DE69830918T2

DE69830918T2 - Verfahren und system zur empfangsseitigen auswertung der qualität eines digitalen signals z.b. eines digitalen ton- und bildsignals

Info

Publication number: DE69830918T2
Application number: DE69830918T
Authority: DE
Inventors: Denis Masse; Jamal Baina
Original assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Current assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2018-10-13
Also published as: WO1999020017A1; ATE300133T1; CA2305983C; JP2001520481A; JP4122131B2; EP1025667A1; US6549757B1; FR2769777B1; CA2305983A1; FR2769777A1; DE69830918D1; EP1025667B1

Description

Die Übermittlung von Informationen jeglicher Art ist heutzutage ein wesentlicher Bestandteil des wirtschaftlichen und kulturellen Lebens.
Gegenstand der immer mehr auf die Übertragung digitaler Signale ausgerichteten Übertragungstechniken ist eine Reduzierung der Übertragungsraten durch Codierung und Kompression und Decodierung und Dekompression, um die Übertragungsnetze nicht zu überlasten und somit eine möglichst optimale Nutzung dieser Netze zu ermöglichen, wobei jedoch gleichzeitig eine hohe Übertragungsqualität gewahrt bleibt.
In dem speziellen Bereich der Übertragung von digitalen Signalen wie zum Beispiel digitalen Ton-/Bildsignalen äußert sich der Begriff Qualität des übertragenen Signals im Wesentlichen in einer subjektiven Qualität des Signals. Bei einem digitalen Tonschallsignal oder Ton-/Bildschallsignal besteht die subjektive Qualität dieses codierten/decodierten Schallsignals aus einer mit Hilfe subjektiver Tests beurteilten Qualität. Diese subjektiven Tests bestehen im Wesentlichen darin, diesem codierten/decodierten Schallsignal eine Bewertung zuzuordnen, indem dessen Güte durch eine Reihe von Zuhörern beurteilt wird.
Bewertungen der Qualität eines Signals sind allgemein nach dem Stand der Technik in den Dokumenten WO-95/12178, FR-2713425, US-5619532, WO-96/31009 und WO/96/17454 beschrieben.
In Zusammenhang mit der Durchführung von Techniken zur digitalen Kompression von digitalen Tonsignalen wurden verschiedene psychoakustische Modelle entwickelt. Diese Modelle haben ferner die Durchführung von objektiven, perzeptionsbasierten Messverfahren ermöglicht, wodurch die subjektive Qualität der codierten, digitalen Tonsignale beurteilt werden konnte.
Diese objektiven, perzeptionsbasierten Messverfahren funktionieren alle nach dem gleichen Prinzip, das darin besteht, das codierte/decodierte Tonsignal mit dem Ursprungssignal zu vergleichen. Das Ursprungssignal wird von dem digitalen Tonsignal vor der Codierung und Kompression gebildet und wird auch als Referenz-Signal bezeichnet. Zur Durchführung der vorstehend genannten Verfahren wird demnach ein Referenz-Signal benötigt, das überdies mit dem zu prüfenden digitalen Tonsignal fein synchronisiert sein muss. Derartige Anforderungen können durch Simulation einfach erfüllt werden, um zum Beispiel ein Codierverfahren auf Programmbasis zu bewerten oder bei der Übertragung durch Ausstrahlung eines digita len Tonsignals oder Ton-/Bildsignals während des Sendevorgangs des Signals, um die objektive Qualität eines übertragenen codierten Signals zu beurteilen. In letzterem Fall verfügt man notwendigerweise über ein Ursprungssignal, und es ist möglich, die Verzögerung zu bestimmen, die durch den Vorgang eingeleitet wurde, der das Erzeugen des codierten Signals ermöglicht, um dieses Signal, nämlich das zu testende Signal, und das Referenz-Signal fein zu resynchronisieren. Dies ist jedoch keineswegs beim Empfang des digitalen Tonsignals oder Ton-/Bildsignals während dieser Übertragung der Fall. Das einzige Mittel zum Bewerten der Qualität eines ausgestrahlten Signals besteht im Falle eines digitalen Tonsignals derzeit im Abhorchen des Signals, um dessen subjektive Qualität zu bewerten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den vorstehend genannten Nachteil zu beheben, um die Anwendung des Verfahrens zum direkten Bewerten der Übertragungsqualität eines ausgestrahlten digitalen Signals beim Empfang und von objektiven, perzeptionsbasierten Messungen im speziellen Fall eines digitalen Ton- oder Ton-/Bildsignals zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Durchführung eines Verfahrens zum Bewerten der Qualität eines digitalen Signals gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung eignet sich für die Übertragung von digitalen Signalen auf terrestrischem Wege oder über Satellit, insbesondere im Fall von Tonsignalen und/oder Ton-/Bildsignalen wie zum Beispiel Fernseh- oder Radiosignalen.
Eine ausführlichere Beschreibung des Verfahrens und des Systems zum empfangsseitigen Bewerten der Qualität eines digitalen Signals, die beide Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, folgt nun nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine Gesamtübersicht, die die Durchführung des erfindungsgegenständlichen Verfahrens zeigt;
2a ein Detail der spezifischen Durchführung des erfindungsgegenständlichen Verfahrens zum Bewerten der Übertragungsqualität in Echtzeit auf diskrete oder diskontinuierliche Weise;
2b ein Detail der spezifischen Durchführung des erfindungsgegenständlichen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform, die eine Bewertung der Übertragungsqualität in Echtzeit auf im Wesentlichen kontinuierliche Weise ermöglicht;
2c in veranschaulichender Weise ein spezifisches Beispiel eines Zeitverhältnisses zwischen einem zu bewertenden, empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal und einem empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signal, wodurch eine kontinuierliche Berechnung des Abstands zwischen diesen beiden Signalen möglich ist;
2d in veranschaulichender Weise ein Verfahren zur Feinsynchronisierung zwischen dem empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signal und dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal, wodurch es möglich ist, ein Zeitverhältnis zwischen diesen Signalen herzustellen, wie dies zum Beispiel in 2c dargestellt ist;
2e ein nicht einschränkendes Verfahren, das es erlaubt, den Schritt zum Berechnen des Abstands zwischen dem empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signal und dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal auszuführen, wie in 1 dargestellt;
2f eine Ausführungsvariante des in 2e dargestellten Verfahrens, die ausgeführt wird, wenn das Referenz-Signal von einem beim Senden berechneten Signal des Leistungsspektrums gebildet wird;
3a und 3b in einem Übertragungsnetz zur Ausstrahlung eines digitalen Signals eine auf der Sendeseite angeordnete Vorrichtung zum empfangsseitigen Bewerten der Sendequalität dieses digitalen Signals in einer ersten bzw. zweiten Ausführungsform;
3c in einem Übertragungsnetz zur Ausstrahlung eines digitalen Signals eine auf der Empfangsseite angeordnete Vorrichtung zum empfangsseitigen Bewerten der Sendequalität dieses digitalen Signals;
3d ein Ausführungsdetail aus 3c.
Es folgt nun unter Bezugnahme auf 1 eine ausführlichere Beschreibung des Verfahrens zum empfangsseitigen Bewerten der Qualität eines digitalen Signals, welches Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
Allgemein wird darauf hingewiesen, dass das erfindungsgegenständliche Verfahren zur Anwendung für jede Art von digitalem Signal geeignet ist, insbesondere jedoch für digitale Ton-/Bildsignale wie zum Beispiel Fernsehsignale, die herkömmlicherweise einen Tonbestandteil aufweisen, der im Rahmen der Darstellung des erfindungsgegenständlichen Verfahrens als digitales Tonsignal angesehen wird. Es kann auch unter Bedingungen, auf die nachstehend in der Beschreibung noch eingegangen wird, auf den Bildteil digitaler Bildsignale angewandt werden.
Das erfindungsgegenständliche Verfahren ist dazu bestimmt, in jedem Netz zum Senden eines derartigen Signals durchgeführt zu werden, wobei dieses digitale Signal folglich ausgehend von einem Ursprungssignal gesendet wird, das die übertragene Information transportiert. Das Netz zum Übertragen bzw. Ausstrahlen dieses digitalen Signals gilt somit als durch jedes terrestrische Netz oder Satellitennetz gebildet, das das Ausstrahlen dieses digitalen Signals von einem Sendekopf aus sowie den Empfang dieses digitalen Signals von wenigstens einer spezifischen Empfangsstelle aus ermöglicht. Die Merkmale der Übertragungsart dieser Netzart auf terrestrischem Wege und/oder über Satellit sind nach dem Stand der Technik bekannt und werden daher nicht näher beschrieben.
Auf diese Weise verfügt man am Sendekopf des Netzes über ein Ursprungssignal, das von einem Basisband-Signal des zu übertragenden Signals sowie einem eigentlichen digitalen Signal gebildet werden kann, das auf herkömmliche Weise digitalisiert ist, um die Übertragung durch Ausstrahlung dieses Signals terrestrisch oder über Satellit zu ermöglichen.
Wie in 1 dargestellt, verfügt man gemäß dem erfindungsgegenständlichen Verfahren am Sendekopf des Netzes in einem Schritt 1000 nicht nur über ein mit so bezeichnetes Ursprungssignal sondern auch über ein eigentliches digitales Signal, das daher mit sn bezeichnet ist.
Gemäß derselben 1 besteht das erfindungsgegenständliche Verfahren darin, beim Senden ein mit ref gekennzeichnetes Referenz-Signal in einem Schritt 1001 zu erzeugen, das für das Ursprungssignal repräsentativ ist. Mit für das Ursprungssignal repräsentatives Referenz-Signal ist gemeint, dass das Referenz-Signal dieses Ursprungssignal wenigstens zum Teil oder bestimmte spezifische Merkmale davon wiedergibt.
Es versteht sich insbesondere, dass das Referenz-Signal auf diese Weise durch Abtasten, so wie nachstehend in der Beschreibung noch erläutert, entweder des eigentlichen Ursprungsignals oder des vorstehend genannten digitalen Signals erzielt werden kann, wobei das digitale Signal selbst per definitionem für das Ursprungssignal repräsentativ ist.
Nach dem Schritt zum Erzeugen eines Referenz-Signals sref besteht das erfindungsgegenständliche Verfahren anschließend darin, das digitale Signal sn und das Referenz-Signal sref in einem Schritt 1002 gemeinsam auszustrahlen.
Was den Vorgang der gemeinsamen Ausstrahlung des digitalen Signals sn und des Referenz-Signals anbelangt, so wird daraufhin gewiesen, dass Letzteres in dem Bitstrom eingefügt werden kann, aus dem zum Beispiel das auszustrahlende digitale Signal besteht.
Es versteht sich, dass in einer einfachen Durchführungsart des erfindungsgegenständlichen Verfahrens das Referenz-Signal durch bestimmte Stichproben des digitalen Signals sn gebildet werden kann, wobei diese Stichproben des digitalen Signals sn in einer bestimmten Zeitspanne bzw. in einem bestimmten Zeitfenster des digitalen Signals vorgenommen und an spezifischen Stellen des Bitstroms, aus dem das auszustrahlende digitale Signal besteht, eingefügt werden.
Wird das digitale Signal zu Beginn zum Beispiel durch ein digitales Fernsehsignal gebildet, so kann das Referenz-Signal demnach zum Beispiel in nicht einschränkender Weise durch Verwendung von privaten Zusatzdatenbits, die zum Übertragen von Daten vorgesehen sind, in den MPEG-Strom eingefügt werden.
Beim Senden verfügt man demnach über ein Signalgemisch, das von einem resultierenden Bitstrom gebildet ist, bestehend aus dem das auszustrahlende digitale Signal sn bildenden Bitstrom, in den das Referenz-Signal sref eingefügt wurde.
Nachdem diese Signale alle somit durch Ausstrahlung übertragen worden sind, besteht das erfindungsgegenständliche Verfahren auf der Empfangsseite an der Empfangsstelle des vorstehend genannten Sendenetzes ferner darin, den Empfang des digitalen Signals und des Referenz-Signals vorzunehmen, die beide auf diese Weise gesendet wurden.
Mit Bezug auf 1 verfügt man somit in einem Schritt 2000 auf der Empfangsseite über das empfangene ausgestrahlte digitale Signal snr und das empfangene ausgestrahlte Referenz-Signal, das daher mit srefr bezeichnet ist.
Infolge des Vorgangs des Einfügens des Referenz-Signals sref in das digitale Signal sn, sind das empfangene ausgestrahlte digitale Tonsignal snr und das empfangene ausgestrahlte Referenz-Signal srefr, die in dem vorstehend genannten Schritt 2000 bereitstehen, natürlich nicht genau genug synchronisiert, um die unmittelbare Durchführung eines Vorgangs zum Bewerten der Übertragungsqualität des vorstehend genannten digitalen Signals zu ermöglichen.
Daher besteht das erfindungsgegenständliche Verfahren ferner auf der Empfangsseite in einem Schritt 2001, wie in 1 dargestellt, darin, das empfangene ausgestrahlte digitale Signal snr und das empfangene ausgestrahlte Referenz-Signal srefr zu synchronisieren und anschließend in einem Schritt 2002 einen Abstandswert zu berechnen, wobei dieser Abstandswert als der Identitätsunterschied definiert ist, der das empfangene ausgestrahlte digitale Signal snr von dem empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signal srefr trennt. Der Abstandswert ist in 1 mit D gekennzeichnet.
Auf den Schritt 2002 zum Berechnen des Abstandswertes D folgt dann ein Schritt 2003, der darin besteht, anhand des Kriteriums des vorstehend genannten Abstandswertes D einen Qualitätswert Q gemäß einem vorbestimmten Kriterium zuzuweisen.
Nachfolgend werden nun Beispiele spezifischer Ausführungsformen der Schritte zum Durchführen des erfindungsgegenständlichen Verfahrens angeführt.
Strebt man die Durchführung einer nicht kontinuierlichen Bewertung in Echtzeit der Sendequalität eines digitalen Signals an, kann der Schritt 1001 zum Erzeugen eines Referenz-Signals zum Beispiel darin bestehen, eine beliebige Sequenz des digitalen Signals zu erzeugen. Diese beliebige Sequenz kann vorzugsweise Bestandteil des Ursprungssignals sein. Unter diesen Umständen wird der Schritt 2002 zum Berechnen des Abstandswertes, das heißt des Identitätsunterschiedes zwischen dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal und dem empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signal, zwischen diesem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal und der beliebigen Sequenz vorgenommen. In 2a ist die Durchführung durch Abtasten zum Beispiel des Ursprungssignals in einem Schritt 1001a dargestellt, wodurch es möglich ist, die in der vorangehenden Figur mit SA bezeichnete beliebige Sequenz zu erzeugen.
Die beliebige Sequenz SA kann notfalls durch eine a priori bekannte Sequenz gebildet werden, die vor ihrer Ausstrahlung gespeichert werden kann. Derartige Sequenzen, wie zum Beispiel Vorspann-Sequenzen, gegebenenfalls Werbe-Sequenzen oder in Fernsehprogrammen unter der Bezeichnung "Jingle" bekannte Sequenzen werden mehrmals am Tag gesendet und können folglich vorher gespeichert werden. Unter diesen Umständen kann der Schritt zum Übertragen des Referenz-Signals sogar im Wesentlichen unterbleiben, wobei die Berechnung des Abstandswertes in Schritt 2002 unter Zugrundelegung einer Aufzeichnung oder einer Speicherung dieser beliebigen Sequenz SA beim Empfang erfolgen kann.
Zur Bewertung der Sendequalität eines ausgestrahlten digitalen Signals in Echtzeit beim Senden kann hingegen in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Schritt zum Erzeugen des Referenz-Signals 1001, wie in 2b dargestellt, darin bestehen, ein Abtasten des Ursprungssignals oder vorzugsweise des digitalen Signals sn in einem Schritt 1001a' in bestimmten aufeinander folgenden Abschnitten oder Fenstern mit beliebiger Zeitdauer durchzuführen, wobei jedes Fenster in der vorstehend genannten 2b mit F_i gekennzeichnet ist. Die aufeinander folgenden Fenster sind in der vorstehend genannten 2b mit F_i-1, F_i, F_i+1 bezeichnet.
Auf Schritt 1001a' zum Abtasten des Ursprungssignals oder des digitalen Signals sn folgt dann ein Schritt 1001b', der darin besteht, eine Auswahl eines Fensters aus M vorzunehmen, wobei M ein gegebener ganzer Wert ist, um das Referenz-Signal sref zu bilden.
Bei einer Ausführungsform, bei der ein Fenster aus M = 4 aufeinander folgenden Fenstern, F_i-M, F_i, F_i+M, durch sukzessive Speicherung berücksichtigt wird, um auf diese Weise das Referenz-Signal sref zu bilden, sind die ausgewählten Fenster in dem in 2b dargestellten Beispiel gestrichelt dargestellt. Die vorstehend genannten Zeitabschnitte oder -fenster werden dann gemeinsam mit dem digitalen Signal sn gesendet, um das gemeinsam mit diesem digitalen Signal gesendete Referenz-Signal zu bilden. In nicht einschränkender Weise wird zum Beispiel jedes Fenster F_1-M, F_i, F_i+M somit in den Bitstrom des digitalen Signals sn eingefügt. Bei einem Fernsehsignal ist zum Beispiel darauf hinzuweisen, dass jedes Fenster in den MPEG-Strom durch Verwendung von privaten Zusatzdatenbits eingefügt werden kann, die zum Übertragen von Daten vorgesehen sind.
Was die Dauer der vorstehend genannten Zeitabschnitte oder -fenster anbelangt, so ist anzumerken, dass diese Dauer beliebig sein kann und zum Beispiel gleich τ_i = 40 min gewählt werden kann.
Was Schritt 2002 zum Berechnen des Abstandswertes D zwischen dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal snr und dem empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signal srefr anbelangt, so wird nun in Verbindung mit 2c eine Durchführungsform des Berechnungsvorgangs unter Zugrundelegung eines empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals snr und eines empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals, die beide synchronisiert sind, angeführt. Eine detaillierte Beschreibung einer Durchführungsform eines Vorgangs zum Synchronisieren dieser Signale folgt später noch in Verbindung mit 2d.
Da das empfangene ausgestrahlte digitale Signal snr und das empfangene ausgestrahlte Referenz-Signal srefr als synchronisiert gelten, verfügt man somit, wie in 2c dargestellt, zum einen über die Folge der aufeinander folgenden Fenster F_i-1, F_i, F_i+1 ..., die Bestandteil des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals snr sowie des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals srefr sind.
Wird das Referenz-Signal, wie in 2c dargestellt, durch ein Fenster des digitalen Signals aus M gebildet, wobei wie im Fall von 2c M = 4, verfügt man über M aufeinander folgende Werte gleichen Bezugs, die deshalb mit R_i-4, R_i, R_i+4 gekennzeichnet sind und dem Fenster des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals gleichen Zeichens i – 4, i, i + 4 entsprechen.
Bei den mit F_i, F_i+1, F₁₊₂, F_i+3 gekennzeichneten Fenstern des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals snr wird daher der Referenzwert R_i durch das entsprechende Fenster F_i gebildet, das für die vorstehend genannten vier Fenster F_i bis F_i+3 validiert ist. Gleiches gilt für die vorhergehenden und nachfolgenden Fenster gegenüber entsprechenden Referenzwerten.
Unter Bezugnahme auf 2c kann der Schritt 2002 zum Berechnen des Abstandswertes D demnach darin bestehen, den Grundabstand d_i zu berechnen, der die Zeitabschnitte des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals von entsprechenden Zeitabschnitten des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals trennt. Diese Grundabstände sind in 2c mit d_i gekennzeichnet, wobei jeder berechnete Grundabstand mit der gleichen tief stehenden Zahl versehen ist wie das entsprechende Fenster F_i des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals snr.
Es wird dann ein Zeitmittelwert der Grundabstände d_i sämtlicher Zeitabschnitte berechnet, um den eigentlichen Distanzwert D zu erhalten. Für N aufeinander folgende Abschnitte, wie zum Beispiel die in 2c dargestellten Abschnitte F_i-1 bis F_i-5, lautet demnach der eigentliche Abstand zwischen den beiden Signalen:
Infolge der Durchführung des erfindungsgegenständlichen Verfahrens ist es daher nicht erforderlich, vorab einen Satz Test-Signale zu definieren, zum Beispiel Sinuswellen, Sägezahnwellen, Impulse. Jedes digitale Signal, egal ob es sich hierbei um ein Bildsignal, Sprachsignal oder Musiksignal handelt, kann somit zum Beispiel bei objektiven perzeptionsbasierten Messungen eingesetzt werden, sobald man über das Referenz-Signal verfügt, das mit dem zu beurteilenden digitalen Signal fein synchronisiert ist.
In dem speziellen Fall der in 2b und 2c dargestellten Durchführungsform des erfindungsgegenständlichen Verfahrens, bei der eine gemeinsame periodische Ausstrahlung bestimmter aufeinander folgender Zeitabschnitte auf der Grundlage eines Zeitabschnitts aus M aufeinander folgenden Zeitabschnitten des digitalen Signals zum Bilden des Referenz-Signals erfolgt, überprüft der Abstandswert D zwischen dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal snr und dem empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signal die Relation:
Bei dieser Relation bezeichnet:

N: die Anzahl aufeinander folgender Zeitabschnitte, anhand der der Mittelwert berechnet wird,
M: eine ganze Zahl größer 1,

Unter diesen Umständen bleibt der beurteilte Abstandswert D verlässlich, sobald das Verhältnis N/M groß genug ist. Bei M = 4 ist somit darauf hinzuweisen, dass N einen Wert größer 40 haben kann.
In Verbindung mit 2d wird nun der Vorgang der Feinsynchronisierung zwischen dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal snr und dem empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signal srefr in Schritt 2001 aus 1 zum Erhalt der zum Beispiel in 2c dargestellten synchronisierten Signale ausführlicher beschrieben.
Wie in der vorstehend genannten Figur dargestellt, besteht das erfindungsgegenständliche Verfahren zur Feinsynchronisierung der vorstehend genannten Signale darin, in dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal snr einen Bereich P der Synchronisationswahrscheinlichkeit dieses Signals gegenüber dem Referenz-Signal srefr insbesondere mit einem gegebenen Referenz-Wert oder -Zeitfenster bzw. -Zeitabschnitt R_j zu definieren. Die tief stehende Zahl j gibt einen beliebigen Wert der tief stehenden Zahl an, die zum Beispiel einem der tief stehenden Zahlenwerte i – 4, i oder i + 4 aus 2c entspricht.
Es versteht sich, dass für den Referenz-Zeitabschnitt R_j in dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal snr ein Bereich existiert, der auf aufeinander folgende Zeitspannen oder Zeitabschnitten F_i beschränkt ist und für den einer der Zeitabschnitte bzw. eines der Zeitfenster F_i des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals snr ein Maximum an Identitätswahrscheinlichkeiten mit dem Referenz-Zeitabschnitt R_j aufweist. In 2d sind als nicht einschränkendes Beispiel vier Zeitfenster F_i-2, F_i-1, F_i, F_i+1 dargestellt, die als den Bereich P bildend angesehen werden. Selbstverständlich kann die Anzahl der aufeinander folgenden Fenster F_i, die den vorstehend genannten Bereich P bilden, vervielfacht werden, für eine größere Anzahl von aufeinander folgenden Fenstern, die den vorstehend genannten Bereich P bilden, ist lediglich eine höhere Verarbeitungsleistung erforderlich. Zum Beispiel kann eine Zahl aufeinander folgender Fenster zwischen 50 und 100 herangezogen werden.
Ausgehend von dem vorstehend genannten, in 2d dargestellten Bereich der Synchronisationswahrscheinlichkeit besteht das erfindungsgegenständliche Verfahren demnach darin, das empfangene ausgestrahlte digitale Signal snr während eines jeden Wahrscheinlichkeitszeitbereichs in aufeinander folgende, mit T_o, T₁, ... T_k, ... T_F gekennzeichnete Zeitabschnitte zu unterteilen, wie in 2d dargestellt. Diese aufeinander folgenden Zeitabschnitte sind um einen mit δT_k gekennzeichneten, maximalen Zeitwert versetzt, dessen Wert der maximal zulässigen Unsicherheit der effektiven Synchronisation zwischen dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal snr und dem empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signal srefr entspricht. Verständlicherweise bilden daher die Zeitabschnitte T_k in dem Bereich P der Synchronisationswahrscheinlichkeit ein gleitendes Fenster, das dessen Abtastung ermöglicht.
Gemäß dem erfindungsgegenständlichen Verfahren, und um den Vorgang der Feinsynchronisierung, wie in 2d dargestellt, durchzuführen, besteht dieser ferner anschließend darin, einen Abstand zwischen jedem versetzten, aufeinander folgenden Zeitabschnitt T_k des empfangenen digitalen Signals snr und dem Referenz-Fenster R_j zu berechnen. Die entsprechenden Abstände sind für jeden Zeitabschnitt T_k des vorstehend genannten Bereichs P der Synchronisationswahrscheinlichkeit mit dT_k gekennzeichnet. Alle Abstandswerte zwischen jedem versetzten, aufeinander folgenden Zeitabschnitt und dem Referenz-Signal R_j unterliegen somit einem Sortiervorgang, um den kleinsten Abstandswert des betreffenden Ganzen zu bestimmen. Dieser kleinste Wert ist mit min dT_k gekennzeichnet.
Der Rang des Zeitabschnitts des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals, für das der mit dem Referenz-Signal berechnete Abstand minimal ist, wird somit als Synchronisationswert gemäß folgender Relation herangezogen: min dTk ⇒ is = kwobei i_s den Synchronisationsrang des Fenster F_i des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals snr darstellt.
Was den Vorgang der Abstandsberechnung, das heißt den Identitätsunterschied zwischen dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal snr und dem empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signal srefr sowohl bei der Zuordnung des Qualitätswertekriteriums beim Empfang des digitalen Signals als auch bei dem vorstehend genannten Synchronisationsvorgang anbelangt, so ist anzumerken, dass der Abstandswert bei einem digitalen Tonsignal durch den wahrnehmbaren Abstand gebildet werden kann, der zwischen jedem aufeinander folgenden Zeitabschnitt und dem Referenz-Signal liegt, oder gegebenenfalls allgemein bei jeder Art von digitalem Signal oder digitalem Bildsignal durch den Unterschied zu dem Übereinstimmungswert der Kreuzkorrelationsfunktions zwischen jedem aufeinander folgenden Zeitabschnitt, wie zum Beispiel den Zeitabschnitten T_k und dem Referenz-Wert R_j beim Durchführen des Synchronisationsvorgangs oder auch bei dem Vorgang der Abstandsberechnung in Schritt 2002 aus 1.
Was die Berechnung der Kreuzkorrelationsfunktion anbelangt, so wird darauf hingewiesen, dass das Referenz-Signal, das zum Beispiel bei der Durchführung des Synchronisationsvorgangs von einem Referenz-Fenster R_j und dem betreffenden Zeitabschnitt T_k bzw. im Falle von 2c jedem Zeitabschnitt oder -fenster F_i und dem synchronisierten Referenz-Wert oder -Zeitabschnitt R_i gebildet wird, [..?..], diese Berechnungsart der Kreuzkorrelationsfunktion ist durchaus herkömmlich. Sowohl das Fenster F_i des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals snr als auch das empfangene ausgestrahlte Referenz-Signal sref in seinem Referenz-Fenster R_i setzt sich nämlich aus der gleichen Anzahl Stichproben zusammen, und die Kreuzkorrelationsfunktion entspricht somit einer vollkommen herkömmlichen Definition. Gleiches gilt für die Zeitabschnitte T_k und den Referenz-Zeitabschnitt oder das Referenz-Zeitfenster R_j für die Durchführung des in 2d dargestellten Synchronisationsvorgangs.
Außer der Berechnung einer Kreuzkorrelationsfunktion, wie vorstehend angegeben, und in dem speziellen Fall, in dem der berechnete Abstand zum Beispiel der wahrnehmbare Abstand für ein digitales Tonsignal ist, wird nun der Vorgang des eigentlichen Berechnens des Abstandswertes D in Verbindung mit 2e näher beschrieben.
Gemäß der vorstehend genannten Figur besteht der Berechnungsvorgang für wenigstens einen Zeitabschnitt des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals srefr und einem Zeitabschnitt des empfangenen ausgestrahlten digitalen Tonsignals wenigstens darin, das Leistungsspektrum des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals srefr in einem Schritt 2002a₁ und das Leistungsspektrum des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals snr in einem Schritt 2002a₂ zu berechnen, um ein Leistungsspektrumssignal des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals und ein Leistungsspektrumssignal des empfangenen ausgestrahlten digitalen Tonsignals zu erzeugen, die daher jeweils mit dsrefr bzw. dsnr gekennzeichnet sind.
Wird das zu beurteilende Signal insbesondere von einem digitalen Tonsignal gebildet, kann die Berechnung des Leistungsspektrums sowohl des empfangenen ausgestrahlten digitalen Tonsignals snr als auch des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals srefr vorteilhafterweise in Bark erfolgen.
Nach den Schritten 2002a₁ und 2002a₂ besteht das erfindungsgegenständliche Verfahren darin, jedes Leistungsspektrumssignal dsrefr und dsnr einer Verarbeitung zum Spreizen des Frequenzspektrums zu unterziehen, um ein Leistungsspektrumssignal des gespreizten empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals bzw. ein Leistungsspektrumssignal des gespreizten empfangenen ausgestrahlten digitalen Tonsignals zu erzeugen, wobei diese Signale mit dsrefre und dsnre gekennzeichnet sind.
In Schritt 2002c werden das Leistungsspektrumssignal des gespreizten empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals dsrefre und das Leistungsspektrumssignal des gespreizten empfangenen ausgestrahlten digitalen Tonsignals dsnre miteinander verglichen, um den in Schritt 2002d erzielten Abstandswert D zu erzeugen, der in 2e dargestellt ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Berechnung des Leistungsspektrums in Bark der beiden vorstehend genannten Signale für die Bewertung eines digitalen Tonsignals gemäß dem Prinzip der objektiven perzeptionsbasierten Messungen gerechtfertigt ist. Diese Messungen basieren auf der Umwandlung der physischen Abbildung, Schalldruck, Höhe, Dauer und Frequenz des digitalen Tonsignals bei der Schallabbildung, Tonstärke, Maskierungsniveau, Dauer und kritisches Frequenzband oder Bark der beiden vorstehend genannten Signale, das heißt dem Referenz-Signal und dem zu beurteilenden digitalen Tonsignal, um deren Vergleich vorzunehmen. Diese Umwandlung erfolgt daher mit Hilfe einer Modellierung des menschlichen Gehörs, wobei diese Modellierung aus einer Spektralanalyse im Bark-Bereich besteht, gefolgt von einem Vorgang zur Frequenzspreizung, die der auditiven Wahrnehmung eigen ist.
Die Abstandsberechnung kann somit zwischen den beiden psychoakustischen Abbildungen der beiden Signale erfolgen. Dieser Abstand kann dann mit der Qualität des zu bewertenden Signals in Verbindung gebracht werden. Je geringer der Abstand ist und je näher sich das zu bewertende Signal bei dem Ursprungssignal befindet, umso besser ist dessen Sendequalität.
Um ein digitales Tonsignal, das wie vorstehend angegeben bei einer Abtastfrequenz von Fe = 48 kHz mit einer Auflösung von 16 Bit abgetastet wurde, in Zeitabschnitte von 40 min zu zerlegen, wird dieser Abschnitt durch 32 Daten-kBit wiedergegeben. Die Spektraldarstellung im Bark-Bereich dieses Zeitabschnitts kann hingegen mit 768 Bit wiedergegeben werden, das heißt zweiundvierzigmal weniger. Für eine Spektralauflösung von 1 Bark und eine Analyse, die ein Band von 1 bis 24 Bark in einem Frequenzbereich von 0 bis 15.000 Hz umfasst, besteht die Spektraldarstellung des Abschnitts aus 24 Punkten zu jeweils 32 Bit bei einer Codierung mit Gleitkomma. Unter Berücksichtigung der vorgeschlagenen Verarbeitungen ist es somit möglich, an dem Referenz-Signal vor dessen Übertragung und Ausstrahlung die Berechnung des Leistungsspektrums im Bark-Bereich vorzunehmen, um die Übertragung dieser Spektraldarstellung und nicht mehr die von dessen Zeitdarstellung zu gewährleisten. In diesem Fall nimmt die Bitrate, die zur Übertragung des Referenz-Signals erforderlich ist, somit beträchtlich ab und kann für ein stereophones Signal, das bei der vorstehend genannten Abtastfrequenz abgetastet wurde, auf zweimal 18 kBit/s geschätzt werden.
Das erfindungsgegenständliche Verfahren erlaubt es somit, das Referenz-Signal mit einer sehr geringen Bitrate zu übertragen. Diese Übertragung kann daher entweder über ein Telekommunikationsnetz oder auf direktem Wege erfolgen, um zum Beispiel ein digitales Fernsehsignal oder eine digitale Hörfunksendung, wie den unter der Bezeichnung DAB für Digital Audio Broadcasting bekannten digitalen Hörfunk. In einem derartigen Fall wird der Grundabstand des Kreuzkorrelationsfunktionswertes zwischen Zeitabschnitten berechnet, nachdem das ausgestrahlte Referenz-Signal und das ausgestrahlte digitale Tonsignal einer Frequenztransformation unterzogen wurden und nachdem das Leistungsspektrum dieser Signale berechnet wurde. Dieser Vorgang, zumindest was das Referenz-Signal anbetrifft, kann in vorteilhafter Weise beim Senden erfolgen, um die Bitrate der übertragenen Daten zu verringern, um das Referenz-Signal zu bilden. Die Berechnung des Abstandes D beim Empfang wird, wie in 2f dargestellt, somit vereinfacht, insofern als der Vorgang zur Berechnung des Leistungsspektrums des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals srefr nicht mehr durchgeführt werden muss, da der Schritt 2000a₁ aus 2e folglich entfällt.
Mit Bezug auf 3a bis 3d folgt nun eine ausführlichere Beschreibung eines Systems zum empfangsseitigen Bewerten der Qualität eines ausgestrahlten digitalen Signals, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist und die Durchführung des vorstehend in der Beschreibung dargestellten Verfahrens erlaubt.
Allgemein wird darauf hingewiesen, dass das erfindungsgegenständliche System zum empfangsseitigen Bewerten der Qualität eines ausgestrahlten digitalen Signals in einem Übertragungsnetz zur Ausstrahlung dieses Signals integriert ist. Um die Zeichnung nicht zu überladen, ist natürlich keines der Elemente des vorstehend genannten Übertragungsnetzes in 3a bis 3c dargestellt.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das erfindungsgegenständliche System von einem ein Referenz-Signal erzeugenden Modul gebildet wird, das auf der Sendeseite vor der Sendevorrichtung angeordnet ist und in 3a und 3b mit 1 gekennzeichnet ist. Wie insbesondere aus 3a ersichtlich ist, weist der Sendekopf des Netzes in herkömmlicher Weise insbesondere in dem nicht einschränkenden Fall, in dem es sich bei dem ausgestrahlten digitalen Signal um ein Signal in der Art eines digitalen Fernsehsignals sn handelt, ein Codiermodul vom Typ MPEG auf, wobei das Modul mit MC gekennzeichnet ist und ein codiertes digitales Tonsignal abgibt, das mit snc gekennzeichnet ist.
Wie ebenfalls in 3a dargestellt, weist das erfindungsgegenständliche System zum empfangsseitigen Bewerten der Qualität des ausgestrahlten digitalen Tonsignals sn ferner ein Modul 1 auf, das unter Zugrundelegung des Ursprungssignals ein Referenz-Signal erzeugt, wobei das Ursprungssignal als das vorstehend in der Beschreibung genannte digitale Tonsignal sn angesehen wird.
Wie in derselben Figur dargestellt, umfasst das empfangsseitige Bewertungssystem auf der Sendeseite ein Modul 2, zum Einfügen des Referenz-Signals sref, das von dem das Referenz-Signal erzeugenden Modul 1 abgegeben wurde, in den Bitstrom des codierten digitalen Tonsignals snc, das von dem in 3a mit MC gekennzeichneten MPEG-Codiermodul abgegeben wurde. Das Modul 2 zum Einfügen des Referenz-Signals sref in den Bitstrom des codierten digitalen Tonsignals snc erlaubt das Erzeugen eines Datenstroms, der mit Hilfe herkömmlicher Sendemittel gesendet werden kann, die in der vorstehend genannten 3a nicht dargestellt sind.
Wie gleichfalls in 3a dargestellt, kann das erfindungsgegenständliche System zum empfangsseitigen Bewerten der Qualität des ausgestrahlten digitalen Tonsignals ferner ein Modul zum Decodieren des codierten digitalen Tonsignals snc umfassen, wobei das Decodiermodul mit MDEC gekennzeichnet ist und eine MPEG-Decodierung für ein digitales Fernsehsignal gewährleistet, wenn dieses gemäß dem MPEG-Codier-Protokoll codiert ist. Das Decodiermodul MDEC gibt ein wiederhergestelltes digitales Tonsignal ab, das mit sn* gekennzeichnet ist.
Wie in 3a dargestellt, kann das erfindungsgegenständliche, den Referenz-Signalgeber bildende System zum empfangsseitigen Bewerten der Qualität des ausgestrahlten digitalen Tonsignals vorteilhafterweise ein mit 1a gekennzeichnetes Modul zur A-priori-Bewertung der Qualität des codierten Sendesignals umfassen, wobei das Modul 1a zur A-priori-Bewertung das wiederhergestellte digitale Tonsignal sn* und das Referenz-Signal sref empfängt, um ein Signal abzugeben, das für die Qualität des codierten Sendesignals repräsentativ ist, wobei dieses Signal natürlich für die A-priori-Qualität des vorstehend genannten codierten Sendesignals repräsentativ ist. Es wird darauf hingewiesen, dass das Modul 1, welches das Referenz-Signal sref erzeugt, und das Modul 1a zur A-priori-Bewertung der Qualität nämlich einen Tonanalysator bilden.
3b zeigt eine Ausführungsvariante des in 3a dargestellten Referenz-Signalgebermoduls in einem speziellen Fall, in dem dieses Modul unmittelbar nach dem Codiermodul MC vom Typ MPEG für ein digitales Fernsehsignal eingesetzt wird. In einem derartigen Fall kann das Ganze in Bezug auf die in 3a dargestellte Ausführungsform vereinfacht werden, sofern die Ausführung der in 3b dargestellten Vorrichtung unter Zugrundelegung des codierten digitalen Tonsignals snc ausgeführt wird, das vorstehend in Verbindung mit 3a erwähnt wurde. Das Modul zur A-priori-Bewertung der Qualität des codierten Sendesignals kann ferner zur Vereinfachung entfallen. Unter diesen Umständen findet man bei der in 3b dargestellten Ausführungsform das Decodiermodul MDEC vom Typ MPEG-Decodierung, das vorstehend in Verbindung mit 3a erwähnt wurde, wobei dieses Modul das wiederhergestellte digitale Tonsignal sn* im Wesentlichen identisch zu dem in 3a genannten abgibt. Das Referenz-Signalgebermodul 1 in dem Tonanalysator gibt ausgehend von diesem letzten Signal das Referenz-Signal sref an das Modul 2 zum Einfügen des Referenz-Signals ab, welches das codierte digitale Tonsignal snc in gleicher Weise abgibt, in das das Referenz-Signal srf zum Bilden des zu sendenden Datenstroms eingefügt wurde, wie vorstehend in Verbindung mit 3a erwähnt.
Was den Einsatz der in 3a und 3b dargestellten Vorrichtungen gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung anbelangt, so wird darauf hingewiesen, dass einerseits das codierte digitale Tonsignal snc und das Referenz-Signal sref im Wesentlichen oder zumindest grob synchronisiert sind, wobei beim Einfügen und Übertragen des Referenz-Signals in dem Bitstrom des codierten digitalen Tonsignals snc diese Synchronisierung mit einer Genauigkeit allgemein erhalten bleibt, die ausreicht, um den Bereich P der Synchronisationswahrscheinlichkeit zu definieren, der vorstehend in der Beschreibung in Bezug auf die Durchführung des erfindungsgegenständlichen Verfahrens erwähnt wurde.
Wie in 3c dargestellt, weist das erfindungsgegenständliche System zum empfangsseitigen Bewerten der Qualität eines ausgestrahlten digitalen Tonsignals am Empfangspunkt des Übertragungsnetzes und nach einer Empfangsvorrichtung dieses Netzes zur Übertragung des ausgestrahlten digitalen Tonsignals ein Modul zum Bewerten der Qualität beim Empfang auf.
Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass die Empfangsvorrichtung einen Bitstrom abgibt, der durch ein in 3c mit snr gekennzeichnetes, empfangenes codiertes digitales Tonsignal und ein mit srefr gekennzeichnetes, empfangenes Referenz-Signal gebildet wird.
Das erfindungsgegenständliche System zum empfangsseitigen Bewerten der Qualität des ausgestrahlten digitalen Tonsignals weist somit wenigstens ein das vorstehend genannte Qualitätsbewertungsmodul bildendes Hilfsmodul zum Decodieren des empfangenen codierten digitalen Tonsignals auf, wobei dieses Modul mit MDEC gekennzeichnet ist und ein mit snr* gekennzeichnetes, empfangenes codiertes/decodiertes digitales Tonsignal abgibt.
Wird das ausgestrahlte digitale Tonsignal von einem digitalen Fernsehsignal gebildet, das gemäß einer Codierung vom Typ MPEG codiert ist, handelt es sich bei dem Decodiermodul MDEC natürlich um ein Modul zur MPEG-Decodierung, welches das mit snr* gekennzeichnete, empfangene codierte/decodierte digitale Tonsignal abgibt.
Das Qualitätsbewertungsmodul weist ferner, wie in der oben genannten 3c dargestellt, ein mit dem Bezugszeichen 3 versehenes Modul zum Auslesen des empfangenen Referenz-Signals auf, das den vorstehend genannten Bitstrom snr, srefr empfängt und ein mit srefc gekennzeichnetes Kontroll-Referenz-Signal abgibt. Ein Modul 4 zur Bewertung der Übertragungsqualität des ausgestrahlten digitalen Tonsignals empfängt das empfangene codierte/decodierte digitale Tonsignal snr* und das Kontroll-Referenz-Signal srefc und gibt anhand des Identitätskriteriums, welches das codierte/decodierte digitale Signal von dem Kontroll-Referenz-Signal srefc unterscheidet, ein Signal ab, das beim Empfang für einen A-posteriori-Qualitätswert des digitalen Tonsignals repräsentativ ist. Dieses Signal ist in 3c mit Q gekennzeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass das oben genannte Modul 4 zum Bewerten der Übertragungsqualität des ausgestrahlten digitalen Tonsignals nämlich einen Tonanalysator bildet, wenn es sich bei dem zu bewertenden codierten digitalen Signal um ein digitales Tonsignal handelt.
Es folgt nun in Verbindung mit 3d eine ausführlichere Beschreibung des oben genannten Tonanalysators 4, wenn es sich bei dem übertragenen digitalen Signal um ein ausgestrahltes digitales Tonsignal handelt. Wie in der oben genannten 3d dargestellt, weist das Modul 4 in diesem Fall ein mit dem Bezugszeichen 40a gekennzeichnetes Modul zur Berechnung des Leistungsspektrums des Kontroll-Referenz-Signals auf, das ein Signal abgibt, das für das Leistungsspektrum des Kontroll-Referenz-Signals repräsentativ ist. Handelt es sich bei dem durch Ausstrahlung übertragenen digitalen Signal um ein digitales Tonsignal, ist das Berechnungsmodul 40a ein Modul zum Berechnen des Leistungsspektrums in Bark, wie dies vorstehend in der Beschreibung in Zusammenhang mit der Durchführung des erfindungsgegenständlichen Verfahrens angeführt wurde.
Das Modul 4 umfasst in gleicher Weise ein Modul 40b zum Berechnen des Leistungsspektrums des empfangenen codierten/decodierten digitalen Signals snr*, das ein Signal abgibt, das für das Leistungsspektrum des empfangenen codierten/decodierten digitalen Signals snr* repräsentativ ist. Handelt es sich bei dem codierten/decodierten digitalen Signal gleichfalls um ein digitales Signal snr, erlaubt es das Berechnungsmodul 40b, das Leistungsspektrum in Bark zu berechnen. Auf die oben genannten Module 40a und 40b folgt ferner das Modul 41 zur Bewertung der Qualität des digitalen Signals, wobei dieses Modul 41, wie in 3d dargestellt, ein erstes Modul 410 zum Spreizen des Spektrums aufweist, das über einen Schalter 40c das Signal empfängt, das für das Leistungsspektrum des Referenz-Signals repräsentativ ist, wobei dieses Spreizmodul 410 ein mit sd₁ gekennzeichnetes erstes Signal zum Berechnen des Abstands abgibt. Es ist ein zweites Modul 411 zum Spreizen des Spektrums vorgesehen, welches das Signal empfängt, das für das Leistungsspektrum des empfangenen codierten/decodierten digitalen Signals repräsentativ ist, und ein zweites Signal sd₂ zum Berechnen des Abstands abgibt.
Natürlich ist ein Modul 40d zur Feinsynchronisierung zwischen dem zweiten Modul 411 zum Spreizen des Spektrums und dem Ausgang des Berechnungsmoduls 40a durch das Schalterelement 40c und den Ausgang des Moduls 40b zum Berechnen des Leistungsspektrums des digitalen Signals zwischengeschaltet. Das Feinsynchronisationsmodul führt in geeigneter Schaltstellung des Schalters 40c, wobei das für das Leistungsspektrum des Referenz-Signals repräsentative Signal abgegeben wird, eine Synchronisierung der beiden vorstehend genannten Signale, dem für das Leistungsspektrum des Referenz-Signals repräsentativen Signal und dem für das Leistungsspektrum des digitalen Signals repräsentativen Signal, aus, und zwar in ähnlicher Weise wie bei dem vorstehend in Verbindung mit 2d der Beschreibung erläuterten Vorgang in Zusammenhang mit der Durchführung des erfindungsgegenständlichen Verfahrens.
Ein synchronisiertes, empfangenes codiertes/decodiertes digitales Signal wird an das zweite Modul 411 zum Spreizen des Spektrums abgegeben.
Das Modul 41 weist schließlich ein Modul 412 zur Abstandsberechnung auf, welches das erste und das zweite Signal sd₁, sd₂ zum Berechnen des Abstands empfängt, und gibt ein Signal ab, das für einen Qualitätswert beim Empfang repräsentativ ist, einer A-posteriori-Qualität des digitalen Tonsignals.

Claims

Verfahren zum empfangsseitigen Bewerten der Qualität eines ausgehend von einem Ursprungssignal (so) beim Senden ausgestrahlten digitalen Signals (sn), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren darin besteht, • beim Senden – ein Referenz-Signal (sref) zu erzeugen (1001), das für das Ursprungssignal repräsentativ ist; – das digitale Signal (sn) und das Referenz-Signal (sref) gemeinsam auszustrahlen (1002), und • beim Empfang – das empfangene ausgestrahlte digitale Signal (snr) und das empfangene ausgestrahlte Referenz-Signal (srefr) zu synchronisieren (2001); – einen Differenzwert zwischen dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal (snr) und dem empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signal (srefr) zu berechnen (2002); – eine Empfangsqualität des digitalen Signals anhand des Kriteriums des Differenzwertes zu bewerten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Empfang: – ein Abstandswert berechnet wird (2002), der das empfangene ausgestrahlte digitale Signal (snr) von dem empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signal (srefr) trennt; und – anhand des Wertekriteriums des Abstandswertes dem Empfang des digitalen Signals ein Qualitätswert zugewiesen wird (2003).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine nicht kontinuierliche Bewertung in Echtzeit der Qualität eines beim Senden ausgestrahlten digitalen Signals (sn) der Schritt zum Erzeugen des Referenz-Signals darin besteht, eine beliebige Sequenz des digitalen Signals zu erzeugen (1001a), wobei die beliebige Sequenz ferner Bestandteil des Ursprungssignals (so) ist, wobei der Schritt (2002) zum Berechnen eines Differenzwertes zwischen dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal (snr) und dem empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signal (srefr) zwischen dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal und der beliebigen Sequenz erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Bewertung in Echtzeit der Qualität eines ausgestrahlten digitalen Signals beim Senden der Schritt zum Erzeugen des Referenz-Signals darin besteht: – das Ursprungssignal (so) in aufeinander folgenden diskreten Zeitabschnitten abzutasten (1001a'); – bestimmte aufeinander folgende Zeitabschnitte (1001b'), (1001c'), (1002) gemeinsam mit dem digitalen Signal auszustrahlen, um das Referenz-Signal (sref) zu bilden.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Berechnen des Abstandswertes darin besteht: – den Grundabstand d_i zu berechnen, der Zeitabschnitte des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals (snr) von entsprechenden Zeitabschnitten des empfangenen ausgestrahlte Referenz-Signals (srefr) trennt; – den Zeitmittelwert der Grundabstände sämtlicher Zeitabstände zu berechnen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für ein gemeinsames periodisches Ausstrahlen bestimmter aufeinander folgender Zeitabschnitte auf der Grundlage eines Zeitabschnitts unter M aufeinander folgender Zeitabschnitte zum Bilden des Referenz-Signals (sref) der Differenzwert zwischen dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal (snr) und dem Referenz-Signal (sref) die Relation:
überprüft, bei der: N die Anzahl aufeinander folgender Zeitabschnitte bezeichnet, M eine ganze Zahl größer 1 bezeichnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Bewertung in Echtzeit der Qualität eines ausgestrahlten digitalen Signals der Schritt zum Synchronisieren des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals und des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals, ausgehend von einem bestimmten Zeitbereich (P) der Wahrscheinlichkeit der Synchronisation des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals (snr) und des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals (srefr), darin besteht: – das empfangene ausgestrahlte digitale Signal (snr) während eines jeden Zeitbereichs in aufeinander folgende Zeitabschnitte T₀ bis T_F zu unterteilen, die um einen maximalen Zeitwert δT_k versetzt sind, der der maximal zulässigen Unsicherheit der effektiven Synchronisation zwischen dem empfangenen ausgestrahlten digitalen Signal (snr) und dem Referenz-Signal (srefr) entspricht; – einen Abstand zwischen jedem versetzten aufeinander folgenden Zeitabschnitt T_k des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals (snr) und dem Referenz-Signal (srefr) zu berechnen; – den Rang i_s des Zeitabschnitts des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals, für das der zu dem Referenz-Signal berechnete Abstand minimal ist, als Synchronisationswert gemäß der Relation min dT_k ⇒ i_s = k heranzuziehen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Unterschied zu dem Übereinstimmungswert der Kreuzkorrelationsfunktion beziehungsweise der für ein digitales Tonsignal wahrnehmbare Abstand zwischen jedem versetzten aufeinander folgenden Zeitabschnitt T_k und dem Referenz-Signal R_j ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für ein aus bestimmten aufeinander folgenden Zeitabschnitten des Ursprungssignals gebildetes Referenz-Signal (srefr) mit bestimmtem Zeitwert die versetzten aufeinander folgenden Zeitabschnitte einen Zeitwert haben, der dem bestimmten Zeitwert entspricht, wobei der Wert der Kreuzkorrelationsfunktion zwischen jedem versetzten aufeinander folgendem Zeitabschnitt des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals und jedem der das Referenz-Signal bildenden, bestimmten aufeinander folgenden Zeitabschnitte des Ursprungssignals berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Berechnen des Unterschieds das Berechnen eines Unterschieds zwischen den jeweiligen Leistungsspektren des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals (srefr) und des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals (snr) umfasst.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Berechnen des Abstands für wenigstens einen Zeitabschnitt des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals darin besteht: – das Leistungsspektrum des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals (srefr) zu berechnen (2002a1), um ein Signal des Leistungsspektrums des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals beziehungsweise (2002a2) des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals (snr) zu erzeugen; – jedes Signal des Leistungsspektrums (dsrefr; dsnr) einer Verarbeitung zur Spreizung des Frequenzspektrums (2002b1, 2002b2) zu unterziehen, um ein Signal des gespreizten Leistungsspektrums des Referenz-Signals beziehungsweise ein Signal des gespreizten Leistungsspektrums des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals zu erzeugen; – das Signal des gespreizten Leistungsspektrums des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals und das Signal des gespreizten Leistungsspektrums des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals miteinander zu vergleichen (2002c), um einen Abstandswert (D) zu erzeugen (2002d).
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes durch ein digitales Tonsignal gebildetes digitales Signal der Schritt zum Erzeugen des Referenz-Signals darin besteht: – das Ursprungssignal in aufeinander folgenden diskreten Zeitabschnitten abzutasten; – für jeden abgetasteten aufeinander folgenden diskreten Zeitabschnitt das Leistungsspektrum zu berechnen, um für jeden abgetasteten Abschnitt ein Signal des Leistungsspektrums zu erzeugen; – das Signal des Leistungsspektrums eines jeden abgetasteten Abschnitts gemeinsam mit dem digitalen Tonsignal zum Bilden des Referenz-Signals auszustrahlen, wodurch die für die Übertragung des Referenz-Signals erforderliche Bitrate verringert werden kann.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass für wenigstens einen Zeitabschnitt des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals, das durch das Signal des Leistungsspektrums eines jeden abgetasteten Abschnitts gebildet wird, der Schritt zum Berechnen des Abstands darin besteht: – das Leistungsspektrum des empfangenen ausgestrahlten digitalen Tonsignals (snr) zu berechnen (200a2), um ein Signal des Leistungsspektrums des empfangenen ausgestrahlten digitalen Tonsignals (dsnr) zu erzeugen; – das empfangene ausgestrahlte Referenz-Signal, das durch das Signal des Leistungsspektrums eines jeden abgetasteten Abschnitts gebildet wird, und das Signal des Leistungsspektrums des empfangenen ausgestrahlten digitalen Tonsignals einer Verarbeitung (200b1, 200b2) zur Spreizung des Frequenzspektrums zu unterziehen (200b1), um ein Signal des gespreizten Leistungsspektrums des Referenz-Signals beziehungsweise ein Signal des gespreizten Leistungsspektrums des empfangenen ausgestrahlten digitalen Signals zu erzeugen; – das Signal des gespreizten Leistungsspektrums des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals und das Signal des gespreizten Leistungsspektrums des empfangenen aus gestrahlten digitalen Tonsignals miteinander zu vergleichen (2002d), um einen Abstandswert (D) zu erzeugen.
System zum Bewerten der Qualität eines ausgehend von einem Ursprungssignal (so) beim Senden ausgestrahlten digitalen Tonsignals (sn) in einem Ausstrahl-Übertragungsnetz, das sendeseitig vor einer Vorrichtung zum Senden des ausgestrahlten digitalen Tonsignals Mittel (MC) zum Codieren des Ursprungssignals in ein codiertes digitales Signal (snc) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass es vor der Sendevorrichtung wenigstens umfasst: – Mittel (1) zum Erzeugen eines Referenz-Signals (sref) ausgehend von dem Ursprungssignal (so), – und beim Empfang des codierten digitalen Tonsignals (snc) und des Referenz-Signals (sref) Mittel (2) zum Einfügen des Referenz-Signals (sref) in den Bitstrom des codierten digitalen Signals (snc), um ein codiertes Sendesignal (snc, sref) zu erzeugen, wodurch das Erzeugen des ausgestrahlten digitalen Tonsignals ermöglicht wird.
Bewertungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: – Mittel (MDEC) zum Decodieren des codierten digitalen Signals, die ein wiederhergestelltes digitales Signal (sn*) abgeben; – Mittel (1a) zur A-priori-Bewertung der Qualität des codierten Sendesignals, wobei die Mittel (1a) zur A-priori-Bewertung das wiederhergestellte digitale Signal (sn*) und das Referenz-Signal (sref) empfangen und ein Signal abgeben, das für die Qualität des codierten Sendesignals repräsentativ ist.
Bewertungssystem nach einem der Ansprüche 14 oder 15, das für ein Ausstrahl-Übertragungsnetz eines ausgehend von einem Ursprungssignal beim Senden ausgestrahlten digitalen Signals bestimmt ist, wobei das ausgestrahlte digitale Signal ausgehend von einem codierten digitalen Signal gebildet wird, in das ein für das Ursprungssignal repräsentatives Referenz-Signal (sref) eingefügt ist, wobei das Übertragungsnetz eine Vorrichtung zum Empfangen des ausgestrahlten digitalen Signals aufweist, die eine Digitalfolge liefert, die von einem empfangenen codierten digitalen Signal (snr) und einem empfangenen Referenz-Signal (srefr) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner nach der Empfangsvorrichtung wenigstens umfasst: – Hilfsmittel (MDEC) zum Decodieren des empfangenen codierten digitalen Signals (snr), die das empfangene codierte digitale Signal empfangen und ein codiertes/decodiertes digitales Signal (snr*) abgeben; – Mittel (3) zum Auslesen des empfangenen ausgestrahlten Referenz-Signals (srefr), die den Bitstrom empfangen und ein Kontroll-Referenz-Signal (srefc) abgeben; – Mittel (4) zum Bewerten der Übertragungsqualität des ausgestrahlten digitalen Signals, die das codierte/decodierte digitale Signal (snr*) und das Kontroll-Referenz-Signal (srefc) empfangen und anhand des Kriteriums des Differenzwertes zwischen dem codierten/decodierten digitalen Signal (snr*) und dem Kontroll-Referenz-Signal (srefc) ein Signal (Q) abgeben, das beim Empfang für einen A-posteriori-Qualitätswert des digitalen Signals repräsentativ ist.
Bewertungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzwert ein Abstandswert zwischen dem codierten/decodierten digitalen Signal (snr*) und dem Kontroll-Referenz-Signal (srefc) ist.
Bewertungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (4) zum Bewerten der Übertragungsqualität des ausgestrahlten digitalen Signals wenigstens umfassen: – Mittel zum Berechnen (40a) des Leistungsspektrums des Kontroll-Referenz-Signals (srefc), die ein Signal abgeben, das für das Leistungsspektrum des Kontroll-Referenz-Signals repräsentativ ist; – erste Mittel (410) zum Spreizen des Spektrums, die das für das Leistungsspektrum des Kontroll-Referenz-Signals repräsentative Signal empfangen und ein erstes Signal (sd₁) zum Berechnen des Abstands abgeben; – Mittel zum Berechnen (40b) des Leistungsspektrums des codierten/decodierten digitalen Signals (snr*), die ein für das Leistungsspektrum des codierten/decodierten digitalen Signals repräsentatives Signal abgeben; – zweite Mittel (411) zum Spreizen des Spektrums, die das für das Leistungsspektrum des codierten/decodierten digitalen Signals repräsentative Signal empfangen und ein zweites Signal (sd₂) zum Berechnen des Abstands abgeben; – Mittel zum Berechnen (412) des Abstands, die das erste (sd₁) und das zweite (sd₂) Signal zur Abstandsberechnung empfangen und nach dem digitalen Tonsignal das Signal (Q) abgeben, das beim Empfang für einen Qualitätswert repräsentativ ist.