Шумахер У. Полупроводниковая электроника

Каждый модуль, входящий в состав дан-

пока не будет зафиксирован тональный

ного набора блоков, может иметь несколько

сигнал «линия занята» или отсутствие сооб-

входов сигнала и несколько выходов сигна-

щения (молчание) в течение 3 с, после чего

ла. В рамках этой структуры любой вход то-

следует удалить

последние 3 с записи»),

го или иного модуля может быть независи-

данная концепция подходит и для случаев,

мо от остальных подключён к любому вы-

когда процедура заранее не определена. Па-

ходу другого модуля. Данную концепцию

раметры отдельных модулей могут в широ-

иллюстрируют несколько примеров, в кото-

ких пределах задаваться в процессе работы.

рых используются описанные выше цифро-

Примером

подобного

подхода

может

вые модули чипсета SAM.

служить управление работой кодера. Так,

Тональный набор номера с помощью

коэффициент сжатия сигнала в кодере мо-

жет принимать три значения. Например,

DTMF-генератора

при коэффициенте 6.5 качество записи го-

Два из трёх входов модуля аналогового

лоса ещё остается очень хорошим, а при ко-

интерфейса (PSB 4851) остаются неподклю-

эффициенте,

равном

19,

обеспечивается

чёнными, а третий подключается к выходу

б=ольшая (до

20 мин

при

объёме

памяти

DTMF-генератора. Под управлением мик-

4 Мбит) длительность записи и удовлетво-

роконтроллера осуществляется генерация

рительное качество записи голоса. Соот-

тональных сигналов соответствующей час-

ветствующие режимы записи обозначаются

тоты и амплитуды и их пересылка в АТС.

так же, как это принято для систем видеоза-

Параллельно этот тональный сигнал набора

писи: HQ (High Quality — высокое качест-

номера можно прослушивать (с понижен-

во), SP (Standard Play — стандартная дли-

ной громкостью), используя второй выход

тельность записи) и LP (Long Play — увели-

DTMF-генератора.

ченная длительность записи). В рамках мо-

Генерация вызывного сигнала

дульной концепции

построения системы

цифрового автоответчика могут быть реа-

При поступлении вызова выход DTMF-

лизованы различные опции, например:

запись приветствия осуществляется в ре-

генератора подключается через аналоговый

жиме HQ, а входящих сообщений — в

интерфейс (PSB 4851, 2-й канал) к входу

режиме SP или LP;

громкоговорителя. Микроконтроллер в

режим записи сообщений может изме-

данном случае лишь управляет поочерёд-

няться пользователем — при длительном

ным переключением частоты сигнала (с од-

отсутствии владельца автоответчика ус-

ной на другую из заданной пары частот) на

танавливается

режим LP, в остальных

выходе DTMF-генератора через соответ-

ствующие временные интервалы.

режим записи переключается автомати-

Генерация тонального сигнала ожидания

чески, по мере уменьшения доступного

вызова

объёма памяти, из HQ в SP или в LP;

Часто бывает, что во время разговора

рекомпрессия

— опция, позволяющая

вручную или

автоматически осуществ-

поступает сигнал вызова от другого абонен-

лять сжатие сигнала, записанного в режи-

та (например, по сети ISDN). В этом случае,

ме HQ, до уровня, соответствующего ре-

как и при генерации вызывного сигнала, с

жимам SP или LP. В рамках модульной

интервалом в 1 секунду и до тех пор, пока

концепции к кодеру подключается допол-

вход модуля аналогового интерфейса не от-

нительный декодер; таким образом, деко-

ключится от DTMF-генератора, через гром-

дер осуществляет

восстановление HQ-

коговоритель может воспроизводиться то-

кодер сжимает

нальный вызывной сигнал любой частоты.

этот сигнал в формат SP или LP. Кроме

Таким образом, концепция, основанная

того, производитель может предусмотреть

на использовании набора функциональных

различные варианты использования дан-

блоков, обеспечивает построение структу-

ного режима. Например, в ходе прослу-

ры автоответчика практически для любого

шивания сообщения оно может автома-

применения. В отличие от стандартной

тически перезаписываться с б=ольшим ко-

«жёстко определённой» процедуры («осу-

эффициентом

сжатия,

чтобы высвобо-

ществлять запись сообщения до тех пор,

дить место в памяти автоответчика.

INFSEMI_2-Text.fm, стр. 445 из 589 (September 4, 2010, 18:20)

11.9. Алгоритмы hands-free 445

11.8.4. Упрощение процесса разработки

11.9. Алгоритмы hands-free

Компания Infineon в помощь разработ-

Со времён изобретения первых телефо-

чикам предлагает ряд решений и инстру-

нов способ их применения практически не

ментов, использование которых ведёт к

изменился. По-прежнему абонент должен

снижению общих затрат на проектирование

при разговоре держать микрофон около

систем.

рта, а громкоговоритель прижимать к уху.

Особо следует отметить:

Но с появлением телефонных систем hands-

образцы для разработки многофункцио-

free потребовались новые мощные процес-

нальных телефонов с цифровым автоот-

соры обработки сигналов и более сложные

ветчиком;

алгоритмы обработки сигналов.

исходные коды программ на языке С,

Компания Infineon Technologies предла-

предназначенных для управления моду-

гает полупроводниковые компоненты,

лями; данные программы могут быть вы-

предназначенные для разработки высоко-

полнены на типовых микроконтроллерах.

качественных дуплексных систем hands-

Используя работающую систему в качес-

free, характеризующихся непревзойдённой

тве базы для начала разработки, с помощью

производительностью, уникально низкой

этих решений и программных инструмен-

стоимостью и универсальностью. Но уни-

тов производители оконечного оборудова-

версальность имеет свою цену — необходи-

ния смогут тестировать свои проекты, со-

мо оптимизировать более 200 параметров.

вершенствовать их и быстро разрабатывать

11.9.1. Системы hands-free

оборудование с требуемыми функциями.

Надёжная основа для будущих разработок

Работа систем hands-free (громкоговоря-

щей связи) построена на использовании

Широкий диапазон применений, начи-

трёх основных DSP-алгоритмов:

ная от обычных автоответчиков и кончая

подавление акустической обратной свя-

базовыми станциями DECT с поддержкой

зи (эха) путём попеременного ослабле-

ISDN, может быть «перекрыт» относитель-

ния голосов абонентов (подавление эхо-

но небольшим количеством вариантов пос-

сигнала и балансировка уровней);

троения этих устройств в рамках модульной

активная компенсация акустической об-

концепции. В то же время, указанные моду-

ратной связи с помощью адаптивной

ли служат основой для будущих разработок.

фильтрации эхо сигналов (компенсация

Использование модульной концепции

эхо-сигнала);

упрощает возможность усовершенствова-

последующая фильтрация с целью улуч-

ния модулей. При этом могут использовать-

шения разборчивости речи (например,

ся как ранее разработанные аппаратные,

подавление шумов).

так и новые, уже существующие програм-

Соответственно, системы hands-free

мные модули. Что особенно выгодно для

можно разделить на два основных класса (с

пользователей — все модули совместимы

эхо подавлением и с активной эхокомпен-

друг с другом и могут «переноситься», не

сацией.). При этом не имеет особого значе-

требуя при этом каких-либо изменений.

ния, где используются эти системы. Они

Например, ряд модулей SAM был в ре-

могут быть установлены, например, в авто-

зультате встроен в серию производимых те-

мобиле или использоваться для видеокон-

лефонных модулей ISDN (INCA). Если та-

ференций, в офисных телефонных системах

кие функциональные блоки, как DTMF-ге-

или иметь совершенно иное применение.

нератор и генератор вызывного сигнала при

11.9.2. Дуплексные системы

этом не претерпели изменений, то алгоритм

Системы, реализующие дуплексный алго-

hands-free был улучшен благодаря более вы-

сокой производительности DSP-процессора

ритм hands-free (Full Duplex — FD), содержат

модуля INCA. Однако важная составная

как минимум один подавитель эхо-сигнала.

часть этого алгоритма, а именно принцип

Он необходим, чтобы снизить уровень сигна-

подавления акустического эха и баланси-

ла громкоговорителя, попадающего на мик-

ровки уровней (и то, и другое требуется для

рофон после отражения от стен и окружаю-

реализации режима громкоговорящей свя-

щих предметов. Обычно для улучшения ка-

зи), осталась прежней.

чества сигнала в начале телефонного разгово-

Что же касается нелинейных эффектов,

лабить эхо-сигнал. Параметр, характеризу-

таких как искажения звука в громкоговори-

ющий эффективность этого ослабления,

теле или резонансные звуковые колебания,

называется относительным коэффициен-

возникающие в корпусе телефона, то их

том подавления эхо-сигнала (Echo Return

можно избежать за счёт оптимальной с точки

Loss Enhancement — ERLE1)). Ещё более

зрения акустики

конструкции телефона.

важным параметром является коэффици-

Следует также принимать во внимание те

ент ERL (Echo Return Loss — затухание эхо-

или иные изменения внутри помещения. На-

сигнала), который представляет собой от-

пример, импульсный отклик может изме-

ношение сигналов на входе громкоговори-

ниться, если открыть дверь в комнату, где

теля (входной сигнал системы эхоподавле-

расположен телефон, положить папку на те-

ния) и на выходе системы эхоподавления.

лефон или ходить по комнате. Поэтому сле-

Следует также принимать во внимание эф-

дует использовать зависимость импульсного

фект акустической обратной связи между

отклика от времени h(k, t). Далее нужно по-

громкоговорителем и микрофоном. В ре-

дать на цифровой фильтр, характеристика

зультате на значение коэффициента ERLE

которого соответствует функции h(k, t), сиг-

будут влиять коэффициент усиления мик-

нал, поступающий на вход громкоговорите-

рофона и громкость громкоговорителя.

ля, и вычесть выходной сигнал этого фильтра

Существуют два основных метода реали-

из сигнала, поступающего с выхода микро-

зации систем эхоподавления. Полнодиапа-

фонного усилителя. В результате, эхо-сигнал

зонный режим с максимальной длитель-

и сигнал акустической обратной связи между

ностью задержки в шлейфе 5 мс и поддиа-

громкоговорителем

и микрофоном будут

пазонный режим, который обладает значи-

скомпенсированы, а в линию поступит толь-

тельно более высокими адаптивными воз-

ко речевой сигнал от абонента (Рис. 11.34).

можностями, но длительность задержки

при этом составляет до 35 мс. Для стандарт-

ERLE

ного офисного телефона этот параметр со-

ставляет 5 мс. Поддиапазонный режим при-

Голос абонента

меняется в системе GSM и видеотелефонах.