WO1996022637A1 - Signalverarbeitungsverfahren für ein blockweise codiertes audiosignal in einem audio-nachrichtenübertragungssystem - Google Patents

Signalverarbeitungsverfahren für ein blockweise codiertes audiosignal in einem audio-nachrichtenübertragungssystem Download PDF

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WO1996022637A1
WO1996022637A1 PCT/DE1996/000006 DE9600006W WO9622637A1 WO 1996022637 A1 WO1996022637 A1 WO 1996022637A1 DE 9600006 W DE9600006 W DE 9600006W WO 9622637 A1 WO9622637 A1 WO 9622637A1
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audio
signal block
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PCT/DE1996/000006
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Inventor
Klaus-Dieter Pillekamp
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B14/00—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B14/02—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
    • H04B14/06—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using differential modulation, e.g. delta modulation

Definitions

  • transmitters and receivers are used for message processing and transmission.
  • the message generated by the message source is transmitted from the sending device to the receiving device via a message channel, which then delivers the received message to the message sink.
  • the message processing and transmission can take place in a preferred transmission direction or in both transmission directions (duplex operation).
  • Message is a superordinate term that stands for both the meaning (information) and the physical representation (signal).
  • Signals can e.g. B.
  • the type of transmission according to (1) ... (3) is usually characterized by continuous (analog) signals, while the type of transmission according to (4) usually produces discontinuous signals (e.g. pulses, digital signals).
  • the present invention relates to the transmission of audio messages such as voice or music messages.
  • Possible signal forms for an audio message transmission system are either continuous signals (pure analog signals) or a mixture of continuous and discontinuous signals using A / D or D / A converters.
  • Message type-specific devices are required for the "Send” and "Receive" functions. The question of which of these devices will ultimately be used depends, among other things, on which message channel is used as the basis in the audio message transmission system.
  • the present invention therefore relates primarily to telecommunication systems which have a wireless telecommunication channel.
  • Telecommunication systems with such a structure are, for example, cordless telephones according to the DECT standard (ßigital jeanuropean C_ordless Telecommunication; cf. European Telecommunication Standard - Final Draft -, prETS 300 175/1, 5/1992, Parts 1 to 4, ETS Institute 06921 Sofia Antipole ⁇ ,
  • the DECT cordless telephone and the GSM mobile radio telephone are audio message transmission systems in which audio signals coded in blocks - e.g. B. according to the TDMA or CDMA (Time Division Multiple Access or C_ode division Multiple Access) coded signals - are processed.
  • the message transmitted with these telephones generally consists of a mixture of continuous and discontinuous signals. This signal mixture is created by using analog / digital or digital / analog converters.
  • FIG. 1 shows a DECT cordless telephone with a cordless base station FT (£ ixed jermination) which has a maximum of twelve for cordless telecommunication via a radio channel FK Cordless handsets PT1 ... PT12 (portable jermination) are assigned.
  • Cordless base stations with such a structure are available under the product name "Gigaset 952" - cf. DE-Z: Funkschau 12/1993, pages 24 and 25; "Digital freedom - Gigaset 952: the first DECT telephone"; Author: G. Weckwerth - launched in 1993.
  • FIG. 2 shows the basic structure of the DECT-specific cordless handset PT1 ... PT12, as it is used for the transmission of voice messages in the cordless telephone.
  • Cordless handsets with such a structure are also under the product name "Gigaset 952" - cf. DE-Z: Funk ⁇ schau 12/1993, pages 24 and 25; "Digital freedom - Gigaset 952: the first DECT telephone”; Author: G. Weckwerth - launched in 1993.
  • This structure is essentially also from DE-Z: Funkschau 10/1993; Pages 74 to 77; Title: “Communicate digitally with Philips DECT-DECT chipset"; Author: Dr. J. Nieder and WO 94/10812 ( Figure 1 with the associated description) previously known.
  • block-oriented coding methods are used as time division multiplexing methods (TDMA methods) in order to use a correlation between temporally successive signal sections for data reduction and / or to carry out block-oriented error protection using parity bits.
  • TDMA methods time division multiplexing methods
  • a first possibility known from WO 94/10769, consists in "muting" the corresponding signal block identified as faulty, ie. H. to change the code accordingly, for example by a sequence of zero values.
  • This method is used today with digital DECT cordless telephones, such as the Gigaset 952.
  • the object on which the invention is based is to improve the transmission quality of block-coded audio signals in audio message transmission systems when transmission errors occur in such a way that the need for computing power and thus the costs are minimal and there is no additional delay in the audio signals to be transmitted.
  • a substitution signal is inserted one or more times into the gap which arises after a burst failure, ie instead of a missing signal block in the audio signal.
  • This substitution signal contains at least a part of the signal block preceding the disturbed signal block, the beginning of the substitution signal following the phase or continuously following the end of the preceding signal block.
  • the sound generation mechanisms e.g. side vibration when generating music, movements in the vocal tract during speech generation etc.
  • the sound generation mechanisms have a certain mechanical inertia. If one compares successive signal sections of the audio signal on the order of 10 to 20 ms, one almost always finds a very great similarity in the time signal (FIG. 3).
  • FIG. 3 shows a voice signal de vowels "a” divided into several time segments
  • FIG. 4 starting from FIG. 2, the modified topology of the cordless handset PT to improve the transmission quality of TDMA-specific (Time Division Multiple Access), DECT voice signals in DECT cordless phones when transmission errors occur,
  • TDMA-specific Time Division Multiple Access
  • DECT voice signals in DECT cordless phones when transmission errors occur
  • FIG. 5 shows the speech signal of the vowel "a" known from FIG. 3, in which a missing signal block was replaced in accordance with the invention.
  • FIG. 3 shows the time profile of a speech signal SS a for the vowel "a", which is divided into several (10 ms) signal sections. With this temporal division of the speech signal SS a , the similarity of neighboring time segments becomes visible. This correlation between sections of the speech signal SS a that are close together is given that the sound generation mechanisms (movements in the vowel rakt) have a certain mechanical inertia.
  • FIG. 5 shows the modified topology of the cordless handset PT for improving the transmission quality of TDMA-specific (lime division multiple access) DECT voice signals in DECT cordless telephones when transmission errors occur.
  • the transmission errors frequently occur in border areas in the radio message transmission of the DECT cordless telephones, so that DECT-specific burst or information losses occur in these areas.
  • the modified cordless handset PT has a switchover logic UL, which on a transmission path US of the cordless handset PT from an antenna ANT with a downstream radio part FKT (transmitter / receiver) to an earphone HK in the receiving direction or from a microphone MIK to the antenna ANT in the direction of transmission - between a signal control device BMC (Burst Mode Controller) and a
  • Signal conversion device SUE (codec, AD / DA converter) is arranged.
  • a sensor circuit SS is assigned to the switching logic UL. Furthermore, a computing stage RS and a memory SP are provided, which are connected to one another and in each case themselves to the switching logic UL.
  • the signal blocks (bursts) transmitted every 10 ms by a transmitter are received by the receiver of the radio part FKT. These signal blocks correspond to the signal sections shown in FIGS. 3 and 5, each with a duration of 10 ms.
  • the ADPCM data words contained in the signal block which represent the transmitted audio signal, are converted into PCM data words in the signal control device BMC downstream of the radio part FKT and are forwarded to the signal conversion device SUE via the switching logic UL.
  • the Signal conversion device SUE converts the PCM data words into analog frequency signals, which are converted into acoustic vibrations with the HK earpiece and thus made audible.
  • the PCM data words in each correctly received signal block are simultaneously written into the memory SP via the switchover logic UL.
  • the memory SP has a minimum memory size of 40 bytes, since 40 PCM data words must be stored corresponding to the 5 ms.
  • the value of 5 ms is derived from the lowest speech frequency of approx. 200 Hz used for telephone transmissions. In this way it is ensured that at least one complete signal period of the fundamental frequency contained in the current audio signal is temporarily stored. If the method according to the invention is used for other frequency bands, the fundamental frequency can vary and the memory depth of the memory SP must be adapted accordingly.
  • the temporal position of the sample values to be stored is to be selected such that such a signal period is stored which ends at the end of the signal block.
  • the switching logic UL If the loss of a signal block (burst loss) is detected by the sensor circuit SS, the switching logic UL generates a substitution signal using the computing stage RS and the memory SP and transmits it to the signal conversion device SUE.
  • FIG. 5 shows the speech signal SSa known from FIG. 3 as the audio signal.
  • the speech signal SSa is divided into several 10 ms signal sections, each of which corresponds to a signal block. It is assumed that the signal block is disturbed between 1280 and 1290 msec. This time range is indicated in FIG. 5 by a double arrow.
  • the computer stage RS in the memory SP searches for that PCM data word in the preceding signal block (1270 to 1280 msec) that most closely matches the last data word of the previous signal block, and between the and the last data word is a signal period of the fundamental frequency of the current speech signal SSa. This means that there are at least two but no more than three zero crossings between the two data words. This searched data word is marked with an arrow in FIG. 5.
  • the arithmetic operation just described must take place in the arithmetic stage RS within 125 ⁇ sec, i.e. the time between the conversion of two PCM data words into the analog signal.
  • the computing time must be derived from the corresponding sampling frequency.
  • a substitution signal is therefore sought in the signal block preceding a disturbed signal block, which signal connects continuously and therefore in phase with the signal end in the previous signal block.
  • the duration of the substitution signal corresponds to a signal period of the fundamental frequency of the current speech signal or audio signal.
  • the data words of the preceding signal block corresponding to the substitution signal are sent to the signal conversion device SUE during the time period from 1280 to 1290 ms (see FIG. 5).
  • the substitution signal must be, for example, at a current fundamental frequency of 200 Hz be repeated twice during the duration of the disturbed signal block.
  • the amplitude of the data words in the substitution signal is continuously reduced during the delivery to the signal uttering device SUE within the period of the disturbed or veiled signal block.
  • the respective reduction depends on the output amplitude and is calculated so that after 10 msec or 80 PCM data words, i.e. at the end of the disturbed signal block, the value for the amplitude of the last data word corresponds to the value for "quiet".
  • the buffered data words after they have been given to the signal conversion device SUE, are each reduced by a value and stored as new data words in the memory SP. This value is chosen so that at the end of the signal block a data word is reached which corresponds to the idle signal.
  • the repetition time of 10 ms selected here can be adapted to the frame length.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Signalverarbeitungsverfahren für ein blockweise codiertes Audiosignal in einem Audio-Nachrichtenübertragungssystem mit folgenden Verfahrensschritten: a) Zwischenspeichern eines jeden fehlerfrei übertragenen Signalblockes; b) Ermitteln eines fehlerhaft übertragenen Signalblockes im Audiosignal; c) Generieren eines Substitutionssignales zu diesem fehlerhaft übertragenen Signalblock aus dem Audiosignal im vorhergehenden Signalblock, wobei das Substitutionssignal ein solcher Teilabschnitt dieses Signalblockes ist, dessen Anfang stetig anschließt an das Ende dieses Signalblockes; und d) Ersetzen des fehlerhaften Signalblockes durch das gegebenenfalls mehrfach wiederholte Substitutionssignal.

Description

Beschreibung
Signalverarbeitungsverfahren für ein blockweise codiertes Au- diosignal . in einem Audio-Nachrichtenübertragungssystem
In Nachrichtenübertragungssystemen mit einer Nachrichtenüber¬ tragungsstrecke zwischen einer Nachrichtenquelle und einer Nachrichtensenke werden zur Nachrichtenverarbeitung und - Übertragung Sende- und Empfangsgeräte verwendet. Die von der Nachrichtenquelle erzeugte Nachricht wird von dem Sendegerät über einen Nachrichtenkanal dem Empfangsgerät übertragen, das die empfangene Nachricht anschließend an die Nachrichtensenke abgibt . Die Nachrichtenverarbeitung und -Übertragung kann dabei in einer bevorzugten Übertragungsrichtung oder in bei¬ den Übertragungsrichtungen (Duplexbetrieb) erfolgen.
"Nachricht" ist ein übergeordneter Begriff, der sowohl für den Sinngehalt (Information) als auch für die physikalische Repräsentation (Signal) steht. Signale können z. B.
(1) Bilder,
(2) gesprochene Wörter,
(3) geschriebene Wörter,
(4) verschlüsselte Wörter oder Bilder repräsentieren. Die Übertragungsart gemäß (1) ... (3) ist da¬ bei normalerweise durch kontinuierliche (analoge) Signale charakterisiert, während bei der Übertragungsart gemäß (4) gewöhnlich diskontinuierliche Signale (z. B. Impulse, digita¬ le Signale) entstehen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Übertragung von Audio-Nachrichten wie beispielsweise Sprach- oder Musik¬ nachrichten.
Als mögliche Signalformen für ein Audio-Nachrichtenübertra¬ gungssystem treten entweder kontinuierliche Signale (reine Analogsignale) oder eine Mischung aus kontinuierlichen und diskontinuierlichen Signalen unter Verwendung von A/D- bzw. D/A-Wandlern auf. Für die Funktionen "Senden" und "Empfangen" sind jeweils nachrichtentypspezifische Geräte erforderlich. Die Frage, welche dieser Geräte letztlich eingesetzt werden, hängt unter anderem auch davon ab, welcher Nachrichtenkanal in dem Audio-Nachrichtenübertragungssystem zugrundegelegt wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich daher vorrangig auf Telekommunikationssysteme, die einen drahtlosen Telekom¬ munikationskanal aufweisen.
Telekommunikationssysteme mit einer derartigen Struktur sind beispielsweise Schnurlostelefone nach dem DECT-Standard (ßigital jϊuropean C_ordless Telecommunication; vgl. European Telecommunication Standard - Final Draft -, prETS 300 175/1, 5/1992, Teil 1 bis 4, ETS-Institute 06921 Sofia Antipoleε,
France und Philips Telecommunication Review: "DECT, Universal Cordless Access System", Vol. 49, Nr. 3, 09/1991, Seiten 68 bis 73) oder Mobilfunktelefone nach dem GSM-Standard (Qroupe ≤peciale Mobile oder Gobal Systems for Mobile Communication,- vgl. Informatik Spektrum, Springer Verlag Berlin, Jg. 14,
1991, No. 3, Seiten 137 bis 152, "Der GSM-Standard - Grund¬ lage für digitale europäische Mobilfunknetze") .
Das DECT-Schnurlostelefon und das GSM-Mobilfunktelefon sind Audio-Nachrichtenübertragungssysteme, in denen blockweise co¬ dierte Audiosignale - z. B. nach dem TDMA- bzw. CDMA-Verfah¬ ren (Time Division Multiple Access bzw. C_ode ßivision Multi¬ ple Access) codierte Signale - verarbeitet werden. Die mit diesen Telefonen übertragene Nachricht besteht gemäß der vor- stehenden Definition von Nachrichtentypen in der Regel aus einer Mischung von kontinuierlichen und diskontinuierlichen Signalen. Diese Signalmischung entsteht dabei durch die Ver¬ wendung von Analog/Digital- bzw. Digital/Analog-Wandlern.
Figur 1 zeigt ein DECT-Schnurlostelefon mit einer Schnurlos- Basisstation FT (£ixed Jermination) , der für die Schnurlos- Telekommunikation über einen Funkkanal FK maximal zwölf Schnurlos-Mobilteile PT1...PT12 (£ortable Jermination) zuge¬ ordnet sind. Schnurlos-Basisstationen mit einem solchen Auf¬ bau sind unter der Produktbezeichnung "Gigaset 952" - vgl. DE-Z: Funkschau 12/1993, Seiten 24 und 25; "Digitale Freiheit - Gigaset 952: Das erste DECT-Telefon"; Autor: G. Weckwerth - 1993 auf dem Markt eingeführt worden. Dieser Aufbau ist im wesentlichen auch aus der DE-Z: Funkschau 10/1993; Seiten 74 bis 77; Titel: "Digital kommunizieren mit DECT-DECT-Chipsatz von Philips"; Autor: Dr. J. Nieder und der WO 94/10812 (Figur 1 mit der dazugehörigen Beschreibung) vorbekannt.
Figur 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau des DECT-spezifischen Schnurlos-Mobilteils PT1...PT12, wie es für die Übertragung von Sprachnachrichten in dem Schnurlostelefon verwendet wird. Schnurlos-Mobilteile mit einem solchen Aufbau sind ebenfalls unter der Produktbezeichnung "Gigaset 952" - vgl. DE-Z: Funk¬ schau 12/1993, Seiten 24 und 25; "Digitale Freiheit - Gigaset 952: Das erste DECT-Telefon"; Autor: G. Weckwerth - 1993 auf dem Markt eingeführt worden. Dieser Aufbau ist im wesentli- chen auch aus der DE-Z: Funkschau 10/1993; Seiten 74 bis 77; Titel: "Digital kommunizieren mit DECT-DECT-Chipsatz von Philips"; Autor: Dr. J. Nieder und der WO 94/10812 (Figur 1 mit der dazugehörigen Beschreibung) vorbekannt.
Für die Übertragung von Sprach- und/oder Musiksignalen (Au¬ diosignale) mit dem DECT-Schnurlostelefon werden blockorien¬ tierte Codierverfahren als Zeitmultiplexverfahren (TDMA-Ver- fahren) eingesetzt, um zum einen eine Korrelation zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Signalabschnitten zur Datenre- duktion auszunutzen und/oder zum anderen eine blockorientier¬ te Fehlersicherung durch Parity-Bits vorzunehmen.
In im Zeitmultiplexverfahren arbeitenden Funkübertragungssy¬ stemen, bei denen die Information eines Zeitintervallε mit erhöhter Datenrate in Blöcken oder Bursts über die Funk¬ strecke übertragen wird, ist nicht zu verhindern, daß an den Reichweitegrenzem des Systems oder bei einer Störung der Übertragungsstrecke einzelne Signalblöcke fehlerhaft übertra¬ gen werden. Wenn die Fehleranzahl so hoch ist, daß ein vom Empfänger empfangener Signalblock nicht sicher als zu diesem Empfänger gehörig erkannt werden kann, so wird dieser Signal- block ausgewiesen. Dies führt zu einer Unterbrechung in der übertragenen Information.
Im Umgang mit solchen als fehlerhaft erkannten und ausgewie¬ senen Signalblöcken gibt es empfängerseitig mehrere Möglich- keiten.
Eine erste, aus der WO 94/10769 bekannte Möglichkeit besteht darin, den entsprechenden, als fehlerhaft erkannten Signal- block "stumm zu schalten", d. h. den Code beispielsweise durch eine Folge von Nullwerten entsprechend zu verändern. Diese Methode wird heute bei digitalen DECT-Schnurlostelefo- nen, wie dem Gigaset 952, angewendet.
Eine zweite Möglichkeit der Fehlerkorrektur besteht darin, davon auszugehen, daß der auftretende Fehler nur gering sein wird. Hierbei gilt es aber zu unterscheiden, ob anhand des Algorithmus erkennbar ist, wie wichtig die jeweils gestörten Bits sind. Bei einer herkömmlichen linearen Codierung würde beispielsweise ein gestörtes niederwertiges Bit (LSB = Least ≤ignificant Bit) kaum hörbare Fehler produzieren, während ein fehlerhaft gesetztes hδherwertiges Bit (MSB = Most ≤ignifi- cant lit) starke Sprünge im Übertragungssignal und damit knackartige Störungen erzeugen würde. Indes ist nicht in al¬ len Fällen ohne weiteres erkennbar, wie stark die einzelnen zu erwartenden Störungen sein werden.
Ein ganz anderer Weg bei der Fehlerkorrektur von gestörten Audiosignalen wird in den Druckschriften: (1) A. Papoulis: "A new algorithm in Spectral Analysis and Band-Limited Extrapolation"; IEEE Transactions on
Circuits and Systems, Band 22 (9), Seiten 735 ff., 1975 und (2) R. Sottek: "Modelle zur SignalVerarbeitung im menschli¬ chen Gehör"; Dissertation am Institut für elektrische Nachrichtentechnik, RWTH Aachen 1993 vorgeschlagen. Aus den genannten Druckschriften ist jeweils ein Verfahren bekannt, bei dem durch Störungen hervorgerufene Signalfehler des Audiosignales durch eine Interpolation des Signals verschleiert werden. Nachteilig bei dieser Methode ist zum einen der hohe technische Aufwand, der unter Umstän¬ den die komplette Rechenleistung eines heute marktüblichen digitalen Signalprozessors (DSP = Digital Signal P_rocessor) verlangt und zum anderen die algorithmische Verzögerung des Signals notwendig macht, falls über die Fourier-Tranεforma- tion im Frequenzbereich gearbeitet wird. Diese Verzögerung wäre beispielsweise bei der Telefonie, insbesondere der Schnurlostelefonie nicht tolerierbar.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Übertragungsqualität von blockweise codierten Audiosignalen in Audio-Nachrichtenübertragungssystemen beim Auftreten von Ubertragungsfehlem derart zu verbessern, daß der Bedarf an Rechenleistung und somit die Kosten minimal sind sowie keine zusätzliche Verzögerung des zu übertragenden Audiosignaleε auftritt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches l gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in die nach einem Burstausfall entstehende Lücke, d. h. an die Stelle eines fehlenden Signalblockes im Audiosignal ein Substitutionssi¬ gnal ein- oder mehrmals eingefügt. Dieses Substitutionsεignal enthält zumindest einen Teil des dem gestörten Signalblock vorhergehenden Signalblockes, wobei der Anfang des Substitu¬ tionssignals phasenrichtig bzw. stetig an das Ende des vor- hergehenden Signalblockes anschließt. Bei Audiosignalen (Musik- oder Sprachsignalen) besteht eine starke Korrelation zwischen Signalabschnitten, die zeitlich dicht beieinander liegen. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Lauterzeugungsmechanismen (z. B. Seitenschwingung bei der Musikerzeugung, Bewegungen im Vokaltrakt bei der Spracherzeu¬ gung etc.) eine gewisse mechanische Trägheit aufweisen. Ver¬ gleicht man aufeinanderfolgende Signalabschnitte des Audiosi¬ gnals in der Größenordnung von 10 bis 20 ms, so stellt man fast immer eine sehr große Ähnlichkeit im Zeitsignal fest (Figur 3) .
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter¬ ansprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren 3 bis 5 erläutert. Es zeigen:
Figur 3 ein in mehrere Zeitabschnitte eingeteiltes Sprachsi¬ gnal de Vokalε "a",
Figur 4 ausgehend von der Figur 2 die modifizierte Topologie des Schnurlos-Mobilteils PT zur Verbesserung der Übertra¬ gungsqualität von TDMA-spezifischen (Time Division Multiple Access) , DECT-Sprachsignalen in DECT-Schnurlostelefonen beim Auftreten von Übertragungsfehlern,
Figur 5 das aus Fig 3 bekannte Sprachsignal deε Vokals "a", bei dem ein fehlender Signalblock gemäß der Erfindung ersetzt wurde.
Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf eines Sprachsignals SSa für den Vokal "a", das in mehrere (10 ms) -Signalabεchnitte eingeteilt ist. Bei dieser zeitlichen Einteilung des Sprach¬ signals SSa wird die Ähnlichkeit von benachbarten Zeitab- schnitten sichtbar. Diese Korrelation zwischen Teilstücken des Sprachsignales SSa, die dicht beieinander liegen, ist da- durch gegeben, daß die Lauterzeugungsmechanismen (Bewegungen im Vokal rakt) eine gewisse mechanische Trägheit aufweisen.
Figur 5 zeigt ausgehend von der Figur 2 die modifizierte To- pologie des Schnurlos-Mobilteils PT zur Verbesserung der Übertragungsqualität von TDMA-spezifischen (lime Division Multiple Access) DECT-Sprachsignalen in DECT-Schnurlostele- fonen beim Auftreten von Ubertragungsfehlem. Die Übertra¬ gungsfehler treten häufig in Grenzbereichen bei der Funknach- richtenübertragung der DECT-Schnurlostelefone auf, so daß es in diesen Bereichen zu DECT-spezifischen Burst- bzw. Informa¬ tionsverlusten kommt.
Das modifizierte Schnurlos-Mobilteil PT weist dazu eine Um- schaltlogik UL auf, die auf einer Ubertragungsstrecke US des Schnurlos-Mobilteils PT von einer Antenne ANT mit einem nach¬ geschalteten Funkteil FKT (Sender/Empfänger) zu einer Hörkap¬ sel HK in Empfangsrichtung bzw. von einem Mikrofon MIK zur Antenne ANT in Senderichtung - zwischen einer Signalsteue- rungseinrichtung BMC (Burst Mode Controller) und einer
Signalumformungseinrichtung SUE (Codec, AD/DA-Wandler) ange¬ ordnet ist.
Der Umschaltlogik UL zugeordnet ist eine Sensorschaltung SS. Weiter sind eine Rechenstufe RS und ein Speicher SP vorgese¬ hen, die miteinander und jeweils selbst mit der Umschaltlogik UL verbunden sind.
Die alle 10 ms von einem Sender ausgesendeten Signalblöcke (Bursts) werden vom Empfänger des Funkteils FKT empfangen. Diese Signalblöcke entsprechen den in den Fig. 3 bzw. 5 dar¬ gestellten Signalabschnitten mit einer Dauer von jeweils 10 ms. Die im Signalblock enthaltenen ADPCM-Datenworte, die daε übertragene Audiosignal repräsentieren, werden in der dem Funkteil FKT nachgeschalteten Signalsteuerungseinrichtung BMC in PCM-Datenworte umgewandelt und über die Umschaltlogik UL an die Signalumformungseinrichtung SUE weitergeleitet. In der Signalumformungseinrichtung SUE werden die PCM-Datenworte in analoge FrequenzSignale gewandelt, die mit der Hörkapsel HK in akustische Schwingungen umgewandelt und damit hörbar ge¬ macht werden.
Die PCM-Datenworte in jedem korrekt empfangenen Signalblock werden dabei gleichzeitig über die Umschaltlogik UL in den Speicher SP eingeschrieben.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung werden nur die letzten 5 ms jedes korrekt empfangen Signalblockes im Speicher SP gespeichert. Bei dieser Ausführungsform weist der Speicher SP eine minimale Speichergröße von 40 Byte auf, da den 5 ms entsprechend 40 PCM-Datenworte gespeichert werden müssen.
Der Wert von 5 ms ist aus der für die Telefonübertragungen benutzten untersten Sprachfrequenz von ca. 200 Hz abgeleitet. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß mindestens eine vollständige Signalperiode der im aktuellen Audiosignal ent¬ haltenen Grundfrequenz zwischengeεpeichert iεt. Wenn das er¬ findungsgemäße Verfahren für andere Frequenzbänder angewendet wird, kann die Grundfrequenz variieren und die Speichertiefe des Speichers SP ist entsprechend anzupasεen.
In Abhängigkeit von der verwendeten TDMA-Struktur ist die zeitliche Lage der zu speichernden Abtaεtwerte derart zu wäh¬ len, daß eine εolche Signalperiode gespeichert wird, die mit dem Ende des Signalblockes endet.
Wenn der Verlust eines Signalblockeε (Burstverlust) von der Senεorεchaltung SS erkannt wird, dann wird von der Umschalt- logik UL unter Verwendung der Rechenεtufe RS und deε Spei¬ chers SP ein Subεtitutionssignal generiert und an die Signalumformungseinrichtung SUE weitergegeben. Bei der fol¬ genden Beschreibung wird auch auf die Fig. 5 bezug genommen. In der Fig. 5 ist als Audiosignal das aus der Fig. 3 bekannte Sprachsignal SSa dargestellt. Das Sprachsignal SSa ist in mehrere 10 ms-Signalabschnitte eingeteilt, die jeweils einem Signalblock entsprechen. Es wird angenommen, daß der Signal- block zwischen 1280 und 1290 msec gestört ist. Dieser Zeitbe¬ reich ist in Fig. 5 durch einen Doppelpfeil gekennzeichnet.
Um diesen gestörten Signalblock zu ersetzen wird von der Re¬ chenstufe RS im Speicher SP dasjenige PCM-Datenwort im vor- hergehenden Signalblock (1270 bis 1280 msec) gesucht, welches mit dem letzten Datenwort des vorhergehenden Signalblocks am genauesten übereinstimmt, und zwischen dem und dem letzten Datenwort eine Signalperiode der Grundfrequenz des aktuellen Sprachsignals SSa liegt. Das bedeutet, daß zwischen den bei- den Datenworten mindestens zwei, aber nicht mehr als drei Nulldurchgänge liegen. Dieses gesuchte Datenwort ist in der Fig. 5 mit einem Pfeil markiert.
Die eben beschriebene Rechenoperation muß in der Rechenstufe RS innerhalb von 125 μsec erfolgen, d.h. der Zeit zwischen der Umwandlung von zwei PCM-Datenworten in das Analogsignal. Bei einem anderen linearen Codierverfahren muß die Rechenzeit aus der entsprechenden Abtastfrequenz abgeleitet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also in dem einem gestörten Signalblock vorangehenden Signalblock ein Substitu- tionεεignal gesucht, welches stetig und damit phasenrichtig an das Signalende im vorhergehenden Signalblock anschließt. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform entspricht die Dauer des Substitutionssignals einer Signalperiode der Grundfre¬ quenz des aktuellen Sprachsignals bzw. Audiosignals.
Die dem Substitutionssignal entsprechenden Datenworte des vorhergehenden Signalblocks werden während der Zeitspanne von 1280 bis 1290 ms (siehe Fig. 5) an die Signalumformungsein¬ richtung SUE gegeben. Hierzu muß das Substitutionssignal bei¬ spielsweise bei einer aktuellen Grundfrequenz von 200 Hz zweimal während der Dauer des gestörten Signalblocks wieder¬ holt werden.
Die Amplitude der Datenworte im Substitutionssignal wird bei der Abgabe an die Signaluttiformungseinrichtung SUE innerhalb der Zeitspanne des gestörten bzw. verschleierten Signal- blockeε kontinuierlich verringert. Die jeweilige Reduzierung ist von Ausgangsamplitude abhängig und wird so berechnet, daß nach spätestens 10 msec bzw. 80 PCM-Datenworten, d.h. am Ende des gestörten Signalblockes, der Wert für die Amplitude des letzten Datenwortes dem Wert für "Ruhe" entspricht.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung werden die zwi¬ schengespeicherten Datenworte, nach dem sie an die Signalum- formungseinrichtung SUE gegeben wurden, jeweils um einen Wert verkleinert und als neue Datenworte im Speicher SP abgelegt. Dieser Wert ist so gewählt, daß zum Ende des Signalblockes ein Datenwort erreicht wird, das dem Ruhesignal entspricht.
In TDMA-System mit von 10 ms abweichender Rahmenlänge kann die hier gewählte Wiederholzeit von 10 ms der Rahmenlänge entsprechend angepaßt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Signalverarbeitungsverfahren für ein blockweise codiertes Audiosignal in einem Audio-Nachrichtenübertragungssystem mit folgenden Verfahrensschritten: a) Zwischenspeichern eines jeden fehlerfrei übertragenen Si¬ gnalblockes, b) Ermitteln eines fehlerhaft übertragenen Signalblockes im Audiosignal, c) Generieren eines Substitutionssignales zu diesem fehler¬ haft übertragenen Signalblock aus dem Audiosignal im vor¬ hergehenden Signalblock, wobei das Substitutionssignal ein solcher Teilabschnitt dieses Signalblockes ist, des¬ sen Anfang stetig anschließt an das Ende dieses Signal- blockes. d) Ersetzen des fehlerhaften Signalblockes durch das gegebe¬ nenfalls mehrfach widerholte Substitutionssignal.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem von jedem fehlerfrei übertragenen Signalblock mindestens die einer aktuellen
Grundfrequenz des Audiosignals entsprechende Dauer gespei¬ chert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Substituti- onssignal die Dauer einer aktuellen Grundfrequenz des Audio¬ signals aufweist.
4. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 3, bei dem bei jeder Wiederholung die Amplitude des Substitutionssignals bis zu einer einem Ruhesignal entsprechenden Amplitude am Ende des ersetzten Signalblockes reduziert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Amplitude des Sustitutionssignals kontinuierlich bis zu einer einem Ruhesignal entsprechenden Amplitude am Ende des ersetz¬ ten Signalblockes reduziert wird.
6. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem DECT-spezifischen Schnurlos-Telekommunikationssystem it mindestens einer Schnurlos-Basisstation und mindestens einem dieser zugeordneten Schnurlos-Mobilteil.
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