Устройство для идентификации факсимильных сигналов

 

Изобретение относится к средствам автоматической диагностики коммуникационного и канального оборудования в многоканальных системах телефонной связи. Техническим результатом является повышение точности идентификации вида передаваемых сигналов. Для этого устройство содержит блок согласования с каналом связи, полосовой фильтр, блок вычисления абсолютного значения, интегрирующее звено, первый, второй и третий пороговые элементы, сумматор, блок вычисления преобразования Фурье, арифметический блок, логический элемент И и блок принятия решения. 2 ил.

Изобретение относится к области электросвязи, в частности к средствам автоматической диагностики коммуникационного и канального оборудования в многоканальных системах телефонной связи. Данное изобретение может использоваться, например, в составе сервисных аппаратно-программных средств анализа трафика соединительных трактов.

Для выделения факсимильных сигналов в каналах связи используется достаточно широкий спектр устройств. Так, например, в ряде устройств, таких как /1/, различение речевых сигналов с сигналами факсимильных передач осуществляется на основе известного различия в спектрах этих сигналов. В состав устройства входит блок согласования с каналом связи, аналого-цифровой преобразователь, два полосовых фильтра: один настроенный на низкочастотный диапазон канала связи (порядка 300-900 Гц), а другой на среднюю часть частотного диапазона, два пороговых элемента, логический элемент И и блок принятия решения. К сожалению, данное устройство не обеспечивает высокую точность различения сигналов из-за больших различий в статистических свойствах речевого сигнала.

Известно также устройство /2/, называемое дискриминатором сигналов речи и данных, в основу работы которого положено отличие значения автокорреляционной функции и нормированного момента второго порядка для речи и факсимильного сигнала. Данное устройство наиболее близко по своей технической сущности к заявляемому. Дискриминатор сигналов речи и данных содержит блок согласования с каналом связи, аналого-цифровой преобразователь, линию задержки, умножитель, первый, второй и третий интеграторы, первый и второй пороговые элементы, первый и второй квадраторы, блок вычисления отношения, логический элемент И и блок принятия решения. Однако такое устройство не обеспечивает необходимой точности идентификации факсимильного сигнала, что связано с большой нестационарностью речевого сигнала, и, как следствие, появление ложных срабатываний. Наиболее высока вероятность ошибки на участках речи, содержащих шипящие звуки.

Целью изобретения является повышение точности при идентификации вида передаваемых сигналов.

Для достижения поставленной цели в устройство для идентификации факсимильных сигналов, содержащее блок согласования с каналом связи, интегрирующее звено, первый и второй пороговые элементы, логический элемент И и блок принятия решения, согласно изобретению дополнительно введены полосовой фильтр, блок вычисления абсолютного значения, блок вычисления преобразования Фурье, арифметический блок, первый, второй, третий и четвертый блоки вычисления дисперсии, сумматор, третий пороговый элемент, причем выход блока согласования с каналом связи через полосовой фильтр связан с входами первого блока вычисления абсолютного значения и блока вычисления преобразования Фурье, а выход первого блока вычисления абсолютного значения через последовательно включенные первое интегрирующее звено и первый пороговый элемент подключен к первому входу логического элемента И, тогда как первый выход блока вычисления преобразования Фурье через последовательно соединенные арифметический блок, первый блок вычисления дисперсии и второй пороговый элемент соединен со вторым входом логического элемента И, при этом второй, третий и четвертый выходы блока вычисления преобразования Фурье через соответственно второй, третий и четвертый блоки вычисления дисперсии связаны с первым, вторым и третьим входами сумматора, который в свою очередь через третий пороговый элемент подключен к третьему входу логического элемента И, в то время как выход логического элемента И соединен с управляющим входом блока принятия решения.

Устройство для идентификации факсимильных сигналов (см. фиг. 1) содержит блок 1 согласования с каналом связи, полосовой фильтр 2, блок 3 вычисления абсолютного значения, интегрирующее звено 4, первый пороговый элемент 5, блок 6 вычисления преобразования Фурье, арифметический блок 7, первый блок 8 вычисления дисперсии, второй пороговый элемент 9, второй блок 10 вычисления дисперсии, третий блок 11 вычисления дисперсии, четвертый блок 12 вычисления дисперсии, сумматор 13, третий пороговый элемент 14, логический элемент И 15, блок принятия решения 16.

Структура первого, второго, третьего и четвертого блоков вычисления дисперсии проиллюстрирована на фиг. 2. Блок вычисления дисперсии содержит первый и второй квадраторы 17, 20, второе, третье и четвертое интегрирующие звенья соответственно 18, 19 и 22 и вычитатель 21.

Заявляемое устройство должно входить составной частью в общий комплект аппаратно-программных средств мониторинга каналов связи и обеспечивать решение задачи по выделению сигналов факсимильных передач от речи, канального шума и сигналов тональной сигнализации.

Работа устройства основана на оценивании трех информационных статистик, которые обеспечивают устойчивое различение сигналов факсимильных передач от других сигналов, передаваемых по соединительным трактам.

В качестве информационных статистик используются оценка мощности сигнала в рабочей полосе частот, оценка нестабильности огибающей и оценка временной нестабильности значений спектра входного сигнала, которые вычисляется в трех фиксированных точках частотного диапазона канала связи.

Рассмотрим подробнее работу заявляемого устройства. Анализируемый сигнал с выхода канала связи, пройдя через блок 1 согласования с каналом связи и полосовой фильтр 2, настроенный на рабочую полосу канала связи, поступает одновременно на вход первого блока 3 вычисления абсолютного значения и вход блока вычисления преобразования Фурье. При этом последовательность элементов 3 и 4 обеспечивает получение приближенной оценки уровня сигнала в канале связи. Здесь используется априорная информация о том, что уровень обнаруживаемого сигнала не может быть меньше некоторого фиксированного значения, регламентируемого действующими в телекоммуникационных системах нормами. Входной сигнал уровня меньше порогового считается канальным шумом. Получаемая оценка уровня сигнала подается на вход первого порогового элемента 5, где происходит сравнение полученной величины с граничным значением. Если полученное значение превышает пороговое, то на выходе первого порогового элемента 5 формируется напряжение, соответствующее уровню логической единицы. Далее это значение подается на первый вход логического элемента И 15. Таким образом, осуществляется оценка первого информационного признака для выделения сигналов факсимильного обмена.

Для повышения достоверности различения факсимильного сигнала от сигналов тоновой сигнализации в заявляемом устройстве используется второй информационный признак. Как известно из теории передачи информации, для обеспечения высокой скорости информационного обмена необходимо возможно более полно использовать частотный диапазон канала связи. Данное обстоятельство приводит к тому, что спектр информационного сигнала устройств документальной связи все более приближается к "белому", т.е. происходит достаточно равномерное заполнение частотного диапазона.

Совсем иная картина имеет место применительно к спектрограмме речевого сигнала. Последняя имеет ярко выраженную неравномерность и содержит достаточно продолжительные паузы.

Еще более значимое отличие данный признак дает при сравнении факсимильного и любого тонального (или двухтонального) сигналов, имеющих стабильную по времени неравномерность спектрограммы.

Таким образом, можно говорить о том, что сущность второго информационного признака основана на различии статистических моделей факсимильного сигнала и других сигналов, которые могут иметь место в канале связи.

Реализация третьего информационного признака производится посредством блоков 6-9. Здесь в блоке 6 преобразования Фурье осуществляется вычисление коэффициентов Фурье, которые затем в последовательном виде передаются в арифметический блок 7, где осуществляется их пересчет в спектрограмму.

В качестве количественной меры неравномерности спектра в заявляемом устройстве выбрана дисперсия спектральных отсчетов. Оценка дисперсии производится в соответствии с выражением: где дисперсия спектральных отсчетов; а_i- спектральный отсчет.

Практически необходимые арифметические операции производятся в блоке 8 вычисления дисперсии (см. фиг. 2). В этом блоке для упрощения технической реализации операция суммирования в выражении (1) заменена интегрированием. Поэтому над сигналом, поступающим на вход блока 8 вычисления дисперсии, выполняется два преобразования: элементы 17 и 18 обеспечивают накопление среднего квадрата, а элементы 19-20 - квадрата среднего значения входного сигнала. Далее в вычитателе 21 производится вычисление разности двух этих величин, а окончательная оценка дисперсии получается на выходе четвертого интегрирующего звена 2. После этого полученное значение дисперсии сравнивается в третьем пороговом элементе 9 с граничной величиной. В случае если граничное значение не превышено, на второй выход логического элемента И 15 подается логическая единица.

Рассмотрим теперь процедуру оценивания третьего информационного признака, которая производится с помощью блоков 10-14. Как уже упоминалось ранее, третий информационный признак представляет собой оценку временной нестабильности значений спектра входного сигнала, которые вычисляется в трех фиксированных точках частотного диапазона канала связи. Для этого с трех параллельных выходов арифметического блока 7 присутствующие там значения считываются соответственно во второй, третий и четвертый блоки 10,11,12 вычисления дисперсии. Функционирование этих блоков вычисления дисперсии аналогично рассмотренному выше при описании вычисления второго информационного признака. Полученные же на их выходах значения передаются в сумматор 13 для нахождения интегральной оценки нестабильности на всех трех частотах. Далее эта оценка подается на вход третьего порогового элемента 14, где происходит сравнение полученной величины с граничным значением. Если полученное значение превышает пороговое, то на выходе третьего порогового элемента 14 формируется напряжение, соответствующее уровню логической единицы. Затем это значение подается на первый вход логического элемента И 15.

При появлении на всех трех входах логического элемента И 15 сигналов, соответствующих логической единице, определенный сигнал подается на управляющий вход блока принятия решения 16.

Реализацию предлагаемого устройства целесообразно проводить с использованием сигнальных микропроцессоров либо с использованием средств вычислительной техники.

Источники информации 1. C. Roberge and J.P. Adoul, "Fast on-line speech/voiceband data discrimination for statistical multiplexing of data with telephone conversations" IEEE Transactions Communications, vol. COM-34, pp. 744-751.Aug.l986.

2. N. Benvenuto and W. R. Daumer " Classification of voiceband date signals'" Proc. Conference Communications, Atlanta, GA, pp. 1010-1013, Apr. 1990.

Формула изобретения

Устройство для идентификации факсимильных сигналов, содержащее блок согласования с каналом связи, интегрирующее звено, первый и второй пороговые элементы, логический элемент И и блок принятия решения, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены полосовой фильтр, блок вычисления абсолютного значения, блок вычисления преобразования Фурье, арифметический блок, первый, второй, третий и четвертый блоки вычисления дисперсии, сумматор, третий пороговый элемент, причем выход блока согласования с каналом связи через полосовой фильтр связан с входами первого блока вычисления абсолютного значения и блока вычисления преобразования Фурье, а выход первого блока вычисления абсолютного значения через последовательно включенные первое интегрирующее звено и первый пороговый элемент подключен к первому входу логического элемента И, тогда как выход блока вычисления преобразования Фурье через последовательно соединенные арифметический блок, первый блок вычисления дисперсии и второй пороговый элемент соединен с вторым входом логического элемента И, при этом второй, третий и четвертый блоки вычисления дисперсии считывают значения с выходов арифметического блока, а полученные на их выходах значения передаются в сумматор, который в свою очередь через третий пороговый элемент подключен к третьему входу логического элемента И, в то время как выход логического элемента И соединен с управляющим входом блока принятия решения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2