Система связи с дельта-модуляцией, адаптивной к спектру речи

Система связи с дельта-модуляцией, адаптивной к спектру речи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

00 5584ll

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ссноз Советских

Социалистимеских

Республик (81) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.07.74 (21) 2042314/09 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 27.06.77 (51) М Кл Н 04J 3/00

Н ОЗК 13/22

Государственна,й комитет

Совета Министров СССР по делам иеобретений н открытий (53) УДК 621.395.44 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Пирогов, Ю. С. Мельников и С. П. Баронин (71) Заявитель (54) СИСТЕМА СВЯЗИ С ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИЕЙ, АДАПТИВНОЙ К УРОВНЮ РЕЧИ

Изобретение относится к электросвязи и может использоваться для дискретной передачи речевых сообщений, в автоматизированных системах с речевым ответом для сокращения объема памяти устройств хранения словаря.

Известна система связи с дельта-модуляцией, адаптивной к уровню речи, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные микрофон и фильтр верхних частот, последовательно соединенные детектор и фильтр нижних частот, блок модуляции, сумматоры и дельта-модулятор, а на приемной стороне — фильтр нижних частот, сумматор, амплитудно-импульсный модулятор, интегратор и усилитель (11.

Однако «непрерывная дельта-модуляция» при низких скоростях дает слишком заметные шумы квантования и, кроме того, наличие значительной некомпенсированной задержки в цепях формирования уровня приводит к искажениям при декодировании.

Цель изобретения — повышение качества воспроизведения речи при низких скоростях передачи информации.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемой системе связи с дельта-модуляцией, адаптивной к уровню речи, на передающей стороне введены дополнительные цепи из последовательно соединенных детектора и фильтра нижних частот и цепи из последовательно соединенных полосовых фильтров и компрессоров, через которые выход фильтра верхних частот подключен к входам детекторов и к входам первого сумматора, выход ко5 торого через второй сумматор подключен к входу дельта-модулятора, выходы фильтров нижних частот, кроме одного, который подключен к входу второго сумматора непосредственно, соединены с друп|ми входами второ10 го сумматора через блок модуляции, а на приемной стороне введены регистр сдвига, блок демодуляции и полосовые фильтры, при этом цепи из последовательно соединенных фильтров нижних частот, амплитудно-им)5 п .льсных модуляторов и полосовых фильтров подключены через последовательно соединенные сумматор и интегратор к входу усилителя, другие же входы амплитудно-импульсных модуляторов через регистр сдвига подключены к

20 входу одного фильтра нижних частот непосредственно, а к входам остальных фильтров нижних частот — через блок демодуляции.

Дельта-модулятор выполнен в виде последовательно соединенных компаратора и триггера, 25 выход которого через интегратор подключен к одному из входов компаратора, на другой вход которого подан сигнал с выхода второго сумматора. На передающей стороне блок модуляции выполнен по схеме амплитудных мо30 дуляторов, подключенных к выходам соответ558411

20 ствующих фильтров нижних частот, а на приемной стороне блок демодуляции выполнен в виде цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных полосового фильтра, на вход которого подан входной сигнал, и выпрямителя. На передающей стороне блок модуляции состоит из амплитудного модулятора, к одному из входов которого подключен выход сумматора, а к другому входу — выход фазового модулятора, при этом на входы сумматора и фазового модулятора поданы сигналы с выходов соответствующих фильтров нижних частот, а на приемной стороне блок демодуляции состоит из полосового фильтра, к выходу которого одновременно подключены фазовый детектор и последовательно соединенные выпрямитель и сумматор, при этом на вход полосового фильтра подан входной сигнал, а выходы сумматора и фазового детектора подключены к входам соответствующих фильтров нижних частот.

На фиг, 1 и 2 изображены структурные электрические схемы предложенной системы связи.

Система связи содержит (см. фиг. 1) на передающей стороне последовательно соединенные микрофон 1 и фильтр 2 верхних частот (ФВЧ), выход которого подключен к входу трех цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных полосового фильтра 3, компрессора 4, детектора 5 и фильтра 6 нижних частот, причем выходы компрессоров 4 также подключены к входам первого сумматора 7, выход которого через второй сумматор 8 подключен к входу дельтамодулятора 9, а выходы фильтров 6 нижних частот, кроме первого, который подключен к входу второго сумматора 8 непосредственно, соединены с другими входами второго сумматора 8 через блок модуляции 10. Дельта-модулятор 9 выполнен в виде последовательно соединенных компаратора 11 и триггера 12, выход которого через интегратор 13 подключен к одному из входов компаратора 11, на другой вход которого подан сигнал с выхода второго сумматора 8, а блок модуляции 10 выполнен по схеме амплитудных модуляторов 14, подключенных к выходам соответствующих фильтров 6 нижних частот.

На приемной стороне устройство содержит на входе регистр сдвига 15, блок демодуляции

16 и цепи из последовательно соединенных фильтра 17 нижних частот ФНЧ, амплитудноимпульсного модулятора 18 и полосового фильтра 19, выходы которых через последовательно соединенные сумматор 20 и интегратор

21 подключены к входу усилителя 22, другие входы амплитудно-импульсных (АМ) модуляторов 18 через регистр сдвига 15 подключены к входу одного фильтра 17 нижних частот непосредственно, а к входам остальных фильтров нижних частот через блок демодуляции

16, который выполнен в виде цепей, каждая

65 из которых состоит из последовательно соединенных полосового фильтра 23, на вход которого подан входной сигнал, и выпрямителя 24.

Система связи, изображенная на фиг. 2, отличается тем, что на передающей стороне блок модуляции 10 состоит из амплитудного модулятора 25, к одному из входов которого подключен выход сумматора 26, а к другому входу — выход фазового модулятора 27, а на приемной стороне блок демодуляции 16 состоит из полосового фильтра 28, к выходу которого одновременно подключены фазовый детектор 29 и последовательно соединенные выпрямитель 30 и сумматор 31, при этом на вход полосового фильтра 28 подан входной сигнал, а выходы сумматора 31 и фазового детектора 29 подключены к входам соответствующих фильтров 17 нижних частот.

Система связи с дельта-модуляцией, адаптивной к спектру речи, работает следующим образом (см, фиг. 1).

На передающей стороне речевой сигнал поступает на фильтр 2 верхних частот с частотой среза 300 Гц. Полоса частот ниже 300 Гц используется для уплотнения одним из известных способов нескольких (например, трех) узкополосных управляющих сигналов, несущих информацию о уровне речи. Уровень речи в каждой из информационных областей речевого спектра выделяется с помощью цепей, состоящих из полосового фильтра 3, компрессора 4, детектора 5 и фильтра 6 нижних частот (ФНЧ) . Сигналы с выходов компрессоров 4 суммируются в первом сумматоре 7, на выходе которого получается скомпрессированный по частотным полосам речевой сигнал.

Компрессия речевого сигнала обеспечивает работу устроиства в требуемом динамическом диапазоне изменения входного сигнала. Сигнал с выхода первого сумматора 7 складывается во втором сумматоре 8 с сигналом уровня речи в полосовом фильтре 3 и поступает на один из входов компаратора 11 дельта-модулятора 9. Кроме этого, полученный суммарный сигнал уплотняется дополнительно двумя сигналами уровней речи в остальных полосовых фильтрах 3. Эти сигналы модулируют по амплитуде две поднесущие ) и 1 (например, /<=60 i ö, ) =120 Гц), для чего используются йМ-модуляторы 14, выходы которых соединены со входами второго сумматора 8, а в устройстве на фиг. 2 упомянутые сигналы передаются на одной поднесущей f<, например, первый сигнал методом амплитудной модуляции, а второй — методом фазовой модуляции (ФМ). Сигнал с выхода фазового модулятора

27 в качестве несущей поступает на вход амплитудного модулятора 25, на другой вход которого с выхода сумматора 26 поступает сигнал уровня речи в полосовом фильтре 3 и напряжение смещения, которое обеспечивает на выходе амплитудного модулятора 25 сохранение несущей при отсутствии сигнала в полосовом фильтре 3.

558411

На приемной стороне (фиг, 1) дискретный сигнал подается на вход многоразрядного регистра сдвига 15, служащего для задержки дискретного сигнала на такое же время, на какое задерживаются сигналы уровней в сглаживающих фильтрах 6 и 17 нижних частот.

Кроме этого, дискретный сигнал подается на цепи восстановления сигналов уровней, первая из которых состоит из ФНЧ 17, а вторая и третья — из блока демодуляции 16 и ФНЧ

17. Сигналы уровней с выходов ФНЧ 17 управляют работой трех амплитудно-импульсных модуляторов 18, на другие входы которых в качестве коммутирующего напряжения подается дискретный сигнал с выхода регистра сдвига 15. Модулированные по уровню сигналы с выходов амплитудно-импульсных модуляторов 18 пропускаются через полосовые фильтры 19, суммируются в сумматоре 20 и подаются на интегратор 21 и звуковой усилитель 22. Приемная сторона (фиг. 2) отличается лишь блоком демодуляции 16 сигналов уровней второго и третьего полосовых фильтров 3. Сигнал уровня третьего полосового фильтра 3 выделяется с помощью фазового детектора 29. Отличие блока демодуляции сигнала уровня второго полосового фильтра заключается в добавлении сумматора 31, на который подается напряжение смещения, служащие для компенсации уровня несущей чатоты /ь

Система связи с дельта-модуляцией, адаптивной к спектру речи, позволяет снизить скорость передачи до 7 — 15 кбпт/с при сохранении приемлемого качества.

Формула изобретения

1. Система связи с дельта-модуляцией, адаптивной к уровню речи, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные микрофон и фильтр верхних частот, последовательно соединенные детектор и фильтр нижних частот, блок модуляции, сумматоры и дельта-модулятор, а па приемной стороне — фильтр нижних частот, сумматор, амплитудно-импульсный модулятор, интегратор и усилитель, о тл и ч а ю щ а я ся тем, что, с целью повышения качества воспроизведения речи при низких скоростях передачи информации, на передающей стороне введены дополнительные цепи из последовательно соединенных детектора и фильтра нижних частот и цепи из последовательно соединенных полосовых фильтров и компрессоров, через которые выход фильтра верхних частот подключен к входам детекторов и к входам первого суммато5

1О

Зэ

55 ра, выход которого через второй сумматор подключен к входу дельта-модулятора, Bbixoды фильтров нижних частот, кроме одного, который подключен к входу второго сумматора непосредственно, соединены с другпмп входами второго сумматора через блок модуляции, а на приемной стороне введены регистр сдвига, блок демодуляции п полосовые фильтры, при этом цепи из последовательно соединенных фильтров нижних частот, амплитудно-импульсных модуляторов и полосоьы фильтров подключены через последовательно соединенные сумматор и интегратор ко входу усилителя, другие же входы амплитудно-импульсных модуляторов через рсп1стр сдвш,l подкл 10 чен ы ко Вход1 ОднОГО ф 1lл ь1 р а н11жп11х частот непосредственно, а ко входам остальных фильтров нижних частот через блок демодуляции.

2. Система связи по п. 1, отл и ч а и ща яся тем, что дельта-модулятор выполнен в виде последовательно соединенных компаратора и триггера, выход которого через ш1тегратор подключен и одному пз входов компаратора, на другой вход которого подан сигнал с выхода второго сумматора.

3. Система связи по п. 1, о тл и ч а ю цая тем, что на передающей стороне блок модуляцш1 выполнен по схеме амплитудных модуляторов, подключенных к выходам соответствующих фильтров нижних частот, à íà пр11емной стороне блок демодуляции вьшолнен В

Вllде цепей, каждая из которых cocToiiт пз последов а тельно соединенных полосового фильтра, íà вход которого подан вход1 ой clllнал, и выпрямителя.

4. (I ic Teil a связи по п, 1, о т л и ч а ю щ а яся тем, что на передающей стороне олок моду.1яц111! cocToilT из амплитудн010 мод1ляlора, 1:. Одном iia ВХОДОВ IwOTOpurO подl,;110 1011

Выход сумматора, а к другому входу — выход фазового модулятора, при этом на входы с мматора и фазового модулятора поданы сигна;1ы с Выходов соответству10щ.IX ф„льтров н111кнпх частот, а на пр;1емной стороне олок демодуляции состоит из полосового ф1 льтра, к Вы«оду которого одноьременно подключены (llaзовый детектор и последо ательно сосд 01спные выпрямитель и сумматор, при эlом lia вход по.lÎcoB010 фильтра подан В: одно: сигнал, а выходы сл,мматора li фазовогo дете тора подк;llочены ко Входам cooTBcl cò 10щllх фильтров нижних частот.

11сточн11ки информации, принятые во Внимание прп экспертизе:

1. Статья Schindler Н. R. «Delta n10dulation» IEEE, Spectrum 1970., 7, 10, 69 — 78.

2 () Д ьсирегпный еиенал

/ мемед и ,Риг,!

Т «в 1

Г,, 1 ( а 5 Р i 2б 25 1Л

I 1

1 !

1

Г Дпсдели-iu еьзюл

Приемник

Изл. № 437 Гираж !077 По киисиое

Типогр;и ил, ир. Сапунова, 2

Ш1ИИПИ Заказ 1155/20 м

1 г г

7 1 1 3

Ю

С у i

Г 1 ! ! (1!

1 !