DE10124189A1 - Verfahren zum Signalempfang - Google Patents
Verfahren zum SignalempfangInfo
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Abstract
Beschrieben wird ein Verfahren zum Signalempfang in einem digitalen Kommunikationssystem, bei dem in einem Hintergrundsignalgenerator aus empfangenen Kenndaten, welche ein senderseitiges Hintergrundsignal charakterisieren, ein Ausgangs-Hintergrundsignal generiert wird. Dabei wird innerhalb des Hintergrundsignalgenerators aus den empfangenen Kenndaten ein Ausgangs-Hintergrundsignal mit einer vorgegebenen Bandbreite generiert, welche größer ist als eine Bandbreite des durch die empfangenen Kenndaten charakterisierten Hintergundsignals.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Signalempfang in ei
nem digitalen Kommunikationssystem, bei dem in einem Hinter
grundsignalgenerator aus empfangenen Kenndaten, welche ein
senderseitiges Hintergrundsignal charakterisieren, ein Aus
gangs-Hintergrundsignal generiert wird. Darüber hinaus be
trifft die Erfindung ein Verfahren zur Sprachübertragung in
digitalen Kommunikationssystemen, bei dem zur Übertragung ei
nes Hintergrundsignals zumindest in den Sprachpausen mit ei
nem derartigen Verfahren gearbeitet wird, sowie einen ent
sprechenden Hintergrundsignalgenerator, mit dem ein derarti
ges Verfahren durchgeführt werden kann.
In digitalen Kommunikationssystemen, d. h. in Kommunikations
systemen, bei denen das zu übertragende Signal digitalisiert
wird und in digitaler Form vom Sender an den Empfänger über
tragen wird, beispielsweise in Mobilfunksystemen, kommt es
für ein optimales und effizientes Management des gesamten
Systems darauf an, die Anzahl der Bits zur Übertragung einer
bestimmten Information möglichst gering zu halten. Eine sol
che Bit-Reduktion wird üblicherweise durch eine bestimmte Art
der Quellcodierung erreicht. Im Falle einer Sprachübertragung
spricht man von einer Sprachcodierung. In der Sprachcodierung
werden die zu übertragende Sprache bzw. Geräusche in Ab
schnitte konstanter Länge, in sogenannte Rahmen, eingeteilt.
Die Länge bzw. Dauer solcher Rahmen beträgt üblicherweise 20 ms.
Ein Rahmen wird dann abhängig vom Sprachcodierverfahren
in eine bestimmte Anzahl von Bits umgesetzt. Bei Einsatz des
EFR-Sprachcodecs (enhanced fullrate) in dem heute weit ver
breiteten Mobilfunkstandard GSM wird beispielsweise eine Re
duzierung von 128 bzw. 64 kbit/s auf 12.2 kbit/s erreicht.
Eine weitere Möglichkeit, die Übertragungskanäle zu entlasten
bzw. effektiver zu nutzen, besteht darin, vor einer Übertragung
zwischen wesentlichen Informationen und unwesentlichen
Informationen, beispielsweise zwischen aktiver Sprache und
Hintergrundgeräusch, zu unterscheiden und nur die wesentli
chen Informationen kontinuierlich mit einer höheren Bitrate
zu übertragen und die unwesentlicheren Informationen nur in
reduzierter Form zu übermitteln. Bei einem derzeit bereits
eingesetzten Verfahren, der sog. Discontinuous Transmission
(DTX) wird mittels eines Sprachpausendetektors, im Allgemei
nen VAD (Voice Activity Detector) genannt, sendeseitig ent
schieden, ob eine volle oder eine reduzierte Übertragung er
folgt. Bei der Übertragung eines Hintergrundgeräusches ohne
eine gleichzeitige Sprachaktivität wird z. B. im GSM-Standard
nur jeder 8. Rahmen vom Sender an den Empfänger übermittelt.
Dabei wird jeder Rahmen entsprechend gekennzeichnet, ob es
sich um einen Sprach-Rahmen oder um ein Hintergrundsignal-
Rahmen handelt. Auf der Empfängerseite wird dann innerhalb
eines Sprachdecoders erkannt, ob es sich um einen Sprach-
Rahmen oder um einen Hintergrundsignal-Rahmen handelt. Bei
Empfang eines Hintergrundsignal-Rahmens wird dann die folgen
de Anzahl von fehlenden Rahmen wieder ersetzt, indem einfach
der empfangene Rahmen in entsprechender Anzahl wiederholt
wird. Dies geschieht üblicherweise in einem Hintergrundsig
nalgenerator, beispielsweise dem sogenannten CNG (Comfort
Noise Generator), der sich neben einem Kern-Sprachdecoder,
i welcher die Decodierung der Sprach-Rahmen durchführt, im
Sprachdecoder befindet. Die Übertragung nur eines Teils der
Rahmen während eines Hintergrundgeräusches hat den Vorteil,
dass in dieser Zeit der Übertragungskanal für weitere Gesprä
che anderer Teilnehmer oder auch zur Übermittlung sonstiger
Daten genutzt werden kann. Die Vervollständigung der fehlen
den Information über das Hintergrundgeräusch im CNG erfolgt
deswegen, um dem jeweiligen Zuhörer das Gefühl der kontinu
ierlichen Übertragung zu vermitteln, damit dieser nicht irri
tiert wird und eine Unterbrechung der Verbindung befürchtet.
Für die Sprachcodierung gibt es außerdem derzeit verschiedene
Standards mit unterschiedlichen Bandbreiten. Hierbei wird
zwischen den Grundvarianten für Schmalbandübertragung (Narrow
Band; NB) und Breitbandübertragung (Wide Band; WB) unter
schieden. Die Bandbreite liegt bei der Schmalbandübertragung
z. B. bei 300 bis 3400 Hz, was einer Abtastrate (Sample Fre
quenz) von 8 kHz entspricht. Hierbei handelt es sich um eine
Übertragung in der üblichen Telefonqualität. Eine bessere Ü
bertragungsqualität wird mit der Breitbandcodierung erreicht.
Diese liegt beispielsweise im Bereich von 50 bis 7000 Hz,
entsprechend einer Abtastrate von 16 kHz. Dieser Standard
wird in den derzeit üblichen Telefon-Festnetzen zum Teil
schon für Videokonferenzen etc. genutzt. Darüber hinaus sol
len in Zukunft noch weitere Breitbandcoder-Technologien ent
wickelt und standardisiert werden, beispielsweise bei dem
ITU-T-System verschiedene Technologien mit 16, 24 oder 32 kbit/s
Bitrate. Im Rahmen der ETSI/3GPP-Standardisierung ist
ein Wideband-AMR-Coder vorgesehen, ein Narrowband-AMR-Coder
ist schon spezifiziert. Im sog. AMR-Verfahren (Adaptive Multi
Rate) wird auf der Senderseite je nach Kanalqualität das Ver
hältnis zwischen der Bitrate des Sprachcoders und des Kanal
coders variiert. Die Summe der Bitrate wird abhängig vom Ver
kehr sowie der zur Verfügung stehenden Kapazität auf den Ü
bertragungskanälen gewählt und dann konstant gehalten. Es
wird hier unterschieden z. B. zwischen Fullrate- und Halfra
te-Kanälen.
Wenn auf der Empfängerseite der AMR-WB-Sprachdecoder und der
AMR-NB-Sprachdecoder implementiert sind, dann ist dort vorge
sehen, dass entsprechend der Übertragung zwischen einem
Schmalband- und einem Breitbandmodus, d. h. dem AMR-NB-Sprach
decoder und dem AMR-WB-Sprachdecoder umgeschaltet wird. Gege
benenfalls kann eine solche Umschaltung auch während eines
Gesprächs auftreten. Bei einer Umschaltung von Breitband- auf
Schmalbandmodus wird vom Nutzer üblicherweise ein deutlicher
Qualitätsverlust wahrgenommen.
Sofern ein schmalbandiges Signal übertragen wird, besteht ei
ne Möglichkeit zur Verbesserung des Hörkomforts darin, das
empfangene Signal in einem NB-Sprachdecoder (Schmalbandiger
Sprachdecoder) zu decodieren und anschließend das gesamte
Signal innerhalb eines sog. Wideband-Extenders "künstlich"
auf die größere Bandbreite zu erweitern. Dies kann prinzi
piell durch jedes in der Literatur bekannte Verfahren zur
künstlichen Bandbreitenerweiterung geschehen, das auch Sig
nalanteile bei Frequenzen generiert, die in dem schmalbandi
gen Signal nicht oder nur gedämpft vorhanden waren. Eine sol
che künstliche Bandbreitenerweiterung bietet sich insbesonde
re dann an, wenn es sich um ein System mit verschiedenen
Bandbreiten, beispielsweise mit Implementierungen des AMR-NB-
und des AMR-WB-Verfahrens, handelt. Bei diesen Systemen kann
dann, soweit möglich, im Breitbandmodus übertragen werden,
und bei einer geringeren zur Verfügung stehenden Übertra
gungskapazität wird auf einen schmalbandigeren Modus umge
schaltet. Es kann dabei beim Umschalten auf den schmalbandi
geren Modus die künstliche Verbreiterung auf der Empfänger
seite verwendet werden, um dem jeweiligen Nutzer des Geräts
zumindest teilweise eine bessere, vom normalen Breitbandmodus
her gewohnte Sprachqualität zu liefern, so dass dieser gege
benenfalls die geringere Bandbreite bei der Übertragung nicht
registriert.
Eine künstliche Bandbreitenerweiterung kann jedoch auch in
einem System ohne breitbandige Übertragungsmöglichkeit sinn
voll eingesetzt werden. Dort wird dann (durchweg oder auch
auch vom Nutzer oder dem Netzbetreiber einstellbar) ein Wide
band-Extender eingesetzt, um einen gegenüber der NB-Übertra
gung verbesserten Sprachqualitätseindruck zu vermitteln.
Fig. 1 zeigt hierbei eine entsprechende Vorrichtung nach dem
derzeitigen Stand der Technik. Innerhalb des Sprachdecoders
befindet sich der Kern-Sprachdecoder (Core-SD), welcher die
eigentlichen ankommenden Sprachsignalrahmen S decodiert und
ein CNG, welcher die Hintergrundsignalrahmen H empfängt und
ein entsprechendes Ausgangs-Hintergrundsignal generiert. Je
nachdem, ob der Core-SD oder der CNG aktiv sind, wird zwi
schen den Ausgängen dieser beiden Einrichtungen umgeschaltet.
Als Ergebnis kommt aus dem schmalbandigen Sprachdecoder ein
entsprechendes schmalbandiges Signal, welches sowohl die
Sprache als auch das Hintergrundsignal umfasst. Dieses Signal
wird dann in einem nachfolgenden Wideband-Extender (im fol
genden auch WB-Extender abgekürzt) auf die gewünschte Band
breite gebracht. Eine solche Erweiterung mittels eines nach
geschalteten WB-Extenders führt zwar zu einem erhöhten Hör
komfort. Da aber jede einzelne Schaltungsoperation Energie
kostet, wird hierdurch zwangsläufig auch der Gesamtenergie
verbrauch des Geräts erhöht. Das ist insbesondere bei der
Verwendung eines derartigen Verfahrens in mobilen Endgeräten
nachteilig, da dies zwangsläufig zu einer schnelleren Entlee
rung eines Akkus führt und dementsprechend die Betriebszei
ten, bis eine Nachladung des Akkus erforderlich ist, verkürzt
werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternative
zu diesem Stand der Technik anzugeben, welche auf einfache
und kostengünstige Weise eine Vergrößerung der Bandbreite auf
der Empfängerseite bei reduziertem Energieverbrauch erlaubt.
Darüber hinaus soll ein Hintergrundsignalgenerator zur Ver
wendung in diesem Verfahren angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1
und einen Hintergrundsignalgenerator gemäß Patentanspruch 8
gelöst.
Erfindungsgemäß wird dabei innerhalb des Hintergrundsignalge
nerators aus den empfangenen Kenndaten ein Ausgangs-Hinter
grundsignal mit einer vorgegebenen Bandbreite generiert, wel
ches größer ist als die Bandbreite des durch die empfangenen
Kenndaten charakterisierten Hintergrundsignals, d. h. es wird
bereits direkt im Hintergrundsignalgenerator aus den Kennda
ten des schmalbandigen Hintergrundsignals das breitbandige
Hintergrundsignal erzeugt. Bei dem Verfahren wird folglich
zumindest für den Teil des Signals, der im Hintergrundsignal
generator, d. h. in einem erfindungsgemäß aufgebauten CNG,
bearbeitet wird, kein nachgeschalteter Wideband-Extender mehr
benötigt. Dadurch werden eine erhebliche Anzahl von Schal
tungsoperationen während des Empfangs nicht mehr benötigt,
was zu der gewünschten Reduzierung des Gesamtenergiebedarfs
führt.
Dementsprechend muss ein erfindungsgemäßer Hintergrundsignal
generator Mittel zum Generieren des Ausgangssignals aufwei
sen, die derart ausgestaltet sind, dass die Bandbreite des
generierten Ausgangs-Hintergrundsignals größer ist als die
Bandbreite des durch die eingangsseitigen Kenndaten charakte
risierten Hintergrundsignals. Ein solcher erfindungsgemäßer
Hintergrundsignalgenerator ist vorzugsweise Teil eines
Sprachdecoders, welcher in einer beliebigen Empfangseinrich
tung angeordnet sein kann. Vorzugsweise handelt es sich bei
der Empfangseinrichtung um ein Endgerät. Es kann sich aber
auch um eine Empfangseinrichtung innerhalb eines beliebigen
Kommunikationsnetzes, beispielsweise eines Mobilfunknetzes
oder eines Telefonfestnetzes, handeln.
Das Verfahren bzw. ein solcher Hintergrundsignalgenerator
können überall dort verwendet werden, wo empfangsseitig ein
Ausgangs-Hintergrundsignal aus übermittelten Kenndaten er
zeugt wird, d. h. insbesondere in den üblicherweise in Mobil
funknetzen verwendeten Verfahren zur Sprachübertragung, bei
denen separate Hintergrundsignal-Rahmen in den Sprachpausen
übermittelt werden, die dann im Empfängergerät innerhalb des
CNG in ein Ausgangs-Hintergrundsignal umgewandelt werden. Das
erfindungsgemäße Verfahren bzw. der Hintergrundsignalgenera
tor sind hierbei nicht auf die derzeitigen Schmalband- und
Breitbandstandards beschränkt, sondern können immer dann an
gewendet werden, wenn es darum geht, aus einem schmalbandigen
übertragenen Signal ein breitbandigeres Signal zu erzeugen.
Das Ausgangs-Hintergrundsignal kann entweder nach entspre
chender Bearbeitung direkt an einen Benutzer des Geräts auf
akustischem Wege als Hintergrundgeräusch ausgegeben werden.
Es kann aber auch in sonstiger Weise weiterbearbeitet bzw.
weitergeleitet werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Ausgangs-
Hintergrundsignal im Hintergrundsignalgenerator mittels der
empfangenen Kenndaten aus einem beispielsweise weißen Rausch
signal erzeugt, welches die gewünschte größere Bandbreite
aufweist. Hierbei können die Kenndaten vorzugsweise sog. LPC-
Filterkoeffizienten (LPC = Linear Predictive Coding) für ei
nen LPC-Synthesefilter enthalten. Diese LPC-Filterkoeffi
zienten enthalten die Spektralinformationen des Hintergrund
signals. Darüber hinaus können die Kenndaten auch einen Ver
stärkungsfaktor umfassen, welcher die Signalenergie, d. h.
die Lautstärke, des Hintergrundsignals repräsentiert. Die Ü
bermittlung der Spektralinformationen anhand der LPC-Filter
koeffizienten sowie die zusätzliche Übermittlung eines Ver
stärkungsfaktors ist der auch in derzeitigen Standards übli
che Weg, Kenndaten für ein Hintergrundsignal zu übermitteln.
Wenn beim erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls diese Kennda
ten zur Generierung des Ausgangs-Hintergrundsignals verwendet
werden, ist vorteilhafterweise keinerlei Umstellung des Über
tragungsstandards notwendig, d. h. es kann jederzeit ein Ge
rät mit dem erfindungsgemäßen Hintergrundsignalgenerator ar
beiten, ohne dass sich der jeweilige Sender bzw. das Übertra
gungsnetz danach richten muss.
Eine bevorzugte Möglichkeit der Generierung eines Ausgangs-
Hintergrundsignals mit der gewünschten größeren Bandbreite
aus den empfangenen LPC-Filterkoeffizienten eines schmalban
digen Filters besteht darin, die empfangenen LPC-Filter
koeffizienten in entsprechende LPC-Filterkoeffizienten für
ein LPC-Synthesefilter der gewünschten größeren Bandbreite
umzuwandeln und die umgewandelten LPC-Filterkoeffizienten
dann einem LPC-Synthesefilter zuzuführen, das mit dem Rausch
signal der gewünschten Bandbreite angeregt wird.
Ein erfindungsgemäßer Hintergrundsignalgenerator benötigt
hierzu zum einen entweder einen Rauschsignalgenerator zur Er
zeugung eines entsprechenden Rauschsignals oder alternativ
einen Eingang für ein derartiges Rauschsignal. Zum anderen
benötigt er Mittel, um das Ausgangs-Hintergrundsignal mittels
der empfangenen Kenndaten aus dem Rauschsignal zu erzeugen.
Bei diesen Mitteln kann es sich dementsprechend um ein LPC-
Synthesefilter der gewünschten Bandbreite handeln sowie um
Mittel, um die LPC-Filterkoeffizienten für ein schmalbandiges
Filter, wie sie in den eingangsseitigen Kenndaten enthalten
sind, in entsprechende LPC-Filterkoeffizienten für das breit
bandige LPC-Synthesefilter umzusetzen.
Eine besonders einfache Möglichkeit, die LPC-Filterkoeffi
zienten für das breitbandigere LPC-Synthesefilter aus den zu
empfangenden LPC-Filterkoeffizienten zu ermitteln, besteht in
der Verwendung einer Zuordnungstabelle (Look Up Table), in
der "schmalbandige" LPC-Filterkoeffizienten und "breitbandi
ge" LPC-Filterkoeffizienten einander zugeordnet sind. Vor
zugsweise sind die LPC-Filterkoeffizienten einander satzweise
zugeordnet, d. h. es sind in der Tabelle komplette LPC-
Filterkoeffizientensätze gespeichert und einander zugeordnet.
Diese Umsetzung ist insofern einfach, da lediglich ein Spei
cher mit einer entsprechenden Zuordnungstabelle benötigt
wird. Die Zuordnungstabelle kann beispielsweise über ein pa
ralleles Training mit geeigneten Schätzverfahren ermittelt
werden. Bei dem Speicher kann es sich um einen Speicher in
nerhalb des CNG bzw. des Sprachdecoders handeln. Es kann sich
aber auch um einen externen, ggf. für andere Zwecke ohnehin
innerhalb der Empfangseinrichtung bzw. des Geräts befindli
chen Speicher handeln, auf den der Sprachdecoder bzw. CNG
Zugriff hat. Die Zuordnungstabelle kann eine einzelne große
Zuordnungstabelle sein. Es kann sich aber auch um eine mehr
teilige Zuordnungstabelle bzw. um mehrere einzelne Zuord
nungstabellen handeln.
Eine Vielzahl weiterer Methoden zur Umsetzung schmalbandiger
in breitbandige LPC-Koeffizienten ist aus der Literatur be
kannt.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beige
fügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines schmalbandigen
Sprachdecoders mit nachfolgender Bandbreitenerweiterung gemäß
dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines schmalbandigen
Sprachdecoders mit nachfolgender Bandbreitenerweiterung mit
einem erfindungsgemäßen Hintergrundsignalgenerator.
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei
spiels des erfindungsgemäßen Hintergrundsignalgenerators,
Aus einem Vergleich der Fig. 1 und 2 wird sofort der Un
terschied zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem
derzeit üblichen Verfahren ersichtlich.
Beiden Verfahren ist gemeinsam, dass in einem Sprachdecoder
(SD) 8 ein CNG 1 sowie ein schmalbandiger Kern-Sprachdecoder
(Core-SD) 7 angeordnet sind. Das ankommende Signal umfasst
jeweils Sprach-Rahmen S sowie - in Sprachpausen - Hinter
grundsignal-Rahmen H, die entsprechend für den jeweiligen
Sprachdecoder erkennbar sind. Die Sprachsignal-Rahmen S wer
den innerhalb des Kern-Sprachdecoders 7 decodiert und daraus
wird ein schmalbandiges Sprachsignal SS erzeugt, welches in
einem nachfolgenden Wideband-Extender in ein breitbandiges
Signal umgesetzt wird. Der Unterschied des erfindungsgemäßen
Aufbaus zum Stand der Technik besteht hierbei im Aufbau des
Hintergrundsignalgenerators 1, d. h. im CNG 1. Beim Stand der
Technik gemäß Fig. 1 wird ein herkömmlicher schmalbandiger
CNG verwendet, welcher aus einem ankommenden Hintergrundsignal-Rahmen
H ein schmalbandiges Hintergrundsignal erzeugt.
Über einen Schalter, welcher jeweils entsprechend der Aktivi
tät des Kern-Sprachdecoders und des CNG's umschaltet, wird
das Signal auf eine Ausgangsleitung des Sprachdecoders gege
ben, so dass an dieser Ausgangsleitung ein kontinuierliches
schmalbandiges Signal anliegt, welches dann dem Wideband-
Extender zugeführt wird. D. h., bei diesem herkömmlichen Ver
fahren wird das Ausgangs-Hintergrundsignal schmalbandig er
zeugt und anschließend im Wideband-Extender mit entsprechend
umfangreichen Schaltoperation in ein breitbandiges Signal um
gewandelt. Alternativ kann nach dem Stand der Technik das
Ausgangssignal des CNG auch zunächst noch im Kern-Sprach
decoder weiterverarbeitet werden, der seinerseits dann das
decodierte Hintergrundsignal ausgibt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Fig. 2 wird dage
gen ein breitbandig arbeitender CNG 1 verwendet, welcher so
fort aus einem ankommenden Hintergrundsignal-Rahmen H eines
schmalbandigen Hintergrundsignals ein breitbandiges Ausgangs-
Hintergrundsignal HS am Ausgang erzeugt. Dieses breitbandige
Hintergrundsignal HS braucht nicht mehr dem Wideband-Extender
10 zugeführt zu werden. Dementsprechend wird nur noch das vom
Kern-Sprachdecoder 7 ausgehende Signal SS dem Wideband-
Extender 10 zugeführt. Der Schalter 9, der je nach Aktivität
des Kern-Sprachdecoders 7 oder des CNG 1 zwischen den Ausgän
gen dieser Geräte umschaltet, ist folglich hinter dem Wide
band-Extender 10 angeordnet.
Fig. 3 zeigt ein besonders einfach und kostengünstig aufge
bautes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen CNG 1,
welcher aus dem Hintergrundsignal-Rahmen H eines schmalbandi
gen Hintergrundsignals ein breitbandiges Ausgangs-Hinter
grundsignal HS erzeugt. Der Vorteil dieses CNG 1 besteht dar
in, dass als Eingangssignal normale, nach dem derzeitigen
Standard übertragene Hintergrundsignal-Rahmen H verwendet
werden können. D. h., es reicht eine Übermittlung der derzeit
üblichen LPC-Filterkoeffizienten, welche die Spektralinformationen
des Signals enthalten, und die Übermittlung des Ver
stärkungsfaktors VF, welcher die Signalenergie repräsentiert,
aus. Daher sind keine Änderungen eines Übertragungsstandards
oder Ähnliches nötig.
Dementsprechend ist der erfindungsgemäße Hintergrundsignalge
nerator auch sehr ähnlich einem herkömmlichen Hintergrundsig
nalgenerator aufgebaut und weist zum einen ein LPC-Synthese
filter 2 auf, welches mittels des weißen Rauschens RS eines
Rauschsignalgenerators 6 angeregt wird.
Die Lautstärke des Signals wird über den Verstärkungsfaktor
VF eingestellt, welcher in einer Verstärkungseinrichtung 5
das am Eingang des LPC-Filters anliegende weiße Rauschsignal
RS entsprechend verstärkt. Dieser Verstärkungsfaktor VF wird
mittels einer Analyseeinrichtung 4 aus dem ankommenden Hin
tergrundsignal-Rahmen ermittelt.
Der wesentliche Unterschied zu einem CNG des Stands der Tech
nik besteht darin, dass anstelle eines LPC-Filters der Band
breite entsprechend dem ankommenden Hintergrundsignal-Rahmen
H hier ein LPC-Filter 2 der gewünschten Bandbreite verwendet
wird und dementsprechend auch der Rauschsignalgenerator 6
kein Rauschen der Bandbreite des gesendeten Hintergrundsig
nals, sondern ein Rauschsignal RS der gewünschten breiteren
Bandbreite erzeugt.
Außerdem werden auch nicht die im Hintergrundsignal-Rahmen H
übertragenen LPC-Filterkoeffizienten direkt dem LPC-Filter 2
zugeführt, sondern diese LPC-Filterkoeffizienten werden zu
nächst in einer Umwandlungseinrichtung 3 aus dem Hintergrund
signal-Rahmen H ermittelt und in LPC-Filterkoeffizienten FK
der gewünschten größeren Bandbreite umgewandelt. Diese Um
wandlung erfolgt beispielsweise mit Hilfe einer in einem
Speicher 3a gespeicherten Zuordnungstabelle LUT. In dieser
Zuordnungstabelle LUT sind den verschiedensten LPC-Filter
koeffizientensätzen, welche dem Hintergrundsignal der gesendeten
Bandbreite entsprechen, jeweils LPC-Filterkoeffizien
tensätze der gewünschten Bandbreite des breitbandigen Aus
gangs-Hintergrundsignals HS zugeordnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also die Bandbrei
tenerweiterung direkt in den CNG 1 integriert, wodurch eine
effiziente Methode der Bandbreitenerweiterung für die Perio
den der Sprachpausen möglich ist. Da die Summe der Sprachpau
sen während eines Gesamtgesprächs einen recht hohen Anteil
annehmen kann, ist insgesamt auch von einem erheblich gerin
geren Energiebedarf eines solchen Empfängers auszugehen. Ein
weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die
Behandlung des eigentlichen übertragenen Sprachsignals, d. h.
die Behandlung der übertragenen Sprach-Rahmen S während der
Perioden der Sprachaktivitäten, nicht davon betroffen ist, so
dass hier mit herkömmlichen Einrichtungen nach den bekannten
Standards weitergearbeitet werden kann.
1
Hintergrundsignalgenerator/CNG
2
LPC-Synthesefilter
3
Umwandlungseinrichtung
3
a Speicher
4
Analyseeinrichtung
5
Verstärkungseinrichtung
6
Rauschsignalgenerator
7
Kern-Sprachdecoder
8
Sprachdecoder
9
Schalter
10
Wideband-Extender
S Kenndaten/Sprach-Rahmen
H Kenndaten/Hintergrundsignal-Rahmen
FK Filterkoeffizienten
HS Ausgangs-Hintergrundsignal
RS Rauschsignal
SS Sprachsignal
VF Verstärkungsfaktor
LUT Zuordnungstabelle
S Kenndaten/Sprach-Rahmen
H Kenndaten/Hintergrundsignal-Rahmen
FK Filterkoeffizienten
HS Ausgangs-Hintergrundsignal
RS Rauschsignal
SS Sprachsignal
VF Verstärkungsfaktor
LUT Zuordnungstabelle
Claims (14)
1. Verfahren zum Signalempfang in einem digitalen Kommunika
tionssystem, bei dem in einem Hintergrundsignalgenerator (1)
aus empfangenen Kenndaten (H), welche ein senderseitiges Hin
tergrundsignal charakterisieren, ein Ausgangs-Hintergrund
signal (HS) generiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass innerhalb des Hintergrundsignalgenerators (1) aus den
empfangenen Kenndaten (H) ein Ausgangs-Hintergrundsignal (HS)
mit einer vorgegebenen Bandbreite generiert wird, welche grö
ßer ist als eine Bandbreite des durch die empfangenen Kennda
ten (H) charakterisierten Hintergrundsignals.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ausgangs-Hintergrundsignal (HS) im Hintergrundsig
nalgenerator (1) mittels der empfangenen Kenndaten (H) aus
einem Rauschsignal (RS) erzeugt wird, welches die gewünschte
größere Bandbreite aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kenndaten LPC-Filterkoeffizienten (FK) für ein LPC-
Synthesefilter und/oder einen Verstärkungsfaktor (VF) umfas
sen.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf Basis der empfangenen LPC-Filterkoeffizienten ent
sprechende LPC-Filterkoeffizienten (FK) für ein LPC-
Synthesefilter (2) der gewünschten größeren Bandbreite ermit
telt werden, welches mit dem Rauschsignal (RS) der gewünsch
ten Bandbreite angeregt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ermittlung der LPC-Filterkoeffizienten (FK) für das
breitbandigere LPC-Synthesefilter aus den empfangenen LPC-
Filterkoeffizienten mittels einer Zuordnungstabelle (LUT) er
folgt, in denen LPC-Filterkoeffizienten für ein LPC-
Synthesefilter der Bandbreite des senderseitigen Hintergrund
signals und LPC-Filterkoeffizienten (FK) für das breitbandi
gere LPC-Synthesefilter (2) einander zugeordnet sind.
6. Verfahren zur Signalübertragung in digitalen Kommunikati
onssystemen, bei dem zur Übertragung eines Hintergrundsignals
zumindest in den Sprachpausen Kenndaten (H), welche das je
weilige Hintergrundsignal charakterisieren, an einen Empfän
ger übertragen werden und auf der Empfängerseite ein Aus
gangs-Hintergrundsignal (HS) generiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ausgangs-Hintergrundsignal (HS) gemäß einem Verfah
ren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 generiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das digitale Kommunikationssystem ein Mobilfunksystem
umfasst.
8. Hintergrundsignalgenerator (1) mit Mitteln (2, 3, 4, 5,
6), um aus eingangsseitigen Kenndaten (H), welche ein sender
seitiges Hintergrundsignal charakterisieren, ein entsprechen
des Ausgangs-Hintergrundsignal (HS) zu generieren,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel (2, 3, 4, 5, 6) zum Generieren des Ausgangs-
Hintergrundsignals (HS) derart ausgestaltet sind, dass die
Bandbreite des generierten Ausgangs-Hintergrundsignals (HS)
größer ist als eine Bandbreite des durch die eingangsseitigen
Kenndaten (H) charakterisierten Hintergrundsignals.
9. Hintergrundsignalgenerator nach Anspruch 8,
gekennzeichnet durch
einen Rauschsignalgenerator (6) zur Erzeugung eines Rauschsignals
(RS), welches die gewünschte größere Bandbreite auf
weist, und/oder einen Eingang für ein solches Rauschsignal
und Mittel (2, 3, 5), um das Ausgangs-Hintergrundsignal (HS)
mittels der empfangenen Kenndaten (H) aus dem Rauschsignal
(RS) zu generieren.
10. Hintergrundsignalgenerator nach Anspruch 9,
gekennzeichnet durch
einen LPC-Synthesefilter (2) der gewünschten Bandbreite und
Mittel (3) um in den eingangseitigen Kenndaten (H) enthaltene
LPC-Filterkoeffizienten in entsprechende LPC-Filterkoeffi
zienten (FK) für das LPC-Synthesefilter (2) umzusetzen.
11. Hintergrundsignalgenerator nach Anspruch 10,
gekennzeichnet durch
einen Speicher (3a) mit einer Zuordnungstabelle (LUT), in der
LPC-Filterkoeffizienten der Bandbreite des senderseitigen
Hintergrundsignals und LPC-Filterkoeffizienten (FK) für das
breitbandigere LPC-Synthesefilter (2) einander zugeordnet
sind.
12. Sprachdecoder (8) mit einem Hintergrundsignalgenerator
(1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 11.
13. Empfangseinrichtung mit einem Hintergrundsignalgenerator
nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 11 oder mit einem
Sprachdecoder nach Anspruch 12.
14. Endgerät mit einer Empfangseinrichtung nach Anspruch 13.
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