система передачи с восстановлением пропущенных отсчетов сигнала

Формула изобретения

1. Система передачи для последовательной передачи отсчетов сигнала, содержащая передатчик, имеющий вход для приема отсчетов сигнала, причем указанный вход подключен к средствам характеризации для определения параметров, характеризующих отсчеты сигнала, при этом выход средств характеризации подключают к средствам для передачи характеристических параметров и по меньшей мере части отсчетов сигнала по каналу на приемник, который содержит средства интерполяции, вход которых связан с входом приемника для определения значения недостающих отсчетов сигнала и получения последовательного ряда отсчетов сигнала, имеющих характеристические параметры, которые соответствуют принимаемым характеристическим параметрам, отличающаяся тем, что вход передатчика подключен к входу средств определения значения периода в отсчетах сигнала, при этом значение периода превышает длительность времени каждого ряда отсчетов сигнала, а выход средств определения периода подключают к средствам для передачи значения периода по каналу на приемник, причем средства интерполяции содержат средства введения периода, который соответствует принимаемому значению периода в отсчетах сигнала, определяемому средствами интерполяции.

2. Передатчик, содержащий вход для приема отсчетов сигнала, причем указанный вход подключен к средствам характеризации для определения параметров, характеризующих отсчеты сигнала, а выход средств характеризации подключают к средствам для передачи характеристических параметров и по меньшей мере части отсчетов сигнала по каналу на приемник, отличающийся тем, что вход передатчика подключен к входу средств определения периода в отсчетах сигнала, при этом значение периода превышает длительность времени каждого ряда отсчетов сигнала, а выход средств определения периода подключают к средствам для передачи значения периода по каналу на приемник, причем средства интерполяции содержат средства введения периода, который соответствует принимаемому значению периода в отсчетах сигнала, определяемому средствами интерполяции.

3. Приемник, содержащий средства интерполяции, имеющие вход, связанный с входом приемника для определения значения недостающих отсчетов сигнала и получения последовательного ряда отсчетов сигнала, имеющих характеристические параметры, которые соответствуют принимаемым характеристическим параметрам, отличающийся тем, что средства интерполяции содержат средства введения периода, который соответствует принимаемому значению периода в отсчетах сигнала, определяемому средствами интерполяции.

4. Способ введения избыточности в подлежащие передаче серии отсчетов сигнала, включающий в себя определение характеристических параметров отсчетов сигнала, отличающийся тем, что включает в себя определение периода периодичности в отсчетах сигнала, который превышает временную длительность серии отсчетов сигнала.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что способ включает в себя взешивание с помощью взвешивающей функции, накрывающей более длинную серию отсчетов сигнала, которая перекрывает серию отсчетов сигнала, для определения характеристических параметров, и что серия отсчетов сигнала содержит самый последний отсчет сигнала более длинной серии.

6. Способ восстановления отсчетов сигнала, пропущенных в серии отсчетов сигнала, включающий в себя определение пропущенных отсчетов сигнала из доступных отсчетов сигнала так, что восстановленная серия отсчетов сигнала может быть описана ранее определенными характеристическими параметрами, отличающийся тем, что способ включает задание периодичности со значением периода, превышающим временную длительность серии отсчетов сигнала в восстановленных отсчетах сигнала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системе передачи для последовательной передачи отсчетов сигнала, содержащей передатчик, который включает в себя средства характеризации для определения характеристических параметров в отсчетах сигнала, средства для передачи характеристических параметров и по крайней мере части отсчетов сигнала по каналу на приемник, который включает в себя средства интерполяции для определения значения пропущенных отсчетов сигнала для получения последовательных серий отсчетов сигнала, имеющих характеристические параметры, соответствующие принятым характеристическим параметрам.

Кроме того, изобретение относится к передатчику, приемнику, кодеру и декодеру, используемым в такой системе передачи так же, как и интерполятор, и способ интерполяции.

Названная выше система передачи известна, в частности, из патента США N 5025404.

Подобные системы передачи используются, например, для передачи речевых или музыкальных сигналов по каналам, имеющим ограниченную пропускную способность, или по каналам, в которых появляются так называемые пакетные ошибки.

Первым примером такого канала является радиоканал между подвижной станцией и стационарной станцией. Реальная пропускная способность этого канала ограничена, так как этот канал используется многими пользователями. Кроме того, могут быть периоды, в которых вероятность появления пакетных ошибок из-за замираний достаточно высока.

Вторым примером является канал записи, который использует магнитный, оптический или иной носитель записи, например ПЗУ. Пропускная способность такого канала, как правило, ограничена, и в некоторых из этих носителей записи пакетные ошибки могут появиться во время воспроизведения записанных отсчетов.

В передатчике существующей системы передачи характеристические параметры определяются из отсчетов сигнала, которые должны быть переданы. Это может достигаться определением параметров линейного предсказания, которые описывают отношение между текущими отсчетами сигнала и предыдущими отсчетами сигнала, причем эти параметры определяются так, что ошибка между текущим отсчетом сигнала, оцениваемым на основании предыдущих отсчетов сигнала, и реальным значением текущего отсчета сигнала минимизируется.

Эти характеристические параметры передаются на приемник по каналу вместе с (частью) отсчетами(ов) сигнала.

Если желательно уменьшить пропускную способность, по каналу передается только часть отсчетов сигнала. Не переданные отсчеты определяются на основе принятых характеристических параметров, которые обеспечивают информацию о природе сигнала и действительно переданных отсчетах.

Если желательно, чтобы отсчеты сигнала, которые необходимо передать, были защищены от пакетных ошибок, могут передаваться все отсчеты сигнала помимо характеристических параметров. В приемнике неверно принятые отсчеты затем обнаруживаются на основании характеристических параметров и верно принятых отсчетов сигнала. Неверно принятые отсчеты затем считаются пропущенными.

В передатчике характеристические параметры определяются описанием полного диапазона, тогда как в приемнике, основываясь на принятых характеристических параметрах и значениях (верно) принятых отсчетов сигнала, определяются значения пропущенных отсчетов сигнала.

Значения восстановленных отсчетов сигнала, как правило, не будут точно равны первоначальным отсчетам сигнала, но зато проявится ошибка интерполяции. Пропущенные отсчеты сигнала определяются таким образом, что эта ошибка интерполяции минимизируется.

Моделирование показало, что в некоторых речевых и музыкальных сигналах минимальное значение ошибки интерполяции остается значительным. Кроме того, проверочные прослушивания доказали, что качество принятого сигнала оставляет желать лучшего.

В основу изобретения положена задача создания системы передачи, как она определена выше, в которой ошибка интерполяции значительно уменьшается и, следовательно, слышимое качество принятого сигнала значительно улучшается.

Эта задача решается за счет того, что передатчик содержит средства определения периода для определения значения периода, с которым повторяются отсчеты сигнала, причем это значение периода превышает временную длительность каждой серии отсчетов, и средства для передачи значения периода по каналу на приемник, а интерполирующие средства содержат средства задания периода для задания периодичности с периодом, соответствующим принятому значению периода в отсчетах сигнала, определенных интерполирующими средствами.

Изобретение основано на распознавании того, что в передаваемом сигнале, который передается по каналу сериями отсчетов сигнала, появляются периодичности с периодом больше, чем временная длительность каждой серии отсчетов сигнала.

Когда этот период длиннее временной длительности каждой серии отсчетов сигнала, появление этих периодичностей не может быть определено интерполяцией из отсчетов сигнала, которые появляются в сериях отсчетов сигнала. Как результат, ошибка интерполяции в некоторые моменты может быть значительна. Моменты, в которых есть максимум ошибки интерполяции, имеют временные интервалы, равные значению периода.

Серии отсчетов сигнала, в которых периодичность наличествует полностью, получают на выходе приемника посредством определения в передатчике периода такой периодичности с помощью средств определения периода и задания этой периодичности в приемнике средствами задания периода в отсчетах сигнала, определенных интерполирующими средствами. Моделирование и проверочные прослушивания действительно показали, что качество восстановления сигнала значительно улучшено благодаря мерам, принятым в соответствии с замыслом изобретения.

Замечено, что возможно в принципе уменьшать ошибку интерполяции увеличением числа отсчетов сигнала в каждой серии отсчетов сигнала.

Это также требует значительного увеличения числа характеристических параметров, так что увеличенное число пропущенных отсчетов сигнала из известных отсчетов сигнала может быть определено подобным образом с достаточной точностью. Это увеличение числа характеристических параметров может привести к нежелательному увеличению сложности передатчика.

Кроме того, увеличение числа характеристических параметров может потребовать значительно большей пропускной способности канала.

Пример выполнения изобретения характеризуется тем, что средства определения периода применяются также для определения амплитудного коэффициента периодичности, и тем, что средства задания периода применяются для установки амплитудного коэффициента периодичности по отношению к коэффициенту затухания, определенному средствами определения периода.

В общем амплитуда периодичности, с которой повторяются отсчеты сигнала, не будет постоянной, но будет меняться от нулевого до максимального значения. Эти изменения могут быть описаны амплитудным коэффициентом.

Амплитудный коэффициент может быть мерой, например, для отношения между амплитудами двух последовательных периодов такой периодичности.

Если амплитудный коэффициент превышает единицу, амплитуда периодичности увеличивается со временем. Если амплитудный коэффициент равен единице, амплитуда периодичности остается постоянной, тогда как в случае, если амплитудный коэффициент меньше единицы, амплитуда периодичности уменьшается со временем.

Посредством определения не только значения периода, но и амплитудного коэффициента периодичности в передатчике и использования этих значений также и в приемнике для установки средств представления периода качество передачи системы передачи в дальнейшем улучшается.

Следующий пример выполнения изобретения отличается тем, что передатчик содержит местные интерполирующие средства для отличения непереданных отсчетов сигнала от переданных отсчетов сигнала, чтобы получить восстановленные серии отсчетов сигнала с характеристическими параметрами, соответствующими характеристическим параметрам, определенным средствами характеризации, местные интерполирующие средства содержат местные средства задания периода для задания периодичности, период которой соответствует значению периода, и тем, что средства определения периода предназначены для выбора значения периода, при котором восстановленные серии отсчетов сигнала наилучшим возможным образом соответствуют исходным сериям отсчетов сигнала.

Путем определения значения периода и/или амплитудного коэффициента периодичности в ответ на местную интерполяцию, проводимую в передатчике, гарантируется, что это значение периода и/или амплитудный коэффициент периодичности определяется(ются) так, чтобы иметь минимальную ошибку интерполяции, так что для определяемого значения периода или амплитудного коэффициента гарантируется оптимальное качество.

Предпочтительный пример выполнения изобретения отличается тем, что средства характеризации содержат взвешивающие средства для взвешивания более длинной серии отсчетов сигнала с помощью взвешивающей функции, так что определяются характеристические параметры, и тем, что серии отсчетов сигнала содержат последний отсчет сигнала более длительной серии.

Во многих случаях значения характеристических параметров получаются из отсчетов сигнала с интервалом больше, чем период времени в сериях отсчетов сигнала. Отсчеты сигнала затем часто умножаются на так называемую взвешивающую функцию, которая максимальна в середине интервала, уменьшаясь к нулю в направлении к его границам.

В существующей системе передачи серия отсчетов сигнала лежит в середине интервала. В результате имеется дополнительная задержка в передаче серии отсчетов сигнала, которая примерно равна половине интервала, что нежелательно. Посредством серии отсчетов сигнала, совпадающей с концом интервала, дополнительная задержка в передаче уменьшается практически до нуля при использовании взвешивающей функции.

Проверочные прослушивания и моделирования доказали, что эта мера почти не приводит к ухудшению качества передачи.

Ниже изобретение поясняется более подробно со ссылками на чертежи, на которых показано:

фиг. 1 - система передачи, согласно изобретению;

фиг. 2 - предпочтительный пример выполнения передатчика, используемого в системе передачи, показанной на фиг. 1;

фиг. 3 - относительное положение взвешивающей функции, используемой для определения параметров предсказания и конкретной серии отсчетов сигнала;

фиг. 4 - относительное положение взвешивающей функции и серий отсчетов сигнала, следующих за сериями отсчетов сигнала, показанными на фиг. 3;

фиг. 5 - пример речевого сигнала, переданного через систему передачи, показанную на фиг. 1;

фиг. 6 - временная диаграмма ошибки e(n) предсказания в приемнике существующей системы передачи;

фиг. 7 - временная диаграмма ошибки e(n) предсказания в приемнике системы передачи, показанной на фиг. 1; и

фиг. 8 - временная диаграмма ошибки e(n) предсказания в приемнике системы передачи в соответствии с изобретением для случая использования передатчика, показанного на фиг. 2.

В системе передачи, показанной на фиг. 1, отсчеты сигнала подаются на вход передатчики 2. Вход передатчика 2 подключен к редуцирующему элементу 8, ко входу средств 7 определения периода и ко входу средств характеризации в этом передатчике, сформированных линейным предсказателем 12 для определения параметров предсказания. Выход редуцирующего элемента 8 подключен к первому подканалу 4a канала 4.

Средства 7 определения периода содержат последовательно включенные прогнозирующий фильтр 10 и средства 14 измерения периода.

Выходы средств 7 определения периода, выдающие в качестве своих выходных сигналов амплитудный коэффициент и период периодичности, с которой повторяются отсчеты сигнала, подключены к подканалам 4b и 4c канала 4. Выход линейного предсказателя 12 подключен к подканалу 4 канала 4 и к управляющему входу прогнозирующего фильтра 10.

Выход подканала 4a подключен к запоминающему блоку 16.

Первый выход запоминающего блока 16, выдающий самую последнюю серию отсчетов сигнала в качестве своего выходного сигнала, подключен к первому входу интерполирующих средств 19 и к первому входу мультиплексора 24.

Второй выход запоминающего блока 16, выдающий в качестве своего выходного сигнала предпоследнюю серию отсчетов сигнала, подключен ко второму входу инвертирующих средств 19. Выход интерполирующих средств 19 подключен ко второму входу мультиплексора 24. Выход мультиплексора 24 подключен к выходу приемника и к третьему входу интерполирующих средств 19. Выходы подканалов 4b и 4c подключены к первому и второму управляющим входам интерполирующих средств 19. Выход подканала 4d подключен к третьему управляющему входу интерполирующих средств 19.

Первый вход интерполирующих средств 19 подключен к первому входу интерполятора 20, второй вход интерполирующих средств 19 подключен ко второму входу интерполятора 20. Третий вход интерполирующих средств 19 подключен ко входу прогнозирующего фильтра 22.

Первый управляющий вход интерполирующих средств подключен к первому управляющему входу средств 18 задания периода, второй управляющий вход интерполирующих средств 19 подключен ко второму управляющему входу средств 18 задания периода. Третий управляющий вход интерполирующих средств подключен к управляющему входу инверсного прогнозирующего фильтра и к управляющему входу интерполятора 20. Выход инверсного прогнозирующего фильтра 22 подключен ко входу средств 18 задания периода, выход средств 18 задания периода подключен к третьему входу интерполятора 20.

В системе передачи, показанной на фиг. 1, предполагается, что отсчеты S(n) сигнала содержат последовательные серии из p+m символов каждая.

Из этих p+m отсчетов сигнала редуцирующий элемент 8 удаляют отсчетов сигнала, так что по подканалу 4a передаются не более отсчетов на серию из p+m отсчетов сигнала. Удаление отсчетов сигнала выполняется для уменьшения необходимой пропускной способности подканала 4a.

Для восстановления непереданных отсчетов сигнала в приемнике 6 линейный предсказатель в передатчике 2 вырабатывает параметры предсказания. Эти параметры предсказания показывают, насколько отсчет сигнала зависит от множества предыдущих отсчетов сигнала.

Оценка отсчета S(n) сигнала выражается следующим образом:



В выражении (1) N - это порядок предсказания, показывающий, сколько прошлых отсчетов включено в предсказание. Для разности e(n) = S(n) - S"(n) найдено:



Для среднеквадратической ошибки E для числа отсчетов сигнала затем установлено



Предсказатель 12 вычисляет значения a(i), при которых E имеет минимальное значение.

Способ определения коэффициентов предсказания подробно описан в журнальной статье "Linear Prediction: A Tutorial View" by J.Makhoul in Proceedings of the IEEE, Vol. 63, N 4, April 1975.

Параметры предсказания - от a(1) до a(N) включительно - передаются по подканалу 4d на приемник. Прогнозирующий фильтр 10, параметры предсказания которого установлены по значениям, вычисленным линейным предсказателем 12, выделяют ошибку e(n) предсказания из отсчетов S(n) сигнала в соответствии с выражением (2).

Средства 14 измерения периода выделяют из сигнала e(n) ошибки период и амплитудный коэффициент периодичности, имеющей период, превышающий временной период серии отсчетов сигнала. Средства 14 измерения используют сигнал e(n) вместо S(n) как входной сигнал, так как параметры периодичности в сигнале e(n) необходимы в приемнике для повторного задания этой периодичности в серии отсчетов сигнала.

Параметр обозначает амплитудный коэффициент периодичности, тогда как параметр обозначает период этой периодичности, выраженной в числе отсчетов сигнала.

Амплитудный коэффициент и значение периода передаются на приемник по подканалам 4b и 4c.

Замечено, что пропускная способность, необходимая для передачи параметров предсказания, может быть значительно меньше, чем пропускная способность, необходимая для передачи пропущенных отсчетов сигнала.

Подканалы 4a-4d, например, могут быть сформированы временными интервалами в объединенном кадре, переданном по единому передающему каналу 4. Для передачи информации четырех подканалов 4a-4d возможны и иные виды объединения, как например частотное объединение.

Запоминающий блок 16 хранит серию отсчетов сигнала, полученную из подканала 4a. Кроме самой последней серии отсчетов сигнала в запоминающем блоке 16 представлена также предпоследняя серия отсчетов сигнала. Две серии и отсчетов сигнала подаются на интерполятор 20.

m интерполированных отсчетов сигнала объединяются с полученными отсчетами сигнала мультиплексором для формирования полной серии S"(n) отсчетов сигнала.

Прогнозирующий фильтр 22 вычисляет ошибку e"(n) предсказания из серии S"(n) отсчетов сигнала в ответ на полученные параметры предсказания. Средства 18 задания периода определяют ошибку e"(n) предсказания, задержанную на периодов дискретизации и умноженную на коэффициент в ответ на принятые значения и

Выходной сигнал средств 18 задания периода используется для задания заново периодичности в интерполированной серии отсчетов сигнала. Сочетание интерполятора 20, мультиплексора 24, прогнозирующего фильтра 22, средств 18 задания периода может считаться резонансной цепью, имеющей резонансный период и коэффициент затухания, определенные параметрами и причем резонансная цепь активизируется периодичностью, появляющейся в серии из отсчетов сигнала.

В результате периодичность также задается в серии из m отсчетов сигнала, которые первоначально также имели эту периодичность.

Когда m отсчетов сигнала восстанавливаются интерполятором, предполагается, что ошибка D предсказания минимизируется в ответ на сигнал d(n), где d(n) равно e"(n)-b e"(n-l) = e"(n)-q(n).

Основанием этого является то, что если e"(n) периодична, выходной сигнал b(n) будет равен нулю, если b и l имеют верные значения. Минимизацией D достигается то, что в сигнале e(n) и, таким образом, в сигнале S"(n) периодичность получается с верными амплитудным коэффициентом и периодом.

Если предполагается, что порядок N предсказания равен числу отсчетов сигнала, включенных в интерполяцию, которое равно 2p + m - 1, то ошибка D предсказания может быть выражена так:



Затем предполагается, что ошибка предсказания минимизируется в пропущенных и последующих доступных отсчетах сигнала. Более того, предполагается, что превышает p+m. Значение пропущенных отсчетов сигнала может теперь обнаруживаться установкой производной от D по отношению к пропущенным отсчетам сигнала, равной нулю.

Так как S(k) влияет только на E от n=k до n=k+p включительно, выражение (5) преобразуется в



Подстановка (2) в (6) дает



Выражение (7) определяет m сравнений для m различных значений k от до p + m + 1 включительно. Эти сравнений могут быть записаны в виде матрицы следующим образом:



Здесь A - это матрица размерности m x (p + m) и e - это вектор - столбец с элементами.

С учетом (2) для вектора e найдено



В выражении (9) B - это матрица размерности (p + m) x (2p + m) и S - это вектор-столбец с 2p + m элементами.

Подстановка (9) в (8) дает



Перемножение матриц дает



Здесь r_i равно:



Если верхний предел суммирования меньше нуля, значение r_i равно нулю.

Матрица R может быть разделена на 3 подматрицы R_l, R_m и R_r, где R_l формируется крайними левыми столбцами матрицы R, R_r формируется p крайними правыми столбцами матрицы R и R_m формируется оставшимися m столбцами матрицы R.

Если вектор S разделен на три подвектора, включающие p, m и p коэффициентов соответственно, выражение (10) может быть переписано следующим образом:



Элементы трех подвекторов вектора S, не равные нулю, могут быть определены как подвекторы S_l, S_m, S_r. Для этих подвекторов затем установлено следующее:



С учетом (14) выражения (13) преобразуется в



Матрица R_m - это квадратная матрица размерности m x m. R_m симметрична, конечно положительна и матрица "Toeplitz". Правый член (15) представляет вектор известных компонентов. Благодаря упомянутым свойствам (R_m) выражение (15) может быть вычислено различными известными способами.

Одним из этих способов является, например, алгоритм Левинсона, описанный в книге "Fast Algorithme for Digital Signal Processing, by R.E. Blahut, Addison-Wesley Publishing Company IcInc., 1985, ISBN 0-201-10155-6, pages 352 - 358.

В зависимости от значений p и m структура матриц R_l, R_m и R_r может меняться.

Матрица R_m имеет следующий вид при m p + 1:



При m > p матрица R_m выглядит:



Структура матриц R_l и R_r также зависит от значений m и p. При m < p для матриц R_l и R_r установлено:



При m = p матрицы R_l и R_r равны:



При m > p R_l и R_r преобразуются в:



Значения вектора q, необходимое для решения выражения (14), получается на выходе средств 18 задания периода.

Значения a(i), необходимые в выражении (14), получаются из значений, подаваемых по каналу 4 для параметров предсказания в передатчике. Элементы вектора S_l формируются предпоследней серией принятых отсчетов сигнала, тогда как элементы вектора S_r формируются самой последней серией принятых отсчетов сигнала.

В передатчике, показанном на фиг. 2, отсчеты S(n) сигнала, которые должны быть переданы, подаются на редуцирующий блок 8, на первый вход средств 30 определения периода и на линейный предсказатель 12.

Выход редуцирующего блока 8 подключен к первому подканалу 4a канала 4 и к местному запоминающему блоку 9. Первый выход местного запоминающего блока 9, содержащий в выходном сигнале самую последнюю серию отсчетов сигнала, подключен к первому входу местных интерполирующих средств 31 и к первому входу мультиплексора 23. Второй выход местного запоминающего блока 9, содержащий предпоследнюю серию отсчетов сигнала в его выходном сигнале, подключен ко второму входу местных интерполирующих средств 31. Выход местных интерполирующих средств 31 подключен ко второму входу мультиплексора 23.

Выход мультиплексора 23 подключен к третьему входу местных интерполирующих средств 31 и ко второму входу средств 30 определения периода. Выход линейного предсказателя 12 подключен к подканалу 4d канала 4 и к первому управляющему входу местных интерполирующих средств 31.

Первый и второй выходы средств 30 определения периода подключены к подканалам 4b, 4c соответственно и ко второму и третьему управляющим входам местных интерполирующих средств 31.

Первый вход местных интерполирующих средств 31 подключен к первому входу интерполятора 21, второй вход местных интерполирующих средств подключен ко второму входу местного интерполятора 21. Третий вход местных интерполирующих средств 31 подключен ко входу инверсного прогнозирующего фильтра 10.

Выход инверсного прогнозирующего фильтра 10 подключен ко входу местных средств 17 задания периода. Выход местных средств 17 задания периода подключен к третьему входу местного интерполятора 21. Первый управляющий вход местных интерполирующих средств 31 подключен к управляющему входу местного интерполятора 21. Второй и третий управляющие входы местных интерполирующих средств 31 подключены к первому и второму управляющим входам местных средств 17 задания периода.

Первый вход средств 30 определения периода подключен к первому входу вычитателя, второй вход средств 30 определения периода подключен ко второму входу вычитателя 13. Выход вычитателя 13 подключен ко входу квадратора 15. Выход квадратора 15 подключен ко входу средств 11 оптимизации периода.

В передатчике, показанном на фиг. 2, значение периода и амплитудный коэффициент вычисляются путем выполнения в передатчике интерполяции, схожей с интерполяцией в приемнике, показанном на фиг. 1.

Для этой цели передатчик 2, как и приемник на фиг. 1, содержит местный запоминающий блок 9, мультиплексор 23, инверсный прогнозирующий фильтр 10, местные средства 17 задания периода и местный интерполятор 21. Эта (местная) интерполяция выполняется для различных значений b и l - последних значений периода и амплитудного коэффициента, переданных по каналу, таких, что среднеквадратическая разность отсчетов S(n) сигнала и интерполированных отсчетов S"(n) сигнала минимальна.

Вычитатель 13 вычисляет разность S(n) - S"(n), а квадратор 15 вычисляет квадратическое значение этой ошибки. Средства 11 оптимизации периода вычисляют сумму квадратов разности для каждого установленного значения b и l, это суммирование выполняется над интерполированными отсчетами сигнала.

На практике доказано, что достаточно проводить интерполяцию для всех сочетаний l от 20 до 140 с шагом 1 и b от 0,5 до 1,5 с шагом 0,1. Используемые значения l делают возможным определение частоты периодичности от 50 до 400 Гц для частоты дискретизации 8 кГц.

Средства 11 оптимизации периода всегда поддерживают значения b и l, при которых появляется минимальная сумма квадратичной разности. Если проведена интерполяция для всех значений b и l, оптимальные значения b и l передаются на приемник 6. Пропущенные отсчеты сигнала определяются определяются в местном интерполяторе 21 тем же образом, каким они определяются в приемнике 6, показанном на фиг. 2.

Фиг. 3 показывает отношение между взвешивающей функцией, используемой в средствах 12 характеризации для серии отсчетов p сигнала, переданных по каналу 4 в данный момент. Взвешивающая функция W(n), используемая здесь, - это так называемая взвешивающая функция Хэмминга, определенная следующим отношением:



Здесь L - это длина (в числе отсчетов сигнала) периода взвешивания.

Фиг. 3 показывает, что взвешивающие функции определяются в отсчетах сигнала с 1 по 160, тогда как отсчеты сигнала со 151 по 160 формируют текущую передаваемую серию отсчетов сигнала с передатчика 2. Отсчеты сигнала со 141 по 150 не передаются, но обнаруживаются интерполяцией в приемнике 6 с помощью характеристических параметров и отсчетов сигнала со 131 по 140, принятых до того.

Замечено, что отсчеты сигнала, переданные передатчиком, не подходят под взвешивающую функцию. Фиг. 3 ясно показывает, что в момент передачи отсчетов сигнала со 151 по 160 не требуется ни одного вычисления, для которого необходимы отсчеты сигнала с более высоким порядковым номером, как в существующей системе передачи, в которой отсчеты сигнала, нуждающиеся в передаче, расположены в середине взвешивающей функции.

Так как не требуется ни один отсчет сигнала с более высоким порядковым номером до передачи отсчетов сигнала со 151 по 160, может существовать ограниченная задержка, выведенная опытным путем по отсчетам сигнала в передатчике.

Фиг. 4 показывает отношение между взвешивающей функцией, используемой в средствах 12 характеризации для серии из p отсчетов сигнала, передаваемой сразу после серии отсчетов сигнала, показанной на фиг. 3. Взвешивающая функция теперь вычисляется из отсчетов сигнала с 21 по 180, а передаваемыми отсчетами сигнала являются отсчеты сигнала со 171 по 180.

Отсчеты сигнала со 161 по 170 не передаются, но вычисляются интерполяцией в приемнике 6 из отсчетов сигнала со 151 по 160 и отсчетов сигнала со 171 по 180.

Фиг. 5 показывает временную диаграмму переданного речевого сигнала. Этот речевой сигнал продолжается по времени 100 мс. Это означает, что показанный на фиг. 5 с частотой дискретизации 8 кГц речевой сигнал состоял из 800 отсчетов сигнала.

Фиг. 6 показывает ошибку интерполяции, имеющуюся в существующей системе передачи, для которой значение (число пропущенных отсчетов сигнала) равно 10, а p (число переданных отсчетов сигнала) также равно 10.

Характеристические параметры определяются из 160 отсчетов сигнала при использовании взвешивающей функции Хэмминга. Фиг. 6 показывает, что ошибка интерполяции значительна в местах, где появляются периодические (возбуждающие) импульсы.

Для получения количественной меры для качества системы передачи может быть определено отношение сигнал-шум следующим образом:



Значение отношения сигнал-шум в существующей системе передачи равно 9,9 дБ.

Фиг. 7 показывает ошибку интерполяции, появляющуюся в системе передачи, показанной на фиг. 1, в которой значение (число пропущенных отсчетов сигнала) равно 10, а (число переданных отсчетов сигнала) также равно 10.

Характеристические параметры также определяются из 160 отсчетов сигнала при использовании взвешивающей функции Хэмминга. Отсчеты p сигнала расположены здесь в середине взвешивающей функции. Фиг. 7 ясно показывает, что ошибка интерполяции уменьшается. Значение отношения сигнал-шум здесь равно 12,5 дБ.

На фиг. 8 показана ошибка интерполяции, появившаяся в системе передачи, показанной на фиг. 1, в которой используется передатчик 2, показанный на фиг. 2.

Значение (число пропущенных отсчетов сигнала) равно 10, а (число переданных отсчетов сигнала) также равно 10. Характеристические параметры также определяются из 160 отсчетов сигнала при использовании взвешивающей функции Хэмминга. Отсчеты сигнала расположены здесь в конце взвешивающей функции.

Фиг. 8 ясно показывает, что ошибка интерполяции значительно уменьшается. Значение отношения сигнал-шум равно 20,7 дБ. Если отсчеты сигнала расположены в середине взвешивающей функции, отношение сигнал-шум становится равным 21,3 дБ. Это означает, что ухудшение отношения сигнал-шум при размещении отсчетов сигнала в конце взвешивающей функции так, что задержка отсчетов сигнала значительно уменьшается, ограничено величиной 0,6 дБ.