способ передачи сообщений любой физической природы, например способ передачи звуковых сообщений, и система для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами, заключающийся в преобразовании сообщений в электрические сигналы источника сообщений, многополосной обработке сигналов источника сообщений посредством блока обработки, на второй вход которого подают эти сигналы, а обработка осуществляется с возможностью циклического формирования, запоминания и расчета задержек сигналов источника, а также с возможностью формирования обработанных электрических сигналов, являющихся выходными сигналами блока обработки, преобразовании обработанных электрических сигналов в сигналы той же физической природы, их передаче через канал со случайными параметрами в точку приема сообщений, приеме и преобразовании сигналов в принятые электрические сигналы обратной связи, передаче их на первый вход блока обработки, многополосной обработке с учетом принятых электрических сигналов, отличающийся тем, что в каждой, из по крайней мере, двух полос обработки осуществляют формирование задержек электрических сигналов источника, запоминание значений этих задержек, расчет текущих значений полных задержек сигналов источника во всех элементах канала передачи сообщений от источника сигнала до точки приема сообщения, вычисляют максимальную по всем полосам обработки полную задержку, рассчитывают текущие компенсационные задержки путем вычитания из значения максимальной по всем полосам обработки задержки значения текущей полной задержки и суммирования полученного таким образом результата со значением ранее сформированной и запомненной задержки для соответствующей полосы обработки, рассчитанные компенсационные задержки формируют в соответствующих полосах обработки сигналов источника, а значения этих задержек запоминают для осуществления последующего цикла расчета и формирования задержек сигналов источника.

2. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами по п.1, отличающийся тем, что многополосную обработку электрических сигналов источника и принятых электрических сигналов осуществляют с возможностью расчета и формирования уровней сигналов источника в полосах обработки.

3. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами по п.2, отличающийся тем, что многополосную обработку электрических сигналов осуществляют с возможностью формирования сигналов для активного шумопонижения помех в точке приема сообщений.

4. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами по п.3, отличающийся тем, что обработанные электрические сигналы формируют путем суммирования обработанных электрических сигналов источника и сигналов для активного шумопонижения.

5. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами по п.3, отличающийся тем, что сигналы для активного шумопонижения являются выходными сигналами блока обработки - дополнительно сформированными обработанными электрическими сигналами, которые дополнительно преобразуют в сигналы той же физической природы и передают через канал со случайными параметрами в точку приема сообщений.

6. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что число обработанных электрических сигналов равно числу полос обработки для осуществления многополосного способа передачи сообщений.

7. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что число обработанных электрических сигналов равно числу сигналов источника.

8. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами по п.1 или 2, отличающийся тем, что число обработанных электрических сигналов меньше числа полос обработки, но не менее двух для осуществления многополосного способа передачи сообщений.

9. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами по п.3, отличающийся тем, что обработанные электрические сигналы формируют путем суммирования обработанных электрических сигналов источника в группы, например низких, средних и высоких частот.

10. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами по п.3, отличающийся тем, что число обработанных электрических сигналов меньше числа полос обработки, но не менее двух для осуществления многополосного способа передачи сообщений, при этом обработанные электрические сигналы формируют путем суммирования обработанных электрических сигналов источника и сигналов для активного шумопонижения в группы, например низких, средних и высоких частот.

11. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами по любому из пп.1-4 и 9-10, отличающийся тем, что каждый преобразованный электрический сигнал в сигнал той же физической природы усиливают и передают путем его излучения в канал до точки приема сообщения.

12. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами по любому из пп.1-4 и 9-10, отличающийся тем, что хотя бы один из преобразованных обработанных электрических сигналов в сигнал той же физической природы дополнительно фильтруют, усиливают и передают путем излучения в канал до точки приема сообщения.

13. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами по любому из пп.1-4 и 9-10, отличающийся тем, что число формируемых электрических сигналов равняется числу точек приема сообщений.

14. Способ передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами по любому из пп.1-4 и 9-10, отличающийся тем, что в качестве сигналов любой физической природы используют звуковые сигналы.

15. Система для передачи звуковых сообщений, содержащая блок обработки сигналов, на второй вход которого поступают сигналы от источника, а на выходе блока обработки сигнал усиливается, преобразуется посредством хотя бы одного громкоговорителя в звуковые сигналы и посредством линий связи, зондирующего устройства и линий обратной связи передают на первый вход блока обработки сигналов, отличающаяся тем, что в блоке обработки сигналов в каждой из по крайней мере двух полос обработки осуществляют формирование задержек электрических сигналов источника, запоминание значений этих задержек расчет текущих значений полных задержек сигналов источника во всех элементах канала передачи сообщений от источника сигнала до точки приема сообщения, вычисляют максимальную по всем полосам обработки полную задержку, рассчитывают текущие компенсационные задержки путем вычитания из значения максимальной по всем полосам обработки задержки значения текущей полной задержки и суммирования полученного таким образом результата со значением ранее сформированной и запомненной задержки для соответствующей полосы обработки, рассчитанные по вышеописанному алгоритму компенсационные задержки формируют в соответствующих полосах обработки сигналов источника, а значения этих задержек запоминают для осуществления последующего цикла расчета и формирования задержек сигналов источника.

16. Система для передачи звуковых сообщений по п.15, отличающаяся тем, что блок обработки выполнен с возможностью расчета и формирования уровней сигналов в полосах обработки или с возможностью расчета и формирования уровней сигналов источника и сигналов для активного шумопонижения.

17. Система для передачи звуковых сообщений по п.15, отличающаяся тем, что источник сигнала выполнен с возможностью шумопонижения или коммутации его выходных сигналов.

18. Система для передачи звуковых сообщений по п.15, отличающаяся тем, что источник сигнала выполнен с возможностью регулирования выходной амплитудно-частотной характеристики или с возможностью регулирования уровня его выходных сигналов для регулирования уровня громкости.

19. Система для передачи звуковых сообщений по п.15, отличающаяся тем, что источник сигнала выполнен с возможностью автоматического регулирования уровней его выходных сигналов.

20. Система для передачи звуковых сообщений по п.15, отличающаяся тем, что в качестве громкоговорителей используются однополосные или многополосные громкоговорители.

21. Система для передачи звуковых сообщений по п.15, отличающаяся тем, что дополнительно введен генератор сигнала и переключатель, выполненный с возможностью подключения генератора сигналов и отключения источника сигналов к блоку обработки сигналов.

22. Система для передачи звуковых сообщений по п.15, отличающаяся тем, что блок обработки сигналов выполнен в виде связанных последовательно встроенного или вынесенного аналого-цифрового преобразователя и специализированного процессора или ЭВМ с программным обеспечением, и цифроаналогового преобразователя.

23. Система для передачи звуковых сообщений по п.15, отличающаяся тем, что зондирующие устройства или линии связи выполнены с возможностью регулирования коэффициента передачи для регулирования уровня громкости в точке приема сообщения.

24. Система для передачи звуковых сообщений по п.15 или 23, отличающаяся тем, что регулирование громкости выполнено тонкомпенсированным.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к кибернетике и может быть использовано в различных областях техники: в радиотехнике, автомобилестроении, робототехнике, авиастроении, в военной технике.

Предшествующий уровень техники

Общеизвестен способ передачи сообщений различной физической природы в канале связи с помехами, предложенный Г.Герцем.

Способ позволяет передавать определенный физический процесс - искровой разряд из одной точки пространства и времени в другую точку через открытый канал связи. Искровой разряд - это своеобразная форма существования материи, которая может быть описана во временной или частотной области в виде соответствующих функций времени или спектров соответствующих сигналов:

а) как электрический процесс или сигнал;

б) как объемно-пространственное (стерео) изображение или визуальный (видео) сигнал;

в) как звуковой сигнал - характерный щелчок;

г) как тепловой сигнал;

д) как сигнал - запах - характерный запах озона.

В системе связи, придуманной Г.Герцем, удалось одновременно (синхронно) передать из одной точки пространства и времени в другую точку того же пространства сигналы различной физической природы (звук, запах, тепло, свет, электрическую энергию). Этого удалось достичь благодаря соблюдению фундаментального принципа науки - принципа подобия. В передатчике и приемнике в качестве узлов, где формировался передаваемый процесс (сообщение сложной, составной формы), использовалось одно и то же устройство - разрядник. В этом элементе, помимо собственно электрических сигналов (импульсов тока), необходимых для формирования сигнала - переносчика информации (радиосигнала - высокочастотных, быстрозатухающих колебаний), синхронно во времени осуществлялось формирование сообщений другой физической природы - в видимой части спектра, в звуковой, тепловой, "химической".

Гениальность изобретения Г.Герца состоит в том, что он впервые в истории цивилизации, фактически, придумал, исследовал и подробно описал не только систему радиосвязи, как это традиционно принято считать в науке, но и систему для синхронной передачи целой группы сообщений различной физической природы. Он изобрел простейшую машину времени.

Вместе с тем эта система имела существенные недостатки:

а) не позволяла передавать сообщения другой (всевозможной) формы и другой физической природы,

б) не позволяла передавать сообщения во времени на произвольно выбранную величину,

в) не позволяла передавать сообщения в пространственной области на большое расстояние,

г) система имела низкую помехоустойчивость.

Общеизвестно, что позже ряд изобретателей (А.С.Попов, Маркони, Тесла и др.) усовершенствовали систему беспроводной связи. Усовершенствования касались основных узлов обобщенной функциональной схемы системы связи, придуманной Г.Герцем: передатчика - передающей антенны - канала связи - приемной антенны - приемника.

Например, А.С.Попов усовершенствовал радиоприемное устройство, задолго до этого придуманное как новое функциональное устройство Г.Герцем. Это усовершенствованное приемное устройство позволяло беспроводным методом принимать сообщения механической физической природы. Механические колебания ключа телеграфиста, формируемые в точке передачи, усовершенствованный приемник воспроизводил в той же форме в точке получения сообщения - в виде механических колебаний соответствующего узла радиоприемника (реле). В различных вариантах усовершенствованных приемников, они также позволяли осуществлять принципиально новые действия над передаваемыми сигналами, например преобразовывали механические колебания этого элемента (реле) в сообщения другой физической природы - графическое изображение точек и тире, передаваемой информации. Эти усовершенствования отражали суть так называемой обработки сигналов (графической кодировки азбуки Морзе).

Поэтому споры о том, кто же первым изобрел радио, беспредметны. Изобретателем радио, а также беспроводных систем передачи сообщений различной физической природы следует считать Г.Герца.

Г.Герц является изобретателем простейшей формы беспроводной системы передачи звуковых, световых сообщений (радио и телевидения), беспроводной электроэнергетики и теплотехники, беспроводной передачи запахов.

Для устранения вышеуказанных недостатков системы связи, придуманной Г.Герцем, потребовалось существенное усложнение всех основных элементов обобщенной структурной схемы системы связи. Этими вопросами занимались А.С.Попов, Маркони, Тесла и десятки и сотни тысяч других специалистов в области конструирования систем связи и передачи сообщений (информации).

Использование ламп, транзисторов, микросхем и других радиоэлементов позволило создать такие системы связи, в которых уже можно было передавать звуковые и визуальные сигналы произвольной формы в цвете и даже со стереоэффектом.

Увеличение помехоустойчивости систем связи достигалось за счет фильтрации сигналов в частотной, пространственной, временной областях, использования поляризационных свойств радиосигналов, специального кодирования сигналов, использования цифровых форм передачи и обработки сигналов сообщений, использования обратной связи в отдельных узлах системы связи, например в усилителях электрических сигналов.

Известна целая группа технических решений, позволяющих реализовывать системы связи или системы для передачи сообщений любой физической природы, построенные по принципу с обратной связью и специальной обработкой сигналов обратной связи и передаваемых сообщений (патенты РФ №2038704, 2106073, 2106074, 2145446, 2106075, 2211491, 2235370).

Отличительной особенностью этих систем связи является то, что в этих системах связи наряду с собственно передачей сообщений, параллельно, в реальном масштабе времени, осуществляются ряд принципиально новых действий и соответствующих функций системы связи, направленных на исследование и минимизацию искажающих свойств канала связи.

Во-первых, в процессе передачи сообщения осуществляют его прием в точке получения сообщения и формируют (вспомогательные) электрические сигналы обратной связи. Подобное действие целесообразно осуществлять только в тех системах связи, где подобное усложнение системы оправдано, например, повышенными требованиями к качеству передаваемых сигналов и экономически целесообразно.

Например, в современной бытовой или профессиональной звукотехнике существуют высокий, неудовлетворенный спрос на подобные системы. Это так называемые системы HI-End класса, системы высшей группы сложности, класса качества или высшей формы организации.

Во-вторых, электрический сигнал обратной связи передают по линии обратной связи в специальный узел - блок обработки сигналов. На другой из входов этого блока подают электрический сигнал передаваемого сообщения ("опорный" сигнал). Например, подают сигнал с выхода источника звукового сигнала - с выхода проигрывателя CD магнитофона и т.д. Обязательным условием в подобной системе является требование к высокому качеству линии обратной связи. Линия обратной связи должна обеспечивать существенно меньшие искажения сигнала обратной связи, чем собственно сам канал передачи сообщения. За счет этого условия, в конечном счете, и удается повысить точность передаваемого сообщения по основному каналу связи.

В блоке обработки сигналов осуществляют многополосную фильтрацию передаваемого и принимаемого сигналов и в реальном масштабе времени анализируют различные параметры компонентов передаваемого и принимаемого сигнала в каждой из множества соответствующих полос анализа. Например, анализируют соотношения энергий компонентов, попавших в соответствующие полосы анализа, относительный сдвиг друг относительно друга различных компонентов сигнала в точке получения сообщения по отношению к компонентам сигнала передаваемого сообщения, а также определяют участки частот, на которых присутствуют помехи и формируют сигналы для активного понижения помех.

В-третьих, в соответствии с выявленными текущими искажениями компонентов принимаемого сигнала по отношению к передаваемому, осуществляют предыскажения соответствующих компонентов предаваемого сигнала. Например, если в точке получения звукового сообщения в области низких частот энергия компонентов сигнала ниже, чем в передаваемом сигнале источника, то в блоке обработки сигналов вводят корректирующие предыскажения на низких частотах - увеличивают уровень этих компонентов так, чтобы уровень этих компонентов в точке получения сообщения вырос на требуемую величину. В блоке обработки сигналов эта операция осуществляется автоматически.

Процесс регулировки уровней компонентов передаваемого сообщения эквивалентен работе автоматического эквалайзера. Работа автоматического эквалайзера в составе блока обработки сигналов осуществляется посредством работы соответствующих узлов. Работа этих узлов подробно описана в вышеуказанных патентах РФ (2038704, 2106073, 2106074, 2106075).

Кроме предыскажений уровней компонентов в блоке обработки сигналов осуществляют фазово-частотные или время-частотные предыскажения компонентов передаваемого сигнала. Это делается также в автоматическом режиме с использованием методов корреляционной обработки сигналов. Эти действия и работа узлов, отвечающих за этот вид предыскажений передаваемого сообщения, также подробно описаны в вышеуказанных патентах (преимущественно в патентах №2106075, 2145446).

В результате этих действий те компоненты, которые приходят в точку получения сигнала раньше других компонентов, дополнительно задерживаются в блоке обработки сигналов. В результате предыскажающих задержек компонентов передаваемого сообщения все компоненты сигнала сообщения приходят в точку получения сообщения синхронизированными, также как в источнике передаваемого сигнала. В блоке обработки сигналов эти действия осуществляются в автоматическом режиме - циклически с использованием методов корреляционной обработки компонентов передаваемого и принимаемого сообщения и определенного алгоритма расчета, и формирования предыскажающих задержек компонентов сигнала.

В-четвертых, в блоке обработки сигналов осуществляется определенная процедура осуществления процессов автоматического подбора и оптимизации энергетических и временных (фазовых) параметров сигналов передаваемого сообщения во времени. Эти процессы должны протекать друг относительно друга с определенной скоростью и с учетом задержки сигнала в канале связи. Эти действия над сигналами передаваемого сообщения эквивалентны оптимизации амплитудно-частотной (АЧХ) и фазово-частотной (ФЧХ) или время-частотной (ВЧХ) характеристик предыскажающего фильтра в составе блока обработки сигналов. Итерационно, автоматически подбирая с разной скоростью АЧХ и ФЧХ (ВЧХ) блока обработки сигналов для передаваемого сигнала сообщения удается оптимизировать параметры предыскажающего фильтра. Этот оптимизированный фильтр можно назвать согласованным фильтром. Эта оптимизация может происходить постоянно, очень часто или осуществляться циклически - время от времени, например раз в секунду, час или год. Эти действия подробно описаны в патентах РФ №2106075, 2145446.

За счет выбора определенной скорости оптимизации АЧХ и ФЧХ фильтра удается исключить самовозбуждение системы передачи сообщений с обратной связью и в то же время достаточно быстро в автоматическом режиме отслеживать и компенсировать текущие искажения сигнала передаваемого сообщения во всех элементах канала связи.

В-пятых, в блоке обработки сигналов в автоматическом режиме может производиться анализ наличия помех в канале связи и могут формироваться сигналы для автоматического активного понижения компонентов шума. Понижение шумовых компонентов осуществляют на тех частотах и в те моменты времени, когда отсутствуют компоненты сигнала сообщения. Оптимизацию (подбор) фазы и уровней сигналов для активного понижения шума осуществляют по общеизвестным алгоритмам, описанным в патенте РФ №2145446.

В результате вышеописанных действий компоненты полезного сообщения приходят в точку получения сообщения с требуемым соотношением их уровней, синхронно по отношению к компонентам передаваемого сообщения, а часть шумов, которые можно подавить, подавляются. За счет этого повышается точность передачи сообщения из одной точки пространства в другую точку.

Увеличивая число полос анализа и обработки сигналов можно, в пределе, перейти к покомпонентному анализу и обработке сигналов. Эти действия можно реализовать аппаратным или программным способом.

Описанные выше действия по обработке сигналов в процессе их передачи раскрывают содержание нового фундаментального закона природы - ЗАКОНА МИНИМИЗАЦИИ РОСТА ЭНТРОПИИ СИСТЕМЫ СВЯЗИ или закона "сохранения информации".

Кавычки означают, что речь идет не об абсолютном сохранении информации в системе связи, подобно фундаментальным классическим законам сохранения энергии или вещества, которые сформулированы и выполняются только в рамках абстрактной, физически никогда не реализуемой модели "кругового процесса", для которого по определению рост энтропии равен нулю. Новый фундаментальный закон относится ко всем реальным, физически реализуемым (промышленно применимым - патетноспособным) системам связи или передачи сообщений.

В отличие от фундаментальных классических законов природы новый фундаментальный закон природы удалось запатентовать в Российской Федерации в вышеуказанной группе изобретений, поскольку он изложен не в виде абстрактной математической или физической модели, которые, как известно, не являются патентноспособными объектами, а в виде промышленно применимых технических решений. В изобретениях он описан в качестве новых способов передачи сообщений любой физической природы и новых систем и устройств связи. В качестве примера такой системы связи в этих изобретениях подробно описана система высококачественной передачи звуковых сообщений. Описанные в изобретениях технические решения соответствуют всем общеизвестным положениям радиотехники, кибернетики, электроники и четко согласуются с общеизвестными законами природы. Все узлы, из которых состоят эти системы, хорошо известны специалистам во всем мире.

Ряд технических решений, описанных в этих изобретениях, уже выпускаются промышленным способом крупнейшими фирмами мира: ALPINA (система F#1 Status), BLAUPUNKT система San Francisco CD 70, CLARION система DRX 960 R 7; ряд систем фирмы PIONEER и др.

Подтверждением высокого качества передачи сообщений в подобных системах связи являются премии на многочисленных выставках и салонах.

Системы с обратной связью и многополосной обработкой сигналов могут быть построены по одноканальной или многоканальной схеме. Возможна реализация широкополосных или многополосных систем связи. Например, двухканальные (стерео) звуковоспроизводящие системы могут быть выполнены в виде двух раздельных каналов, каждый из которых выполняется многополосным с раздельным усилением и излучением различных компонентов сигнала, например, на высоких, средних и низких частотах. Причем излучение этих компонентов может осуществляться с различных расстояний по отношению к слушателю. Самонастройка подобных систем может осуществляться как по самим полезным сигналам сообщений, например, с использованием кратковременного стробирования сигнала, в одном из каналов на определенных частотах или в паузах - между компонентами сигналов, так и по вспомогательным, шумоподобным сигналам, генерируемым системой, например, перед передачей полезного сообщения - для ее первичной самонастройки.

Как показал анализ, известный алгоритм расчета и формирования предыскажающих задержек передаваемого сообщения при оптимизации ФЧХ или ВЧХ блока обработки сигналов, описанный в патенте РФ №2145446 (прототип), может быть усовершенствован.

В усовершенствованном алгоритме можно выделить ряд новых признаков и связать всю совокупность существенных признаков изобретения по новым связям. Таким образом, различные варианты систем связи, содержащие новые алгоритмы расчета и формирования предыскажающих задержек компонентов сигнала сообщения, можно рассматривать как новые технические решения в области систем связи и передачи сообщений.

Раскрытие изобретения

В основу настоящего изобретения положена задача создать такие способы и системы для их осуществления, которые позволяют повысить точность передачи сообщений любой физической природы в каналах со случайными параметрами, непредсказуемо искажающими сигнал в точке приема сообщений, например, повысить точность передачи звуковых сообщений в салоне автотранспортного средства при случайных изменениях объема и акустических свойств салона в зависимости от числа пассажиров и, таким образом, понизить среднеквадратическое отклонение сигналов в системе передачи сообщений, например, снизить фазово-частотные или время-частотные искажения сигналов в точках их прослушивания, а в вариантах реализации систем также и амплитудно-частотные искажения, снизить интермодуляционные искажения, требования к усилителям мощности и громкоговорителям по запасу мощности и полосе эффективно воспроизводимых частот, повысить быстродействие самоадаптации системы к изменяющимся условиям передачи сообщений.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе передачи сообщений любой физической природы в канале со случайными параметрами, заключающимся в преобразовании сообщений в электрические сигналы источника сообщений, многополосной обработке сигналов источника сообщений посредством блока обработки, на второй вход которого подают эти сигналы, а обработка осуществляется с возможностью циклического формирования, запоминания и расчета задержек сигналов источника, а также с возможностью формирования обработанных электрических сигналов, являющихся выходными сигналами блока обработки, преобразовании обработанных электрических сигналов в сигналы той же физической природы, их передаче через канал со случайными параметрами в точку приема сообщений, приеме и преобразовании сигналов в принятые электрические сигналы обратной связи, передаче их на первый вход блока обработки, многополосной обработке с учетом принятых электрических сигналов, согласно изобретению в каждой из по крайней мере двух полос обработки осуществляют формирование задержек электрических сигналов источника, запоминание значений этих задержек, расчет текущих значений полных задержек сигналов источника во всех элементах канала передачи сообщений от источника сигнала до точки приема сообщения, вычисляют максимальную по всем полосам обработки полную задержку, рассчитывают текущие компенсационные задержки путем вычитания из значения максимальной по всем полосам обработки задержки значения текущей полной задержки и суммирования полученного таким образом результата со значением ранее сформированной и запомненной задержки для соответствующей полосы обработки, рассчитанные компенсационные задержки формируют в соответствующих полосах обработки сигналов источника, а значения этих задержек запоминают для осуществления последующего цикла расчета и формирования задержек сигналов источника.

Возможны варианты реализации способов такие, что

многополосную обработку электрических сигналов источника и принятых электрических сигналов осуществляют с возможностью расчета и формирования уровней сигналов источника в полосах обработки,

многополосную обработку электрических сигналов осуществляют с возможностью формирования сигналов для активного шумопонижения помех в точке приема сообщений,

обработанные электрические сигналы формируют путем суммирования обработанных электрических сигналов источника и сигналов для активного шумопонижения,

сигналы для активного шумопонижения являются выходными сигналами блока обработки, дополнительно сформированными обработанными электрическими сигналами, которые дополнительно преобразуют в сигналы той же физической природы и передают через канал со случайными параметрами в точку приема сообщений,

число обработанных электрических сигналов равно числу полос обработки для осуществления многополосного способа передачи сообщений,

число обработанных электрических сигналов равно числу сигналов источника,

число обработанных электрических сигналов меньше числа полос обработки, но не менее двух для осуществления многополосного способа передачи сообщений,

обработанные электрические сигналы формируют путем суммирования обработанных электрических сигналов источника в группы, например, низких, средних и высоких частот,

число обработанных электрических сигналов меньше числа полос обработки, но не менее двух для осуществления многополосного способа передачи сообщений, при этом обработанные электрические сигналы формируют путем суммирования обработанных электрических сигналов источника и сигналов для активного шумопонижения в группы, например, низких, средних и высоких частот,

что каждый преобразованный электрический сигнал в сигнал той же физической природы усиливают и передают путем его излучения в канал до точки приема сообщения,

что хотя бы один из преобразованных обработанных электрических сигналов в сигнал той же физической природы дополнительно фильтруют, усиливают и передают путем излучения в канал до точки приема сообщения,

что число формируемых электрических сигналов равняется числу точек приема сообщений,

в качестве сигналов любой физической природы используют звуковые сигналы.

Поставленная задача решается тем, что в известной системе для передачи звуковых сообщений, содержащей блок обработки сигналов, на второй вход которого поступают сигналы от источника, а на выходе блока обработки сигнал усиливается, преобразуется посредством хотя бы одного громкоговорителя в звуковые сигналы и посредством линий связи, зондирующего устройства и хотя бы одной линии обратной связи передают на первый вход блока обработки сигналов, отличающейся тем, что в блоке обработки сигналов в каждой из по крайней мере двух полос обработки осуществляют формирование задержек электрических сигналов источника, запоминание значений этих задержек, расчет текущих значений полных задержек сигналов источника во всех элементах канала передачи сообщений от источника сигнала до точки приема сообщения, вычисляют максимальную по всем полосам обработки полную задержку, рассчитывают текущие компенсационные задержки путем вычитания из значения максимальной по всем полосам обработки задержки значения текущей полной задержки и суммирования полученного таким образом результата со значением ранее сформированной и запомненной задержки для соответствующей полосы обработки, рассчитанные по вышеописанному алгоритму компенсационные задержки формируют в соответствующих полосах обработки сигналов источника, а значения этих задержек запоминают для осуществления последующего цикла расчета и формирования задержек сигналов источника.

Возможны варианты реализации системы для передачи звуковых сообщений такие, что

блок обработки выполнен с возможностью расчета и формирования уровней сигналов в полосах обработки или с возможностью расчета и формирования уровней сигналов источника и сигналов для активного шумопонижения,

источник сигнала выполнен с возможностью шумопонижения или коммутации его выходных сигналов,

источник сигнала выполнен с возможностью регулирования выходной амплитудно-частотной характеристики или с возможностью регулирования уровня его выходных сигналов для регулирования уровня громкости.

источник сигнала выполнен с возможностью автоматического регулирования уровней его выходных сигналов,

в качестве громкоговорителей используются однополосные или многополосные громкоговорители,

дополнительно введен генератор сигнала и переключатель, выполненный с возможностью подключения генератора сигналов и отключения источника сигналов к блоку обработки сигналов,

блок обработки сигналов выполнен в виде связанных последовательно встроенного или вынесенного аналого-цифрового преобразователя и специализированного процессора или ЭВМ с программным обеспечением, и цифроаналогового преобразователя,

зондирующие устройства или линии связи выполнены с возможностью регулирования коэффициента передачи для регулирования уровня громкости в точке приема сообщения,

регулирование громкости выполнено тонкомпенсированным.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает обобщенную структурную схему прототипа изобретения (одноканальный, широкополосный способ передачи сообщений с обратной связью).

Фиг.2, 3, 4 изображают варианты выполнения систем передачи сообщений с обратной связью.

Фиг.5 изображает структурную схему блока обработки сигналов для систем передачи сообщений согласно схемам систем, показанных на Фиг.1, 3, 4.

Фиг.6 изображает структурную схему блока обработки сигналов для варианта выполнения системы передачи сообщений, показанной на Фиг.2.

Фиг.7 изображает график, поясняющий алгоритм обработки сигналов согласно изобретению.

Лучший вариант осуществления изобретения

В ряде областей техники целесообразно использовать способы и системы для передачи сообщений с обратной связью и специальной обработкой передаваемого и принимаемого сообщений.

На Фиг.1-4 показаны обобщенные структурные схемы различных вариантов систем с обратной связью.

Эти системы содержат источник 1 сигнала, блок 2 обработки сигналов, выполненный с возможностью осуществления различных операций над сигналами источника 1 и сигналами обратной связи, принятыми электрическими сигналами, усилитель 3, дополнительный усилитель 9, излучатель 4, дополнительный излучатель 10, зондирующее устройство 5, линию связи 6, дополнительный фильтр 11. Посредством зондирующего устройства 5, установленного в точке получения сообщения, происходит формирование электрического сигнала обратной связи. Этот сигнал передают по линии связи 6 на один из входов (первый вход) блока 2 обработки. На второй вход блока 2 обработки сигналов подают электрический сигнал источника 1 сообщений.

На Фиг.1-4 также показаны канал 7 и дополнительный канал 12 связи с помехами 8. Параметры каналов 7 и 12 могут меняться случайным образом. Характеристики помех 8 и пространственные координаты точки приема сообщений, точек излучения могут, в общем случае, также меняться случайным образом. Считается, что форма тока (напряжения) передаваемого сигнала источника 1 является априорно неизвестной (случайной) функцией времени.

На Фиг.1 изображена структурная схема широкополосной системы связи, в которой выходной сигнал блока 2 представляет собой сложный широкополосный составной сигнал, в котором присутствуют все компоненты передаваемого сообщения, а также компоненты сигнала для активного понижения шума. На Фиг.2-4 показаны другие возможные варианты реализации систем с обратной связью. В этих системах используют раздельное усиление и излучение различных компонентов, сгруппированных в соответствующие полосы передаваемого сигнала, например, высоких, средних и низких частот. Это делается для того, чтобы снизить интермодуляционные искажения сигналов, возникающие в усилителях 3,9 и излучателях 4,10, а также для того, чтобы снизить требования по запасу мощности усилителей и излучателей.

Компоненты сигнала для активного понижения шума могут передаваться отдельно с использованием дополнительных усилителей 9 и излучателей 10 или просуммированными с компонентами передаваемого сигнала сообщения. Число полос определяется числом выходов блока 2 обработки сигналов или числом выходов дополнительного фильтра 11.

Работа и взаимодействие всех основных узлов систем, показанных на Фиг.1-4 общеизвестна.

На входы блока 2 обработки сигналов поступают электрические сигналы от источника 1, которые можно считать опорными или "идеальными" сигналами и искаженные сигналы - электрические сигналы обратной связи.

Сигнал обратной связи представляет собой сумму искаженного сигнала сообщения, который прошел через все элементы канала связи (усилитель 3, излучатель 4, собственно сам канал связи 7) и помехи 8, которые присутствуют в канале связи 7.

Существенным моментом является то, что электрический сигнал обратной связи должен поступать в блок 2 обработки с минимальными искажениями. Для этого линия связи 6 должна обладать высокой помехозащищенностью и почти не искажать передаваемый по ней сигнал. Например, в качестве линии связи 6 можно использовать кабель, оптоволоконную линию связи или радиоканал. В качестве блока 2 обработки сигналов можно использовать специализированное микропроцессорное устройство или компьютер с соответствующим программным обеспечением, а также устройства ввода и вывода информации (АЦП, ЦАП).

В блоке 2 обработки сигналов осуществляют анализ передаваемого и принимаемого сообщений. В результате анализа этих сигналов устанавливают степень их несоответствия друг другу и корректируют передаваемый сигнал источника 1 сообщений, внося в него так называемые предыскажения. Кроме того, в блоке 2 обработки формируют сигналы для активного понижения шума (шумопонижения). В результате этих действий сигнал сообщения принимают в точке его получения с минимальным уровнем искажений в условиях пониженного уровня шумов и помех.

Конструктивно вышеуказанные устройства могут быть объединены поблочно или распределены по другим функциональным узлам системы. Например, может иметь место конструктивное объединение блока 2 с источником сигнала 1 в виде головного устройства - авто PC и т.д.

Основное отличие систем с обратной связью, показанных на Фиг.1-4, от традиционных систем заключается в принципиально новых функциях блока 2 обработки сигнала. Эти новые функции отражают основные действия над входными электрическими сигналами, направленные на формирование предыскажений передаваемого сигнала сообщения и формирование сигналов для активного понижения шумов.

Все эти действия общеизвестны и подробно описаны в вышеуказанной группе изобретений-аналогов.

Кратко напомним основные операции над сигналами, осуществляемые в блоке 2 обработки сигналов и узлы, отвечающие за автоматизацию этих процессов.

Структурные схемы блоков 2 обработки с одним или несколькими выходами показаны на Фиг.5 и 6 соответственно.

Они содержат устройство 13 управления, полосовые фильтры 14, блоки 15 для расчета и формирования уровней и задержек компонентов сигналов источника 1, блоки 16 формирования сигналов для активного шумопонижения, сумматор(ы) 17, фазовращатели 29, устройства 30 управления фазовращателями 29, вторые управляемые усилители 31.

Блоки 29, 30 и 31, входящие в состав устройства 16, предназначены для формирования и оптимизации сигналов для активного понижения шума. Посредством работы этих узлов на выходе второго управляемого усилителя 31 формируются отфильтрованные компоненты шума в те моменты времени, когда уровень компонентов сигнала мал или равен нулю.

Блоки 15 могут быть выполнены в виде блоков 18 и 19. В блоках 19 осуществляется формирование (расчет, если соответствующие узлы реализованы программным способом) уровней компонентов сигнала источника 1, которые отфильтрованы соответствующим фильтром 14. Блоки 19, таким образом, представляют собой узлы автоматического эквалайзера, входящего в состав блока 2 обработки сигналов. За счет работы детекторов 25, фильтров низких частот 26, резисторов 27 удается измерять текущий уровень энергии компонентов передаваемого и принимаемого сообщений и осуществлять формирование управляющего сигнала, который подают на управляющий вход первого управляемого усилителя 28 (сигнал в точке D Фиг.5, 6). Этот сигнал также поступает на блоки 31, отвечающие за формирование уровня компонентов сигналов для активного понижения шума. Этот управляющий сигнал D несет в себе информацию о том, насколько в данный момент времени не соответствуют друг другу уровни компонентов передаваемого сигнала источника и сигнала в точке получения сообщения. Если уровень компонентов переданного сообщения ниже требуемого, то сформированный в точке D сигнал увеличивает коэффициент усиления первого управляемого усилителя 28 и на выходе соответствующего первого усилителя 28 уровень компонентов передаваемого сообщения увеличивается. Второй управляемый усилитель 31 в это время закрыт, и сигнал для активного понижения на его выходе не формируется. Соответственно и на выходе сумматора 17 уровень вышеуказанных компонентов сообщения также возрастает. После усиления электрического сигнала с выхода блока 2 обработки и его излучения в канал связи 7 уровень этих компонентов также возрастает и в точке получения сообщения.

Если уровень сигнала в точке получения выше требуемого, то сформированный сигнал в точке D уменьшает коэффициент передачи первого управляемого усилителя и с некоторого своего значения, в некоторый момент времени начинает увеличивать коэффициент передачи второго управляемого усилителя 31. Это эквивалентно принятию решения о том, что в точке получения сообщения уровень компонентов выше требуемого и не поддается регулировке посредством изменения уровня компонентов передаваемого сообщения. Это возможно, когда на этих частотах присутствует только помеха или уровень этой помехи выше уровня сигнала сообщения. В этой ситуации необходимо попытаться сформировать соответствующие компоненты сигнала для активного понижения шума на выходе узла 31 и 17.

Таким образом, удается в автоматическом режиме корректировать АЧХ блока 2 обработки сигнала в цепи прохождения сигнала источника и попутно формировать сигналы для активного понижения шума.

Как видно из структурных схем, показанных на Фиг.5, 6, прежде чем попасть в блок 19 компоненты сигнала источника подвергаются дополнительной обработке в узлах блока 18. Эта обработка эквивалентна формированию ФЧХ или ВЧХ блока 2 обработки сигналов.

В блоках 18 осуществляется расчет и формирование оптимальных, предыскажающих задержек соответствующих компонентов сигнала источника. Собственно сама задержка этих компонентов формируется путем включения в цепь прохождения этих компонентов той или иной линии задержки 20, в каждом из блоков 18. Переключение линий задержек 20 осуществляется с помощью управляемого коммутатора 24. Коммутатор 24 подключает на свой выход задержанные на определенное время компоненты сигнала источника 1 в соответствии с сигналами управления, поступающими на управляющий вход коммутатора 24 с выхода схемы 23. Узлы 23, 21 и 22 являются вспомогательными узлами. Они входят в состав схемы корреляционной обработки сигналов источника и сигналов обратной связи для соответствующих частот анализа.

Работа подобной схемы общеизвестна. Путем перемножения в блоках 21 задержанных по-разному компонентов сигнала сообщения и сигнала обратной связи (задержка которого определяется всеми элементами канала связи, включая задержку в усилителе 3, излучателе 4 и собственно в самом канале связи) и отфильтровав (накопив) с выхода перемножителей 21 сигналы посредством фильтров низких частот 22, на их выходах получают различные уровни (напряжения) сигнала. Эти уровни напряжения анализируются в схеме 23. Наибольший уровень входного сигнала соответствует наибольшей корреляции (совпадению во времени) реализации перемножаемых сигналов. Это имеет место и в том случае, если в точке получения сообщения реализация сигнала сообщения как-то искажается за счет компонентов помех на этих частотах. Чем выше уровень помех, тем ниже уровни сигналов на выходах ФНЧ 22 в данной полосе анализа. Таким образом, помехи, присутствующие в данной полосе анализа, приводят только к пропорциональному снижению уровней сигналов на выходах ФНЧ 22. На случай сильных помех необходимо увеличивать длительность перемножаемых реализаций сигнала сообщения и принятого сигнала обратной связи, что снижает скорость формирования ФЧХ или ВЧХ блока 2 обработки сигналов.

Максимальный сигнал на выходе ФНЧ 22 в каждой из полос анализа будет только в том случае, когда величина задержки сигнала источника в канале связи и на выходе линии задержки 20 одна и та же.

Например, очевидно, что если сигналы имеют сильное расхождение во времени друг относительно друга (сигналы разошлись и не накладыватся друг на друга во время их перемножения в перемножителе 21), то на выходе ФНЧ 22 всегда будет ноль напряжения. И по мере совмещения во времени реализаций сигналов будет наблюдаться резкий рост напряжения. Он будет максимален, когда перемножаемые сигналы будут точно совпадать. В процессе перемножения значений этих сигналов в положительных и отрицательных полуволнах в результате будет только положительный сигнал, который накопится на выходе соответствующего ФНЧ 22.

Таким образом, анализируя уровни сигналов на входе схемы 23, удается определить полную задержку сигнала сообщения в канале связи на анализируемых частотах, и в дальнейшем осуществив расчет предыскажающей задержки, сформировать ее в цепи прохождения компонентов сигнала сообщения с помощью коммутатора 24.

Осуществив эти операции для всех полос анализа и обработки сигналов осуществляют формирование фазово-частотной или время-частотной характеристики блока 2 обработки сигналов. В идеале, эта характеристика, также как и АЧХ блока 2, должна быть зеркально-обратной по отношению к соответствующей сквозной характеристике всего канала связи с учетом всех элементов канала связи. В реальности, всегда будет иметь место некоторое отличие этих характеристик за счет текущих изменений АЧХ и ФЧХ канала связи и наличия некоторой задержки сигнала обратной связи.

Вышеуказанный расчет и формирование задержек формально можно отнести к работе схемы управления 13, которая связана с блоками 15, схемами 23 и управляет их работой (Фиг.5, 6).

Как показал анализ, известные действия (алгоритм) по расчету и формированию предыскажающих задержек многополосно отфильтрованных сигналов источника сообщения можно усовершенствовать.

В патенте РФ №2145446 приводится пример подобного алгоритма для расчета и формирования предыскажающих задержек. Там же приводится график, показанный на Фиг.7. Он поясняет суть этого алгоритма.

Согласно этому источнику информации обработка сигналов по расчету и формированию предыскажающих задержек представляет собой циклический процесс, который можно описать следующими действиями:

а) первоначально во всех полосах фильтрации сигналов источника 1 формируют и запоминают единую задержку (символ (1) означает номер цикла, 20 - номер блока),

б) задержку формируют на время ,

в) в течение времени с помощью корреляционного анализа в полосах обработки сигналов находят текущие значения полных задержек , где

i - номер соответствующей полосы (или блока 18),

_,i - номер соответствующей задержки в i-й полосе,

г) определяют максимальную во всех полосах обработки задержку ,

д) для полосы обработки, в которой задержка была максимальной величины, значение задержки на второй фазе первого цикла сохраняют и она равняется ,

е) для других полос обработки рассчитывают компенсационные задержки по формуле (1)

ж) рассчитывают очередную (вторую), общую для всех полос обработки задержку, например, путем нахождения среднеарифметического по всем рассчитанным задержкам (2),

где R - число полос обработки,

i - номер полосы обработки,

з) после окончания временного отрезка на время устанавливают (формируют), но не запоминают в каждой полосе обработки рассчитанные в пунктах д) и е) задержки , ,

и) после окончания второй фазы первого цикла - отрезка времени во всех полосах обработки сигналов источника 1 формируют единую, рассчитанную в пункте ж) задержку ,

к) задержку формируют на время первой фазы второго цикла - на время ,

л) в течение времени с помощью корреляционного анализа находят очередные значения текущих задержек компонентов сигнала источника в канале передачи сообщений,

м) повторяют вышеописанный алгоритм расчета и формирования задержек на втором, третьем и т.д. циклах обработки сигналов.

Таким образом, описанный выше цикл алгоритма обработки содержит два этапа или две фазы действий.

На первом - вспомогательном этапе - формируют и запоминают единую для всех полос задержку, создают условия однозначного соответствия между значениями задержек, найденных при помощи корреляционного анализа и истинного относительного сдвига компонентов сигнала источника 1 в канале передачи сообщения. На втором этапе рассчитывают и формируют, но не запоминают в полосах обработки значения задержек обратного временного предыскажения. В полосах обработки, где компоненты сигнала источника 1 пришли раньше, вводят соответствующее расчетное значение компенсационной задержки. Предыскаженные с помощью этих задержек компоненты сигнала приходят в точку приема сообщения в течение времени синхронно, с тем же относительным расположением, как и в сигнале источника сообщения. Для очередного определения значений задержек вновь устанавливают единую для всех полос задержку. А чтобы минимизировать на этом этапе время-частотные или фазово-частотные искажения компонентов сигнала, устанавливают, например, в качестве единой задержки, среднеарифметическую задержку по всем полосам обработки сигналов. Эти действия повторяются циклически с постоянным или, например, переменным периодом.

Описанный алгоритм расчета и формирования задержек имеет существенный недостаток. В течение времени полезный информативный сигнал сообщения передается в точку его приема без соответствующих предыскажений. Это приводит к росту искажений сигнала в точке его получения. Эти искажения можно минимизировать, если применить другой алгоритм расчета и формирования задержек сигналов в полосах обработки.

Для пояснения нового алгоритма обработки воспользуемся Фиг.8.

За время передачи сообщения на каждом временном отрезке, в каждой i-й полосе обработки, будем рассчитывать и формировать задержки сигнала источника по следующим правилам:

а) во всех полосах i обработки сигналов сформируем и запомним начальные задержки , 1iR, где (1) - номер цикла. Значения этих задержек запомним, по крайней мере, на время t₍₁₎. По-другому говоря, введем в память (блока 2 обработки) массив чисел - значений задержек для соответствующих полос обработки сигналов , где R - число полос обработки сигналов источника 1, ,i - номер задержки в i - и полосе,

б) за время t₍₁₎ осуществим корреляционную обработку сигналов и найдем (вычислим) для соответствующих полос текущее значение полных задержек во всех элементах канала передачи сообщений от источника 1 сигнала до точки приема сообщения,

в) найдем максимальную по всем полосам i обработки задержку ,

г) для полосы, где задержка оказалась максимальна, по отношению к задержкам сигнала в других полосах анализа, ее значение на следующем цикле - на временном отрезке t₍₂₎ - сохраняется ,

д) для всех других полос обработки сигнала, в которых компоненты пришли в точку получения сообщения раньше самой отставшей компоненты (с меньшей задержкой), компенсационные задержки рассчитываются по формуле (3)

Из формулы (3) следует, что пункт г) является частным случаем расчета задержек для самой отставшей компоненты передаваемого сообщения, когда ,

е) рассчитанные по формуле (3) задержки формируем в соответствующих - i-x полосах обработки после отрезка времени t₍₁₎.

Для последующих циклов повторяем последовательность действий, начиная с пункта а), заменив номера циклов (1) на (2), (3) и так далее.

Существенное отличие предложенного алгоритма расчета и формирования задержек от известного алгоритма заключается в том, что отсутствуют временные отрезки t', когда сигнал источника 1 передают до точки приема с погрешностью, связанной с неточным расчетом и формированием предыскажающих задержек в каждой из полос обработки сигналов.

Из сопоставления нового алгоритма с известным видно, что новый способ расчета и формирования задержек не является чисто механическим упрощением общеизвестного способа. Он получен не просто за счет исключения ряда действий в процессе расчета и формирования задержек компонентов передаваемого сообщения, а путем добавления новых действий и совсем в другой их последовательности, чем в алгоритме-аналоге.

В частности, новыми действиями являются действия, направленные на запоминание ранее установленных задержек в полосах обработки сигнала, по крайней мере, на время каждого цикла, начиная с первого, и осуществление вычислений задержек согласно формуле (3).

Формирование задержек согласно формуле (3) эквивалентно выполнению следующих условий (существенных признаков формулы изобретения): "в каждой из, по крайней мере, двух полос обработки осуществляют формирование задержек электрических сигналов источника, запоминание значения этих задержек, расчет текущих значений полных задержек сигналов источника во всех элементах канала передачи сообщений от источника сигнала до точки приема сообщения, вычисляют максимальную по всем полосам обработки полную задержку, рассчитывают текущие компенсационные задержки путем вычитания из значения максимальной по всем полосам обработки задержки значения текущей полной задержки и суммирования полученного таким образом результата со значением ранее сформированной и запомненной задержки".

Вышеперечисленные признаки можно включить в отличительную часть пункта 1 формулы изобретения. Всю совокупность этих новых действий, протекающих во времени уже по-другому, можно рассматривать как совокупность отличительных существенных признаков, которых не было в аналоге, и которые не раскрыты в других общеизвестных источниках информации. Поэтому, дополнив вышеуказанной совокупностью существенных признаков функциональные возможности блока обработки сигналов по формированию оптимальной его ФЧХ или ВЧХ можно говорить о новых, более совершенных системах с обратной связью и специальной обработкой сигналов. В первом пункте формулы речь идет только об усовершенствовании процесса формирования ФЧХ или ВЧХ блока 2 обработки сигналов.

Признак "по крайней мере, в двух полосах обработки" позволяет реализовывать упрощенные варианты систем связи. Например, в радиотехнике с помощью этого алгоритма можно оптимизировать предыскажения в двухполосной или трехполосной системе передачи звуковых сигналов.

В подобных системах искажения данного вида возникают преимущественно из-за различной удаленности, например, низкочастотных, среднечастотных и высокочастотных динамиков по отношению к точке получения сообщения (по отношению к слушателю).

В более сложных и совершенных системах в каждой из вышеуказанных полос может также осуществляться многополосный анализ сигналов и установка текущих предыскажений, возникающих из-за неравномерности АЧХ и ФЧХ усилителей 3, 9, излучателей 4, 10 и собственно самого канала 7, 12.

За счет большого числа полос фильтрации (фильтров 14) можно компенсировать не только различия в протяженности каналов связи для низких средних и высоких частот, но и искажения ФЧХ, возникающие в канале связи из-за дисперсионных его свойств. Вышеуказанные полосы можно сформировать, используя соответствующее число сумматоров 17 (Фиг.5, 6).

Например, в системах высококачественного звуковоспроизведения излучение на низких частотах в легковом автомобиле, как правило, осуществляют с помощью низкочастотного излучателя - сабвуфера, установленного по конструктивным соображениям в заднем багажнике или на задней полке автомобиля, а излучение средних и высоких частот спектра звукового сигнала осуществляют с ближнего расстояния - с передней панели или передних стоек лобового стекла автомобиля.

В результате того, что средние и/или высокочастотные компоненты проходят меньшее расстояние, чем низкочастотные компоненты (например, разница длины пути составляет 1 м), то они гораздо быстрей (на 0,003 сек) приходят к органу слуха - точке получения сообщения, чем низкочастотные компоненты.

Эти искажения заметны на слух и эффективную борьбу с этим видом искажений можно вести с помощью предложенной в изобретении системы с обратной связью.

Установив зондирующее устройство 5 вблизи головы слушателя, например, на подголовнике водительского кресла, вблизи органов слуха, можно сформировать сигналы обратной связи и обработать их по предложенному алгоритму. Рассчитав и сформировав задержки для низких, средних и высоких частот и введя дополнительные задержки, на 0,003 сек для средних и высоких частот, можно синхронизировать приход к органу слуха человека всех компонентов одновременно и существенно повысить точность передаваемого сообщения.

Учитывая общеизвестную взаимосвязь и взаимозависимость АЧХ и ФЧХ для любого четырехполюсника или канала связи, целесообразно дополнить действия по оптимизации ФЧХ блока 2 обработки сигналов общеизвестными действиями по автоматической оптимизации АЧХ этого узла, а также действиями по формированию сигналов для активного понижения шума. Поскольку, если ограничиться только компенсацией фазово-частотных искажений, то останутся и другие виды искажений - амплитудно-частотные, а также будут присутствовать шумовые компоненты внешних источников шума (канал связи открытый). Например, если ограничиться только введением дополнительных задержек среднечастотных и высокочастотных компонентов передаваемого звукового сигнала в автомобиле для того, чтобы эти компоненты приходили одновременно к слушателю с низкочастотными (отстающими) компонентами сабвуфера, то уровни компонентов на высоких, средних и низких частотах могут оказаться не сбалансированы. Например, может потребоваться дополнительно повысить уровень низкочастотных компонентов, поскольку они излучаются дальше от слушателя, чем средне частотные и высокочастотные компоненты.

Автоматическим выставлением правильного баланса этих уровней также занимается блок обработки сигналов 2. Работа узлов этого блока 2, отвечающих за автоматизацию установки требуемого уровня компонентов сигнала подробно описана в изобретениях аналогах и кратко описана выше. Работа этих узлов (25, 26, 27, 28) позволяет в автоматическом режиме осуществлять точный баланс компонентов по уровням. Это эквивалентно работе автоматического эквалайзера.

В дополнение к этим действиям в изобретении и системе передачи, например, звуковых сообщений могут автоматически формироваться сигналы для активного понижения шума.

На тех частотах, где присутствуют компоненты полезного сигнала, не формируют сигналы для активного понижения шума.

Если помеха стационарна или квазистационарна, то есть ее параметры медленно меняются с течением времени по отношению к передаваемому сообщению и время задержки сигнала в канале связи невелико, то можно успеть отфильтровать помеховые компоненты из сигнала обратной связи и путем оптимизации фазы и уровня этих компонентов сформировать сигнал для активного понижения шума в точке получения сообщения.

На кратковременные (импульсные) помехи система не реагирует. Это достигается за счет выбора соответствующих постоянных времени при формировании сигналов для активного понижения шума.

Если в процессе работы в системе слишком быстро происходят изменения параметров (например, АЧХ и ФЧХ канала связи), например, из-за того, что излучатели или точка получения перемещаются в пространстве друг относительно друга и система не успевает их отслеживать в реальном масштабе времени, то оптимизацию соответствующих параметров и компенсацию искажений не производят.

Эти действия реализуются в автоматических системах регулирования и в предложенной системе связи посредством выбора соответствующих постоянных времени регулирования и оптимизации соответствующих параметров, например, путем задания определенной длительности циклов расчета и установки задержек компонентов передаваемого сообщения. Например, в звуковоспроизведении для исключения самовозбуждения системы можно достаточно быстро (длительность цикла расчета и формирования задержек составляет 0,1-1 сек) осуществлять оптимизацию ФЧХ и более медленно (постоянная времени 5-30 сек) подстраивать АЧХ блока 2. Причем на различных частотах эта оптимизация может также протекать с различной скоростью. За счет разной скорости оптимизации параметров на различных частотах можно развязать эти процессы во времени друг относительно друга и, например, сделать их практически незаметными на слух в системах высококачественной передачи звуковых сигналов.

Действия по оптимизации АЧХ блока 2 обработки и действия по оптимизации процесса формирования сигналов для активного понижения шума в рамках этой заявки используются по прямому назначению. Их, также как и ряд других общеизвестных действий, например, тонкомпенсации сигнала источника можно включить в зависимые пункты формулы изобретения в виде соответствующих функций блока 2 обработки без подробного их описания.

В ряде систем связи, например в телевидении или телеметрии, предложенный способ можно также применять, используя одну высококачественную линию обратной связи в различных каналах связи с более низким качеством передаваемого сигнала для периодического (например, раз в час, месяц или год) тестирования и выработки корректирующих предыскажений передаваемых сообщений в этих каналах связи. В качестве такой линии может использоваться, например, оптоволоконная линия связи, а в качестве основных каналов связи, например, старые радиорелейные линии связи, каналы для передачи телевизионных сигналов, которые находятся в дестабилизирующих условиях. За счет поочередной коммутации линии 6 обратной связи можно по очереди исследовать искажающие свойства основных каналов связи, превращая их на малое время в системы с обратной связью, например, в соответствии со структурной схемой, показанной на Фиг.1. Проведя вышеописанные действия по исследованию искажающих свойств основного канала связи, можно сформировать, например, программным способом, оптимальные предыскажения АЧХ и ФЧХ для каждого из каналов связи. В последующем полученные таким образом предыскажения сохраняют и поддерживают в каждом из каналов до очередного момента времени исследования и подстройки системы связи.

Таким образом, приведенная выше совокупность существенных признаков, отражающих суть нового алгоритма обработки сигналов, в сравнении с известным уровнем техники, позволяет сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений условию "новизна". В то же время совокупность отличительных признаков, приводящая к решению поставленной задачи, явным образом не следует из уровня техники, поэтому технические решения соответствуют условию "изобретательский уровень". Совокупность существенных признаков отвечает также условию "промышленная применимость".

Промышленная применимость

Предложенные способы и системы для их осуществления могут быть использованы в различных областях науки и техники, связанных с передачей и обработкой информации, например, в радиотехнике для высококачественного формирования звуковых сигналов.

Вышеописанные способы и системы поясняют суть нового фундаментального закона природы - ЗАКОНА МИНИМИЗАЦИИ РОСТА ЭНТРОПИИ системы связи.