DE2651688A1

DE2651688A1 - Full-duplex voice-controlled communications system - has voice direction recognition corrected according to noise level using digital circuit

Info

Publication number: DE2651688A1
Application number: DE19762651688
Authority: DE
Inventors: Gernot Dipl Ing Lanz
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1976-11-12
Filing date: 1976-11-12
Publication date: 1978-05-24

Abstract

The full-duplex voice-controlled voice communications system has voice direction recognition corrected according to noise level using a digital circuit. The level comparator has a first and second counters. The first counter is controlled by the digital modulation stage in the transmit channel and by a digital clock and a programmable clock. The second counter is controlled by the first counter and by the digital clock and passes its contents to a first digital memory. A clock programmer in the level comparator evaluates the output of the first memory.

Description

Schaltungsanordnung für sprachgesteuerte Freisprechgeräte.Circuit arrangement for voice-controlled hands-free devices.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für sprachgesteuerte Freisprechgeräte mit Sende- und Empfangsverstärkern und einer zur Erkennung der Sprechrichtung vorgesehenen, durch jeweils im Sende- und im Empfangskanal angeordnete digitale Modulationsstufen gesteuerten digitalen Sprechrichtungserkennung, wobei die durch die digitalen Modulationsstufen abgegebenen Steuerkriterien aus Sprechspannungspegeln im Sende-bzw. Empfangskanal gewonnen werden und wobei die digitale Sprechrichtungserkennung im Sende- bzw. im Empfangskanal angeordnete Dämpfungsglieder zu- oder abschaltet und wobei weiterhin eine ein am Eingang des Sendekanals vorliegendes, dem Sprechspannungspegel überlagertes Geräusch erkennende und mit dem Sprechspannungspegel im Sendekanal vergleichende und mit Hilfe des Vergleichsergebnisses die Ansprechschwelle für das Zu- und Abschalten von Dämpfungsgliedern in der Sprechrichtungserkennung steuernde Pegelvergleichseinrichtung parallel zur Verbindung zwischen der Modulationsstufe im Sendekanal und der Sprechrichtungserkennung angeordnet ist.The invention relates to a circuit arrangement for voice-controlled Hands-free devices with transmit and receive amplifiers and one to recognize the Direction of speech provided, arranged in each case in the transmit and receive channel digital modulation stages controlled digital speech direction recognition, whereby the control criteria from speech voltage levels output by the digital modulation stages in the send or. Receiving channel can be obtained and the digital speech direction recognition switches on or off attenuators arranged in the transmission or reception channel and furthermore a one present at the input of the transmission channel, the speech voltage level recognizing superimposed noise and with the speech voltage level in the transmission channel comparative and with the help of the comparison result the response threshold for the Switching on and off of attenuators in the speech direction recognition controlling Level comparison device parallel to the connection between the modulation stage is arranged in the transmission channel and the direction of speech recognition.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung für sprachgesteuerte Freisprechgeräte bekannt, bei der eine die Sprechrichtung erkennende Einrichtung vorgesehen ist, die entsprechend der erkannten Sprechrichtung Dämpfungsglieder abschaltet und stufenweise zuschaltet (DOS 2 439 740). Diese Ab- bzw. Zuschaltung von Dämpfungsgliedern erfolgt in Abhängigkeit der auf den Sprechkanälen befindlichen Spannungspegel.It is already a circuit arrangement for voice-controlled hands-free devices known, in which a device recognizing the direction of speech is provided, which switches off attenuators according to the recognized direction of speech and gradually switches on (DOS 2 439 740). This disconnection or connection of attenuators takes place depending on the voltage level on the speech channels.

Diese Schaltungsanordnung hat jedoch den Nachteil, daß durch ein auf einer Teilnehmerseite befindliches Geräusch, z. B.However, this circuit arrangement has the disadvantage that by a Noise located on a participant's side, e.g. B.

ein ständiges Raumgeräusch mit der Stärke eines normalen Sprachpegels, die Freisprecheinrichtung ständig so gesteuert werden kann, daß sie dämpfungsmäßig am Ort des Geräusches ständig auf "Senden" eingestellt bleibt.a constant room noise with the strength of a normal speech level, the speakerphone can be constantly controlled so that it is attenuated remains permanently set to "transmit" at the location of the noise.

Es ist eine weitere Schaltungsanordnung bekannt, (Bell System Volumen 40, Mai 1961, Seite 663 bis 665) in der eine Einrichtung vorgesehen ist, die den konstanten Spannungsanteil eines Raumgeräusches mit dem oszillierenden Spannungsanteil eines Sprechspannungspegels auf einem Sprachkanal vergleichen kann. Diese Einrichtung kann also feststellen, ob außer Sprechspannungen ein Geräusch im entsprechenden Sprechkanal vorliegt, und durch den Vergleich kann sie auch das Größenverhältnis des Geräuschpegels zum dem Sprechspannungspegel ermitteln. Aufgrund dieser Ermittlung kann sie die Ansprechschwelle der Sprechrichtungserkennung und damit die Sprechrichtungsumschaltung beeinflussen. Diese Schaltungsanordnung hat jedoch den Nachteil, daß sie wegen der notwendigen Verstärkerspeisespannungen für leitungsgespeiste Verbindungen ungünstig ist und daß sie bei dem vorgeschlagenen Aufbau nur in analoger Bauweise zu verwirklichen ist.Another circuit arrangement is known (Bell System Volume 40, May 1961, pages 663 to 665) in which a device is provided that the constant voltage component of a room noise with the oscillating voltage component a speech voltage level on a speech channel. This facility can thus determine whether, in addition to speech tension, there is a noise in the corresponding Speech channel exists, and by comparing it, it can also see the size ratio the noise level to determine the speech voltage level. Because of this determination it can set the response threshold of the speech direction recognition and thus the speech direction switching influence. However, this circuit arrangement has the disadvantage that because of the The necessary amplifier supply voltages for line-fed connections are unfavorable is and that they can only be realized in the proposed structure in an analogous construction is.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für sprachgesteuerte Freisprechgeräte mit Sprechrichtungserkennung zu schaffen, wobei die Sprechrichtungserkennung in Abhängigkeit von einem vorliegenden Geräuschpegel mit Hilfe einer, mit digitalen, bekannten Bausteinen realisierten Schaltungsanordnung korrigiert werden kann.The invention is therefore based on the object of a circuit arrangement for voice-controlled hands-free devices with speech direction recognition, wherein the speech direction recognition as a function of a present noise level with the aid of a circuit arrangement implemented with digital, known modules can be corrected.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß in der Pegelvergleichseinrichtung ein von der digitalen Modulationsstufe im Sendekanal und von einem ersten und einem zweiten Takt einer digitalen Takteinrichtung und von einer ersten programmierbaren digitalen Takteinrichtung angesteuerter er- ster digitaler Vergleichszähler und ein von dem ersten digitalen Vergleichszähler und dem ersten, dem zweiten und einem dritten Takt der digitalen Takteinrichtung gesteuerter, seine Zählergebnisse an einen von dem dritten Takt der digitalen Takteinrichtung gesteuerten ersten digitalen Speicher abgebender zweiter Vergleichszähler angeordnet ist und daß in der Pegelvergleichseinrichtung eine die Speicherwerte des ersten digitalen Speichers auswertende, von dem dritten Takt der digitalen Takteinrichtung angesteuerte, die erste programmierbare digitale Takteinrichtung einstellende erste digitale Taktprogrammierung vorgesehen ist und daß weiterhin eine die Speicherwerte eines von dem ersten digitalen Speicher und von dem dritten Takt der digitalen Takteinrichtung angesteuerten zweiten digitalen Speichers auswertende, ebenfalls von dem dritten Takt der digitalen Takteinrichtung angesteuerte und eine zweite programmierbare digitale Takteinrichtung zwecks Einstellung der Ansprechschwelle der Sprechrichtungserkennung einstellende zweite digitale Taktprogrammierung angeordnet ist.This is achieved according to the invention in that in the level comparison device one from the digital modulation stage in the transmission channel and from a first and one second clock of a digital clock device and of a first programmable digital clock device controlled 1st digital comparison counter and one of the first digital comparison counter and the first, second and a third clock of the digital clock device controlled, its counting results to a first digital one controlled by the third clock of the digital clock device Memory-emitting second comparison counter is arranged and that in the level comparison device one evaluating the memory values of the first digital memory, of the third Clock of the digital clock device controlled, the first programmable digital Clock device setting first digital clock programming is provided and that a further the storage values of one of the first digital memory and controlled by the third clock of the digital clock device second digital Memory evaluating, also from the third clock of the digital clock device controlled and a second programmable digital clock device for the purpose of setting the second digital clock programming setting the response threshold of the speech direction recognition is arranged.

Daraus ergibt sich der Vorteil, daß eine sehr genaue, stufig sich anpassende Korrektur der Ansprechschwelle der Sprechrichtungserkennung und damit der Sprechrichtungsumschaltung erreicht werden kann, daß eine solche Schaltung auch für energiearme, über lange Leitungen gespeiste Freisprechgeräte brauchbar ist und daß diese Schaltungsanordnung raumsparend in moderner digitaler Technik (MOS) aufgebaut werden kann.This has the advantage that it is very precise, staged adaptive correction of the response threshold of the speech direction recognition and thus the switching of the speech direction can be achieved that such a circuit also is usable for low-energy hands-free devices fed via long cables and that this circuit arrangement is built in a space-saving manner in modern digital technology (MOS) can be.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung liegt darin, daß in dem zweiten digitalen Speicher jeweils mindestens die zwei letzten Informationen aus dem ersten digitalen Speicher gespeichert werden.Another advantageous embodiment of the invention is that at least the last two pieces of information in each case in the second digital memory from the first digital memory.

Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die notwendige Steuertendenz für den Ansprechpegel der Sprechrichtungserkennung über einen größeren Bereich zu erkennen.This results in the possibility of the necessary tax tendency for to recognize the response level of the speech direction recognition over a larger area.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung liegt darin, daß die erste und die zweite digitale Taktprogrammierung über eine deren Funktion bei Empfangsrichtung unterbindende Steuerleitung mit der Sprechrichtungserkennung verbunden sind.Another advantageous embodiment of the invention is that the first and the second digital clock programming via a function thereof Control line preventing the receiving direction connected to the speech direction detection are.

Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die Korrektur der Ansprechschwelle der Sprechrichtungserkennung nicht durch Spannungspegel auf dem Empfangskanal verfälscht wird.This has the advantage that the correction of the response threshold the direction of speech recognition is not falsified by the voltage level on the receiving channel will.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung liegt darin, daß die zweite digitale Taktprogrammierung nur wirksam wird, wenn im zweiten digitalen Speicher hintereinander zwei gleiche Informationen eingespeichert sind.Another advantageous embodiment of the invention is that the second digital clock programming only takes effect when in the second digital Memory two identical pieces of information are stored one after the other.

Daraus ergibt sich der Vorteil, daß ein ständiges Korrigieren der Ansprechschwelle der Sprechrichtungserkennung bzw. ein ständiges Hin- und Herschalten zwischen zwei Korrekturstufen bei kleinen schwankenden Geräusch- und Pegeländerungen vermieden wird (Kurve H in Fig. 3).This has the advantage that constant correction of the Response threshold of speech direction recognition or constant switching back and forth between two correction levels for small fluctuating noise and level changes is avoided (curve H in Fig. 3).

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 5 erklärt, die nur die für das Verständnis der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung notwendigen Einzelheiten enthalten.The object of the invention is explained with reference to Figures 1 to 5, which are only necessary for understanding the circuit arrangement according to the invention Details included.

Die Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild der Schaltungsanordnung.Fig. 1 shows the basic circuit diagram of the circuit arrangement.

Sie enthält ein Mikrofon M, eine im Sendekanal befindliche die Verstärker und Dämpfungsglieder enthaltende Baugruppe VDS, eine digitale Modulationsstufe MS im Sendekanal, eine Sprechrichtungserkennung SRE und eine Pegelvergleichseinrichtung PVE. It contains a microphone M, one located in the transmission channel, the amplifier and assembly VDS containing attenuators, a digital modulation stage MS in the transmission channel, a speech direction recognition SRE and a level comparison device PVE.

Die Pegelvergleichseinrichtung PVE besteht aus den Vergleichszählern VZ1 und VZ2, den Speichern SP1 und SP2, den Taktprogrammierungen TP1 und TP2, den programmierbaren Takteinrichtungen PTE1 und PTE2 und der Takteinrichtung TE, wobei alle Baugruppen als digital ausgeführt zu betrachten sind. The level comparison device PVE consists of the comparison counters VZ1 and VZ2, the memories SP1 and SP2, the clock programming TP1 and TP2, the programmable clock devices PTE1 and PTE2 and the clock device TE, wherein all assemblies are to be regarded as digitally implemented.

Die Fig. 2 enthält ein Zeitdiagramm, aus welchem die Abtast-und Auswertezeiten t1, t2 und t3 (die den Takten T1, T2 und T3 entsprechen) für die Messung eines Geräuschanteils an einer Sprechspannung zu entnehmen sind.FIG. 2 contains a time diagram from which the sampling and evaluation times t1, t2 and t3 (which correspond to bars T1, T2 and T3 correspond) for the Measurement of a noise component in a speech voltage can be taken.

Die Fig. 3 zeigt mit der Kurve H (Hüllkurve der Kurve K) die wirkliche Korrektur der Ansprechschwelle der Sprechrichtungserkennung aufgrund der Wirkungsweise der programmierbaren Takteinrichtung PTE2 im Gegensatz zum Meßergebnis für den Geräuschpegel nach Kurve G, welche durch die Auswertung der Vergleichszähler VZ1 und VZ2 in Fig. 1 entstehen würde.With the curve H (envelope curve of curve K), FIG. 3 shows the real one Correction of the response threshold of the speech direction recognition based on the mode of operation of the programmable clock device PTE2 in contrast to the measurement result for the noise level according to curve G, which by evaluating the comparison counters VZ1 and VZ2 in Fig. 1 would arise.

Die Fig. 4 zeigt einen stilisierten Vergleichszähler VZ1 mit den Eingängen El und E2 und den Zählbereichen z1, z2 und z3.4 shows a stylized comparison counter VZ1 with the inputs El and E2 and the counting areas z1, z2 and z3.

Die Fig. 5 zeigt einen stilisierten Vergleichszähler VZ2 mit den Zählbereichen z4 und z5.5 shows a stylized comparison counter VZ2 with the counting areas z4 and z5.

Bei der nachfolgenden Erklärung der Schaltungsanordnung nach dem Gegenstand der Erfindung wird die Funktion einer Freisprecheinrichtung mit Sende- und Empfangsverstärkern und mit Modulationsstufen im Sende- und im Empfangskanal, die die dort vorhandenen Sprechspannungen hinsichtlich ihrer Pegel abtasten und in PZM-Signale (Pulszahl-Modulationssignale) umsetzen und einem Vergleichszähler einer Vergleichereinrichtung zum Steuern einer die Dämpfungsglieder im Sende- bzw. Empfangskanal zu- und abschaltenden Sprechrichtungserkennung zuführen als bekannt vorausgesetzt. Es ist also bekannt, daß einem bestimmten Signalspannungspegel in einem Sprachkanal eine bestimmte Anzahl von amplitudenmäßig gleich starken Impulsen pro Zeiteinheit entsprechen und daß bei einer vorstehend geschilderten Freisprecheinrichtung die Sprechrichtungserkennung bewirkt, daß dem Sprachkanal mit der geringeren Anzahl von Impulsen pro Zeiteinheit Dämpfungsglieder zugeschaltet werden und daß der Sprachkanal mit der größeren Anzahl von Impulsen pro Zeiteinheit als der gerade notwendige Ubertragungskanal erkannt wird, das heißt, daß in diesem Sprachkanal Dämpfungsglieder abgeschaltet werden, bzw. eine Verstärkung zugeschaltet wird.In the following explanation of the circuit arrangement according to the subject the invention is the function of a speakerphone with transmit and receive amplifiers and with modulation levels in the transmit and receive channels that match those there Scan speech voltages with regard to their level and convert them into PZM signals (pulse number modulation signals) implement and a comparison counter of a comparator device for controlling a the attenuators in the transmission or reception channel switching the speech direction detection on and off supply is assumed to be known. So it is known that a certain signal voltage level In a speech channel a certain number of pulses of equal strength in terms of amplitude per unit of time and that in the case of a hands-free device described above the speech direction recognition causes the speech channel with the lower number of pulses per unit of time attenuators are switched on and that the voice channel with the larger number of impulses per unit of time than just necessary Transmission channel is recognized, that is, that attenuators are switched off in this voice channel or a gain is switched on.

Ergibt sich nun auf einer Seite der Freisprechverbindung ein Dauergeräuschpegel, z. B. ein Raumgeräusch durch laufende Motoren, dann wird der in der bisher bekannten Schaltungsanordnung vorhandene Vergleichszähler aufgrund einer ständig anliegenden erhöhten Spannung ständig viele Impulse für die Richtung "Senden" zählen und di e die Sprechrichtungserkennung wird dieser Seite ständig als Sprechrichtung die Senderichtung zuordnen und daher ein Umschalten auf Empfangsrichtung auch bei Nichtbesprechen des Mikrofons verhindern. Es ist daher notwendig, die Umgebungsgeräusche einer Freisprechstation so in die Ansprechschwelle einer Sprechrichtungserkennung einzubeziehen, daß trotz vorliegendem ständigem Geräuschpegel eine Umschaltung in Empfangsrichtung bei Sprechen des fernen Teilnehmers mit normaler Lautstärke erfolgen kann.If there is now a continuous noise level on one side of the hands-free connection, z. B. a room noise caused by running engines, then that in the previously known Circuit arrangement existing comparison counter due to a constantly present increased voltage constantly counting many pulses for the "send" direction and di e the direction of speech recognition is this side constantly as the speech direction the Assigning the sending direction and therefore switching to the receiving direction even if there is no discussion prevent the microphone. It is therefore necessary to hear the ambient noise from a speakerphone so included in the response threshold of a speech direction recognition that despite If the constant noise level is present, a switchover in the receiving direction when speaking of the distant participant can be done at normal volume.

Als Grundlage für die Schaltungsanordnung nach dem Gegenstand der Erfindung wird davon ausgegangen, daß bei der Sprache zwischen den Silben, Worten und Sätzen kleinere und größere Pausen auftreten, bei einem Geräusch jedoch nicht. Man spricht bei Geräuschen von einem periodischen Charakter im Gegensatz zu dem nichtperiodischen Charakter der Sprache. Man kann also bei Geräuschen von einem näherungsweise konstanten Pegel ausgehen, der einem in der Sprechrichtungserkennung vorhandenen Vergleichszähler in der zuvor angedeuteten Weise ständig Impulse pro Zeiteinheit zuführt. Geht man also davon aus, daß ein bestimmter, nur als Vergleichsmöglichkeit festgelegter Schwellwertpegel mit dem auf einem Sprachkanal liegenden Signalpegel verglichen wird und daß dieser Schwellwertpegel ständig überschritten wird, so kann man annehmen, daß in dem von dem Mikrofon an der Freisprechstation abgegebenen Signal zu wenig Pausen und damit Geräusche enthalten sind. Erhöht man nun den als Vergleichsmöglichkeit festgelegten Schwellwertpegel, dann läßt sich ein Pegel finden, der entweder nicht mehr oder nur noch zeitweise überschritten wird. Legt man an den einen Eingang (z. B. El von VZ1) eines Vergleichszählers die Impulse pro Zeiteinheit, die dem festgelegten Schwellwertpegel entsprechen und legt man an den anderen Eingang (z. B.As a basis for the circuit arrangement according to the subject matter of Invention assumes that in language between syllables, words and sentences smaller and larger pauses occur, but not in the case of a noise. In the case of noises, one speaks of a periodic character as opposed to that non-periodic character of the language. So you can hear noises from you assume an approximately constant level, the one in the speech direction recognition existing comparison counter in the manner indicated above constantly pulses per Time unit supplies. So if one assumes that a certain one, only as a possibility of comparison defined threshold level with the signal level on a speech channel is compared and that this threshold level is constantly exceeded, so can assume that in the signal emitted by the microphone at the hands-free station there are too few pauses and therefore noises. If you now increase the as a comparison option specified threshold level, then a level can be found that either is not is exceeded more or only temporarily. If you put on the a Input (e.g. El from VZ1) of a comparison counter, the pulses per time unit, which correspond to the specified threshold level and are applied to the other input (e.g.

E2 von VZ1) des Vergleichszählers die Impulse, die dem Signalpegel auf dem Sprachkanal (Sendekanal) entsprechen, so wird der Vergleichszähler (z. B. VZ1) Je nach Sprachrhythmus einmal nach rechts (Zählbereich Z3) und einmal nach links (Zählbereich Z1) zählen. Je weiter er in den Bereich Z3 zählt, um so mehr "Pausen" sind in dem Signalpegel enthalten. Das bedeutet, daß in dieser Weise Pausen im Signal auf dem Sprachkanal registriert und gezählt werden können. Zählt der Zähler im Bereich Z1, dann bedeutet dies, daß ein Geräusch dem Sprachpegel überlagert ist. Den Bereich Z2 in der Fig. 4 könnte man als Setzgröße bezeichnen. In diesem Bereich des Vergleichs zählers ist keine Korrektur des Schwellwertpegels angezeigt. Dieses Prinzip, Geräusche von der Sprache zu unterscheiden, basiert auf der Lücken- oder Pausenerkennung und ist unter dem Namen "NOGAD" bekannt. Tastet man das vom Mikrofon abgegebene Signal zu bestimmten Zeitpunkten ab, so kann festgestellt werden, ob ein bestimmter Schwellwert ständig über- oder unterschritten wird.E2 of VZ1) of the comparison counter the pulses that correspond to the signal level correspond on the voice channel (transmission channel), the comparison counter (e.g. VZ1) Depending on the speech rhythm, once to the right (counting area Z3) and once after count left (counting area Z1). The further he counts into the area Z3, the more "Pauses" are included in the signal level. That means taking breaks in this way can be registered and counted in the signal on the voice channel. The counter counts in the area Z1, this means that a noise is superimposed on the speech level. The area Z2 in FIG. 4 could be referred to as the setting variable. In this area the comparison counter shows no correction of the threshold level. This Principle of distinguishing sounds from speech is based on the gap or Pause detection and is known under the name "NOGAD". If you feel that from the microphone emitted signal at certain times, it can be determined whether a certain threshold value is constantly exceeded or not reached.

Erfolgt die Abtastung in regelmäßigen Abständen, so erhält man nach einer gewissen Zeit mehrere Entscheidungen, die-eine Aussage über die Zusammensetzung des momentanen Spannungspegels auf dem Sprachkanal liefern können. In Fig. 2 ist z. B. mit t1 die Zeit bezeichnet, während der die Signalspannung abgetastet wird. Sie beträgt z. B. 10 Millisekunden und ist von dem Sprachrhythmus, das heißt, von der Länge der Pausen, die noch erfaßt werden sollen, abhängig. Die Zeit t2 ist die Zeitkonstante, nach der die Abtastung auf eine Dauer von t1 wiederholt wird. Sie beträgt als Beispiel 100 Millisekunden und ist ebenfalls von der Charakteristik der Sprache abhängig. Die Zeit t3, die z. B. gleich t3 = 10 x t2 sein kann, ist die Zeit, nach der mit Sicherheit erkannt werden kann, daß es sich nach Auftreten einer bestimmten Anzahl von Pausen um Sprache oder Geräusch handelt. Um die Wahrscheinlichkeit einer Falschaussage gering zu halten, darf die Zeit t3 nicht zu klein gewählt werden. Andererseits bringt eine lange Zeit t3 eine zu große Verzögerung in der Anpassung der Ansprechschwelle in der Sprechrichtungserkennung mit sich. Je nachdem, ob aufgrund der Anzahl der Pausen Sprache oder Geräusch erkannt worden ist, wird in der Sprechrichtungserkennung die Ansprechschwelle (Voreinstellen des in der Sprechrichtungserkennung vorhandenen Vergleichszählers) dem Raumgeräusch angepaßt.If the scanning takes place at regular intervals, one obtains after a certain time several decisions that-a statement about the composition the current voltage level on the voice channel. In Fig. 2 is z. B. with t1 denotes the time during which the signal voltage is sampled. It amounts to z. B. 10 milliseconds and is of the speech rhythm, that is, of depends on the length of the pauses that are still to be recorded. The time t2 is the Time constant after which the sampling is repeated for a period of t1. she is 100 milliseconds as an example and is also of the characteristic depending on the language. The time t3, the z. B. can be equal to t3 = 10 x t2 is the time after which it can be determined with certainty that it is after occurrence a certain number of pauses is speech or sound. About the probability To keep a false statement low, the time t3 must not be chosen too short. On the other hand, a long time t3 brings too long delay in the adaptation of the response threshold in the recognition of the direction of speech. Depending on whether speech or noise was recognized based on the number of pauses is, the response threshold (presetting of the the comparison counter present in the speech direction recognition) the room noise customized.

Wie eine solche Anpassung mit Hilfe einer in digitaler Bauweise ausgeführten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erfolgen kann, wird im nachstehenden erklärt. Hierzu wird Bezug auf die Fig. 1 genommen. Zunächst werden in bekannter Weise die von dem Mikrofon M erzeugten Signale über die Verstärker bzw. Dämpfungseinheit VTS im Sendekanal durch die Modulationsstufe MS im Sendekanal in digitale Impulse umgewandelt. Diese digitalen Impulse werden in nicht dargestellter, aber bekannter Weise einem ersten Eingang eines Vergleichszählers in der Sprechrichtungserkennung SRE zugeführt. Einem zweiten Eingang dieses Vergleichszählers werden ebenfalls digitale Impulse zugeführt, die über eine im Empfangskanal befindliche zweite nicht dargestellte Modulationsstufe aus Sprache und Geräusch des fernen Teilnehmers gewonnen werden.How such an adaptation with the help of a digital construction Circuit arrangement according to the invention can be made is explained below. Reference is made to FIG. 1 for this purpose. First, in a known manner, the Signals generated by the microphone M via the amplifier or attenuation unit VTS converted into digital pulses in the transmission channel by the modulation stage MS in the transmission channel. These digital pulses are in a not shown, but known way a supplied to the first input of a comparison counter in the speech direction recognition SRE. A second input of this comparison counter also receives digital pulses fed, via a second, not shown, located in the receiving channel Modulation level can be obtained from the speech and noise of the distant participant.

Die letztgenannten digitalen Impulse wirken den durch die Modulationsstufe MS erzeugten Impulsen entgegen und die Einstellung des Vergleichszählers wird je nach Anzahl der Impulse auf den Zählereingängen auf Senden oder Empfangen erkennen und entsprechend im Sende- oder Empfangskanal Verstärkungs-oder Dämpfungsglieder zu- bzw. abschalten.The last-mentioned digital impulses work through the modulation stage MS generated pulses counter and the setting of the comparison counter is depending Detect sending or receiving based on the number of pulses on the counter inputs and accordingly in the transmission or reception channel amplification or attenuation elements switch on or off.

Ist nun sendeseitig zusätzlich zur Sprache des Teilnehmers ein kontinuierliches Geräusch vorhanden, so erkennt die Sprechrichtungserkennung ständig auf Senden und es kann nicht auf Empfang umgeschaltet werden. Um dies zu verhindern, muß dem in der Sprechrichtungserkennung SRE vorhandenen nicht dargestellten Vergleichszähler zusätzlich eine dem auf der Sendeseite erkannten Geräusch ständig anzupassende entsprechende Impulsfrequenz zugeführt werden, die den durch die Modulationsstufe MS erzeugten Impulsen entgegenwirkt, so daß mit auf dem Empfangskanal befindlichen durch den fernen Teilnehmer er- zeugten Signalspannungen nach deren Umwandlungen digitale Impulse eine Umsteuerung auf Empfang durch die Sprechrichtungserkennung erfolgen kann. Zu diesem Zweck werden einem Vergleichszähler VZ1 ebenfalls die durch die Modulationsstufe MS erzeugten digitalen Impulse zugeführt. Diesem Vergleichszähler VZ1 werden außerdem von einer ersten digitalen Taktprogrammierung TP1 Impulse mit einer bestimmten Taktfrequenz zugeführt, wobei diese Taktfrequenz - wie schon vorstehend angeführt - als Vergleichsmöglichkeit d. h. als Vergleichsfrequenz dienen soll.In addition to the language of the subscriber, it is now continuous on the transmission side If there is noise, the direction of speech recognition constantly detects transmission and it cannot be switched to receive. To prevent this, the in the speech direction recognition SRE existing comparison counter, not shown in addition, a corresponding one to be constantly adapted to the noise recognized on the transmitting side Pulse frequency are fed to the generated by the modulation stage MS Counteracts impulses, so that with located on the receiving channel through the remote subscriber generated signal voltages after their transformations digital impulses a reversal to reception by the speech direction recognition can be done. For this purpose, a comparison counter VZ1 is also used the modulation stage MS supplied digital pulses generated. This comparison counter VZ1 also receive pulses from a first digital clock programming TP1 fed to a certain clock frequency, this clock frequency - as above listed - as a possibility of comparison d. H. should serve as a comparison frequency.

Befinden sich auf dem Sendekanal nur Sprachsignale, dann werden die über die Modulationsstufe MS gewonnenen und dem Vergleichszähler VZ1 zugeführten Impulse gegenüber den durch die digitale Taktprogrammierung PTE1 gewonnenen kontinuierlichen Impulsen bestimmte Pausen aufweisen, und es erfolgt eine Zählung im Bereich Z2 oder Z3 des Vergleichszähler VZ1 (Fig. 4). Befindet sich auf dem Sendekanal zusätzlich ein Geräusch, welches im allgemeinen kontinuierliche Impulse erzeugt, dann wird die Anzahl der registrierbaren Pausen in den durch die Modulationsstufe MS erzeugten Impulsen abnehmen bzw. nicht mehr meßbar sein, der Vergleichszähler VZ1 wird also im Bereich z1 eine Anzeige abgeben. Der Vergleichszähler VZ1 wird außerdem noch von einer Takteinrichtung TE angesteuert, die in mit den Taktfrequenzen T1 und T2 versorgt. Mit Hilfe dieser Taktfrequenzen wird die Länge des Impulsvergleiches und die Zeit der Wiederholung des Impulsvergleiches bestimmt. Z. B. bestimmt die Taktfrequenz T1- wie schon vorstehend erwähnt - eine Impulsvergleichszeit von zehn Millisekunden und die Taktfrequenz T2 bestimmt eine Intervallzeit zwischen zwei Anfängen eines Impulsvergleichers von 100 Millisek. Die Ergebnisse des Vergleichszählers VZ1 werden nun mit einem zweiten Vergleichszähler VZ2 zugeführt, der von der Takteinrichtung TE ebenfalls mit den Taktfrequenzen Tl und T2 und zusätzlich mit einer dritten Taktfrequenz T3 versorgt wird. Die Taktfrequenz T3 bestimmt eine Zeit von einer Sekunde, nach der eine endgültige Auswertung der Impulse auf Geräusch oder Sprache erfolgen kann. Der Vergleichszähler VZ2 zählt die von dem Vergleichszähler VZ1 registrierten Pausen, und zwar über die gesamte der Taktfrequenz T3 entsprechende Zeit, also über eine Sekunde, das heißt, über 10 x 10 Millisekunden im Ablauf von Je 100 ms. Nach insgesamt 1 sec beginnt eine erneute Zählung. Oberhalb einer bestimmten, vorgegebenen Pausenzahl (Zählbereich Z4) entscheidet jetzt der Vergleichszähler VZ2, daß die auf dem Sendekanal befindlichen Signale von keinem Geräusch beaufschlagt sind und unterhalb dieser bestimmten vorgegebenen Pausenzahl (Zählbereich Z5) wird von dem Vergleichszähler VZ2 auf Geräuschüberlagerung erkannt. Am Ausgang des Vergleichszahlers VZ2 liegt dementsprechend entweder ein Wert für "Geräusch" oder ein Wert für Sprache an. Der Jeweilige Wert wird an einen Speicher SP1 weitergegeben. Durch den Speicher SP1 wird die Entscheidung Sprache oder Geräusch für die dem Takt T3 entsprechende Zeit (eine Sekunde) festgehalten. Nach dieser Zeit erhält der Speicher SP1 eine neue Entscheidung vom Vergleicher VZ2 und übernimmt diese wieder für die dem Takt T3 entsprechende Zeit. Von einer dem Speicher SP1 nachgeschalteten Taktprogrammierung TP1 wird die im Speicher SP1 enthaltene Information ausgelesen und aufgrund dieser Information entscheidet die Taktprogrammierung TP1, ob die Vergleichsfrequenz (Schwellwert) in Vergleichszähler VZ1 herauf- oder herabgesetzt werden soll, (erfolgt stufenweise) bzw. ob sie ihren Wert behalten soll. Ein Herauf- oder Herabsetzen der Vergleichsfrequenz erfolgt durch Ansteuern einer digitalen Takteinrichtung PTE1, die ihren Grundtakt von der Takteinrichtung TE erhält und die die Vergleichsfrequenz zur Einstellung der Ansprechschwelle des Vergleichszählers VZ1 abgibt. Damit die Taktprogrammierung TP1 synchron arbeiten kann, wird sie ebenfalls von der Takteinrichtung TE mit dem Takt T3 angesteuert.If there are only voice signals on the transmission channel, then the obtained via the modulation stage MS and fed to the comparison counter VZ1 Pulses compared to the continuous ones obtained by the digital clock programming PTE1 Pulses have certain pauses, and there is a count in the range Z2 or Z3 of the comparison counter VZ1 (Fig. 4). Is also located on the transmission channel a noise which generally produces continuous pulses then becomes the number of pauses that can be registered in those generated by the modulation stage MS Pulses decrease or can no longer be measured, so the comparison counter VZ1 becomes submit a report in area z1. The comparison counter VZ1 is also still controlled by a clock device TE, which in with the clock frequencies T1 and T2 provided. With the help of these clock frequencies the length of the pulse comparison and the time of the repetition of the pulse comparison is determined. E.g. determines the clock frequency T1 - as already mentioned above - a pulse comparison time of ten milliseconds and the clock frequency T2 determines an interval time between two beginnings of one Pulse comparator of 100 milliseconds. The results of the comparison counter VZ1 are now supplied to a second comparison counter VZ2, which is from the clock device TE also with the clock frequencies T1 and T2 and additionally with a third clock frequency T3 is supplied. The clock frequency T3 determines a time of one second after a final evaluation of the impulses for noise or speech can take place. The comparison counter VZ2 counts the pauses registered by the comparison counter VZ1, over the entire clock frequency T3 corresponding time, So over one second, that is, over 10 x 10 milliseconds in the course of 100 ms. After a total of 1 second, a new count begins. Above a certain, The comparison counter now decides the specified number of pauses (counting range Z4) VZ2 that the signals on the transmission channel are not affected by any noise and below this specific predetermined number of pauses (counting range Z5) Detected by the comparison counter VZ2 for noise overlay. At the output of the comparison payer Accordingly, VZ2 is either a value for "noise" or a value for speech at. The respective value is passed on to a memory SP1. Through the memory SP1 becomes the decision language or sound for the one corresponding to the cycle T3 Time (one second) recorded. After this time, the memory SP1 receives a new decision from the comparator VZ2 and takes over this again for the clock T3 corresponding time. From a clock programming connected downstream of the memory SP1 TP1, the information contained in the memory SP1 is read out and based on this Information decides the clock programming TP1 whether the comparison frequency (threshold value) should be increased or decreased in comparison counter VZ1, (takes place in stages) or whether it should keep its value. An increase or decrease in the comparison frequency takes place by controlling a digital clock device PTE1, which is its basic clock receives from the clock device TE and the comparison frequency for setting the response threshold of the comparison counter VZ1 emits. So that the clock programming TP1 can work synchronously, it is also from the clock device TE with the Cycle T3 activated.

Das Vorgenannte besagt, daß sich die Vergleichsfrequenz jede Sekunde einmal um je eine Stufe ändert, letzten Endes also zwischen zwei Stufen hin und her oszilliert.The foregoing means that the comparison frequency changes every second changes once by one level each, ultimately between two levels back and forth oscillates here.

Die Taktprogrammierung TP1 ist außerdem noch direkt mit der Sprechrichtungserkennung verbunden. Uber diese Verbindung kann die Taktprogrammierung TP1 erkennen, wann der Sendekanal und wann der Empfangskanal durchgeschaltet ist. Ist der Empfangskanal durchgeschaltet, dann muß die Taktprogrammierung TP1 unwirksam geschaltet sein, damit die sendeseitige Geräusch-und Sprachenpegeleinstellung nicht durch über den Empfangskanal ankommende Geräuschsignale verfälscht werden kann. In diesem Falle bleibt also die von der digitalen Takteinrichtung PTE1 abgegebene Vergleichsfrequenz unverändert. Die in dem Speicher SP1 enthaltene Information wird noch an einen zweiten digitalen Speicher SP2 abgegeben, welcher jeweils die beiden letzten Informationen des Speichers SP1 festhält. Zur Synchronisierung ist dieser Speicher SP2 ebenfalls durch den Takt T3 angesteuert. Die Informationen des Speichers SP2 werden von einer zweiten digitalen Taktprogrammierung TP2 ausgelesen, wobei die Taktprogrammierung TP2 ähnlich wie zuvor die Taktprogrammierung TP1 eine zweite digitale programmierbare Takteinrichtung TE2 ansteuert. Die Taktprogrammierung TP2 wird Jedoch erst dann wirksam, wenn die beiden im Speicher SP2 enthaltenen Aussagen gleich sind. Dadurch wird verhindert, daß die endgültige Auswirkung der Schaltungsanordnung auf die Sprechrichtungserkennung nicht ein ständiges Aus- und Einschalten von Dämpfungsgliedern zwischen zwei benachbarten Stufen zur Folge hat und daß die Beeinflussung der Ansprechschwelle in der Sprechrichtungserkennung mit einer vernünftigen Trägheit erfolgt. Die Korrektur der Ansprechschwelle der Sprechrichtungserkennung SRE erfolgt dadurch, daß die digitale programmierbare Takteinrichtung PTE2 nach Ansteuerung durch die Taktprogrammierung TP2 zusätzliche Impulse an den Vergleichszähler der Sprechrichtungserkennung SRE abgibt, und zwar auf den Eingang des Vergleichszähler, an dem die aus den Signalspannungen des fernen Teilnehmers erzeugten Zählimpulse anliegen. Je größer also das Geräusch im Sendekanal den dort vorliegenden Sprachsignalen überlagert ist, um so mehr Impulse werden den den Signalspannungen im Empfangskanal abgeleiteten Impulsen zusätzlich zugeschaltet, so daß sich der Zählerstand des dortigen Vergleichszählers in in der Nähe der gewünschten Ansprechschwelle bewegt und im Empfangskanal befindliche Sprechspannungen bei normaler Lautstärke eine Umschaltung von Senden auf Empfangen bewirken können.The timing programming TP1 is also directly linked to the speech direction recognition tied together. The clock programming TP1 can recognize when via this connection the transmission channel and when the reception channel is switched through. Is the Receiving channel switched through, then the clock programming TP1 must be switched ineffective, so that the noise and language level setting on the transmitter side does not go through the Receiving channel incoming noise signals can be falsified. In this case the comparison frequency output by the digital clock device PTE1 remains unchanged. The information contained in the memory SP1 is still to a second digital memory SP2 issued, which in each case the last two pieces of information of the memory SP1. This memory is also SP2 for synchronization driven by the clock T3. The information of the memory SP2 is from a read out second digital clock programming TP2, the clock programming TP2 similar to the previous clock programming TP1 a second digital programmable Controls clock device TE2. The clock programming TP2 is only then, however effective if the two statements contained in the memory SP2 are the same. Through this this prevents the ultimate effect of the circuit arrangement on the recognition of the direction of speech not a constant switching on and off of attenuators between two neighboring ones Steps has the consequence and that the influence of the response threshold in the speech direction recognition done with reasonable indolence. Correction of the threshold of the Speech direction detection SRE takes place in that the digital programmable clock device PTE2 after activation by the clock programming TP2 additional pulses to the Comparison counter of the speech direction recognition SRE emits, specifically to the input of the comparison counter on which the signal voltages of the remote participant generated counting pulses are present. So the greater the noise in the transmission channel there existing speech signals is superimposed, the more pulses are the signal voltages pulses derived in the receiving channel are also switched on, so that the Counter reading of the comparison counter there in the vicinity of the desired response threshold moving and speaking voltages in the receiving channel at normal volume can switch from sending to receiving.

Nach Auslösen einer Verbindung stellt sich der Schwellwert des Vergleichszählers in der Sprechrichtungserkennung und die Vergleichsfrequenz in dem Vergleichszähler VZ1 wieder auf einen der Sprache mit geringem Geräusch angepaßten Mittelwert ein.After a connection has been triggered, the threshold value of the comparison counter is set in the speech direction recognition and the comparison frequency in the comparison counter VZ1 returns to a mean value adapted to the low-noise language.

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Claims

Claims 1. Circuit arrangement for voice-controlled hands-free devices with transmit and receive amplifiers and one provided for recognizing the direction of speech, through digital modulation stages arranged in the transmit and receive channels controlled digital speech direction recognition, whereby the through the digital modulation stages output control criteria from speech voltage levels in the transmit or receive channel are obtained and where the digital speech direction recognition in the transmission or in the Receiving channel arranged attenuators on or off and continues one that is present at the input of the transmission channel and is superimposed on the speech voltage level Detecting noise and comparing it with the speech voltage level in the transmission channel and with the help of the comparison result, the response threshold for switching on and off of attenuators in the speech direction recognition controlling level comparison device parallel to the connection between the modulation stage in the transmission channel and the speech direction recognition is arranged that in the level comparison device (PVE) one from the digital modulation stage (MS) in the transmission channel and from a first (T1) and a second clock (T2) of a digital clock device (TE) and of one first programmable digital clock device (PTE1) controlled first digital Comparison counter (VZ1) and one of the first digital comparison counter (VZ1) and the first (T1), the second (T2) and a third clock (T3) of the digital clock device (TE) controlled, its counting results to one of the third clock (T3) of the digital Clock device (TE) controlled first digital memory (sps) emitting second Comparison counter (VZ2) is arranged and that in the level comparison device (PVE) an evaluating the memory values of the first digital memory (SP1) from the third clock (T3) of the digital clock device (TE) controlled, the first programmable digital clock device (PTE1) setting first digital clock programming (TP1) is provided and that one of the memory values one of the first digital memory (SP1) and of the third clock (T3) of the digital clock device (TE) controlled second digital memory (SP2) evaluating, also controlled by the third clock (T3) of the digital clock device (TE) and a second programmable digital clock device (PTE1) for adjustment the response threshold of the speech direction recognition (SRE) setting second digital Clock programming (TP2) is arranged.

2. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n indicate that the first and second programmable digital clock devices (PTE1 / PTE2) to obtain the programmable basic clock with the digital clock device (TE) are connected.

3. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that in the second digital memory (SP2) in each case at least the last two pieces of information are stored from the first digital memory (SP2) will.

4. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the first and the second clock programming (TP1 / TP2) over a control line with the speech direction recognition that prevents their function in the receiving direction (SPE) are connected.

5. Circuit arrangement according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n e i n e t that the second digital clock programming (TP2) only becomes effective, if in the second digital memory (SP2) two identical pieces of information one after the other are stored.