit 13 erhaltenen
Bestimmungsergebnis. Das heißt,
wenn von der Rauschbe stimmungseinheit 13 bestimmt wird,
dass das Eingangssignal kein Rauschen ist, wird der Koeffizienten α in der oben
angegebenen Gleichung (3) auf 0 oder einen Wert α1 nahe 0 gesetzt, derart, dass
die Leistung des geschätzten
Rauschens nicht vergrößert wird.
Wenn andererseits von der Rauschbestimmungseinheit 13 bestimmt
wird, dass das Eingangssignal ein Rauschen ist, wird der Koeffizienten α in der oben
angegebenen Gleichung (3) auf 1 oder einen Wert α2 (α2 > α1)
nahe 1 gesetzt, so dass verursacht wird, dass das geschätzte Rauschen
nahe dem Eingangssignal ist. Der Schritt, bei dem Rauschen geschätzt wird
(S21), ist nicht darauf eingeschränkt, dass er nach den Schritten
S11 bis S13 durchgeführt
wird, sondern kann parallel zu den Schritten S11 bis S13 durchgeführt werden.
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Nachdem
ein Rauschen durch die Rauschschätzeinheit 21 geschätzt wurde,
erfolgt die Entscheidung über
die Aktivität
in Bezug auf das Eingangssignal durch die Aktivitätsbestimmungseinheit 22 auf
Basis des durch die Rauschbestimmungseinheit 13 erhaltenen
Bestimmungsergebnisses, des Eingangssignals, und des durch die Rauschschätzeinheit 21 geschätzten Rauschens
(S22). Insbesondere wird beispielsweise ein Rauschabstand aus dem
durch die Rauschschätzeinheit 21 geschätzten Rauschen
und dem Eingangssignal berechnet, und der berechnete Rauschabstand
wird mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen. Dann wird
bestimmt, dass das Eingangssignal aktiv ist, wenn der Rauschabstand
größer als
der Schwellenwert ist, oder dass das Eingangssignal inaktiv ist,
wenn der Rauschabstand gleich groß oder kleiner ist als der
Schwellenwert.
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Als
Nächstes
wird der Effekt der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung
gemäß dieser
Ausführungsform beschrieben.
Die Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 2 gemäß dieser
Ausführungsform
hat, zusätzlich
zum Effekt der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 1 der
zuvor beschriebenen Ausführungsform,
einen Vorteil wie nachfolgend beschrieben. Das heißt, bei
der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 2 führt die
Rauschschätzeinheit 21 ein
Schätzen
eines Rauschens aus einem Eingangssignal durch, und die Aktivitätsbestimmungseinheit 22 bestimmt,
ob das Eingangssignal aktiv oder inaktiv ist, und zwar auf Basis
des durch die Rauschbestimmungseinheit 13 erhaltenen Bestimmungsergebnisses,
des Eingangssignals und des durch die Rauschschätzeinheit 21 geschätzten Rauschens.
Somit wird ermöglicht,
in genauer Weise zu bestimmen, ob ein Eingangssignal in einem Zustand
mit vorhandenem Ton oder in einem Stimmenzustand ist, und zwar auf
Basis des Rauschabstandes. Außerdem ändert die
Rauschschätzeinheit 21 den
Koeffizienten α der
Rauschschätzgleichung (oben
beschriebene Gleichung (3)) gemäß dem durch
die Rauschbestimmungseinheit 13 erhaltenen Bestimmungsergebnis,
und dadurch wird es möglich,
genauer zu bestimmen, ob sich ein Eingangssignal in einem Zustand
mit vorhandenem Ton oder in einem stillen Zustand befindet.
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Dritte Ausführungsform
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Als
Nächstes
wird eine Aktivitätsbestimmungsvorrichtung
der dritten Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 6 ist
ein Konfigurationsdiagramm der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform.
Die Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 3 gemäß dieser
Ausführungsform
unterscheidet sich von der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 2 der
zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform
darin, dass die Rauschschätzeinheit 31 das
Verfahren des Schätzens
eines Rauschens auf Basis des durch die Aktivitätsbestimmungseinheit 22 erhaltenen
Bestimmungsergebnisses ändert.
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Die
Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 3 ist
funktionell so konfiguriert, dass sie, wie in 6 dargestellt,
eine Autokorrelations-Berechnungseinheit 11, eine Verzögerungsberechnungseinheit 12,
eine Rauschbestimmungseinheit 13, eine Rauschschätzeinheit 31 und
eine Ton/Stille-Bestimmungseinheit 22 aufweist. Die Autokorrelations-Berechnungseinheit 11,
die Verzögerungsberechnungseinheit 12,
die Rauschbestimmungseinheit 13 und die Ton/Stille-Bestimmungseinheit 22 weisen
Funktionen ähnlich
denen der Autokorrelations-Berechnungseinheit 1, der Verzögerungsberechnungseinheit 12,
der Rauschbestimmungseinheit 13 bzw. der Ton/Stille-Bestimmungseinheit 22 der
Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 2 der
zweiten Ausführungsform auf.
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Die
Rauschschätzeinheit 31 schätzt ein
Rauschen aus einem Eingangssignal, ähnlich wie die Rauschschätzeinheit 21 der
Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 2.
Jedoch ändert
die Rauschschätzeinheit 31 das
Verfahren des Schätzens
eines Rauschens insbesondere auf Basis des durch die Aktivitätsbestimmungseinheit 22 erhaltenen
Bestimmungsergebnisses. Insbesondere führt die Rauschschätzeinheit 31 als
Erstes ein Schätzen
eines Rauschens gemäß der oben
angegebenen Gleichung (3) durch. Danach gibt die Rauschschätzeinheit 31 einen
Wert, der durch Multiplizieren des gemäß Gleichung (3) berechneten
Rauschens mit einem Koeffizienten β erhalten wird, der gemäß der Historie
des durch die Aktivitätsbestimmungseinheit 22 erhaltenen Bestimmungsergebnisses
bestimmt wird, als ein endgültiges
Rauschen aus. Beispielsweise macht die Rauschschätzeinheit 21 das Signal
dadurch markant, dass sie den Koeffizienten β auf einen Wert kleiner als 1
festlegt, wenn die Aktivitätsbestimmungseinheit 22 für länger als
ein fester Zeitraum kontinuierlich das Bestimmungsergebnis, dass
das Signal ein Sprachtonsignal ist, ausgibt, und setzt in anderen
Fällen
den Koeffizienten β auf
1 fest. Es ist möglich,
dass die Rauschschätzeinheit 31 das
Verfahren zum Schätzen
eines Rauschens unter Verwendung einer Prozedur außer der
zuvor beschriebenen Prozedur ändert.
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Die
Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 3 gemäß dieser
Ausführungsform
weist den nachfolgend beschriebenen Vorteil auf, und zwar zusätzlich zum
Vorteil der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 2 der
zuvor beschriebenen Ausführungsform.
Das heißt,
in der Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 3 ändert die
Rauschschätzeinheit 31 das
Verfahren zum Schätzen
eines Rauschens auf Basis des durch die Aktivitätsbestimmungseinheit 22 erhaltenen
Bestimmungsergebnisses. Somit kann eine detailliertere Bestimmungsprozedur
einbezogen werden. Das heißt,
beispielsweise versucht die Aktivitätsbestimmungseinheit 22,
den Pegel eines Rauschens, das durch die Rauschschätzeinheit 31 geschätzt wurde,
aktiv zu vermindern, wenn fortgesetzt entschieden wird, dass ein
Eingangssignal ein Sprachtonsignal ist, und dadurch werden die Signalkomponenten gegenüber dem
Rauschen hervorgehoben.
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Die
Verzögerungsberechnungseinheit 12 der
Aktivitätsbestimmungsvorrichtung 1, 2 oder 3 kann
ausgelegt sein, um eine Mehrzahl von Verzögerungen unter Verwen dung einer
nachfolgend dargestellten Prozedur zu berechnen. Das heißt, die
Verzögerungsberechnungseinheit
teilt ein Verzögerungsbeobachtungsintervall
in eine Mehrzahl von Intervallen und berechnet eine Verzögerung,
bei welcher der Autokorrelationswert, in jedem der Mehrzahl von
Intervallen, am größten wird.
In diesem Fall wird bestimmt, dass die Mehrzahl von Intervallen
2i-1·min_t
bis 2i·min_t
ist (i: natürliche
Zahl), wobei min_t die kürzeste
Verzögerung
im Intervall ist.
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Insbesondere
teilt, wie in 7 dargestellt, die Verzögerungsberechnungseinheit 12 ein
Verzögerungsbeobachtungsintervall
zwischen min_t und max_t, unter Verdoppeln der Zugriffswerte, in
eine Mehrzahl von Intervallen auf, beispielsweise min_t bis 2·min_t,
2·min_t
bis 4·min_t,
und 4·min_t
bis 8·min_t.
Danach wird eine Verzögerung
t_max1, bei welcher der Autokorrelationswert im Intervall zwischen
min_t und 2·min_t
am größten wird,
eine Verzögerung
t_max2, bei welcher der Autokorrelationswert im Intervall zwischen
2·min_t und
4·min_t
am größten wird,
eine Verzögerung
t_max3, bei welcher der Autokorrelationswert im Intervall zwischen
4·min_t
und 8·min_t
am größten wird,
nacheinander berechnet (hier ist der Fall von M = 3 beschrieben). Beispielsweise
wird im Fall von AMR, da min_t den Wert 18 hat, eine Verzögerung,
bei welcher der Autokorrelationswert am größten wird, in jedem der Intervalle
[18, 35], [36, 71] und [72, 143] erhalten.
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Eine
derartige Intervallunterteilung für ein periodisches Signal erlaubt,
dass Verzögerungen,
die dem Doppelten der Periode des periodischen Signals entsprechen,
in effizienter Weise erfasst werden, und dadurch ist es möglich, genauer
zu entscheiden, ob das Signal ein Sprachtonsignal oder ein stummes
Signal ist.
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Die
Erfindung ist, beispielsweise bei Mobiltelefonkommunikation oder
Internet-Telefonie,
auf eine Aktivitätsbestimmungsvorrichtung
anwendbar, die bestimmt, ob ein Intervall ein Tonintervall, bei
dem ein Eingangssignal einen Ton enthält, oder ein stilles Intervall
ist, bei dem es nicht erforderlich ist, irgendwelche Informationen
zu übertragen.
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Aus
der somit beschriebenen Erfindung geht klar hervor, dass die Ausführungsformen
der Erfindung auf viele Arten variiert werden können. Derartige Variationen
sind nicht als eine Abweichung vom Schutzumfang der Erfindung zu
betrachten, und bei allen derartigen Modifikationen versteht es
sich, wie für
einen Fachmann offensichtlich ist, dass sie im Schutzumfang der
folgenden Ansprüche
enthalten sind.
