NO168448B - Anordning for aa bestemme om et signal kan vaere et talesignal, og anvendelse av anordningen - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår anordning for å bestemme om et signal som er mottatt av en kommunikasjonsmottaker kunne være et talesignal som angitt i innledningen til krav 1 samt anvendelse av anordningen som angitt i krav 8.

Det er mange situasjoner i kommunikasjonsfeltet hvor det ville ha vært fordelaktig dersom et talesignal kunne skilles fra andre signaler på en automatisk og forholdsvis pålitelig måte. Eksempelvis er HF kommunikasjonsfrekvensbåndet i tillegg til tale og støy tilordnet morsekodede budskap og også datatrafikk som kan anta flere forskjellige former, og det er høyst ønskelig i f.eks. et kommunikasjonssenter eller en monitorstasjon, hvor, de eneste transmisjonene av interesse er tale, at audioutgangssignalet fra en kommunikasjonsmottaker automatisk utkobles når ingen tale mottas, og automatisk innkobles når tale mottas, og derved forhindres at datatrafikk, morsekodede budskap, støy etc. når øret til en operatør, men tillater at tale slipper gjennom. Dette er spesielt viktig hvor operatøren må lytte på flere radioer samtidig. Anordningen av en slik mulighet kunne også resultere i en reduksjon av det midlere energiforbruk til mottakeren, hvilket ville være av åpenbar viktighet dersom mottakeren var batteridrevet. En annen potensiell anvendelse av en slik mulighet, er i en automatisk gjenkringkastings-stasjon hvor, ideelt sett, senderen bare burde påskrus når et ønsket (tale) signal blir mottatt.

Den automatiske utkoblingen av audiokanalen til en mottaker i fraværet av et ønsket signal blir ofte referert til som "stumkobling" (squelch) og det er vanlig f.eks. å sørge for en slik mulighet i VHF FM kringkastingsmottakere for å dempe audiokanalen i fraværet av en mottatt bærebølge med en forutbestemt amplitude, og derved forhindres samtidig at støy når en lytter når mottakeren blir innstilt fra et kring-kastingsprogram til et annet. Terskelavhengige bære-bølgedrevne stumkoblinger er svært pålitelige i et FM system, men en slik mulighet kan åpenbart ikke skille mellom de forskjellige modulasjonene som kan møtes, f.eks. mellom tale og data. Denne muligheten er derfor bare av begrenset hjelp i omgivelser så som kommunikasjonssenteret eller monitor-stasjonen referert til ovenfor.

Det er et formål med oppfinnelsen å frembringe en anordning som kan gjøre en stumkoblingsmulighet istand til å skille, i det minste til en viss grad, mellom talesignaler og visse andre former for signaler.

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning av den inn-ledningsvis nevnte art hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1.

Uttrykket "topp" må forstås å omfatte topper i ethvert henseende.

Det er nå funnet at siden en talelyd består av et antall harmonisk relaterte komponenter pluss noe støy, inneholder et autokorrelogram av denne, et antall topper (positive og negative) hvis posisjoner langs forsinkelsesaksen til autokorrelogrammet blir bestemt av den momentane vibrasjonsfrekvensen til stemmebåndene. Det er kjent fra f.eks. US-A-4 015 088 og GB-A-796676 å anvende dette faktumet for tale-analyseformål, hvor det også beskrives bruk av autokorrelasjonsverdien som korresponderer med null forsinkelse for å bestemme en tale/ikke-taleterskel som anvendes for signalbehandling. Under tale vil denne vibrasjonsfrekvensen, dvs. tonehøyden til stemmen, vandre oppover og nedover på en ikke-diskontinuerlig måte (for et individ kan den variere omtrent 40%), med resultatet at toppene og bunnene i autokorrelogrammet vandrer langs dettes forsinkelsesakse på en korresponderende måte. Dersom således autokorrelogrammer blir dannet av et ukjent signal i suksessive tidsperioder og det blir funnet at de ikke inneholder topper, eller dersom de inneholder topper, men disse vandrer ikke langs forsinkelses aksen på en ikke-diskontinuerlig måte, så er dette en sterk indikasjon på at signalet ikke er et talesignal.

Eksempler på autokorrelogrammer for forskjellige signaler er vist på fig. 1 i tegningene, og hvert autokorrelogram er en opptegning av autokorrelasjonsfunksjonen R (t) som funksjon av forsinkelsen t mellom prøvene av det korresponderende signalet fra hvilket den korresponderende verdien til autokorrelasjonsfunksjonen er avledet. Generelt er autokorrelasjonsfunksjonen R (t) til et signal v(t) ideelt gitt ved:

(Åpenbart må det settes en grense for maksimumsverdien til T og t som anvendes. På fig. l er t omtrent 2,5 mS). Autokorrelogrammene på fig. la, lb, lc og ld relaterer seg til lavpassfiltrert støy, et sinussignal, tale og et sinussignal pluss støy respektivt. Det bemerkes at den lavere T-delen på fig. lc er lik den korresponderende delen på fig. la. Dette er fordi talelyder består av et antall toneharmoniske pluss noe støy på grunn av frikative effekter. Dersom en følge av autokorrelogrammer lik fig. lc ble dannet for et gitt

stemmesigna1, og disse relaterte seg til suksessive tidsperioder, ville det bli funnet at toppene ville vandre bakover og fremover langs T-aksen på en ikke-diskontinuerlig måte. Dette er i motsetning til hva som ville skje ved suksessive

autokorrelogrammer lik fig. lb eller ld, hvor posisjonene til toppene ville forbi den samme (forutsatt at frekvensen f til sinuskurven forblir den samme). Det er funnet at datasignaler også er opphav til autokorrelogrammer som inneholder topper. Imidlertid vil disse normalt ikke vandre, selv om bestemt topper periodisk kan forsvinne og nye opptre ved en for-skjellig T-verdi.

Det er funnet at et talesignal vanligvis er opphav til autokorrelogram-egenskaper nevnt foran, og disse vil som konsekvens detekteres som et talesignal ved hjelp av en anordning av det angitte slag, selv om det er blitt for-behandlet. Således er det f.eks. oppnådd tilfredsstillende resultater med talesignaler som er blitt forforsterket, sterkt begrenset, eller differensiert og sterkt begrenset. Det er å foretrekke, men ikke vesentlig, at de er i et basisbånd. Det er blitt funnet at tilfredsstillende resultater kan oppnås dersom anordningen er kjennetegnet ved at autokorrelatoren innbefatter en kvantiserer for å kvantisere den mottatte signalverdien eller den mottatte forsinkelsessignalverdien med to nivåer. Slik kvantisering kan forenkle den etterfølgende behandlingen av informasjonen inneholdt i de respektive autokorrelogrammene på en digital måte.

Et båndpassfilter kan innbefattes i signalbanen fra nevnte inngang til nevnte anordning. Anordningen av et slikt filter kan gjøre det mulig for signaler som har frekvenser som ligger utenfor frekvensområdet til talesignaler og bli hindret fra å bidra til komponenten eller hver av nevnte komponenter og mulig blokkering av den ønskede drift av anordningen.

En spesiell enkel form for signalbehandling kan oppnås dersom anordningen er kjennetegnet ved at autokorrelatoren kan beregne autokorrelasjonsverdiene ved diskrete verdier av forsinkelsestiden, at terskeldetektoren innbefatter en adderer koblet med utgangen til lagerenheten for å addere modulene av korrelasjonsfunksjonsverdien for en forsinkelsestid annerledes enn hovedsakelig 0 eller verdier utledet derav, og at terskeldetektoren kan sammenligne utgangssignalet til addereren med en andre terskelverdi. Som det vil ses av fig. la, har autokorrelasjonsfunksjonen til støy en høy verdi ved 0 forsinkelse (t-0) og minsker hurtig mot 0 ettersom forsinkelsen øker. Siden autokorrelasjonsfunksjonen til en signalblanding er summen av autokorrelasjonsfunk-sjonene til signalene tatt hver for seg, vil, dersom nevnte sum overskrider en forutbestemt terskel, dette være en god indikasjon på at et ikke-støysignal er tilstede på inngangen. Siden autokorrelogrammene til alle ikke-støysignaler innehar topper, vil det være klart at dersom terskelen blir over-skredet, er det tilsynelatende sikkert at topper er tilstede i autokorrelogrammene. Dersom ingen stasjonære topper så blir funnet i autokorrelogrammene, er det således tilsynelatende sikkert at vandrende topper er tilstede, dvs. at et talesignal e.l. er tilstede på inngangen. Det er generelt enklere å bestemme direkte hvorvidt en stasjonær topp er tilstede enn hvorvidt en vandrende topp er tilstede. Dersom nevnte diskrete punkter er de samme for hvert autokorrelogram, kan således nevnte anordning være kjennetegnet som angitt i krav 6. Imidlertid vil bare detektering av hvorvidt et ikke-støysignal er tilstede og, dersom det er det, hvorvidt stasjonære topper er tilstede i autokorrelogrammene kunne resultere i at en blanding av tale og faste tonesignaler ble bestemt å være et ikke-talesignal. Dersom dette er en ulempe, kan det unngås ved at anordningen er kjennetegnet som angitt i krav 7. Tilføyelsen av fast tonesignal til autokorrelogrammene som behandles kan reduseres vesentlig på denne måten, og derved gjøres toppene frembrakt av et stemmesignal (dersom der er tilstede) istand til å dominere.

Utførelser av oppfinnelsen vil nå beskrives, som eksempel, med referanse til de vedheftede skjematiske tegningene i hvilke; Fig. la, lb, lc og ld viser eksempler på autokorrelogrammer for forskjellige signaler, som tidligere forklart; Fig. 2 er et blokkskjema av en første utførelse;

Fig. 3 viser noen signaler som opptrer i utførelsen på

fig. 2;

Fig. 4 er kretsskjemaet for en mulig konstruksjon for endel av utførelsen på fig. 2; Fig. 5 er et flytdiagram for noen av operasjonene som utfø-res i utførelsen på fig. 2; Fig. 6 er en detaljert versjon av endel av flytdiagrammet på fig. 5; Fig. 7 er et flytdiagram som viser tilleggsbehandlingstrinn som kan tilføyes til trinnene vist på flytdiagrammene på fig. 5 og 6, og Fig. 8 viser et mulig alternativ til endel av utførelsen på fig. 2.

På fig. 2 omfatter anordningen for å skille mellom tale

og visse andre signaler, en datamaskin 14 sammen med forskjellige maskinvareenheter av hvilke de fleste er anordnet for å gjøre det mulig å utføre tilleggsoperasjoner i forhold til hva som ellers ville være normale minne-

og leseoperasjoner utført av datamaskinen. Mere spesielt har anordningen en innang 1 for tale og de andre signalene, og denne inngang er koblet til datainngangen 2 til et skiftregister 3 via et båndpassfilter 4 og en komparator 5.

Skiftregisteret 3, og skiftsignalinngangen 30 som blir matet fra en utgang 31 på datamaskinen 14, kan ha, f.eks.

16 trinn og datautgangen 6 til det første av trinnene,

blir koblet til en inngang av en eksklusiv-eller port 7 utstyrt med en inverterende utgang. Datautgangen 6A fra det andre trinnet til registret 3 er ikke forbundet og datautgangene 8 til de gjenværende trinnene er koblet til respektive datainnganger 9 til en multiplekser 10 som har en enkel utgang 11 og, i det foreliggende tilfellet, 14

datainnganger. Utgangen 11 er koblet til den andre inngangen til den inverterende eksklusive-eller port 7. Bit-linjene til den, i det foreliggende eksemplet 4 bits, velge-signalinngangen 12 til multiplekseren 10 blir matet fra respektive bit-linjer til databussen 13 til datamaskinen 14 via en sperreinnretning 15. I det foreliggende tilfellet, omfatter databussen 13 12 bit-linjer. Holde- eller sperresignal-inngangen 16 til sperreinnretningen 15 blir matat fra en ytterligere utgang 17 på datamaskinen 14.

Utgangen fra ekskulsiv-eller (EX-OR) porten 7 blir matet til opp/ned styreinngangen 18 til en opp/ned teller 19

idet de 12 bit-datainngangene 20 er koblet til databussen 13 og lastsignalinngangen 21 blir matet fra en annen utgang 22 fra datamaskinen 14. Klokkesignalinngangen 37 til telleren 19 blir matet fra en utgang 38 til en logisk krets 29. Datautgangen 23 til telleren 19 er forbundet med datainngangen 24 til en (i det foreliggende tilfellet 12 bit bred) 3-nivås buffer 25, hvis datautgang 26 er forbundet til databussen 13. Holdesignalinngangen 27 til bufferen 25 blir matet fra en utgang 28 til den logiske kretsen

29. Innganger 32, 33, 34 og 340 til den logiske kretsen

29 blir matet fra utgangen 22 og ytterligere utganger 35,

36 og 360 respektivt, på datamaskinen 14.

En ytterligere utgang 39 på den logiske kretsen 29 er forbundet til en inngang 40 til et direktelager (RAM 41) i hvilket hver lokalisering er istand til å lagre et 12-bit ord. Addresseinngang/data inngang/data utgangen 42 til RAM 41 er forbundet til databussen 13, og en ytterligere inngang 45 på RAM 41 blir matet fra utgangen 17 til datamaskinen 14.

En ytterligere utgangs 43 på datamaskinen 14 er forbundet til en utgangsterminal 44.

Anordningene på fig. 2 danner effektivt et autokorrelogram av et signal påtrykt inngangen 1 på følgende måte. Inngangssignalet blir filtrert i båndpassfiltret 4,(som kan ha et passeringsbånd som strekker seg f.eks. fra 150 Hz til 2 kHz), signalet blir hardbegrenset i komparatoren 5 og resultatet (i form av en rekke med binære 0 og 1) påtrykt datainngangen 2 til skiftregistret 3. I denne "autokorrelogram beregning" modus påtrykker datamaskinen 14 skiftpulser til inngangen 30 til registret 3 med en hastighet på f.eks. 9,5 kHz, og i intervallet mellom hver slik skiftpuls, og den neste, sørger den for at hvert av 14 forskjellige velgersignaler blir påtrykt velgesignal-inngangen 12 til multiplekseren 10 etter tur via sperre-kretsen 15. Sålede blir prøver av de hardbegrensede inn-gangssignalene ved inngangen 2 til skiftregistret 3 entret inn i og klokket gjennom, skiftregistret 3 med en hastighet på 9,5 kHz og når hver av disse prøvene er tilstede ved utgangen 6 til det første trinnet til registret 3, og således blir påtrykt en inngang til EX-OR porten 7, opptrer de eldste 14 av de fremskridende 15 prøvene etter tur på utgangen 11 til multiplekseren 10 og blitt påtrykt den andre inngangen til EX-OR porten 7. Eksklusiv-eller, elleri^X-OR porten 7 multipliserer effektivt prøvene som korresponderer til hvert par av dens inngangssignaler sammen,

og påtrykker resultatet til opp/ned inngangen 18 til telleren 19.

Hver gang et nytt velgersignal for multiplekseren 10 blir sendt inn i kretsen 15, blir det også påtrykt, via databussen 13, som et adressesignal til inngang/utgangen 42

til RAM 41. Hver gang dette finner sted, blir innholdet i den korresponderende lokalisering i RAM 41 lest på til databussen og matet inn i telleren 19, og blir økt eller minsket i samsvar med det momentane utgangssignal på porten 7, og resultatet blir skrevet tilbake via 3-nivå bufferen 25, inn i den samme lokalisering i RMA 41.

Den ovenfor angitte syklus av operasjoner blir gjentatt, f.eks. 500 ganger, og hver syklus starter med matingen av en ny inngangssignalprøve inn i skiftregistret 3. Resultatet er at et autokorrelogram (se f.eks. fig. 1) av det filtrerte og hardbegrensede inngangssignalet bli lagret i de relevante 14 lokaliseringene i RAM 41. Dersom referanse blir gjort til ligning (1) ovenfor, vil det ses at, med de forskjellige gitte parametere, er T omtrent 0,053 sekunder og t strekker seg fra 0,00021 sekunder til 0,00158 sekunder i intervaller på 0,000105 sekunder. Faktoren l/T i ligning (1) blir ikke tatt hensyn til siden denne er irrelevant for formålet med den foreliggende anordningen. Dessuten blir ikke verdier for autokorrelasjonsfunksjonen beregnet for svært lave og 0-verdier av t for å oppnå noe diskriminering som funksjon av støy (se f.eks. fig. l(a)

og l(d)).

Datamaskinen 14 er programmert for å utføre de ovenfor nevnte operasjoner og så å behandle resultatet på en måte som vil bli beskrevet i det etterfølgende, og så gjenta nevnte operasjoner for å frembringe et nytt autokorrelogram, osv.

Et tidsdiagram for hver av lese/skriv operasjonene i RAM

41 som angitt ovenfor, er vist på fig. 3, idet hvert signal er gitt det samme referansetall som det korresponderende utgangssignalet på fig. 2. Signalet 35 er det interne klokkesignalet til mikrodatamaskinen 14, og signalene 360, 17 og 22 blir normalt produsert av mikrodatamaskinen 14

som følge av en normal minne/lese operasjon. (Signal 360 ved logisk "1" indikerer generelt at data blir matet på databussen 13 av datamaskinen 14. Dersom mikrodatamaskinen 14 anvender f.eks. Intersil 6100 mikroprosessor, korrepon-derer dette signalet til signalet referert til som XTB

i mikroprosessorfabrikkantens beskrivelse av mikroprosesso-ren.). Ved tidspunktet t^sender datamaskinen 14 fordrings-adressen til RAM 41 på databussen 13 og ved tidspunktet t2 blir denne adresse sendt inn i kretsen 15 og RAM 41.

Ved tidspunktet t^ påtrykker RAM 41 dataene lagret i den adresserte lokaliering til databussen og ved tidspunktene t^blir disse data entret inn i telleren 19. Tidspunktet t,. blir telleren 19 økt eller minsket i samsvar med det momentane utgangssignal fra porten 7 og resultatet blir matet inn i 3-nivås bufferen 25 og ved tidspunktet tg blir innholdet til bufferen 25 lagret i den samme lokaliseringen 1 RAM 41. RAM 41 f som i praksis normalt vil danne en del av datamaskinen 14 og også bli anvendt til andre formål),

er konstruert for å reagere på opptredenden av et andre binært "0" ved sin inngang 40 innenfor en klokkeperiode ved avslutningen av en første slik binær "0" ved å lagre data som er tilstede ved sin inngang/utgang 42 i den samme lokaliseringen som ble lest som respons på den første binære " 0 " .

En mulig konstruksjon av den logiske kretsen 29 på fig.

2 er vist på fig. 4. Den omfatter et skiftregister 46

til klokkeinngangen 47 hvis inngang 33 er forbundet til,

og til datainngangen 48 hvis inngang 32 er forbundet til. Utgangene 49 og 50 til det første og andre trinnet til registret 46 er forbundet til ikke-inverterende og inverterende innganger respektivt til en AND port 51. Utgangen fra port 51 er forbundet til en inngang til en NAND port 52, hvis andre inngang blir matet fra inngangen 34 via en AND port 520. Den andre inngangen til port 520 hvis inngang er inverterende, blir matet fra inngangen 340. Utgangen fra port 52 mater utgangen 28 og også en inngang til en AND port 53, hvis andre inngang blir matet fra inngangen 32. Utgangene 38 og 39 blir matet fra utgangene til det første trinnet til skiftregistret 46 og porten 53 respektivt. I "autokorrelogramberegnings"-modusen påtryk-kes datamaskinen 14 på fig. 2 et logisk 1 til inngangen 34, og derved forårsakes samtidig at det andre "lave" i signalet 39 på fig. 3 blir generert som følge av en minne "lest" operasjon og således blir leseoperasjonen umiddelbart oppfulgt av en skriveoperasjon ved den samme lokaliseringen.

Fig. 5 viser et flytdiagram som indikerer hvordan datamaskinen 14 er programmert for å sørge for at operasjonene som er beskrevet ovenfor blir utført. De forskjellige trinnene vist på fig. 5 har de følgende kjennetegn:

54 - start

540 - klargjør de 14 lokaliseringene i RAM 41

som er referert til i beskrivelsen av fig.2.

55 - sett sløyfeteller til 500

56 - sett utgang 36 til binært "1" 57 - "les" de 14 lokaliseringene i RAM 41, som er referert til i beskrivelsen av fig. 2, etter tur

58 - generer puls på utgang 31

59 - minsk sløyfeteller

60 - sløyfeteller = 0?

61 - sett utgang 36 til binært 0

62 - behandle innholdet av de 14 lokaliseringene

i RAM 41 "les" i trinn 57.

Behandlingsoperasjonen angitt ved blokken 62 på fig. 5

kan utføre flere funksjoner, men i ethvert tilfelle inne-befattes den detekteringen av tilstedeværelsen av topper (positive eller negative) i autokorrelogrammet som nettopp er blitt beregnet, og ved å referere til og sammenligne med resultatene oppnådd for autokorrelogrammene som tidligere er beregnet, en beslutning om hvorvidt topper (dersom det er noen), detektert på denne måten er stasjonære eller om de vandrer i forhold til forsinkelsesaksene (se f.eks. x-aksene på fig. 1) til disse autokorrelogrammene ettersom disse autokorrelogrammene relaterer seg til suksessive tidsperioder. (Intervallet mellom hver av disse tidsperiod-ene og den neste er lik tiden det tar å komplettere hoved-sløyfen vist på fig. 5).

En måte som denne delen av trinnet 62 på fig. 5 kan utføres på, vil nå bli beskrevet med referanse til flytdiagrammet på fig. 6. I denne fremgangsmåten blir det først bestemt (trinnene 63-65) om et ikke-støy signal virkelig var til stede ved inngangen 1 på fig. 2 under perioden som det sist tildannede autokorrelogrammet relaterer seg til. Dersom et slikt signal ikke var tilstede, fortsetter programmet via trinnene 66 og 67, og mulige trinn 68 og 69, hovedsakelig umiddelbart til slutten av trinn 62 på fig.

5, og således til dannelsen av et nytt autokorrelogram. Dersom fraværet av et ikke-støy signal har eksistert i f.eks. 1 sekund (som korresponderer til tiden som et gitt antall trenger, X f.eks., suksessive gjennomløp i hovedsløy-fen vist på fig. 5), innstiller datamaskinen 14 sin utgang 43, og innstiller utgangsterminal 44 til binært "0" (trinn 69), hvilket signalerer at et talesignal ikke er tilstede. Dersom det på den annen side er fastslått at et ikke-støy signal var tilstede på inngang 1, vil posisjonene langs forsinkelsesaksen til toppene i autokorrelogrammet sist tildannet bli bestemt (trinn 70, 71), og sammenlignet (trinn 72-82) med posisjonene som er korresponderende bestemt for toppene i de forutgående autokorrelogrammene. Dersom sammenligningen avdekker at posisjonene opprettholdes,

dvs. at det er en vesentlig korrelasjon med posisjonene til toppene bestemt for de umiddelbart forutgående autokorrelogrammene, f.eks. autokorrelogrammene som korresponderer til perioden på sekundet som nettopp var utløpt,

vil datamaskinutgangen 43 og således utgangsterminalen

44 bli innstilt til binært "0" (trinn 83), som igjen signalerer at signalet på inngangsterminalen 1 ikke er et talesignal. Dersom på den annen side sammenligningen avdekker at det ikke er noen tydelig korrelasjon med posisjonene til toppene bestemt for de umiddelbart forutgående autokorrelogrammene, og ennvidere, denne tilstand har vart i f.eks. 1 sekund, innstiller datamaskinen 14 utgangen 43 og således utgangsterminalen 44 til binært "1", (trinn 84) for å indikere at signalet på inngang 1 antagelig er et talesignal.

Dersom verdiene til autokorrelasjonsfunksjonen som er lagret i RAM 41 er R(2), R(3), ... R(15) respektivt, og disse korresponderer etter tur til jevnt økende verdier av t

(se f.eks. fig. 1) blir bestemmelsen om hvorvidt et ikke-støy signal er tilstede utført ganske enkelt ved å summere de forskjellige moduli av disse verdier, dvs. ved å danne

og bestemme hvorvidt T er større enn en forutbestemt terskel (valgt empirisk). Dersom T er større enn terskelen, tas dette som en indikasjon på at et ikke-støy signal er tilstede. (Det vil ses av fig. l(a) at bidraget av støy i et autokorrelogram ligger hovedsakelig bare ved 0 og svært små verdier av t, hvilke verdier ikke tas i betraktning når verdiene R(t) i RAM 41 beregnes. Ennvidere vil, siden inngangssignalet er hard-begrenset i anordningen på fig. 2, R(t) alltid være i enhet ved t = 0, og for et støysignal vil man få et brått fall fra denne verdi, ettersom t øker i positive verdier.

Posisjonene til de positive toppene langs forsinkelsesaksen

i autokorrelogrammet som nettopp er tildannet, blir bestemt ved å undersøke hvorvidt, for hver av t = 3, 4, ... 14, R(-r-l) $ R(t) > R( +1). Dersom denne ulikheten tilfreds-stilles for en bestemt verdi av t, blir en korresponderende bit Pkpve(t) til en 12-bit matrise Pkpve(3), Pkpve(4), ...Pkpve(14), innstilt til "1"; ellers blir den innstilt til "0". På lignende måte blir posisjonene til de negative toppene langs forsinkelsesaksen i autokorrelogrammet som nettopp er tildannet, bestemt ved å undersøke hvorvidt,

for hver av t = 3, 4, ...14, R(-r-l) >, R(t) < R(t + 1).

Dersom denne ulikhet blir tilfredsstilt for en bestemt

verdi av t, så blir en korresponderende bit Pknve(t) til en andre 12-bit matrise Pknve(3), Pknve(4), ...Pknve(14), innstilt til "1". Ellers blir den innstilt til "0".

Bestemmelsen om toppene som nettopp er lokalisert er stasjonære eller om de vandrer i forhold til forsinkelsesaksen til autokorrelogrammet, blir utført ved å danne 24 løpende variable Ptotpve(3), Ptotpve(4),...Ptotpve(14) og Ptotnve(3), Ptotnve(4)...Ptotnve(14), hvor hver av disse har tilført på sitt maksimum og minimum grenseverdier på 50 og 0 respektivt. Dersom en positiv topp opptrer i det nettopp tildannede autokorrelogrammet med en gitt forsinkelse x, dvs. dersom Pkpve(t) =1, så blir 3 addert til den løpende verdien av den korresponderende variable Ptotpve(t). I motsatt fall, dersom en positiv topp ikke opptrer i det nettopp tildannede autokorrelogrammet med en gitt forsinkelse x, dvs. dersom Pkpve(x) =0, så blir 3 fratrukket fra den løpende verdien til den korresponderende variable Ptotpve(T). På lignende måte vil, dersom en negativ topp opptrer i autokorrelogrammet som nettopp er tildannet med en gitt forsinkelse t, dvs. dersom Pknve(x) = 1, så vil 3 bli addert til den løpende verdien av den korresponderende variable Ptotnve(x). I motsatt fall vil, dersom en negativ topp

ikke opptrer i det nettopp tildannede autokorrelogrammet med en gitt forsinkelse x, dvs. dersom Pknve(x) = 0, så

vil 3 bli fratrukket fra den løpende verdien til den korresponderende variable Ptotnve(x). Når alle de variable Ptotpve og Ptotnve er blitt behandlet på denne måten, blir cet gjort en prøve for å se om noen av dem er større enn 25. Dersom så er tilfelle, så vil datamaskinen 14 innstille sin utgang 43 og således utgangsterminalen 44 til binært "0" for å indikere tilstedeværelsen av et ikke-tale signal på inngangsterminal 1. I motsatt fall, vil, dersom varia-blene blir funnet å være større enn 25, datamaskinen 14 innstille sin utgangs til binært "1" for å indikere den sannsynlige tilstedeværelsen av et talesignal på inngangsterminal 1.

De forskjellige trinnene vist på fig. 6, som i virkeligheten er en mulig detaljert utførelse av blokk 62 på fig. 5,

er som følger:

63 - start 64 - beregn

65 - T > terskel?

66 - øk teller "x"

67 - teller "x" = X?

68 - sett teller "x" til 0

69 - sett utgang 43 til "0" 70 - for hver av x = 3, 4, ... 14, innstill Pkpve(T) til 1 dersom R(T-l)<R(t)>R(x+1). Hvis ikke sett Pkpve(x) til 0. 71 - for hver avt= 3, 4,...14, sett Pknve(T) til 1 dersom R( T-l) >R( x ) <R( t' < 1) . Hvis ikke,

sett Pknve(x) til 0.

72 - for hver avT= 3, 4,...14, er Pkpve(x) = 1? 73 - korresponderende variable Ptotpve(x): =

Ptotpve(x) - 3

74 - korresponderende variable Ptotpve(x): =

Ptotpve(x) - 3

75 - sett en hvilken som helst Ptotpve(x) som er større en 50 lik 50. 76 - sett en hvilken som helst Ptotpve(x) som er mindre enn 0 lik 0. 77 - for hver avx= 3, 4, ...14, er Pknve(T) = 1? 7 8 - korresponderende variable Ptotnve(x): =

Ptotnve(x) + 3

79 - korresponderende variable Ptotnve(x): =

Ptotnve(x) - 3

80 - sett en hvilken som helst Ptotnve(x) som er større enn 50 lik 50 81 - sett en hvilken som helst Ptotnve(x) som er mindre enn 0 lik 0. 82 - er en hvilken som helst Ptotpve(T) eller

Ptotnve(x) 25?

83 - sett utgang 43 til "0" 84 - sett utgang 43 til "1"

85 - slutt

Det vil forstås at de forskjellige parameterene som er valgt ovenfor, f.eks. valget av 3 som verdien som blir addert til eller fratrukket fra Ptotpve og Ptotnve, valget av grenseverdier på 0 og. 50 på Ptotpve og Ptotnve, og kri-teriet for en hvilken som helst Ptotpve eller Ptotnve er større enn 25, for å indikere et ikke-tale signal, bare er eksempler på mulige parametere og at mange alternativer kan anvendes. Åpenbart vil verdiene som er valgt i en spesiell utforming avhenge av tiden det tar å gjennomløpe hovedsløyfen vist på fig. 5, som i den beskrevne utførelsen var av størrelsesorden 100 mS), og av de aktuelle antagelser som er gjort vedrørende de alminnelige kjennetegn for tale og signalene som talen skal skilles fra. Således ble det f.eks. antatt ved utførelsen beskrevet, at en langvokal-lyd (som kan medføre hva som i en kort periode synes å

være en stasjonær topp eller bunn) ikke vil vare mer enn 0,5 sek. Det skal nevnes at den beskrevne utførelsen ble funnet å være pålitelig ved behandling av musikksignaler på samme måten som den behandler tale, f.eks. for å frembringe en binær "1" ved utgangen 44 når signalet på inngangen 1 i virkeligheten var musikk.

Det vil forstås at utførelsen som er beskrevet så langt

kan behandle et inngangssignalet som består av en blanding av tale og tonesignaler dersom tonesignalet er sammenlign-bart eller av større amplitude, som omdet ikke er et talesignal, med konsekvensen at dersom det blir brukt for å frembringe "ikke-tale demping" i en kommunikasjonsmottaker, vil slike inngangssignalblandinger bli forkastet. Forutsatt at amplituden til tonesignalkomponenten ikke er svært mye større enn amplituden til talesignalet (hvilket ville resultere i at talesignalet er fullstendig fraværende fra utgangen på komparatoren 5 på fig. 2), kan denne mulige ulempe overkommes ved å sørge for tilleggsbehandlingstrinn i blokken 62 på fig. 5, og disse finner sted før trinnene som er beskrevet med referanse til fig. 6 blir utført og effek-tiv utførelse av funksjonen til et adaptivt tonefilter

ved på hensiktsmessig måte å modifisere de forskjellige verdiene til autokorrelasjonsfunksjonen beregnet i trinnene 57-60 på fig. 5.

Disse tilleggsbehandlingstrinn kan være som vist i flytdiagrammet på fig. 7 og utføre de følgende operasjonene. Først av alt (trinn 87) blir et løpende gjennomsnitt AV(t)

(t=2 til 15) som blir opprettholdt for hver av verdiene R(2), R(3), ... R(15) til autokorrelasjonsfunksjonen lagret

i de 14 lokaliseringene i RAM 41 ettersom de relaterer til suksessive autokorrelogrammer, oppdatert i samsvar med de løpende verdiene lagret i RAM 41. Ennvidere, blir fortegnene Sign AV(t) til hver av de nylig oppdaterte løpende gjennomsnittsverdiene bestemt og lagret (trinn 88), og i tillegg blir 14 variable AV( x) (t= 2 til 15) innstilt lik de korresponderende oppdaterte, løpende gjennomsnitts-verdier AV(t) (trinn 89). En modifisert verdi R'(t) til hver av de momentane, lagrede verdiene R(x) blir så beregnet (trinn 90) ved å fratrekke den korresponderende variable AV'(t) fra hver og fortegnene Sign. R'(t) til de modifiserte verdiene R'(t) blir også beregnet og lagret (trinn 91). Det blir så bestemt (trinn 92, 93) om det er en positiv eller 0 korrelasjon melllom de modifiserte verdiene R'(t) og de korresponderene, løpende gjennomsnittsverdiene

AV(t). Dette blir gjort ved å beregne

Sign AV(t) og bestemme om resultatet er større eller lik

0. Dersom det er større enn 0, vil de modifiserte verdiene R'(t) innsatt i stedet for de lagrede verdiene R(t) (trinn 94), og hver av de variable AV(r) blir erstattet av halv-parten av sine tidligere verdier, og etter dette returnerer programmet til trinn 90 via trinnene 96 og 97 (som bare virker som en sløyfeteller). Dersom det på den annen side blir funnet i trinn 93 at den beregnede summen i trinn 92 er mindre enn 0 (dvs. at det er en negativ korrelasjon og således at for meget er blitt fratrukket i trinn 90),

er operasjonene de samme unntatt for at trinn 94 blir om-gått. Sløyfen som inneholder trinnene 90 til 97 blir gjentatt flere ganger, f.eks. Y = 9 ganger, slik at de opprinne-lige beregnede verdiene R(t) blir modifisert av en prosess av suksessive approksimasjoner (et gitt multippel eller fraksjon K av den korresponderende gjennomsnitt AV(x) blir fratrukket fra hver på en slik måte at det ikke lenger er noen tydelig korrelasjon mellom dem og de løpende gjennomsnitt AV(t). Dette betyr i virkeligheten at bidraget til autokorrelogrammet fra et hvilket som helst tonesignal som kan være tilstede på inngangen 1 på fig. 2, er blitt redusert.

De forskjellige blokkene vist på fig. 7 har de følgende betydninger:

86 - start

87 - for t= 2 til 15 AV(t): = ^ AV(t) + R(t)

88 - for t= 2 til 15 bestem Sign. AV(t)

89 - for t= 2 til 15 AV'(t): = AV(t)

90 - for t= 2 til 15 beregn R.^(t) = R(t) - AV (i)

91 - for t= 2 til 15 bestem Sign. R"(t)

92 - beregn

93 - retultat av trinn 92 > 0?

94 - R(t): = R'(t)

9 5 - AV' (-r) : ? h AV ' ( t )

96 - øk teller "y"

97 - teller "y" = Y?

98 - tilbakestill teller "y" til 0

99 slutt

Som nevnt ovenfor, vil, når inngangssignalet er hardbegrenset, som det er i komparatoren 5 på fig. 1, trinnene beskrevet ovenfor bare istandsette anordningen til å reagere på den ønskede måten på en blanding av tale og tonesignaler på inngang 1 dersom amplituden til tonesignalet ikke er mye større enn amplituden til talesignalet, siden ellers vil talesignalet ikke bidra i det hele tatt til utgangssignalet fra komparatoren 5. Denne ulempe kan selvfølgelig overkommes ved å fjerne hardbegrenseren og kvantisere inngangssignalet istedet til fler enn 2 nivåer. Det vil imidlertid innses at dette vil gjøre det nødvendig å anordne vesentlig flere kretser og ytterligere behandling, f.eks. erstatning av registeret 3 av et fler-bit skiftregister, EX-OR porten 7 med en fler-bit binær multiplikator, teller 19 med en fler-bit binær adderer etc, og man kan anse at disse ulempene oppveies av de oppnådde fordeler.

Selv om anordningen som er beskrevet danner en rekke av autokorrelogrammer som relaterer seg til sukessive tidsperioder som er fullstendig uavhengige av hverandre, vil det innses at dette ikke er essensielt. Som et alternativ kan hvert nytt autokorrelogram oppnås fra det forutgående ved hjelp av en oppdateringsprosess forutsatt at bidraget fra hvert autokorrelogram til det etterfølgende er anordnet slik at det svinner bort mens de påfølgende relaterer seg til tidsperioder som ligger lenger og lenger inn i frem-tiden. I virkeligheten betyr dette at nevnte suksessive tidsperiode i et slikt tilfelle delvis overlapper hverandre. En måte som dette kan gjøres på, er vist ved anordningen

på fig. 9, som kan erstatte den autokorrelogramdannede delen til anordningen beskrevet med referanse til fig.

2-7. Visse komponenter vist på fig. 8 har sine motsvarende deler på fig. 2. Hvor dette er tilfelle, er de blitt gitt de samme henvisningstallene.

På fig. 8 er igjen inngangsterminalen 1 koblet til inngangen 2 til skiftregistret 3 via et båndpassfilter 4 og en komparator eller hardbegrenser 5. Nå er imidlertid de forskjellige bit-linjene som utgjør utgangen 8 til skiftregistret 3, koblet til styreinngangene 100 til de respektive elektroniske vekslebrytere 101 og en veksleterminal 102 som hver er matet fra utgangen fra filtret 4 direkte, og den andre veksleterminalen 103 som er matet fra utgangen fra filtret 4 via en inverterende forsterker 104. Polene 106 til bryterne 101 er forbundet til respektive innganger 105 på en multippel prøve og holdekrets 107 via respektive RC integrator kretser som hver omfatter en seriemotstand

108 og en parallell kondensator 109. Klokkeinngangen 110 til prøve-og-holde kretsen 107 bli matet fra utgangen 31

til datamaskinen 14 (fig. 2) og det blir også skifteinngangen 30 til registret 3. Utgangene 111 fra de forskjellige individuelle prøve-og-holde kretsene i krets 107, er forbundet til respektive innganger 112 til en multippel analog til digitalkonverter 113 som har korresponderende (multippel bit linjer) utganger 114.

Dersom inngangssignalet på inngangsterminal 1 er v(t),

vil det ses at ved enhver gitt tid, vil utgangene 8 til skiftregistret 3 føre hardbegrensede signaler v(t-T), dvs. signaler Sign v(t-T) hvor t = 2-r<1>, 3t',---respektivt,

og t' er forsinkelsen som opptrer mellom hvert trinn til registret 3 og det neste. Dersom et gitt Sign v(t-x) er positivt, blir den korresponderende vekslebryteren 101

styrt for å forbinde sin veksleterminal 102 til sin pol 106. På samme måte blir, dersom et gitt Sign v(t-r) er negativt, den korresponderende bryteren 101 styrt for å forbinde sin veksleterminal 103 til sin pol 101. Således blir RC kretsene 108 og 109 matet med størrelsene Sign v(t--r) . v(t) hvor x for en gitt RC krets er lik verdien som korresponderer til det korresponderende utgangssigal fra register 3. RC kretsene integrerer disse signaler over en begrenset periode (bestemt av RC tidskonstanten)

og påtrykker dem på prøve-og-holde kretsen 113. Således kan de forskjellige signalene på utgangene 114 til krets 113 bli uttrykt ved:

hvor for et gitt signal korresponderer til forsinkelsen

frembragt av skiftregistret 3 ved den korresponderende utgangen 8 og W(t) = exp(-t/CR). Tidskonstanten CR kan være av størrelsesorden 0,05 sekunder for hver RC krets.

I drift fører således utgangene 114 signaler R(t) som korresponderer til disse som er inneholdt i de før nevnte 14 lokaliseringer i RAM 41 på fig. 2, etter dannelsen av hver autokorrelogram, og kan behandles på den samme måten, f.eks. på måten beskrevet med referanse til fig. 6 og 7.

I utførelsene beskrevet, blir det under bestemmelsen om hvorvidt toppene i de suksessive autokorrelogrammene er stasjonære eller vandrende, som blir utført ved å bestemme hvorvidt de er stasjonære, gjort den antagelse at dersom et ikke-støy signal er tilstede på inngangsterminal 1 og ingen stasjonære topper er tilstede, så må det være vandrende topper tilstede. Som et alternativ, eller som tillegg, kan en positiv bestemmelse bli gjort for å undersøke hvorvidt bevegelige topper er tilstede. Dette kan gjøres, f.eks. som tidligere å holde en opptelling eller konto som svinner hen med en gitt tidskonstant, over posisjonene av toppene langs forsinkelsesaksen i de suksessive autokorrelogrammene, og oppdatere denne opptelling i samsvar med dataene som fåes for hvert nytt autokorrelogram. Nå kan imidlertid istedet for å sette utgangen 43 til binært "0" dersom vedholdende topper blir funnet, en prøve bli utført for å finne ut hvorvidt de respektive toppene i det løpende autokorrelogrammet ligger ved punkter langs forsinkelsesaksen til autokorrelogrammet som ligger umiddelbart nært til punkter ved hvilket opptellingen avdekker at toppene nettopp har opptrådt, og dersom i det minste et gitt antall av dem gjør det, innstilles utgangen 43

til binært "1" for å indikere den sannsynlige tilstedeværelsen av et talesignal på inngangsterminal 1. (Dette forut-setter at posisjonene til toppene som reiser seg fra et talesignal ikke vandrer mer enn et punkt langs forsinkelsesaksen fra hvert autokorrelogram til det neste). Det er åpenbart at denne teknikken kan forbedres og videreutvikles.

F.eks. kan det utføres en statistisk analyse på endringene eller på annen måte vedrørende topposisjonene og utgangen 43 blir bare satt til binært "1" dersom analysen avdekker at majoriteten av toppene vandrer.

De beskrevne anordningene kan danne del av et ikke-tale signal-drevet stumkoblingssystem i en kommunikasjonsmottaker, f.eks. en mottaker for enkeltsidebånd signaler i HF båndet. Således kan inngangsterminalen 1 på fig. 2 bli matet fra utgangen fra mottakter-demodulatoren og utgangsterminalen 44 kan være forbundet til en utkoblings-signal styreinngang til audiokanalen i mottakeren.

Claims (8)

1. Anordning for å bestemme om et signal, som er mottatt av en kommunikasjonsmottaker, kan være et talesignal, idet anordningen innbefatter en inngang (1) for å forbinde en bane for det mottatte signalet gjennom mottakeren,karakterisert vedat inngangen (1) er koblet med en autokorrelator (3, 10, 7) for beregning av et autokorrelogram inneholdende autokorrelasjonsfunksjonsverdier for den mottatte signalverdien og en forsinket mottatt signalverdi som en funksjon av forsinkelsestiden, at utgangen til autokorrelatoren (3, 10, 7) er koblet med en datainngang til en lagerenhet (41) for lagring av autokorrelasjonsfunksjonsverdier, at utgangen til lagerenheten (41) er koblet med en terskel-detektor (14) for å sammenligne autokorrelasjonsfunksjonsverdiene eller verdiene utledet derav med en første terskelverdi og for å generere et utgangssignal dersom i det minste en av autokorrelasjonsfunksjonsverdiene for en forsinkelsestid annerledes enn hovedsakelig null overskrider den første terskelverdien, at tidsmåleinnretninger (14) er koblet med utgangen til lageret og med utgangen til terskeldetektoren (14) for å måle, i tilfelle av at et utgangssignal til terskeldetektoren (14) er tilstede, tidsperioden i løpet av hvilken en auto-korrelasjonsfunksjonsverdi for en bestemt verdi for forsinkelsestiden overskrider den første terskelverdien, og at en avgjørelsesinnretning er koblet med tidsmåleinnretningen (14) for å avgjøre at autokorrelogrammet fremviser en stadig topp ved en bestemt verdi for forsinkelsestiden dersom tidsperioden overskrider en maksimal tidsverdi.

2- Anordning ifølge krav 1,karakterisertved at autokorrelatoren (3, 10, 7) innbefatter en første kvantiserer (5) for å kvantisere den mottatte signalverdien eller den mottatte forsinkelsessignalverdien med to nivåer.

3. Anordning ifølge krav l,karakterisertved at korrelatoren (3, 10, 7) innbefatter to kvanti-serere (5) for å kvantisere den mottatte signalverdien og den mottatte forsinkelsessignalverdien med to nivåer.

4. Anordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat et båndpassfilter (4) er forbundet mellom inngangen og autokorrelatoren (3, 10, 7).

5. Anordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat autokorrelatoren (3, 10, 7) kan beregne autokorrelasjonsfunksjonsverdiene ved diskrete verdier av forsinkelsestiden, at terskeldetektoren (14) innbefatter en adderer koblet med utgangen til lagerenheten (41) for å addere modulene av korrelasjonsfunksjonsverdien for en forsinkelsestid annerledes enn hovedsakelig 0 eller verdier utledet derav, og at terskeldetektoren (14) kan sammenligne utgangssignalet til addereren med en andre terskelverdi.

6. Anordning ifølge krav 5,karakterisertved at tidsmåleinnretningen (14) omfatter et første og andre register tilknyttet med hver diskrete verdi for forsinkelsestiden, at tidsmåleinnretningen (14) innbefatter en første økende innretning forbundet med en første inngang til det første registeret for å øke verdien lagret i det første registeret dersom autokorrelasjonsfunksjonsverdiene, ved den diskrete verdien av forsinkelsestiden som det første registeret er tilknyttet er positive og overskrider terskelverdien, at tidsmåleinnretningen (14) innbefatter andre økningsinn-retning forbundet med en første inngang til det andre registeret for å øke verdien lagret i det andre registeret dersom autokorrelasjonsfunksjonsverdien, ved den diskrete verdien av tidsforsinkelsen som det andre registeret er tilknyttet, er negativ og dersom dens absolutte verdi overskrider første terskelverdi, at tidsmålingen innbefatter reduksjonsinnretning forbundet med en andre inngang til det første og andre registeret for å dekrementere den lagrede verdien i registeret dersom den absolutte verdien til autokorrelasjonsverdien ikke overskrider den første terskelverdien, og at utgangen til første og andre register er koblet med inngangen til detekteringsinnretningen for å detektere om verdien lagret i et av registrene overskrider en viss verdi, som indikerer at en stadig topp er tilstede i korrelogrammet for en forsinkelsesverdi tilknyttet registrene hvis lagrede verdi overskrider den bestemte verdien.

7. Anordning ifølge krav 5 eller krav 6,karakterisert vedat det mellom autokorrelatoren (3, 10, 7) og lagerenheten (41) er forbundet transformasjonsenheter, hvor utgangen til autokorrelatoren (3, 10, 7) er forbundet med en inngang til en gjennomsnittsberegningsinnretning for å beregne et kjørende gjennomsnittskorrelogram med påfølgende autokorrelogrammer, at utgangen til gjennomsnittsberegningsinnretningen er forbundet med inngangen til en multiplikator for å multi-plisere autokorrelasjonsfunksjonsverdiene til det kjørende gjennomsnittskorrelogrammet ved hjelp av en vektkonstant, hvor utgangen til autokorrelatoren (3, 10, 7) også er koblet med den positive inngangen til en subtraherer, hvor utgangen til multiplikatoren er koblet med den negative inngangen til subtrahereren og hvor utgangen til subtrahereren er koblet med lagerenheten (41), hvor transformasjonsinnretningen innbefatter en ytterligere korrelator med en inngang koblet med utgangen til gjennomsnittsberegningsinnretningen og en inngang koblet med utgangen til subtrahereren for å bestemme en korrelasjons-verdi mellom gjennomsnittskorrelogrammet og det aktuelle korrelogrammet, hvilken transformasjonsinnretning innbefatter en styreinnretning med en inngang koblet med utgangen til den ytterligere korrelatoren for å justere vektkonstanten for å tilveiebringe et utgangssignal for den ytterligere korrelatoren som er hovedsakelig lik null.

8. Anvendelse av anordning som angitt i ett av de foregående krav i en kommunikasjonsmottaker hvor kommunikasjons-mottakerens inngang er forbundet med en bane gjennom mottakeren for et mottatt signal.