DE69529223T2 - Testverfahren - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf das Testen von Telekommunikationssystemen.
• Moderne Telekommunikationssysteme führen komplexe Operationen an den Signalen, die sie im Prozeß der Übertragung der Signale durch das Telekommunikationsnetz bearbeiten, aus, z. B. Digitalisierungs- und Komprimierungstechniken. Diese Operationen besitzen nichtlineare Wirkungen auf die Signaleingaben, wobei es folglich nicht möglich ist, die Wirkungen des Netzes durch die einzelne additive Wirkung jeder Komponente des Netzes zu modellieren. Insbesondere ist die Wirkung des Netzes auf Sprache nicht leicht durch das Erforschen seiner Wirkung auf ein einfaches Testsignal, wie z. B. eine Sinuswelle, ableitbar.
• Es sind verschiedene Verfahren des Ableitens von Testsignalen, die verallgemeinerte Spracheigenschaften nachahmen, erfunden worden (siehe z. B. die deutsche Patentschrift DE 3708002 (Telenorma), die europäische Patentschrift EP0567439 und die vom Anmelder der vorliegenden Erfindung veröffentlichten internationalen Patentanmeldungen WO94/00922 und WO95/01011), diese müssen aber alle bestimmte Bedingungen voraussetzen, wobei sie insbesondere die Verwendung vorgegebener Testsignale erfordern. Die Verwendung von Live-Verkehr (Echtzeit-Verkehr) als ein Testsignal für diese Tests würde unmöglich sein. Der Teststandort (der sich im Fall einer Interkontinentalverbindung viele Tausende Meilen von der Signalquelle entfernt befinden kann) muß Kenntnis vom Testsignal besitzen, so daß die Abweichungen vom Testsignal vom Testsignal selbst unterschieden werden können. Die Verwendung vorbereiteter Testsignale kann außerdem die Zusammenarbeit zwischen den Betreibern von zwei oder mehr Netzen erfordern. Außerdem ist irgendeine Leitung, die ein Sprachfrequenz-Testsignal überträgt, für die Verwendung durch einen umsatz- und gewinnbringenden Anruf nicht verfügbar, da der umsatz- und gewinnbringende Anruf den Test stören würde, wobei das Testsignal für die Teilnehmer des umsatz- und gewinnbringenden Anrufs hörbar sein würde.
• Es ist bekannt, Leitungen, die Live-Daten (die von Sprache verschieden sind) übertragen, zu testen, dies ist aber ein relativ einfaches Problem, weil die Informationsinhalte des Signals nur aus einem eingeschränkten Bereich der Signale (z. B. DTMF-Töne oder binäre Ziffern) bestehen, wobei es relativ leicht ist, die Elemente des Signals zu identifizieren, die von dieser erlaubten Menge abweichen. In derartigen Anordnungen wird das Vertrauen in die bekannten Formen der erlaubten Signale gesetzt.
• Die vorliegende Erfindung versucht, ein Verfahren zum Testen einer Leitung zu schaffen, während sie sich für das Übertragen von Live- Sprache in Gebrauch befindet. Es ist ein Testsystem bekannt, indem der Rauschabstand oder andere meßbare Charakteristiken des Systems bestimmt werden, indem Proben als Sprache oder als Rauschen klassifiziert werden, wobei die Eigenschaften jeder Probe verglichen werden. Dies ist in einem Artikel von David B. Ramsden in IEEE "Globecom 91", Seiten 1761 bis 1764, und im europäischen Patent 0565424 offenbart. Dies versucht jedoch nicht, die Eigenschaften des Sprachgehalts selbst zu messen.
• Obwohl das in der Signalquelle erzeugte Live-Sprachsignal am Testort nicht bekannt ist, sind bestimmte Charakteristiken des Signals bekannt, weil sie durch die Tatsache eingeschränkt sind, daß das Signal Sprache ist, wobei es deshalb bestimmte Eigenschaften besitzt, die für Sprache typisch sind. Diese Eigenschaften sind zwischen den Sprechern nicht vollständig invariant, sie variieren aber innerhalb bekannter statistischer Verteilungen. Zuverlässige Messungen der Eigenschaften des Netzes können erhalten werden, indem eine Anzahl derartiger Charakteristiken und/oder eine Anzahl verschiedener Sprecher unter Verwendung der gleichen Leitung bei verschiedenen Anrufen gemessen werden. Diese Charakteristiken enthalten:
• 1. Pseudodeterministische Charakteristiken. Verschiedene Sprecher verwenden infolge linguistischer Unterschiede verschiedene Vokalklänge, diese fallen aber in eine kleine wohldefinierte Gruppe, weil der Kehlkopf und Stimmapparat des Menschen nur einen eingeschränkten Bereich von Vokalklängen erzeugen kann, deren spektrale Struktur über alle Sprecher konsistent ist. Die Analyse des tatsächlichen spektralen Gehalts der Vokale in einem Signal kann die durch das Telekommunikationssystem eingefügten Verzerrungen identifizieren. Es ist die Absicht des Anmelders, eine Ausscheidungsanmeldung einzureichen, in der derartige Charakteristiken in einem Verfahren der Analyse der Charakteristiken eines Telekommunikationssystems verwendet werden, das die Eigenschaften eines durch eine getestete Leitung übertragenen Sprachsignals mißt, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
• Überwachen des Sprachsignals nach Signalformen, die Annäherungen an eine vorgegebene spektrale Signatur besitzen, die ihrer Natur nach im wesentlichen invariant zwischen einzelnen Sprechern ist, Identifizieren der Abweichungen von der spektralen Signatur und dadurch Identifizieren der dem Signal durch das System aufgezwungenen Eigenschaften.
• Diese Ausscheidungsanmeldung wird außerdem Ansprüche für eine Vorrichtung für die Analyse der Charakteristiken eines Telekommunikationssysteme enthalten, die die Eigenschaften eines durch eine getestete Leitung übertragenen Sprachsignals mißt, wobei sie umfaßt:
• Mittel, die das Signal nach Signalformen überwachen, die Annäherungen an eine vorgegebene spektrale Signatur besitzen, die ihrer Natur nach im wesentlichen invariant zwischen einzelnen Sprechern ist, Mittel, die Abweichungen von der Charakteristik in dem Signal erfassen, und Mittel, die dadurch die dem Signal durch das System aufgezwungenen Eigenschaften identifizieren.
• 2. Grobe Charakteristiken. Eine Anzahl der Merkmale der Dialogsprache kann verwendet werden, um Schwierigkeiten zu identifizieren, die Sprecher besitzen können, um einander zu verstehen. Falls z. B. die Sprecher untereinander nicht glatt wechseln, sondern durcheinander sprechen, kann dies Schwierigkeiten, einander zu hören, oder ein Durcheinander darüber, wer an der Reihe ist, anzeigen. Falls einige Anrufe auf einem gegebenen Leitweg ungewöhnlich kurz sind, kann dies außerdem eine fehlerhafte Leitung anzeigen, da die Anwender an wesentlichen Punkten des Anrufs steckenbleiben oder insgesamt aufgeben und den Anruf beenden, möglicherweise, um in der Hoffnung, eine deutlichere Leitung im zweiten Versuch zu erhalten, neu zu wählen.
• 3. Bekannte Nichtsprachsignale. Bestimmte Signaltypen besitzen charakteristische Klänge, die ein Sprachsignal begleitend nicht gefunden werden sollten, z. B. ein Rückkopplungsheulen oder Datensignale von einer gekreuzten Leitung.
• 4. Konsistent variierende Charakteristiken. Bestimmte Eigenschaften der Sprache variieren in bezug auf bestimmte andere Eigenschaften in einer konsistenten Weise. Falls eine dieser Eigenschaften am Testort meßbar ist, kann der Wert der anderen Eigenschaft aus ihr abgeleitet werden, obwohl er nicht direkt meßbar ist. Ein Beispiel einer derartigen Beziehung ist die spektrale Variation stimmhafter Reibelaute entsprechend der absoluten Lautstärke der Stimme des Sprechers. Die Reibelaute sind diejenigen Töne, die erzeugt werden, wenn der Luftstrom zwischen zwei dicht beabstandete Artikulatoren gezwungen wird. Sie werden im internationalen phonetischen Alphabet durch die Symbole repräsentiert, die in der Tabelle nach Fig. 6 gezeigt sind. Die spektralen Gehalte der Reibelaute variieren mit der Lautstärke (dem Lautstärkepegel), mit dem der Sprecher spricht, wobei diese Variation über die Population der Sprecher konsistent ist. Dieser spektrale Gehalt kann deshalb den absoluten Pegel anzeigen, mit dem der Sprecher spricht. Der in dieser Weise geschätzte absolute Stimmpegel kann mit der empfangenen Signalstärke verglichen werden, um die Verluste im Telekommunikationssystem zu berechnen. Der in dieser Weise geschätzte Stimmpegel des Sprechers kann außerdem ein nützlicher Indikator der Signalqualität auf dem Rückweg sein, wie sie durch den Sprecher wahrgenommen wird, da eine Person, die ein leises Signal hört, dazu neigen wird, lauter zu sprechen.
• Die vorliegende Erfindung macht von der letzten dieser Klassen der Charakteristiken Gebrauch. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren für die Analyse von Charakteristiken eines Telekommunikationssystems durch Messen von Eigenschaften eines auf einer getesteten Leitung übertragenen Anrufs geschaffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
• Identifizieren eines Teils des bei einem Testpunkt empfangenen Sprachsignals, der eine erste Eigenschaft besitzt, die sich in einer vorgegebenen Beziehung zu einer zweiten Eigenschaft ändert, wobei die Beziehung ihrer Natur nach zwischen einzelnen Sprechern im wesentlichen invariant ist,
• Erfassen von Abweichungen von dieser Beziehung in dem empfangenen Signal und Schätzen der Eigenschaften des ursprünglichen Sprachsignals hieraus; und
• Identifizieren von Eigenschaften, die dem Signal durch das System aufgezwungen werden, indem das empfangene Signal mit den geschätzten Eigenschaften des ursprünglichen Signals verglichen wird.
• Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung für die Analyse von Charakteristiken eines Telekommunikationssystems durch Messen von Eigenschaften eines von einer getesteten Leitung übertragenen Anrufs geschaffen, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: Mittel, die einen Teil des bei einem Testpunkt (10) empfangenen Sprachsignals identifizieren, der eine erste Eigenschaft besitzt, die sich in einer vorgegebenen Beziehung zu einer zweiten Eigenschaft ändert, wobei die Beziehung ihrer Natur nach zwischen einzelnen Sprechern im wesentlichen invariant ist; Mittel, die Abweichungen von dieser Beziehung in dem empfangenen Signal erfassen; und Mittel, die die Eigenschaften des ursprünglichen Sprachsignals hieraus schätzen und dadurch Eigenschaften identifizieren, die dem Signal durch das System aufgezwungen werden, indem sie das empfangene Signal mit den geschätzten Eigenschaften des ursprünglichen Signals vergleichen.
• Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, worin:
• Fig. 1 die für den Betrieb gemäß der Erfindung geeignete Vorrichtung zeigt, um eine Leitung, die ein Telephongespräch überträgt, zu überwachen;
• Fig. 2 einen Ablaufplan für ein Verfahren gemäß der Erfindung zeigt;
• Fig. 3a bis 5b verschiedene Signalmessungen zeigen, die beim Ausführen der Erfindung vorgenommen worden sind;
• Fig. 6 eine Tabelle ist, die die Symbole des internationalen phonetischen Standardalphabets für die Reibelaute zeigt;
• Fig. 7 einen Ablaufplan für einen weiteren durch die Vorrichtung nach Fig. 1 ausgeführten Prozeß zeigt;
• Fig. 8 einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 ausführlicher zeigt; und
• Fig. 9 einen Ablaufplan für einen weiteren durch die Vorrichtung nach Fig. 1 ausgeführten Prozeß zeigt.
• In Fig. 1 überträgt eine Telephonleitung 1 ein Gespräch zwischen den Sprechern 2 und 3. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, umfaßt die Telephonleitung zwei Kanäle 1a, 1b. Das Telephonsystem führt verschiedene Operationen am Signal aus, die durch die Netzelemente 4, 5, 7 und 8 repräsentiert werden. Die Elemente 4 und 5 können z. B. die Analog- Digital- und die Digital-Analog-Umsetzer für eine digitale Verbindung 6 sein, während die Elemente 7 und 8 die Modulatoren/Demodulatoren für eine Funkverbindung 9 sein können.
• Die Telephonverbindung 1 wird durch eine Überwachungsvorrichtung 10 überwacht. Einige Messungen können die getrennte Überwachung der Kanäle 1a, 1b erfordern, wie durch die Überwachungseinrichtungen 10a, 10b in Fig. 8 gezeigt ist.
• In der Ausführungsform nach Fig. 1 werden vier Signaleigenschaften gemessen. Der Meßweg 11, 12, 13, 14 schafft gemäß der Erfindung einen Schätzwert der Dämpfung zwischen dem Sprecher 2 und der Überwachungseinrichtung 10. Andere Meßwege messen andere Eigenschaften, z. B. identifiziert der Weg 16, 16a, 17 die charakteristischen Verzerrungen, der Meßweg 18, der eine Kombiniereinrichtung 181 und einen Zeitgeber 182 umfaßt, identifiziert Gegensprechen, während der Meßweg 19, 19a charakteristische Nichtsprachsignale identifiziert. Alle vier Meßwege stellen an der Ausgangsvorrichtung 15, die allen Wegen gemeinsam ist, eine Ausgabe bereit.
• Es ist festgestellt worden, daß der spektrale Hochfrequenzgehalt der Reibelaute mit dem Schallpegel des Sprechers zunimmt, wobei diese Variation über einen weiten Bereich von Sprechern konsistent ist. Der spektrale Gehalt der Reibelaute kann folglich als ein Maß des Schallpegels verwendet werden, mit dem der Sprecher spricht. Der erste Meßweg nutzt diese Eigenschaft aus. Das Signal wird durch die Überwachungseinrichtung 10 abgetastet, wobei die Proben in einer Identifiziereinrichtung 11 durch Spektralanalyse analysiert werden, um die Reibelaute im Sprachsignal zu identifizieren. Ein Analysator 12 analysiert den spektralen Gehalt der in der Identifiziereinrichtung 11 identifizierten Reibelaute ausführlicher und erzeugt ein Ausgangssignal, das den geschätzten Schallpegel des Sprechers anzeigt. Die Identifiziereinrichtung 11 verwendet Filter für hohe und tiefe Frequenzen, um die Reibelaute zu identifizieren, wie im folgenden ausführlicher beschrieben ist, wobei die geeigneten Reibelaute durch den Analysator 12 analysiert werden.
• Ein Sensor 13 erfaßt den Signalpegel im überwachten Signal. Dieses Signal wird im Komparator 14 mit dem Ausgangssignal des Analysators 12 verglichen. Dieser Wert wird zur Ausgangsvorrichtung 15 geleitet.
• Nun wird ein Beispiel dieses Systems im Betrieb unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 6 beschrieben. Fig. 2 zeigt einen Ablaufplan für den Betrieb des Systems, um den Stimmpegel zu messen. Der Prozeß umfaßt zuerst das Identifizieren der stimmlosen Reibelaute in der Sprache und dann das Analysieren des spektralen Gehalts dieser Reibelaute. Der Prozeß macht von der Identifiziereinrichtung 11 und dem Analysator 12 Gebrauch, um ein Ausgangssignal für den Komparator 14 bereitzustellen.
• Die als "Reibelaute" bekannten Phoneme (die in Fig. 6 aufgelistet sind) sind in zwei Hauptklassen gruppiert. Ein stimmloser Reibelaut, wie z. B. diejenigen, die im folgenden Beispiel verwendet werden, besitzt eine große stimmlose Komponente (Hochfrequenzkomponente) und eine kleine stimmhafte Komponente (Niederfrequenzkomponente). Im Gegensatz besitzt ein stimmhafter Reibelaut große stimmhafte und stimmlose Komponenten. Die Tonhöhe einer gegebenen stimmhaften Komponente wird von Sprecher zu Sprecher variieren. Die Affrikata sind eine spezielle Klasse der Reibelaute, die mit einem geschlossenen Stimmapparat beginnen. Anderen stimmhaften Phonemen (z. B. den Vokalen und den Nasalen) fehlt eine (stimmlose) Hochfrequenzkomponente. Weitere Einzelheiten über die Klassifikation der Phoneme können in Standardwerken gefunden werden, wie z. B. "Mechanisms of Speech Recognition" von W. A. Ainsworth; Pergamon Press (1. Auflage 1976), ISBN 0080203957.
• In dieser beispielhaften Anordnung wird in das System Sprache eingegeben (Schritt 20, Fig. 2). Eine Probe der Sprache mit 4 Sekunden Dauer wird für die Analyse gespeichert (Schritt 21). Eine Niederfrequenzkomponente wird extrahiert (Schritt 22), wobei der Wert des RMS-Pegels der Komponente für jede 25-Millisekunden- Periode der Probe bestimmt wird (Schritt 23). Ähnlich wird eine Hochfrequenzkomponente extrahiert (Schritt 24), wobei ein Wert des RMS-Pegels dieser Komponente für jede 25-Millisekunden-Periode der Probe bestimmt wird (Schritt 25). Die Periode mit dem maximalen RMS-Wert für die Hochfrequenzkomponente wird identifiziert (26), wobei die Adresse dieses Wertes verwendet wird, um den entsprechenden RSM-Wert für die Niederfrequenzkomponente zu identifizieren (27). Das Verhältnis der zwei Werte wird dann berechnet (Schritt 28). Falls die Hochfrequenzkomponente einen RMS-Wert besitzt, der kleiner als das doppelte des RMS-Wertes der Niederfrequenzkomponente ist, wird er abgewiesen, da er kein stimmloser Reibelaut ist (Schritt 29). Dieser Bereich der Probe wird dann auf null gesetzt (Schritt 30), wobei ein neues Maximum identifiziert wird (Schritt 26).
• Wenn die charakteristische Signatur eines stimmlosen Reibelautes (eine Hochfrequenzkomponente mit einem RMS-Wert, der mehr als das Doppelte der Niederfrequenzkomponente ist) im Schritt 29 identifiziert wird, wird die relevante 25-Millisekunden-Periode nach dem spektralen Gehalt analysiert (Schritt 31). Dieses Ergebnis wird gespeichert (Schritt 32), wobei der Prozeß für eine Anzahl von Proben wiederholt wird, um eine Anzahl einzelner Messungen des spektralen Gehalts aufzubauen. Ein gewichteter Mittelwert aller ausgewählten Abtastwerte wird dann bestimmt (Schritt 33), aus dem unter Verwendung der bekannten Beziehungen zwischen dem spektralen Gehalt der Reibelaute und dem Stimmpegel des Sprechers der tatsächliche Stimmpegel des Sprechers geschätzt werden kann (Schritt 34).
• Die Fig. 3a bis 5b veranschaulichen, wie sich eine Eigenschaft der Sprache, und insbesondere der spektrale Gehalt eines stimmlosen Reibelauts (oder, wie in diesem Beispiel, der stimmlose Teil eines stimmhaften Reibelauts) sich mit dem Stimmpegel ändern kann. Es wird für den Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich sein, daß die stimmhaften Reibelaute außerdem verwendet werden könnten, um den Stimmpegel zu identifizieren, weil sich der stimmlose Teil des Reibelauts in der gleichen Weise verhält. Ein stimmhafter Reibelaut kann durch einen großen RMS-Wert sowohl in den stimmhaften als auch den stimmlosen Spektralbereichen identifiziert werden. In den Fig. 3a und 3b stellt die horizontale Achse die Zeit (in Einheiten von 25 Millisekunden) dar, während die vertikale Achse die RMS-Amplitude (gemittelt über 25 Millisekunden) darstellt. Fig. 3a zeigt eine stimmlose Komponente (Hochfrequenzkomponente) einer Sprachprobe (obere graphische Darstellung) und die stimmhafte Komponente (Niederfrequenzkomponente) derselben Probe (untere graphische Darstellung) eines Sprechers dar, der die Passage "He was reported to be a prisoner of war" aufsagt. Das mit 'X' markierte Segment, das dem 's' von "was" entspricht, besitzt für die stimmlose Komponente einen sehr hohen RMS-Pegel und für die stimmhafte Komponente einen sehr niedrigen RMS-Pegel. Die Signalform für dieses Segment ist, wenn sie gedehnt wird, so, wie sie in Fig. 4a gezeigt ist, während das Leistungsspektrum in Fig. 5a gezeigt ist.
• In Fig. 4a (und in Fig. 4b darunter) stellt die horizontale Achse abermals die Zeit in Einheiten von 1/400 der Einheiten in den Fig. 3a und 3b (d. h. 0,0625 Millisekunden/Teilung) dar. Die vertikale Achse stellt die Amplitude in Einheiten von 0,1 mV dar.
• In Fig. 5a (und in Fig. 5b darunter) stellt die horizontale Achse die Frequenz in einer logarithmischen Skala von 2 kHz bis 6 kHz dar. Die vertikale Achse stellt die Leistung in einer expotentiellen (antilogarithmischen) Skala dar, die Einheiten sind der Antilogarithmus der Signalstärke (in dB/20).
• Entsprechende graphische Darstellungen zu denjenigen in den Fig. 3a, 4a und 5a sind in den Fig. 3b, 4b und 5b für eine Probe desselben Sprechers gezeigt, der die gleiche Passage lauter aufsagt. Es ist zu sehen, daß das Leistungsspektrum (Fig. 5b) mehr Hochfrequenzkomponenten besitzt.
• In dieser Probe ist ein anderer Fall eines Reibelauts (das 's' aus 'prisoner', das als das Segment 'y' in Fig. 3b gekennzeichnet ist) als der maximale Wert der stimmlosen Komponente identifiziert worden.
• Es ist festgestellt worden, daß die Wechselbeziehung zwischen dem spektralen Gehalt der Reibelaute und dem Stimmpegel des Sprechers ausreichend sowohl vom einzelnen Sprecher als auch vom gesprochenen Reibelaut unabhängig ist. Sobald die Reibelaute identifiziert worden sind, kann deshalb ihr spektraler Gehalt ohne irgendeine frühere Kenntnis des Sprechers oder der Inhalte der Sprache als eine Anzeige des Stimmpegels verwendet werden.
• Ebenso wie die Eigenschaften, die in dem Verfahren gemäß der Erfindung analysiert werden können (Weg 11, 12, 13, 14), werden nun die repräsentativen Beispiele, die den anderen drei Wegen entsprechen, auf die oben Bezug genommen worden ist, beschrieben.
• In den Fig. 1 und 7 wird im zweiten Weg, der gemäß der Erfindung der beantragten Ausscheidungsanmeldung arbeitet, das Signal wie vorher durch die Überwachungseinrichtung 10 periodisch überwacht (Schritt 40). Eine Spektralidentifiziereinrichtung 16 ist beschaffen, um von der Überwachungseinrichtung 10 die Signalformen zu identifizieren und zu extrahieren, die die Charakteristiken gegebener Vokalklänge besitzen, die durch den Vergleich mit einer Bibliothek derartiger Signalformen 16a identifiziert worden sind (Schritt 41). Die Form der Signalform und folglich die allgemeine spektrale Form eines gegebenen Vokalklangs ist über einen weiten Bereich von Sprechern konsistent, obwohl verschiedene Sprecher verschiedene Mittenfrequenzen verwenden.
• In der Praxis können die Signalformen durch die Analyse des erzeugten Spektrums erkannt werden. Die Signalform und das Frequenzspektrum stehen durch das Verfahren der Fourier-Transformation in Beziehung, das wohlbekannt ist.
• Wenn die Identifiziereinrichtung 16 eine Signalform-Charakteristik von einem der Vokalklänge identifiziert, für dessen Identifizierung sie beschaffen ist (Schritt 42), analysiert dann ein Analysator 17 die Signalform ausführlicher. Er wird z. B. nach einer großen Hochfrequenzkomponente suchen, die die Spitzenbegrenzung anzeigt (Schritt 43). Diese charakteristischen Verzerrungen werden für den Ausgang 15 gekennzeichnet (Schritt 44). Der Analysator 17 analysiert die durch die Überwachungseinrichtung 10 erfaßten Signalformen, um den Wert einer Eigenschaft des Signals zu bestimmen, die über alle Sprecher konsistent ist, und um deshalb die durch die Elemente 4, 5, 6 oder 7, 8, 9 auferlegte Änderung in dieser Eigenschaft zu messen.
• Die Auflösung der Identifiziereinrichtung 16 muß ausreichend grob sein, um nicht nur mit den natürlichen Variationen zwischen verschiedenen Sprechern zurechtzukommen, sondern um außerdem den erforderlichen Vokalklang zu identifizieren, selbst wenn er verzerrt worden ist. Selbstverständlich kann in extremen Fällen die Verzerrung zu groß sein, damit das Signal als Sprache zu erkennen ist. Falls eine vorgeschriebene Dauer des Signals keine sprachähnlichen Segmente oder weniger als eine vorgegebene minimale Anzahl von ihnen liefert, kann das Vorhandensein eines sehr hohen Verzerrungspegels abgeleitet werden. Um diese Situation zu erfassen, wird ein Zähler N jedesmal um 1 inkrementiert, wenn der Anpassungsprozeß 42 scheitert, um einen der Vokalklänge zu identifizieren (Schritt 45), wobei er jedesmal, wenn eine Übereinstimmung identifiziert wird, auf null zurückgesetzt wird (Schritt 46). Falls der Wert von N einen vorgegebenen Wert (MAX) erreicht, wird dies dem Ausgang 15 gemeldet, da dies eine sehr schlechte Verzerrung anzeigt (Schritt 47).
• In Fig. 8 sind die Überwachungseinrichtung 10 und der Detektor 18 ausführlicher gezeigt. Die Überwachungseinrichtung 10 umfaßt zwei Detektoren 10a, 10b, wobei jeder den Verkehr in einem der zwei Kanäle (1a und 1b) abtastet, die die doppeltgerichtete Verbindung 1 bilden. Die Abtastwerte von den zwei Detektoren 10a, 10b werden durch eine Kombiniereinrichtung (das Koinzidenzgatter 181, effektiv ein Exklusiv-ODER-Gatter und ein Inverter) gespeist, die nur ein Ausgangssignal erzeugt, wenn beide Detektoren 1a, 1b das gleiche Ausgangssignal erzeugen. Das Ausgangssignal der Kombiniereinrichtung 181 steuert einen Zeitgeber 182. Falls der Zeitgeber 182 ein Eingangssignal von der Kombiniereinrichtung 181 länger als eine vorgegebene Periode empfängt, bewirkt dies, daß zur Ausgabevorrichtung 15 ein Alarm gesendet wird. Dieses System identifiziert, wenn zwei Sprachsignale über die gleiche Leitung übertragen werden, indem es das Vorhandensein von gleichzeitiger Sprache sowohl auf dem Kanal für den abgehenden Verkehr als auch auf dem Kanal für den Rückverkehr erfaßt. Diese Situation tritt in einer normalen Unterhaltung während ausgedehnter Perioden nicht auf, wobei ihr Auftreten länger als eine kurze Zeit anzeigt, daß wenigstens einer der Sprecher den anderen nicht hören kann, selbst wenn beide am Meßpunkt deutlich sein können. Dies deutet offensichtlich daraufhin, daß es einen Leitungsfehler gibt. Ähnlich kann gleichzeitige Ruhe von beiden Teilnehmern ebenfalls das gleiche Problem anzeigen, da ein Teilnehmer vergeblich darauf wartet, daß der andere spricht. Der Detektor 18 überwacht diese Situation und sendet, sollte sie für eine durch den Zeitgeber 182 festgestellte Periode fortdauern, einen Alarm an den Ausgang 15.
• Das veranschaulichte Koinzidenzgatter 181 kann durch ein UND- Gatter ersetzt sein, falls es nicht erforderlich ist, gleichzeitige Ruhe von beiden Teilnehmern zu erfassen.
• In den Fig. 1 und 9 kann ein vierter Weg, der abermals das Signal von der Überwachungseinrichtung 10 verwendet, beschaffen sein, um eine weitere spektrale Identifiziereinrichtung 19 zu verwenden, um charakteristische Nichtsprachsignale zu identifizieren, die in einer Leitung nicht auftreten sollten, die gegenwärtig Sprache überträgt. Das Signal wird wie vorher periodisch durch die Überwachungseinrichtung 10 abgetastet (Schritt 50). Die spektrale Identifiziereinrichtung 19 ist beschaffen, um von der Überwachungseinrichtung 10 Signalformen zu identifizieren und zu extrahieren, die die Charakteristiken gegebener Nichtsprachklänge besitzen, die durch den Vergleich mit einer Bibliothek 19a derartiger Signalformen identifiziert werden (Schritt S1). Wenn die Identifiziereinrichtung 19 eine Signalform-Charakteristik von einem der Vokalklänge identifiziert, für dessen Identifizierung sie beschaffen ist, (Schritt S2), wird dies an den Ausgang 15 gemeldet (Schritt S4). Die Identifiziereinrichtung 19 kann z. B. konfiguriert sein, um die spektralen Signaturen von Faksimile-Übertragungen oder die des akustischen Rückkopplungsheulens zu erkennen. Das Vorhandensein derartiger Signaturen wird zur Ausgangsvorrichtung 15 gemeldet. Diese Meldung kann ein Maß der Stärke dieser Störung enthalten.
• Faksimile-Übertragungen können absichtlich auf einer Leitung auftreten, die normalerweise Sprache überträgt, obwohl sie auf der gleichen Leitung nicht gleichzeitig auftreten sollten. Es ist deshalb geeignet, einen zusätzlichen Test auszuführen, um zu überprüfen, ob außerdem Sprache vorhanden ist.
• Die Stärke des durch einen Sprecher erzeugten Signals, wie sie durch den Analysator 12 im ersten Weg gemessen wird, kann als eine Anzeige der Signalstärke im Kanal für den Rückverkehr verwendet werden, die vom Sprecher wahrgenommen wird, andere Faktoren, wie z. B. das Raumgeräusch oder eine Störung in der Leitung, können aber bewirken, daß der Sprecher lauter spricht. Diese anderen Klänge können unter Verwendung des Detektors 19 identifizierbar sein.
• Die Überwachungseinrichtung 10 beseitigt das Signal nicht, wobei sie auch keinerlei Signal der Leitung aufzwingt. Deshalb kann die Leitung verwendet werden, um eine Live-Unterhaltung zu übertragen, während sie getestet wird. Es sind keine Informationen über das Signal erforderlich, obwohl, falls die Leitung für Nichtsprachübertragungen (z. B. Faksimile) verwendet werden kann, die Überwachungseinrichtung 10 einen einleitenden Schritt ausführen sollte, um zu überprüfen, ob die Übertragung Sprache ist oder nicht.
• Das System kann einen Teil eines Leitungstestsystems bilden, in dem die einzelnen Leitungen (durch nicht gezeigte Mittel) abgetastet werden, um diejenigen zu finden, die Sprache übertragen, da diese von denjenigen, die Daten übertragen, oder den Leitungen, die gegenwärtig nicht in Gebrauch sind, verschieden sind, wobei dann die Überwachungseinrichtung 10 sequentiell in die Sprache übertragenden Leitungen geschaltet wird, um die Qualität aller derartigen Leitungen zu überwachen.
• Die Ausgangsvorrichtung 15 kann in einer Vielzahl von Arten verwendet werden. Sie kann z. B. verwendet werden, um das Telekommunikationssystem zu steuern, um den Pegel in annehmbare Grenzen zu bringen. Die Ausgangsvorrichtung 15 kann dem Netz-Aufseher ein Signal bereitstellen, um ihn oder sie bezüglich einer Leitung zu alarmieren, die außerhalb spezifizierter Grenzen arbeitet. Alternativ kann die Ausgangsvorrichtung 15 die Vermittlung im Netz steuern, um den Anruf zwischen den Sprechern 2, 3 zu einem anderen Leitweg zu übertragen, auf dem die Leitungsqualität besser sein kann.
• Es können andere Eigenschaften als diejenigen, die oben ausführlich beschrieben worden sind, überwacht werden. Es kann z. B. die Dauer der Anrufe unter Verwendung eines speziellen Kanals überwacht werden. Sollte eine große Anzahl sehr kurzer Anrufe aufgezeichnet werden, kann dies verwendet werden, um einen Alarm zum Ausgang 15 auszulösen, da es wahrscheinlich ist, daß derartige Anrufe infolge einiger Schwierigkeiten, die die Anwender erfahren haben, durch die Anwender aufgegeben worden sind. Eine Folge derartiger Aufgaben durch verschiedene Anrufer, die den gleichen Kanal verwenden, zeigt an, daß das Problem im Kanal selbst vorhanden ist.

Claims (11)

1. Verfahren für die Analyse von Charakteristiken eines Telekommunikationssystems (4, 5, 6, 7, 8, 9) durch Messen von Eigenschaften eines auf einer getesteten Leitung übertragenen Anrufs (1), dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Identifizieren eines Teils des bei einem Testpunkt (10) empfangenen Sprachsignals, der eine erste Eigenschaft besitzt, die sich in einer vorgegebenen Beziehung zu einer zweiten Eigenschaft ändert, wobei die Beziehung ihrer Natur nach zwischen einzelnen Sprechern im wesentlichen invariant ist,

Erfassen von Abweichungen von dieser Beziehung in dem empfangenen Signal und Schätzen der Eigenschaften des ursprünglichen Sprachsignals hieraus; und

Identifizieren von Eigenschaften, die dem Signal durch das System aufgezwungen werden, indem das empfangene Signal mit den geschätzten Eigenschaften des ursprünglichen Signals verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Eigenschaft des ursprünglichen Sprachsignals der Absolutpegel der Sprache ist und die gemessene Eigenschaft eine sprecherunabhängige Funktion des Absolutpegels ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die sprecherunabhängige Funktion die Beziehung zwischen dem spektralen Gehalt der stimmlosen Reibelaute in der Sprache und dem Absolutpegel ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der gemessene absolute Schallpegel, der auf diese Weise bestimmt wird, mit der Signalstärke am Testort (10) verglichen wird.

5. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem in einem Anfangsschritt der von mehreren Leitungen übertragene Verkehr für jede Leitung sequentiell überwacht wird, um festzustellen, ob Sprache übertragen wird, wobei die nachfolgenden Schritte auf einer Leitung ausgeführt werden, auf der Sprache festgestellt worden ist.

6. Vorrichtung für die Analyse von Charakteristiken eines Telekommunikationssystems (4, 5, 6, 7, 8, 9) durch Messen von Eigenschaften eines von einer getesteten Leitung (1) übertragenen Anrufs, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: Mittel (11), die einen Teil des bei einem Testpunkt (10) empfangenen Sprachsignals identifizieren, der eine erste Eigenschaft besitzt, die sich in einer vorgegebenen Beziehung zu einer zweiten Eigenschaft ändert, wobei die Beziehung ihrer Natur nach zwischen einzelnen Sprechern im wesentlichen invariant ist; Mittel (12, 13, 14), die Abweichungen von dieser Beziehung in dem empfangenen Signal erfassen; und Mittel (15), die die Eigenschaften des ursprünglichen Sprachsignals hieraus schätzen und dadurch Eigenschaften identifizieren, die dem Signal durch das System aufgezwungen werden, indem sie das empfangene Signal mit den geschätzten Eigenschaften des ursprünglichen Signals vergleichen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, die Mittel (11, 12), die eine sprecherunabhängige Funktion der absoluten Sprachamplitude messen, sowie Mittel, die hieraus die absolute Lautstärke der Sprache bestimmen, umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die sprecherunabhängige Funktion die Beziehung zwischen dem spektralen Gehalt der stimmlosen Reibelaute in der Sprache und dem Absolutpegel ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, die ferner Mittel (14) umfaßt, die den absoluten Schallpegel, der auf diese Weise bestimmt wurde, mit der Signalstärke am Testort vergleichen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, die ferner Mittel (10), die den von mehreren Leitungen übertragenen Verkehr für jede Leitung sequentiell überwachen, um festzustellen, ob Sprache übertragen wird, und Mittel, die die Vorrichtung so steuern, daß die Eigenschaften auf einer Leitung, auf der Sprache festgestellt worden ist, gemessen werden, umfaßt.

11. Netzmanagementsystem für ein Telekommunikationssystem, das eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 umfaßt und Mittel (1 S), die hieraus ein Ausgangssignal ableiten, das die Signalqualität angibt, die sich aus der Verwendung einzelner Elemente des Systems ergibt, sowie Mittel umfaßt, die das Netz in Reaktion auf die abgeleitete Signalqualität steuern, um die Verwendung von Elementen, mit denen eine geringe Signalqualität einhergeht, zu minimieren.