專利名稱：雙機(jī)無(wú)線系統(tǒng)中話音傳輸?shù)姆椒ê驮O(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用一種載頻的雙機(jī)(即同時(shí)發(fā)送和接收)無(wú)線電系統(tǒng)中的話音傳輸?shù)姆椒ê驮O(shè)備。
在一個(gè)單頻雙機(jī)無(wú)線系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的話音傳輸設(shè)備的構(gòu)成實(shí)例如

圖1所示。參照?qǐng)D1，所要發(fā)送的話音信號(hào)或輸入到發(fā)送話音輸入端6的發(fā)送話音信號(hào)，通過(guò)一個(gè)時(shí)間壓縮電路7和一個(gè)話路分隔濾波器4，加到發(fā)信機(jī)14的調(diào)制電路，作為該發(fā)信機(jī)調(diào)制電路中對(duì)載頻進(jìn)行調(diào)制的信號(hào)。另一方面，收信機(jī)15的解調(diào)信號(hào)作為接收的話音信號(hào)，通過(guò)時(shí)間擴(kuò)展電路13輸出到端子12。同時(shí)，收信機(jī)15的一部分解調(diào)輸出信號(hào)通過(guò)同步提取電路17，輸入到一個(gè)時(shí)間控制電路16。發(fā)信機(jī)14、收信機(jī)15、時(shí)間壓縮電路7和時(shí)間擴(kuò)展電路13由來(lái)自定時(shí)控制電路16的控制信號(hào)進(jìn)行控制。
現(xiàn)通過(guò)圖2簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1所示的無(wú)線電系統(tǒng)的工作過(guò)程。將圖1(a)所示的行將發(fā)送的話音信號(hào)在每一固定的時(shí)間周期T上進(jìn)行1/N(例如1/2)時(shí)間壓縮，從而得到如圖2(b)所示的一個(gè)時(shí)間壓縮的話音信號(hào)。于是在固定的時(shí)間T內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)壓縮時(shí)間段(block)和一個(gè)暫停段(ablockforpause)。壓縮段和暫停段分別分配給發(fā)送時(shí)間和接收時(shí)間，以便進(jìn)行壓縮話音信號(hào)的發(fā)送和接收，如圖2(C)所示。在圖2(D)中表示所收到的壓縮話音信號(hào)。將這個(gè)信號(hào)在時(shí)間上擴(kuò)展兩倍，從而恢復(fù)為圖2(e)所示的連續(xù)話音信號(hào)。
壓縮與擴(kuò)展時(shí)間的切換定時(shí)和發(fā)送與接收工作狀態(tài)的切換，由定時(shí)控制電路16利用同步信號(hào)進(jìn)行控制。該同步信號(hào)由發(fā)送端或主叫站進(jìn)行發(fā)送;並由接收端或被叫站借助于同步提取電路17依次提取同步信號(hào)而進(jìn)行接收的，使工作時(shí)間與主叫站相適應(yīng)。上述工作過(guò)程說(shuō)明采用單個(gè)頻率進(jìn)行雙機(jī)通信(或同時(shí)發(fā)送和接收)是可能的。
上述無(wú)線電系統(tǒng)中的話音傳輸設(shè)備已為例如WO91/02414(1991年2月21日)所公開。
一般來(lái)說(shuō)，所要發(fā)送的信號(hào)是受話路分隔濾波器限制的帶寬受限信號(hào)，話路分隔濾波器影響所占用頻帶的帶寬限度，所以要調(diào)制發(fā)送的信號(hào)頻帶被限制在不高于3KHZ頻率范圍內(nèi)。然而，在傳統(tǒng)的雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)中，如上文所論及的那樣，傳送的信號(hào)要受到1/2的時(shí)間壓縮。因而，含在傳送信號(hào)中的各話音信號(hào)的頻率分量，與一般無(wú)線電系統(tǒng)中0至3KHZ帶寬相比較，被限制在0至1.5KHZ頻率內(nèi)。所以，傳統(tǒng)的雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)有一個(gè)導(dǎo)致音調(diào)分離和受限制的問(wèn)題，即由于高頻分量減少或丟失，使話音的高頻部分降低，從而使傳送的話音信號(hào)的可懂度或清晰度惡化。
本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種無(wú)線電系統(tǒng)中話音傳輸?shù)姆椒ㄅc設(shè)備，這種方法與設(shè)備消除了相關(guān)技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種無(wú)線電系統(tǒng)中的話音傳輸方法與設(shè)備，這種方法與設(shè)備使得傳送的話音信號(hào)的清晰可懂度得以改善，同時(shí)使所要傳送的話音信號(hào)在占用帶寬方面的限制得以滿足。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種對(duì)要發(fā)送的話音信號(hào)按固定周期作1/N時(shí)間壓縮的雙機(jī)無(wú)線系統(tǒng)的傳輸方法，N為不小于2的數(shù)，時(shí)間壓縮話音信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)送到一個(gè)發(fā)信機(jī)，發(fā)送操作由該發(fā)信機(jī)在當(dāng)調(diào)制信號(hào)輸入到該發(fā)信機(jī)時(shí)的時(shí)間周期同步地進(jìn)行。接收從發(fā)信機(jī)到解調(diào)所傳送的時(shí)間壓縮和已解調(diào)信號(hào)的接收操作由接收機(jī)在不是進(jìn)行發(fā)送操作時(shí)間周期的另一個(gè)時(shí)間周期中進(jìn)行。已調(diào)信號(hào)經(jīng)N倍時(shí)間擴(kuò)展，得到重新產(chǎn)生的接收話音信號(hào)，並且發(fā)送操作與接收操作按固定的時(shí)間周期重復(fù)地進(jìn)行。本方法還包括如下各步驟按預(yù)定的帶寬提取相應(yīng)于在話音頻帶中的所要傳送信號(hào)的預(yù)定頻帶信號(hào)，並將提取的信號(hào)移頻到話音信號(hào)頻帶內(nèi)，而不在提取頻帶;以及將相應(yīng)于已移頻的信號(hào)送到發(fā)信機(jī)，作為調(diào)制信號(hào)。
也就是說(shuō)，本發(fā)明以這樣一種方式解決了以上論及的問(wèn)題，將具有相應(yīng)于所要發(fā)送信號(hào)的預(yù)定頻帶信號(hào)(在話音頻帶內(nèi)有助于改善清晰可懂度)進(jìn)行提取和移頻。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，上述雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)中話音傳輸設(shè)備包括有用于按預(yù)定帶寬提取在話音頻帶中的所要傳送信號(hào)的預(yù)定頻帶，並將所提取信號(hào)移頻到話音頻帶內(nèi)，但不在被提取的預(yù)定頻帶內(nèi)的單元;用于將移頻信號(hào)進(jìn)行時(shí)間壓縮，而獲得調(diào)制信號(hào)，並將所得到的信號(hào)送到發(fā)信機(jī)的裝置;以及將時(shí)間壓縮的頻帶移頻到提取頻帶以得到重新生成的接收話音信號(hào)的單元。
最好是，使用于獲得的調(diào)制信號(hào)的單元通過(guò)由低通濾波器對(duì)經(jīng)受時(shí)間壓縮進(jìn)行頻帶限制來(lái)得到該信號(hào)。
也就是說(shuō)，在話音傳輸中，借助于低通濾波器對(duì)由于時(shí)間壓縮，移頻而擴(kuò)展頻帶的信號(hào)進(jìn)行頻率限制，從而滿足預(yù)定的頻率。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，在上述雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)中的話音傳輸設(shè)備包括有用于對(duì)所傳輸?shù)脑捯粜盘?hào)進(jìn)行時(shí)間壓縮的單元;用于按預(yù)定帶寬提取時(shí)間壓縮信號(hào)(在N倍所要傳送信號(hào)的話音頻帶的頻帶內(nèi))的預(yù)定頻帶，並將提取信號(hào)移頻到預(yù)定頻帶(在N倍頻帶內(nèi)，但不在提取頻率內(nèi))的單元，用于從移頻信號(hào)得到的調(diào)制信號(hào)並將所得信號(hào)送到發(fā)信機(jī)的單元，用于將收信機(jī)解調(diào)信號(hào)移頻到提取信號(hào)頻帶的單元;以及將由移頻單元所移頻的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間擴(kuò)展而得到重新生成的接收話音信號(hào)的單元。
更好是，使用于得到調(diào)制信號(hào)的單元通過(guò)中低通濾波器對(duì)提取單元移頻的信號(hào)進(jìn)行頻帶限制的方法來(lái)得到該信號(hào)。
也就是說(shuō)，在話音傳輸中，在業(yè)已提取和移頻由于時(shí)間壓縮而擴(kuò)展頻帶的信號(hào)的預(yù)定頻帶之后，再由低通濾波器進(jìn)行頻率限制，從而滿足預(yù)定的頻率頻帶。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，上述雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)中的話音傳輸設(shè)備包括有用于借助具有所要傳送的話音信號(hào)帶內(nèi)的任何頻率的副載頻使要傳送的話音信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制的一個(gè)第一調(diào)制器;用于提取第一調(diào)制器已調(diào)信號(hào)的下邊帶的一個(gè)第一信號(hào)提取單元;用于使所提取邊帶經(jīng)受時(shí)間壓縮而得到調(diào)制信號(hào)並將所得信號(hào)送到發(fā)信機(jī)的單元;用于使收信機(jī)的解調(diào)信號(hào)經(jīng)受時(shí)間擴(kuò)展的單元;用于借助于與第一論及的副載頻信號(hào)具有相同頻率的副載頻信號(hào)使時(shí)間壓縮信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制的一個(gè)第二調(diào)制器;及用于提取第二調(diào)制用的已調(diào)信號(hào)的下邊帶信號(hào)而得到重新產(chǎn)生的話音信號(hào)的一個(gè)第二信號(hào)提取單元;
也就是說(shuō)，在傳輸中，在要傳送的話音信號(hào)通過(guò)副載頻完成幅度調(diào)制之后，提取兩個(gè)邊帶中的一個(gè)邊帶，並使提取出的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間壓縮。
在本發(fā)明中，最好是，將由于由時(shí)間壓縮電路進(jìn)行時(shí)間壓縮而具有擴(kuò)展頻帶的話音信號(hào)，以低通濾波器限制頻帶，以具有預(yù)定帶寬的形式進(jìn)行傳送。在這種情況下，在話音頻帶內(nèi)的任何頻帶可以移動(dòng)預(yù)定的各個(gè)頻率上，以使話音信號(hào)在清晰可懂方面的改善不被低通濾波器所消除。
另一方面，在接收機(jī)中，通過(guò)經(jīng)上述工作過(guò)程而解調(diào)的信號(hào)可以得到具有上述話音頻帶的話音信號(hào)，上述工作過(guò)程是時(shí)間擴(kuò)展解調(diào)信號(hào)通過(guò)時(shí)間擴(kuò)展電路輸出;在用副載波方法的調(diào)制器中對(duì)時(shí)間擴(kuò)展電路的輸出信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制，該副載波信號(hào)與在發(fā)送端幅度調(diào)制所采用的副載波具有相同的頻率;以及在發(fā)送端使話音信號(hào)的頻帶遷移之前通過(guò)恢復(fù)頻帶的信號(hào)提取電路，提取調(diào)制器輸出的下邊帶信號(hào)。因此，可以避免由于降低高頻分量造成的分離音調(diào)，從而改善了清晰可懂度。
圖1表示雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)中話音傳輸方面現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)框圖;
圖2是說(shuō)明圖1所示話音傳輸設(shè)備工作原理的定時(shí)圖;
圖3示出本發(fā)明的雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)中話音傳輸設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖;
圖4A至圖4D示出說(shuō)明本發(fā)明的基本概念的發(fā)送端的各頻帶圖;
圖5A和圖5B示出話音信號(hào)頻譜的示圖;
圖6A至圖6D示出說(shuō)明圖3所示實(shí)施例中發(fā)送端工作機(jī)理的頻譜圖;
圖7示出圖3所示實(shí)施例中輸出信號(hào)和副載頻頻率之間關(guān)系的示圖;
圖8A至圖8D示出說(shuō)明圖3所示實(shí)施例中接收機(jī)工作機(jī)理的頻譜圖;
圖9示出本發(fā)明的雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)的話音傳輸設(shè)備的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖;
圖10A至圖10G示出說(shuō)明圖9所示實(shí)施例發(fā)送端工作原理的頻譜圖;
圖11示出圖9所示實(shí)施例的輸出信號(hào)和副載頻頻率之間關(guān)系的示圖;
圖12A至圖12F示出說(shuō)明圖9所示實(shí)施例的接收端工作原理的頻譜圖;和圖13示出本發(fā)明的雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)中話音傳輸設(shè)備的又一實(shí)施例結(jié)構(gòu)框圖。
在說(shuō)明本發(fā)明之前，先用圖4A至圖4D和圖5A至圖5B來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的基本概念。在本發(fā)明所要處理的無(wú)線電傳輸電路中，話音信號(hào)是限制在例如0至3KHZ范圍內(nèi)，如圖4A所示。當(dāng)為了在單頻上同時(shí)發(fā)送和接收，而對(duì)話音信號(hào)進(jìn)行1/N時(shí)間壓縮(例如N＝2)時(shí)，該話音信號(hào)的頻帶加寬為兩倍，如圖4B所示。然而，這種信號(hào)將不再滿足無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的3KHZ標(biāo)準(zhǔn)。
為了滿足該標(biāo)準(zhǔn)，采用低通濾波器，諸如鄰近干擾濾波器使頻帶限制在0至3KHZ，以便僅僅傳送圖4B所示的劃有斜線的部分。但在這種情況下，由于高音調(diào)話音部分的丟失會(huì)導(dǎo)致話音音調(diào)分離，因而使清晰可懂度惡化。
為了得到滿意的清晰度，最好是傳送0至3KHZ的整個(gè)話音頻帶。然而，當(dāng)不可能傳送整個(gè)話音頻帶時(shí)，所期望的是，在僅傳送如圖4A中劃斜線頻帶的特定部分情況下，與傳送圖4B所示相應(yīng)于話音頻帶低半段的頻帶情況相比較，具有同樣小的清晰度惡化。
也就是說(shuō)，話音信號(hào)頻率分量的分析業(yè)已揭示出，其頻譜擴(kuò)展范圍在數(shù)百HZ至(4～5)KHZ之間，如圖5A和5B所示。圖5A表示廣泛包括了含單音符和復(fù)合音符在內(nèi)的所有元音的男性話音的五個(gè)元音的分布圖;而圖5B表示女性話音的五個(gè)元音的類似分布圖。為了滿意的清晰可懂度傳送話音信號(hào)，有必要傳送所有那些頻率分量。然而，在僅可能傳送不高于1.5KHZ頻率分量的情況下，根據(jù)圖5A和圖5B明顯表明，丟失許多高于1.5KHZ的頻率成分，會(huì)伴有清晰度的惡化。在下面要說(shuō)明的本發(fā)明的一個(gè)系統(tǒng)中，在可傳輸頻帶寬度限定在1.5KHZ的情況下，選用優(yōu)化話音清晰度的1.5KHZ帶寬進(jìn)行傳輸。所選用的頻帶主要根據(jù)由于性別不同和講話者的偏愛形成的不同話音質(zhì)量進(jìn)行確定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)主要地提取和傳送0.6KHZ至1.9KHZ頻率時(shí)，便可防止清晰度的惡化。
也就是說(shuō)，在本發(fā)明中，從話音信號(hào)頻帶中提取一定帶寬，該帶寬不大于1.5KHZ，並有助于改善清晰度，同時(shí)對(duì)所提取的信號(hào)部分進(jìn)行移頻，以便使最高頻率的取值不高于1.5KHZ(見圖4C)。如果對(duì)這種頻移的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間壓縮，則導(dǎo)致使所要傳送的信號(hào)落在不高于3KHZ的頻帶內(nèi)(見圖4D)，從而滿足無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的條件。此外，由于提取了有助于改善清晰度的頻帶，且最高頻率不高于1.5KHZ，甚至在進(jìn)行時(shí)間壓縮之后，也能傳送提取的頻率分量，而不會(huì)丟失。因此，實(shí)際上能夠保證足夠的清晰度。
現(xiàn)將參照?qǐng)D3對(duì)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單頻雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)中的話音傳輸設(shè)備進(jìn)行描述。參照標(biāo)號(hào)6表示的無(wú)線電系統(tǒng)的傳送話音的輸入端。要傳送的話音信號(hào)輸入到傳送話音的輸入端6，和送到低通濾波器(LPF)1。LPF1的輸出端與調(diào)制器2的第一輸入端相連。將調(diào)制器2的輸出輸入到用作信號(hào)提取電路的帶通濾波器(BPF)3。將BPF3的輸出經(jīng)時(shí)間壓縮電路7輸入到如鄰路干擾濾波器4的一個(gè)低通濾波器，而后作為輸入的調(diào)制信號(hào)送到發(fā)信機(jī)14。
在另一方面，將收信機(jī)15的解調(diào)輸出信號(hào)經(jīng)時(shí)間擴(kuò)展電路13輸入到LPF11。LPF11的輸出與調(diào)制器10的第一輸入端相連。調(diào)制器10輸出與用作信號(hào)提取電路的BPF9相連。BPF9的輸出與接收話音輸出端12相連。濾波器1、3、9和10都可以是開關(guān)式電容濾波器。
分頻器5加有來(lái)自時(shí)鐘信號(hào)輸入端8的時(shí)鐘信號(hào)，分頻器5的第一輸出端還與每一調(diào)制器2和10的第二輸入端相連。分頻器5的第二輸出與每一濾波器1、3、9和10的截止頻率控制時(shí)鐘信號(hào)的輸入端相連。
收信機(jī)的部分解調(diào)輸出輸入到同步提取電路17，而同步提取電路17的輸出輸入到定時(shí)控制電路16。定時(shí)控制電路16的輸出輸入到時(shí)間擴(kuò)展電路13、時(shí)間壓縮電路7、發(fā)信機(jī)14和收信機(jī)15的每一控制端子。
下面將說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的工作原理。將分頻器5的第一輸出作為副載頻信號(hào)(例如2.1KHZ)送到調(diào)制器2。調(diào)制器2用LPF1的輸出信號(hào)對(duì)副載頻信號(hào)的輸出進(jìn)行幅度調(diào)制，以產(chǎn)生在副載頻兩個(gè)邊帶中的LPF1的輸出信號(hào)。如上所述，副載頻可以是在話音頻帶內(nèi)的任何頻率。
調(diào)制器2的輸出信號(hào)送到BPF3，BPF3又從兩個(gè)邊帶的話音信號(hào)分量提取下邊帶信號(hào)分量，消除上邊帶和副載波分量。所以，BPF3的輸出信號(hào)分量對(duì)于輸入到發(fā)送話音輸入端6的信號(hào)而言是頻率上顛倒的分量。這個(gè)信號(hào)由時(shí)間壓縮電路7進(jìn)行1/N時(shí)間壓縮(本例中N＝2.0)，從而使時(shí)間壓縮電路7的輸出信號(hào)的頻率變?yōu)槠漭斎胄盘?hào)的兩倍。通過(guò)鄰路干擾濾波器4將時(shí)間壓縮信號(hào)的頻帶限制在3KHZ范圍內(nèi)，而后將信號(hào)作為輸入的調(diào)制信號(hào)，送到發(fā)信機(jī)14。
BPF3的帶寬選取，應(yīng)滿足以消除高于副載頻的頻率分量，又不衰減低于副載頻的頻率分量。調(diào)制器2提供倒置的話音頻帶。上述工作過(guò)程示于圖6A至圖6D。通過(guò)完成1/2時(shí)間壓縮和用鄰路干擾濾波器4實(shí)現(xiàn)3KHZ頻帶限制，便可以得到輸入到發(fā)信機(jī)並用以調(diào)制發(fā)送載頻的信號(hào)。但為了簡(jiǎn)化起見，現(xiàn)將結(jié)合省略時(shí)間壓縮和為了與有時(shí)間壓縮等效而使用鄰路干擾濾波器使頻帶限制在為3KHZ一半的1.5KHZ范圍內(nèi)的情況，進(jìn)行描述。
在圖6A至6D中，實(shí)線代表每個(gè)電路部分的輸出頻譜，虛線代表其輸入頻譜，點(diǎn)劃線代表相應(yīng)濾波器的通帶。圖6A、6B、6C和6D分別表示LPF1、調(diào)制器2、BPF3和鄰路干擾濾波器4的頻譜。
在本設(shè)備中，僅發(fā)送在圖6D中劃有斜線的頻帶。對(duì)預(yù)定頻帶的調(diào)整由在話音頻帶中提取的任何頻帶進(jìn)行，接著通過(guò)頻率倒置對(duì)提取的頻帶進(jìn)行頻移，而后用鄰路干擾濾波器4對(duì)頻移的信號(hào)進(jìn)行頻帶限制。倘若副載頻頻率、LPF1的截止頻率、BPF3的高頻截止頻率、BPF3的低頻截止頻率和鄰路干擾濾波器的截止頻率分別為Fsc、Ffill、Ffil1、Ffil2和Fc，則傳輸頻帶的下限頻率Fl為Fl＝Fsc-Fc;而上限頻率Fh為Fh＝Fsc-Ffil2。
圖7表示在Ffil1＝Fsc×0.91和Ffil2＝Fsc×0.091情況下副載頻頻率的傳輸頻帶(即在鄰路干擾濾波器輸出端的信息或話音信號(hào)分量的頻帶)。系數(shù)值0.91和0.091是考慮到可實(shí)現(xiàn)濾波器的選擇性予以確定的。在圖7中劃有斜線的區(qū)域是能夠借助于可變副載頻進(jìn)行改變的話音傳輸頻帶。在Fsc＝2.5KHZ的情況下的話音傳輸頻帶約為1.3KHZ帶寬，並為移頻到其范圍在1KHZ和2.273KHZ之間的話音傳輸頻帶。
當(dāng)副載頻頻率改變后，每個(gè)帶通濾波器的截止頻率也相應(yīng)地改變。因此，在鄰路干擾濾波器4輸出端的信息信號(hào)的信息分量也在劃有斜線的區(qū)域內(nèi)變化。
傳送到收信機(jī)15的信號(hào)包含頻率倒置形式的話音分量。所以，在接收端，當(dāng)對(duì)收信機(jī)15的解調(diào)輸出進(jìn)行時(shí)間壓縮后，通過(guò)進(jìn)行與發(fā)送端類似的工作過(guò)程便能夠恢復(fù)原來(lái)的話音信號(hào)分量。這一工作過(guò)程示于圖8A至圖8D。圖8A用實(shí)線表示LPF11的輸出信號(hào)頻譜，同時(shí)用點(diǎn)劃線表示LPF11的通帶頻譜。圖8B用實(shí)線表示調(diào)制器10的輸出頻譜。圖8C用實(shí)線表示BPF9的輸出頻譜，用虛線表示BPF9的輸入頻譜，並用點(diǎn)劃線表示BPF的通帶頻譜。圖8D用實(shí)線表示接收話音輸出端12的輸出頻譜。
在上述實(shí)施例中，通過(guò)執(zhí)行一次頻率倒置對(duì)提取頻率頻帶的信號(hào)進(jìn)行了頻率遷移。下面對(duì)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，在該實(shí)施例中，通過(guò)執(zhí)行兩次頻率倒置進(jìn)行行頻移，以便不引起頻率特性的顛倒，從而減少由在后續(xù)信號(hào)處理步驟上可能產(chǎn)生的失真所引起的噪聲的影響。
圖9表示另一個(gè)實(shí)施例的方框圖。輸入到發(fā)送話音輸入端101的發(fā)送信號(hào)，經(jīng)由LPF103a、調(diào)制器103b、BPF103c、LPF103d，調(diào)制器103e、BPF103f、時(shí)間壓縮電路105和諸如鄰路濾波器110和LPF等傳送到發(fā)信機(jī)107。
在另一方面，收信機(jī)108的解調(diào)輸出通過(guò)時(shí)間擴(kuò)展電路106、LPF104f、調(diào)制器104e、BPF104d、LPF104c、調(diào)制器104b和BPF104a輸入到接收話音輸出端子102。每個(gè)濾波器103a、103c、103d、103f、104a、104c、104d和104f都可以是開關(guān)式電容濾波器。
標(biāo)號(hào)111和112標(biāo)示分頻器。時(shí)鐘信號(hào)從時(shí)鐘信號(hào)輸入端子113和114送到分頻器111和112。分頻器111的第一輸出送到調(diào)制器103b，而其第二輸出送到每個(gè)濾波器103a、103c、104a和104c的截止頻率控制入端。
收信機(jī)15的解調(diào)輸出也送到定時(shí)控制電路109。定時(shí)控制電路的輸出送到每個(gè)時(shí)間擴(kuò)展電路105、時(shí)間壓縮電路106，發(fā)信機(jī)107和收信機(jī)108的控制輸入端。
下面說(shuō)明本發(fā)明的工作過(guò)程。分頻器111的第一輸出作為副載頻信號(hào)送到調(diào)制器103b。調(diào)制器103b用濾波器103a的輸出信號(hào)對(duì)分頻器111的輸出信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制，產(chǎn)生副載頻的兩個(gè)邊帶。調(diào)制器103b的輸出信號(hào)通過(guò)BPF103c提取下邊帶內(nèi)的分量，同時(shí)消除上邊帶和載頻分量。對(duì)BPF103c的輸出通過(guò)LPF103d解調(diào)器103e和BPF103f進(jìn)行類似的處理，通過(guò)時(shí)間壓縮電路105對(duì)BPF103f的輸出信號(hào)進(jìn)行1/2時(shí)間壓縮。以便使時(shí)間壓縮電路105的輸出頻率變?yōu)槠漭斎胄盘?hào)兩倍。用鄰路干擾濾波器使時(shí)間壓縮的信號(hào)的頻帶限制在3KHZ，而后將信號(hào)送到發(fā)信機(jī)107。
上述工作過(guò)程表示在圖10A至圖10G中。通過(guò)進(jìn)行1/2時(shí)間壓縮工作以及隨后用鄰路干擾濾波器實(shí)現(xiàn)3KHZ的頻帶限制，可以得到輸入到發(fā)信機(jī)的信號(hào)。但為了簡(jiǎn)化起見，現(xiàn)將結(jié)合省略時(shí)間壓縮，並為了與有時(shí)間壓縮等效而換用鄰路干擾濾波器使頻帶限制在為3KHZ一半的1.5KHZ范圍內(nèi)的情況，進(jìn)行描述。
在圖10A至圖10G中，實(shí)線表示每個(gè)電路部分的輸出頻譜，虛線表示它們的輸入頻譜，而點(diǎn)劃線表示相應(yīng)濾波器的通帶頻譜。圖10A、10B、10C、10D、10E、10F和10G分別地表示LPF103a、調(diào)制器103b、BPF103c、LPF103d、調(diào)制器103e、BPF103f和鄰路干擾濾波器110。
現(xiàn)假定LPF103a和103d的截止頻率分別為FLf1和FLf3。還假定BPF103c和103f的低端截止頻率為FLf2和FLf4，BPF103c和103f的高端截止頻率為FHf1和FHf2，以及輸入到調(diào)制器103b和103e的副載頻信號(hào)的頻率為fSC1和fSC2。這些截止頻率和副載頻頻率由輸入到時(shí)鐘輸入端子113和114的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行控制，並在本發(fā)明中設(shè)中如下FLf1＝0.94×fsc1FLf2＝0.91×fsc1FHf1＝0.091×fsc2FLf3＝0.94×fsc2FLf4＝0.91×fsc2FHf2＝0.091×fsc2首先，通過(guò)LPF103a，調(diào)制器103b和BPF103c，使話音輸入信號(hào)的頻率分量在頻率上倒置。倘若端子101的輸入信號(hào)頻率為Fin，則BPF103c的輸出信號(hào)頻率F′m取為F′m＝fsc1-Fin。當(dāng)fsc1、FLf1、FLf2和FHf1分別設(shè)定為3.3KHZ、3.1KHZ、3.0KHZ、和0.3KHZ時(shí)，則在BPF103C輸出端的傳輸頻帶的下限FL1和上限FH1根據(jù)在輸入端子101的頻帶取為FL1＝fsc1-FLf2＝0.3KHZ和FH1＝fsc1-FHf1＝3.0KHZ。也就是說(shuō)，在一般的話音信號(hào)頻帶中，頻帶限制在0.3至3.0KHZ范圍，並使頻帶倒置。
而后使BPF103c的輸出通過(guò)LPF103d、調(diào)制器103e和BPF103f，提出任一頻帶，並將提取的頻帶的信號(hào)移頻到任一頻帶。這時(shí)，在BFF103f輸出端的傳輸頻帶的下限FL2和上限FH2根據(jù)在輸入端101的頻帶分別取為FL2＝FHf2+fsc1-fsc2和FH2＝FLf4+fsc1-fsc2，如圖10F所示。
BPF103f的輸出通過(guò)時(shí)間壓縮電路105進(jìn)行1/2時(shí)間壓縮，從而使時(shí)間壓縮電路105的輸出頻率為其輸入頻率的兩倍。用鄰路干擾濾波器將時(shí)間壓縮的信號(hào)的頻帶限制在3KHZ范圍內(nèi)。當(dāng)考慮省略時(shí)間壓縮，並為了與有時(shí)壓縮等效而換用鄰路干擾濾波器使頻帶限制在1.5KHZ內(nèi)的簡(jiǎn)化情況時(shí)，傳輸頻帶的上限FH2就變?yōu)镕H2＝fc+fsc1-fsc2，其中fc為鄰路干擾濾波器的截止頻率。
例如，當(dāng)fsc2的數(shù)值選取為3.0KHZ時(shí)，根據(jù)上面的關(guān)系表達(dá)式FHf2為0.273KHZ，因而FL2和FH2分別為0.572KHZ和1.8KHZ。此外，輸入到發(fā)信機(jī)107的信號(hào)占有FHf2至fc的頻帶，即0.273KHZ至1.5KHZ。
因此，在本實(shí)施例的情況下，從輸入到發(fā)送話音輸入端101的話音信號(hào)中提取出0.572至1.8KHZ頻帶，並將攔取頻帶的信號(hào)頻移到0.273至1.5KHZ的頻帶，而后作為調(diào)制信號(hào)送到發(fā)信機(jī)。當(dāng)調(diào)制器103a的副載頻信號(hào)的頻率fsc2改變時(shí)，上述頻率FL2和FH2也會(huì)改變，如圖11所示。正如從圖11中所看到的那樣，傳輸頻率不會(huì)高于3KHZ。這是因?yàn)榧尤肓?KHZ頻帶限制的緣故。
另一方面，收信機(jī)108的解調(diào)輸出進(jìn)行類似于發(fā)端的工作過(guò)程。因而，在發(fā)送端的信號(hào)的頻帶提取和頻移都能夠通過(guò)頻帶提取恢復(fù)其原來(lái)的頻帶。這一工作過(guò)程示于圖12A至12F。圖12A用實(shí)線表示LPF104f的輸出頻譜，用點(diǎn)劃線表示LPF104f的通帶頻譜。圖12B用實(shí)線表示調(diào)制器104e的輸出頻譜。圖12C用實(shí)線表示BPF104d的輸出頻譜，用虛線表示BPF104d的輸入頻譜，並用點(diǎn)劃線表示BPF104d的通帶頻譜。圖12D用實(shí)線表示LPF104c的輸出頻譜，並用點(diǎn)劃線表示LPF104c的通帶頻譜。圖12E用實(shí)線表示調(diào)制器104b的輸出頻譜。圖12F用實(shí)線表示BPF104a的輸出頻譜，用虛線表示BPF104a的輸入頻譜，並用點(diǎn)劃線表示BPF104a的通帶頻譜。在接收端的各截止頻率和各副載頻頻率設(shè)定為與在發(fā)送端的各相應(yīng)頻率的數(shù)值相同。
在每個(gè)前述的實(shí)施例中，時(shí)間壓縮在需要頻帶已提取和頻移之后進(jìn)行。然而，甚至對(duì)于在進(jìn)行時(shí)間壓縮之后才對(duì)需要頻帶進(jìn)行提取和頻移的情況，也能獲得類似的效果。這種情況的一個(gè)例子示于圖13，作為本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，其中對(duì)示于圖3的實(shí)施例作了必要的修改。
在圖13中，各組成部分具有與在3中所示的那些部分相同的各種功能，並用與圖3中所用的相同標(biāo)號(hào)標(biāo)示。在圖13所示的實(shí)施例中，在發(fā)送端，所要傳送的話音信號(hào)通過(guò)時(shí)間壓縮電路7進(jìn)行1/2時(shí)間壓縮。借助于調(diào)制器2，在兩倍于傳送話音信號(hào)話音頻帶的頻帶中，可以用預(yù)定的寬度提取任何帶寬的時(shí)間壓縮信號(hào)，並將所提取的信號(hào)移頻到在兩倍于提取頻帶的頻帶中的預(yù)定頻帶。通過(guò)移頻信號(hào)的鄰路干擾濾波器進(jìn)行頻帶限制，以得到要調(diào)制的信號(hào)，所得信號(hào)又反過(guò)來(lái)送到發(fā)信機(jī)14。
另一方面，在接收端，通過(guò)調(diào)制器10將收信機(jī)15的解調(diào)信號(hào)頻帶移頻到在發(fā)送端所提取的頻帶，並將解調(diào)器10所移頻的信號(hào)通過(guò)時(shí)間壓縮電路13進(jìn)行兩倍時(shí)間壓縮，得到重新生成的接收話音信號(hào)。
在每個(gè)前述實(shí)施方案中，在1/N時(shí)間壓縮和N倍時(shí)間擴(kuò)展中選取N＝2.0。然而，N可以是不小于2.0和實(shí)際上為2.0的任何數(shù)，例如2.2。
此外，如果在話音傳輸設(shè)備中，發(fā)信機(jī)和收信機(jī)的總數(shù)為M(例如3)，則N可以是實(shí)際上等于M(＝3.0)數(shù)值。
在每個(gè)實(shí)施例中，頻移是通過(guò)調(diào)制器實(shí)現(xiàn)的。但它可以用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在上述本發(fā)明中，由于可以通過(guò)提取話音輸入信號(hào)的任何頻帶來(lái)選取任何話音頻帶，並可以使提取頻帶移頻，所以，如果提取有助于改善清晰度的頻帶，則甚至在窄頻帶也能夠改善音調(diào)質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.在使用一個(gè)載頻頻率的雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)中的一種話音傳輸方法，其特征在于以固定時(shí)間周期對(duì)所要傳送的話音信號(hào)進(jìn)行1/N時(shí)間壓縮，N為不小于2.0的數(shù)，時(shí)間壓縮的話音信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)送到發(fā)信機(jī)，發(fā)送工作由上述發(fā)信機(jī)以與上述信號(hào)輸入給它時(shí)的時(shí)間周期相同步的方式進(jìn)行，收信機(jī)的接收工作是在另一個(gè)時(shí)間周期中進(jìn)行的，該時(shí)間周期不同于當(dāng)上述發(fā)送工作進(jìn)行時(shí)的上述時(shí)間周期進(jìn)行的，從上述發(fā)信機(jī)接收所發(fā)送的時(shí)間壓縮和已調(diào)制信號(hào)并解調(diào)，由解調(diào)信號(hào)經(jīng)受N倍時(shí)間擴(kuò)展而得到重新產(chǎn)生的接收話音信號(hào)；并且無(wú)論上述發(fā)送工作還是上述接收工作都是以固定的時(shí)間周期重復(fù)進(jìn)行。本方法其特征在于包括的以下步驟按預(yù)定寬度預(yù)定頻帶提取相應(yīng)于在話音頻帶內(nèi)的上述所要傳送信號(hào)的信號(hào)；及將提取出來(lái)的信號(hào)移頻到預(yù)定的頻帶，該頻帶在話音頻帶內(nèi)但不在提取的頻帶，並將相應(yīng)于移頻的信號(hào)的信號(hào)送到上述發(fā)信機(jī)作為上述調(diào)制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的話音傳輸方法，其特征在于，包括使上述移頻的信號(hào)進(jìn)行上述1/N時(shí)間壓縮以得到上述相應(yīng)于移頻信號(hào)的信號(hào)的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的話音傳輸方法，其特征在于，包括使上述所要傳送的話音信號(hào)進(jìn)行上述1/N時(shí)間壓縮以得到相應(yīng)于要傳送的話音信號(hào)的上述信號(hào)的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的話音傳輸方法，其特征在于，上述提取預(yù)定帶寬是話音頻帶中在0.6KHZ和實(shí)際上1.9KHZ之間的頻帶。
5.在使用一個(gè)載頻頻率的雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)中的一種話音傳輸設(shè)備，所要傳送的話音信號(hào)在固定的時(shí)間周期中經(jīng)受1/N時(shí)間壓縮，N為不小于2.0的數(shù)，時(shí)間壓縮的話音信號(hào)送到發(fā)信機(jī)作為調(diào)制信號(hào)，發(fā)送工作由上述發(fā)信機(jī)以與上述調(diào)制信號(hào)輸入到上述發(fā)信機(jī)時(shí)的時(shí)間周期相同步的方式進(jìn)行;接收工作由收信機(jī)在另一個(gè)時(shí)間期中進(jìn)行，該時(shí)間周期不是進(jìn)行上述發(fā)送工作時(shí)的上述時(shí)間周期;收信機(jī)從上述發(fā)信機(jī)所傳送的時(shí)間壓縮和調(diào)制的信號(hào)以解調(diào)，解調(diào)的信號(hào)經(jīng)受N倍時(shí)間擴(kuò)展而得到重新產(chǎn)生的接收話音信號(hào);并且上述發(fā)送工作和上述接收工作都是在上述固定周期中重復(fù)進(jìn)行;各設(shè)備其特征在于包括用于預(yù)定帶寬提取在話音頻帶中的所要發(fā)送信號(hào)的預(yù)定頻帶、並將所提取的信號(hào)移頻到在話音頻帶內(nèi)但不是所提取頻帶的預(yù)定頻帶中的裝置;用于使移頻的信號(hào)經(jīng)受上述時(shí)間壓縮而得到上述調(diào)制信號(hào)，並將所得信號(hào)送到上述發(fā)信機(jī)的裝置;用于使上述收信機(jī)的解調(diào)信號(hào)經(jīng)受上述時(shí)間擴(kuò)展的裝置;及用于將時(shí)間壓縮信號(hào)的頻帶移頻到上述提取的頻帶而得到上述重新產(chǎn)生的接收話音信號(hào)的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的話音傳輸設(shè)備，其特征在于，用于得到上述調(diào)制信號(hào)的上述裝置，通過(guò)用低通濾波器對(duì)上述經(jīng)受時(shí)間壓縮的信號(hào)進(jìn)行頻帶限制來(lái)得到上述信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的話音傳輸設(shè)備，其特征在于，上述提取的預(yù)定帶寬為話音頻帶中在0.6KHZ和實(shí)際上1.9KHZ之間的頻帶。
8.在使用一個(gè)載頻頻率的雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)中的一種話音傳輸設(shè)備，所要傳送的話音信號(hào)在固定時(shí)間周期中經(jīng)受1/N時(shí)間壓縮，N為不小于2.0的數(shù);時(shí)間壓縮的信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)送到發(fā)信機(jī);發(fā)送工作由上述發(fā)信機(jī)以與當(dāng)上述信號(hào)輸入到上述發(fā)信機(jī)時(shí)的時(shí)間周期相同步的方式進(jìn)行;接收工作由收信機(jī)在另一個(gè)時(shí)間周期中進(jìn)行，這一時(shí)間周期不是當(dāng)進(jìn)行上述發(fā)送工作時(shí)的上述時(shí)間周期。收信機(jī)從上述發(fā)信機(jī)傳送來(lái)的時(shí)間壓縮和已調(diào)制信號(hào)解調(diào)，解調(diào)信號(hào)經(jīng)受N倍時(shí)間擴(kuò)展得到重新產(chǎn)生的接收話音信號(hào);并且，上述發(fā)送工作和上述接收工作都在固定的時(shí)間周期中重復(fù)進(jìn)行;該設(shè)備其特征在于包括用于使上述所要傳送的信號(hào)經(jīng)受上述時(shí)間壓縮的裝置;用于以預(yù)定帶寬提取時(shí)間壓縮信號(hào)的預(yù)定頻帶的裝置，該時(shí)間壓縮信號(hào)是在N倍于上述所要傳送的話音信號(hào)的話音頻帶的頻帶內(nèi)，並將N倍的提取的信號(hào)移頻到預(yù)定的頻帶，該預(yù)定頻帶為上述頻帶但不是提取頻帶;用于從移頻信號(hào)得到上述信號(hào)並將所得信號(hào)送到上述發(fā)信機(jī)的裝置;用于將上述收信機(jī)的解調(diào)信號(hào)的頻帶移頻到上述提取頻帶的裝置;及用于使由上述移頻裝置所移頻的信號(hào)經(jīng)受上述時(shí)間擴(kuò)展而得到上述重新產(chǎn)生的接收話音信號(hào)的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的話音傳輸設(shè)備，其特征在于，用于得到上述調(diào)制信號(hào)的上述裝置，通過(guò)用低通濾波器對(duì)上述提取裝置所移頻的信號(hào)進(jìn)行頻帶限制，得到上述信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的話音傳輸設(shè)備，其特征在于，上述所提取的預(yù)定帶寬為話音頻帶在0.6KHZ和實(shí)際上1.9KHZ之間的頻帶。
11.在使用一個(gè)載頻的雙機(jī)無(wú)線電系統(tǒng)中的一種話音傳輸設(shè)備，所要傳送的話音信號(hào)在固定的時(shí)間周期中經(jīng)受1/N時(shí)間壓縮，N為不小于2.0的數(shù);時(shí)間壓縮的話音信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)送到發(fā)信機(jī);發(fā)送工作由上述發(fā)信機(jī)以與當(dāng)上述信號(hào)輸入到上述發(fā)信機(jī)時(shí)的時(shí)間周期相同步的方式來(lái)進(jìn)行;接收工作由收信機(jī)在另一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)進(jìn)行，這個(gè)時(shí)間周期不是當(dāng)進(jìn)行上述發(fā)送工作時(shí)的上述時(shí)間周期，收信機(jī)從上述發(fā)信機(jī)所傳送的時(shí)間壓縮和已調(diào)制的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)信號(hào)經(jīng)受N倍時(shí)間擴(kuò)展而得到重新產(chǎn)生的接收話音信號(hào);并且，上述發(fā)送工作和上述接收工作都是在上述固定的時(shí)間周期中重復(fù)進(jìn)行。該設(shè)備其特征在于包括一個(gè)第一調(diào)制器，用于以上述所要發(fā)送的話音信號(hào)對(duì)副載頻信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制，上述載頻具有在上述所要傳送的話音信號(hào)的話音頻帶中任何頻率;用于提取由上述第一調(diào)制器所調(diào)制的信號(hào)的下邊帶的第一信號(hào)提取裝置;用于使所提取的邊帶經(jīng)受上述時(shí)間壓縮而得到上述調(diào)制信號(hào)，並將所得信號(hào)送到上述發(fā)信機(jī)的裝置;用于使上述收信機(jī)的上述解調(diào)信號(hào)經(jīng)受上述時(shí)間擴(kuò)展的裝置;一個(gè)第二調(diào)制器，用于由時(shí)間擴(kuò)展信號(hào)對(duì)具有與第一述及的副載頻信號(hào)的相同頻率的副載頻信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制及用于提取由上述第二調(diào)制器所調(diào)制的信號(hào)的下邊帶而得到上述重新產(chǎn)生的接收話音信號(hào)的第二信號(hào)提取裝置。
全文摘要
發(fā)送的話音信號(hào)在固定周期內(nèi)經(jīng)1/N時(shí)間壓縮，時(shí)間壓縮的話音信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)送到發(fā)信機(jī)，發(fā)信機(jī)以與調(diào)制信號(hào)輸入發(fā)信機(jī)的時(shí)間周期同步的方式工作。收信機(jī)在發(fā)信機(jī)不發(fā)送的時(shí)間周期內(nèi)從發(fā)信機(jī)接收其發(fā)送的時(shí)間壓縮和已調(diào)制信號(hào)并解調(diào)，解調(diào)信號(hào)經(jīng)N倍時(shí)間擴(kuò)展再產(chǎn)生話音信號(hào)。發(fā)送和接收都在固定周期內(nèi)重復(fù)進(jìn)行。話音頻帶中傳送信號(hào)的任何頻帶能以任何帶寬提取。提取信號(hào)移頻到話音頻帶不是提取頻帶的任何頻帶上，以作為調(diào)制信號(hào)送到送信機(jī)。
文檔編號(hào)H04B1/66GK1077828SQ9310222
公開日1993年10月27日 申請(qǐng)日期1993年3月9日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月9日
發(fā)明者高橋克己, 黑川卓, 關(guān)口信男, 鈴鹿和男, 大衡壯, 伊澤清順, 角富士雄, 鈴木憲一 申請(qǐng)人:日立電子株式會(huì)社, 東北電力株式會(huì)社, 富士泰克株式會(huì)社