DE69222413T2

DE69222413T2 - Burstfehlererkennung

Info

Publication number: DE69222413T2
Application number: DE69222413T
Authority: DE
Inventors: Michael Carey
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1991-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: ES2109346T3; SG52316A1; WO1992016065A1; DE69222413D1; ATE158681T1; US5416788A; EP0575422B1; EP0575422A1; JPH06505374A; GB9105101D0; DK0575422T3; JP3165150B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Abschätzung des Auftretens von Fehlern in digital kodierter Information, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, in digital kodierter Sprache.
Wenn Daten ohne Fehlerschutzmechanismen wie Paritätsbit oder fehlerkorrigierendem Code übertragen werden, ist es nicht möglich, am Empfänger festzustellen, ob ein bestimmtes Bit richtig empfangen wurde. Wenn solche Mechanismen verwendet werden, können Fehler erfaßt werden, solange die Fehlermenge nicht diejenige überschreitet, die durch den Mechanismus gehandhabt werden kann. In beiden Fällen zeigt sich jedoch, daß die Ermittlung einzelner Bitfehler nicht möglich ist. Auf vielerlei von Kanälen sind Fehler jedoch korreliert - Fehler neigen dazu, gruppenweise aufzutreten - und das Ziel der Erfindung ist es, Empfangsperioden zu identifizieren, in denen Fehler mit hohen Wahrscheinlichkeit auftreten, oder anders ausgedrückt, das Auftreten und die Dauer von Fehlerhäufungen abzuschätzen.
In der europäischen Patentveröffentlichung 0 255 065 wird ein auf eine maximale Wahrscheinlichkeit Bezug nehmender Viterbi-Decoder zum Decodieren empfangener Signale verwendet; ein Kanalqualitätsdetektor empfängt maximale und minimale Maßzahlen vom Viterbi-Decoder, integriert die Differenz zwischen ihnen und vergleicht das Ergebnis mit einem Schwellenwert, um eine Entscheidung bezüglich der Kanalqualität zu treffen. Wenn diese Signalqualität nicht ausreichend ist, wird eine Signalausgabe der Vorrichtung verhindert. Im Zusammenhang mit Sprachübertragung ist auch die internationale Patentveröffentlichung WO 88/09967 relevant, bei der ein fehlerkorrigierender Code verwendet wird; wenn die Fehlerkorrektur für eine Gruppe empfangener Daten nicht erfolgreich ist, wird sie durch eine früher korrigierte Gruppe ersetzt.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Empfangen eines modulierten Signals über einen Übertragungskanal, das digital kodierte Signale träge, mit:
(a) einer Einrichtung zum Demodulieren des modulierten Signals, um für jedes seiner Symbole bzw. Signale ein oder mehrere Bits sowie ein Wahrscheinlichkeitssignal zu erzeugen, das die Zuverlässigkeit oder anderes des Signals für das Symbol angibt,
(b) einer Steuerungseinrichtung, die ein Wahrscheinlichkeitssignal empfängt und für jedes Symbol ein erstes und ein zweites Wahrscheinlichkeitssignal erzeugt, die die Wahrscheinlichkeiten dafür anzeigen, daß sich der Kanal in einem Zustand befindet, der einem ersten, vergleichsweise fehlerfreien Zustand bzw. einem zweiten, vergleichsweise fehlerunterworfenem Zustand ähnlich ist, wobei das erste Wahrscheinlichkeitssignal eine Funktion des Wahrscheinlichkeitssignals ist, wobei das erste und das zweite Wahrscheinlichkeitssignal für zumindest ein weiteres der Symbole und erste gespeicherte Parameter eine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit eines Zustandsübergangs darstellen, und wobei das zweite Wahrscheinlichkeitssignal eine Funktion des Wahrscheinlichkeitssignals ist, wobei das erste und das zweite Wahrscheinlichkeitssignal für zumindest ein weiteres der Symbole oder zweite gespeicherte Parameter eine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit eines Zustandsübergangs darstellen, und
(c) einer Vergleichseinrichtung, um in Abhängigkeit von den relativen Beträgen des ersten und des zweiten Wahrscheinlichkeitssignals ein Entscheidungssignal zu erzeugen, das den abgeschätzten Zustand des Kanals angibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren angegeben zum Empfangen eines modulierten Digitalsignals über einen Übertragungskanal, mit
(i) Empfangen einer Folge modulierter Symbole, und
(ii) Erzeugen für jedes Symbol eines Wahrscheinlichkeitssignals, das die Zuverlässigkeit oder sonstiges des Signals für das Symbol angibt,
(iii) Erzeugen für jedes Symbol eines ersten und eines zweiten Wahrscheinlichkeitssignals, die die Wahrscheinlichkeiten dafür anzeigen, daß sich der Kanal in einem Zustand befindet, der ähnlich einem ersten, vergleichsweise fehlerfreien Zustand bzw. einem zweiten, vergleichsweise fehlerbehafteten Zustand ist, wobei das erste Wahrscheinlichkeitssignal eine Funktion des Wahrscheinlichkeitssignals ist, wobei das erste und das zweite Wahrscheinlichkeitssignal für zumindest ein weiteres und Symbole und erste gespeicherte Parameter eine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit eines Zustandsübergangs darstellen, und wobei das zweite Wahrscheinlichkeitssignal eine Funktion des Wahrscheinlichkeitssignals ist, wobei das erste und das zweite Wahrscheinlichkeitssignal zumindest für ein weiteres der Symbole und für zweite gespeicherte Parameter eine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit eines Zustandsübergangs darstellen, und
(iv) Erzeugen eines Entscheidungssignals in Abhängigkeit von den relativen Beträgen des ersten und des zweiten Signals, das den abgeschätzten Zustand des Kanals anzeigt.
Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, es zeigen:
Fig. 1 ein theoretisches Modell eines Übertragungskanals,
Fig. 2 graphisch die Beziehung zwischen Wahrscheinlichkeit b und Wahrscheinlichkeit 1, und
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Form einer Empfangsvorrichtung.
Dieses Beispiel betrifft den Empfang digital kodierter Sprache. Es wird angenommen, daß Sprache wie üblich gruppenweise kodiert wurde, um für jede Gruppe einen Satz von Parametern zu erzeugen, die dann in digitaler Form übertragen werden. Eine typische Gruppendauer ist 20 ms. Die übertragenen Bits können unter Verwendung eines fehlerkorrigierenden Codes kodiert werden, können ungeschützt sein oder einige Bits können geschützt sein und andere nicht. Fehlerhäufungen auf dem Übertragungspfad führen üblicherweise zur Zerstörung sowohl geschülzter als auch ungeschützter Bits. Die Auswirkungen des Decodierens zerstörter Daten in einem Sprachcodierer sind subjektiv unakzeptierbar. Es wird deshalb vorgeschlagen, den Beginn und das Ende von Fehlerhäufungen abzuschätzen; zerstörte Parameter können dann durch Parameter früherer Gruppen ersetzt werden, in extremen Fällen kann die Ausgabe des Decodierers unterbunden werden.
Die Quellinformation für die Abschätzung ist natürlich das empfangene Signal. Wenngleich es für ein bestimmtes Bit oder Symbol nicht möglich ist zu sagen, ob ein Fehler aufgetreten ist (oder in einem geschützten System, ob mehr als die erfaßbare Zahl von Fehlern aufgetreten ist), ist es möglich, einen Hinweis auf die Wahrscheinlichkeit l(t) dafür zu ermitteln, daß ein bestimmtes Bit oder Symbol richtig ist - in einem System mit Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM) liefert beispielsweise der Abstand des empfangenen Signals vom nächsten Punkt der QAM-Konstellation in der Phasenebene solch einen Hinweis. Die Erzeugung der gewünschten Wahrscheinlichkeitswerte kann in bekannter Weise durch einen Viterbi-Equalizer oder einen Viterbi-Decoder erfolgen und wird hier deshalb nicht genauer beschrieben.
Das Abschätzungsverfahren umfaßt zunächst das Beobachten der Kanalstatistiken während einer Lernf olge, es kann aber prinzipiell auch der tatsächlich verwendete Kanal sein, praktisch kann es einfacher sein, diese Tests auf einem typischen Kanal durchzuführen und die Ergebnisse für alle folgenden Empfänge zu verwenden. Die tatsächlich ermittelten Wahrscheinlichkeitswerte können dann im Hinblick auf diese Statistiken interpretiert werden.
Die Interpretation wird unterstützt, indem auf das Konzept eines theoretischen Modells der Kanalkennlinien Bezug genommen wird. Das in diesem Beispiel verwendete Modell ist der Markov-Kanal mit zwei Zuständen, wie er von Gilbert ("Capacity of a Burst-Noise Channel", Bell Sys. Technical Journal, September 1960) zur Auswertung von Codes vorgeschalteten wurde. Es wird davon ausgegangen, daß ein Zustand, ein guter Zustand, den Kanal im Betrieb mit wenigen Fehlern darstellt, während der zweite, "schlechte" Zustand, den Kanal bei Fehlerhäufungen darstellt. In Fig. 1 ist ein Zustandsdiagramm gezeigt. Es wird zunächst angenommen, daß sich der Kanal im "guten" (also kaum fehlerbehafteten) Zustand befindet. Auf dem Kanal wird ein Bit mit einer Wahrscheinlichkeit eg dafür, daß es fehlerhaft ist, übertragen. Das Modell trifft dann eine Entscheidung dahingehend, ob im guten Zustand verblieben werden soll oder ob ein Übergang zum "schlechten" Zustand erfolgen soll. In dieser Beschreibung wird von der bitweisen übertragung (immer nur 1 Bit) ausgegangen, so daß diese Entscheidung für jedes Bit getroffen wird. In Systemen (beispielsweise QAM), in denen ein einzelnes übertragenes Symbol mehr als ein Bit trägt, findet die Entscheidung einmal pro Symbol statt, so daß die Wahrscheinlichkeitswerte l(t) und Fehlerabschätzungen, die nachfolgend besprochen werden, einmal pro Symbol erhalten werden.
Da Fehlerhäufungen nicht oft auftreten, ist der üblicherweise getroffene "Übergang" (Wahrscheinlichkeit agg), im guten Zustand zu bleiben. Gelegentlich aber (Wahrscheinlichkeit l-agg = agb) erfolgt auf dem Kanal ein Übergang zum "schlechten" Zustand, in dem die Fehlerwahrscheinlichkeit eb viel höher ist. Nach Maßgabe von Übergangswahrscheinlichkeiten abb, abg bleibt das Modell dann eine oder mehrere Bitperioden in diesem Zustand, wobei Fehler mit der Wahrscheinlichkeit eb erzeugt werden, bis es in den guten Zustand zurückkehrt Die übergangswahrscheinlichkeiten (von denen lediglich zwei unabhängig sind) bestimmen die mittlere Dauer und die Häufigkeit von Fehlerhäufungen. Die mittlere Dauer von im schlechten Zustand verbrachten Zeiten (also die mittlere Fehlerhäufungslänge) ist
wobei "Zeit" hier und im folgenden als die Anzahl von Bitperioden ausgedrückt wird. In ähnlicher Weise ist die mittlere Dauer von Perioden zwischen Fehlerhäufungen
tg = (2)/agb
Die mittlere Wiederholdauer von Fehlerhäufungen ist tb + tg, und die Frequenz bzw. Häufigkeit ist
1/(tb + tg) = agb abg/agb + abg
Die Übergangswahrscheinlichkeiten a und Fehlerraten eg, eb für das Modell werden aus einer Testfolge ermittelt, dies wird später genauer beschrieben.
Nachdem diese Parameter ermittelt wurden, liegt das Problem des Interpretierens der festgestellten Wahrscheinlichkeitswerte während des Empfangs im Korrelieren des Modellverhaltens mit den festgestellten Wahrscheinlichkeitswerten, um zu beliebigen Zeiten zu bestimmen, welcher Modellzustand das momentane Verhalten des Kanals am besten modelliert.
Zunächst wird die zum Zeitpunkt t festgestellte Wahrscheinlichkeit l(t) so verarbeitet, daß zwei Aussagen entstehen, nämlich die festgestellte Wahrscheinlichkeit bg oder bb dafür, daß sich der Kanal im guten bzw. im schlechten Zustand befindet Nimmt man an, daß die Kanalstatistik eine Normalverteilung der Wahrscheinlichkeitswerte um Mittelwerte mg, mb mit Standardabweichungen g, b ist, sind die Wahrscheinlichkeiten in Fig. 2 gezeigt, oder:
Alternativ hierzu kann die tatsächliche Statistik aus der Trainingsfolge dazu verwendet werden, für die b-Werte eine Nachschlagetabelle zu erstellen, so daß sie nicht berechnet werden müssen. Als Alternative zum Abschätzen von mg, g usw. und zur Verwendung der Gleichungen (3) und (4) zur Bestimmung von bb(t) und bg(t) kann ein Histogramm von Wahrscheinlichkeiten ermittelt werden. Dies kann beispielsweise in einer übungsfolge dadurch geschehen, daß für jedes Wahrscheinlichkeitsintervall von l bis l + δl die Anzahl von Fehlerhäufungsbits nb (lTl+δl) und die Anzahl der nicht in Fehlerhäufungen liegenden Bits ng (l-+l+δλ) gezählt werden und berechnet wird:
wobei die Ergebnisse zur Bildung einer Nachschlagetabelle gespeichert werden. Die Berechnung der Gleichungen (3) und (4) wird dann durch den Schritt des Nachschlagens der in der Tabelle gespeicherten Werte von bg, bb im relevanten Wahrscheinlichkeitsbereich ersetzt.
Wenngleich man damit gute Ergebnisse erhält, ist darauf hinzuweisen, daß aus praktischen Gründen Werte der Wahrscheinlichkeit l(t) kleiner als mb oder größer als mg tatsächlich nicht eine geringere Wahrscheinlichkeit des schlechten bzw. guten Zustands als Werte gleich mb oder mg darstellen, und wenn es gewünscht ist, können die Beziehungen wie durch die gepunkteten Linien gezeigt modifiziert werden.
Die Korrelation zwischen bb und bg und dem Modell erhält man, indem Wahrscheinlichkeiten pg(t) und pb(t) dafür, daß sich das Modell im guten oder im schlechten Zustand befindet, definiert werden und der Viterbi-Algorithmus verwendet wird:
In diesem Prozeß werden pb(&sup0;) und pg(O) zu jeweils 0,5 angenommen.
Anstelle des Maximalwerts der zwei Ausdrücke kann die Summe verwendet werden, da allgemein ein Wert überwiegt, ist der praktische Unterschied gering. Wenn im log-Bereich gearbeitet wird, sind Maximaiwerte wesentlich praktischer. Die Werte von pg(t) und pb(t) werden dann zum Treffen einer harten Entscheidung zum Zeitpunkt t verwendet: Wenn die Ausgabeanzeige E 1 ist für den guten Zustand und 0 für den schlechten, gilt
wenn pg(t) > pb(t) dann E = 0 (7)
wenn pg(t) < pb(t) dann E = 1 (8).
Zur Vereinfachung der Berechnung kann auch mit logarithmischen Werten gearbeitet werden; setzt man Großbuchstaben für negative logarithmische Werte (also Pg = - ln pg, Abg = -ln abg usw.), werden die Gleichungen (2) ... (6) zu:
- und die Ungleichungen der Beziehungen (7) und (8) drehen sich natürlich um.
Es handelt sich um einen Algorithmus mit einem einzigen Durchlauf; das Ergebnis für das Bit zum Zeitpunkt t ist nicht beeinflußt durch Werte von l(t) zu späteren Zeitpunkten; wenn es gewünscht ist, kann eine Version des Viterbi- Algorithmus verwendet werden, bei dem dies doch der Fall ist.
Das Herleiten von agg, abb, agb, abg, m&sub9;, mb, g und b aus den in einer Übungsfolge ermittelten Daten wird nun beschrieben. Bei diesem Verfahren werden Daten über einen typischen Kanal gesendet; beim Empfang werden die empfangenen Daten mit der übertragenen Daten verglichen, so daß falsch empfangene Bits identifiziert werden.
Es wird angenommen, daß n Bits gesendet wurden. Die empfangenen Daten werden so verarbeitet, daß bestimmt werden kann, welche Bits innerhalb einer Fehlerhäufung (schlechter Zustand) als empfangen angesehen werden können und welche zwischen Fehlerhäufungen empfangen wurden. Herzu ist es notwendig zu definieren, wie eine Fehlerhäufung gebildet wird, beispielsweise kann eine Fehlerhäufung als mit einem Fehler beginnend und mit einem Fehler endend angesehen werden, wobei sie zumindest zwei Fehler enthält und nicht mehr als x gute Bits zwischen Fehlern; x kann typischerweise 10 sein. Die Anzahl der Fehlerhäufungen ne ist dann bekannt, und die Anzahl der Bits nb, die in diesen Gruppen enthalten sind, kann gezählt werden. Die Anzahl der zwischen Fehlerhäufungen empfangenen Bits ist ng = n - nb. Die mittlere Fehlerhäufungslänge tb ist nb/ne, so daß sich aus (1) ergibt
abg = 1/tb = ne/nb (13)
und
abb = 1 - ne/nb (14)
Die mittlere Länge zwischen Fehlerhäufungen ist tg = ng/ne, so daß aus (2) folgt
agb = 1/tg = ne/ng (15)
und
agg = 1 - ne/ng (16)
Alternativ hierzu kann es praktischer sein, die Fehlerkennwerte des Kanals als Fehlerrate auszudrücken. Nimmt man an, daß die mittlere Fehlerrate für den Kanal e ist, die für den "guten" Zustand eg und die im schlechten Zustand eb, und die Wahrscheinlichkeiten pb, pg dafür, daß der eine oder der andere Zeitpunkt zu einem beliebigen Zeitpunkt vorliegt (pb + pg = 1), gilt
also ng = npg und nb = npb
Wenn eg klein ist im Vergleich zu e und eb, gilt näherungsweise
abg = eb ne/e n;/agb = ne/n(l - e/eb)
daraus ergeben sich abb und agg.
Zur Abschätzung von mg, g, mb und b können die folgenden Ausdrücke verwendet werden. aufsummiert für alle zwischen Fehlerhäufungen empfangene Bits
Nimmt man weiter an, daß die Wahrscheinlichkeiten, die festgestellt wurden, als kein Fehler bzw. ein Fehler vorlag, gute Annäherungen an diejenigen zu Zeiten von Fehlerhäufungen bzw. zu Zeiten außerhalb von Fehlerhäufungen sind, kann man verwenden: aufsummiert für alle ohne Fehler empfangenen Bits, wobei nc die Anzahl der richtig empfangenen Bits ist. wobei ni die Anzahl der nicht richtig empfangenen Bits ist
Die Herleitung von agg, agb, abb, abg, Mg, , Mb, b wurde beschrieben, man erhält dadurch einen Satz von Parametern. Es kann sinnvoll sein, diese Parameter anzupassen, um gewünschte Kennwerte zu erhalten. Beispielsweise ist zu berücksichtigen, daß Fehlerhäufungen festgestellt werden könnten, wo keine sind, oder daß Fehlerhäufungen nicht identifiziert werden, obgleich sie auftraten; bei Sprachsystemen kann es wünschenswert sein, die Kennlinie nach Maßgabe des erstgenannten Kriteriums zu verschieben.
Die Parameter können somit optimiert werden, indem an den unabhängigen Werten kleine Veränderungen vorgenommen werden und ihre Auswirkung während einer Testfolge überprüft werden.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines Empfängers für digitale Sprachsignale, die über eine Funkverbindung übertragen werden. Die über eine Antenne 1 empfangenen Signale gelangen über RF und Demodulator-Schaltungen 2 und Equalizer 3 an einen Viterbi-Decoder 4 mit weichen Entscheidungen. Dieser hat einen Ausgang für decodierte Bits sowie einen zweiten Ausgang, der für jedes Bit den Wahrscheinlichkeitswert l(t) liefert, wobei dann, wenn die Einheit 2 ein Viterbi-Equalizer ist, auch dieser die Wahrscheinlichkeitswerte erzeugen kann). Die Wahrscheinlichkeitswerte werden dazu verwendet, eine Nachschlagetabelle 5 anzusprechen, die die gespeicherten Werte enthält, wie sie im Graph der Fig. 2 gezeigt sind; sie werden ausgelesen und liefern log-Werte Bg(t), Bb(t)
Eine Berechnungseinheit 6 empfängt diese Werte und berechnet Wahrscheinlichkeitswerte Pg(t), Pb(t) gemäß den Beziehungen (11) und (12) oben.
Ein-Bit-Perioden-Verzögerungsleitungen 601, 602 liefern die obigen Bit-log-Wahrscheinlichkeiten Pg(t-1), Pb(t-1), zu denen die log-Übergangswahrscheinlichkeiten Agg, Abg in Addierers 603 und 604 addiert werden. Die beiden Summen werden in einem Komparator 605 verglichen, der einen elektronischen Umschalter 606 steuert, um die kleinere der zwei Summen auszuwählen, die dann in einem weiteren Addierer 607 zu Bg(t) (aus Speicher 5) addiert wird. Die Ausgabe dieses Addierers stellt die momentane Bit-log-Wahrscheinlichkeit Pg(t) dar. In ähnlicher Weise dienen Addierer 613, 614, 617 und Komparator 715 sowie ein Schalter 616 dazu, entsprechend Beziehung (12) die log-Wahrscheinlichkeit Pb(t) zu ermitteln. Die zwei Werte Pg(t), Pb(t) werden den Eingängen der Verzögerungen 601, 602 zugeführt, um die Rückführung für das nächste Bit zu erzeugen, sowie einem Vergleicher 620, dessen Ausgang E den Wert 1 annimmt, wenn Pb(t) ≥ Pg(t) gilt, und Null sonst.
Ein Demultiplexer 7 empfängt die vom Viterbi-Decodierer 4 ausgegebenen Daten und formatiert die empfangenen Bits zu Ausgaben, die die codierten Sprachparameter für eine Sprachgruppe darstellen. Er empfängt auch das einzelne Bit der Fehlerhäufungenabschätzung E aus der Berechnungseinrichtung 6 und fügt jedem Parameter ein Gültigkeitsbit zu, das dann, wenn es gesetzt ist, anzeigt, daß ein oder mehr Bits (oder optional ein oder mehr der höherwertigen Bits) dieses Parameters als wahrscheinlich fehlerhaft beurteilt wurden (also E = 1).
Die Ausgabedaten aus dem Demultiplexer gelangen zu einer Auswahleinheit 8, die für jeden Sprachparameter einen elektronischen Umschalter 81a, 81b usw. hat, sowie einen Speicher 82a, 82b usw. Die Wirkungsweise wird für einen Parameter beschrieben, für andere Parameter ist sie identisch. Üblicherweise wählt in jeder Sprachgruppenperiode der Schalter 81a den vom Demultiplexer 7 empfangenen Sprachparameter. Wenn jedoch das Gültigkeitsbit gesetzt ist, verwirft der Schalter den Paramter und ersetzt ihn durch einen entsprechenden Parameter aus einer früheren Gruppe im Speicher 82a. Die Ausgabe des Schalters 81a wird an den Eingang des Speichers 82a zurückgeführt, so daß entweder der neue (gültige) Parameter oder der frühere Speicherinhalt in den Speicher eingetragen werden, so daß er für die nächste Gruppe verwendet werden kann. Auf diese Weise enthält der Speicher immer den zuletzt gültig empfangenen Wert des betrachteten Parameters. Nach dem Ersetzen werden die Parameter von den Ausgängen der Schalter 81a, 81b usw. einem Sprachdecodierer 9 zugeführt, der die Parameter decodiert, um am Ausgang 10 ein Sprachsignal zu erzeugen.
Um unerwünschte Effekte zu verhindern, die sich ergeben können, wenn (bei einer langanhaltenden Fehlerhäufung) sehr alte Parameter aus sehr alten Gruppen als Ersatz genommen werden, können Zähler 83a, 83b vorgesehen sein, um die Anzahl der aufeinanderfolgend gesetzten Gültigkeitsbits für jeden Parameter zählen; der Zähler erzeugt eine aktive Ausgabe immer dann, wenn das momentane und T-1 unmittelbar vorhergehende Gültigkeitsbits gesetzt waren, wobei T eine Schwellenzahl betreffend Gruppen ist (z.B. 5). Wenn irgendeiner der Zähler eine aktive Ausgabe erzeugt, wird (über ein ODER-Gatter 84) ein Signal dem Sprachdecodierer zugeführt, um dessen Ausgabe zu unterbinden, solange dieser zustand anhält.
Wenngleich die Vorrichtung anhand von Hardware beschrieben wurde, ist gleichwohl festzuhalten, daß viele der angesprochenen Funktionen durch programmierbare LSI-Vorrichtungen ausgeführt werden können.
Schließlich wird darauf hingewiesen, daß, wenngleich das obige Beispiel ein Modell mit zwei Zuständen verwendet, auch Modelle mit mehr als zwei Zuständen möglich sind. Beispielsweise kann ein Modell mit drei Zuständen folgende Zustände haben:
(i) einen vergleichsweise fehlerfreien Kanal,
(ii) einen vergleichsweise fehlerbefallenen Kanal; und
(iii) kein Signal empfangen.
Der dritte Zustand kann auftreten, wenn (beispielsweise) ein mobiler Radioempfänger in ein Tunnel einfährt und die Ausgabe des Sprachdecodierers unterbunden werden würde.

Claims

1. Vorrichtung zum Empfangen eines modulierten Signals, das digital kodierte Signale trägt, über einen Übertragungskanal, mit:

(a) einer Einrichtung (2, 3, 4) zum Demodulieren des modulierten Signais, um für jedes seiner Signale ein oder mehrere Bits sowie ein Wahrscheinlichkeitssignal (l(t)) zu erzeugen, das die Zuverlässigkeit oder anderes des Signals für das Symbol angibt;

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem aufweist:

(b) eine Steuerungseinrichtung (5, 601-619) , die ein Wahrscheinlichkeitssignal (l(t)) empfängt und für das entsprechende Symbol ein erstes (Pg(t)) und ein zweites (Pb(t)) Wahrscheinlichkeitssignal erzeugt, die die Wahrscheinlichkeiten dafür anzeigen, daß sich der Kanal in einem Zustand befindet, der einem ersten, vergleichsweise fehlerfreien Zustand bzw. einem zweiten, vergleichsweise fehlerunterworfenem Zustand ähnlich ist, wobei das erste Wahrscheinlichkeitssignal (Pg(t)) eine Funktion des Wahrscheinlichkeitssignals (l(t)) ist, wobei das erste und das zweite Wahrscheinlichkeitssignal für zumindest ein weiteres der Symbole (Pg(t-1), Pb(t-1)) und erste gespeicherte Parameter (Agg, Abg) eine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit eines Zustandsübergangs darstellen, und wobei das zweite Wahrscheinlichkeitssignal (Pb(t)) eine Funktion des Wahrscheinlichkeitssignals (l(t)) ist, wobei das erste und das zweite Wahrscheinlichkeitssignal für zumindest ein weiteres der Symbole (Pg(t-1) Pb(t-1)) sowie zweite gespeicherte Parameter (Bbb, Bgb) eine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit eines Zustandsübergangs darstellen; und

(c) eine Vergleichseinrichtung (620), um in Abhängigkeit von den relativen Beträgen des ersten und des zweiten Wahrscheinlichkeitssignals ein Entscheidungssignal (E(t)) zur erzeugen, das den abgeschätzten Zustand des Kanals angibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Demoduliereinrichtung einen Viterbi-Equalizer aufweist, wobei der Equalizer zur Erzeugung des Wahreinschlichkeitssignals ausgelegt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der zur Übertragung mit einem fehlerkorrigierenden Code die Demoduliereinrichtung einen Viterbi-Decoder (4) aufweist, wobei der Viterbi-Decoder dazu ausgelegt ist, das Wahrscheinlichkeitssignal (l(t)) zu erzeugen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Steuerungseinrichtung aus dem Wahrscheinlichkeitssignal ein erstes (Bg(t)) und ein zweites (Bb(t)) abgeleitetes Signal erzeugt, die jeweils zur Bestimmung des ersten und des zweiten Wahrscheinlichkeitssignals verwendet werden, wobei die abgeleiteten Signale die Wahrscheinlichkeiten des Momentanwerts des Wahrscheinlichkeitssignals darstellen, das jeweils mit dem ersten und dem zweiten Zustand verknüpft ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Steuerungseinrichtung die abgeleiteten Signale (Bg(t), Bb(t)) mittels einer Nachschlagtabelle (5) erzeugt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Steuerungseinrichtung die abgeleiteten Signale (Bg(t), Bb(t)) durch Berechnung als Funktion der Differenz zwischen dem Wahrscheinlichkeitssignal (l(t)) und jeweils gespeicherten Parametern, die typische Wahrscheinlichkeitswerte der beiden Zustände darstellen, berechnet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, bei der die Steuerungseinrichtung das erste und das zweite Wahrscheinlichkeitssignal aus den abgeleiteten Signalen mittels eines Viterbi-Algorithmus erzeugt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die außerdem eine Sprachdekodiereinrichtung (7, 8, 9) aufweist, die nur diejenigen Bits verarbeitet, für die durch das Entscheidungssignal (E(t)) angezeigt wird, daß sie während des ersten, vergleichsweise fehlerfreien Zustands empfangen wurden, um daraus ein Ausgabesprachsignal zu erzeugen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 zum Dekodieren digital kodierter Sprachsignale mit aufeinanderfolgenden Zeitrahmen, die Sprachparameter beinhalten, wobei die Sprachdekodiereinrichtung (7, 8, 9) eine Einrichtung (8) aufweist zum Speichern von Parametern, die auf das Entscheidungssignal (E(t)) anspricht, um einen Parameter, für den ein oder mehr Bits als fehlerhaft angezeigt werden, durch einen aus einem früheren Rahmen gespeicherten Parameter zu ersetzen.

10. Verfahren zum Empfangen eines modulierten Digitalsignals über einen Übertragungskanal, mit

(i) Empfangen einer Folge modulierter Symbole; und

(ii) Erzeugen für jedes Symbol eines Wahrscheinlichkeitssignals (l(t)), das die Zuverlässigkeit oder sonstiges des Signals für das Symbol angibt; gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:

(iii) Erzeugen für jedes Symbol eines ersten (Pg(t)) und eines zweiten (Pb(t)) Wahrscheinlichkeitssignals, die die Wahrscheinlichkeiten dafür anzeigen, daß sich der Kanal in einem Zustand, der ähnlich einem ersten, vergleichsweise fehlerfreien Zustand, bzw. einem zweiten, vergleichsweise fehlerbehafteten Zustand ist, befindet, wobei das erste Wahrscheinlichkeitssignal (Pg(t)) eine Funktion des Wahrscheinlichkeitssignals (l(t)) ist, das erste und das zweite Wahrscheinlichkeitssignal für zumindest ein weiteres der Symbole (Pg(t-1), Pb(t-1)) und erste gespeicherte Parameter (Agg, Abg) eine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit eines Zustandsübergangs darstellen, und wobei das zweite Wahrscheinlichkeitssignal (Pb(t)) eine Funktion des Wahrscheinlichkeitssignals (l(t)) ist, wobei das erste und das zweite Wahrscheinlichkeitssignal für zumindest ein weiteres der Symbole (Pg(t-1), Pg(t-1)) sowie zweite gespeicherte Parameter (Bbb, Bgb) eine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit eines Zustandsübergangs darstellen; und

(iv) Erzeugen eines Entscheidungssignals (E(t)) in Abhängigkeit von den relativen Beträgen des ersten und des zweiten Signals, das den abgeschätzten Zustand des Kanals anzeigt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die digitalen Signale digital kodierte Sprachsignale sind, wobei das Verfahren außerdem den Schritt des Verarbeitens lediglich derjenigen Bits der Bitfolge umfaßt, die aus Symbolen abgeleitet sind, die durch das Entscheidungssignal (E(t)) als im ersten, vergleichsweise fehlerfreien Zustand empfangen bezeichnet sind, um daraus Ausgabesprachsignale zu erzeugen.