Система связи с дельта-модуляцией, адаптивной к спектру речи

п) 5584 Ц ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ссноз СоветскихСоциалистимескихРеспублик1.07.74 (21) 2042314 с присоединением заявки Ъ осударственный квинтетСовета Министров СССРпо делам иеобретенийн открытийя. Ястях Изобретение относится к электросвязи и может использоваться для дискретной передачи речевых сообщений, в автоматизированных системах с речевым ответом для сокращения объема памяти устройств хранения словарИзвестна система связи с дельта-модул цией, 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 скоро 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 ко торого через второй сумматор подключен квходу дельта-модулятора, выходы фильтров нижних частот, кроме одного, который подключен к входу второго сумматора непосредственно, соединены с друпми входами второ го сумматора через блок модуляции, а наприемной стороне введены регистр сдвига, блок демодуляции и полосовые фильтры, при этом цепи из последовательно соединенных фильтров нижних частот, амплитудно-им пльсных модуляторов и полосовых фильтровподключены 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 подключенк одному из входов компаратора, на другой вход которого подан сигнал с выхода второго сумматора. На передающей стороне блок модуляции выполнен по схеме амплитудных мо дуляторов, подключенных к выходам соответ 55841110 15 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 дельта- модулятора 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, амплитудно- импульсного 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 25 30 35 40 45 50 55 60 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 обр азом (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 Гц )=120 Гц), для чего используются ЛМ-модуляторы 14, выходы которых соединены со входами второго сумматора 8, а в устройстве на фиг. 2 упомянутые сигналы передаются на одной поднесущей , например, первый сигнал методом амплитудной модуляции, а второй - методом фазовой модуляции (ФМ). Сигнал с выхода фазового модулятора 2 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.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 1 рильтра 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 ьСистема 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 на 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 суммато 5 1 О 15 20 30 3 40 45 50 55 ра, выход которого через второй сумматор подключен к входу дельта-модулятора, выходы фильтров нижних частот, кроме одного, который подключен к входу второго сумматора непосредственно, соединены с другпмп входами второго сумматора через блок чодуляции, а на приемной стороне введены регистр сдвига, блок демодуляции п полосовые фильтры, при этом цепи нз последовательно соединенных фильтров нижних частот, амплитудно-импульсных модуляторов и полосоьых фильтров подключены через последовательно соединенные сумматор и интегратор ко входу усилителя, другие же входы амплитудно-импульсных модуляторов через рсп 1 стр сдвша подкл 10 чены 100 Входу ОднОГО фильтра ннжпнх частот непосредственно, а ко входам остальных фильтров нижних частот через блок дсчодуляцнн,2. Система связи по п. 1, о т л и ч а и щ а яся тем, что дельта-модулятор вып в виде последовательно соединенных компаратора и триггера, выход которого через ш 1 тегратор подключен и одному пз входов компаратора, на другой вход которого подан сигнал с выхода второго сумматора.3. Система связи по п. 1, отлнча 10 щаяс тем, что на передающей стороне блок модуляцш 1 выполнен по схеме амплитудных чодуляторов, подключенных к выходач соответствующих фильтров нижних частот, а на прнечной стороне блок демодуляции вьшолнен Вкаждая нз которых состоит пз последов а тельно соединенных полосового фильтра, на вход которого подан входнон сигнал, н выпрямителя,4, ( нстема связи по п, 1, отличающаяся тем, что на передающей стороне олок модуляцш 1 состоит нз амплитудного модуля 1 ора, 1 Одному пз ВходоВ которОГО под 1 сл 10 чсн выход сумчатора, а к другочу входу - выход фазового чодулятора, при этом на входы с мматора и фазового модулятора поданы сигна;1 ы с выходов соответству 10 щнх фльтров нн 1 кннх частот, а на пр;1 емной стороне олок демодуляции состоит нз полосового 1 рнльтра, к Выоду которого одноьременно подключены 111 азовый детектор и последо ательно сосд ионные выпрямитель и сумматор, прн э 1 оч на вход по,1 осового фильтра подан Входно; с;1 Г- нал, а выходы сумматора н фазового детектора подк;110 чены ко Входа 1 соотвсгству 10 щ 11 х фильтров нижних частот.Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе:1. Статья Ьс 111 пд 1 ег Н. К. Ре 11 а п 1 опн 1 а 11 оп 1 ЕЕЕ, Ярес 1 гцгп 1970 7, 10, 69 - 78.