Устройство для передачи цифровой информации в паузах речи Советский патент 1993 года по МПК H04J3/17 

Изобретение относится к технике электросвязи, в частности в технике передачи в паузах речи других видов информации через телефонный тракт с вокодерами.

Целью изобретения является предотвращения потерь передаваемой информации без дополнительной задержки речевых сигналов.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для передачи цифровой информации в паузах, речи; на фиг.2 - функциональная схема блока управления передачей. Устройство для передачи цифровой информации в паузах речи содержит входной зажим 1 телефонного тракта устройства, устройство 2 управления голосом, электронный ключ 3, полосовой фильтр 4, анализатор 5 спектра, детектор б тон-шум, выделитель 7 основного тона, блок 8 объединения сигналов, блок 9 управления передачей, входной зажим 10 цифрового тракта устройства.

входной зажим 11 управляющей цепи цифрового тракта устройства, первый переклю- чатель 12, канал 13 связи, второй переключатель 14, блок 15 разьединения сигналов, синтезатор 16 спектра, переключатель 17 тон-шум, генератор 18 основного тона, генератор 19 шума, аттенюатор 20, фильтр 21 нижних частот, выходной зажим 22 телефонного тракта устройства, блок 23 пороговых элементов, второй:24 и третий 25 триггеры, блок 26 программного управления, первый элемент И 27, первый триггер 28, приемник 29 кодовой комбинации, выходной зажим 30 цифрового тракта устройства, выходной зажим 31 управляющей цепи цифрового тракта устройства, делитель 32 частоты на К. первый 33, второй 34 и третий 35 регистры, четвертый 36, пятый 37 и шестой 38 триггеры, второй 39, третий 40 и четвертый 41 элементы И, первый 42 и второй 43 счетчики, третий 44 и четвертый 45 переключатели.

Устройство работает следующим образом.

В режиме телефонной связи через зажим 1 (см.фиг.1), например, с выхода телефонного аппарата (не показан) на вход устройства 2 управления голосом и на первый вход электронного ключа 3 поступает речевой сигнал. При этом на выходе устройства 2 управления голосом устанавливается низкий потенциал и речевой сигнал через электронный ключ 3 проходит на полосовой фильтр 4 и далее - на параллельно соединенные входы анализатора 5 спектра, детектора 6 тон-шум и выделителя 7 основного тона. 8 анализаторе 5 спектра на интервале каждого кадра определяются уровни речевого сигнала в различных частотных полосах, в детекторе 6 тон-шум - тип возбуждения (тон или шум), а в блоке 7 - частота основного тона..

В блоке 8 объединения сигналов еигна- лы-параметр«, поступающие на его входы 1...(п+2) от блоков 5, 6 и 7 в аналоговой форме, преобразуются в цифровой вид, кодируются и последовательно передаются через первый переключатель 12, канал 13 связи и второй переключатель 14 на вход блока 15 разъединения сигналов. Здесь поступающие цифровые сигналы преобразуются в аналоговые сигнал-параметры и подаются на входы t...n синтезатора 16 спектра, формирующего спектральную огибающую речевого сигнала.В соответствии с сигналом вида возбуждения (тон или шум), поступившего с выхода п+1 блока 15, на вход п+1 синтезатора 16 спектра подается импульсное или шумовое возбуждение с выхода блока 17. При этом на выходе синтезатора 16 спектра появляется речевой сигнал, который через открытый аттенюатор 20 и фильтр 21 нижних частот поступает на выходной зажим 22 телефонного тракта устройства, к которому подключен, например, телефонный аппарат (на схеме не показан). При появлении паузы в речи на выходе устройства 2 управления голосом появляется высокий потенциал, запирающий элект0- ронный ключ 3. При этом в блоке 8 формируется и передается через переключатели 12, 14 и канал 13 связи на блок 15 так называемая паузная комбинация. Кроме того, сигнал с выхода устройства 2 управле5 ния голосом поступает и на второй вход блока 9 управления передачей.

Потенциал логической 1 с его второго входа попадает на входы D и R третьего регистра 35 (см.фиг.2). При этом 1 с часто0 той Рц цикловой синхронизации вокодера последовательно записывается в разряды третьего регистра 35. Через время t, равное длительности четырех кадров вокодера, 1 появится на выходе четвертого разряда ре5 гистра. В результате этого пятый триггер 37 переходит в состояние 1, высокий потенциал с его выхода поступает на третий вход четвертого переключателя 45 и его первый вход коммутируется с выходом. Первый

0 счетчик 42 и шестой триггер 38 обнуляются, на втором выходе блока 9 управления передачей устанавливается О и первый переключатель 12 (см.фиг. 1) отключает выход блока 8 от канала 13 связи и подключает к

5 нему первый выход блока 9 управления передачей. Четвертый триггер 36 в момент . времени, кратный периоду Тп следования пакетов цифровой информации k, где k - отношение длительности пакета цифро0 вой информации к длительности кадра вокодера, переходит в состояние 1 и высокий потенциал с его прямого выхода разрешает прохождение импульсов тактовой частоты FT через элемент И 39 на сдвиговый вход С

5 первого регистра 33, В N-разрядном регистре 33 записан последний из передававшихся ранее пакетов цифровой информации объемом N бит и.при поступлении на вход С регистра тактовых импульсов пакет цифро0 вой информации последовательно передается через третий 44 и четвертый 45 переключатели на первый выход блока 9 управления передачей и далее, через первый переключатель 12, в канал связи. Таким

5 образом, в начале передачи очередного объема цифровой информации осуществляется повторная передача последнего из ранее переданных пакетов. По окончании передачи Повторяемого пакета на выходе 1 второго счетчика 43 появляется высокий

потенциал, который подается на третий выход блока 9 управления передачей для отпирания источника цифровой информации (на схеме фиг. 1 не показано) и на третий вход третьего переключателя 44, При этом паке- ты цифровой информации от источника цифровой информации через третий 44 и четвертый 45 переключатели попадают на первый выход блока 9 управления передачей и через первый переключатель 12 - в канал 13 связи. Следует отметить, что цифровая информация одновременно с передачей в канал 13 связи записывается и в первый регистр 33, поэтому в нем в любой момент времени находится N последних бит переданной цифровой информации.

Таким образом, в начале паузы речи по каналу 13 связи с выхода блока 8 объединения сигналов на вход блока 15 разъединения сигналов передается паузная комбинация вокодера, На приемной стороне телефонного тракта устройства с выходов . 1...П блока 15 напряжения сигнал-параметров поступают на соответствующие входы 1...п блока 23 пороговых эле- ментов, на первом выходе которого через 50 мс, а на втором выходе через 100 мс после начала паузной комбинации устанавливаются низкие потенциалы, поступающие на входы R второго и третьего триггеров и ус- танавливающие их в состояние О. Низкие потенциалы с прямых выходов этих триггеров поступают на первый и второй входы блока 26 программного управления, на выходах которого появляются соответствую- щие управляющие сигналы, в результате чего затухание аттенюатора 20 через 50 мс остановится равным 10 дБ, а через 100 мс - 20 дБ, то есть выходной зажим 22 телефонного тракта на время передачи пакетов циф- ровой информации отключается от выхода вокодера. В это время высокие потенциалы с инвертированных выходов второго 24 и третьего 25 триггеров поступают на входы элемента 27 И, на выходе которого через 100 мс поеле начала паузы речи устанавливается высокий потенциал, переводящий первый триггер 28 в состояние О, с выхода триггера сигнал подается на второй вход второго переключателя 14 и на выходной зажим 31 управляющей цепи цифрового тракта устройства, выход канала 13 связи отключается от выхода блока 15 и соединяется с первым входом приемника 29 кодовой комбинации и с выходным зажимом 30 цифрового тракта устройства, а приемник цифровой информации (на схеме не пока- зан) сигналом с зажима 31 подготавливается к приему пакетов цифровой информации через зажим 30.

По окончании паузы О с выхода устройства 2 управления голосом поступает на вход R третьего регистра 35 и обнуляет все его разряды. При этом низкий потенциал с его выхода поступает на вход D пятого триггера 37 и в момент времени, кратный длительности пакета цифровой информации, на выход С первого регистра 33 прекращается подача тактовых импульсов FT, второй счетчик 43 обнуляется и низкий потенциал с его выхода запирает источник цифровой информации, а третий переключатель 44 отключает первый вход блока 9 управления передачей от его первого выхода, Таким образом обеспечивается запись в первый регистр 33 всего пакета цифровой информации, во время передачи которого с выхода устройства 2 управления голосом был получен сигнал о конце паузы в речи.

Низкий потенциал с выхода третьего регистра 35 поступает также на вход D пятого триггера 37, который в момент времени, кратный периоду частоты Рц цикловой синхронизации вокодера, переходит в состояние О (триггер срабатывает по заднему фронту импульса Рц). При этом к первому выходу блока 9 управления передачей через четвертый переключатель 45 подключается выход второго регистра 34, на входы параллельной записи Di...Dm которого постоянно подается кодовая комбинация конец передачи цифровой информации (где , S - число бит в кадре вокодера). Объем этой кодовой комбинации равен объему S кадра вокодера за вычетом одного бита цикловой синхронизации, поэтому после получения с выхода устройства 2 управления голосом сигнала о начале речи в течение следующего кадра вокодера в канал 13 связи передается кодовая комбинация конец передачи цифровой информации. .На вход РЕ разрешения параллельной записи второго регистра 34 подают импульсы цикловой синхронизации Рц, а на сдвиговый вход С - тактовые импульсы FT, поэтому в начале каждого кадра вокодера при поступлении импульса цикловой синхронизации происходит параллельная запись в регистр 34 кодовой комбинации конец передачи цифровой информации, а затем последовательная передача ее через четвертый переключатель 45 на первый вход блока 9 и далее, через первый переключатель 12 в канал 13 связи.

По заднему фронту первого после окончания паузы импульса цикловой синхронизации Рц на инвертированном выходе пятого триггера 37 уетанавливаетсяы высокий потенциал, который делает возможным поступление следующего импульса Рц на вход первого счетчика 42. По приходу этого

импульса на выходе 1 счетчика 42 устанавливается высокий потенциал, который переводит шестой триггер 38 в состояние 1, высокий потенциал с выхода которого подается на второй выход блока 9 и далее - на третий вход первого переключателя. 12, который коммутирует свой выход со своим первым входом, первый выход блока 9 управления передачей отключается от канала 13 связи, а подключается выход блока 8 объединения сигналов.

Таким образом, при обнаружении устройством 2 управления голосом конца паузы в речи передача пакета цифровой информации прерывается в момент времени, соответствующий началу очередного кадра вокодера, в течение следующего кадра по каналу 13 связи передается кодовая комбинация конец передачи цифровой информации, после чего к каналу 13 связи подключается выход блока 8 объединения сигналов вокодера для обеспечения возможности передачи речи. Следует отметить, что сигнал о конце паузы с выхода устройства 2 управления голосом поступает через время и 5 мс после появления его входе, до появления очередного импульса цикловой синхронизации Рц проходит время мс (длительность кадра вокодера составляет 25 мс) и на передачу кодовой комбинации конец передачи цифровой информации затрачивается время т. мс. Следовательно, выход вокодера подключается в каналу 13 связи через время tn ti+t2+t3 5+25+25 55 мс после появления речи на его входе. Но, поскольку передающая часть вокодера вносит задержку примерно 60 мс, то отсекания начальных участков речи не происходит

На приемной стороне поступающая со второго выхода второго переключателя 14 цифровая информация анализируется в приемнике 29 кодовой комбинации по фрагментам, соответствующим размеру кадра вокодера, принимаемая информация последовательно записывается в приемник 29, а в момент поступления импульса цикловой син-хронизации Рц на его третий вход происходит анализ записанной информации. Как только окажется, что записанная в приемник 29 кодовой комбинации очередная часть пакета цифровой информации соответствует кодовой комбинации конец передачи цифровой информации, сформированной и переданной блоком 9, то на выходе приемника 29 появляется высокий потенциал, который переводит первый 28, второй 24 и третий 25 триггеры в состояние 1. При этом второй переключатель 14 подсоединяет к каналу 13 связи вход блока

15 разьединения сигналов вокодера, отключив первый аход приемника 29 и выходной зажим 30 цифрового тракта устройства, а через выходной зажим 31 управляющей цепи цифрового тракта передается сигнал об окончании передачи пакетов цифровой информации на приемник цифровой информации (на схеме не показан). Высокие потенциалы с прямых выходов второго 24 и

третьего 25 триггеров поступают на входы блока 26 программного управления, формирующего управляющие потенциалы для аттенюатора 20, затухание которого мгновенно уменьшается практически до нуля.

Таким образом, после поступления на приемник 29 кодовой комбинации конец передачи цифровой информации приемная часть устройства подготавливается к обеспечению телефонной связи.

Формула изобретения Устройство для передачи цифровой информации в паузах речи, содержащее на

передающей стороне полосовой фильтр, анализатор спектра, детектор тон-шум, выделитель основного тона и блок объединения сигналов, а на приемной стороне блок разъединения сигналов, синтезатор спектра, переключатель тон-шум, генератор основного тона, генератор шума, блок пороговых элементов, блок программного управления, аттенюатор и фильтр нижних частот, при этом объединенные входы анализатора спектра, детектора тон-шум, выделителя основного тона соединены с выходом полосового фильтра, а п выходов анализатора спектра подключены к соответствующим первым п входам блока объединения сигналов., (п+1)й и (п+2)й входы которого соединены соответственно с выходами детектора тон-шум и выделитепя основного тона, при этом первые п выходов блока разъединения сигналов подключены к

первым п входам синтезатора спектра и п входам блока пороговых элементов, а (п+1)й и (п+2)й выходы блока разъединения сигналов соединены соответственно с первым входом переключателя тон-шум и

входом генератора основного тона, выход которого подключен к второму входу переключателя тон-шум, третий вход которого соединен с выходом генератора шума, а первый и второй выходы блока программного управления соединены соответственно с первым и вторым входами аттенюатора, подключенного третьим входом к выходу синтезатора спектра, а выходом - к входу фильтра нижних частот, выход которого является выходом телефонного тракта устройства, причем выход переключателя тон-шум соединен с (п+1)м входом синтезатора спектра, а также канал связи, соединяющий приемную и передающую части устройства, отличающееся тем, что, с целью предотвращения потерь передаваемой информации без дополнительной задержки речевых сигналов, введены на передающей стороне электронный ключ, устройство управления голосам, устройство управления передачи и первый переключатель, а на приемной стороне введены второй переключатель, первый, второй и третий триггеры, приемник кодовой комбинации и первый элемент И, причем первый вход электронного ключа, являющийся входом телефонного тракта устройства, соединен с входом устройства управления голосом, выход которого подключен к второму входу электронного ключа и первому входу блока управления передачей, при этом выход электронного ключа соединен с входом голосового фильтра, а первый выход блока объединения сигналов подключен к первому входу первого переключателя, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления передачей, третий выход которого является входом управляющей цепи устройства, а входом цифрового тракта является второй вход блока управления передачей, входы тактовой и цикловой синхронизации которого соединены с вторым и третьим выходами блока объединены сигналов, при этом выход первого переключателя через канал связи подключен к первому входу второго переключателя, второй вход которого, являющийся выходом управляющей цепи, подключен к выходу первого триггера, R-вход которого соединен с выходом первого элемента И, а S-вход - с выходом приемника кодовой комбинации и с объединенными S-входами второго и третьего триггеров, .инверсные выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, а прямые выходы второго и третьего триггеров подключены соответственно к первому и второму входам блока программного управления, причем первый и второй выходы блока пороговых элементов соединены с R-входами второго и третьего триггеров, при этом первый и второй входы приемника кодовой комбинации подключены к выходам тактовой и цикловой синхронизации блока разъединения сигналов, вход которого подключен к первому выходу второго переключателя, второй выход которого, соединенный с третьим входом приемника кодовой комбинации, является выходом цифрового тракта, при этом 5 блок управления передачей содержит делитель частоты на k, второй, третий и четвертый элементы И, первый и второй счетчики, первый, второй и третий регистры, третий и четвертый переключатели, четвертый, пя0 тый и шестой триггеры, при этом первый вход блока соединен с D-входом первого регистра и первым входом третьего переключателя, выход которого подключен к первому входу четвертого переключателя,

5 выход которого является первым выходом блока, при этом второй вход третьего переключателя соединен с выходом первого регистра, С-вход которого подключен к выходу второго элемента И. первый вход которого,

0 соединенный с С-входом второго регистра,

является входом тактовой синхронизации,

при этом вход разрешения- параллельной

- записи второго регистра, соединенный с

входом делителя на k и С-входом третьего

5 регистра, является входом цикловой синхронизации блока, причем второй вход блока является объединенным D и R-входами третьего регистра, выход которого соединен с D-входами четвертого и пятого триггеров,

0 и с R-входами первого счетчика и шестого триггера, причем первый вход третьего элемента И соединен с выходом делителя на k и С-входом четвертого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу

5 второго элемента И. а инверсный выход четвертого триггера соединен с R-входом второго счетчика, С-вход которого подключен к выходу третьего элемента И, второй вход которого подключен к D-входу четвертого

0 триггера, причем второй и третий ьходы чет- вертрго переключателя подключены соответственно к выходу второго регистра и прямому выходу пятого триггера, инверсный выход Которого соединен с первым вхо5 дам четвертого элемента И, второй вход которого, соединенный с С-входом пятого триггера, подключен к входу цикловой синхронизации блока, при этом выход четвертого элемента И соединен с С-входом

0 первого счетчика, выход которого подключен к S-входу шестого триггера, при этом выход шестого триггера является вторым выходом блока, а третьим выходом блока является выход второго счетчика, соединен5 ный с третьим входом третьего переключателя.

ЪI-1 22

Использование: в технике электросвязи, в частности, для передачи в паузах речи других видов информации через телефонный тракт с вокодерами. Сущность изобретения: устройство содержит входной зажим телефонного тракта, устройство управления голосом, электронный ключ, полосовой фильтр, анализатор спектра, детектор тон- шум, выделитель основного тона, блок объединения сигналов, блок управления передачей, входной зажим цифрового тракта, входной зажим управляющей цепи цифрового тракта, два переключателя, канал связи, блок разьединения сигналов, синтезатор спектра, переключатель тон-шум, генератор основного тона, генератор шума, аттенюатор, фильтр нижних частот, выходной зажим телефонного тракта, блок пороговых элементов, три триггера, блок программного управления, элемент И, приемник кодовой комбинации, выходной зажим цифрового тракта, выходной зажим управляющей цепи цифрового тракта. Блок управления передачей содержит делитель частоты на К, три регистра, три триггера, три элемента И, два счетчика ва переключателя. При обнаружении устройством управления голосом 2 конца паузы в речи передача пакета цифровой информации прерывается в момент времени, соответствующий началу очередного кадра вокодера, в течение следующего кадра по каналу связи 13 передается кодовая комбинация конец передачи цифровой информации, после чего к каналу связи подключается выход блока объединения сигналов вокодера для обеспечения возможности передачи. Устройство предотвращает потери передаваемой информации без дополнительной задержки речевых сигналов. Ё 00 00 VJ о

ю . 2