DE69132081T2

DE69132081T2 - Unterscheidung zwischen Information und Geräusch in einem Kommunikationssignal

Info

Publication number: DE69132081T2
Application number: DE69132081T
Authority: DE
Inventors: Herbert M. Chen; Alan F. Hendrickson
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: Advanced Micro Devices Inc
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1991-08-06
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: DE69132081D1; US5134658A; EP0478125A2; EP0478125B1; EP0478125A3; ATE191307T1; JPH06177955A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Unterscheiden zwischen Informationssignalen und Rauschsignalen in einem Kommunikationssignal. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Verwendung in Zusammenhang mit einer Vorrichtung zum Vereinfachen der Übertragung zwischen einer analogen Einrichtung und einer digitalen Einrichtung, beispielsweise einer Freisprechanlagensteuerung und einem Telefonsystem.
Ein wesentlicher Teil der Herstellungskosten für Telefonzubehör entfällt auf die Teil- und Zubehörmontage. Ein Ansatz zur Verringerung der Kosten ist das Vorsehen eines kostengünstigen Teils, das keine externen Komponenten erfordert. Das Einbauen externer Komponenten in eine integrierte Schaltung ergibt im allgemeinen eine Vorrichtung, die im Betrieb stabiler ist, eine gute Empfindlichkeit aufweist und in ihrer Leistung beständig ist.
Zusätzliche Vorteile werden erreicht, wenn es sich bei der integrierten Schaltung um eine digitale Schaltung handelt. Unter diesen zusätzlichen Vorteilen sind die weiter verbesserte Stabilität und die Programmierbarkeit verschiedener Betriebsparameter der Vorrichtung die wesentlichen Vorteile. Die digitale Programmierbarkeit schafft eine vielseitige Vorrichtung, die leicht an eine Vielfalt verschiedener Anwendungsbereiche anpassbar ist, wobei lediglich ein einziges integriertes Design verwendet wird. Infolgedessen ergeben sich erheblich verringerte Entwicklungskosten und Herstellungskosten im Zusammenhang mit der Vorrichtung, da sie sich über eine größere Vielfalt von Produkten verteilen.
"A Technique for Voice Detection in a PCM Speakerphone" von D. E. Bush, Motorola, Technical Developments, Vol. 5, Nr. 1, Schaumberg, Illinois, USA, von Oktober 1985 beschreibt ein Verfahren, bei dem die absolute Größe eines Signals zum Ableiten einer geglätteten Umhüllung verwendet wird, die mit einer Umhüllung des Hintergrundrauschens verglichen wird (Seite 8-9). Der Detektor arbeitet direkt mit digital kodierten PCM-Daten in entweder serieller oder paralleler Form.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für den Einsatz in Zusammenhang mit einem Kommunikationssystem zur Vereinfachung der Kommunikation zwischen einer analogen Vorrichtung und einer digitalen Vorrichtung, beispielsweise einer Freisprechanlagensteuerung und einem digitalen Telefonsystem.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine präzise Sprachpegel- und Hintergrundrauschpegel-Signaldetektion. Ferner bietet die Vorrichtung eine präzise Sprachburstdetektion, präzise Ansprechzeit und Abfallzeit für Sprachdetektion und eine Software-Programmierbakeit einer Vielzahl von Betriebsparametern.
Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Unterscheiden zwischen Informationssignalen Rauschsignalen in einem Kommunikationssignal beschrieben. Die Vorrichtung weist vorzugsweise eine ersten Signalpegel-Detektoreinrichtung, die das Kommunikationssignal als Eingangssignal empfängt und ein Informationspegel-Detektionssignal als Ausgangssignal erzeugt, und eine zweite Signalpegel-Detektoreinrichtung, die ein Rauschpegel-Detektionssignal als Ausgangssignal erzeugt. Die erste Signalpegel-Detektoreinrichtung und die zweite Signalpegel-Detektoreinrichtung weisen jeweils eine Komparatoreinrichtung zum Vergleichen der aktuellen Signalabtastung mit vorhergehenden Abtastungen und Erzeugen eines für diesen Vergleich repräsentativen Komparator-Ausgangssignals auf.
Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Signalpegel-Detektoreinrichtung jeweils ein digitales Tiefpassfilter aufweisen, das die Komparatoreinrichtungen operativ verwendet, wobei die zweite Signalpegel-Detektoreinrichtung das Informationspegel-Detektionssignal als Eingangssignal empfängt. Jedes Tiefpassfilter weist eine Ansprechzeitcharakteristik und eine Abfallzeitcharakteristik auf, wobei die Ansprechzeitcharakteristik und die Abfallzeitcharakteristik von einem Koeffizienten bestimmt werden und der Koeffizient auf das Komparator- Ausgangssignal anspricht. Der Koeffizient wird in der ersten Signalpegel- Detektoreinrichtung zum Festlegen einer schnellen Ansprechzeit und einer langsamen Abfallzeit relativ zu der Ansprechzeit und der Abfallzeit in der zweiten Signalpegel-Detektoreinrichtung bewertet, und der Koeffizient wird in der zweiten Signalpegel-Detektoreinrichtung zum Festlegen einer langsamen Ansprechzeit und einer schnellen Abfallzeit relativ zu der Ansprechzeit und der Abfallzeit in der ersten Signalpegel-Detektoreinrichtung bewertet. Die Werte der Koeffizienten der digitalen Tiefpassfilter der ersten und der zweiten Signaldetektoreinrichtung sind digital programmierbar.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Vorrichtung um eine digitale Schaltung mit einer Vielzahl verschiedener programmierbarer Betriebsparameter.
Die Vorrichtung ermöglicht eine präzise Sprachpegeldetektion, eine präzise Hintergrundrauschpegeldetektion sowie eine präzise Sprachburstdetektion und weist eine programmierbare Sprachburstschwelle auf.
Die Vorrichtung weist ferner programmierbare präzise Ansprechzeit- und programmierbare präzise Abfallzeitparameter auf und kann dennoch kostengünstig hergestellt werden.
Die Zeichnungen zeigen nur beispielhaft:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
fig. 3 eine schematische Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 (a)-(c) Darstellungen repräsentativer Signalwellenformen an verschiedenen Steffen in der Vorrichtung aus Fig. 2.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Vereinfachen der Übertragung zwischen einer (nicht dargestellten) analogen Einrichtung und einer (nicht dargestellten) digitalen Vorrichtung.
Die Vorrichtung 10 weist eine Sendeschaltung 12, eine Empfangschaltung 14 und eine Steuerschaltung 16 auf.
Die Sendeschaltung 12 weist einen analogen Eingang 18 von einer (nicht dargestellten) analogen Einrichtung, beispielsweise einem Mikrophon oder dergleichen, eine Analog-Digital-Wandlerschaltung 20, einen Verstärker 22 mit programmierbarer Verstärkung und eine Kompressionsschaltung 24 zum Komprimieren digitaler Signale vor dem Leiten digitaler Ausgangssignale an eine (nicht dargestellte) digitale Einrichtung, beispielsweise eine digitale Telefonschaltung, am Ausgang 26 auf. Ferner weist die Sendeschaltung 12 eine analoge Dämpfungseinrichtung 30 und eine digitale Dämpfungseinrichtung 32 auf. Ein Booster-Verstärker 28 ist vor der analogen Dämpfungseinrichtung 30 vorgesehen, um das Signal-Rauschverhältnis des Ausgangssignals zu erhöhen, bevor es von der analogen Dämpfungseinrichtung 30 oder der Analog-Digital-Wandlerschaltung 20 verarbeitet wird.
Die Empfangsschaltung 14 empfängt digitale Signale von einer (nicht dargestellten) digitalen Einrichtung, beispielsweise einem digitalen Telefonnetz, am digitalen Eingang 34. Das empfangene digitale Eingangssignal wird von einer Expandierschaltung 36 expandiert und von einem Verstärker 38 mit programmierbarer Verstärkung verstärkt. Ferner weiset die Empfangsschaltung 14 eine Begrenzungsschaltung 40 zum Begrenzen des Hubs des digitalen Eingangssignals, eine Digital-Analog-Wandlerschaltung 42 und einen analogen Ausgang 44 auf. Der analoge Ausgang 44 ist mit einer (nicht dargestellten) analogen Ausgangsvorrichtung, beispielsweise einem Lautsprecher oder dergleichen, verbunden. In der Empfangsschaltung 14 sind ferner eine analoge Dämpfungseinrichtung 50 und eine digitale Dämpfungseinrichtung 52 vorgesehen.
Die Steuerschaltung 16 weist eine Freisprechsteuerschaltung 54, einen Verstärker 56, einen Verstärker 58, einen Sprachübertragungsdetektor 60 und einen Sprachempfangsdetektor 62 auf. Die Steuerschaltung 16 tastet somit digitale Ausgangssignale an der Verbindung 64 und digitale Eingangssignale an der Verbindung 66 ab.
Im Betrieb empfängt die Sendeschaltung 12 ein Ausgangssignal als differentielles analoges Eingangssignal von einem (nicht dargestellten) Mikrophon über den analogen Eingang 18, führt eine Analog-Digital-Wandlung des Ausgangssignals durch die Analog-Digital-Wandlerschaltung 20 durch, komprimiert das nunmehr digitale Ausgangssignal durch die Kompressionsschaltung 24 und legt das komprimierte digitale Ausgangssignal an den digitalen Ausgang 26 an. Das Ausgangssignal durchläuft ebenfalls die analoge Dämpfungseinrichtung 30 und die digitale Dämpfungseinrichtung 32, die beide von der Freisprechsteuerschaltung 54 gesteuert werden. Der Booster-Verstärker 28 boostet den Pegel des analogen Ausgangssignals bevor die Analog-Digital-Wandlerschaltung 20 die Analog-Digital-Umwandlung vornimmt, um so die Umwandlung zu verbessern. In ähnlicher Weise ist der Verstärker 22 mit programmierbarer Verstärkung in der Sendeschaltung 12 vor der digitalen Dämpfungseinrichtung 32 angeordnet, um dem Benutzer das Einstellen des endgültigen Signalpegels des digitalen Ausgangssignals einzustellen, wodurch eine weitere Minimierung der Verzerrung und des Rauschens des am digitalen Ausgang 26 erzeugten digitalen Ausgangssignals ermöglicht wird.
Die Empfangsschaltung 14 empfängt komprimierte digitale Eingangssignale am digitalen Eingang 34, expandiert das digitale Eingangssignal durch die Expandierschaltung 36, leitet das digitale Eingangssignal durch die Begrenzungsschaltung 40 und führt eine Digital-Analog-Wandlung durch die Digital-Analog-Wandlerschaltung 42 durch, um ein analoges Eingangssignal an einen (nicht dargestellten) Lautsprecher durch einen analogen Ausgang 44 zu liefern. Die Eingangssignale durchlaufen ferner die digitale Dämpfungseinrichtung 52 und die analoge Dämpfungseinrichtung 50, die beide von der Freisprechsteuerschaltung 54 gesteuert werden.
Vor der Verbindung 66, der Stelle, an der Eingangssignale von der Steuerschaltung 16 erfasst werden, sind ein Verstärker 38 mit programmierbarer Verstärkung und eine Begrenzungseinrichtung 40 angeordnet, um einen geeigneten Vergleich ausgehender Sendesignalpegel und eingehender Empfangssignalpegel durch die Freisprechsteuerschaltung 54 zu ermöglichen.
Der programmierbare Verstärker 46 dient dem Kompensieren der Lautsprecherempfindlichkeit, welche die Ausgangslautstärke eines bestimmten elektrischen Eingangssignals misst. Der programmierbare Verstärker 46 ist hinter der Verbindung 66, dem Erfassungspunkt für Eingangssignale der Steuerschaltung 16, angeordnet, so dass der programmierbare Verstärker 46 den Eins-zu-Eins-Vergleich von Ausgangs- und Eingangssigna len durch die Steuerschaltung 16 nicht beeinträchtigt. Ferner ist der Verstärker 46 mit programmierbarer Verstärkung vor der Digital-Analog- Wandlerschaltung 42 angeordnet, um die Leistung der Digital-Analog- Wandlerschaltung 42 zu optimieren.
Der Sprachübertragungsdetektor 60 tastet Signale von der Sendeschaltung 12 ab und der Sprachempfangsdetektor 62 tastet Signale der Empfangsschaltung 14 ab. Die Verstärker 56, 58 skalieren die Sendesignalpegel und die Empfangsignalpegel. Der Sprachübertragungsdetektor 60 und der Sprachempfangsdetektor 62 geben ihre jeweiligen skalierten abgetasteten Sende- und Empfangssignale an die Freisprechsteuerschaltung 54 aus. Ferner liefern der Sprachübertragungsdetektor 60 und der Sprachempfangsdetektor 62 der Freisprechsteuerschaltung 54 eine Angabe darüber, ob das jeweilige abgetastete Sende- bzw. Empfangssignal ein Sprachsignal oder ein Rauschsignal aufweist.
Signale mit einer relativ konstanten Amplitude über einen Intervall von 150 Millisekunden werden von der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung allgemein als Rauschsignale angenommen.
Die Freisprechsteuerschaltung 54 empfängt die jeweiligen skalierten abgetasteten Sende- und Empfangssignalpegelinformationen sowie Angaben über Sprach- oder Rauschsignaltyp vom Sprachübertragungsdetektor 60 und vom Sprachempfangsdetektor 62. Die derart empfangenen Informationen werden von der Freisprechsteuerschaltung 54 zur Bestimmung der Verlustzuweisung unter den verschiedenen Dämpfungseinrichtungen 30, 32, 50, 52 verwendet.
Die Freisprechsteuerschaltung 54 sieht drei stabile Betriebszustände und vier Übergangsbetriebszustände für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor.
Bei den drei stabilen Zuständen handelt es sich vorzugsweise um Bereitschaft, Senden und Empfangen; bei den vier Übergangszuständen handelt es sich um Sendebeginn, Empfangsbeginn, Sendeende und Empfangsende.
Im stabilen Sendestatus sind die analoge Dämpfungseinrichtung 30 und die digitale Dämpfungseinrichtung 32 auf einen Verlust von null Dezibel eingestellt, und die analoge Dämpfungseinrichtung 50 sowie die digitale Dämpfungseinrichtung 52 sind auf einen programmierbaren maximalen Verlust eingestellt. Auf diese Weise ermöglicht es die Freisprechsteuerschaltung 54 dem Ausgangssignal, die Sendeschaltung 12 (theoretisch) ohne Verlust zu passieren, während ein beliebiges am digitalen Eingang 34 empfangenes Eingangssignal unterdrückt wird, indem es einem programmierbaren maximalen Verlust unterworfen wird.
Im stabilen Empfangszustand sind die analoge Dämpfungseinrichtung 50 und die digitale Dämpfungseinrichtung 52 auf einen Verlust von null Dezibel eingestellt, und die analoge Dämpfungseinrichtung 30 sowie die digitale Dämpfungseinrichtung 32 sind auf einen programmierbaren maximalen Verlust eingestellt, um Verluste auf die Sendeschaltung 12 zu verteilen, während ein (theoretisches) verlustfreies Passieren von Eingangssignalen durch die Empfangsschaltung 14 ermöglicht ist.
Im stabilen Bereitschaftszustand ist jede Dämpfungseinrichtung 30, 32, 50, 52 auf die Hälfte des programmierbaren maximalen Verlusts eingestellt. Bei einer derartigen Ausbildung ist die Vorrichtung gleichermaßen zur Reaktion auf (ausgehende) Sendesignale und (eingehende) Empfangssignale ausgelegt.
Während des Betriebs der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die digitalen Dämpfungseinrichtungen 32, 52 entspre chend in der Freisprechsteuerschaltung 54 programmierten Lautstärkeregelungswerten modifiziert werden.
Die von der Freisprechsteuerschaltung 54 erstellten vier Übergangszustände gewährleisten stufenlose Übergänge zwischen den drei stabilen Zuständen. Während derartiger Übergänge zwischen den drei stabilen Zuständen werden die Verluste in jeder Dämpfungseinrichtung 30, 32, 50, 52 in geeigneter Weise inkrementiert oder dekrementiert, um den korrekten Übergang durchzuführen, vorzugsweise in einer Reihe von 1,5 Dezibel-Schritten, bis die Vorrichtung 10 einen stabilen Zustand erreicht hat.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Verluste der Dämpfungseinrichtungen 30, 32, 50, 52 nach mehreren Regeln verteilt: erstens addieren sich Verluste in der analogen Dämpfungseinrichtung 30 und der analogen Dämpfungseinrichtung 50 stets zu einer Konstanten, welche der programmierbare maximale Verlust ist. Ferner addieren sich die Verluste der digitalen Dämpfungseinrichtung 32 und der digitalen Dämpfungseinrichtung 52 zur gleichen Konstanten. Derartige Bedingungen gewährleisten Stabilität während Stimmenumschaltvorgängen und unterstützen das Sicherstellen einer linearen Analog-Digital-Umwandlung.
Zweitens sind zu jeder beliebigen Zeit die Verluste in der analogen Dämpfungseinrichtung 30 und in der digitalen Dämpfungseinrichtung 32 gleich und die Verluste in der analogen Dämpfungseinrichtung 50 und der digitalen Dämpfungseinrichtung 52 gleich. Diese zweite Anforderung ermöglicht es der Freisprechsteuerschaltung 64 einen unvoreingenommenen Vergleich der (ausgehenden) Sendesignalpegel und der (eingehenden) Empfangssignalpegel, wodurch die Steuerschaltung innerhalb der Freisprechsteuerschaltung 54 vereinfacht wird.
Die gesamte Steuerung des Verlusts durch die Freisprechsteuerschaltung 54 in der Sendeschaltung 12 und der Empfangsschaltung 14 ist aus mehreren Gründen gleichmäßig zwischen den Dämpfungseinrichtungen 30, 32 und den Dämpfungseinrichtungen 50, 52 verteilt. Erstens ermöglicht eine derartige Verteilung von Verlusten eine an zwei Punkten abtastende Struktur, indem ein zuverlässig erfassbarer Signalpegel an den Verbindungen 64, 66 in einer leicht stabilisierbaren Konfiguration geliefert wird. Als zusätzlicher Vorteil verringern sich auch die Herstellungskosten, da die Notwendigkeit zusätzlicher Erfassungsstellen entfällt. Ferner schafft eine gleichmäßige Verteilung zwischen den Dämpfungseinrichtungen 30, 32 und den Dämpfungseinrichtungen 50, 52 eine automatische Sprachsteuerungshysterese, welche die Fähigkeit eines Empfangssprechers zum Übersteuern eines Sendesprechers, und umgekehrt, definiert. Drittens hilft eine derartige gleichmäßige Verteilung das Auftreten von Begrenzungsverzerrungen beim Analog-Digital-Umwandlungsvorgang zu verhindern und erhöht die Auflösung einer derartigen Umwandlung. Schließlich verbessert eine derartige gleichmäßige Verteilung die Stabilität des Bereitschaftszustands, so dass die Freisprechsteuerschaltung 54 einen unvoreingenommenen Vergleich der (ausgehenden) Sendesignalpegel und der (eingehenden) Empfangssignalpegel vornehmen kann.
Ein weiterer Vorteil der völlig digitalen Schaltung der Vorrichtung 10 ist die Fähigkeit, ein Interface 68 mit einem (nicht dargestellten) Mikroprozessor zu bilden. Das Interface 68 schafft dem Mikroprozessor Zugang, so dass dieser den Zustand der Freisprechsteuerschaltung 54 automatisch überwachen kann, und es schafft einem Mikroprozessor Zugang, um die Freisprechsteuerschaltung 54 durch einen Registereintrag, der die von der Freisprechsteuerschaltung 54 verwendeten Betriebsparameter verändert, in einen beliebigen Zustand zu bringen. Genau durch einen solchen Zugang wie ihn das Interface 68 schafft, kann ein Mikroprozessor zum Programmieren der Betriebsparameter einer bestimmten Vorrichtung 10 verwendet werden, um die Vorrichtung 10 an verschiedene Betriebsumge bungen anzupassen. Das heißt, dass die Veränderung der Anwendbarkeit der Vorrichtung 10 zur Anpassung an verschiedene Betriebsumgebungen unter Verwendung von Software zur Veränderung der Leistung erfolgt, anstatt durch Veränderung der Hardware. Eine derartige Programmierbarkeit ermöglicht die Veränderung von Betriebsparametern während der Benutzung eines Telefons. Somit kann die Veränderung der Betriebsparameter beispielsweise der Vorrichtung 10 ermöglichen, als normales Vollduplex- Telefon, einfacher Sender, einfacher Empfänger oder als normales Lauthörgerät zu arbeiten, indem durch Softwareprogrammierung die Betriebsparameter verändert werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für den Einsatz als Sprachübertragungsdetektor 60 oder Sprachempfangsdetektor 62 der Vorrichtung 10.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 2 ist eine Vorrichtung 510 zum Unterscheiden zwischen Informationssignalen und Rauschsignalen in einem Kommunikationssignal dargestellt. Ein digitales Eingangssignal wird am Eingang 512 eines Absoluters 514 an die Vorrichtung 510 angelegt. Entsprechend übermittelt der Absoluter 514 ein Ausgangssignal an 516, welches die Absolutwerte des an den Eingang 512 angelegten Signals enthält.
Das Signal am Ausgang 516 wird an eine erste Signalpegel-Detektorschaltung 518 angelegt. Die erste Signalpegel-Detektorschaltung 518 erzeugt ein Ausgangssignal an einer Verbindungsstelle 520. Das Signal an der Verbindungsstelle 520 repräsentiert ein Sprachpegeldetektorsignal y(nT) und wird als ein Ausgangssignal der Vorrichtung 10 am Ausgang 522 erzeugt und als Eingangssignal an eine zweite Signalpegel-Detektorschaltung 524 angelegt.
Die zweite Signalpegel-Detektorschaltung 524 erzeugt ein Signal am Ausgang 526, welches eine Sprachburstdetektion anzeigt.
Die erste Signalpegel-Detektorschaltung 518 weist einen Verstärkungsblock 528 auf, der das Signal am Ausgang 516 empfängt. Das Signal am Ausgang 516 wird auch an den negativen Eingang eines Komparators 530 angelegt.
Eine Rückführleitung 532 ist mit der Verbindungsstelle 520 und einer Abfallschaltung für eine Abtastperiode 534 verbunden. Die Abfallschaltung für eine Abtastperiode 534 verzögert das Signal an der Verbindungsstelle 520 um eine Abtastperiode und legt dieses verzögerte Signal auf Leitung 536 an den positiven Eingang eines Verstärkungsblocks 538 an. Somit ist die erste Signalpegel-Detektorschaltung 518 ein adaptives IIR-Tiefpassfilter mit einer dynamisch gesteuerten Polposition (d. h. Zeitkonstante der Filterimpulsantwort), wobei die dynamische Steuerung durch das Ausgangssignal 540 des Komparators 530 erfolgt. Das Ausgangssignal 542 des Verstärkungsblocks 538 und das Ausgangssignal 544 des Verstärkungsblocks 528 werden jeweils an eine Summiereinrichtung 546 angelegt. Die Summiereinrichtung 546 summiert die beiden Verstärkungsblock-Ausgangssignale 542,544 zwecks Erzeugung eines Ausgangssignals y(nT) an der Verbindungsstelle 520.
Fig. 4(a)-(c) zeigen repräsentative Signale an verschiedenen Orten in der Vorrichtung 10 aus Fig. 2. Insbesondere zeigt Fig. 4(a) Signalwellenformen in diesem Teil der Vorrichtung 510. Das heißt, dass in Fig. 4(a) in Reaktion auf ein Eingangssignal 700 am Eingang 512 des Absoluters 514 das Ausgangssignal 520 der ersten Signalpegel-Detektorschaltung 518 als Signal 702 aus Fig. 4(a) erscheint.
Gemäß Fig. 2 geschieht dies, weil die Verstärkungsblöcke 528, 538 einen ihnen zugeordneten Koeffizienten aufweisen, der die jeweilige Ansprech zeiten und Abfallzeiten der ersten Signalpegel-Detektorschaltung 518 bestimmt. Der Koeffizient für die erste Signalpegel-Detektorschaltung 518 wird zum Erzeugen eines Signals wie des Signals 702 aus Fig. 4(a) insbesondere hinsichtlich einer schnellen Ansprechzeit und und langsamer Abfallzeit gewählt. Die mathematische Beschreibung der Funktion der ersten Signalpegel-Detektorschaltung 518 lautet wie folgt:
y(nT) = a · p(nT) + (1-a) · y(nT-T),
wobei a der dem Verstärkungsblock 528 zugeordnete Koeffizient ist und der dem Verstärkungsblock 538 zugeordnete Koeffizient (der auf das Ausgangssignal 540 des Komparators 530 anspricht) (1-a) ist. Die Wahl des Koeffizienten erfolgt vorzugsweise wie folgt: wenn p(nT) y(nT-T) ist, dann ist a = 0,0625, und wenn p(nT) < y(nT-T) ist, dann ist a = 0,002.
Die zweite Signalpegel-Detektorschaltung 524 ist im wesentlichen wie die erste Signalpegel-Detektorschaltung 518 aufgebaut. Die zweite Signalpegel-Detektorschaltung 524 empfängt ein Sprachpegeldetektionssignal y(nT), das an der Verbindungsstelle 520 ansteht, als Eingangssignal in einen Verstärkungsblock 548 sowie in den positiven Eingang eines Komparators 550. Eine Rückführleitung 552 führt zu einer Verzögerungsschaltung für eine Abtastperiode 554. Die Verzögerungsschaltung für eine Abtastperiode 554 erzeugt ein Ausgangssignal auf Leitung 556 zum negativen Eingang des Komparators 550 sowie zum Eingang der Verstärkungsblöcke 558 und 548. Das Ausgangssignal 560 des Komparators 550 steuert dynamisch die Polposition der zweiten Signalpegel-Detektorschaltung 524. Das Ausgangssignal 562 des Verstärkungsblocks 558 wird von einer Summiereinrichtung 566 zwecks Erzeugung eines Ausgangssignals der zweiten Signalpegel-Detektorschaltung 524 an der Verbindungsstelle 568 mit dem Ausgangssignal 564 des Verstärkungsblocks 548 addiert. Das Ausgangssignal an der Verbindungsstelle 568 wird als Eingangssignal an eine Komparatorschaltung 570 angelegt.
In Fig. 4(b) ist eine Wellenform 704 repräsentativ für die Wellenform des Signals an der Verbindungsstelle 568 der Vorrichtung 510.
Der Grund dafür ist gemäß Fig. 2, dass die Koeffizienten des Verstärkungsblocks 548 und des Verstärkungsblocks 558 derart gewählt sind, dass sichergestellt ist, dass die zweite Signalpegel-Detektorschaltung 524 eine langsame Ansprechzeit und eine schnelle Abfallzeit relativ zu der Ansprechzeit und der Abfallzeit der ersten Signalpegel-Detektorschaltung 518 aufweist. Somit lautet die mathematische Beschreibung der Operation der zweiten Signalpegel-Detektorschaltung 524 wie folgt:
z(nT) = b · y(nT) + (1-b) · z(nT-T),
wobei b der dem Verstärkungsblock 548 zugeordnete Koeffizient ist und (1-b) der dem Verstärkungsblock 558 zugeordnete Koeffizient ist. Die Wahl des Koeffizienten b geschieht vorzugsweise wie folgt: wenn y(nT) ≥ z(nT-T), dann ist b = 0,002, und wenn y(nT) < z(nT-T), dann ist b = 0,0625.
Die Komparatorschaltung 570 weist einen Verstärkungsblock 572 auf, der der Einstellung der Empfindlichkeit der dem Signal z(nT) an der Verbindungsstelle 568 zugeordneten Burst-Detektionssteuerung dient. Der Verstärkungsblock 572 erzeugt ein Ausgangssignal z'(nT) an Leitung 574, das als negatives Eingangssignal an einen Komparator 576 angelegt wird. Das Ausgangssignal z'(nT) ist in Fig. 4(b) als Schwellensignal 705 dargestellt. Das positive Eingangssignal in den Komparator 576 ist das Sprachpegeldetektionssignal y(nT) an der Verbindungsstelle 520.
Das Ausgangssignal 526 des Komparators 576 ist in Fig. 4(c) als Signal 706 dargestellt und enthält einen digitalen Impuls, der durch das Überschreiten eines Schwellensignals 705 (das durch die vom Verstärkungs block 572 durchgeführte Empfindlichkeitssteuerung einstellt ist) durch das Signal 702 initiiert wird und an dem Punkt endet, an dem das Signal 705 dem Signal 702 gleich wird (das Signal 702 stellt das Sprachpegeldetektionssignal y(nT) dar, und das Signal -705 stellt ein Vielfaches des Rauschpegeldetektionssignal z(nT) dar).
Die schnelle Ansprechzeit und langsame Abfallzeit aufgrund der Wahl des repräsentativen Koeffizienten a in Zusammenhang mit der ersten Signalpegel-Detektorschaltung 518 gewährleistet, dass die relativ schnellen Veränderungen des Signalpegels detektiert und beantwortet werden, wobei diese Art von Signalen den Sprache repräsentierenden Signalen zugeordnet ist. Die langsame Ansprechzeit und schnelle Abfallzeit der zweiten Signalpegel-Detektorschaltung 524 aufgrund der Wahl des geeigneten Koeffizienten b gewährleistet, dass die zweite Signalpegel-Detektorschaltung 524 auf längerfristige Veränderungen der Signalpegel, wie sie für Hintergrundrauschsignale charakteristisch sind, anspricht. Somit ist das Signal y(nT) an der Verbindungsstelle 520 repräsentativ für die Sprachpegeldetektion, und das Signal z(nT) an der Verbindungsstelle 568 repräsentativ für den Hintergrundrauschsignalpegel. Entsprechend repräsentiert das Ausgangssignal 526 des Komparators 576 das Vorhandensein eines Sprachburst, wenn das Sprachpegeldetektionssignal y(nT) das Hintergrundrauschpegel-Detektionssignal z'(nT) überschreitet.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung 600 mit einer ersten Signalpegel-Detektorschaltung 602, einer zweiten Signalpegel-Detektorschaltung 604 und einer Komparatorschaltung 606.
Die erste Signalpegel-Detektorschaltung 602 ist äquivalent zu der ersten Signalpegel-Detektorschaltung 518 aus Fig. 2. Die erste Signalpegel- Detektorschaltung 518 aus Fig. 2 könnte eine instabile Schleife erzeugen, wenn f(a) + f(1-a) > 1 ist, wobei f(x) die digitale Darstellung der Echtzahl x ist. Die erste Signalpegel-Detektorschaltung 602 aus Fig. 3 vermeidet jedoch eine solche mögliche instabile Operation.
Ein digitales Eingangssignal wird an einen Eingang 612 eines Absoluters 614 angelegt, und es wird die Darstellung eines absoluten Werts des digitalen Eingangssignals am Eingang 612 am Ausgang 616 des Absoluters 614 erzeugt. Ein digitales Sprachpegeldetektionssignal y(nT) wird an der Verbindungsstelle 620 erzeugt und am Ausgang 622 zur Verfügung gestellt.
Die zweite Signalpegel-Detektorschaltung 604 ist ähnlich aufgebaut wie die erste Signalpegel-Detektorschaltung 602. Die zweite Signalpegel- Detektorschaltung 604 stellt durch die Vermeidung eines möglichen instabilen Betriebsmodus aufgrund der falschen Wahl des Koeffizienten b eine Verbesserung gegenüber der zweiten Signalpegel-Detektorschaltung 524 aus Fig. 2 dar, und die Gründen sind ähnlich denen, aus denen die erste Signalpegel-Detektorschaltung 602 eine Verbesserung gegenüber der ersten Signalpegel-Detektorschaltung 518 aus Fig. 2 darstellt.
Entsprechend umfasst die erste Signalpegel-Detektorschaltung 602 eine Subtraktionseinrichtung 608, an die das Ausgangssignal des Absoluters 614 und ein über Leitung 610 übermitteltes Abfallsignal für eine Abtastperiode angelegt wird, eine Abfallschaltung für eine Abtastperiode 618 und Leitung 624. Das Ausgangssignal des Absoluters 614 wird ferner an den negativen Eingang des Komparators 626 angelegt. Das Abfallsignal für eine Abtastperiode wird an den positiven Eingang des Komparators 626 angelegt, und das Ausgangssignal 628 des Komparators 626 stellt die Verstärkung des Verstärkungsblocks 630 ein, wodurch die Polposition der ersten Signalpegel-Detektorschaltung 602 verändert wird. Der Verstärkungsblock 630 empfängt als Eingangssignal das Ausgangssignal 632 der Sub traktionseinrichtung 608. Das Ausgangssignal 634 des Verstärkungsblocks 630 wird an die Summiereinrichtung 636 angelegt; das Abfallsignal für eine Abtastperiode wird ebenfalls über Leitung 638 an die Summiereinrichtung 636 angelegt. Das Ausgangssignal der Summiereinrichtung 636 ist das Sprachpegeldetektionssignal y(nT) an der Verbindungsstelle 620.
Das Sprachpegeldetektionssignal y(nT) wird als Eingangssignal in die zweite Signalpegel-Detektorschaltung 604 an die Subtraktionseinrichtung 640 sowie den positiven Eingang des Komparators 642 angelegt. Das Ausgangssignal 644 der Subtraktionseinrichtung 640 wird an einen Verstärkungsblock 646 angelegt. Das Ausgangssignal 648 des Komparators 642 stellt dynamisch die Verstärkung des Verstärkungsblocks 641 ein, wodurch die Polposition der zweiten Signalpegel-Detektorschaltung 604 verändert wird. Das Ausgangssignal 650 des Verstärkungsblocks 646 wird an die Summiereinrichtung 652 angelegt. Ein Abfallsignal für eine Abtastperiode wird über Leitung 654 an eine Abfallschaltung für eine Abtastperiode 656 und über Leitung 658 an die Subtraktionseinrichtung 640 angelegt. Das Abfallsignal für eine Abtastperiode wird auch über Leitung 660 an die Summiereinrichtung 652 angelegt. Ferner wird das Abfallsignal für eine Abtastperiode an den negativen Eingang des Komparators 642 angelegt.
Somit weist der Ausgang 662 der Summiereinrichtung 652 das Hintergrundrauschpegel-Detektionssignal z(nT) an einer Verbindungsstelle 664 auf.
Ein Verstärkungsblock 666 ist zum Einstellen der Empfindlichkeit der Burst-Detektion in der Komparatorschaltung 606 enthalten, und das Ausgangssignal 668 des Verstärkungsblocks 666 (ein sensibilisiertes Hintergrundrauschpegel-Detektionssignal z'(nT)) wird an den negativen Eingang eines Komparators 670 angelegt. Das Sprachpegeldetektionssignal y(nT) wird an den positiven Eingang des Komparators 670 angelegt, so dass das Ausgangssignal 672 des Komparators 670 ein Sprachburstdetektionssignal 706 enthält, wie in Fig. 4(c) dargestellt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die detaillierten Zeichnungen und spezifischen Beispiele zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschreiben, diese aber nur zu Erläuterungszwecken dienen und die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht exakt auf die dargelegten Details und Bedingungen beschränkt ist, sondern dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne dass dadurch vom Umfang der Erfindung, der in den Ansprüchen festgelegt ist, abgewichen wird.

Claims

1. Vorrichtung (510, 600) zum Unterscheiden zwischen Informationssignalen und Rauschsignalen in einem Kommunikationssignal, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine ersten Signalpegel-Detektoreinrichtung (518, 602) zum Detektieren von Signalpegeln, wobei die erste Signalpegel-Detektoreinrichtung das Kommunikationssignal als Eingangssignal empfängt und ein Informationspegel-Detektionssignal als Ausgangssignal erzeugt;

eine zweite Signalpegel-Detektoreinrichtung (524, 604) zum Detektieren von Signalpegeln, wobei die zweite Signalpegel-Detektoreinrichtung ein Rauschpegel-Detektionssignal als Ausgangssignal erzeugt;

wobei die erste Signalpegel-Detektoreinrichtung (518, 602) und die zweite Signalpegel-Detektoreinrichtung (524, 604) jeweils eine Komparatoreinrichtung (530, 550; 626, 642) zum Vergleichen der aktuellen Signalabtastung mit vorhergehenden Abtastungen und Erzeugen eines für diesen Vergleich repräsentativen Komparator-Ausgangssignals aufweist;

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste und die zweite Signalpegel-Detektoreinrichtung (518, 602; 524, 604) jeweils ein digitales Tiefpassfilter aufweisen, das die Kom- Komparatoreinrichtungen (530, 550; 626, 642) operativ verwendet, wobei die zweite Signalpegel-Detektoreinrichtung (524, 604) das Informationspegel-Detektionssignal als Eingangssignal empfängt,

jedes Tiefpassfilter eine Ansprechzeitcharakteristik und eine Abfallzeitcharakteristik aufweist, wobei die Ansprechzeitcharakteristik und die Abfallzeitcharakteristik von einem Koeffizienten bestimmt werden und der Koeffizient auf das Komparator-Ausgangssignal anspricht; der Koeffizient in der ersten Signalpegel-Detektoreinrichtung (518, 602) zum Festlegen einer schnellen Ansprechzeit und einer langsamen Abfallzeit relativ zu der Ansprechzeit und der Abfallzeit in der zweiten Signalpegel-Detektoreinrichtung bewertet wird, und der Koeffizient in der zweiten Signalpegel-Detektoreinrichtung (524, 604) zum Festlegen einer langsamen Ansprechzeit und einer schnellen Abfallzeit relativ zu der Ansprechzeit und der Abfallzeit in der ersten Signalpegel-Detektoreinrichtung bewertet wird,

die Werte der Koeffizienten der digitalen Tiefpassfilter der ersten und der zweiten Signaldetektoreinrichtung digital programmierbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das digitale Tiefpassfilter der ersten und der zweiten Signalpegel-Detektoreinrichtung (518, 524) ein Eingangssignal empfängt und ein Ausgangssignal erzeugt und ferner eine Summiereinrichtung (546, 566) zum Summieren von Signalen, eine Verzögerungseinrichtung (534, 554) zum Verzögern von Signalen und eine Verstärkungseinrichtung (528, 538, 548, 558) zum Modifizieren der Signalamplitude aufweist; wobei das Eingangssignal operativ an die Verstärkungseinrichtung (528, 538, 548, 558) und die Komparatoreinrichtung (530, 550) übertragen wird, die Verzögerungseinrichtung (534, 554) zum Empfangen des Ausgangssignals und Bereitstellen einer vorhergehenden Abtastung des Ausgangssig nals operativ geschaltet ist, die Komparatoreinrichtung (530, 550) das Eingangssignal mit der vorhergehenden Abtastung des Ausgangssignals vergleicht und ein für diesen Vergleich repräsentatives Vergleichssignal erzeugt, die Verstärkungseinrichtung (528, 538, 548, 558) das Vergleichssignal empfängt und den Wert des auf das Vergleichssignal ansprechenden Koeffizienten festlegt und die Verstärkungseinrichtung (528, 538, 548, 558) erstens die Amplitude des Eingangssignals um den Wert des Koeffizienten modifiziert zwecks Erzeugens eines modifizierten Eingangssignals und zweitens die Amplitude der vorhergehenden Abtastung des Ausgangssignals um einen von dem Koeffizienten bestimmten Wert modifiziert zwecks Bereitstellens einer modifizierten vorhergehenden Abtastung des Ausgangssignals, die Summiereinrichtung (546, 566) zum Erzeugen des Ausgangssignals das modifizierte Eingangssignal und die modifizierte vorhergehende Abtastung des Ausgangssignals empfängt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der von dem Koeffizienten bestimmte Wert, um den die Amplitude der vorhergehenden Abtastung des Signalpegel-Detektionssignals modifiziert ist, im wesentlichen eins minus den Wert des Koeffizienten gleich ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes digitale Tiefpassfilter der ersten und der zweiten Signalpegel-Detektoreinrichtung (602, 604) ein Eingangssignal empfängt und ein Ausgangssignal erzeugt und ferner eine Summiereinrichtung (636, 652) zum Summieren von Signalen, eine Verzögerungseinrichtung (618, 656) zum Verzögern von Signalen, eine Subtraktionseinrichtung (608, 640) zum Subtrahieren von Signalen und eine Verstärkungseinrichtung (630,646) zum Modifizieren der Signalamplitude aufweist; wobei das Eingangssignal operativ an die Subtraktionseinrichtung (608, 640) und die Komparatoreinrichtung (626, 642) übertragen wird, die Verzögerungseinrichtung (618, 656) zum Empfangen des Ausgangssignals und Bereitstel len einer vorhergehenden Abtastung des Ausgangssignals operativ geschaltet ist, die Komparatoreinrichtung (626, 642) das Eingangssignal mit der vorhergehenden Abtastung des Ausgangssignals vergleicht und ein für den Vergleich repräsentatives Vergleichssignal erzeugt, die Subtraktionseinrichtung (608, 640) das Eingangssignal und die vorhergehende Abtastung des Ausgangssignals empfängt und ein Ausgangssignal erzeugt, die Verstärkungseinrichtung (630, 646) das Vergleichssignal empfängt und den Wert des auf das Vergleichssignal ansprechenden Koeffizienten festlegt und die Verstärkungseinrichtung (630, 646) das Ausgangssignal der Subtraktionseinrichtung (608, 640) zum Erzeugen eines modifizierten Ausgangssignals von der Subtraktionseinrichtung um den Wert des Koeffizienten modifiziert, die Summiereinrichtung (636, 652) zum Erzeugen des Ausgangssignals das modifizierte Ausgangssignal der Subtraktionseinrichtung und die modifizierte vorhergehende Abtastung des Ausgangssignals empfängt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung ferner eine Informationsdetektions-Komparatoreinrichtung (570, 606) zum Vergleichen von Signalen aufweist, wobei die Komparatoreinrichtung das Informationspegel-Detektionssignal und das Rauschpegel-Detektionssignal empfängt und ein Informations-Detektionssignal als Ausgangssignal erzeugt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Informationsdetektions- Komparatoreinrichtung (570, 606) eine Verstärkungseinrichtung (572, 666) zum Definieren der Empfindlichkeit der Informationsdetektions-Komparatoreinrichtung beim Erzeugen des Informations- Detektionssignals aufweist.