устройство для выделения акустических сигналов в каналах связи

Формула изобретения

Устройство для выделения акустических сигналов в каналах связи, содержащее блок согласования с каналом связи, первое интегрирующее звено, первый и второй логические элементы И и исполнительный элемент, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены полосовой фильтр, первый линейный детектор, первый пороговый элемент, второй линейный детектор, второе интегрирующее звено, блок вычисления отношения мощностей, второй пороговый элемент, третий линейный детектор, пиковый детектор, блок вычисления отношения, третий пороговый элемент, регистр и управляющий таймер, причем выход блока согласования с каналом связи соединен с входами полосового фильтра, второго линейного детектора и третьего линейного детектора, а выход полосового фильтра через последовательно соединенные первый линейный детектор и первое интегрирующее звено связан с первым пороговым элементом, первым входом блока вычисления отношения мощностей и вторым входом блока вычисления отношения, выход первого порогового элемента соединен с вторым входом первого логического элемента И, при этом выход второго линейного детектора через второе интегрирующее звено соединен с вторым входом блока вычисления отношения мощностей, выход которого через второй пороговый элемент связан с третьим входом первого логического элемента И, а выход третьего линейного детектора через пиковый детектор подключен к первому входу блока вычисления отношения, выход которого через третий пороговый элемент соединен с первым входом первого логического элемента И, выход первого логического элемента И соединен с регистром, N выходов последнего, в свою очередь, подключены к соответствующим N входам второго логического элемента И, выход второго логического элемента И соединен с исполнительным элементом, а выходы управляющего таймера подключены к управляющим входам первого порогового элемента, второго порогового элемента, третьего порогового элемента и регистра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электросвязи, в частности к автоматическим средствам приема сигналов тональной сигнализации в каналах тональной частоты и может использоваться, например, для обнаружения акустических сигналов в телефонных каналах.

Известно устройство для приема тональных сигналов, содержащее блок согласования с каналом, полосовой фильтр, два последовательно соединенных резонансных контура, два линейных детектора, два поляризованных реле, пороговый элемент и исполнительный элемент. Здесь разделение тонального (информационного) сигнала и паразитных токов речевых частот осуществляется за счет использования двух резонансных контуров. Напряжения, снимаемые с этих контуров, после выпрямления подаются на поляризованное реле с двумя обмотками, намотанными в противоположную сторону. В результате данный приемник устойчиво выделяет сигнал, в спектре которого присутствуют только спектральные составляющие в информационной полосе частот.

Однако данное устройство не может обеспечить уверенное выделение тональных сигналов, подвергшихся значительным искажениям, а также информационного сигнала, прием которого производится на фоне речи.

Известен также приемник тональных сигналов, содержащий блок согласования с каналом связи, четыре одновибратора, инвертор, два логических элемента И, интегрирующее звено, исполнительный элемент. Однако для данного устройства также характерна невысокая точность выделения информационного сигнала, что связано с возможностью подрабатывания приемника на паразитном сигнале, а также большой вероятностью пропуска искаженного акустического сигнала.

Целью изобретения является повышение точности выделения акустических сигналов в каналах связи.

Для достижения поставленной цели в устройство для выделения акустических сигналов в каналах связи, содержащее блок согласования с каналом связи, первое интегрирующее звено, первый и второй логические элементы И и исполнительный элемент согласно изобретению дополнительно введены полосовой фильтр, первый линейный детектор, первый пороговый элемент, второй линейный детектор, второе интегрирующее звено, первый блок вычисления отношения, второй пороговый элемент, третий линейный детектор, пиковый детектор, второй блок вычисления отношения, третий пороговый элемент, регистр и управляющий таймер, причем выход блока согласования с каналом связи соединен со входами полосового фильтра, второго линейного детектора и третьего линейного детектора, а выход полосового фильтра через последовательно соединенные первый линейный детектор и первое интегрирующее звено связан с первым пороговым элементом, первым входом первого блока вычисления отношения и вторым входом второго блока вычисления отношения, выход первого порогового элемента соединен с вторым входом первого логического элемента И, при этом выход второго линейного детектора через второе интегрирующее звено соединен с вторым входом первого блока вычисления отношения, выход которого через второй пороговый элемент связан с третьим входом первого логического элемента И, а выход третьего линейного детектора через пиковый детектор подключен к первому входу второго блока вычисления отношения, выход которого через третий пороговый элемент соединен с первым входом первого логического элемента И, выход первого логического элемента И соединен с регистром 15, N выходов последнего в свою очередь подключены к соответствующим N входам второго логического элемента И, выход второго логического элемента И соединен с исполнительным элементом, а выходы управляющего таймера подключены к управляющим входам первого порогового элемента, второго порогового элемента, третьего порогового элемента и регистра.

Устройство для выделения акустических сигналов в каналах связи (фиг. 1) содержит блок 1 согласования с каналом связи, полосовой фильтр 2, первый линейный детектор 3, первое интегрирующее звено 4, первый пороговый элемент 5, второй линейный детектор 6, второе интегрирующее звено 7, первый блок 8 вычисления отношения, второй пороговый элемент 9, третий линейный детектор 10, пиковый детектор 11, второй блок 12 вычисления отношения, третий пороговый элемент 13, первый и второй логические элементы И 14, регистр 15, второй логический элемент И 16, управляющий таймер 17 и исполнительный элемент 18.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие принцип работы заявляемого устройства.

На фиг. 2а изображена временная диаграмма информационного сигнала, передаваемого по каналу связи.

На фиг. 2б приведен эпюр напряжения шумового сигнала в канале связи.

На фиг. 2в приведен эпюр напряжений на выходе первого интегрирующего эвена 4.

На фиг. 2г приведен эпюр напряжений на выходе второго интегрирующего звена 7.

На фиг. 2д приведен эпюр напряжений на выходе первого блока 8 вычисления отношения.

На фиг. 2е приведен эпюр напряжений на выходе второго блока 12 вычисления отношения.

На фиг. 2ж приведена временная диаграмма первичных решений о наличии информационного сигнала в канале связи на выходе первого логического элемента И 14.

Принцип действия заявляемого устройства основан на оценивании трех решающих статистик, которые являются отличительными признаками при распознавании информационного акустического сигнала от канальных шумов и паразитных речевых сигналов. В качестве решающих статистик используется оценка мощности сигнала в информационной полосе частот, распределение мощности входного сигнала по частотному диапазону и величина пик-фактора входного сигнала.

Для принятия окончательного решения о присутствии в канале связи акустического сигнала используется вторичная обработка, которая основана на применении мажоритарного правила для последовательной серии первичных решений. Вторичная обработка введена в заявляемое устройство для предотвращения ложных срабатываний от паразитного речевого сигнала. В ней используется свойство нестационарности частотных составляющих речи, что является отличительным признаком по сравнению с акустическими сигналами.

Анализируемый сигнал с выхода канала связи, пройдя через блок 1 согласования с каналом связи, поступает одновременно на вход полосового фильтра 2, а также на входы второго и третьего линейных детекторов 6, 10. При этом в блоках 2-4 формируется оценка мощности приходящего сигнала в информационной полосе частот, для чего исходный сигнал подвергается фильтрации в полосовом фильтре 2, затем выпрямляется в первом линейном детекторе 3 и накапливается в первом интегрирующем звене 4. Оценка мощности входного сигнала, ограниченного информационной полосой частот, используется в заявляемом устройстве в качестве первого решающего фактора при принятии первичного решения о наличии в данный момент в канале акустического сигнала.

В блоках 6 и 7 осуществляется формирование оценки полной мощности входного сигнала. Для этого входной сигнал выпрямляется во втором линейном детекторе 6 и накапливается во втором интегрирующем звене 7. Далее сигнал с выхода второго интегрирующего звена 7 подается на второй вход первого блока 8 вычисления отношения. На первый же вход блока 8 вычисления отношения поступает сигнал с выхода первого интегрирующего звена 4. В результате на выходе первого блока 8 вычисления отношения формируется статистика, которая представляет собой приближенную оценку доли мощности частотных составляющих входного сигнала, принадлежащих информационной полосе частот, по отношению к полной мощности входного сигнала. Очевидно, что чем больше величина данной статистики, тем вероятнее наличие акустического сигнала в канале связи.

В блоках 10 - 12 формируется оценка пик-фактора входного сигнала. Для этого входной сигнал выпрямляется в третьем линейном детекторе 10, после чего в пиковом детекторе 11 оценивается экстремальное значение входного сигнала, а на выходе второго блока 12 вычисления отношения определяется значение пик-фактора сигнала. При этом в качестве характеристического признака для разделения тонального сигнала с канальным шумом и речью используется известное различие в величине пик-фактора этих сигналов. Так для гармонического сигнала величина пик-фактора меньше на 6 - 8 дБ, чем для канального шума и речи.

Принятие первичного решения о наличии информационного акустического сигнала в канале связи осуществляется периодически через равные промежутки времени по команде из управляющего таймера 17. Для этого значения с выходов первого интегрирующего звена 4, первого блока 8 вычисления отношения и второго блока вычисления отношения 12 считываются соответственно в первый, второй и третий пороговые элементы 5, 9, 13. Здесь полученные оценки сравниваются с пороговыми значениями, а результат сравнения подается на соответственно первый, второй и третий входы первого логического элемента И 14. В случае, если все три решающих признака свидетельствуют о наличии в канале связи акустического сигнала, т.е. на выходе блоков 8, 9 и 13 зафиксированы логические "1", то на выходе первого логического элемента И также фиксируется логическая "1". Это означает, что принято первичное решение о приеме акустического сигнала.

Далее принятое первичное решение проверяется на стационарность. При этом используется априорная информация о том, что минимальная длительность передачи акустического сигнала заведомо превышает длительность псевдостационарного вокализованного участка речевого сигнала.

Реализуется вторичная обработка с помощью регистра 15, в котором накапливается последовательность первичных решений о наличии информационного сигнала в канале связи. В случае если длительность последовательности первичных положительных решений о наличии акустического сигнала достигает значения N, то во втором логическом элементе И вырабатывается окончательное решение об обнаружении информационного сигнала.

Длительности различных процедур обработки входного сигнала в данном устройстве задаются посредством управляющего таймера, который соединен со всеми пороговыми элементами и регистром первичных решений. Реализацию данного устройства наиболее целесообразно осуществлять на базе традиционной цифровой схемотехники ("жесткой логики") либо с использованием сигнальных микропроцессоров.

Источники информации

1. Зайончковский Е. А., Пшеничников А.П., Романцов В.М. Автоматическая междугородная связь. - М.: Радио и связь, 1984, с. 111 - 113.

2. Авторское свидетельство СССР N 441681, кл. H 04 M 1/46, 1973.