Устройство понижения информационного потока оцифрованного речевого сигнала

Полезная модель относится к устройствам передачи дискретной информации, в частности, к устройствам передачи информации по трактам, включающим в себя каналы импульсно-кодовой модуляции и аналоговые линии. Достигаемый технический результат - понижение информационного потока, а значит, и понижение требуемой полосы пропускания канала. Указанный результат обеспечивается за счет того, что системой фильтров спектр сигнала делят на шесть полос и ограничивают в полосе от 300 Гц до 2100 Гц, затем сигналы преобразовываются со сдвигом вниз на 300 Гц и с помощью системы фильтров выделяются разностные частоты, которые суммируются и поступают на АЦП с пониженной частотой дискретизации, с выхода АЦП сигнал поступает в канал связи. Таким образом, информационный поток с 33,6 кбит/сек уменьшают до 28,8 кбит/сек, а минимальную требуемую полосу пропускания канала снижают до 28,8 кГц. В приемной части сигнал после ЦАП фильтрами разделяют на 6 полос и их преобразовывают на 300 Гц вверх, системой фильтров выделяют суммарные составляющие, после чего сигнал подают на сумматор и индикационное устройство.

Полезная модель относится к устройствам передачи дискретной информации, и может быть использована для передачи оцифрованного речевого сигнала по аналоговым каналам связи.

По авт. св. №2002134814 известен способ передачи дискретной информации по связному тракту, содержащему в направлении распространения сигнала по меньшей мере аналоговую линию связи и канал импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), заключающийся в том, что преобразуют отсчеты подлежащего передаче дискретного сигнала к виду, пригодному для передачи на аналоговой линии связи передают канальный сигнал ИКМ по упомянутому каналу ИКМ, отличающийся тем, что выбирают спектр сигнала, передаваемого по аналоговой линии связи, таким, чтобы скорость передачи информации по упомянутой аналоговой линии связи равнялась скорости передачи информации по каналу ИКМ, а число уровней квантования отсчетов, передаваемых по аналоговой линии связи, было минимально возможным для данной аналоговой линии связи, при преобразовании полученного из аналоговой линии связи сигнала в канальный сигнал ИКМ уменьшают частоту дискретизации этого сигнала пропорционально отношению числа уровней квантования отсчетов, передаваемых по каналу ИКМ, к числу уровней квантования отсчетов, передаваемых по аналоговой линии связи.

Способ в авт. св. №2002134814 обеспечивает передачу любой дискретной информации, но нецелесообразно выделять большую полосу пропускания для передачи речевого сигнала.

Целью изобретения является понижение информационного потока оцифрованного речевого сигнала для минимизации полосы пропускания аналоговой линии связи по сравнению с требуемой полосой пропускания аналоговой линии связи оцифрованного речевого сигнала по способу, описанным авт. св. №2002134814.

Современные алгоритмы уменьшения избыточности речевого сигнала трудоемки в реализации и при использовании передачи информации оцифрованного речевого сигнала в каналах связи требуются достаточно широкие полосы пропускания.

Верхнюю частоту спектра речевого сигнала при передаче по телефонной линии можно принять - 2100 Гц, разрядность - 8 бит. То для передачи речевого сигнала в цифровой форме требуется пропустить по линии связи информационный поток 8 бит × 2100 Гц × 2=33600 бит/с. Для передачи такого цифрового потока требуется линия с минимальной полосой пропускания 33,6 кГц.

Сущность изобретения заключается в том, что данным устройством спектр сигнала ограничивают системой фильтров в полосе от 300 Гц до 2100 Гц, после чего преобразуют путем

сдвигания частот вниз на 300 Гц. В этом случае в АЦП допускается понижение частоты дискретизации до 3600 Гц и информационный поток составит 8 бит × 1800 Гц × 2=28800 бит/сек, требуемая минимальная полоса пропускания цифрового канала становится равной 28,8 кГц.

На фиг.1. изображена структурная схема передающей устройства понижения информационного потока оцифрованного речевого сигнала. Устройство содержит: полосовые фильтры 1 - 6 (300-600 Гц, 600-900 Гц, 900-1200 Гц, 1200-1500 Гц, 1500-1800 Гц, 1800-2100 Гц, соответственно), аналоговые преобразователи 7 (опорная частота F_оп=300 Гц), фильтр нижних частот 8 (0-300 Гц), полосовые фильтры 9-13 (300-600 Гц, 600-900 Гц, 900-1200 Гц, 1200-1500 Гц, 1500-1800 Гц), сумматор 14, фильтр нижних частот 15 (0-1800 Гц), режекторный фильтр 16 (300 Гц), АЦП 17.

На фиг.2. изображена структурная схема приемной части устройства понижения информационного потока оцифрованного речевого сигнала. Устройство содержит: ЦАП 1, согласующее устройство 2, фильтр нижних частот 3 (0-300 Гц), полосовые фильтры 4-8 (300-600 Гц, 600-900 Гц, 900-1200 Гц, 1200-1500 Гц, 1500-1800 Гц, соответственно), аналоговые преобразователи 9-14 (опорная частота F _оп=300 Гц), полосовые фильтры 15-20 (300-600 Гц, 600-900 Гц, 900-1200 Гц, 1200-1500 Гц, 1500-1800 Гц, 1800-2100 Гц, соответственно), сумматор 21, полосовой фильтр 22 (300-2100 Гц), режекторный фильтр 23 (300 Гц).

Устройство работает следующим образом. На вход устройства речевой аналоговый сигнал поступает на 6 полосовых фильтров, которые разбивают частотный диапазон на полосы 300-600 Гц, 600-900 Гц, 900-1200 Гц, 1200-1500 Гц, 1500-1800 Гц, 1800-2100 Гц, соответственно.

Далее после каждого фильтра сигнал подается на аналоговые преобразователи частоты (операция умножения), в которых частотный диапазон сдвигают на 300 Гц вниз.

После операций умножения сигналы подаются на фильтр нижних частот (0-300 Гц) и пять полосовых фильтров (300-600 Гц, 600-900 Гц, 900-1200 Гц, 1200-1500 Гц, 1500-1800 Гц, соответственно), на сумматор, а через него - на фильтр нижних частот (0-1800 Гц), на режекторный фильтр (300 Гц) и на АЦП, с выхода которого сигнал поступает в канал связи.

В приемной стороне сигнал поступает на ЦАП и на согласующее устройство. Далее на ФНЧ (0-300 Гц) и полосовые фильтры (300-600 Гц, 600-900 Гц, 900-1200 Гц, 1200-1500 Гц, 1500-1800 Гц). С выходов фильтров сигналы поступают па преобразователи частоты. Преобразователи производят обратное преобразование, то есть частоты всех полос поднимаются на 300 Гц и после шести полосовых фильтров (300-600 Гц, 600-900 Гц, 900-1200 Гц, 1200-1500 Гц, 1500-1800 Гц, 1800-2100 Гц, соответственно) подаются на сумматор, затем

на общий полосовой фильтр (300-2100 Гц), режекторный фильтр и далее на индикационное устройство.

Таким образом, информационный поток 33,6 кбит/сек уменьшается до 28,8 кбит/сек, минимальная требуемая полоса пропускания канала 28,8 кГц.

Применение в передающей и приемной частях устройства фильтров 8-13 и 16-21 соответственно, подключенных после аналоговых преобразователей частоты, обусловлено тем, что после аналоговых преобразователей частоты в передающей части устройства должна пропускаться только разностная частота сигнала, а суммарная частота, опорная частота и входная частота должны отфильтровываться, а в приемной части после аналоговых преобразователей частоты должна пропускаться только суммарная частота сигнала, а разностная частота, опорная частота и входная частота должны отфильтровываться.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Патент РФ №2002134814 (А, МПК Н04М 11/06, Опубликован 2004.08.20 Бюл. №32.)

Устройство понижения информационного потока оцифрованного речевого сигнала, обеспечивающее минимизацию полосы пропускания аналоговой линии связи при передаче по ней оцифрованного речевого сигнала путем ограничения спектра системой фильтров в полосе от 300 до 2100 Гц, сдвигания полосы частот на 300 Гц вниз и понижения частоты дискретизации, в результате чего информационный поток оцифрованного речевого сигнала снижается с 33,6 до 28,8 кбит/сек, а, значит, требуемая минимальная полоса пропускания аналогового канала становится равной 28,8 кГц, содержащее передающую часть, включающее шесть полосовых фильтров (300-600 Гц, 600 - 900 Гц, 900-1200 Гц, 1200-1500 Гц, 1500-1800 Гц, 1800-2100 Гц), соединенных с шестью аналоговыми преобразователями (опорная частота F _оп=300 Гц), которые соединяются с фильтром нижних частот (0-300 Гц) и пятью полосовыми фильтрами, соответственно (300-600 Гц, 600 - 900 Гц, 900 - 1200 Гц, 1200 - 1500 Гц, 1500 - 1800 Гц), выходы которых соединяются со входами сумматора, который, в свою очередь, соединяется последовательно с фильтром нижних частот (0-1800 Гц), режекторным фильтром (300 Гц) и АЦП, и приемную часть, включающую ЦАП, согласующее устройство, выходы которого соединяются с фильтром нижних частот (0-300 Гц) и пятью полосовыми фильтрами (300-600 Гц, 600-900 Гц, 900-1200 Гц, 1200-1500 Гц, 1500-1800 Гц), выходы фильтров соединены с шестью аналоговыми преобразователями (опорная частота F_оп=300 Гц), и далее с шестью полосовыми фильтрами (300-600 Гц, 600-900 Гц, 900-1200 Гц, 1200-1500 Гц, 1500-1800 Гц, 1800-2100 Гц), выходы которых подключаются к сумматору, а затем последовательно соединяются с полосовым фильтром (300-2100 Гц) и режекторным фильтром (300 Гц).