PL206300B1 - Sposób poprawy jakości mowy na przezroczystych kodowo trasach telekomunikacyjnych oraz układ do stosowania tego sposobu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób poprawy jakości mowy na przezroczystych kodowo trasach telekomunikacyjnych oraz układ do stosowania tego sposobu.

W przezroczystych kodowo trasach transmisji sygnał ów w sieci telekomunikacyjnej, jak na przykład w łączności radiowej według standardu GSM lub UMTS, cyfrowy sygnał mowy przenoszony jest bez dodatkowego protokołu RLP (Radio Link Protocol). Pod protokołem RLP rozumie się przenoszenie, oprócz właściwego sygnału użytkowego, również strefowego protokołu transmisji radiowej, który zapewnienia wysoki stopień bezbłędności transmitowanych danych.

Na jakość mowy ze strony mówiącego, mają w czasie transmisji przezroczystej kodowo wpływ następujące czynniki: - zakłócenia, które występują poza widmem akustycznym mówiącego, ale w zakresie szerokości pasma transmisji niskiej cz ęstotliwości urządzenia telekomunikacyjnego, jak na przykład szumy otoczenia, oraz

- sposób mówienia mówią cego, na przykł ad mówienie niewyraź ne i/lub za ciche, jak również stosowany przez mówiącego język.

Zbyt głośne mówienie ma w zasadzie niewielki wpływ na zrozumienie mowy, ale jest nieprzyjemne dla odbiorcy po drugiej stronie linii.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 198 52 091 C1 znany jest korektor charakterystyki częstotliwościowej włączany w ścieżkę dźwiękową, zazwyczaj między BSC i MSC. Korektor ma na celu kompensowanie wpływu urządzeń końcowych na jakość sygnału audio.

Z niemieckiego zgł oszenia patentowego nr DE 198 52 805 A1 znany jest sposób, zgodnie z którym sygnały z przynajmniej dwóch mikrofonów poddawane są obróbce za pomocą algorytmu przetwarzania mowy. Kompensację szumów tła uzyskano przez przesunięcie fazy sygnałów o 180°.

Niedogodnością tych znanych sposobów korekty jakości mowy jest zastosowanie urządzeń końcowych o dużym stopniu złożoności lub urządzeń w sieci telekomunikacyjnej, co znaczne zwiększa nakłady techniczne.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu poprawy mowy w czasie transmisji telekomunikacyjnej, które umożliwią wytłumienie szumów otoczenia zawartych poza widmem mowy, oraz indywidualną poprawę jakości mowy w zakresie widma audialnego, a także głośności mówiącego.

Cel ten realizuje sposób poprawy jakości mowy na przezroczystych kodowo trasach telekomunikacyjnych, który charakteryzuje się tym, że kanał transmisji audialnej dopasowuje się w określonych odstępach czasu do widma mowy mówiącego.

Dopasowanie kanału transmisji audialnej do widma mowy korzystnie obejmuje analizę sygnału mowy w analizatorze, oraz wyznaczenie następujących parametrów: użytkowej szerokości pasma, częstotliwości środkowej, oraz amplitudy.

Na podstawie wyznaczonych po analizie parametrów sygnału mowy, to jest częstotliwości i amplitudy, korzystnie generuje się w mikroprocesorze trzy sygnały sterujące, które zawierają informacje sygnału mowy o szerokości pasma, częstotliwości środkowej, oraz amplitudzie.

Dwa sygnały sterujące, zawierające informacje o wyznaczonej częstotliwości środkowej i szerokości pasma sygnału mowy, korzystnie wykorzystuje się do sterowania filtra środkowoprzepustowego, którego charakterystykę przenoszenia ustawia się w zależności od wyznaczonych parametrów.

Do sterowanego wzmacniacza, którego wzmocnienie ustawia się w zależności od wyznaczonej amplitudy sygnału mowy korzystnie doprowadza się trzeci sygnał sterujący, zawierający informację o wyznaczonej amplitudzie.

W sposobie według wynalazku korzystnie stosuje się wzmacniacz o logarytmicznej charakterystyce przenoszenia.

W sposobie według wynalazku sygnały sterujące korzystnie generuje się w mikroprocesorze w zadanych odstę pach czasu.

Celem wynalazku jest również układ poprawy jakości mowy na przezroczystych kodowo trasach transmisji telekomunikacyjnej, który charakteryzuje się tym, że składa się z urządzenia przeznaczonego do analizy sygnału mowy pod względem użytecznej szerokości pasma i amplitudy, oraz z urządzenia przeznaczonego do ustawiania szerokości pasma i amplitudy w kanale transmisji audialnej, w zależności od wyznaczonej użytecznej szerokości pasma i amplitudy.

Układ według wynalazku korzystnie składa się z analizatora, który przeznaczony jest do analizy sygnału mowy pod względem szerokości pasma, częstotliwości środkowej i amplitudy, z mikroprocesora, przeznaczonego do generacji sygnałów sterujących na podstawie wyznaczonych w analizatorze

PL 206 300 B1 parametrów, z filtra środkowoprzepustowego, który ustawiany jest w zależności od wyznaczonej szerokości pasma i częstotliwości środkowej sygnału mowy, oraz ze wzmacniacza, którego wzmocnienie ustawiane jest w zależności od wyznaczonej amplitudy sygnału mowy.

Układ według wynalazku korzystnie jest zainstalowany w telekomunikacyjnym urządzeniu końcowym między wyjściem z mikrofonu, względnie wzmacniacza wstępnego, a następnym stopniem.

Układ według wynalazku korzystnie jest zainstalowany w sieci telekomunikacyjnej.

Dzięki sposobi oraz układowi według wynalazku widmo audialne sygnałów mowy zależy w znacznym stopniu od:

- Języka: zauważa się znaczne różnice pomiędzy językami bogatymi w samogłoski, na przykład języki romańskie z akcentowanymi formantami, a językami ubogimi w samogłoski, z reguły o większej szerokości pasma i większej dynamice głośności, jak na przykład języki arabskie.

- Rejestru gł osu, takiego jak na przykł ad sopran lub tenor, jak również barwy gł osu, to znaczy podkreślenia i widma formantów.

- Wymowy, charakteryzowanej zazwyczaj jako wyraź na lub niewyraź na. Przy niewyraź nej wymowie („mamrotanie) formanty zostają wytłumione.

Dzięki odnawialnej generacji sygnałów sterujących przez mikroprocesor w określonych odstępach czasu T, uzyskuje się quasi-ciągłe dopasowanie kanału transmisji audialnej do widma mowy mówiącego.

Układ do poprawy jakości mowy na przezroczystych kodowo trasach telekomunikacyjnych do stosowania sposobu według wynalazku w przykładzie realizacji jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu do realizacji sposobu poprawy jakości mowy.

Sygnał mowy 7 otrzymywany z mikrofonu (sygnał wejściowy) wzmacniany jest przez pierwszy wzmacniacz liniowy 1 do odpowiedniego poziomu w taki sposób, aby była możliwa analiza jego częstotliwości i amplitudy w następnym stopniu, to jest w analizatorze 2. W analizatorze 2 wyznaczane są w szczególności następujące parametry sygnału mowy 7: szerokość pasma Δί, częstotliwość środkowa f₀, oraz amplituda v sygnału.

Na podstawie wyznaczonych parametrów częstotliwości i amplitudy, w jednostce sterującej, na przykład w mikroprocesorze 3, wygenerowane zostają sygnały sterujące 8, 9 i 10, w których zawarte są informacje o sygnale mowy 7, to jest o szerokości pasma Δί, częstotliwości środkowej f_o i amplitudzie v.

Te trzy sygnały sterujące 8, 9 i 10 są przez cały czas odnawiane przez generację w mikroprocesorze 3 w określonych odstępach czasu (okresach) T (na przykład T = 5 sekund), przy czym każda nowa generacja sygnałów jest poprzedzona restartem mikroprocesora 3 przez generator taktujący 4 o okresie taktowania T. Korzystnym rozwiązaniem wynalazku jest możliwość odpowiedniego ustawiania okresu taktowania T, co zapewnia optymalne ustawienie parametrów dla danego mówiącego.

Sygnały sterujące 8, 9 o wyznaczonej częstotliwości środkowej f_o i szerokości pasma Δί sygnału mowy wykorzystywane są do sterowania filtra środkowoprzepustowego 5, którego charakterystyka przenoszenia ustawiana jest w zależności od wyznaczonych parametrów.

Jeżeli na przykład szerokość pasma transmisji kanału niskiej częstotliwości urządzenia końcowego wynosi od 300 Hz do 3400 Hz, wówczas analizator 2 wyznacza dla określonego mówiącego rzeczywistą szerokość pasma sygnału mowy, na przykład od 350 Hz do 2550 Hz, przy częstotliwości środkowej f_o wynoszącej 1450 Hz. Wtedy filtr środkowoprzepustowy 5 ustawiany jest na tak wyznaczone parametry, co zapewnia, że sygnały zakłócające znajdujące się poza ustawionymi wartościami granicznymi 350 Hz lub 2550 Hz pasma, zostają skutecznie wytłumione.

Dzięki układowi według wynalazku, zwłaszcza jego adaptacyjnemu filtrowi środkowoprzepustowemu 5, którego częstotliwości środkowe i graniczne mogą być regulowane przez cyfrowe sygnały sterujące, istnieje możliwość optymalnego i ciągłego dopasowywania, w quasi-ciągłych odstępach czasu T, charakterystyki przenoszenia niskiej częstotliwości do widma audialnego sygnału mowy, to znaczy do języka, rejestru głosu i wymowy danego mówiącego.

W sterowanym wzmacniaczu 6 o charakterystyce logarytmicznej i przy wykorzystaniu sygnału sterującego 10 zawierającego informację o amplitudzie sygnału mowy, który zazwyczaj podlega wzmocnieniu, sygnał mowy 7 regulowany jest do poziomu, który zapewnia optymalne zrozumienia mowy. Charakterystyka logarytmiczna wzmacniacza 6 podkreśla formanty mówiącego, dzięki czemu zrozumiałość mowy po stronie słuchającego ulega dalszej poprawie, zwłaszcza przy niewyraźnym sposobie wymowy i dla języków z akcentowaniem samogłosek.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób poprawy jakości mowy na przezroczystych kodowo trasach telekomunikacyjnych, znamienny tym, że kanał transmisji audialnej dopasowuje się w określonych odstępach czasu do widma mowy mówiącego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e dopasowanie kanału transmisji audialnej do widma mowy obejmuje analizę sygnału mowy w analizatorze (2), oraz wyznaczenie następujących parametrów: użytkowej szerokości pasma (Δ), częstotliwości środkowej (f_o), oraz amplitudy (v).
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że na podstawie wyznaczonych po analizie parametrów sygnału mowy, to jest częstotliwości i amplitudy, generuje się w mikroprocesorze (3) trzy sygnały sterujące (8, 9, 10), które zawierają informacje sygnału mowy o szerokości pasma (Δ1), częstotliwości środkowej (f_o), oraz amplitudzie (v).
4. 4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że dwa sygnały sterujące (8, 9), zawierające informacje o wyznaczonej częstotliwości środkowej (f_o) i szerokości pasma (Af) sygnału mowy, wykorzystuje się do sterowania filtra środkowoprzepustowego (5), którego charakterystykę przenoszenia ustawia się w zależności od wyznaczonych parametrów.
5. 5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że do sterowanego wzmacniacza (6), którego wzmocnienie ustawia się w zależności od wyznaczonej amplitudy (v) sygnału mowy doprowadza się trzeci sygnał sterujący (10), zawierający informację o wyznaczonej amplitudzie (v).
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że stosuje się wzmacniacz (6) o logarytmicznej charakterystyce przenoszenia.
7. 7. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że sygnały sterujące (8, 9, 10) generuje się w mikroprocesorze (3) w zadanych odstępach czasu (T).
8. 8. Układ do poprawy jakości mowy na przezroczystych kodowo trasach telekomunikacyjnych, znamienny tym, że składa się z urządzenia (2) przeznaczonego do analizy sygnału mowy (7) pod względem użytecznej szerokości pasma (Af) i amplitudy (v), oraz z urządzenia (5, 6) przeznaczonego do ustawiania szerokości pasma (Af) i amplitudy (v) audialnego kanału transmisji, w zależności od wyznaczonej użytecznej szerokości pasma i amplitudy.
9. 9. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że składa się z analizatora (2), który przeznaczony jest do analizy sygnału mowy (7) pod względem szerokości pasma (Af), częstotliwości środkowej (f_o) i amplitudy (v), z mikroprocesora (3), przeznaczonego do generacji sygnałów sterujących (8, 9, 10) na podstawie wyznaczonych w analizatorze parametrów, z filtra środkowoprzepustowego (5), który ustawiany jest w zależności od wyznaczonej szerokości pasma (Af) i częstotliwości środkowej (f_o) sygnału mowy, oraz ze wzmacniacza (6), którego wzmocnienie ustawiane jest w zależności od wyznaczonej amplitudy (v) sygnału mowy.
10. 10. Układ według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że jest zainstalowany w telekomunikacyjnym urządzeniu końcowym między wyjściem z mikrofonu, względnie wzmacniacza wstępnego, a następnym stopniem.
11. 11. Układ według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że jest zainstalowany w sieci telekomunikacyjnej.