Способ передачи речевых сигналов

Изобретение относится к передаче сигналов, несущих информацию при уменьшении ширины пропускания сигналов, с использованием импульсно-кодовой модуляции. Способ передачи речевых сигналов заключается в том, что выделенные из речевого сигнала сигналы огибающей речевого сигнала и мгновенной частоты речевого сигнала преобразуют на основе импульсно-кодовой модуляции, формируют цифровой сигнал с временным уплотнением, включающий преобразованные с импульсно-кодовой модуляцией сигналы огибающей речевого сигнала и мгновенной частоты речевого сигнала, и цифровой сигнал с временным уплотнением передают в цифровой канал связи, а на приемной стороне уплотненный цифровой сигнал разделяют и преобразуют в аналоговый сигнал огибающей речевого сигнала и аналоговый сигнал мгновенной частоты, который преобразуют в косинусоидальный сигнал мгновенной частоты речевого сигнала, после чего осуществляют синтез речевого сигнала путем перемножения огибающей речевого сигнала на косинусоидальный сигнал мгновенной частоты речевого сигнала. Технический результат - снижение скорость кодирования речевого сигнала, сужение полосы частот, занимаемой передаваемыми сигналами, и сохранение высокого качества восстановления информации.

 

Изобретение относится к передаче сигналов, несущих информацию при уменьшении ширины пропускания сигналов, с использованием импульсно-кодовой модуляции.

Известны вокодерные способы цифровой передачи речевого сигнала (Росляков А.В., Самсонов М.Ю., Шибаев И.В. IP-телефония. - М.: Эко-Трендз, 2003. - 252 с. - С.77-81).

В вокодерах вместо речевого сигнала в канал связи передают в цифровой форме конечное число информационных параметров речевого сигнала, приближенно отражающих информационные его свойства с невысокой скоростью кодирования параметров при представлении их в цифровой форме.

Недостатком таких вокодеров является неспособность синтезировать речевой сигнал на стороне приема с высоким качеством, так как конечное число передаваемых информационных параметров обуславливает невысокое качество восстанавливаемой речи. По оценке MOS качество восстанавливаемой речи в вокодерах не превышает 4 балла.

Известен также синтетический способ цифровой передачи и восстановления речевого сигнала (И.М.Аладдин, И.И.Дежурный, Н.И.Козленко. Аналоговый вокодер интегрального типа // «Электросвязь», №112, 2001. - С.20-24).

В данном вокодере используется синтетический метод цифровой передачи и восстановления речевого сигнала. Речевой сигнал здесь преобразуется в однополосный сигнал, из которого выделяется сигнал огибающей речевого сигнала, но для формирования однополосного сигнала применяется фазо-фильтровой метод Вивера, в котором используется два параллельных преобразования частоты речевого сигнала для получения синфазного и квадратурного сигналов, из которых затем формируются огибающая речевого сигнала и сигнал аргумента частотной составляющей, передаваемые по каналу связи.

Недостатком данного способа является то, что он имеют сложную практическую реализацию и также не обеспечивает высокого качества восстановления речевого сигнала.

Целью предлагаемого способа передачи речевого сигнала является повышение качества восстановления речевого сигнала.

Указанная цель достигается тем, что выделенные из речевого сигнала непрерывные сигналы огибающей речевого сигнала и мгновенной частоты речевого сигнала при передаче в цифровой канал связи по отдельности преобразуют на основе импульсно-кодовой модуляции, формируют цифровой сигнал с временным уплотнением, включающий преобразованные с импульсно-кодовой модуляцией сигналы огибающей речевого сигнала и мгновенной частоты речевого сигнала, а применение импульсно-кодовой модуляции позволяет кодировать и передавать не отдельные информационные параметры речевого сигнала, а в совокупности непрерывно и полностью отображающие его информационное содержание непрерывные сигналы огибающей речевого сигнала и мгновенной частоты речевого сигнала.

Сущность изобретения заключается в том, что выделенные из речевого сигнала сигналы огибающей речевого сигнала и мгновенной частоты речевого сигнала преобразуют на основе импульсно-кодовой модуляции, формируют цифровой сигнал с временным уплотнением, включающий преобразованные с импульсно-кодовой модуляцией сигналы огибающей речевого сигнала и мгновенной частоты речевого сигнала, и цифровой сигнал с временным уплотнением передают в цифровой канал связи, а на приемной стороне уплотненный цифровой сигнал разделяют и преобразуют в аналоговый сигнал огибающей речевого сигнала и аналоговый сигнал мгновенной частоты, который преобразуют в косинусоидальный сигнал мгновенной частоты речевого сигнала, после чего осуществляют синтез речевого сигнала путем перемножения огибающей речевого сигнала на косинусоидальный сигнал мгновенной частоты речевого сигнала. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Известно, что речевой сигнал PC, как функцию времени, с достаточно высокой точностью можно представить в виде произведения частотно-модулированного сигнала на сигнал U(t), управляющий его амплитудой (Аладдин И.М., Дежурный И.И., Козленко Н.И. Аналоговый вокодер интегрального типа / «Электросвязь», 2001. - №12, С.20-24):

u_pc(t)=U(t)cos(Ω(t)t+φ₀)=U(t)cosΦ(t),

где U(t) - огибающая речевого сигнала;

Ω(t) - мгновенная частота модуляции;

φ₀ - начальная фаза речевого сигнала.

Сигналы U(t) и Ω(t) в совокупности непрерывно и полностью отображают информационное содержание речевого сигнала.

Полоса частот спектров каждого из них в десятки раз меньше полосы частот спектра стандартизованного речевого сигнала, а именно: от 0 до 150 Гц против 300-3400 Гц. Эти особенности упомянутых сигналов позволяют осуществить синтетический (мультипликативный) способ передачи речевого сигнала, состоящий в том, что по каналу связи вместо речевого сигнала передаются сигналы огибающей речевого сигнала U(t) и мгновенной частоты Ω(t), имеющие узкую полосу частот, по которым на стороне приема осуществляется синтез речевого сигнала.

Передача при мультипликативном способе узкополосных сигналов огибающей речевого сигнала U(t} и мгновенной частоты Ω(t) позволяет разработать устройство, в котором при кодировании речевого сигнала предпочтительно применить импульсно-кодовую модуляцию и ее разновидности, что при непрерывности информационного содержания сигналов огибающей речевого сигнала U(t) и мгновенной частоты Ω(t) обеспечит высокое качество воспроизведения речи при приеме. Вместе с тем непрерывность сигналов огибающей речевого сигнала U(t) и мгновенной частоты Ω(t) позволит получить низкую скорость кодирования речевых сигналов при передаче по цифровому каналу связи. Например, при частоте дискретизации ƒ_д=2F_max=2·150=0,3 кГц и восьмиразрядном кодировании на основе импульсно-кодовой модуляции скорость кодирования составит величину всего 8·0,3=2,4 кГц, что гораздо меньше скорости кодирования в современных цифровых системах связи, таких как, например, сотовая связь.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить скорость кодирования речевого сигнала, сужает полосу частот, занимаемую передаваемыми сигналами и сохраняет высокое качество восстановления информации за счет того, что кодируются и передаются непрерывные сигналы огибающей речевого сигнала и мгновенной частоты речевого сигнала, отображающие полностью информационное содержание речевого сигнала. Синтез речевого сигнала осуществляется перемножением непрерывных сигналов, что обеспечивает высококачественное воспроизведение речевого сигнала.

Способ передачи речевого сигнала, включающий разделение на передающей стороне речевого сигнала на непрерывные сигналы огибающей речевого сигнала и мгновенной частоты речевого сигнала, преобразование полученных сигналов в цифровую форму и передачу их в цифровой канал связи, а на приемной стороне преобразование принятых цифровых сигналов в аналоговую форму и осуществление синтеза речевого сигнала из сигналов огибающей речевого сигнала и мгновенной частоты речевого сигнала, отличающийся тем, что выделенные из речевого сигнала сигналы огибающей речевого сигнала и мгновенной частоты речевого сигнала преобразуют на основе импульсно-кодовой модуляции, формируют цифровой сигнал с временным уплотнением, включающий преобразованные с импульсно-кодовой модуляцией сигналы огибающей речевого сигнала и мгновенной частоты речевого сигнала, и цифровой сигнал с временным уплотнением передают в цифровой канал связи, а на приемной стороне уплотненный цифровой сигнал разделяют и преобразуют в аналоговый сигнал огибающей речевого сигнала и аналоговый сигнал мгновенной частоты, который преобразуют в косинусоидальный сигнал мгновенной частоты речевого сигнала, после чего осуществляют синтез речевого сигнала путем перемножения огибающей речевого сигнала на косинусоидальный сигнал мгновенной частоты речевого сигнала.