DE69416493T2

DE69416493T2 - Verdeckung von ausschussrahmen

Info

Publication number: DE69416493T2
Application number: DE69416493T
Authority: DE
Inventors: Rolf Anders S-431 60 Moelndal Bergstroem; Fredrik Klas Janis S-172 37 Sundbyberg Jansson; Karl Torbjoern S-754 32 Uppsala Wigren
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1993-06-11
Filing date: 1994-06-02
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2014-06-03
Also published as: SE9401462L; CN1064769C; RU2120667C1; HK1012749A1; TW350172B; NZ267733A; ES2129646T3; GR3029729T3; FI950590A; DE69416493D1; JPH08500233A; SG45176A1; FI950590A0; DK0655159T3; AU7011494A; WO1994029849A1; MX9404252A; SE502244C2; CN1110883A; EP0655159A1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verdeckung von zurückgewiesenen Rahmen in einem Funkkommunikationssystem und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbessern der Decodierung von Audiosignalen in einem derartigen System.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Verfahren zum Codieren/Decodieren von Sprachsignalen in einem Funkkommunikationssystem sind altbekannt und sogar standardisiert (z. B. IS-54 in Amerika und GSM in Europa). Ferner sind Verfahren zum Verbessern einer Codierung/Decodierung von Hintergrundgeräuschen, die insbesondere für digitale Zellulartelefonsysteme vorgesehen sind, in der schwedischen Patentanmelung 93 00290-5 beschrieben worden. Beide Typen von Verfahren sind vorwiegend dafür ausgelegt, um eine Situation zu behandeln, bei der die Verbindung zwischen dem Codierer und dem Decodierer nahezu ideal ist, und zwar in der Hinsicht, daß nur wenige Bit- oder Übertragungsfehler nach einer Kanaldecodierung verbleiben. Da jedoch die Verbindung ein Funkkanal ist, kann das empfangene Signal einige Bit- oder Übertragungsfehler enthalten. Ferner können Rahmen wegen anderen Gründen als ein schlechter Übertragungskanal verlorengehen. Beispielsweise wird in dem amerikanischen digitalen Zellularstandard IS-54 der schnelle assoziierte Steuerkanal (Fast Associated Control Channel (FACCH)) durch Stehlen von Sprachrahmen von dem Verkehrskanal hergestellt (ein ähnlicher Kanal existiert in der europäischen GSM-Spezifikation). Eine ähnliche Situation ergibt sich in einem Paketvermittlungsnetz, wenn Pakete (Rahmen) verloren werden oder zu spät ankommen, um für eine Spracherzeugung in Echtzeit verwendet zu werden (die Pakete verwenden verschiedene Routen zwischen dem Sender und dem Empfänger). In all diesen Fällen kann es erforderlich sein, die voranstehend erwähnten Verfahren zu modifizieren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens, bei denen eine Verdeckung von zurückgewiesenen Rahmen auf das empfangene Signal angewendet wird, um die Decodierung von Audiosignalen robuster und gegenüber Übertragungsfehlern und Rahmenverlusten unempfindlich zu machen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Ferner wird die obige Aufgabe gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung nach Anspruch 10 gelöst.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen davon läßt sich am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen erstehen. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der relevanten Teile eines Empfängers in einem Funkkommunikationssystem, das eine Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt; und
Fig. 2 ein Flußdiagramm des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Um den Betrieb der Erfindung zu verstehen, ist es nützlich, kurz den Betrieb einer typischen digitalen Zellularfunkverbindung, Verdeckungstechniken für typische Fehler und verlorene Rahmen zu wiederholen und auch die Algorithmen der voranstehend erwähnten schwedischen Patentanmeldung zu wiederholen.
In einer Kommunikationsverbindung eines digitalen Zellulartelefonsystems wird das Audiosignal zunächst digitalisiert und dann wird ein Sprachcodierungsalgorithmus angewendet (s. beispielsweise "Applications of voice processing to telecommunications", Lawrence R. Rabiner, Proc. IEEE; Band 82, Nr. 2, Seiten 199-228). Dieser Algorithmus komprimiert das Sprachsignal und transformiert es in eine Anzahl von quantisierten Parametern (gewöhnlicherweise in einer Rahmen-gestützten Weise). Die sich ergebenden Bits werden danach durch Hinzufügung einer Codierungsredundanz unter Verwendung von Kanalcodierungstechniken geschützt (s. beispielsweise G. C. Clark und J. B. Cain, "Error Correction Coding for Digital Communication", Plenum Press, 1981). Der sich ergebende Bitstrom wird dann moduliert (s. beispielsweise J. G. Proakis, "Digital Communication", 2. Ausgabe, McGraw-Hill, 1989) und beispielsweise unter Verwendung von TDMA (Zeitvielfachzugriff oder Time Division Multiple Access) Techniken übertragen. An dem Empfänger wird das Signal demoduliert. Eine mögliche Zeit- oder Mehrweg-Dispersion kann durch verschiedene Ausgleichungstechniken ausgeglichen werden, beispielsweise einer Viterbi-Ausgleichung oder einer Entscheidungsrückführungs-Ausgleichung (s. beispielsweise die oben angegebene Referenz von J. G. Proakis). Eine Kanaldecodierung (s. beispielsweise die oben angegebene Referenz von G. C. Clark und J. B. Cain) wird dann verwendet, um die Bits zu decodieren, die die quantisiertn Parameter bilden, die der Sprachdecoder benötigt, um das übertragene Sprachsignal zu rekonstruieren. Die obige Diskussion macht deutlich, daß Störungen auf dem Übertragungskanal oder verlorene Rahmen das rekonstruierte Sprachsignal beeinträchtigen können, wobei somit die Qualität dieses Signals verringert wird.
Obwohl Kanalcodierungs/Decodierungs-Techniken die Empfindlichkeit gegenüber Störungen beträchtlich verringern können, ist es gewöhnlicherweise nicht ausreichend, in einem digitalen Zellularsystem lediglich eine Kanalcodierung anzuwenden. Im Gegensatz dazu werden gewöhnlicherweise zusätzlich sogenannte Fehlerverdeckungs-Techniken verwendet, um die wahrnehmbaren Effekte von Bitfehlern, die an dem Eingang des Sprachdecoders verbleiben, weiter zu maskieren. Diese Techniken stützen sich insgesamt auf irgendeine Information über die Qualität des Übertragungskanals, wobei diese Information an dem Empfangsende verfügbar ist oder abgeschätzt wird. Wenn eine derartige Information anzeigt, daß die Qualität des Übertragungskanals schlecht ist, dann initiieren die Fehlerverdeckungstechniken spezielle Aktionen in dem Sprachdecoder, mit dem Zweck einer Verringerung von negativen Effekten von Bitfehlern auf dem rekonstruierten Sprachsignal. Wie gut die Fehlerverdeckungstechniken sind hängt von dem Charakter der Information über die Qualität des Übertragungskanals ab. Nachstehend werden einige Vorgehensweise beschrieben, um eine derartige Information zu erhalten.
Eine direkte Information über die Sprachqualität kann durch Messen der Signalstärke erhalten werden. Ein geringer Wert würde dann ein geringes Signal-zu-Rausch-Verhältnis anzeigen, was bedeutet, daß erwartet werden kann, daß die Kanalqualität schlecht ist. Kanalcodierungstechniken stellen einen weiteren Grad von Verbesserung bereit. Ein Typ einer Technik besteht darin, eine redundante Kanalcodierung zu verwenden, z. B. eine zyklische Blocksicherung (Cyclic Redundancy Check CRC) (s. z. B. die oben angegeben Referenz von G. C. Clark und J. B. Cain) insbesondere, wenn der Code für eine Fehlererfassung verwendet wird. Ferner kann eine "weiche" (soft) (nicht binär quantisierte) Information aus dem Faltungsdecoder (für den Fall, daß ein Faltungscode verwendet wird), dem Demodulator, dem Ausgleicher und/oder dem Blockcodedecoder (s. z. B. die oben angegebene Referenz von J. G. Proakis) ermittelt werden. Eine Technik, die oft angewendet wird, besteht darin, die Informationsbits von dem Sprachcodierer in unterschiedliche Klassen, jeweils mit unterschiedlichen Fehlerkorrektur/Erfassungs-Schemas, aufzuteilen, wodurch eine unterschiedliche Wichtigkeit von verschiedenen Bits berücksichtigt wird (s. z. B. TR-45 Full Rate Speech Codec Compatibility Stanard PN-2972", Electronic Industries Association, 1990 (IS-54)). Somit können Teile der Information, auf die Fehlererfassungs-Korrekturcodes angewendet sind, als Indikatoren von möglichen in dem Sprachrahmen vorhandenen Bitfehlern verwendet werden.

Verdeckung von zurückgewiesenen Rahmen für Sprache

Einige Techniken zum Einführen einer Fehlerverdeckung in herkömmlichen Sprachdecodern mit der Absicht einer Maskierung von Rahmen, von denen angenommen wird, daß sie Bitfehler enthalten, wird nun kurz beschrieben. Wenn ein schlechter Rahmen erfaßt wird, wird gewöhnlicherweise die Information von dem zuvor angenommenen Rahmen verwendet. Oft wird diese Technik mit einem Muting oder einer Stummschaltung (Verringerung des Ausgangspegels) für den Fall verwendet, daß die Situation mit dem schlechten Rahmen für mehrere Rahmen andauern sollte (s. z. B. "TR-45 Full Rate Speech Codec Compatibility Standard PN-2972", Electronic Industries Association, 1990 (IS-54)). Diese Situation ist in Mobiltelefonsystemen nicht ungewöhnlich, bei denen für Fälle, bei denen die Geschwindigkeit der Mobilstation gering ist, Schwundtiefen für relativ lange Zeitperioden andauern können. Das Ergebnis eines Mutings besteht darin, daß Störungen in dem rekonstruierten Signal maskiert werden. Insbesondere werden laute "Klicks" vermieden. Wenn eine ausführlichere Information über die Qualität jedes empfangenen Teils von ankommenden Bits verfügbar ist, wird es möglich, mögliche Übertragungsfehler auf bestimmte Parameter des Sprachdecoders zurückzuverfolgen. Da die Parameter unterschiedliche Sprachphänomene modellieren, können Fehlerverdeckungstechniken entwickelt werden, die auf die physikalische Bedeutung jedes bestimmten Parameters optimiert sind. Ein bestimmtes Beispiel davon ist die sogenannte pitch-Verstärkung (s. z. B. T. B. Minde et al., "Techniques for low bit rate speech coding using long analysis frames", ICASSP, Minneapolis, USA, 1993). Ein Wert größer als 1 wird manchmal für diesen Parameter während transienter Sprachperioden benötigt. Ein derartiger Wert entspricht jedoch einem instabilen Filtermodell, was bedeutet, daß es etwas gefährlich ist, diesen zu verwenden. Insbesondere ist es geeignet, Fehlerverdeckungstechniken einzubauen, die die pitch-Verstärkung auf Werte kleiner als eins immer dann begrenzen, wenn ein möglicher Bitfehler in diesem Parameter erfaßt wird. Ein weiteres Beispiel ist das spektrale Filtermodell, das gewöhnlicherweise in modernen Sprachcodierungsalgorithmen verwendet wird (s. z. B. die oben angegebene Referenz von D. B. Minde et al.). In diesem Fall können Fehlerverdeckungstechniken verwendet werden, um die Verwendung von instabilen Filtern zu verhindern, wenn Bitfehler in der entsprechenden spektralen Information angegeben werden. Auch die Umkehrung ist von Bedeutung; immer dann, wenn ein instabiles Filter erfaßt wird, kann ein schlechter Rahmen angezeigt werden und Fehlerverdeckungstechniken können angewendet werden.
Beispielsweise würde in dem amerikanischen digitalen Zellularsystem gemäß dem IS-54 Standard ein gestohlener Rahmen für den FACCH-Kanal zu einem verlorenen Sprachrahmen in dem Sprachdecoder in dem Empfänger führen. Der Sprachdecoder löst dieses Problem durch "Einfüllen" von geeigneter Information. Gewöhnlicherweise wird die entsprechende Information von dem vorangehenden Rahmen anstelle des verlorenen Rahmens verwendet.

Verdeckung von zurückgewiesenen Rahmen für Hintergrundgeräusche

Wenn der Decoder sogenannte Anti-Verwirbelungsaktionen für Hintergrundgeräusche bereitstellt, wobei diese Aktionen nachstehend weiter beschrieben werden, kann die Qualität des sich ergebenden Audiosignals nicht akzeptierbar sein, wenn die voranstehenden Verdeckungsverfahren für Sprache verwendet werden würden.
Wie in der schwedischen Patentanmeldung 93 00290-5 beschrieben wird, können die Anti-Verwirbelungsaktionen (anti-swirling actions) in verschiedenen Weisen ausgeführt werden. Eine mögliche Aktion ist eine Bandbreitenerweiterung des Filters. Dies bedeutet, daß die Pole des Filters in Richtung auf den Ursprung der komplexen Ebene hin bewegt werden. Eine andere mögliche Modifikation ist eine Tiefpaßfilterung der Filterparameter in der Zeitdomäne. Das heißt, schnelle Änderungen von Rahmen zu Rahmen der Filterparameter oder Darstellungen davon werden durch eine Tiefpaßfilterung wenigstens einiger der Parameter gedämpft. Ein spezieller Fall dieses Verfahrens ist eine Mittelung einer Darstellung der Filterparameter über mehrere Rahmen.
Da Hintergrundgeräusche gegenüber Sprache anders codiert und/oder decodiert werden, ist es somit offensichtlich, daß Verdeckungsverfahren für zurückgewiesene Rahmen, die für Sprache verwendet werden, für Hintergrundgeräusche nicht ausreichend sein können. Die vorliegende Erfindung löst diese Problem durch Bereitstellen von verschiedenen Verdeckungsprozeduren für Sprach- und Hintergrundgeräusche.
Unter Berücksichtigung dieser Hintergrundinformation wird nun die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 beschrieben. Die Fig. 1 zeigt die Teile eines Empfängers in einem Mobilfunk-Kommunikationssystem, die zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung erforderlich sind. Eine Antenne empfängt die Information von dem gesendeten Signal und leitet diese über eine Eingangsleitung 10 an einen Demodulator 12. Der Demodulator 12 demoduliert das empfangene Signal und leitet dieses über eine Leitung 14 an einen Ausgleicher (Equalizer) 16 weiter, beispielsweise einen Viterbi-Equalizer, der das empfangene und demodulierte Signal in einen oder mehrere Bitströme umwandelt, die über eine Leitung 18 an eine erste Entscheidungseinrichtung 20 weitergeleitet werden. Die erste Entscheidungseinrichtung 20 bestimmt, ob ein empfangener Rahmen Bits von einem Verkehrskanal oder von dem schnellen zugeordneten Steuerkanal (FACCH-Kanal) enthält. Eine geeignete erste Entscheidungseinrichtung ist in dem schwedischen Patent 9102611-2 beschrieben. Wenn der empfangene Rahmen Bits von einem Verkehrskanal enthält, wird der Bitstrom über eine Leitung 22 an einen Kanaldecoder 24 weitergeleitet. Der Kanaldecoder 24 wandelt den Bitstrom in einen Filterparameterstrom und einen Erregungsparameterstrom zur Sprachdecodierung um. Wenn andererseits der empfangene Rahmen Bits von einem FACCH-Kanal enthält, dann wird der Bitstrom nicht an den Kanaldecoder 24 weitergeleitet. Anstelle dessen wird eine Verdeckungseinrichtung 32 über eine Leitung 33 über die Tatsache informiert, daß der gegenwärtige Rahmen keinerlei Sprachdaten enthält. Die Verdeckungseinrichtung 32 kann mit einem Mikroprozessor als eine Zustands-Maschine implementiert werden und die verschiedenen durchgeführten Übergänge werden unter Bezugnahme auf Fig. 2 mit näheren Einzelheiten beschrieben und sind auch in dem PASCAL-Programmodul des beigefügten APPENDIX (ANHANG) beschrieben.
Der Demodulator 12 und der Equalizer 16 leiten auch "soft"-Information über empfangene Bits oder Symbole an eine zweite Entscheidungseinrichtung 28 jeweils über die Leitungen 50 und 52 weiter. Wie voranstehend erwähnt wandelt der Kanaldecoder 24 den Bitstrom in einen Filterparameterstrom und einen Erregungsparameterstrom zur Sprachdecodierung um. Ferner führt der Kanaldecoder 24 eine zyklische Blocksicherungsüberprüfung (cyclic redundancy check CRC) aus, die wenigstens Teile jedes empfangenen Rahmens decodiert. Die Ergebnisse dieser Überprüfungen werden an eine zweite Entscheidungseinrichtung 28 über eine Leitung 26 weitergeleitet.
Der Empfänger enthält ebenfalls einen Sprachdetektor 34 (auch als Sprachaktivitätsdetektor oder VAD-Detektor bezeichnet). Ein geeigneter Sprachdetektor ist in der WO 89/08910 von British Telecom PLC beschrieben. Der Sprachdetektor 34 bestimmt aus den Filter- und Erregungsparametern, ob der empfangene Rahmen vorwiegend Sprache oder Hintergrundgeräusche enthält. Die Entscheidung des Sprachdetektors 34 über eine Leitung 36 wird an einen Parametermodifizierer 38 zum Modifizieren der empfangenen Filterparameter weitergeleitet (optional kann ein Signaldiskriminator zwischen dem Sprachdetektor 34 und dem Parametermodifizierer 38 enthalten sein, um zu bestimmen, ob empfangene Signale, die Hintergrundgeräusche darstellen, stationär sind oder nicht). Diese Modifikation ist ausführlich in der schwedischen Patentanmeldung 93 00290-5 beschrieben und wird nachstehend weiter beschrieben. Die möglicherweise modifizierten Filterparameter und die Erregungsparameter werden an einen Sprachdecoder 40 geführt, der ein Audiosignal auf einer Ausgangsleitung 42 ausgibt.
Um die Verdeckungstechniken für zurückgewiesene Rahmen der vorliegenden Erfindung zu beschreiben, ist es erforderlich, kurz den Effekt von Bitfehlern auf die sogenannten anti-swirling-Algorithmen zu beschreiben, die in der obigen schwedischen Patentanmeldung 93 00290-5 beschrieben sind. Diese Effekte können grob wie folgt unterteilt werden:
1. Der Sprachaktivitäts- oder Sprachdetektor 34, der zur Steuerung des anti-swirling-Algorithmus verwendet wird, ist gewöhnlicherweise adaptiv ("Voice Activity Detection", Recommendation GSM 06.32, ETSI/GSM, 1991). Dies bedeutet, daß Schwellwerte und entsprechende Zustände vorhanden sind, die automatisch intern in dem Sprachaktivitätsdetektor unter Verwendung entweder eines gemessenen Sprachsignals oder, bei einer Anwendung in dem Empfänger sowie hier angenommen, decodierter Parameter von dem Kanaldecoder, aktualisiert werden. Wenn Fehler in den ankommenden Parametern vorhanden sind, führt dies zu Schwellwerten oder internen Zustandsvariablen, die nicht korrekt aktualisiert sind, was zu fehlerhaften Entscheidungen führen kann. Das Ergebnis würde eine verringerte Qualität des rekonstruierten Audiosignals sein.
2. Der Sprachaktivitäts- oder Sprachdetektor 34 bildet seine Sprach/Hintergrundschall-Entscheidung unter Verwendung von ankommenden Filter- und Erregungsparametern und auch intern aktualisierten Zuständen, d. h. alten ankommenden Parametern und zusätzlicher a priori Information. Bitfehler können deshalb zu sofortigen fehlerhaften Entscheidungen in dem Empfänger führen, was zu einer verringerten Qualität des rekonstruierten Audiosignals führt. Da die gegenwärtige Entscheidung auch von alten ankommenden Parametern abhängt, können ferner Bitfehler auch zukünftige Entscheidungen beeinflussen.
3. Die tatsächlichen anti-swirling-Aktionen im Parameter-Modifizierer 38 (im wesentlichen eine spektrale Tiefpaßfilterung in Kombination mit einer Bandbreitenerweiterung, wie mit Einzelheiten in der obigen schwedischen Patentanmeldung 93 00290-5 erläutert) leidet an Bitfehlern. Ein Effekt tritt wegen fehlerhaften Entscheidungen von dem Sprach- oder Sprachaktivitäts-Detektor 34 (oder von dem optionalen Signal-Diskriminator) auf. In diesen Fällen kann die Aktualisierung des Tiefpaßfilters initiiert oder ausgeschaltet werden, was eine Abweichung im Vergleich mit dem Fall eines perfekten Kanals bewirkt. Ein anderer Effekt tritt auf, wenn Bitfehler vorhanden sind, die spektrale Information beeinflussen, die die Tiefpaßfilter und die Bandbreitenerweiterung versorgt. Beide Effekte können Qualitätsverringerung verursachen.
Aus der obigen Diskussion geht deutlich hervor, daß zurückgewiesene Rahmen zu einer unrichtigen Aktualisierung des Parameter-Modifizierers 38 führen können. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Probleme verringert oder beseitigt, indem der Aktualisierungsprozeß während zurückgewiesener Rahmen modifiziert wird. Diese modifizierte Aktualisierung wird nun mit näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
Im Schritt 100 in Fig. 2 wird ein neuer Rahmen empfangen. Im Schritt 102 wird entschieden, ob dieser Rahmen akzeptierbar ist oder nicht. Diese Entscheidung wird entweder von der ersten Entscheidungseinrichtung 20, die Rahmen zurückweist, die keine Audiosignale enthalten, oder von der zweiten Entscheidungseinrichtung 28, die Audiorahmen zurückweist, die Übertragungsfehler enthalten, getroffen. Wenn entschieden wird, daß der empfangene Rahmen akzeptierbar ist, dann schreitet der Algorithmus zum Schritt 128 fort, indem die empfangenen Parameter ohne eine Fehlerverdeckung verwendet werden. Ferner werden zwei Auszeiten, nämlich TIMEOUT1 und TIMEOUT2 zurückgesetzt. Diese Auszeiten werden weiter nachstehend beschrieben.
Wenn der Schritt 102 entscheidet, daß der empfangene zurückgewiesene Rahmen zurückgewiesen werden muß, dann geht der Algorithmus zum Schritt 104, in dem entschieden wird, ob der vorangehende (angenommene) Rahmen Sprache oder Hintergrundgeräusche enthalten hat. Dieser Schritt kann von der Verdeckungseinrichtung 32 ausgeführt werden, da der Sprachdetektor 34 die Verdeckungseinrichtung 32 über seine Entscheidungen über eine Leitung 48 informiert. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß die Entscheidung auf den vorangehenden (angenommenen) Rahmen geschützt werden muß, da der gegenwärtige Rahmen zurückgewiesen werden muß.

Sprachen

Wenn bestimmt wurde, daß der vorangehenden Rahmen im Schritt 104 ein Sprachrahmen ist, dann geht der Algorithmus in die SCHLEIFE S in Fig. 2. Im Schritt 106 werden einige der empfangenen Parameter, nämlich die Rahmenenergie R0 und Reflektionskoeffizienten, mit den in dem vorangehenden Rahmen empfangenen Parametern interpoliert, während die übrigen Parameter aus dem gegenwärtigen Rahmen genommen werden. In Abhängigkeit von der Qualität der empfangenen Bits in dem zurückgewiesenen Rahmen, wie mit der "soft"-Information auf den Leitungen 26, 50, 52 spezifiziert, kann die Gewichtung zwischen dem gegenwärtigen und dem vorangehenden Rahmen in der Interpolation verändert werden. Wenn somit der gegenwärtige Rahmen wirklich schlecht ist oder für einen anderen Zweck "gestohlen" worden ist, gibt die Interpolation dem vorangehenden Rahmen mehr Gewicht als dem gegenwärtigen Rahmen. Andererseits wird ein fast akzeptabler Rahmen eine höhere Gewichtung in der Interpolation ergeben. Die Einzelheiten einer derartigen Prozedur sind in der US-Patentanmeldung # 08/162,605 beschrieben, die am 7. Dez. 1993 im Rahmen des Anmelders der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde. Ein weniger ausgefeiltes Verfahren ist auch in EIA/TIA IS-54, Abschnitt 2.2.2.2.3.2. beschrieben. Die interpolierten Parameter werden dann im Schritt 107 verwendet, um den Sprachdecoder 40 über die Leitung 46 zu steuern.
Der Algorithmus geht dann zum Schritt 108, in dem ein neuer Rahmen empfangen wird. Der Schritt 110 führt eine Prüfung durch, ob dieser Rahmen akzeptierbar ist oder nicht. Wenn der Rahmen akzeptierbar ist, dann geht der Algorithmus zum Schritt 128. Wenn der Rahmen zurückgewiesen wird, dann geht der Algorithmus zum Schritt 112, in dem die Parameter mit dem abschließend berechneten Parametern des vorangehenden Rahmens interpoliert werden. Gleichzeitig wird der Ausgangspegel von dem Sprachdecoder 40 abgesenkt. Als nächstes wird im Schritt 114 getestet, ob TIMEOUT1 überschritten worden ist. TIMEOUT1 ist typischerweise 120 ms, was 6 Rahmen entspricht. Wenn TIMEOUT1 überschritten worden ist, dann wird das Ausgangssignal von dem Sprachdecoder 40 im Schritt 116 stummgeschaltet. Danach geht der Algorithmus durch die Schleife zurück zum Schritt 107. Somit umfaßt für Sprache die Verdeckung von zurückgewiesenen Rahmen eine Interpolation von Parametern und ein Verringern eines Ausgangspegels, bis TIMEOUT1 überschritten worden ist, wonach das Ausgangssignal stumm-geschaltet wird.

Hintergrundgeräusche

Wenn der vorangehenden Rahmen Hintergrundgeräusche im Schritt 104 enthalten hat, dann geht der Algorithmus in die SCHLEIFE B. Im Schritt 118 werden die Filterkoeffizienten in dem Sprachdecoder 40 auf ihre Werte in dem vorangehenden Rahmen verriegelt. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß die Verdeckungseinrichtung 32 veranlaßt wird, den Parametermodifizierer 38 über die Leitung 44 zu steuern, um die Filterparameter des vorangehenden Rahmens beizubehalten. Der Schritt 118 verriegelt auch die Verstärkungsparameter in dem Sprachdecoder auf ihre Werte in den vorangehenden Rahmen. Dies wird von der Verdeckungseinrichtung 32 über die Leitung 46 ausgeführt. Die Verstärkungsparameter sind Parameter, die die Mischung zwischen den Vektoren bestimmen, die aus den verschiedenen Codebüchern in dem Codierer und Decodierer gewählt werden. Die übrigen Parameter, z. B. die Codebuch-Indices, die Verzögerung etc. werden direkt aus dem gegenwärtigen (zurückgewiesenen) Rahmen genommen.
Nach Verwendung dieser teilweise verriegelten Parameter für eine Schallreproduktion im Schritt 119 geht der Algorithmus zum Schritt 120, in dem ein neuer Rahmen empfangen wird. Der Schritt 122 testet, ob dieser Rahmen akzeptierbar ist oder nicht. Wenn der Rahmen akzeptiert wird, dann geht der Algorithmus zum Schritt 128. Wenn der Rahmen zurückgewiesen wird, testet der Schritt 124, ob TIMEOUT2 überschritten worden ist. TIMEOUT2 ist typischerweise in der Größenordnung von zwei Sekunden, was 100 Rahmen entspricht. Wenn TIMEOUT2 überschritten worden ist, dann wird der Ausgangspegel im Schritt 126 abgesenkt. Danach geht der Algorithmus durch die Schleife zurück zum Schritt 119, in dem die obige Kombination von vorher verriegelten und tatsächlich empfangenen (in dem gegenwärtigen Rahmen) Parametern für eine Decodierung verwendet werden. Wenn TIMEOUT2 nicht überschritten worden ist, dann geht der Algorithmus durch die Schleife zurück zum Schritt 119 ohne Verringerung des Ausgangspegels.
Ein offensichtlicher Unterschied zwischen SCHLEIFE S und SCHLEIFE B besteht darin, daß TIMEOUT1 viel kürzer als TIMEOUT2 ist. Wenn aufeinanderfolgende Rahmen zurückgewiesen werden, dann wird das Sprachsignal somit bald stumm-geschaltet werden. Dies ist nur natürlich, da keine weitere zuverlässige Sprachinformation zur Weiterleitung an den Zuhörer vorhanden ist. Hintergrundgeräusche sind andererseits in ihrer Natur stationärer, und deshalb kann die SCHLEIFE B ohne irgendwelche ärgerlichen Effekte für den Zuhörer aufrechterhalten werden.
Ein weiterer feiner Unterschied besteht darin, daß die Filterparameter in der SCHLEIFE B auf ihre Werte in dem letzten angenommenen Rahmen verriegelt sind. Da dieser Rahmen Hintergrundgeräusche enthalten hat, sind die obigen antiswirling-Aktionen auf den Rahmen angewendet worden. Somit ist die Bandbreite des Filters erweitert worden oder die Filterparameter (oder Darstellungen davon) sind tiefpaßgefiltert worden. Deshalb werden im Grunde genommen anti-swirling-Aktionen auch auf die Rahmen angewendet, die zurückgewiesen worden sind.
In der obigen Beschreibung ist angenommen worden, daß die Parameter der angenommenen Rahmen in Abhängigkeit davon, ob sie Sprache oder Hintergrundgeräusche darstellen, unterschiedlich decodiert werden. Jedoch besteht ein anderer Ansatz darin, Parameter für Sprache unterschiedlich von Hintergrundgeräuschen in dem Sender zu codieren. In einer derartigen Ausführungsform kann der Parametermodifizierer 38 weggelassen werden. Es ist auch möglich, die modifizierte Codierung/Decodierung zwischen Sender und Empfänger aufzuteilen. Weitere Einzelheiten sind in der obigen schwedischen Patentanmeldung 93 00290-5 angegeben.
In der bevorzugten Ausführungsform umfassen die anti-swirling-Aktionen eine Mittelung der Autokorrelationskoeffizienten, die aus den empfangenen Reflektionskoeffizienten berechnet werden, und der Rahmenenergie R0 über beispielsweise die letzten acht angenommenen Rahmen. Die tatsächlichen Filterkoeffizienten können aus diesen gemittelten Autokorrelationskoeffizienten und der Rahmenenergie R0 berechnet werden, indem eine andere LPC-Analyse in dem Decoder ausgeführt wird. Sämtliche Umwandlungen zwischen Reflektionskoeffizienten, Autokorrelationskoeffizienten und Filterkoeffizienten sind in der GSM-Empfehlung 6.32 und in dem Standard EIA/TIA IS-54 abgedeckt. Zum Zwecke dieser Anmeldung können diese Parameter als äquivalent zueinander betrachtet werden.
Aus dem Schritt 128 geht der Algorithmus durch eine Schleife zurück zum Schritt 100. Wenn somit keine Rahmen zurückgewiesen werden, dann geht der Algorithmus nur durch eine Schleife zwischen den Schritten, 102 und 128.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist ausführlich mit dem PASCAL-Programmodul in dem beigefügten ANHANG (APPENDIX) dargestellt.
Durchschnittsfachleute erkennen, daß erschiedene Modifikationen und Änderungen an der vorliegenden Erfindung ohne Abweichung von dem Umfang davon, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, durchgeführt werden können.

Claims

1. Verfahren zum Verdecken von zurückgewiesenen Rahmen in einem Rahmen-gestützten Funkkommunikationssystem mit einem Empfänger, der einen Sprachcodierer des Quellenfilter-Typs umfaßt, wobei das Verfahren den Sprachdecoder durch empfangene Parameter steuert, die Audiosignale darstellen, die über einen Kommunikationskanal auf einer Rahmen für-Rahmen-Basis übertragen werden, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

(a) Annehmen oder Zurückweisen von empfangenen Rahmen in Abhängigkeit davon, ob angenommen wird, daß die darin enthaltenen Parameter richtige Audiosignale darstellen;

(b) Erfassen, ob angenommene Rahmen vorwiegend Sprache oder Hintergrundgeräusche darstellen; und

(c) Verdecken von zurückgewiesenen Rahmen durch Aktualisieren der darin enthaltenen Parameter in Abhängigkeit von einem ersten Verdeckungsalgorithmus, wenn der letzte akzeptierte Rahmen vorwiegend Sprache dargestellt hat, und in Abhängigkeit von einem zweiten Verdeckungsalgorithmus, wenn der letzte Rahmen vorwiegend Hintergrundgeräusche enthalten hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verdeckungsalgorithmus ein Verriegeln von Filter- und Verstärkungsparametern auf ihre Werte in dem letzten angenommenen Rahmen umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verdeckungsalgorithmus den Ausgangspegel des Audiosignals von dem Sprachdecodierer verringert wird, wenn eine erste vorgegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden Rahmen zurückgewiesen worden sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verdeckungsalgorithmus wiederholt den Ausgangspegel des Audiosignals von dem Sprachdecoder jedesmal dann absenkt, wenn die erste vorgegebene Anzahl von weiteren aufeinanderfolgenden Rahmen zurückgewiesen worden sind.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verdeckungsalgorithmus vorgegebene empfangene Parameter aus dem ersten zurückgewiesenen Rahmen mit entsprechenden Parametern von dem letzten angenommenen Rahmen interpoliert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verdeckungsalgorithmus vorgegebene empfangene Parameter von dem gegenwärtigen zurückgewiesenen Rahmen mit den entsprechenden Parametern von den vorangehenden zurückgewiesenen Rahmen interpoliert und den Ausgangspegel des Audiosignals von dem Sprachdecodierer verringert, wenn wenigstens zwei aufeinanderfolgende Rahmen zurückgewiesen worden sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verdeckungsalgorithmus das Ausgangssignal von dem Sprachdecoder stumm-schaltet, wenn eine zweite vorgegebene Anzahl von weiteren aufeinanderfolgenden Rahmen zurückgewiesen worden ist.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß übertragene Parameter in Abhängigkeit von einem ersten Codierungsalgorithmus codiert werden, wenn sie Sprache darstellen, und in Abhängigkeit von einem zweiten Codieralgorithmus, wenn sie Hintergrundgeräusche darstellen.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß empfangene Parameter in Abhängigkeit von einem ersten Decodieralgorithmus decodiert werden, wenn sie Sprache darstellen, und in Abhängigkeit von einem zweiten Decodieralgorithmus, wenn sie Hintergrundgeräusche darstellen.

10. Vorrichtung zum Verdecken von zurückgewiesenen Rahmen in eine rahmengestützten Funkkommunikationssystem mit einem Empfänger, der einen Sprachcodierer des Quellenfilter-Typs umfaßt, wobei die Vorrichtung den Sprachdecoder durch empfangene Parameter steuert, die Audiosignale darstellen, die über einen Kommunikationskanal auf einer Rahmen für-Rahmen-Basis übertragen werden, gekennzeichnet durch:

(a) eine Einrichtung (20, 28) zum Annehmen oder Zurückweisen von empfangenen Rahmen in Abhängigkeit davon, ob angenommen wird, daß die darin enthaltenen Parameter richtige Audiosignale enthalten;

(b) eine Einrichtung (34) zum Erfassen, ob angenommene Rahmen vorwiegend Sprache oder Hintergrundgeräusche enthalten; und

(c) eine Einrichtung (32) zum Verdecken von zurückgewiesenen Rahmen durch Aktualisieren der darin enthaltenen Parameter in Abhängigkeit von einem ersten Verdeckungsalgorithmus (SCHLEIFE S), wenn der letzte angenommene Rahmen vorwiegend Sprache dargestellt hat, und in Abhängigkeit von einem zweiten Verdeckungsalgorithmus (SCHLEIFE B), wenn der letzte Rahmen vorwiegend Hintergrundgeräusche enthalten hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (32) zum Ausführen des zweiten Verdeckungsalgorithmus durch Verriegeln von Filter- und Verstärkungsparametern auf ihre Werte in dem letzten angenommenen Rahmen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausführen des zweiten Verdeckungsalgorithmus den Ausgangspegel des Audiosignals von dem Sprachdecoder (40) verringert, wenn eine erste vorgegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden Rahmen zurückgewiesen worden sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausführen des zweiten Verdeckungsalgorithmus wiederholt den Ausgangspegel des Audiosignals von dem Sprachdecoder jedesmal dann absenkt, wenn die erste vorgegebene Anzahl von weiteren aufeinanderfolgenden Rahmen zurückgewiesen worden ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 10-13, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (32) zum Ausführen des ersten Verdeckungsalgorithmus durch Interpolieren von vorgegebenen empfangenen Parametern in dem ersten zurückgewiesenen Rahmen mit entsprechenden Parametern von dem letzten angenommenen Rahmen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausführen des ersten Verdeckungsalgorithmus vorgegebene empfangene Parameter in dem gegenwärtigen zurückgewiesenen Rahmen mit entsprechenden Parametern von dem vorangehenden zurückgewiesenen Rahmen interpoliert und den Ausgangspegel des Audiosignals von dem Sprachdecoder verringert, wenn wenigstens zwei aufeinanderfolgende Rahmen zurückgewiesen worden sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausführen des ersten Verdeckungsalgorithmus das Ausgangssignal von dem Sprachdecoder stumm-schaltet, wenn eine zweite vorgegebene Anzahl von weiteren aufeinanderfolgenden Rahmen zurückgewiesen worden ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Steuern des Decoders, wobei die dem Decoder eingegebenen Parameter in einem Sender in Abhängigkeit von einem ersten Algorithmus, wenn sie Sprache darstellen, und in Abhängigkeit von einem zweiten Algorithmus, wenn sie Hintergrundgeräusche darstellen, codiert worden sind.

18. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Steuern des Decoders, so daß die eingegebenen Parameter in Abhängigkeit von einem ersten Algorithmus verarbeitet werden, wenn sie Sprache darstellen, und in Abhängigkeit von einem zweiten Algorithmus, wenn sie Hintergrundgeräusche darstellen.