Устройство для передачи данных по вокодерному тракту

 

Использование: в технике электросвязи, в частности при передачи в паузах речи других видов информации через телефонный тракт с вокодерами. Сущность изобретения: для предотвращения потерь передаваемой цифровой информации без ухудшения качества вокодерной связи устройство содержит зажим для подключения выходной цепи телефонного аппарата 1, устройство управления голосом 2, электронный ключ 3, полосовой фильтр 4, анализатор спектра 5, детектор тон - шум 6, выделитель основного тона 7, блок объединения сигналов 8, блок управления передачей 9, зажим для подключения источника информации 10, зажим для подключения управляющей цепи источника цифровой информации 11, два переключателя 12, 14, канал связи 13, блок разъединения сигналов 15, синтезатор спектра 16, переключатель тон-шум 17, генератор основного тона 18, генератор шума 19, аттенюатор 20, фильтр нижних частот 21, зажим для подключения входной цепи телевизионного аппарата 22, блок пороговых элементов 23, три триггера 24, 25, 28, блок программного управления 26, элемент И 27, приемник кодовой комбинации 29, зажим для подключения приемника цифровой информации, один зажим для подключения управляющей цепи приемника цифровой информации. Блок управления передачей 9 содержит два триггера, два регистра, один элемент И, один счетчик 4 один переключатель 38. 2 ил.

Изобретение относится к технике электросвязи, в частности к области передачи в паузах речи других видов информации через телефонный тракт с вокодерами.

Цель изобретения - предотвращение потерь передаваемой цифровой информации без ухудшения качества вокодерной связи.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, где 1 - зажим для подключения выходной цепи телефонного аппарата; 2 - блок управления голосом; 3 - электронный ключ; 4 - полосовой фильтр, 5 - анализатор спектра; 6 - детектор тон-шум; 7 - выделитель основного тона; 8 - блок объединения сигналов; 9 - блок управления передачей; 10 - зажим для подключения источника цифровой информации; 11 - зажим для подключения управляющей цепи источника цифровой информации; 12, 14 - первый и второй переключатели; 13 - канал связи; 15 - блок разъединения сигналов; 16 - синтезатор спектра; 17 - переключатель тон-шум; 18 - генератор основного тона; 19 - генератор шума; 20 - аттенюатор; 21 - фильтр нижних частот; 22 - зажим для подключения входной цепи телефонного аппарата; 23 - блок пороговых элементов; 28, 24, 25 - первый, второй и третий триггеры; 26 - блок программного управления; 27 - первый элемент И; 29 - приемник кодовой комбинации; 30 - зажим для подключения приемника цифровой информации; 31 - зажим для подключения управляющей цепи приемника цифровой информации.

На фиг. 2 приведена функциональная схема блока 9 управления передачей, где 32, 37 - четвертый и пятый триггеры, 33, 35 - первый и второй регистры; 34 - второй элемент И; 36 - счетчик; 38 - третий переключатель.

Устройство работает следующим образом.

В режиме телефонной связи через зажим 1 (см. фиг. 1), например, с выхода телефонного аппарата (на схеме не показан) на вход блока 2 управления голосом и на первый вход электронного ключа 3 поступает речевой сигнал. При этом на выходе блока 2 управления голосом устанавливается низкий потенциал и речевой сигнал через электронный ключ 3 проходит на полосовой фильтр 4 и далее - на параллельно соединенные входы анализатора 4 спектра, детектора 6 тон-шум и выделителя 7 основного тона. В анализаторе 5 спектра на интервале каждого кадра определяются уровни речевого сигнала в различных частотных полосах, в детекторе 6 тон - шум - тип возбуждения (тон или шум), а в блоке 7 определяется частота основного тона. В блоке 8 объединения сигналов сигнал-параметры, поступающие на его входы 1. . . (n+2) от блоков 5, 6 и 7 в аналоговой форме, преобразуются к цифровому виду, кодируются и последовательно передаются через первый переключатель 12, канал 13 связи и второй переключатель 14 на вход блока 15 разъединения сигналов. Здесь поступающие цифровые сигналы преобразуются в аналоговые сигналы-параметры и подаются на входы 1. . . n cинтезатора 16 спектра, формирующего спектральную огибающую речевого сигнала. В соответствии с сигналом вида возбуждения (тон или шум), поступившего с выхода n+1 блока 15, на вход n+1 синтезатора 16 спектра подается импульсное или шумовое возбуждение с выхода блока 17. При этом на выходе синтезатора 16 спектра появляется речевой сигнал, который через открытый аттенюатор 20 и фильтр 21 нижних частот поступает на зажим 22 для подключения телефонного аппарата (телефонный аппарат на схеме не показан).

При появлении паузы в речи на выходе блока 2 управления голосом появляется высокий потенциал, запирающий электронный ключ 3. При этом в блоке 8 формируется и передается через переключатели 12 и 14 и канал 13 связи на блок 15 так называемая "паузная комбинация" (6). Кроме того, сигнал с выхода блока 2 управления голосом поступает и на второй вход блока 9 управления передачей. Потенциал логической "1" с его второго входа попадает на вход D четвертого триггера 32, на прямом выходе которого по переднему фронту импульса F_ц цикловой синхронизации вокодера, поступающего на вход С триггера, устанавливается высокий потенциал. При этом счетчик 36 обнуляется, а "1" последовательно записывается в разряды первого регистра 33 с частотой F_ц. Через время t = 175 мс, равное длительности семи кадров вокодера, "1" появится на выходе седьмого разряда регистра. В результате этого на выходе пятого триггера 37 и соединенном с ним втором выходе блока 9 появляется низкий потенциал, первый переключатель 12 коммутирует первый выход блока 9 с каналом 13 связи, третий переключатель 38 соединяет первый вход блока 9 с его первым выходом, через третий выход блока 9 и зажим 11 на управляющую цепь источника цифровой информации (на схеме не показан) подается отпирающий высокий потенциал и с его выхода через зажим 10, блок 9 и первый переключатель 12 происходит передача в канал 13 связи пакетов цифровой информации.

Таким образом, примерно через 65 мс после обнаружения блоком 2 управления голосом паузы речи на выходе блока 8 объединения сигналов появляется паузная комбинация вокодера, а поскольку первый переключатель 12 отключает выход блока 8 от канала 13 связи только через 175 мс, то паузная комбинация вокодера передается в канал 13 связи в течение не менее 100 мс.

На приемной стороне телефонного тракта устройства с выходов 1. . . n блока 15 напряжения сигнал-параметров поступают на соответствующие входы 1. . . n блока 23 пороговых элементов, на первом выходе которого через 50 мс, а на втором выходе через 100 мс после начала паузной комбинации устанавливаются низкие потенциалы, поступающие на входы R второго и третьего триггеров и устанавливающие их в состояние "0". Низкие потенциалы с прямых выходов этих триггеров поступают на первый и второй входы блока 26 программного управления, на выходах которого появляются соответствующие управляющие сигналы, в результате чего затухание аттенюатора 20 через 50 мс становится равным 10 дВ, а через 10 мс - 20 дВ, т. е. зажим 22 для подключения входной цепи телефонного аппарата на время передачи пакетов цифровой информации отключается от выхода вокодера. В это время высокие потенциалы с инвертированных выходов второго 24 и третьего 25 триггеров поступают на входы элемента И 27, на выходе которого через 100 мс после начала паузы речи устанавливается высокий потенциал, переводящий первый триггер 28 в состояние "0", с выхода триггера сигнал подается на второй вход второго переключателя 14 и на зажим 31 для подключения управляющей цепи приемника цифровой информации, выход канала 13 связи отключается от входа блока 15 и соединяется с первым входом приемника 29 кодовой комбинации и с зажимом 30 для подключения приемника цифровой информации, а приемник цифровой информации (на схеме не показан) сигналом с зажима 31 подготавливается к приему пакетов цифровой информации через зажим 30.

По окончании паузы в речи "0" с выхода блока 2 управления голосом поступает на вход D четвертого триггера 32 и по переднему фронту импульса F_ц цикловой синхронизации вокодера триггер переходит в состояние "0". С его инвертированного выхода "1" поступает на вход R первого регистра 33 и на второй вход второго элемента И 34. При этом первый регистр 33 обнуляется и низкий потенциал с его выхода подается на третий выход блока 9 для запирания источника цифровой информации, на вход R пятого триггера 37 и на третий вход третьего переключателя 38, подключающего к первому входу блока 9 вместо его первого входа выход второго регистра 35. На входы D₁. . . D_m параллельной записи этого регистра постоянно подается кодовая комбинация "конец передачи цифровой информации" (m - число бит в кадре вокодера). На вход РЕ разрешения параллельной записи второго регистра 35 подаются импульсы F_ц цикловой синхронизации вокодера, а на сдвиговый вход С - тактовые импульсы F_т, поэтому в начале каждого кадра вокодера при поступлении импульса цикловой синхронизации происходит параллельная запись в регистр 35 кодовой комбинации "конец передачи цифровой информации", а затем последовательная передача ее через третий переключатель 38 на первый выход блока 9 и далее через первый переключатель 12 - в канал 13 связи. Через второй элемент И 34 импульсы F_ц цикловой синхронизации поступают также на вход С счетчика 36. По окончании первого после начала речи кадра вокодера и при поступлении на вход С счетчика второго импульса F_ц цикловой синхронизации на выходе "2" счетчика появляется высокий потенциал, переводящий пятый триггер 37 в состояние "1". При этом высокий потенциал с выхода триггера 37 поступает на третий вход первого переключателя 12, который отключает первый выход блока 9 от канала 13 связи и подключает к каналу выход блока 8.

Таким образом, при обнаружении устройством 2 управления голосом конца паузы в речи передача пакета цифровой информации прерывается в момент времени, соответствующий началу очередного кадра вокодера, в течение следующего кадра по каналу 13 связи передается кодовая комбинация "конец передачи цифровой информации", после чего к каналу 13 связи подключается выход блока 8 объединения сигналов вокодера для обеспечения возможности передачи речи. Достаточно большой объем кадра вокодера (при скорости передачи 2400 бис/с - 60 бит) позволяет достичь высокой помехоустойчивости команды "конец передачи цифровой информации" за счет избыточного кодирования. Следует отметить, что сигнал о конце паузы с выхода блока 2 управления голосом поступает через время t₁ ≅10 мс после появления речи на его входе до появления очередного импульса цикловой синхронизации F_ц проходит время t₂<25 мс (длительность кадра вокодера составляет 25 мс) и на передачу кодовой комбинации "конец передачи цифровой информации", затрачивается время t₃ = 25 мс. Следовательно, выход вокодера подключается к каналу 13 связи через время t_n = t₁ + t₂ + t₃ <10 + 25 + 25 + 25= = 60 мс после появления речи на его входе, но поскольку передающая часть вокодера вносит задержку примерно 65 мс, отсекания начальных участков речи не происходит.

На приемной стороне поступающая с второго выхода второго переключателя 14 цифровая информация анализируется в приемнике 29 кодовой комбинации по фрагментам, соответствующим размеру кадра вокодера, принимаемая информация последовательно записывается в приемник 29, а в момент поступления на его третий вход импульса F_ц цикловой синхронизации происходит анализ записанной информации. Как только окажется, что записанная в приемник 29 кодовой комбинации очередная часть пакета цифровой информации соответствует кодовой комбинации "конец передачи цифровой информации", сформиро- ванной и переданной блоком 9, то на выходе приемника 29 кодовой комбинации появляется высокий потенциал, который переводит первый 28, второй 24 и третий 25 триггеры в состояние "1". При этом второй переключатель 14 подсоединяет к каналу 13 связи вход блока 15 разъединения сигналов вокодера, отключив первый вход приемника 29 кодовой комбинации и зажим 30 для подключения приемника цифровой информации, а через зажим 31 для подключения управляющей цепи приемника цифровой информации передается сигнал об окончании передачи пакетов цифровой информации на приемник цифровой информации (на чертеже не показан). Высокие потенциалы с прямых выходов второго 24 и третьего 25 триггеров поступают на входы блока 26 программного управления, формирующего управляющие потенциалы для аттенюатора 20, затухание которого мгновенно уменьшается практически до нуля.

Таким образом, после поступления на приемник 29 кодовой комбинации "конец передачи цифровой информации" приемная часть устройства подготавливается к обеспечению телефонной связи.

Блоки 1,4. . . 8, 15. . . 23, 26 не отличаются от соответствующих блоков прототипа. Блоки 2, 3, 10. . . 12, 14, 24, 25, 27. . . 31 являются типовыми.

Технико-экономический эффект, достигаемый при применении предлагаемого устройства по сравнению с прототипом (он же базовый объект), состоит в том, что при постоянном объеме оборудования дуплексных каналов связи можно примерно в два раза увеличить объем передаваемой информации, а при постоянном объеме передаваемой информации можно примерно в два раза сократить число потребных каналов связи, о чем свидетельствует опыт эксплуатации аппаратуры.

Количественная оценка достигаемого при этом эффекта может быть уточнена при изготовлении опытных образцов устройства и при их испытаниях на реальных связях.

Предложенное устройство может быть полностью выполнено на интегральных микросхемах средней и большой степени интеграции, что гарантирует его компактность и высокую надежность функционирования. (56) Авторское свидетельство СССР N 1545248, кл. G 10 L 3/00, 1990.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ВОКОДЕРНОМУ ТРАКТУ , содеpжащее на пеpедающей стоpоне полосовой фильтp, анализатоp спектpа, детектоp тон - шум, выделитель основного тона и блок объединения сигналов, а на пpиемной стоpоне - блок pазъединения сигналов, синтезатоp спектpа, пеpеключатель тон - шум, генеpатоp основного тона, генеpатоp шума, блок поpоговых элементов, блок пpогpаммного упpавления, аттенюатоp и фильтp нижних частот, пpи этом объединенные входы анализатоpа спектpа, детектоp тон - шум, выделитель основного тона соединены с выходом полосового фильтpа, а n выходов анализатоpа спектpа подключены к соответствующим пеpвым n входам блока объединения сигналов, (N + 1)-и (n + 2)-й входы котоpого соединены соответственно с выходами детектоpа тон - шум и выделителя основного тона, пpи этом пеpвые n выходов блока pазъединения сигналов подключены к пеpвым n входам синтезатоpа спектpа и n входам блока поpоговых элементов, а (n + 1)- и (n + 2)-й выходы блока pазъединения сигналов соединены соответственно с пеpвым входом пеpеключателя тон - шум и с входом генеpатоpа основного тона, выход котоpого подключен к втоpому входу пеpеключателя тон - шум, тpетий вход котоpого соединен с выходом генеpатоpа шума, а пеpвый и втоpой выходы блока пpогpаммного упpавления соединены соответственно с пеpвым и втоpым входами аттенюатоpа, подключенного тpетьим входом к выходу синтезатоpа спектpа, а выходом - к входу фильтpа нижних частот, выход котоpого является выходом телефонного тpакта устpойства, пpичем выход пеpеключателя тон - шум соединен с (n + 1)-м входом синтезатоpа спектpа, а также канал связи, соединяющий пpиемную и пеpедающую части устpойства, отличающееся тем, что в него введены на пеpедающей стоpоне электpонный ключ, блок упpавления голосом, блок упpавления пеpедачей и пеpвый пеpеключатель, а на пpиемной стоpоне - втоpой пеpеключатель, пеpвый, втоpой и тpетий тpиггеpы, пpиемник кодовой комбинации и пеpвый элемент И, пpичем пеpвый вход электpонного ключа, являющийся входом телефонного тpакта устpойства, соединен с входом блока упpавления голосом, выход котоpого подключен к втоpому входу электpонного ключа и к пеpвому входу блока упpавления пеpедачей, пpи этом выход электpонного ключа соединен с входом полосового фильтpа, а пеpвый выход блока объединения сигналов подключен к пеpвому входу пеpвого пеpеключателя, втоpой и тpетий входы котоpого соединены соответственно с пеpвым и втоpым выходами блока упpавления пеpедачей, тpетий выход котоpого является выходом упpавляющего сигнала, а входом цифpового тpакта является втоpой вход блока упpавления пеpедачей, входы тактовой и цикловой синхpонизации котоpого соединены соответственно с втоpым и тpетьим выходами блока объединения сигналов, пpи этом выход пеpвого пеpеключателя чеpез канал связи подключен к пеpвому входу втоpого пеpеключателя, втоpой вход котоpого, являющийся выходом упpавляющей цепи, подключен к выходу пеpвого тpиггеpа, R-вход котоpого соединен с выходом пеpвого элемента И, а S-вход - с выходом пpиемника кодовой комбинации и с объединенными S-входами втоpого и тpетьего тpиггеpов, инвеpсные выходы котоpых соединены соответственно с пеpвым и втоpым входами пеpвого элемента И, а пpямые выходы подключены соответственно к пеpвому и втоpому входам блока пpогpаммного упpавления, пpичем пеpвый и втоpой выходы блока поpоговых элементов соединены с R-входами втоpого и тpетьего тpиггеpов, пpи этом пеpвый и втоpой входы пpиемника кодовой комбинации подключены к выходам тактовой и цикловой синхpонизации блока pазъединения сигналов, вход котоpого подключен к пеpвому выходу втоpого пеpеключателя, втоpой выход котоpого, соединенный с тpетьим входом пpиемника кодовой комбинации, является выходом цифpового тpакта, пpи этом блок упpавления пеpедачей содеpжит втоpой элемент И, четвеpтый и пятый тpиггеpы, пеpвый и втоpой pегистpы, счетчик и тpетий пеpеключатель, пpичем пеpвый вход блока соединен с пеpвым входом тpетьего пеpеключателя, втоpой вход котоpого соединен с выходом втоpого pегистpа, а выход является пеpвым выходом блока, пpичем тpетий вход подключен к выходу пеpвого pегистpа, R-входу пятого тpиггеpа и к тpетьему выходу блока, пpи этом C-вход втоpого pегистpа является тpетьим входом блока, а PE-вход подсоединен с C-входам пеpвого pегистpа и четвеpтого тpиггеpа, к четвеpтому входу блока и к пеpвому входу втоpого элемента И, втоpой вход котоpого соединен с инвеpтиpованным выходом четвеpтого тpиггеpа и с R-входом пеpвого pегистpа, а выход - с C-входом счетчика, выход котоpого подключен к S-входу пятого тpиггеpа, пpичем D-вход четвеpтого тpиггеpа является втоpым входом блока, а пpямой выход соединен с R-входом счетчика и с D-входом пеpвого pегистpа, пpи этом к входам паpаллельной записи D₁ - D_m втоpого pегистpа постоянно подключены потенциалы, соответствующие кодовой комбинации "Конец пеpедачи цифpовой инфоpмации", а выход пятого тpиггеpа является втоpым выходом блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2