SU1751853A1 - Adaptive speech codec - Google Patents
Adaptive speech codec Download PDFInfo
- Publication number
- SU1751853A1 SU1751853A1 SU904853358A SU4853358A SU1751853A1 SU 1751853 A1 SU1751853 A1 SU 1751853A1 SU 904853358 A SU904853358 A SU 904853358A SU 4853358 A SU4853358 A SU 4853358A SU 1751853 A1 SU1751853 A1 SU 1751853A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- speech
- codec
- delta
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к вычислительной технике и электросв зи. Его использование в цифровых низкоскоростных каналах телефонной св зи позвол ет упростить кодек путем исключени дополнительного канала св зи, Это обеспечиваетс благодар отсечке сигналов, соизмеримых с шумами на передающей стороне и специфическому выполнению выделител огибающей речевого сигнала на приемной стороне. Кодек, помимо канала св зи 9; содержит на передающей стороне 1 пороговый элемент 10, формирователь порогового уровн 11, компрессор 2, тактовый генератор 3, дельта- модул тор 4, на приемной стороне 5 - дельта-демодул тор 6, экспандер 8 и выделитель огибающей речевого сигнала 7, включающий в себ элемент задержки 18, сумматор по модулю два 12, счетный триггер 13, 2 интегратора 14 и 15, аналоговый сумматор 16 и фильтр нижних частот 17. 10-2-4-9-18-12-13-14-16-17-8.11-2, 3-4, 9-6-8, 9-12, 13-15-16. 2 ил., 1 табл. xftL у Ј 4 СП 00 (Л СА) Фиг.1The invention relates to computing and telecommunications. Its use in digital low-speed telephone channels allows the codec to be simplified by eliminating an additional communication channel. This is achieved by cutting off signals commensurate with noises on the transmitting side and specifically performing a speech envelope selector on the receiving side. Codec, in addition to communication channel 9; contains on the transmitting side 1 threshold element 10, shaper threshold level 11, compressor 2, clock generator 3, delta modulator 4, on receiving side 5 - delta demodulator 6, expander 8 and speech envelope selector 7, including delay element 18, an adder modulo two 12, a counting trigger 13, 2 integrators 14 and 15, an analog adder 16 and a low-pass filter 17. 10-2-4-9-18-12-13-14-16-17-8.11 -2, 3-4, 9-6-8, 9-12, 13-15-16. 2 ill., 1 tab. xftL y Ј 4 SP 00 (L SA) Figure 1
Description
Изобретение относитс к электросв зи и может быть использовано в различных системах св зи дл создани цифровых низкоскоростных каналов телефонной св зи.The invention relates to telecommunications and can be used in various communication systems to create digital low-speed telephone communication channels.
Известны устройства св зи с дельта-модул цией , осуществл ющие преобразование аналогового сигнала в цифровой.Delta-modulated communications devices are known that convert an analog signal to a digital one.
Однако известные устройства обеспечивают низкое соотношение сигнал-шум на выходе демодул тора, не имеют запаса устойчивости паузной комбинации.However, the known devices provide a low signal-to-noise ratio at the output of the demodulator, they do not have the stability margin of the pause combination.
Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные компрессор и дельта-модул тор, а также генератор тактовой частоты, первый выход которого подключен к дополнительному входу дельта-модул тора, второй и третий выходы подключены соответственно к последовательно соединенным дельта-модул тору огибающей речевого сигнала и ключу, а на приемной стороне последовательно соединенные дельта-модул тор и экспандер, а также дельта-демодул тор огибающей сигнала, выход которого подключен к управл ющему входу экспандера.The closest to the present invention is a device containing on the transmitting side a serially connected compressor and a delta modulator, as well as a clock frequency generator, the first output of which is connected to the auxiliary input of the delta modulator, the second and third outputs are connected to respectively connected delta a speech signal envelope modulator and a key, and on the receiving side a serially connected delta modulator and expander, as well as a delta demodulator of the signal envelope, the output of which is dklyuchen to the control input of the expander.
Однако известное устройство по своей технической сущности вл етс сложным, содержит в своем составе на приемной и передающей стороне по два дельта-модул тора , причем дл передачи информации об огибающей речевого сигнала требуетс дополнительный канал св зи в составе многоканального тракта св зи, что делает невозможным применение данного устройства в одноканальных системах св зи.However, the known device is complex in its technical essence, it contains two delta modulators on its receiving and transmitting sides, and to transmit information about the envelope of the speech signal, an additional communication channel is required as part of the multi-channel communication path, which makes it impossible application of this device in single-channel communication systems.
Цель изобретени - упроа ение кодека путем исключени дополнительного канала св зи.The purpose of the invention is to simplify the codec by eliminating an additional communication channel.
Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство св зи с дельта-модул цией , содержащее на передающей стороне компрессор и тактовый генератор, выходы которых соединены соответственно с информационными и тактовым входами дельта-модул тора, на приемной стороне - дельта-демодул тор и выделитель огибающей речевого сигнала, выходы которых подключены соответственно к информационному и управл ющему входам экспандера, выход которого вл етс выходом кодека, выход дельта-модул тора передающей стороны через канал св зи соединен с входами дельта-демодул тора и выделител огибающей речевого сигнала приемной стороны, дополнительноТГведеньГ на передающей стороне пороговый элемент и формирователь порогового уровн , выход которого соединен с управл ющим входом порогового элемента, информационныйThe goal is achieved in that a delta-modulation communication device containing a compressor and a clock generator on the transmitting side, the outputs of which are connected respectively to the information and clock inputs of the delta modulator, and on the receiving side a delta demodulator and envelope selector. speech signal, the outputs of which are connected respectively to the information and control inputs of the expander, the output of which is the output of the codec, the output of the transmitting-side delta modulator is connected through the communication channel to the input mi delta demodulator and the speech envelope selector of the receiving side, additionally TG, on the transmit side, the threshold element and the threshold level generator, the output of which is connected to the control input of the threshold element,
вход которого вл етс входом кодека, выход порогового элемента подключен к входу компрессора, на приемной стороне выдели- тепь огибающей речевого сигнала выполненthe input of which is the input of the codec, the output of the threshold element is connected to the input of the compressor, on the receiving side the speech envelope is selected
на сумматоре по модулю два, счетном триггере , интеграторах, аналоговом сумматоре, фильтре нижних частот и элементе задержки , вход которого объединен с первым входом сумматора по модулю два и вл етс on a modulo-two adder, a counting trigger, integrators, an analog adder, a low-pass filter, and a delay element whose input is combined with the first input of the modulo-two adder and is
0 входом выделител огибающей речевого сигнала, выход элемента задержки соединен с вторым входом сумматора по модулю два, выход которого подключен к входу счетного триггера, пр мой и инверсный выходы0 input selector envelope of the speech signal, the output of the delay element connected to the second input of the modulo two adder, the output of which is connected to the input of the counting trigger, direct and inverse outputs
5 которого через первый и второй интеграторы соединены с входами аналогового сумматора , выход которого через фильтр нижних частот подключен к выходу выделител огибающей речевого сигнала.5 of which through the first and second integrators are connected to the inputs of an analog adder, the output of which is connected through a low-pass filter to the output of the speech envelope selector.
0 На фиг. 1 представлена структурна электрическа схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы.0 FIG. 1 shows a structural electrical circuit of the device; in fig. 2 - time diagrams.
Адаптивный речевой кодек содержит на передающей стороне 1 компрессор 2 и так5 товый генератор 3, выходы которых соединены соответственно с информационным и тактовым входами дельта-модул тора 4, на приемной стороне 5 - Дельта-демодул тор 6 и выделитель 7 огибающей речевого сигна0 ла, выходы которых подключены соответственно к информационному и управл ющему входам экспандера 8, выход которого вл етс выходом кодека. Выход дельта-модул тора передающей стороны через канал 9The adaptive speech codec contains on the transmitting side 1 compressor 2 and a similar generator 3, the outputs of which are connected respectively to the information and clock inputs of the delta modulator 4, on the receiving side 5 - the Delta-demodulator 6 and the speech envelope selector 7, the outputs which are connected respectively to the information and control inputs of the expander 8, the output of which is the output of the codec. Output of the transmitting side delta modulator via channel 9
5 св зи соединен с входами дельта-демодул тора и выделител огибающей речевого сигнала приемной стороны. Устройство содержит дополнительно введенные на передающей стороне пороговый элемент 10The communication link 5 is connected to the inputs of the delta demodulator and the speech envelope selector of the receiving side. The device contains additionally entered on the transmitting side of the threshold element 10
0 и формирователь 11 порогового уровн , выход которого соединен с управл ющим входом порогового элемента, информационный вход которого вл етс входом кодека . Выход порогового элемента подключен0 and a threshold level generator 11, the output of which is connected to the control input of the threshold element, whose information input is the input of the codec. Threshold output connected
5 к входу компрессора. На приемной стороне выделитель 7 огибающей речевого сигнала выполнен на сумматоре 12 по модулю два, счетном триггере 13, интеграторах 14 и 15. аналоговом сумматоре 16, фильтре 17 ниж0 них частот (ФНЧ) и элементе 18 задержки, вход которого объединен с первым входом сумматора по модулю два и вл етс входом выделител огибающей речевого сигнала. Выход элемента задержки соединен с вто5 рым входом сумматора по модулю два, выход которого подключен к входу счетного триггера, пр мой и инверсный выходы которого через первый и второй интеграторы соединены с входами аналогового сумматора , выход которого через фильтр нижних5 to the compressor inlet. On the receiving side, the speech signal envelope 7 is made on the adder 12 modulo two, the counting trigger 13, the integrators 14 and 15. the analog adder 16, the low pass filter 17 and the delay element 18, the input of which is combined with the first input of the adder module two and is the input to the speech envelope selector. The output of the delay element is connected to the second input of the modulo two adder, the output of which is connected to the input of the counting trigger, the direct and inverse outputs of which through the first and second integrators are connected to the inputs of the analog adder, the output of which through the lower filter
частот подключен к выходу выделител огибающей речевого сигналаFrequency connected to the output of the envelope of the speech signal envelope
На фиг. 2 прин ты следующие обозначени : а - речевой сигнал на входе кодека; б - сигнал на выходе компрессора 2; в - сигнал на выходе генератора 3 тактовых импульсов; г - сигнал на выходе передающей стороны 1; д - сигнал на выходе дельта-демодул тора 6; е - сигнал на выходе сумматора 12 по модулю два; ж - сигнал на пр мом выходе счетного триггера 13; з - сигнал на инверсном выходе счетного триггера 13; и - сигнал на выходе аналогового сумматора 16; к - речевой сигнал на выходе кодека.FIG. 2 The following notation is accepted: a - speech signal at the input of the codec; b - signal at the output of compressor 2; в - signal at the generator output 3 clock pulses; g - signal at the output of the transmitting side 1; d - signal at the output of the delta-demodulator 6; e is the signal at the output of the adder 12 modulo two; W is the signal at the direct output of the counting trigger 13; h - signal at the inverse output of the counting trigger 13; and - the signal at the output of the analog adder 16; K - speech signal at the output of the codec.
Речевой кодек работает следующим образом .The speech codec works as follows.
Речевой сигнал x(t) в полосе 0,3-3,4 кГц (фиг. 2а) поступает на вход порогового элемента 10, осуществл ющего резекцию всех сигналов, имеющих амплитуду ниже Unop, которое вырабатываетс формирователем порогового уровн 11 и подбираетс опытным путем в зависимости от уровн акустических шумов, в которых эксплуатируетс кодек. Применение порогового элемента 10 позвол ет избавитьс от паразитного квантовани акустического шума дельта- модул тором 4, чем существенно повысить качество речи и сформировать устойчивую паузную комбинацию С выхода порогового элемента 10 речевой сигнал поступает на вход компрессора 2, клиппируетс (фиг. 26), и с выхода последнего подаетс на вход дельта-модул тора 4, где осуществл етс его квантование с частотой FT (фиг, 2в). Выходной дельта-поток Z(t) (фиг. 2г) подаетс по каналу 9 св зи на приемную сторону 5, где поступает на дельта-демодул тор 6 и выделитель 7 огибающей речевого сигнала. В дельта-демодул торе 6 осуществл етс преобразование сигнала дельта-потока Z(t) в сигнал х(т.)(фиг. 2д), причем динамический диапазон последнего значительно меньше, чем у исходного речевого сигнала x(t). Расширение динамического диапазона осуществл етс в экспандере 8, коэффициент экспандировани которого определ етс управл ющим сигналом с выхода выделител 7 огибающей речевого сигнала.The speech signal x (t) in the 0.3-3.4 kHz band (Fig. 2a) is fed to the input of the threshold element 10, which resects all signals that have an amplitude below Unop, which is generated by the threshold level generator 11 and is selected experimentally in depending on the level of acoustic noise in which the codec operates. The use of the threshold element 10 allows one to eliminate the parasitic quantization of acoustic noise by the delta modulator 4, thereby significantly improving speech quality and forming a stable pause combination. From the output of the threshold element 10, the speech signal enters the input of the compressor 2, is clipped (Fig. 26), and the output of the latter is fed to the input of the delta modulator 4, where it is quantized at a frequency of FT (Fig. 2c). The output delta stream Z (t) (Fig. 2d) is fed through the communication channel 9 to the receiving side 5, where it goes to the delta demodulator 6 and the speech envelope selector 7. In the delta demodulator 6, the signal of the delta stream Z (t) is converted into the signal x (m) (Fig. 2e), the dynamic range of the latter being much smaller than that of the original speech signal x (t). The dynamic range is expanded in expander 8, the expansion coefficient of which is determined by the control signal from the output of the speech envelope selector 7.
Дельта-поток Z(t), поступающий на вход выделител 7 огибающей речевого сигнала, подаетс на первый вход сумматора по модулю два 12, на второй вход которого подаетс тот же сигнал, но с задержкой на один такт. Сумматор 12 по модулю два выдел ет фронты импульсов из входного дельта-потока , соответствующие переходу речевого сигнала через ноль (фиг 2е), которые подаютс на вход счетного триггера 13, на пр мом и инверсном выходе которого формиру етс положительна Q (фиг. 2ж) и отрицательна Q (фиг. 2з) последовательности информационного сигнала, длительность 5 которых зависит от уровн сигнала x(t) на входе кодека. Полученные последовательности Q и Q интегрируютс с помощью RC-интеграторов 14,15 с посто нной времени г 8-10 с, объедин ютс в аналоговомThe delta stream Z (t), which is fed to the input of the selector 7 of the speech signal envelope, is fed to the first input of the modulo two 12 adder, to the second input of which the same signal is fed, but with a delay of one clock cycle. Modulo two adder 12 separates the edges of the pulses from the input delta flow, corresponding to the transition of the speech signal through zero (Fig. 2e), which are fed to the input of the counting trigger 13, on the forward and inverse output of which positive Q is formed (Fig. 2g) and negative Q (Fig. 2h) of the information signal sequence, the duration of which 5 depends on the signal level x (t) at the input of the codec. The resulting Q and Q sequences are integrated with RC integrators 14.15 with a constant time of 8–10 s, combined in analog
0 сумматоре 16 (фиг. 2и) и подаютс на ФНЧ 17, на выходе которого и образуетс сигнал, управл ющий экспандером 8. На выходе экспандера 8 получаетс восстановленный речевой сигнал x(t) (фиг. 2к).0 is an adder 16 (Fig. 2i) and is fed to the low-pass filter 17, at the output of which the signal controlling the expander 8 is formed. At the output of the expander 8, the recovered speech signal x (t) is obtained (Fig. 2k).
5 Так как в предлагаемом кодеке квантованию подлежат только переходы речевого сигнала через ноль, то скорость преобразовани выбираетс из соотношени , где FB - высша частота в спек0 тре преобразуемого речевого сигнала. Таким образом, предлагаемый кодек предназначен дл работы на скорост х от 6,8 кбит/с до 12-16 кбит/с. На более высоких скорост х преобразовани существующие5 Since in the proposed codec, only transitions of the speech signal through zero are subject to quantization, the conversion rate is chosen from the relation, where FB is the highest frequency in the spectrum of the converted speech signal. Thus, the proposed codec is designed to operate at speeds from 6.8 kbit / s to 12-16 kbit / s. At higher conversion rates, existing
5 адаптивные дельта-кодеки обеспечивают лучшие качественные параметры.5 adaptive delta codecs provide the best quality parameters.
Пример. Эффективность предлагаемого кодека оценивалась путем проведени сравнительных артикул ционные испыта0 ний совместно с прототипом и дельта-модул тором , используемым в насто щее врем в серийно выпускаемой аппаратуре св зи. Оценка проводилась на скорост х 16 кбит/с; 9,6 кбит/с; 8 кбит/с; 4,8 кбит/с.Example. The effectiveness of the proposed codec was evaluated by conducting comparative articulation tests in conjunction with the prototype and the delta modulator currently used in commercially available communications equipment. The evaluation was conducted at a speed of 16 kbit / s; 9.6 kbps; 8 kbps; 4.8 kbps
5 Результаты исследований представлены в таблице.5 The research results are presented in the table.
Проведенные испытани показали целесообразность использовани предлагаемого кодека в цифровых системахThe tests carried out showed the feasibility of using the proposed codec in digital systems.
0 телефонной св зи со скорост ми передачи 8-12 кбит/с. Применение предлагаемого речевого кодека позвол ет в 1,5-1,8 раза уменьшить скорость преобразовани речи, исключить необходимость в дополнитель5 ном канале св зи дл передачи информации об огибающей речевого сигнала при качестве речи, сопоставимом с качеством существующих дельта-кодеков. По сравнению с устройствами параметрического преобра0 зовани речи (вокодерами), работающими в том же диапазоне скоростей, предлагаемый кодек имеет существенно меньшие габариты , массу, потребл емую мощность и стоимость .0 telephone communication with data rates of 8-12 kbps. The use of the proposed speech codec makes it possible to reduce the speed of speech conversion by a factor of 1.5-1.8, eliminating the need for an additional communication channel to transmit information about the envelope of a speech signal at a speech quality comparable to the quality of existing delta codecs. Compared to parametric speech conversion devices (vocoders) operating in the same speed range, the proposed codec has significantly smaller dimensions, mass, power consumption and cost.
5five
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904853358A SU1751853A1 (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Adaptive speech codec |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904853358A SU1751853A1 (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Adaptive speech codec |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1751853A1 true SU1751853A1 (en) | 1992-07-30 |
Family
ID=21528820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904853358A SU1751853A1 (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Adaptive speech codec |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1751853A1 (en) |
-
1990
- 1990-07-24 SU SU904853358A patent/SU1751853A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР Мг 1309315. кл. Н 03 М 3/02. 1985. Авторское свидетельство СССР № 566371, кл. Н 03 М 3/00, 1975. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4140876A (en) | Compressed speech system and predictor | |
JPS6161305B2 (en) | ||
US3030450A (en) | Band compression system | |
KR100535778B1 (en) | Speech decoder and a method for decoding speech | |
Freeny et al. | Systems analysis of a TDM-FDM translator/digital A-type channel bank | |
JPS5920204B2 (en) | Adaptive delta modulation system | |
CA1327404C (en) | Voice coding apparatus | |
US5867537A (en) | Balanced tranversal I,Q filters for quadrature modulators | |
WO1994010771A1 (en) | Simultaneous transmission of audio and data signals | |
Un et al. | A study of the comparative performance of adaptive delta modulation systems | |
Wilson et al. | Adaptive tree encoding of speech at 8000 bits/s with a frequency-weighted error criterion | |
CN1194507A (en) | Device for producing confortable noise and voice coding and decoding device including said device | |
SU1751853A1 (en) | Adaptive speech codec | |
US3339142A (en) | Adaptive pulse transmission system with modified delta modulation and redundant pulse elimination | |
US3674939A (en) | Baseband pulse code modulation system | |
US5499270A (en) | Spectral encoding-decoding system and method thereof | |
RU2144222C1 (en) | Method for compressing sound information and device which implements said method | |
SU1100741A1 (en) | System for transmitting and receiving signals with adaptive differential pulse-code modulation | |
Tierney et al. | Enhanced CVSD--An Embedded speech coder for 64-16 kbps | |
SU653755A1 (en) | Delta-modulation communication apparatus | |
Golański et al. | Nonuniform sampling delta modulation: decoding problems | |
JPS62248342A (en) | Digital fsk transmission equipment | |
SU566371A1 (en) | Delta-modulation communication system | |
Maitra et al. | A speech digitizer at 2400 bits/s | |
KR880002260B1 (en) | Data modulation demodulation system and data communication system |