устройство связи с дельта-модуляцией

Формула изобретения

Устройство связи с дельта-модуляцией, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные входной фильтр, вход которого является информационным входом устройства, компаратор и трехразрядный регистр сдвига, выходы разрядов которого соединены с соответствующими входами логического блока, выполняющего функцию выходные сигналы трехразрядного регистра сдвига, выход которого через последовательно соединенные слоговый фильтр, амплитудно-импульсный модулятор и интегратор соединен с другим входом компаратора, причем тактовый вход трехразрядного регистра сдвига соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход первого разряда регистра сдвига соединен с другим входом амплитудно-импульсного модулятора, на приемной стороне трехразрядный регистр сдвига, выходы разрядов которого соединены с соответствующими входами логического блока, выполняющего функцию выход которого через слоговый фильтр соединен с одним из входов амплитудно-импульсного модулятора, а также последовательно соединенные интегратор и выходной фильтр, выход которого является информационным выходом устройства, причем тактовый вход трехразрядного регистра сдвига соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход первого разряда трехразрядного регистра сдвига соединен с другим входом амплитудно-импульсного модулятора, отличающееся тем, что в устройство введены на передающей стороне генератор импульсов, генератор синхропосылок и элемент управления, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и управляющим входами коммутатора, третий вход которого соединен с выходом первого разряда трехразрядного регистра сдвига, а выход коммутатора соединен с входом цифрового канала связи, на приемной стороне ввдены последовательно соединенные коммутаторы, блок сравнения, счетчик ошибок, цифроаналоговый преобразователь и управляемый усилитель, а также последовательно соединенные детектор синхропосылок и элемент управления, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, вход которого соединен с входом детектора синхропосылок и с выходом цифрового канала связи, а другой выход коммутатора соединен с входом трехразрядного регистра сдвига, а выход амплитудно-импульсного модулятора соединен с входом интегратора через управляемый усилитель.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электросвязи и может быть использовано в системах телефонной связи при необходимости их сопряжения с речепреобразующими устройствами (РПУ) вокодерного типа.

Известны системы телефонной связи, в которых нашли применение РПУ на основе дельта-модуляции с цифровым инерционным компандированием (ДМЦИК) [1, 3]. Аналоги обеспечивают достаточно высокое качество передачи речевых сигналов, однако в случае их сопряжения по низкой частоте с вокодерами разборчивость речи становится неудовлетворительной. Причина снижения разборчивости передаваемой речи заключается как в существенном несоответствии полос передаваемых частот указанных типов РПУ, так и в особенностях используемого метода дельта-модуляции. Известно, что ДМЦИК кодеках [1] изменение величины ступеньки квантования осуществляется схемой цифрового инерционного компандирования (ЦИК) на основе анализа последовательности выходного (входного) дельта-потоков. При трехразрядной схеме анализа увеличение шага квантования происходит при обнаружении кодовых комбинаций вида "111" или "000". Ошибки в цифровом тракте приводят к нарушению нормального функционирования схемы ЦИК, уменьшению уровня восстановленного речевого сигнала на выходе демодулятора. Учитывая, что в современных вокодерах [2] преобразование речевых сигналов в цифровую форму осуществляется методами импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) с неизменными уровнями дискретизации, снижение уровня сигнала на входе вокодера при его сопряжении с выходом дельта-кодека приводит к ухудшению соотношения уровней передаваемого сигнала и искажений квантования и снижению разборчивости речи. В этом случае увеличение разборчивости речи возможно путем дополнительного усиления речевого сигнала на выходе дельта-кодека на величину, равную снижению уровня сигнала из-за влияния ошибок.

В качестве прототипа к предлагаемому может быть выбрано устройство связи, описанное в [3] , которое содержит на передающей стороне: входной фильтр, компаратор, трехразрядный регистр сдвига, логическую схему , слоговый фильтр, амплитудно-импульсовый модулятор (АИМ), интегратор, генератор тактовых импульсов (ГТИ); на приемной стороне: трехразрядный регистр сдвига, логическую схему , слоговый фильтр, АИМ, интегратор, выходной фильтр, ГТИ.

Прототипу полностью свойственны недостатки, описанные выше и характерные для всего класса ДМЦИК кодеков. Так, появление хотя бы одной ошибки приводит к нарушению разборчивости схемы ЦИК на интервале в три такта и снижению уровня сигнала на выходе демодулятора.

Для устранения указанного недостатка в устройство связи с дельта-модуляцией, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные выходной фильтр, вход которого является аналоговым входом кодера, компаратор, трехразрядный регистр сдвига, выходы каждого разряда которого соединены с соответствующими входами логической схемы , слоговый фильтр, АИМ и интегратор, вход которого соединен с вычитающим входом компаратора, причем тактовый вход регистра сдвига соединен с выходом ГТИ, а вход первого разряда регистра сдвига соединен с вторым входом АИМ, на приемной стороне - последовательно соединенные интегратор и выходной фильтр, выход которого является аналоговым выходом устройства и последовательно соединенные трехразрядный регистр сдвига, выходы каждого разряда которого соединены с соответствующими входами логической схемы , слоговый фильтр и АИМ, причем тактовый вход регистра сдвига соединен с выходом ГТИ, а выход первого разряда регистра соединен с вторым входом АИМ, дополнительно введены анализатор достоверности передачи цифровой информации (АДПЦИ), состоящий из передатчика и приемника, соединенных через цифровой канал связи, причем вход передатчика соединен с выходом первого разряда регистра сдвига модулятора, а информационный выход приемника соединен с информационным входом регистра сдвига демодулятора, и управляемый усилитель, аналоговый вход которого соединен с выходом амплитудно-импульсного модулятора демодулятора, выход соединен с входом интегратора, а управляющий вход соединен с одноименным выходом приемника анализатора достоверности.

Практическая реализация анализатора достоверности может быть выполнена на основе различных схемотехнических решений. Предлагается передатчик данного устройства выполнить на коммутаторе, вход которого является информационным входом передатчика, а выход соответственно выходом передатчика и раздельно соединенных с ним генераторе импульсов (ГИ), генераторе синхропосылок (ГСП) и схеме управления (СУ), а приемник АДПЦИ выполнить на коммутаторе, один из выходов которого является информационным выходом приемника анализатора, а к второму выходу последовательно подключены схема сравнения (СС), счетчик ошибок (СО) и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), выход которого является управляющим выходом приемника, детекторе синхропосылок (ДСП) и схеме управления, причем соединенные друг с другом выходы коммутатора и ДСП являются входом приемника анализатора, выход ДСП соединен с входом СУ, а выход последней соединен с управляющим входом коммутатора.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: АДПЦИ и УУ. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "Новизна".

В то же время вновь вводимые блоки и элементы широко известны [4]. Однако при их введении в указанной связи с другими элементами устройства вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, что приводит к повышению разборчивости передаваемой речи при сопряжении с вокодерами. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "Существенные отличия".

На фиг. 1 представлена зависимость коэффициента передачи схемы ЦИК от вероятности ошибки на входе демодулятора; на фиг.2 - структурная схема заявляемого устройства; на фиг.3 - пример конкретного выполнения блока АДПЦИ.

Устройство связи содержит: передающую сторону (модулятор) 1, входной фильтр 2, компаратор 3, трехразрядный регистр сдвига 4, логическую схему 5, слоговый фильтр 6, АИМ 7, интегратор 8, ГТИ 9, приемную сторону (демодулятор) 10, трехразрядный регистр сдвига 11, логическую схему 12, слоговый фильтр 13, АИМ 14, интегратор 15, выходной фильтр 16, ГТИ 17, цифровой канал связи 18, передатчик АДПЦИ 19, приемник АДПЦИ 20, управляемый усилитель 21, коммутатор 22, генератор импульсов 23, генератор синхропосылок 24, схему управления 25, коммутатор 26, схему сравнения 27, счетчик ошибок 28, ЦАП 29, детектор синхропосылок 30, схему управления 31.

Устройство работает следующим образом.

АДПЦИ с целью непрерывного контроля за состоянием канала связи периодически (например с частотой 256 Гц) вместо сигнала дельта-потока передает в канал связи "1" (единичный импульс) вырабатываемый ГИ. На приеме синхронно с передатчиком СУ подключает канал связи на схему сравнения, которая в случае несоответствия принимаемого знака передаваемой информации выдает импульсы ошибки, подсчитываемые счетчиком и далее преобразуемые ЦАП в аналоговый сигнал управления коэффициентом усиления УУ. Для обеспечения синхронной работы передающего и приемного узлов анализатора введены генератор и детектор синхропосылок, представляющих собой некоторую кодовую комбинацию, и которые формируются при первоначальном вхождении в связь (например каждый раз при нажатии тангенты микрофона). Таким образом, при отсутствии канальных ошибок коэффициент усиления УУ будет составлять единицу, а при появлении ошибок усиление будет возрастать, компенсируя снижение уровня сигнала на выходе интегратора демодулятора. Предлагаемый способ контроля за состоянием канала связи не ухудшает разборчивости передаваемой речи.

Макет устройства был реализован на базе промышленной аппаратуры, содержащей речевой кодек, аналогичный прототипу. Эффективность устройства оценивалась путем проведения артикуляционных испытаний. Результаты испытаний, представленные в таблице, показывают, что эффективность предлагаемого устройства повышается с ростом уровня помех в канале связи и позволяет снизить потери разборчивости при сопряжении дельта-кодеков и вокодеров до 30% по сравнению с прототипом.

Источники информации.

1. Стил Р. Принципы дельта-модуляции. М.: Связь, 1979.

2. Сапожков М. А. , Михайлов В.Г. Вокодерная связь. М.: Радио и связь, 1983.

3. Джонсон Ф.Б. Речевой кодек для системы PTARMIGAN перевод с анг. F.B. Johnson. The PTARMIGAN Speech Coder. In International Specialist Seminar on Case Studies in Advansed Signal Processing. Peebles, 1979, p.119-126.

4. Горшков Б. И. Элементы радиоэлектронных устройств: Справочник. М.: Радио и связь, 1989.5