Устройство для обнаружения пауз речи в вокодерном тракте Советский патент 1993 года по МПК G10L3/00 

Изобретение относится к технике электросвязи, в частности к электроакустическим трактам с вокодерным преобразованием речи.

Цель изобретения - обеспечить повышение достоверности обнаружения пауз в речи при наличии акустических шумов.

На чертеже изображена структурная схема.

1 и 27 - соответственно входной и выходной зажимы вокодерного тракта; 2 и 15

- соответственно первый и второй ключевые элементы;3 и 26 - входной и выходной фильтры; 4 - полосный анализатор спектра; 5 - детектор тон-шум; 6 - выделитель основного тона; 7 - блок уплотнения; 8 - усилительно-разделительный блок; 9,10 -первый и второй выпрямители с задержкой; 11 - компаратор; 12-логический элемент НЕ; 13

- датчик дополнительной паузной комбинации; 14 - блок согласования; 16 - канал связи; 17 - блок разделения; 18 - синтезатор спектра; 19 - переключатель тон-шум; 20 - генератор основного тона; 21 - генератор шума; 22 и 23 - дешифраторы основной и дополнительной паузных комбинаций; 24

- линия задержки; 25 - логический элемент И; 28 - выходной зажим устройства.

Согласно схеме входной зажим 1 устройства через первый ключевой элемент 2 подключен к входному фильтру 3, выход которого подключен к параллельно соединенным входам полосного анализатора 4 спектра, детектора тон-шум 5 и выделителя 6 основного тона, выходы которых подключены соответственно к входам 1...п, п+1 и п+2 блока 7 уплотнения. Параллельно входу ключевого элемента 2 подключен вход усилительно-разделительного блока 8, выход которого присоединен с входам первого 9 и второго 10 выпрямителей с задержкой. Выход первого из них соединен с первым входом компаратора 11, ко второму входу которого подключен выход второго выпрямителя 10 с задержкой. Выход компаратора 11 присоединен к управляющему входу первого ключевого элемента 2 и параллельно - к входу логического элемента 12 НЕ, выход которого подключен к первому входу датчика 13 дополнительной паузной комбинации, выход которого присоединен с входу п+3 блока 7 уплотнения. Второй вход компаратора 11 через блок 14 согласования подключен к первому входу ключевого элемента 15, выход которого подключен к земле. Второй вход датчика 13 присоединен к выходу цикловой синхронизации блока 7 уплотнения.

Выход блока 7 уплотнения через канал 16 связи подключен к входу блока 17 разделения. Выходы 1...п этого блока присоединены к соответствующим входам

спектрального анализатора 18, выход п+1 подключен к первому входу переключателя 19 тон-шум, выход п+2 подключен к входу генератора 20 основного тона. Выход этого генератора присоединен к второму входу

0 переключателя 19 тон-шум, к третьему входу которого подключен выход генератора 21 шума. Выходы 1...п блока 17 разделения подключены к параллельно соединенным входам дешифратора 22 основной и дешиф5 ратора 23 дополнительной паузных комбинаций, Выход дешифратора 22 через линию 24 задержки, а выход дешифратора 23 непосредственно подключены к первому и второму входам логического элемента 25 И.

0 Выход синтезатора 18 спектра через фильтр 26 соединен с выходным зажимом 27 вокодерного тракта. Выход элемента 25 И подключен к входу цепи управления устройства уплотнения пауз (на схеме не показано).

5 Устройство работает следующим образом.

Когда передача речи не ведется, ключевой элемент 2 заперт. При наличии в помещении акустического шума с зажима 1 на

0 вход усилительно-разделительного блока 8 поступает напряжение, обусловленной действием этого шума на звукоприемник (например, микрофон) электроакустического тракта. С выхода блока 8 напряжение шумового сиг5 нала поступает на входы первого 9 и второго . 1.0 выпрямителей с задержкой, а е их выходов .- на первый и второй входы компаратора 11. В рассматриваемом устройстве коэффициент передачи шумового тракта,

0 выход которого подключен ко второму входу компаратора 11, несколько больше коэффициента передачи его речевого тракта, выход которого соединен с первым входом компаратора 11. Поэтому при действии акустиче5 ского шума на выходе компаратора 11 имеет место нулевой потенциал и ключевой элемент 2 оказывается запертым.

С началом передачи потенциал на первом входе компаратора 11 начинает преоб0 ладать над потенциалом на его втором входе. В результате этого на выходе компаратора 11 появляется управляющий потенциал и ключевой элемент 2 отпирается. Одновременно напряжение с выхода компа5 ратора 11 поступает на вход ключевого элемента 15, который также отпирается, и через него и через блок 14 согласования происходит разряд на землю энергии речевого сигнала, накопленной на втором входе компаратора 11. Таким образом

описанное устройство обеспечивает обнаружение как активных отрезков, так и пауз речи. При этом на отрезке последних практически исключается попадание акустического шума на вход передающей части вокодера. Для исключения искажений начальных звуков и слогов время срабатывания рассматриваемого устройства (отпирание ключевого элемента 2.) должно составлять 2-5 мс (обеспечивается блоком 9), в то время как отпускание такого устройства после завершения передачи речи для исключения заметных на слух колебаний ее уровня должно быть не менее 100 мс (обеспечивается блоком 10). При появлении в речи паузы на вход элемента НЕ 12 подается нулевой потенциал, вследствие чего им пульсом цикловой синхронизации с выхода блока 7 уплотнения запускается датчик 13 и дополнительная паузная комбинация поступает на вход n+З блока 7 уплотнения и далее через канал 16 связи - на вход блока 17 разделения. Одновременно при наличии паузы в речи на передающей стороне вокодера вырабатывается также паузная комбинация, которая в настоящем описании называется основной.

На приемной стороне вокодерного тракта основная и дополнительная паузные комбинации и выходов 1...п блока 17 разделения поступают на параллельно соединенные входы дешифраторов 22 и 23 Дополнительная паузная комбинация может представлять собой, например, инвертированную по сравнению с основной последовательность 1 и О. Для обеспечения одновременной подачи потенциалов с выходов дешифраторов 22 и° 23 на входы логического элемента 25 И введена линия 24 задержки. При фиксации обоих упомянутых паузных комбинаций на входы логического элемента 25 И поступают потенциалы логической единицы, в результате чего на выходе элемента 25 И также имеет место потенциал логической единицы.

Благодаря наличию двух паузных комбинаций удается существенно повысить достоверность фиксации паузы в речи, что особенно важно при наличии акустических шумов в месте, откуда ведется передача.

П р и м е р. В настоящее время через тракт данного изделия обеспечивается передача только одной паузной комбинации (основной). На скорости передачи 2400 бит/с для этого используется один кадр, содержащий 60 позиций, в том числе 1 бит служебный (синхронизации), 26 бит единичный и 32 бита нулевых разрядов. Предлагается для передачи каждой из двух паузных

комбинаций использовать 13 бит единичных и 16 бит нулевых разрядов.

Так как в рассматриваемом устройстве повышается защищенность вокодерного 5 тракта от акустического шума, вследствие чего снижается суммарный уровень электрических помех в нем. то достоверность об- наружения паузных комбинаций при разделении в данном изделии соответству- 0 ющего кадра на две равные половины и уровне акустического шума более 60 дБ заметно улучшается.

Блоки 3-7; 17-21 и 26; 2; 8-11 и 14 и 15 идентичны применяемым в известном уст- 5 ройстве, остальные узлы и блоки являются типовыми.

Технико-экономический эффект, достигаемый по сравнению с прототипом (он же базовый объект), состоит в том, что предла- 0 гаемое устройство позволяет значительно повысить достоверность определения пауз речи в условиях акустических шумов и электрических помех.

Количественно это может быть прибли- 5 женно оценено следующим образом.

Допустим, что устройство рассматриваемого типа представляет собой резервированную невосстанавливаемую систему.

Вероятность безотказной работы систе- 0 мы (в нашем случае - это вероятность обнаружения паузы речи по двум признакам)

РБ.(1-Ро1).(1-Ро2),

5 где Pol и Ро2 - вероятность безотказной работы параллельно соединенных основной и дополнительной цепей.

Если исходить из того, что работы осуществляется по каналу связи, коэффициент

0 потерь цифровой информации в котором равен 5 х 10 , то получим Ро1 Ро2 0,95. Тогда согласно приведенной формуле имеем РБ.О 0,997.

Следовательно, в рассматриваемом слу5 чае даже при работе по плохому каналу связи ошибки при определении пауз в речи не будут превышать 3 х , в то время как при наличии только одной паузной комбинации ошибки составляют 5 х .

0 Данный показатель имеет очень важное значение для систем уплотнения пауз речи с целью передачи цифровой информации и для систем контроля трактов телефонной связи в паузах речи.

5

При выполнении предлагаемого устройства на интегральных микросхемах средней и большой степени интеграции не произойдет заметного увеличения габаритов и массы базового объекта.

Формула изобретения Устройство для обнаружения пауз речи в вокодерном тракте, содержащее на передающей стороне входной фильтр, полосовой анализатор спектра, детектор тон-шум, выделитель основного тона и блок уплотнения, первые п входов которого соединены соответственно с п выходами полосового анализатора спектра, вход которого, соединенный с входами детектора тон-шум и выделителя основного тона, подключен к выходу входного фильтра, причем выходы детектора тон-шума й выделйтеля основного тойа соединены соответствен нос (п+1}-м и с (N+2J-M входами блока уплотнения, а на приемной стороне устройство содержит блок разделения, синтезатор спектра, переключатель тон-шума, генератор основного тона, генератор шума и выходной фильтр, причем вход блока разделённия через канал связи соединен с выходом блока уплотнения, а первые п выходов блока разделения соединены соответственно с первыми п; входами синтезатора спектра, выход которого через выходной фильтр подключен к первому выходу устройства, при этом(п+1)- й выход блока разделений соединён с Первым входом переключателя тон-шум, выход которого подключён k ворому входу синтезатора спектра, а второй и третий входы переключателя тон-шум соединены соответственно с выходами генератора основного тона и генератора шума, при этом ёход генератора основного тона соединен с (п+2)- м выходом блока разделения, о тли ч а ю- щ ё е с я тем, что, с целью повышения точности обнаружения пауз речи, в устройство введены на передающей стороне первый и второй ключевые элементы, усилительноразделительный блок, первый и второй выпрямители с задержкой, компаратор, блок согласования, логический элемент НЕ и датчик дополнительной паузной комбинации, а

5 на приемной стороне-дешифраторы основной и дополнительной паузных комбинаций линия задержки и логический элемент И, причем вход входного фильтра подключен к выходу первого ключевого элемента, пер0 вый вход которого, соединенный с входом устройства, подключен через усилительно- разделительный блок к входам первого и

второго выпрямителей с задержкой, выходы которых соединены соответственно с пер5 вым и вторым входами компаратора, выход которого подключен к второму входу первого ключевого элемента и через логический

элемент НЕ - к первому входу датчика до- . полнительной паузной комбинации, второй

0 вход которого соединен с выходом цикловой синхронизации блока уплотнения, а выход датчика дополнительной паузной ;..-. комбинации присоединен к (п-КЗ)-му выходу блока уплотнения, причем выход второго

5 : выпрямителя с задержкой подключен через

блок согласования, к первому входу второго ключевого элемента, второй вход которого соединен с входом логического элемента НЕ, при этом первые п входов блока раздё0 ления подключены к параллельно соединенным п-входам дешифраторов основной и дополнительной паузных комбинаций, причем выход дешифратора основной паузной комбинации через линию задержки, а выход

5 дешифратора дополнительной паузной комбинации подключены соответственно к первому и второму входам логического элемента И, выход которого является вто-, рым выходом устройства.

Изобретение относится к технике электросвязи, в частности к электроакустическим трактам. Цель изобретения - повышение точности обнаружения пауз речи. Устройство содержит 1 входную клемму (1), 2 ключевых элемента (2, 15), 1 входной фильтр (3), 1 полосовой анализатор спектра (4), 1 детектор тон-шум (5), 1 выделитель основного тона (6), 1 блок уплотнения (7),. 1усилительно-разделительный блок (8), 2 выпрямителя с задержкой (9,10), 1 компаратор