DE69123687T2

DE69123687T2 - Gerät zur Unterscheidung der Sprache und Daten in Sprachbandübertragung

Info

Publication number: DE69123687T2
Application number: DE69123687T
Authority: DE
Inventors: Kazuro Saito
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1991-06-18
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2011-06-19
Also published as: EP0480129A2; DE69123687D1; EP0480129B1; JPH04150252A; EP0480129A3; US5295223A; JP2609752B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung zum Unterscheiden von Sprach/Sprachbanddaten oder dergleichen, und insbesondere eine Vorrichtung zum Unterscheiden von Sprachdaten, um statistische Daten zu erzeugen, und eine Vorrichtung zum Unterscheiden von Sprachdaten/Sprachbanddaten bei der digitalen Sprachinterpolation (DSI) und bei digitalen Leitungsmultiplexer-Einrichtungen (DCME).
Eine Vorrichtung oder zumindest eine Technik zum Trennen von Sprachsegmenten bei der Sprachkommunikation zur Anwendung bei der DSI (digitale Sprachinterpolation) wurde bereits von Takash Yoshida in "Electronics and Communications in Japan", Vol 66, Nr. 7, Juli 1983, Silver Springs, Colorado, S. 72-80, erörtert. Er beschreibt die Messung von Absolutwert- Signalpegeln während einer Abtastperiode und das gleichzeitige Detektieren und Zählen des Nullpegel-Durchgangs. Dabei wird die gesamte Information berücksichtigt bei der Bestimmung, ob das während der Abtastperiode detektierte Signal ein Sprachabtastwert ist oder nicht. Diese Technik ist jedoch immer noch unzureichend für eine Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidung.
In einem anderen Zusammenhang, d. h. nicht zum Zweck des Detektierens oder Unterscheidens von Signalen, hat M. Tschanz in "Int. Zürich Seminar on Digital Communications", 12. März 1974, Zürich, Schweiz, S. B7.1-B7.3, bereits vorgeschlagen, Schwellenwerte oder "Unempfindlichkeitszonen" bei Sprachsignalen vorzusehen. Der Zweck ist die Ausbildung eines Informationsreduktionsschemas in einem Übertragungssystem. Der Gedanke dabei ist, daß nur Signale übertragen werden, die oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegen. Dadurch wird das Signal geändert oder reduziert, wohingegen bei der Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidung ein ankommendes Signal detektiert wird, dessen Information überhaupt nicht reduziert ist, sondern stattdessen für eine komplizierte Unterscheidung genutzt wird.
Zum Zweck der Unterscheidung und speziell zum Erzeugen von statistischen Daten für die Unterscheidung von Sprachdaten/Sprachbanddaten bei der digitalen Sprachinterpolation (DSI) und digitalen Leitungsmultiplexer-Einrichtungen (DCME) sind zwei weitere herkömmliche Vorrichtungen bekannt.
Fig. 8 ist ein Blockbild, das eine herkömmliche Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung zeigt, die bei DSI und DCME angewandt wird. Diese Vorrichtung ist derart ausgelegt, daß sie einen Ton von 2100 Hz, der in den Kopf eines FAX- und/oder Modemsignals gesetzt ist, einfängt oder erkennt. Ebenso ist sie ausgelegt, um eine spezifische Frequenz einzufangen, um eine Zeichengabe zu erkennen.
Ein Signal, das bei DSI und DCME verwendet wird, ist in Form eines digitalisierten PCM- (Pulscodemodulation) Signals von 64 kbps dargestellt. Eine Beurteilung, ob das Signal in analoger oder digitaler Form dargestellt ist, stellt in bezug auf die gewünschten Funktionen kein wesentliches Problem dar. Das Digitalsignal ist jedoch stark mit der Vorrichtung korreliert, die bei DSI und DCME verwendet wird, die gleichzeitig mit einer Anzahl von Kanälen zu tun haben. Daher erfolgt nachstehend eine beispielsweise Beschreibung des Digitalsignals.
Ein Eingangssignal, das auf einer Telefonleitung zu übermitteln ist, wird einem Eingang 1 zugeführt und in zwei Signale geteilt. Das eine der beiden Signale wird in eine Signalverarbeitungseinheit 13 für DSI und DCME eingegeben, und das andere wird einem Tonunterscheider 12 zugeführt. Der Tonunterscheider 12 besteht aus Filtergliedern oder dergleichen und detektiert eine einzelne Frequenz. Wenn die zu diesem Zeitpunkt detektierte Frequenz 2100 Hz ist, wird festgestellt, daß es sich um Sprachbanddaten handelt. Anders ausgedrückt, es wird beurteilt, daß ein FAX- und/oder Modemsignal vorliegt. Dann empfängt die Signalverarbeitungseinheit 13 das Ergebnis der Feststellung oder Unterscheidung von dem Tonunterscheider 12, so daß die Verarbeitung auf der Basis des Inhalts der Unterscheidung durchgeführt wird.
Fig. 9 ist ein Blockbild, das ein anderes herkömmliches Beispiel zeigt. Dabei handelt es sich um eine Vorrichtung des Typs, bei der das Spektrum eines Eingangssignals analysiert und die Kontur des Spektrums aus der Rechenoperation bestimmt wird, wie Fig. 10 zeigt, so daß beurteilt wird, daß es sich um einen Sprachton handelt, wenn eine einseitige niedrige Frequenz gebildet wird, daß es sich um eine modulierte Welle handelt, wenn eine einseitige hohe Frequenz gebildet wird, und daß es sich nur um einen Ton handelt, wenn ein spezifisches Spektrum dargestellt wird, wodurch die Inhalte des Signals unterschieden werden.
Bei dieser Vorrichtung mißt die Eingangsdatenmeßschaltung 14 Daten, die für die Spektralanalyse erforderlich sind, auf der Basis eines Signals, das von einem Signaleingang eingegeben wird. Dann wird das Spektrum für die Daten von einer Spektralanalyse/Rechenschaltung 15 ermittelt, die in der der Eingangsdatenmeßschaltung 14 nachgeschalteten Stufe vorgesehen ist. Danach führt eine Schaltung 16 für die statistische Verarbeitung die erforderliche statistische Berechnung aus.
Als eine Alternative für die zum obigen Zweck verwendete Vorrichtung ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Anzahl von Nulldurchgängen als ein Element für die Beurteilung des Inhalts des Signals genutzt wird und die in Kombination mit anderen Funktionen verwendet wird.
Die herkömmliche Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung ist wie oben beschrieben aufgebaut. Da die in Fig. 8 gezeigte Schaltung nur ein Signal von 2100 Hz detektiert, kann das Modemsignal selbst nicht detektiert werden. Ein Signal von der Vorrichtung, bei dem in den Kopf kein Ton von 2100 Hz gesetzt ist, und ein Modemsignal, das erscheint, nachdem das Kopfsignal von 2100 Hz durchgelaufen ist, können daher nicht detektiert werden.
Die arithmetische Fourier-Verarbeitung wird durchgeführt, um das Spektrum des Eingangssignals in der Schaltung gemäß Fig. 9 zu bestimmen. Daher wird die Verarbeitung komplex, und die Vorrichtung ist groß. Insbesondere weist die Vorrichtung, die bei DSI und DCME verwendet wird, die gleichzeitig mit vielen Kanälen arbeiten, die Probleme auf, daß sie groß wird und hohe Herstellungskosten anfallen.
Im Hinblick auf die vorstehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung anzugeben, die das Unterscheiden von Daten mit hoher Genauigkeit ausführen und die kompakt und mit niedrigen Kosten gebaut werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung gemäß der Definition in den Ansprüche 1 bis 4 sowie 6 bis 9 angegeben. Der Grundgedanke gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine vorgeschriebene Breite einer Unempfindlichkeitszone an ein Eingangssignal gesetzt wird, das über eine Telefonleitung zugeführt wird, um, als die Anzahl von Nulldurchgängen, zu zählen, wie viele Male das Eingangssignal durch die Unempfindlichkeitszone geht, und daß die Summe der Absolutwert-Spannungen des Eingangssignals ermittelt wird, um die Codierung auf der Basis des so bestimmten Resultats durchzuführen, oder die Mittelwert- und Verteilungsanalyse des so bestimmten Resultats durchzuführen, um dadurch den Inhalt des auf der Telefonleitung zugeführten Eingangssignals zu identifizieren.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung angegeben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß mehrfach abgestufte Schwellenwerte an ein Eingangssignal gesetzt werden, das auf einer Telefonleitung zugeführt wird, um zu zählen, wie viele Male das Eingangssignal durch die jeweiligen Schwellenwerte geht, wodurch die Codierung auf der Basis des so bestimmten Resultats durchgeführt wird oder die Mittelwert- und Verteilungs-Analyse des so bestimmten Resultats ausgeführt wird, so daß die Identifikation der Inhalte des auf der Telefonleitung übermittelten Eingangssignals durchgeführt wird.
Die vorgenannten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und den anhängenden Ansprüchen im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt sind.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 3 und 4 sind Diagramme, die Modifikationen der in den Fig. 1 bzw. 2 gezeigten Sprachdaten/Sprachbanddaten- Unterscheidungsvorrichtung zeigen;
Fig. 5 ein Diagramm zur Beschreibung eines Unempfindlichkeitsbands oder einer solchen Zone in der Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung der einen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Unempfindlichkeitszone und der Wellenform jedes Signals in der Sprachdaten/Sprachbanddaten- Unterscheidungsvorrichtung gemäß der einen Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 7 ein Diagramm zum Beschreiben der Charakteristiken der Wellenform jedes Signals in der Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung gemäß der einen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 und 9 Blockdiagramme, die jeweils eine herkömmliche Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung zeigen;
Fig. 10 ein Diagramm zum Beschreiben des Spektrums jedes Signals;
Fig. 11 ein Blockdiagramm, das eine Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 12 ein Blockdiagramm, das eine Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 13 und 14 Diagramme, die Modifikationen der Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtungen der Fig. 11 bzw. 12 zeigen;
Fig. 15 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Wellenform jedes Signals und jedem Schwellenwert zeigt; und
Fig. 16 ein Diagramm zum Beschreiben eines Zählwerts jedes Signals und seiner Charakteristik.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Als Eingangssignal kann entweder ein Analog- oder ein Digitalsignal benutzt werden. Nachstehend wird aber beispielhaft ein Digitalsignal beschrieben, das bei der Verarbeitung einer Vielzahl von Kanälen verwendet wird.
Fig. 1 ist ein Blockbild einer Sprachdaten/Sprachbanddaten- Unterscheidungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dabei bezeichnet 1 einen (Digital-)Signaleingang, der mit einer Telefon- oder Übertragungsleitung verbunden ist. 2 ist ein Signalverarbeitungs-Ausgang, dessen Ausgangssignal der vorgeschriebenen Signalverarbeitung durch DSI, DSME und dergleichen (nicht gezeigt) unterzogen wird und der mit der nachgeschalteten Stufe verbunden ist. 3 ist ein linearer Absolutwertspannung-Umsetzungskreis. Das Digitalsignal ist normalerweise entsprechend der Codevorschrift, wie etwa A-LAW codiert, und die Codes werden von dem linearen Absolutwertspannung-Umsetzungskreis 3 linear umgewandelt. 4 ist ein Nulldurchgang-Vergleichskreis, in den eine Unempfindlichkeitszonenfunktion integriert ist. Wie Fig. 5 zeigt, ist die Unempfindlichkeitszone derart, daß Unempfindlichkeitszonen-Spannungen an beide Seiten von positiven und negativen Spannungen gesetzt sind. Die Anzahl, wie häufig das Eingangssignal durch die Unempfindlichkeitszone geht, wird nur als die Anzahl seiner Nulldurchgänge gezählt. Somit wird das Eingangssignal, das einen Nulldurchgang auf dem Pegel einer Spannung hat, die niedriger als diejenige der Unempfindlichkeitszone ist, nicht gezählt. Auf der Basis einer solchen Funktion, die vorstehend beschrieben wird, wird die Anzahl, wie häufig das Eingangssignal durch die Unempfindlichkeitszone geht, nur dann als die Anzahl von Nulldurchgängen gezählt, wenn sich eine Spannung in der Spannungswellenform merklich ändert.
5 ist ein Spannungssummenzähler, der dazu dient, Absolutwertspannungen, die von dem linearen Absolutwertspannung- Umsetzungskreis 3 umgesetzt werden, akkumulativ zu addieren. 6 ist ein Zähler, der die Anzahl von Nulldurchgängen zählt. 7 ist ein Codierkreis, der Zählwerte der Zähler 5, 6 in Codeform umsetzt. Die Werte der Zähler 5, 6 sind in Form des speziellen Zahlensystems entsprechend den Inhalten eines Eingangssignals definiert. Daher sind Codes auf der Basis dieser Werte vorgegeben. 8 ist eine N-fach-Codespeichereinrichtung, die dazu dient, N Malen entsprechende Codes zu speichern. 9 ist ein Codeunterscheidungskreis, der die Inhalte des Eingangssignals unterscheidet und gleichzeitig die Art und Weise berücksichtigt, wie beispielsweise die den N Malen entsprechenden Codes konzentriert sind. Wenn andererseits die Codes veränderliche Werte haben, hält der Codeunterscheidungskreis 9 einen Zustand der vorher unterschiedenen Inhalte und gibt das so gehaltene Resultat der Unterscheidung an einem Unterscheidungs-Ausgang 10 ab.
Als nächstes wird der Betrieb der Vorrichtung beschrieben.
(a) Vorgabe der zu messenden Bezugszeit T
Die Bezugszeit T muß als die Anzahl der Nulldurchgänge in dem Telefonsignalband von 300 Hz bis 3400 Hz gezählt werden und muß die Länge haben, nach der die Frequenz unterschieden werden kann. Wenn angenommen wird, daß die Frequenz f ist, ist die Anzahl der Nulldurchgänge z, die sich während eines vorbestimmten Zeitraums Tsec entwickelt, durch die folgende Gleichung gegeben:
z = 2 f T.
Wenn die Frequenz von 50 Hz auf der Basis der Differenz zwischen der Anzahl der Nulldurchgänge entsprechend den Inhalten von beispielsweise zwei Signalen identifiziert werden soll, muß die zu messende Zeit T gleich ca. 20 ms sein. Dabei wird die Frequenz von 50 Hz durch die Differenz zwischen beiden, d. h. das Zweifache, unterschieden.
(b) Bestimmen der Summe von Absolutwertspannungen während der Bezugszeit T
Der Pegel eines jeden Ton- und Modemsignales in bezug auf die Telefonleitung ist spezifiziert, und ihre Pegelwerte sind größer als ein spezifizierter Wert der menschlichen Sprache. Der Vokalbereich der Sprache hat aber normalerweise einen hohen Pegel. Wenn die Summe der Absolutwertspannungen in der Praxis bestimmt wird, wird sie in große und kleine Gruppen entsprechend dem Inhalt jedes Signals klassifiziert, wie in einem Abschnitt "Summe von Abso-lutwertspannungen" in Fig. 7 gezeigt ist.
(c) Bestimmen der Anzahl der Nulldurchgänge während der Bezugszeit T. In diesem Fall werden die Nulldurchgänge kleiner Pegel nicht als die Zahl der Nulldurchgänge bei Ausbildung der Unempfindlichkeitszone gezählt.
Die Anzahl der Nulldurchgänge ist mit dem Inhalt jedes Signals verschieden. Wenn die Unempfindlichkeitszonen für die Nulldurchgänge nicht vorgesehen sind, weisen die in Fig. 16 gezeigten jeweiligen Signale keinen deutlichen Unterschied hinsichtlich der Zahl der Nulldurchgänge auf, mit Ausnahme des Vokalbereichs der Sprache, der eine relativ kleine Anzahl hat, wie in dem Abschnitt "Anzahl von Nulldurchgängen ohne Unempfindlichkeitszone" beschrieben ist, und somit ist die Unterscheidung des Inhalts aufgrund dieses Merkmals allein schwierig.
Wenn jedoch die Unempfindlichkeitszonen für die Nulldurchgänge vorgesehen sind, ist die Wellenform jedes Signals entsprechend seinen Inhalten verschieden, so daß in der Anzahl der Nulldurchgänge eine erhebliche Differenz auftritt. Wie ein Abschnitt "Anzahl der Nulldurchgänge einschließlich Unempfindlichkeitszone" in Fig. 7 zeigt, nimmt die Anzahl der Nulldurchgänge in bezug auf den Vokal der Sprache ab, aber die modulierte Welle wird nur wenig verringert. Außerdem wird der Ton überhaupt nicht verringert.
(d) Die Codierung erfolgt auf der Basis von vorgegebenen Zahlenwerten unter Nutzung der Summe der Absolutwertspannungen und der Anzahl der während der Bezugszeit T gemessenen Nulldurchgänge.
Die Merkmale sowohl der gezählten Werte als auch der Summe der Absolutwertspannungen und der Anzahl von Nulldurchgängen bei Vorliegen der Unempfindlichkeitsbereiche, definiert gemäß dem Inhalt jedes Signals, sind die folgenden:
i) Sprache (Vokal)
. Ihre Frequenz ist niedrig und komplex.
. Die Summe der Spannungen ist größer im Vergleich mit derjenigen des Konsonanten.
. Die Anzahl der Nulldurchgänge ist geringer.
ii) Sprache (Konsonant)
. Ihre Frequenz ist hoch, aber ihr Pegel ist niedrig.
. Die Anzahl der Nulldurchgänge ist erhöht. Da aber der Konsonant einen niedrigen Pegel hat, ist die Anzahl der Nulldurchgänge geringer infolge des Vorhandenseins der Unempfindlichkeitszonen.
. Die Summe der Spannungen ist klein. Da aber nicht alle Konsonannten einen niedrigen Pegel haben, können nicht alle detektiert werden.
iii) Ton
Der Pegel und die Frequenz des Tons sind hoch. Es ist eine einzige Frequenz.
. Die Summe der Spannungen ist groß.
. Die Anzahl der Nulldurchgange ist erhöht.
. Die Summe der Spannungen und die Anzahl der Nulldurchgänge sind gemeinsam stabil und werden zu den gleichen Werten, auch wenn ihre Messung kontinuierlich N-mal erfolgt.
iv) Modulierte Welle
. Ihr Pegel und ihre Frequenz sind sowohl hoch als auch komplex.
. Die Summe der Spannungen ist groß.
. Die Anzahl der Nulldurchgänge ist erhöht. Sie hat einige angemessene Pegelschwankungen.
v) Niedrigpegel-Rauschen
. Sein Pegel ist niedrig, und seine Frequenz ist hoch.
. Die Anzahl der Spannungen ist gering.
. Die Anzahl der Nulldurchgänge ist aufgrund des Vorhandenseins der Unempfindlichkeitszonen verringert.
(e) Die Anzahl der Nulldurchgänge jedes Signals wird während der Bezugszeit T kontinuierlich gemessen. Die Unterscheidung der Inhalte jedes Signals erfolgt in Intervallen von einer Dauer, die auf der Verteilung von Codes entsprechend N Malen basiert, wodurch ihre Unterscheidung gewährleistet ist unter der Voraussetzung, daß ihre Messung aufeinanderfolgend mehrmals durchgeführt wird. N Male sind jedoch entsprechend dem Inhalt der jeweils zu unterscheidenden Signale bestimmt worden.
(f) Wenn die Verteilung der Codes ein vorbestimmtes Kriterium erreicht, das genügt, um den Inhalt zu unterscheiden, und die Unterscheidung des Inhalts erfolgt, wird an dem Unterscheidungsausgang 10 ein Unterscheidungssignal als Ergebnis der Unterscheidung abgegeben. Wenn andererseits das Kriterium nicht ausreichend erreicht wird, um den Inhalt zu unterscheiden, wird ein Wert zurückgehalten, der den vorher unterschiedenen Zustand des Inhalts bezeichnet.
Der Grund hierfür ist, daß die Unterscheidung des Inhalts nicht richtig durchgeführt werden kann, weil zwei Arten von Signalen während des Übergangs jedes Signals gemessen werden. Daher wird in diesem Fall der vorherige Unterscheidungswert gehalten.
Bei der vorliegenden, oben beschriebenen Ausführungsform wird nur gemessen, wie häufig das Eingangssignal durch eine vorbestimmte Breite jeder Unempfindlichkeitszone geht, und zwar als die Anzahl der Nulldurchgänge, wobei der Nulldurchgang-Vergleichskreis 4, in dem die Breite der Unempfindlichkeitszone in bezug auf das Eingangssignal definiert ist, verwendet wird, um diese Breite und die Amplitude des Eingangssignals zu vergleichen, so daß nur gezählt wird, wie häufig das Eingangssignal durch die Breite der Unempfindlichkeitszone geht, und zwar als die Anzahl der Nulldurchgänge. Dann detektiert der Spannungssummenzähler 5 die Größe der Summe der Absolutwertspannungen relativ zu dem Eingangssignal, und der Codierkreis 7 erzeugt gewünschte Codes auf der Basis der von den vorhergehenden Stufen zugeführten Ausgangswerte. Dann wird der Codeunterscheidungskreis 9 verwendet, um den Inhalt der Codes zu unterscheiden, so daß dadurch Vokal und Konsonant der Sprache, das Tonsignal und seine Frequenz sowie die modulierte Welle unterschieden werden. Es ist also nicht notwendig, eine komplexe Verarbeitung wie etwa die Fourier-Transformation durchzuführen. Außerdem kann die Unterscheidung der vorstehend erwähnten Inhalte in einer einfachen Konstruktion und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Nach Unterscheidung der Codes ist die N-fach-Codespeichereinrichtung 8 vorgesehen, um darin Codes zu speichern, die einer Vielzahl von Malen entsprechen, und um die Inhalte des Signals zu unterscheiden, während gleichzeitig der Konzentrationsgrad der Codes, die den N Malen entsprechen, und dergleichen berücksichtigt wird, was es möglich macht, die Inhalte mit größerer Sicherheit zu unterscheiden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird als nächstes eine Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Als Alternative dazu, daß die Codierung auf der Basis der gezählten Werte in der Schaltung der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der Sprachdaten/Sprachbanddaten- Unterscheidungsvorrichtung erfolgt, ist die zweite Ausführungsform so aufgebaut, daß Zahlenwerte in einem Zählwert-Nummer-Speicherkreis 21 gespeichert werden, der Mittelwert und die Verteilung von Zählwerten entsprechend N Malen von einem Mittelwert/Verteilungswert-Rechenkreis 22 bestimmt werden und die Unterscheidung und Beurteilung der Inhalte eines Eingangssignals auf der Basis der so bestimmten Mittelwerte und Verteilungswerte von einem Mittelwert/Verteilungswert-Unterscheidungskreis 23 durchgeführt werden.
In diesem Fall ist zwar die Schaltung mehr oder weniger komplex, aber die Unterscheidungsgenauigkeit ist im Vergleich mit derjenigen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform verbessert.
Fig. 11 ist ein Blockbild einer Sprachdaten/Sprachbanddaten- Unterscheidungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 gleiche oder ähnliche Teile. 33 ist ein Spannungsdetektier/Vergleichskreis, und 34, 35 und 36 bezeichnen Zähler C1, C2 bzw. CM. Der Spannungsdetektier/Vergleichskreis 33 speichert einen Wert einer vorhergehenden Spannung und bestimmt, ob ein Eingangssignal den vorgegebenen Schwellenwert neu überschreitet. Wenn die Bestimmung positiv ist, werden einem zugeordneten Zähler von den Zählern, die in der dem Spannungsdetektier/Vergleichkreis 33 nachgeschalteten Stufe vorgesehen sind, Impulse zugeführt. Dann zählt der zugehörige Zähler die Anzahl der Impulse. 7 ist ein Codierkreis, der die Codierung auf der Basis der Zahlenwerte der jeweiligen Schwellenwertzähler C1, C2, CM durchführt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Werte dieser Zähler in Form des speziellen Zahlensystems entsprechend den Inhalten des Signals definiert. Daher sind Codes auf der Basis dieser Werte vorgegeben. 8 bezeichnet einen N-fach-Codespeicherkreis, der dazu dient, Codes entsprechend N Malen zu speichern. 9 ist ein Codeunterscheidungskreis, der die Inhalte des Signals unterscheidet und gleichzeitig beispielsweise die Art und Weise berücksichtigt, in der die N Malen entsprechenden Codes konzentriert sind. Wenn andererseits die Codes in bezug auf ihre Pegel veränderlich sind, hält der Codeunterscheidungskreis 9 einen Zustand der vorher unterschiedenen Inhalte und gibt das Resultat der Unterscheidung der Inhalte an einem Unterscheidungsausgang 10 ab.
Als nächstes wird der Betrieb der Vorrichtung beschrieben.
(a) Vorgeben der Bezugszeit T auf die gleiche Weise wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform.
(b) Vorgeben der Schwellenspannung in Form einer Vielzahl von Schritten.
Wie Fig. 15 zeigt, ist der Schwellenwert vorgegeben mit M = sechs Schritte (Bereich von +3 bis -3).
Der Pegel eines jeden Ton- und Modemsignales in bezug auf die Telefonleitung ist spezifiziert, und ihre Pegelwerte sind größer als ein spezifizierter Wert der menschlichen Sprache. Die Wellenform jedes von dem Ton- und dem Modemsignal ist von den anderen verschieden.
(c) Bestimmen der Anzahl von Durchgängen des Eingangssignals, die jeden Schwellenwert während der Bezugszeit T überschreiten.
Lesen der Anzahl der Durchgänge jedes Eingangssignals bei jedem Schwellenwert. Die Charakteristika eines solchen Signals, wie es in Fig. 15 gezeigt ist, können, wie in Fig. 16 gezeigt, zusammengefaßt werden.
(d) Die Codierung erfolgt auf der Basis von vorgegebenen Zahlenwerten unter Anwendung der Anzahl von Durchgängen jedes Signals, die jeden Schwellenwert überschreiten, was während der Bezugszeit T bestimmt wird. Die Grund-Unterscheidung der Inhalte jedes Signals wird durchgeführt, und Codes werden auf der Basis der Charakteristik eines Zählwerts jedes Schwellenwerts in Abhängigkeit von den Inhalten jedes Signals vorgegeben.
i) Sprache (Vokal)
. Die Frequenz ist niedrig und komplex.
. Die Anzahl von Malen von Durchgängen in bezug auf gezählte Werte (+3, -3) des hohen Schwellenwerts ist gering, aber nicht Null.
. Die Anzahl von Durchgängen in bezug auf gezählte Werte (+1, -1) des niedrigen Schwellenwerts ist größer als diejenige in bezug auf den hohen Schwellenwert.
ii) Sprache (Konsonant)
. Die Frequenz ist hoch, aber der Pegel ist niedrig.
. Die Anzahl von Malen von Durchgängen in bezug auf die gezählten Werte des hohen Schwellenwerts ist Null oder extrem klein, und diejenige in bezug auf den niedrigen Schwellenwert wird größer.
iii) Ton
. Pegel und Frequenz des Tons sind hoch. Es ist eine einzige Frequenz.
. Die Anzahl von Malen von Durchgängen in bezug auf die Zählwerte der hohen, mittleren und unteren Schwellenwerte ist groß und wird im wesentlichen zu dem gleichen Wert.
Es sind im wesentlichen die gleichen Werte, auch wenn ihre Messung kontinuierlich N-mal durchgeführt wird.
iv) Modulierte Welle
. Pegel und Frequenz sind hoch und komplex.
. Die Anzahl von Malen von Durchgängen in bezug auf die Zählwerte der hohen, mittleren und niedrigen Schwellenwerte ist groß, aber voneinander verschieden.
v) Niedrigpegelrauschen
. Der Pegel ist niedrig, und seine Frequenz ist hoch.
. Die Anzahl von Malen von Durchgängen in bezug auf den Zählwert des hohen und mittleren Schwellenwerts ist im wesentlichen Null.
. Da der Pegel niedrig ist, erreicht sie nicht einmal den niedrigen Schwellenwert und wird zu einem kleinen Wert.
Die nachfolgende Operation ist die gleiche wie die Operationen (e) und (f) der ersten Ausführungsform, und ihre Beschreibung entfällt daher.
Bei der vorliegenden, oben beschriebenen Ausführungsform wird die Anzahl der Durchgänge des Eingangssignals in bezug auf die vorgegebenen jeweiligen Schwellenwerte bestimmt durch Anwendung des Spannungsdetektier/Vergleichskreises 33, wobei der Schwellenwert in einer Mehrzahl von Schritten (sechs Schritten) in bezug auf das Eingangssignal vorgegeben ist. Das Ergebnis der Bestimmung der Anzahl von Durchgängen wird in den Codierkreis 7 eingegeben, um codiert zu werden. Dann wird der Codeunterscheidungskreis 9 verwendet, um die codierten Inhalte zu unterscheiden, wodurch der Vokal und der Konsonant der Sprache, das Tonsignal und seine Frequenz sowie die modulierte Welle unterschieden werden. Somit kann die oben erwähnte Unterscheidung der Inhalte mit größerer Genauigkeit durchgeführt werden, wobei allerdings die vorliegende Ausführungsform gegenüber der vorher beschriebenen Ausführungsform eine etwas komplexere Struktur hat.
Fig. 12 ist ein Blockbild einer Sprachdaten/Sprachbanddaten- Unterscheidungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Als eine Alternative zu der Praxis des Codierens auf der Basis der Zählwerte ist die vorliegende Ausführungsform so ausgebildet, daß ein Zählwert-Nummer- Speicherkreis 21 Zahlenwerte speichert, ein Mittelwert/Verteilungswert-Rechenkreis 22 den Mittelwert und den Verteilungswert von Zählwerten entsprechend N Malen bestimmt und ein Mittelwert/Verteilungswert-Unterscheidungskreis 23 die Unterscheidung und Beurteilung der Inhalte eines Eingangssignals auf der Basis der so bestimmten Mittel- und Verteilungswerte durchführt. Dabei kann die Datenunterscheidung mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden.
Obwohl im übrigen die Unterscheidung der Inhalte des Signals nicht speziell auf solche Weise durchgeführt wird, daß die Trennung zwischen der Sprache und von der Sprache verschiedenen Bereichen erfolgt, werden bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen sowohl die Sprach- als auch die Sprachbanddaten intermittierend als Signale eingegeben. Die Unterscheidung der Inhalte, die mit Ausnahme einer Periode, in der das Eingangssignal abwesend ist, durchgeführt wird, führt somit zu einer höheren Präzision. Daher kann ein Detektor 24 für stimmhaften Ton zum Detektieren des stimmhaften Tons auf der Basis der Summe der Absolutwertspannungen vorgesehen sein, um die Inhalte nur dann zu unterscheiden, wenn der stimmhafte Ton aus dem Eingangssignal detektiert wird. Außerdem kann in diesem Fall die fehlerhafte Detektierung des stimmhaften Tons dadurch verringert werden, daß der Vokal und nicht der Konsonant detektiert werden, wodurch die Detektierung des stimmhaften Tons weiter sichergestellt ist.
Die Fig. 3 und 4 und die Fig. 13 und 14 sind Blockdiagramme der Schaltungen in der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsform, wobei die Detektoren 24 für stimmhaften Ton, die jeweils den stimmhaften Ton auf der Basis der Summe der Absolutwertspannungen detektieren, vorgesehen sind.
Wie oben beschrieben wird, wird bei der Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung der Erfindung die vorgeschriebene Breite der Unempfindlichkeitszone an das Eingangssignal gesetzt, das von der Telefonleitung zugeführt wird, und ein Vergleich zwischen ihrer Breite und der Amplitude des Eingangssignals wird durchgeführt, um, als die Anzahl der Nulldurchgänge, nur zu zählen, wie viele Male das Eingangssignal durch die Breite jeder Unempfindlichkeitszone geht. Dann wird die Summe der Absolutwertspannungen des Eingangssignals bestimmt, und die Codierung wird auf der Basis der Werte durchgeführt, die der so bestimmten Summe entsprechen, oder die Mittelwert/Verteilungs-Analyse der Werte wird durchgeführt, so daß die Unterscheidung des Vokals und des Konsonanten der Sprache, des Tonsignals und seiner Frequenz sowie der modulierten Welle erfolgt. Die Vorrichtung kann daher die Vorteile bieten, daß die komplexe Verarbeitung, wie etwa die Fourier-Transformation, nicht notwendig ist, daß die Inhalte des Eingangssignals, das auf der Telefonleitung zugeführt wird, mit hoher Genauigkeit in einer einfachen Schaltungsanordnung identifiziert werden können, und daß insbesondere die Schaltungsanordnung mit niedrigen Kosten realisierbar ist, in der die Signalverarbeitung gleichzeitig in bezug auf die Anzahl von Kanälen, wie im Fall von DSI und DCME, erfolgt.
Außerdem wird die Anzahl der Durchgänge des Eingangssignals in bezug auf den Schwellenwert, der in Form einer Vielzahl von Schritten vorgegeben ist, hinsichtlich des auf der Telefonleitung übertragenen Eingangssignals bestimmt. Dann erfolgt die Codierung auf der Basis des Ergebnisses der Bestimmung der Anzahl von Durchgängen oder der Mittelwert- und Verteilungswert-Analyse der Werte, so daß Vokal und Konsonant der Sprache, das Tonsignal und seine Frequenz sowie die modulierte Welle unterschieden werden. Somit kann die Unterscheidung der Inhalte des Eingangssignals mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden.
Nachdem die Erfindung vollständig beschrieben wurde, ist für den Fachmann ersichtlich, daß viele Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne daß dies eine Abweichung von dem in den Ansprüchen definierten Umfang der Erfindung darstellt.

Claims

1. Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung zum Unterscheiden von Sprach- und/oder Sprachbanddaten, die über eine Telefonleitung übermittelt werden als Kombination eines hörbaren Tons, einer Nachrichtenübermittlung, die mit einer Sinuswelle einer einzigen Frequenz oder mit Sinuswellen einer Vielzahl von Frequenzen benutzt wird, und von Sprachbanddaten, die mit einer modulierten Welle benutzt werden, wobei die Vorrichtung eine Absolutwertspannung-Summenzähleinrichtung (3, 5) aufweist, um die Summe von Absolutwertspannungen des Eingangssignals zu zählen, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch

eine Nulldurchgang-Vergleichseinrichtung (4), die eine vorbestimmte Breite eines Unempfindlichkeitsbreiches in bezug auf die Spannung eines Eingangssignals hat und die Breite des Unempfindlichkeitsbereiches und die Amplitude des Eingangssignals vergleicht, um als Anzahl der Nulldurchgänge nur zu zählen, wie viele Male das Eingangssignal durch die Breite des Unempfindlichkeitsbereiches geht;

eine Nulldurchgangsanzahl-Zähleinrichtung (6) zum Zählen der Anzahl der Nulldurchgänge in Abhängigkeit von dem Ausgangswert der Nulldurchgang-Vergleichseinrichtung;

eine Codiereinrichtung (7) zum Erzeugen von Codes auf der Basis des Zählsystems, das aus von der Nulldurchgangsanzahl-Zähleinrichtung (6) und der Absolutwertspannung-Summenzähleinrichtung (3, 5) in Abhängigkeit von den Ausgangswerten der Nulldurchgangsanzahl-Zähleinrichtung (6) und der Absolutwertspannung-Summenzähleinrichtung (3, 5) erhaltenen Werten erhalten ist;

eine Speichereinrichtung (8), um darin den Ausgangswert der Codiereinrichtung zu speichern; und

eine Codeunterscheidungseinrichtung (9), die in Abhängigkeit von dem Ausgangswert der Speichereinrichtung ein Unterscheidungssignal aus dieser abgibt, während sie den Konzentrationsgrad von Codes innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums überwacht.

2. Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung zum Unterscheiden von Sprach- und/oder Sprachbanddaten, die über eine Telefonleitung übermittelt werden als Kombination eines hörbaren Tons, einer Nachrichtenübermittlung, die mit einer Sinuswelle einer einzigen Frequenz oder mit Sinuswellen einer Vielzahl von Frequenzen benutzt wird, und von Sprachbanddaten, die mit einer modulierten Welle benutzt werden, wobei die Vorrichtung eine Absolutwertspannung-Summenzähleinrichtung (3, 5) aufweist, um die Summe von Absolutwertspannungen des Eingangssignals zu zählen, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch

eine Mittelwert/Verteilungs-Berechnungseinrichtung (22), die in Abhängigkeit von den Ausgangswerten der Nulldurchgangsanzahl-Zähleinrichtung (6) und der Absolutwertspannung-Summenzähleinrichtung (3, 5) den Mittelwert und den Verteilungsgrad von Werten berechnet, die durch mehrfaches Zählen der Ausgangswerte derselben erhalten werden; und

eine Mittelwert/Verteilungswert-Unterscheidungseinrichtung (23), die in Abhängigkeit von dem Ausgangswert der Mittelwert/Verteilungswert-Berechnungseinrichtung (22) die Mittelwert- und Verteilungsanalyse von gezählten Werten innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums durchführt, um ein Unterscheidungssignal aus dieser abzugeben.

3. Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung zum Unterscheiden von Sprach- und/oder Sprachbanddaten, die über eine Telefonleitung übermittelt werden als Kombination eines hörbaren Tons, einer Nachrichtenübermittlung, die mit einer Sinuswelle einer einzigen Frequenz oder mit Sinuswellen einer Vielzahl von Frequenzen benutzt wird, und von Sprachbanddaten, die mit einer modulierten Welle benutzt werden, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch

eine Spannungsdetektier/Vergleichseinrichtung (33), die in Abhängigkeit von einem Eingangssignal beurteilt, ob das Eingangssignal eine Vielzahl von vorgegebenen Schwellenwerten überschreitet;

eine Vielzahl von Zählern (34 bis 36), die jeweils entsprechend der Vielzahl von vorgegebenen Schwellenwerten vorgesehen sind;

eine Codiereinrichtung (7), die in Abhängigkeit von den Ausgangswerten dieser Vielzahl von Zählern (34 bis 36) auf der Basis des Zählsystems, das aus Werten der Ausgangswerte der jeweiligen Zähler (34 bis 36) erhalten ist, Codes erzeugt;

eine Speichereinrichtung (8), um darin den Ausgangswert der Codiereinrichtung (7) zu speichern; und

eine Codeerkennungseinrichtung (9), die in Abhängigkeit von dem Ausgangswert der Speichereinrichtung (8) ein Unterscheidungssignal aus dieser abgibt, während sie den Konzentrationsgrad von Codes innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums überwacht.

4. Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung zum Unterscheiden von Sprach- und/oder Sprachbanddaten, die über eine Telefonleitung übermittelt werden als Kombination eines hörbaren Tons, einer Nachrichtenübermittlung, die mit einer Sinuswelle einer einzigen Frequenz oder mit Sinuswellen einer Vielzahl von Frequenzen benutzt wird, und von Sprachbanddaten, die mit einer modulierten Welle benutzt werden, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch

eine Zählerstandspeichereinrichtung (21), um darin die Ausgangswerte der Vielzahl von Zählern (34 bis 36) zu speichern;

eine Mittelwert/Verteilungs-Berechnungseinrichtung (22) zum Berechnen des Mittelwerts und des Verteilungsgrads von Werten, die durch mehrfaches Zählen der Ausgangswerte der Vielzahl von Zählern (34 bis 36) erhalten sind; und

eine Mittelwert/Verteilungswert-Unterscheidungseinrichtung (23), die in Abhängigkeit von dem Ausgangswert der Mittelwert/Verteilungs-Berechnungseinrichtung (22) die Mittelwert- und Verteilungsanalyse von Zählwerten innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums durchführt, um daraus ein Unterscheidungssignal abzugeben.

5. Sprachdaten/Sprachbanddaten-Unterscheidungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner eine Sprachton-Detektiereinrichtung (24) aufweist, um aus der Summe der Absolutwertspannungen des Eingangssignals einen Sprachton zu detektieren.

6. Verfahren zum Unterscheiden von Sprach- und/oder Sprachbanddaten, die über eine Telefonleitung übermittelt werden als Kombination eines hörbaren Tons oder eines Sprachtons, einer Nachrichtenübermittlung, die mit einer Sinuswelle einer Signalfrequenz oder Sinuswellen einer Vielzahl von Frequenzen benutzt wird, und von Sprachbanddaten, die mit einer modulierten Welle benutzt werden, wobei das Verfahren den Schritt des Zählens der Summe von Absolutwertspannungen des Eingangssignals aufweist und ferner gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte:

Vergleichen der Breite eines Unempfindlichkeitsbereiches und einer Amplitude des Eingangssignals und Zählen als eine Anzahl von Nulldurchgängen, wie viele Male das Eingangssignal durch die Breite des Unempfindlichkeitsbereiches geht;

Erzeugen von Codes auf der Basis eines Zählsystems, das aus Werten der Anzahl von Nulldurchgängen und der Absolutwertspannungen erhalten ist;

Speichern dieser Codes; und

Unterscheiden dieser Codes, um ein Unterscheidungssignal abzugeben, während der Konzentrationsgrad von Codes innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums überwacht wird.

7. Verfahren zum Unterscheiden von Sprach- und/oder Sprachbanddaten, die über eine Telefonleitung übermittelt werden als Kombination eines hörbaren Tons oder eines Sprachtons, einer Nachrichtenübermittlung, die mit einer Sinuswelle einer Signalfrequenz oder mit Sinuswellen einer Vielzahl von Frequenzen benutzt wird, und von Sprachbanddaten, die mit einer modulierten Welle benutzt werden, wobei das Verfahren den Schritt des Zählens der Summe von Absolutwertspannungen des Eingangssignals aufweist und ferner gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte:

Berechnen des Mittelwerts und des Verteilungsgrads von Werten nach Maßgabe der Anzahl von Nulldurchgängen und von einigen der Absolutwertspannungen, und

Durchführen einer Mittelwert- und Verteilungsanalyse auf der Basis der Mittelwert- und Verteilungsgradwerte innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums, um so ein Unterscheidungssignal abzugeben.

8. Verfahren zum Unterscheiden von Sprach- und/oder Sprachbanddaten, die über eine Telefonleitung übermittelt werden als Kombination eines hörbaren Tons oder eines Sprachtons, einer Nachrichtenübermittlung, die mit einer Sinuswelle einer Signalfrequenz oder mit Sinuswellen einer Vielzahl von Frequenzen benutzt wird, und von Sprachbanddaten, die mit einer modulierten Welle benutzt werden, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Beurteilen, ob das Eingangssignal eine Vielzahl von vorgegebenen Schwellenwerten überschreitet, und Zählen der Anzahl von Überschreitungsfällen;

Erzeugen von Codes auf der Basis eines Zählsystems, das aus Werten der Anzahl von Überschreitungsfällen erhalten ist, und Speichern dieser Codes; und

Identifizieren der gespeicherten Codes und Abgeben eines Unterscheidungssignals, während der Konzentrationsgrad von Codes innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums überwacht wird.

9. Verfahren zum Unterscheiden von Sprach- und/oder Sprachbanddaten, die über eine Telefonleitung übermittelt werden als Kombination eines hörbaren Tons oder eines Sprachtons, einer Nachrichtenübermittlung, die mit einer Sinuswelle einer Signalfrequenz oder mit Sinuswellen einer Mehrzahl von Frequenzen benutzt wird, und von Sprachbanddaten, die mit einer modulierten Welle benutzt werden, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Speichern der Anzahl von Überschreitungsfällen;

Berechnen des Mittelwerts und des Verteilungsgrads dieser mehrfachen Male von Überschreitungsfällen; und

Durchführen einer Mittelwert- und Verteilungsanalyse der Zählwerte innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums, um ein Unterscheiden abzugeben.