Адаптивный речевой кодек

) (11) ЕННЫЙ КОМИТЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМССРСАНИЕ И СУДАРС О ИЗОБР И ГКНТ 1 Г ч О ЗОБ РЕТ ЕТЕЛ ЬСТВУ У К 2(56) Авторское свидетельство СССР В 1309315, кл. Н 03 М 3/02, 1985.Авторское свидетельство СССР Ь 566371, кл. Н ОЗМ 3/00, 1975.(54) АДАПТИВНЫЙ РЕЧЕВОЙ КОДЕК (57) Изобретение относится к вычислительной технике и электросвязи, Его использование в цифровых низкоскоростных каналах телефонной связи позволяет упростить кодек путем исключения дополнительного канала связи, Это обеспечивается благодаря 1)5 Н 03 М 3/02, Н 04 В 14 отсечке сигналов. соизмеримых с шумами на передающей стороне и специфическому выполнению выделителя огибающей речевого сигнала нэ приемной стороне. Кодек, помимо канала связи 9; содержит на передающей стороне 1 пороговый элемент 10, формирователь порогового уровня 11, компрессор 2, тактовый генератор 3, дельта- модулятор 4, на приемной стороне 5 - дельта-демодулятор 6, экспандер 8 и выделитель огибающей речевого сигнала 7, включающий в себя Элемент задержки 18, сумматор по модулю два 12, счетный триггер 13, 2 интегратора 14 и 15, аналоговый сумматор 16 и фильтр нижних частот 17, 10-2-4-9-18-12-13-14-16-17-8, 11-2, 3-4, 9-6-8, 9-12, 13-15-16. 2 ил 1 табл,Изобретение относится к электросвязи вход которого является входом кодека, выи может быть использовано в различных ходпороговогоэлементаподключен квходусистемах связи для создания цифрЬвых низ- компрессора, на приемной стороне выделикоскоростных каналстных каналов телефонной связи. тель огибающей речевого сигнала выполненИзвестны устройства связи сдельта-мо на сумматоре по модулю два, счетном тригдуляцией,ей осуществляющие преобразова-гере, интеграторах, аналоговом сумматоре,ние аналогового сигнала в цифровой, фильтре нижних частот и элементе задержОднако известные устройства обеспе- ки, вход которого объединен с первым вхочивают низкое соотношение сигнал-шум на дом сумматора по модулю два и являетсявыходе демодулятора, не имеют запаса ус входом выделителя огибающей речевогочивости паузной комбинации,сигнала, выход элемента задержки соедиНаиболее близким к предлагаемому нен с вторым входом сумматора по модулюявляется устройство, содержащее нэ пере- два, выход которого подключен к входу счетдающей стор нющей стороне последовательно соеди- ного триггера, прямой и инверсный выходыненные компрессор и дельта-модулятор, а 15 которого через первый и второй интегратотакже генератор тактовой частоты, первый ры соединены с входами аналогового сумвыход которого подключен к дополнитель- матора, выход которого через фильтрному входу дельта-модулятора, второй и нижних частот подключен к выходу выделитретий выходы подключены соответственно теля огибающей речевого сигнала,кпоследовательносоединеннымдельта-мо На фиг, 1 представлена структурнаядул яторулятору огибающейречевого сигнала и электрическая схемаустройства; на фиг,2 -ключу, а на приемной сторойе последова- временные диаграммы,тельно соединенные дельта-модулятор и Адаптивный речевой кодек содержит наэкспандер, а также дельта-демодулятор оги- передающей стороне 1 компрессор 2 и такбающей сигнала, выход которого подклю товый генератор 3, вь 1 ходы которых соедичей к уйравляющему входу экспандеоа, нены соответственно с информационным иО о звестное устройство по своей тактовым входами дельта-модулятора 4, наОднако известнотехнической сущности является сложным, приемной стороне 5 - дельта-демодулятор бсодержит в своем составе на приемной и и выделитель 7 огибающей речевого сигнапередающей стороне по двэ дельта-модуля ла, выходы которых подключены соответсттора, причем для передачи информации об венно к информационному и управляющемуогибающей речевого сигнала требуется до- входам экспандера 8, выход которого являполнительный канал связи в составе мно- ется выходом кодека, Выходдельта-модулягоканэльного тракта связи; что делает тора передающей стороны через канал 9невозможным применение данного устрой связи соедйнен с входами дельта-демодуляства в одноканальных системах связи.тора и вь 1 делителя огибающей речевого сигЦель изобретения - упрощение кодека нала приемной стороны, устройствопутем исключения дополнительного канала содержитдополнительно введенные на передающей стороне пороговый элемент 10Поставленная цель достигается тем, 40 и формирователь 11 порогового уровня.что в устройство связи с дельта-модуля- выход которого соединен с управляющимцией, содержащее на передающей сторо- входом порогового элемента, информацине компрессор и тактовый генератор, онный входкоторого является входом коде-.вь 1 ходы которых соединены соответствен- ка. Выход порогового элемента подключенно с информационными и тактовым входа к входу компрессора. На приемной сторонеми дельта-модулятора, на приемной выделитель 7 огибающей речевого сигналастороне - дельта-демодулятор и выдели- выполнен на сумматоре 12 по модулю два,тель огибающей речевого сигнала, выходы счетном триггере 13, интеграторах 14 и 15.которых подключены соответственно к ин- аналоговом сумматоре 16, фильтре 17 нижформационному и управляющему входам 50 них частот (ФНЧ) и элементе 18 задержки,экспандерэ, выход которого является выхо- вход которого объединен с первым входомдо ком кодека, выход дельта-модулятора пере- сумматора по модулю два и является входомдающей стороны через канал связи выделителя огибающей речевого сигнала.соединен с входами дельта-демодулятора и Выход элемента задержки соединен с втовыделителя огибающей речевого сигнала 55 рым входом сумматора по модулю два, вы- .приемнойстороны,дополнительновведенйход которого подключен к входу счетногона передающей стороне пороговый элемент триггера, прямой и инверсный выходы котои формирователь порогового уровня, выход рого через первый и второй интеграторыкоторого соединен с управляющим входом соединены с входами аналогового сумматопорогового элемента, информационный ра, выход которого через фильтр нижнихчастот подключен к выходу выделителя огибающей речевого сигнала,На фиг,2 приняты следующие обозначения: а - речевой сигнал на входе кодека; б - сигнал на выходе компрессора 2; в - сигнал на выходе генератора 3 тактовых импульсов; г - сигнал на выходепередающей стороны 1; д - сигнал на выходе дельта-демодулятора 6; е - сигнал на выходе сумматора 12 по модулю два; ж - сигнал на прямом выходе счетного триггера 13; з - сигнал на инверсном выходе счетного триггера 13; и - сигнал на выходе аналогового сумматора 16; к - речевой сигнал на выходе кодека,Речевой кодек работает следующим образом.Речевой сигнал х(1) в полосе 0,3-3,4 кГц (фиг, 2 а) поступает на вход порогового элемента 10, осуществляющего резекцию всех сигналов, имеющих амплитуду ниже Опор, которое вырабатывается формирователем порогового уровня 11 и подбирается опыт.- ным путем в зависимости от уровня акустических шумов, в которых эксплуатируется кодек, Применение порогового элемента 10 позволяет избавиться от паразитного квантования акустического шума дельта- модулятором 4, чем существенно повысить качество речи и сформировать устойчивую паузную комбинацию, С выхода порогового элемента 10 речевой сигнал поступает на вход компрессора 2, клиппируется (фиг. 2 б), и с выхода последнего подается на вход дельта-модулятора 4, где осуществляется его квантование с частотой Е (фиг, 2 в), Выходной дельта-поток 2(с) (фиг. 2 г) подается по каналу 9 связи на приемную сторону 5, где поступает на дельта-демодулятор 6 и выделитель 7 огибающей речевого сигнала, В дельта-демодуляторе 6 осуществляется преобразование сигнала дельта-потока Е(т) в сигнал х(1) (фиг, 2 д), причем динамический . диапазон последнего значительно меньше, чем у исходного речевого сигнала х(т), Расширение динамического диапазона осуществляется в экспандере 8, коэффициент экспандирования которого определяется управляющим сигналом с выхода выделителя 7 огибающей речевого сигнала.Дельта-поток 7(с), поступающий на вход выделителя 7 огибающей речевого сигнала, подается на первый вход сумматора по модулю два 12, на второй вход которого подается тот же сигнал, но с задержкой на один такт. Сумматор 12 по модулю два выделяет фронты импульсов иэ входного дельта-потока, соответствующие переходу речевого сигнала через "ноль" (фиг. 2 е), которые подаются на вход счетного триггера 13, на пря 30 35 40 45 50 55 Формула изобретения Адаптивный речевой кодек, содержащий на передающей стороне компрессор итактовый генератор, выходы которых соеди 5 10 15 20 мом и инверсном выходе которого формиру. ется положительная О (фиг, 2 ж) и отрицательная 0 (фиг. 2 э) последовательности информационного сигнала, длительность которых зависит от уровня сигнала х(1) на входе кодека. Полученные последовательности 0 и 0 интегрируются с помощью ВС-интеграторов 14,15 с постоянной времени х= 8-10 с,.объединяются в аналоговом сумматоре 16 (фиг. 2 и) и подаются на ФНЧ 17, на выходе которого и образуется сигнал, управляющий экспандером 8, На выходе экспандера 8 получается восстановленный речевой сигнал х(т) (фиг. 2 к),Так как в предлагаемом кодеке квантованию подлежат только переходы речевого сигнала через "ноль", то скорость преобразования выбирается из соотношения Р 2 Е, где Г - высшая частота в спектре преобразуемого речевого сигнала,Таким образом, предлагаемый кодек предназначен для работы на скоростях от 6,8 кбит/с до 12-16 кбит/с, На более высокихскоростях преобразования существующиеадаптивные дельта-кодеки обеспечиваютлучшие качественные параметры.П р и м е р, Эффективность предлагае- мого кодека оценивалась путем проведения сравнительных артикуляционныо испытаний совместно с прототипом и дельта-модулятором, используемъм в настоящее время в серийно выпускаемой аппаратуре связи. Оценка проводилась на скоростях 16 кбит/с; 9,6 кбит/с; 8 кбит/с; 4,8 кбит/с.Результаты исследований представлены в таблице.Проведенные испытания показали целесообразность использования предлагаемого кодека в цифровых системах телефонной связи со скоростями передачи 8-12 кбит/с. Применение предлагаемого речевого кодека позволяет в 1,5-1,8 раза уменьшить скорость преобразования речи, исключить необходимость в дополнительном канале связидля передачи информации об огибающей речевого сигнала при качестве речи, сопоставимом с качеством существующих дельта-кодеков. По сравнению с устройствами параметрического преобразования речи (вокодерами), работающими в том же диапазоне скоростей, предлагаемый кодек имеет существенно меньшие габариты, массу, потребляемую мощность и стоимость,1751853 7немы соответственно с информационным и тактовым входами дельта-модулятора, нэ приемной стороне - дельта-демодулятор и выделитель огибающей речевого сигнала, выходы которых подключены соответственно к информационному и управляющему входам акспандера, выход которого является выходом кодека, выход дельта-модулятора передающей стороны через канал связи соединен с входами дельта-демодулятора и выделителя Огибающей речевого сигнала приемной стороны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения кодека путем исключения дополнительного канала связи, на передающей стороне введены пороговый элемент и формирователь порогового уровня. выход которого соединен с управляющим входом порогового элемента. информационный вход которого является входом кодека, выход порогового элемента подключен к входу компрессора, нэ приемной стороне выделитель огибающей речевого сигнала выполнен на сумматоре на модулю б два, счетном триггере, интеграторах, аналоговом сумматоре, фильтре нижних частот и элементе задержки, вход которого обьединен с первым входом сумматора по модулю два и является входом выделителя огибаю щей речевого сигнала, выход элемента задержки соедйнен с вторым входом сумматора по модулю два, выход которого подключен к входу счетного триггера, прямой и инверсный выходы которого через 15 первый и второй интеграторы соединены свходами аналогового сумматора, выход которого через фильтр нижних частот подключен к выходу выделителя огибающей речевого сигнала,20Полоса рабочих частот речевого сигнала ограничена до 0,3-2,41751853 ставитель А, Косаревхред М.Моргентал з 2697 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 омбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 оизводственно-иэдательск СоРедактор С. Лисина Те Корректор М, Максимишинец