Дельта-кодек Советский патент 1990 года по МПК H04J13/02 

ел ел ю

со

00

со

Изобретение относится к технике телефонной связи. Цель изобретения - повышение разборчивости речи. Дельта-кодек содержит вычитающий блок 1, квантователи 2, 14, 16, 18 и 21, дискретизатор 3, фильтры 4 и 5 речи, перемножители 6, 8, 9, 10, 15 и 20, фильтры 7 и 11 низких частот, фильтр 12 шума, сумматор 13, блоки 17 и 19 возведения в квадрат, цифровой канал 22 связи, тракт 25 речи передающей части и тракт 26 речи приемной части. Цель достигается путем обеспечения компенсации акустического шума на передающей стороне. 2 ил.

фиг.1

Изобретение относится к технике телефонной связи и может быть использовано в системах с дельта-модуляцией для передачи и приема речевых сообщений в цифровой форме.

Цель изобретения - повышение разборчивости речи путем компенсации акустического шума на передающей стороне .

На фиг. 1 показана структурная схема дельта-кодека; на фиг. 2 - временные диаграммы работы дельта-кодека.

Дельта-кодек содержит вычитающий блок 1, первый квантователь 2, дис- критизатор 3, первый фильтр 4 речи, второй фильтр 5 речи, первьй перемножитель 6, первый фильтр 7 низких частот, второй перемножитель 8, третий

перемножитель 9, четвертый перемножи- 20 экстРаполированные значения сигнала

шума. Фильтр 12 шума имеет амплитудно-частотную характеристику, которая подобна спектральной плотности шума с полосой пропускания 0,3-3,4 кГц. 25 Поэтому фильтр 12 выделяет из двоичных сигналов шум и наиболее точно (п закону корреляционной функции) предг сказывгет значение шума на следующий такт. Таким образом, на выходе фильт

тель 10, второй фильтр 11 низких частот, фильтр 12 шума, сумматор 13, второй квантователь 14, пятый перемножитель 15, третий квантователь 16, первый блок 17 возведения в квадрат, четвертый квантователь 18, второй блок 19 возведения в квадрат, шестой перемножитель 20, пятый квантователь 21, цифровой канал 22 связи, первьй

шума. Фильтр 12 шума имеет амплитудно-частотную характеристику, которая подобна спектральной плотности шума с полосой пропускания 0,3-3,4 кГц. 25 Поэтому фильтр 12 выделяет из двоичных сигналов шум и наиболее точно (по закону корреляционной функции) предг сказывгет значение шума на следующий такт. Таким образом, на выходе фильтра

23 и второй 24 входы вычитающего бло- зо 12 Ф°РмиРуется напряжение, соответстка 1, тракт 25 речи передающей части, тракт 26 речи приемной части, вход 27 дискретизатора 3, вход 28 дискретизатора 3, первьй вход 29 сумматора 13, второй вход 30 перемножителя 8, второй вход 31 сумматора 13, первый вход 32 перемножителя 8, первьй вход 33 перемножителя 15, второй вход 34 перемножителя 15, первьй вход 35 перемножителя 9, второй вход 36 перемножителя 9.

Дельта-кодек работает следующим образом.

Сигнал смеси речи и шума поступает на вход 23 вычитающего блока 1. На вход 24 этого блока подается экстраполированное (пред сказанное) значение сигнала и шума. Напряжение, равное разности этих значений, поступает на вход квантователя 2 на два уровня с нулевым порогом срабатывания. С выхода квантователя 2 напряжение поступает на вход 27 дискретизатора 3. На вход 2.8 дискретизатора 3 поступают короткие (1-5 мкЕ) стробирующие импульсы от внешнего тактового генератора передающей станции (не показан) . Дискретизатор 3 работает аналогично схеме 2И. Однако, с цепью полу23894

чения на выходе дискретичатора 3 дву- полярных импульсов, к однополярным импульсам схемы 11 прибавляются импульсы тактового генератора половинной амплитуд) и противоположной полярности. Например, если импульсы схемы И имеют амплитуду 0 или +2В, то к ним прибавляются периодические импульсы с амплитудой - 1В, а Р результате на выходе дискретизатора 3 образуются двуполярные импульсы амплитудой - 1В или +1 В.

Таким образом, сформированный цифровой сигнал с выхода дискретизатора 3 поступает в цифровой канал 22 связи, а также в цепи обратной связи, образованные трактом 25 речи и фильтром 12. В фильтре 12 шума формируются

10

15

экстРаполированные значения сигнала

шума. Фильтр 12 шума имеет амплитудно-частотную характеристику, которая подобна спектральной плотности шума с полосой пропускания 0,3-3,4 кГц. Поэтому фильтр 12 выделяет из двоичных сигналов шум и наиболее точно (по - закону корреляционной функции) предг сказывгет значение шума на следующий такт. Таким образом, на выходе фильтра

5

0

5

0

5

вующее экстраполированному значению шума. Это напряжение поступает на вход 29 сумматора 13.

В тракте 25 речи формируются экстраполированные значения сигнала речи. Плотность вероятности огибающей речи определяется законом ХИ-квадрат. Такую плотность вероятности имеет процесс, полученный из гауссовского с нулевым математическим ожиданием в результате возведения его в квадрат. В шумостойкости дельта-кодекса предсказанные значения сигнала речи формируются по следующему алгоритму. На вход фильтра 5 речи поступают двоичные сигналы с выхода дискретизатооа 3, вид которых представлен на временной диаграмме (фиг.2а). На выходе - фильтра 5 речи формируются колебания напряжения, подобные речевым, но с искаженным законом изменения огибающей. Этот сигнал поступает на вход квантователя 14, где преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов (типа меандра) (фиг. 26). Последовательность прямоугольных импульсов с выхода квантователя 14 поступает на вход 30 перемножителя 8, на вход которого поступают импульсы с вы

хода дискретизатора 3. В результате умножения на выходе перемножитепя 8 формируется сигнал (фиг. 2в) в котором снята информация о колебаниях ре- чи (ввиду умножения на сигнал с выхода квантователя 14) и сохранена информация об огибающей речи, искаженная шумом.

Импульсы с выхода перемножителя 8 поступают на вход 34 перемножителя 15 на вход 33 которого подаются импульсы (фиг. Зг) с выхода квантователя 16, которые получены путем квантования колебаний (фиг. 2е), возникающих на выходе фильтра 7 низких частот. В результате на лыходе перемпо- жителя 15 образуются импульсы (фиг.2д), поступающие на вход фильтра 7 низких частот. На выходе последнего образуется сигнал с гауссовским распределением и нулевым математическим ожиданием (фиг.2е). Сигнал с-выхода фильт- ра 7 поступает на вход блока 17 возведения в квадрат, на выходе которого формируется однополярный сигнал (фиг. 2ж) с плотностью вероятности ХИ-квадрат, который поступает на вход 36 перемножителя 9. На другой его вхо 35 поступает сигнал с выхода фильтра 5 речи. В результате перемножения на выходе перемножителя 9 образуется квазиречевой сигнал, который поступает на вход 31 сумматора 13, в котором предсказанные значения сигнала речи и шума складываются, а результат поступает на вход вычитающего

блока 1.

Тракт 26 речи приемной части (декодер) выполнен в виде совокупности, фильтров 4,11 перемножителей 6, 10, 20, квантователей 18, 21 и блока 19. Построение и работа тракта 26 речи полностью аналогичны построению и работе тракта 25 речи передающей части.

С учетом того, что при возведении в

квадрат ширина спектра сигнала примерно удваивается, полоса пропускания фильтра 7 (фильтр 11) выбирается равной от 0 до 12,5 Гц.

5

0

0

5 п 5

0

5

Формула изобретения Дельта-кодек, содержащий последовательно соединенные вычитающий блок, первый квантователь, дискретизатор, цифровой канал связи, первый фильтр речи и первый перемножитель, выход которого является выходом дельта-кодека, входом которого является первый вход вычитающего блока, первый и второй фильтры низких частот, второй перемножитель, первый вход которого подключен к входу цифрового канала связи и входу второго фильтра речи, выход которого подключен к первому7 входу третьего перемножителя, первый вход четвертого перемножитепя подключен к выходу цифрового каппа связи, отличающийся тем, что, с целью повышения разборчивости речи путем компенсации акустического шума на передающей стороне, введены последовательно соединенные фильтр шума и сумматор, выход которого подключен к второму входу вычитающего блока, а второй вход - к выходу третьего перемножителя, первый и второй входы кото- рого подключены соответственно к входу второго квантователя и выходу первого блока возведения в квадрат,вход которого подключен к выходу первого фильтра низких частот и входу третьего квантователя, выход которого подключен к первому входу пятого перемножителя, выход и второй вход которого подключены соответственно к входу первого фильтра низких частот и выходу второго перемножителя, первый и второй входы которого подключены соответственно к входу фильтра шума и выходу второго квантователя, выход четвертого перемножителя через последовательно соединенные шестой перемножитель, второй фильтр низких частот и второй блок возведения в квадрат подключен к второму входу первого перемножителя, первый вход которого через четвертый квантователь подключен к второму входу четвертого перемножителя, а вход и выход пятого квантователя подключены соответственно к выходу второго фильтра низких частот и второму входу шестого перем- ножителя.

II I I

J I И

MM I I NT I I

I I I I I I I I I I I I I I I I r ,

Т

I I II

I

1111 111 II I II

I I I II III

#

Фиг2

II

I I

- i

I