CN1110848A - 话音和数据的通信设备 - Google Patents

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正垣久年
关健彦
高桥和浩
泽田一嘉
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Abstract

通信控制单元(100)作为发送单元，利用A/D 转换器(121)和CH转换器(122)将输入到话筒(30) 的话音转换为字符码再将转换的字符码与数据输入 /输出单元(200)输入的数据混合而被发送。通信 控制单元(100)作为接收单元，将该单元接收的数据 分离为数据和字符码。分离的数据照原样施加在数 据输入/输出单元(200)上利用CH反向转换器 (124)和D/A转换器(123)将分离的字符码转换为 话音信号再由扬声器(40)产生话音。

Description

本发明涉及话音和数据的通信设备，具体涉及一种改进的将话音转换成为字符码以便传输并能够在很大程度上减少传输量的话音和数据通信设备。
众所周知，现有一种话音和数据通信设备，用于传送已经单独地处理过的相应的话音和数据。在该设备中，话音被转换成为话音数据，经过一个网络控制单元“NCU”直接发送给对方，而数据由调制解调器终端发送给对方。鉴此，人们希望提供一种能够同时处理话音和数据的系统。
可是，能够同时发送话音和数据的常规通信系统非常昂贵，而且因其传输速度高，故需高速线路，诸如复接电路、ISDN（综合业务数字网）等等。
据此，本发明的一个主要目的是提供一种改进的话音和数据通信设备，用以在不使用任何高速电路的情况下传送话音和数据以降低成本。
本发明的另一个目的是提供一种话音和数据通信设备，输入到该设备的外部话音被转换成为字符码，而该字符码与单独输入的数据相叠加，以减少总的传输量。
本发明的再一个目的是提供一种话音和数据通信设备，在该设备中字符码被设计得对应于在听觉上无不一致性的可听见的话音。
按照本发明的一个方面，这里提供一种话音数据通信设备，它包括一个发送部分和一个接收部分，可在它们之间互相通信。发送部分包括：一个数据输入单元，用于将数据输入到该设备;一个话音输入单元，用以将话音输入到该设备，以产生一个声频信号;一个话音/字符码转换器，用于将声频信号转换成为字符码;以及一个发送机，将由话音/字符码转换器转换的字符码叠加在单独地输入到该设备的数据上以便传输。接收部分包括：一个接收机，用于接收来自发送机发送的信号;一个分离器，用以将该接收的信号分离成为上述的数据和字符码;一个字符码/话音转换器，用以将分离的字符码转换成为声频信号;一个数据输出单元，用以在外部产生分离的数据;以及一个话音输出单元，根据字符码/话音转换器转换的声频信号产生话音。
本发明的话音和数据通信设备被设计得可在很大的程度上减少传输数据的数据量。在发送部分，话音/字符码转换器将话音输入单元输入的话音转换成为字符码，并且叠加在发送机经数据输入单元输入的数据上，以便传输。在接收部分，由该发送机发送的信号被分离成为数据和字符码，已分离的字符码由字符码/话音转换器转换成为声频信号，分离的数据由数据输出单元产生，已转换的声频信号由话音输出单元产生话音。
话音/字符码转换器包括：一个话音/PCM（脉码调制）数据转换器，用以将由该话音输入单元输入的话音转换成为PCM数据;PCM数据/字符码转换器，用以根据已转换的PCM数据，通过识别字符，将转换的PCM数据转换成为字符码。
该发送机包括：一个存储器，用以暂存由数据输入单元输入的数据和由话音/字符码转换器转换的字符码;一个供给装置，用以将识别码提供给存储在该存储器中的一组字符码，以产生一个字符码数据，该字符码数据与存储在该存储器中的数据混合，以便发送。该组字符码被选择为预定数量的字符码，以对应于在听觉上无不一致的可听见的话音。
分离器包括：一个鉴别装置，根据识别码鉴别数据和话音/字符码数据;一个识别码删除装置，用以从字符码中删除识别码，以产生该组字符码;以及一个存储器，用以暂存由鉴别装置鉴别的数据和由识别码删除装置产生的该组字符码。
字符码/话音转换器包括：用于话音合成的一个话音转换表;一个话音/PCM数据转换器，用以将存储在该存储器中的该组字符码转换成为PCM数据，从话音转换表看来，该PCM数据与话音相对应;以及一个数/模（D/A）转换器，用以将已转换的PCM数据转换成为模拟的声频信号。
结合以下附图参阅下面详细描述将对本发明的这些目的、其它目的和优点将会更加清楚。
图1示出本发明的一个优选实施例的话音和数据通信设备中所使用的通信控制单元的方框图，
图2示出该话音和数据通信设备的示意性方框图，
图3示出在话音和数据通信设备中使用的传输数据的信号格式的一个例子。
现在参见图2，图中示出了作为本发明优选实施例的一个话音和数据通信设备的示意性方框图。该话音和数据通信设备在以个人计算机（PC）20-1和20-2表示的一对数据终端之间进行数据通信，还在一组的话筒（MIC）30-1与扬声器（SP）40-1和另一组的话筒30-2与扬声器40-2之间进行话音通信。话筒代表话音输入单元，而扬声器代表话音输出单元。
个人计算机PC20-1、话筒MIC30-1和扬声器CP40-1与一个通信控制单元100-1相连接，而个人计算机PC20-2，话筒MIC30-2和扬声器SP40-2与另一个通信控制单元100-2相连接。通信控制单元100-1和100-2通过一个通信电路50-1、一个公共电路网络60和一个通信电路50-2互相连接。个人计算机PC20-1及其显示器21-1提供了一个数据输入单元，而个人计算机PC20-2及其显示器21-2也提供了另一个数据输入单元。
参照图1，图中示出了一个通信控制单元100的详细方框图，该通信控制单元100代表图2的通信控制单元100-1和100-2。单元100的结构与单元100-1和100-2的结构相同。在图1中，通信控制单元100与一个数据输入/输出单元（下面称为“数据I/O单元”）200、由话筒30表示的话音输入单元、由扬声器40表示的话音输出单元以及作为数据和话音的发送单元的通信电路50相连接，该数据I/O单元200由一个个人计算机（PC）20和一个与计算机相联的显示器21所组成。
通信控制单元100包括一个话音输入/输出处理单元120;一个微处理器单元（下文称为“MPU”）101，MPU101被设计得用以提供或接收有关话音输入/输出处理单元120的字符码，提供或接收数据I/O单元200的数据，和控制通信控制单元100的整个工作;一个调制解调器电路102，它调制或解调已发送到通信电路50的或从通信电路50接收的数据和话音数据;一个网络控制单元（NCU）103，它控制有关通信电路50的发送和接收的操作;一个接口变压器104;连接在网络控制单元103与通信电路50之间;一个只读存储器（ROM）107，它由数据总线105和地址总线106与MPU101连接，并且存储用以驱动MPU101的程序;一个转换表108，它被设计得用以根据通信电路50中的传输数据转换数据I/O单元200的输入/输出数据和话音输入/输出处理单元120的输入/输出话音数据;一个随机存取存储器（下文称为“RAM”）109，在通信控制单元100中存储通信控制操作用的各种数据;以及一个控制器110，用以控制网络控制单元103。
话音输入/输出处理单元120包括：一个模/数（A/D）转换器121，用以将从话筒30提供的模拟的声频信号转换成为PCM（脉码调制）数据;一个CH转换器122，利用在MPU101中所应用的常规话音识别技术，将A/D转换器121转换的PCM数据转换成为字符码;一个CH反向转换器124，用以将MPU101产生的字符码转换成为与用于话音合成的、从常规的转换表来看的话音相对应的PCM数据;一个数/模（D/A）转换器123，用以将转换器124产生的PCM数据转换成为模拟的声频信号并施加在扬声器40上。
话筒30和扬声器40通过外部终端（在图中未示出）与通信控制单元100在外部相连接，但是如果需要也可放置在单元100内。话筒30可用其它的声频信号接收单元（例如磁记录器、从磁带接收话音数据的小型磁盘播放机、磁盘、光盘等）来代替。
当通信控制单元100起发送设备的作用时，它根据数据I/O单元200输入的数据和由话筒30输入、施加在该通信电路50的声频信号产生按图3所示的格式的发送数据。
当通信控制单元100起接收设备的作用时，它从该通信电路50接收如图3所示的发送数据，将该发送数据分离成为数据将加到数据I/O单元200和话音加到扬声器40。
下面先叙述通信控制单元100起发送设备的作用时的工作情况。
个人计算机PC20根据在数据I/O单元200中显示器21上的图像而输入的数据施加在MPU101上，并在MPU101的控制下再施加到RAM109，以便存储在其中。输入到话筒30的话音被转换成为模拟声频信号，然后施加在A/D转换器121上。A/D转换器121通过在多个取样点上A/D转换将模拟可闻信号转换成为相应的PCM数据。由A/D转换器121转换的PCM数据施加在CH转换器122上，再利用常规的话音识别技术转换成为字符的。已转换的字符码施加在MPU101上，并在MPU101的控制下存储在RAM109中。
根据存储在RAM109中的数据和字符码，MPU101使用转换表108按照图3的格式产生传输数据。MPU101在存储在RAM109的字符码中间提取可听见而无不一致的一组字符码，并将预定的识别码施加在提取的该组字符码上，以产生字符码数据，再将已产生的字符码数据与存储在RAM109中的、来自数据I/O单元200的数据在时间共用的基础上进行混合，以产生图3所示格式的传输数据。
在图3中，在字符码300之前所加的识别码（ID码301）表明伴随话音数据的随后的数据，而在字符码300之后的识别码302表明该话音数据的结尾。识别码可以是预定的码数据，或者是由多个码数据组成的一组码数据。
由MPU101产生的传输数据通过调制解调器电路102、网络控制单元103和接口变压器104施加到通信电路50上。
下面再叙述通信控制单元100起接收设备的作用时的工作情况。
通信控制单元100接收从通信电路50通过接口变压器104及网络控制单元103按图3格式传送的传输数据，再经过调制解调器电路102将接收的传输数据施加在MPU101上。MPU101根据识别码将接收的传输数据分离成为数据和字符码数据，并通过删除识别码将分离的数据原样地与字符码数据存储在RAM109中。
MPU101读出存储在RAM109中的并且将施加在数据I/O单元200的数据。MPU101读出存储在RAM109中的、并且将施加在CH反向转换器124的字符码，该CH反向转换器124将该字符码转换成为PCM数据，它用于话音合成的、并与从常规转换表来看的话音相对应。由CH反向转换器124转换的PCM数据施加到D/A转换器123，再转换为模拟的声频信号。已转换的模拟声频信号施加在扬声器上，以产生话音。
说话快的人每分钟说出250至300个字符。据此，人的话音最多每秒有6个字符，但是它可加上附加的信息例如长度、强度、音调等以占用十二个字符码。假定一个识别码占用六个字符码，则对于话音数据传输必须准备每秒十八个字符码。
在本实施例的通信控制单元中，传输速度是9600bps，一个字符码的长度是10比特，因此一秒可以传送960字符码。如果它们以压缩系数为2进行压缩，则通信控制单元一秒可发送1920字符码。这样，用于发送话音的数据量大约只占用这个设备的最大传输数据的10%，因此话音可使用非常小的数据量被发送。
因本发明的话音和数据通信设备将话音数据转换成为字符码，再与数据混合，故它具有以下优点：其结构造价低、不需要任何高速电路、话音和数据可以以合理地减少传输数据的数据量来发送。

Claims (11)

1、一种话音和数据通信设备，其特征在于包括：
一个语音输入单元，用以将话音输入到该设备以产生一个声频信号，
一个话音/字符码转换器，用于将声频信号转换为字符码，和
一个发送机，用于通过所述话音字符码转换器将所述转换的字符码叠加在单独输入到该设备的数据上，以便传输。
2、一种话音和数据通信设备，其特征在于包括：
一个接收单元，用于接收传输信号，
一个分离器，用于将所述接收的传输信号分离为数据和字符码，
一个字符码/话音转换器，用于将所述分离的字符码转换为声频信号，和
一个话音输出单元，用于根据所述转换的声频信号产生话音。
3、一种通信系统，其特征在于包括第一话音和数据通信设备和第二话音和数据通信设备，
所述第一话音和数据通信设备包括一个话音输入、一个话音/字符码转换器和一个发送机，
所述第二话音和数据通信设备包括一个接收机、一个分离器、
一个字符码/话音转换器和一个话音发生器。
4、一个话音与数据通信设备，其特征在于包括：
一个话音输入单元，用于将话音输入到设备以产生声频信号，
一个话音/字符码转换器，用于将所述声频信号转换为字符码，
一个发送机，用于利用所述话音/字符码转换器将所述转换的字符码叠加在独立地输入到设备的数据上，以便传输，
一个接收单元，用于接收传输信号，
一个分离器，用于将所述接收的传输信号分离为数据和字符码，
一个字符码/话音转换器，用于将所述分离的字符码转换为声频信号，和
一个话音输出单元，用于根据所述转换的声频信号产生话音。
5、一种通信系统，其特征在于包括多个话音与数据通信设备，用于在它们之间互相通信，其每个话音与数据通信设备包括一个发送部分和一个接收部分，
所述发送部分包括一个话音输入单元、一个话音/字符码转换器、一个发送机，该话音输入单元用于将话音输入到该发送部分以产生声频信号，该话音/字符码转换器用于将所述声频信号转换为字符码，该发送机用于将所述转换的字符码叠加在单独输入到该发送部分的数据上以便传输，和
所述接收部分包括用于接收传输信号的一个接收单元，用于将所述接收的传输信号分离为数据和字符码的一个分离器，用于将所述分离的字符码转换为声频信号的一个字符码/话音转换器，该话音输出单元根据所述转换的声频信号产生话音。
6、根据权利要求1或4的话音与数据通信设备，其特征在于，所述话音/字符码转换器包括一个话音/PCM数据转换器，用于将所述声频信号转换为PCM数据，和一个PCM数据/字符码转换器，用于将由所述话音/PCM数据转换器所转换的所述PCM数据转换为字符码。
7、根据权利要求1或4的话音与数据通信设备，其特征在于，所述发送机用以将识别码加在所述字符码中。
8、根据权利要求2或4的话音与数据通信设备，其特征在于，所述分离器根据加在字符码上的识别码分离所述接收的传输信号为数据和字符码。
9、根据权利要求2或4的话音与数据通信设备，其特征在于，所述字符码/话音转换器包括：一个话音转换表，用于话音合成;一个字符码/PCM数据转换器用于将字符码转换为PCM数据的以及一个PCM数据/话音转换器，用于将所述转换的PCM数据转换为声频信号。
10、一种用于话音与数据通信设备的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将话音输入到所述设备以产生声频信号，
转换该声频信号为字符的，和
将所述转换的字符码叠加在独立地输入到所述设备的数据上以便传输。
11、一种用于话音与数据通信设备的方法，其特征在于包括以下步骤：
接收传输信号，
分离所述接收的传输信号为数据和字符码，
转换所述分离的字符码为声频信号，和
根据所述转换的声频信号产生话音。
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