Устройство конференц-связи, управляемое голосом

 

Изобретение относится к технике электросвязи, и, в частности, к аппаратуре громкоговорящей связи с групповыми соединениями абонентских аппаратов. Устройство обеспечивает устойчивое функционирование по телефонным каналам сети дальней связи в условиях акустических шумов повышенных уровней при применении ненаправленных микрофонов. Это достигается введением в устройство, содержащее N абонентских аппаратов, каждый из которых включает в себя громкоговоритель и микрофонный тракт, имеющий в своем составе микрофон и микрофонный усилитель, N блоков автоматического переключения телефонных трактов, каждый из которых содержит детектор речи, выполненный и в виде устройства управления голосом компенсационного типа по авт. св. N 1062895, первый, второй и третий ключевые элементы, линию задержки, первый датчик и первый приемник сигналов управления, первый элемент НЕ, первый триггер, сигнальное табло и усилитель приема, N блоков автоматической фиксации рабочего режима, каждый из которых содержит четвертый ключевой элемент, второй датчик и второй приемник сигналов управления, второй и третий элементы НЕ, второй триггер и блок запирания микрофонных трактов абонентской сети, кроме собственного, а также блока сигналов и блока разделения мощности. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

Устройство конференц-связи, управляемое голосом.

Изобретение относится к технике электросвязи и, в частности, к аппаратуре громкоговорящей связи с групповым соединением абонентских аппаратов.

Известно устройство конференц-связи [1] (прототип), содержащее N микрофонных трактов, каждый из которых имеет в своем составе микрофон и микрофонный усилители, сумматор и формирователь сигналов управления, обеспечивающие выделение формант речи, а также громкоговорителей и групповой усилитель.

К основным недостаткам прототипа относятся: а) невозможность работы по телефонным каналам дальней связи; б) слабая защищенность акустического входа телефонного тракта от окружающих шумов, что особенно ощутимо для абонентских аппаратов с ненаправленными микрофонами, размещенными в микротелефонных трубках или на рабочих столах абонентов.

Изобретение позволяет устранить отмеченные недостатки.

Существо предлагаемого изобретения состоит в том, что оно обеспечивает работу в сети каналов дальней связи и повышение надежности обнаружения пауз речи в шумах повышенных уровней (90 дБ) при применении ненаправленных микрофонов.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 структурная схема блока автоматического переключения телефонного тракта, на фиг. 3 структурная схема блока автоматической фиксации рабочего режима, на фиг. 4 структурная схема детектора речи.

Согласно обозначениям, принятым на фиг. 1: 1₁.1_к.1_N микрофоны; 2₁.2_к.2_N микрофонные усилители; 3₁.3_к.3_N громкоговорители; 4₁.4_к.4_N блоки автоматического переключения телефонных трактов; 5₁.5_к.5_N каналы связи; 6₁.6_к.6_N блоки автоматической фиксации рабочего режима; 7 центральный пункт коммутации; 8 блок микширования сигналов; 9 - блок разделения мощности.

Согласно обозначениям, принятым на фиг. 2: 10, 13, 19 первый, второй и третий ключевые элементы; 11 детектор речи; 12 линия задержки; 14 первый датчик сигналов управления; 15 первый элемент НЕ; 16 первый приемник сигналов управления; 17 первый триггер; 18 сигнальное табло; 20 - усилитель приема.

Согласно обозначениям, принятым на фиг. 3: 21 четвертый ключевой момент; 22 второй приемник сигналов управления; 23 второй триггер; 24 - блок запирания микрофонных трактов абонентов сети, кроме собственного (БЗМТ); 25, 26 второй и третий элементы НЕ; 27 второй датчик сигналов управления.

Согласно обозначениям, принятым на фиг. 4: 28 - усилительно-разделительный блок; 29, 30 первый и второй выпрямители с задержкой; 31 компаратор; 32 блок сопряжения; 33 разрядный узел.

Согласно схеме, изображенной на фиг.1, абонентский аппарат, содержащий микрофон 1 (1₁.1_к.1_N) микрофонный усилитель 2 (2₁.2_к.2_N) громкоговоритель 3 (3₁.3_к.3_N) и блок автоматического переключения телефонного тракта 4 (4₁.4_к. 4_N), через канал 5 (5₁.5_к.5_N) связи соединен с блоком автоматической фиксации рабочего режима 6 (6₁.6_к.6_N размещенным на центральном пункте коммутации 7. Выходы блоков 6₁.6_к.6_N соединены с соответствующими входами сетевого сумматора 8, выход которого подключен к входу блока 9 разделения цепей. Выходы 1.К.N последнего подключены к соответствующим входам блоков 6₁.6_к.6_N.

Согласно схеме, изображенной на фиг. 2, микрофон 1 через микрофонный усилитель 2 подключен к первому входу ключевого элемента 10, являющемуся одновременно входом блока 4 (4₁.4_к.4_N) автоматического переключения телефонного тракта. Выход ключевого элемента 10 соединен с входами детектора 11 речи и линии 12 задержки, выход которой соединен с входами детектора 11 речи и линии 12 задержки, выход которой присоединен к первому входу второго ключевого элемента 13. Второй вход этого ключевого элемента подключен прямому выходу детектора 11 речи и параллельно к первому входу датчика 14 сигналов управления непосредственно и через первый элемент 15 НЕ к второму входу этого датчика. Выход второго ключевого элемента 13 и параллельно выход первого датчика 14 сигналов управления подключены к входу передающей ветви канала 5 (5₁.5_к.5_N) связи. Выход приемной ветви этого канала соединен с входом первого приемника 16 сигналов управления, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим входам первого триггера 17, выход которого присоединен к входу сигнального табло 18 и второму входу первого ключевого элемента 10.

Выход приемной ветви канала 5 (5₁.5_к.5_N) связи подключен также к первому входу третьего ключевого элемента 19, второй вход которого соединен с инвертируемым выходом детектора 11 речи, а выход через усилитель 20 приема подключен к громкоговорителю 3 (3₁.3_к.3_N).

Согласно схеме, изображенной на фиг. 3, выход канала 5 (5₁.5_к.5_N) связи подключен к входу четвертого ключевого элемента 21, являющегося одновременно входом блока 6 (6₁.6_к.6_N) автоматической фиксации рабочего режима, и к входу второго приемника 22 сигналов управления. Выходы последнего подключены к первому и второму входам второго триггера 23, выход которого соединен с входом блока 24 (БЗМТ). Выходы этого блока соединены с входами вторых элементов 25 НЕ всех блоков (6₁.6_к.6_N), кроме того, к которому подключен выход канала, по которому в настоящий момент ведется передача. Упомянутые выходы блока 24 БЗМТ подключены также к первому входу второго датчика 27 сигналов управления, второй вход которого подключен параллельно к первому входу датчика 27 сигналов управления. Выход этого датчика подключен к входу приемной ветви канала 5 (5₁.5_к.5_N) связи и параллельно к соответствующему выходу блока 9 разделительной мощности.

Согласно схеме, изображенной на фиг. 4, выход усилительно-разделительного блока 28, вход которого подключен к выходу первого коммутационного элемента 10, присоединен к входу первого 29 и параллельно второго выпрямителя 30 с задержкой, выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам компаратора 31. Прямой выход компаратора соединен с вторым входом второго ключевого элемента 13, а его инвертированный выход со вторым входом третьего коммутационного элемента 19. При этом прямой выход компаратора 31 подключен также к входу блока 32 сопряжения, а второй вход компаратора 31 присоединен к первому входу разрядного узла 33, второй вход которого подключен к входу блока 32 сопряжения, а выход к земле.

Устройство работает следующим образом.

С началом передачи речи напряжение речевого сигнала с выхода микрофона 1 (1₁.1_к.1_N через усилитель 2 (2₁.2_к.2_N) поступает на вход блока 4 (4₁.4_к.4_N), автоматического переключения телефонного тракта и в нем не первый вход первого ключевого элемента 10 (фиг. 2). Если при этом отсутствует в сети конференц-связи передача речи другим абонентом, то ключевой элемент 10 оказывается открытым и напряжение речевого сигнала с его выхода поступает на входы детектора 11 речи и линии задержки 12. С прямого выхода детектора 11 речи потенциал логической единицы подается на второй вход второго ключевого элемента 13, а также на первый вход первого датчика 14 сигналов управления (на второй вход этого датчика в данном случае с выхода первого элемента 15 НЕ подается потенциал логического нуля). В результате этого с выхода датчика 14 в канал 5 (5₁.5_к.5_N) связи кратковременно (в течение 30-40 мс) передается сигнал с частотой F1. Одновременно с инвертированного выхода детектора 11 речи подается потенциал логического нуля на второй вход третьего ключевого элемента 19, вследствие чего от канала 5 (5₁.5_к.5_N) связи отключается усилитель 20 приема и громкоговоритель 3.

На интервале передачи в канал 5 (5₁.5_к.5_N) связи сигнала управления 1 речевые сигналы накапливаются в линии 12 задержки и в канал связи не передаются.

Сигнал управления с частотой F1 с выхода канала 5 (5₁.5_к.5_N) поступает на вход второго приемника 22 сигналов управления и на первый вход четвертого ключевого элемента 21 (фиг. 3).

В исходном положении данный ключевой элемент открыт, так как при отсутствии передачи речи с выхода второго элемента 25 НЕ на второй вход этого ключевого элемента подается потенциал логической единицы.

Под действием потенциала, поступающего с первого выхода второго приемника 22 сигналов управления, опрокидывается второй триггер 23 и с его выхода подается потенциал логической единицы на вход блока 24 запрета, с выхода которого потенциал логической единицы поступает на входы второго 25 и третьего 26 элементов НЕ всех блоков 6 (6₁.6_к.6_N) фиксации рабочего режима, кроме того блока, через который в данный момент ведется передача. При этом четвертые ключевые элементы во всех остальных блоках 6 оказываются запертыми. Одновременно под действием потенциала логической единицы, поступающего с выхода блока 24 запрета на первые входы вторых датчиков 27 упомянутых выше блоков 6 фиксации рабочего режима, в соответствующие каналы 5 связи кратковременно (на 30-40 мс) передаются сигналы управления с частотой F1. В блоках автоматического переключения рабочего режима данный сигнал поступает на вход первого приемника 16 сигналов управления. Под действием потенциала, поступающего с первого выхода этого приемника, опрокидывается первый триггер 17 и подается запирающее напряжение на второй вход первого ключевого элемента 10 (фиг. 2), который запирается и тем самым исключается возможность прослушивания абонентами сети конференц-связи передачи речи любого другого абонента, кроме того, который ведет передачу в данный момент времени. Одновременно на сигнальных табло 18 всех абонентов, находящихся на приеме, высвечивается оптический сигнал запрета ведения передачи (например, загорается красная лампочка).

При ведении передачи, например, с микрофона 1₁ напряжение речевых сигналов с выхода усилителя 2₁ через открытый ключевой элемент 10₁ поступает на входы детектора 11₁ и линии задержки 12₁. Под действием потенциала логической единицы, поступающего с прямого выхода детектора 11₁ на второй вход второго ключевого элемента 13₁, последний отпирается и с его выхода с задержкой, определяемой линией 12₁ задержки, напряжение речевых сигналов поступает в канал 5₁ связи. С выхода передающей ветви этого канала напряжение речевых сигналов через открытый четвертый ключевой элемент 21 поступает на соответствующий вход блока микширования сигналов 8 и с его выхода на вход сетевого блока 9 разделения мощности. С выходов 2.К.N этого блока напряжение речевых сигналов через каналы 2.К.N связи поступает через открытые ключи 19₂.19_N и усилителя приема 20₂.20_N на громкоговорители 3₂.3_N. После завершения передачи речи (или в ее паузе длительностью более 100 мс) с прямого выхода детектора 11₁ речи на второй вход второго ключевого элемента 13₁ поступает потенциал логического нуля, а с инвертированного выхода детектора 11₁ на второй вход третьего ключевого элемента 19₁ - потенциал логической единицы. В результате этого ключевой элемент 13₁ запирается, а ключевой элемент 19₁ открывается. Одновременно с этим под действием потенциала логической единицы, поступающего с выхода первого элемента 15₁ НЕ, с выхода первого датчика 14₁ в канал 5₁ связи передается сигнал отбоя, например, с частотой F2.

На центральном пункте 7 коммутации этот сигнал поступает на вход второго приемника 22₁ сигналов управления и на первый вход четвертого ключевого элемента 21₁. Под действием потенциала, поступающего со второго выхода приемника 22₁, в исходное положение возвращается второй триггер 23 и на вход блока 24 (БЗМТ) поступает потенциал логического нуля. В результате этого на входы третьих элементов 26₂.26_к.26_N НЕ поступает потенциал логического нуля, а на вторые входы датчиков 27₂.27_к.27_N сигналов управления потенциал логической единицы. Вследствие этого в канале 5₂.5_к.5_N кратковременно передается сигнал отбоя с частотой F2. Под действием этого сигнала в блоках 4₁.4_к.4_N, воспринимаемого первым приемником 16₂.16_к.16_N, перебрасывается в исходное положение первый триггер 17₂.17_к.17_N, отпирается первый ключевой элемент 10₂.10_к.10_N и гаснет сигнал запрета передачи на табло 18₂.18_к.18_N.

После этого может начать передачу речи любой другой абонент сети конференц-связи.

Так как переключение из режима передачи в режим приема происходит на коротком отрезке времени (порядка 100 мс), то в описанной схеме практически обеспечивается возможность перебоя ведущейся передачи.

Детектор речи 11 (11₁.11_к.11_N), может быть выполнен на базе устройства управления голосом компенсационного типа по авт. св. N 1062895 [2] и функционирует следующим образом (на фиг. 4).

Когда передача речи отсутствует, то второй ключевой 13 (13₁.13_к.13_N), запрет, а третий ключевой элемент 19 (19₁.19_к.19_N) открыт. При наличии в помещении акустического шума на вход усилительно-разделительного блока 28 поступает напряжение, обусловленное действием этого шума на микрофон 1 (1₁. 1_к. 1_N). Это напряжение с выхода блока 28 поступает на входы первого 29 и второго 30 выпрямителей с задержкой и с из выходов на первый и второй входы компаратора 31.

Устройство согласно [2] выполнено таким образом, что коэффициент передачи второго 30 выпрямителя с задержкой несколько большей коэффициента передачи первого 29 выпрямителя с задержкой. Вследствие этого напряжение шума, воздействующее на второй вход компаратора 31, преобладает над напряжением, воздействующим на его первый вход. Поэтому при отсутствии речевой передачи на прямом выходе компаратора 31, а следовательно и на втором входе второго ключевого элемента 13 (13₁.13_к.13_N) имеет место нулевой потенциал и данный ключевой элемент оказывается закрытым. Так как при этом с инвертированного выхода компаратора 31 на второй вход третьего ключевого элемента 19 (19₁. 19_к.19_N) подается потенциал логической единицы, то данный ключевой элемент оказывается открытым.

С началом передачи речи напряжение речевого сигнала поступает на вход усилительно-разделительного блока 28 и с его выхода через выпрямители 29 и 30 с задержкой подается на первый и второй входы компаратора 31. В устройстве согласно [2] постоянная времени второго входа компаратора 31 значительно больше постоянной времени его первого входа. Поэтому под воздействием речевого сигнала, имеющего импульсную структуру, потенциал на первом входе компаратора 31 быстро возрастает, в то время как напряжение на его втором входе остается примерно таким же, каким оно было при воздействии только акустического шума. Этому способствует также то, что практически исключается накопление речевой энергии на втором входе компаратора 31, могущее нарушить нормальную работу устройства управления голосом. Это достигается введением в его состав блока 32 сопряжения и разрядного узла 33. Под воздействием пиковых значений напряжения речевого сигнала периодически отпирается разрядный узел 33, благодаря чему энергия речи, накопленная на втором входе компаратора 31, разряжается на землю.

Описанное устройство обеспечивает повышение шумозащищенности акустического входа телефонного тракта по сравнению с аналогичным трактом без детектора речи на 20-25 дБ [3, 4] Блоки автоматического переключения телефонного тракта и автоматической фиксации рабочего режима подробно описаны выше. Это же относится и к детектору речи, выполненному в виде устройства управления голосом по авт. св. N 162895, [2] Что же касается остальных узлов и блоков, то они подробно описаны в имеющейся литературе. [5] Литература.

1. SU, авт. св. N 1256189, кл. Н 04 М 3/56, 1986.

2. SU, авт. св. N 162895, кл. Н 04 М 3/56, 1986.

3. Полковский И.М. Сравнительная оценка шумозащищенности устройств управления голосом. Техника средств связи. Сер. ТСП, 1976, вып. 3, с. 120-123.

4. Мальченко М. А. и др. Обнаружение пауз речи в вокодерном тракте при наличии акустического шума. Локальные оптические сети связи, 1993, вып. 1.

4. Волоцкой А.Н. Телефонная связь в системах оперативного управления. М. Связь, 1974, с. 112.

Формула изобретения

1. Устройство конференц-связи, управляемое голосом, содржащее N громкоговорителей, а также N микрофонных трактов, каждый из которых имеет в своем составе последовательно соединенные микрофон и микрофонный усилитель, отличающееся тем, что в него введены N блоков автоматического переключения телефонного тракта (БАПТТ), N блоков автоматической фиксации рабочего режима (БАФРР), а также блок микширования сигналов (БМС) и блок разделения мощности сигнала (БРМС), при этом к первому входу каждого БАПТТ подключены последовательно соединенные микрофон и микрофонный усилитель, а первый выход упомянутого блока присоединен к первому входу соответствующего канала связи, первый выход которого подключен к первому входу БАФРР, первый выход которого присоединен к соответствующему входу (1. к N) блока микширования сигналов, выход которого подключен к входу блока распределения мощности сигналов, выходы (1 к N) которого соединены с вторыми входами соответствующих блоков БАФРР, второй выход каждого из упомянутых блоков подключен к второму входу соответствующего канала связи, второй выход которого присоединен к второму входу соединенного с ним блока БАПТТ, к второму входу которого подключен громкоговаритель.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок автоматического переключения телефонных трактов (БАПТТ) содержит первый, второй и третий ключевые элементы, линию задержки, детектор речи, первый датчик и первый приемник сигналов управления, первый элемент НЕ, первый триггер, усилитель приема и сигнальное табло, при этом к первому входу первого ключевого элемента подключен выход микрофонного усилителя, второй вход упомянутого ключевого элемента соединен с входом сигнального табло и параллельно с выходом первого триггера, первый и второй входы которого соединены с выходами первого приемника сигналов управления, вход которого подключен к первому соответствующего канала связи, выход первого ключевого элемента присоединен к входу детектора речи и через линию задержки к первому входу второго ключевого элемента, второй вход которого подключен к прямому выходу детектора речи, а выход и параллельно присоединенный к нему выход первого датчика сигналов управления подключены к первому входу соответствующего канала связи, прямой выход детектора речи соединен с первым входом первого датчика сигналов управления и параллельно с входом первого элемента НЕ, выход которого подключен к второму входу первого датчика сигналов управления, второй выход канала связи присоединен к первому входу третьего ключевого элемента, второй вход которого присоединен к инвертированному выходу детектора речи, а выход через усилитель приема подключен к громкоговорителю.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок автоматической фиксации рабочего режима содержит четвертый ключевой элемент, второй датчик и второй приемник сигналов управления, блок запирания микрофонных трактов абонентов сети, кроме собственного (БЗМТ), второй триггер, а также второй и третий элементы НЕ, при этом второй выход канала связи подключен к первому входу четвертого ключевого элемента и параллельно к входу второго приемника сигналов управления, второй вход четвертого ключевого элемента через второй элемент НЕ соединен с соответствующим выходом блока БЗМТ, вход которого подключен к выходу второго триггера, первый и второй входы последнего соединены с соответствующими выходами второго приемника сигналов управления, выход четвертого ключевого элемента присоединен к соответствующему входу блока микширования сигналов, второй вход канала связи подключен к соответствующему выходу блока распределения мощности сигналов и параллельно к выходу второго датчика сигналов управления, первый вход которого соединен с соответствующим выходом блока БЗМТ, к которому через третий элемент НЕ подключен также второй вход второго датчика сигналов управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4