[发明专利]以处理器为基础的连接的压缩-扩展器电信系统

说明书

本发明一般地涉及电信系统，並特别地涉及以使用数字信号处理器实现的连接的压缩-扩展器系统（Lincompex）。本发明是对颁发给J.Howard    Leveque的4，271，499号美国专利的一种改进。

自二十世纪六十年代初期以来，Lincompex系统已普遍为人所知。基本上，Lincompex被用于高频无线电通信网络以显著地改进其质量与稳定性标准，接近电缆与卫星系统的标准。Lincompex的基本原理如下。进入的语言信号被分成语言与控制通路。在控制通路中，检测出输入语言的幅级的包络並生成一个正比于这一检测到的幅级的信号。在语言通路中的一个压缩器电路应用来自控制通路的这一信号，根据以音节频率测得的语言幅级，调整其增益，以便以大体恒定和压缩过的振幅输出语言信号。控制通路信号转换成对数信号以补偿从伏特到分贝的转换，而且该对数信号作用于一电压控制的振荡器，该振荡器生成一个与实现在对应的音节上的语言信号压缩量相关的输出频率，然后将压缩后的语言信号与控制频率信号合并，放大后输入到发送器。

在接收器一边，包含语言与控制频率成份的经过解调的信号被滤波並分离到语言与控制信号通路。控制信号频率经过测定后通过一个对数到线性网络以重现语言包络幅级信号。然后将这一信号作用于语言通路中的一个扩展器电路，该电路放大压缩后的语言信号成为原来的语言输入信号。

从历史上看，Lincompex系统具有模拟的本质。这一模拟系统体积较大，价格昂贵，並由于需要大量的周期性调整而必须有无线电操作人员的支持。模拟电路本质上很复杂，並且必须设计成能在大范围的温度变化和振动下精确地工作，並且必须保持在严格的参数限度内以便与其他设备兼容。

在该领域内公知的还有一种在以上参考的Leveque专利中所描述的数字Lincompex系统，其中压缩器的衰减功能是由数字控制信号驱动的数字电路提供的。电压控制的振荡器被一个数字控制信号递增地改变以生成一正弦形输出控制信号。控制压缩器和频率振荡器电路的数字控制信号来自一表示测得的输入语言信号的频率的数字信号。

在专利号4271499中所实施的公知的数字Lincompex系统，在增进S/N比，减少定标调整以及加大工作温度范围方面取得超过模拟设计的显著进步的同时，硬连线的数字系统仍然需要使用各种模拟电路用于滤波，包络检测，控制音调生成以及信号混合，其模拟电路仍受到噪声干扰，严重的能量耗散，较大的体积，以及有限的稳定性和可靠性的不利影响。

因而增进Lincompex通信系统的稳定性，适应性和可靠性便是本发明的目的之一。

减少数字Lincompex通信系统中的噪声生成和能量耗散也是本发明的另一个目的。

本发明的这两个和其它目的是以提供一种以处理器为基础的电信系统来实现的，其中压缩器与扩展器功能是在可编程数字信号处理器上完成的，包括模拟到数字转换器，用于将模拟的音频信号转换成供数字信号压缩器装置压缩的并行数据数字信号，该数字信号处理器装置执行下述步骤：对数字信号滤波以消除超过预定的频率的成份，将滤波后的数字信号的相位偏移90°，在滤波后的数字信号上加上移位后的数字信号生成一个复信号，从该复信号计算音频信号的幅值，求出计算得的幅值的时间平均值以近似地表示音频信号的音节频率，生成具有代表时间平均幅值的频率的数字控制音调信号，将该数字信号乘以一个与时间平均幅值具有反比关系的量生成一个压缩的数字信号，並输出这压缩后的数字信号以及该数字控制音调信号。这些输出信号作用在一个数-模转换装置，把压缩的数字信号与数字控制音调信号转换成一个供传送介质传送的组合的模拟信号。扩展器功能也是由数字信号处理器装置完成的，它执行的步骤如下：将一个模-数转换器装置响应一个输入的包含数据的调制后的扩展器控制成份的经过压缩的模拟信号所生成一个并行数据数字信号分离为压缩的数据成份与扩展器控制成分，将调制后的扩展器控制成份乘以预先确定的频率成分以获得一个解调后的控制成份，以解调后的控制成份为基础计算出表示数据成份的压缩因子的值，根据算得的压缩因子计算扩展因子。将数据成份乘以扩展因子生成扩展后的数据信号並输出该扩展后的数据信号。装设了一个数-模转换器装置将扩展后的数据信号转换成音频模拟信号。

在以下的详细说明中可以明显地看出本发明的进一步应用范围。然而该详细说明和特殊例子在指明本发明的优选实施例的同时，应当理解为仅供举例说明之用，因为在本发明的精神和范围内的各种变化和修改对于本专业领域内的技术人员根据这一详细说明是显而易见的。