[發(fā)明專利]語音信號(hào)字符化編碼控制的可變重頻激光調(diào)制方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611145301.9
• 申請(qǐng)日: 2016-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN106788762A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何寧;顧劍飛;蔣紅艷;譚智誠(chéng);廖欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/50
• 分類號(hào): H04B10/50;H04B10/516;H04B13/02;G10L15/26
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司45107
• 代理人: 陳躍琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光通信技術(shù)領(lǐng)域，適用于大氣和水下環(huán)境進(jìn)行語音信號(hào)的激光傳輸，具體涉及一種語音信號(hào)字符化編碼控制的可變重頻激光調(diào)制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，利用光載波的通信技術(shù)因其具有快速響應(yīng)、抗電磁干擾、移動(dòng)性強(qiáng)、以及可靠性高等特點(diǎn)，而在進(jìn)行數(shù)據(jù)、圖像傳輸?shù)能娪煤兔裼玫阮I(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。在戰(zhàn)時(shí)(野外)及特殊環(huán)境(水下)環(huán)境下，為快速建立通信鏈路，及時(shí)進(jìn)行指揮控制，通過語音方式傳輸指令信息是最有效的手段，它具有極高的實(shí)時(shí)性和可靠性。然而，目前利用光調(diào)制實(shí)現(xiàn)語音傳輸?shù)姆绞剑捎趥鬏數(shù)恼Z音信號(hào)的信息需進(jìn)行壓縮編碼，因而技術(shù)實(shí)現(xiàn)大多采用復(fù)雜的語音識(shí)別和復(fù)雜的數(shù)字化處理過程，占用較大的通信帶寬資源，這樣采用大功率激光器無法保證語音信息的實(shí)時(shí)傳輸，使激光調(diào)制能量和傳輸距離受限。可見，現(xiàn)有激光調(diào)制實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)語音數(shù)字化傳輸?shù)姆绞讲贿m應(yīng)軍事及特殊環(huán)境下語音傳輸?shù)囊蟆?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有激光調(diào)制過程中存在的語音信號(hào)識(shí)別和數(shù)字化處理復(fù)雜、對(duì)激光器的大功率高重頻發(fā)射與能量矛盾、以及信息實(shí)時(shí)傳輸無法保證等問題，提供一種語音信號(hào)字符化編碼控制的可變重頻激光調(diào)制方法和系統(tǒng)。

為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

語音信號(hào)字符化編碼控制的可變重頻激光調(diào)制方法，包括如下步驟：

步驟1、采集語音信息，并對(duì)語音信息進(jìn)行語意特征識(shí)別、相似度匹配和字符化編碼；

步驟2、對(duì)步驟1輸出語音信息進(jìn)行分幀處理，并將語音信息字符化代碼分插到不同重頻組成串行幀結(jié)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖激光器的ASK調(diào)制；

步驟3、將步驟2輸出的語音信息從不歸零碼轉(zhuǎn)換為歸零碼，并驅(qū)動(dòng)激光器；

步驟4、激光器受控于可變重頻串行輸出脈沖信號(hào)，并以ASK激光調(diào)制方式發(fā)射激光。

上述步驟1的具體過程為：

步驟1.1、對(duì)采集的非特定人語音信息進(jìn)行識(shí)別預(yù)處理，根據(jù)識(shí)別的語意轉(zhuǎn)換為漢語拼音；

步驟1.2、將步驟1.1所得的漢語拼音與訓(xùn)練模板中的漢語拼音進(jìn)行相似度匹配，將匹配結(jié)果在語音庫中查找對(duì)應(yīng)的漢語拼音所對(duì)應(yīng)的漢字；

步驟1.3、將步驟1.2所得的漢字按照ASCII編碼以字節(jié)形式輸出TTL電平的字符型代碼，完成語音信號(hào)字符化，并將字符化編碼的語音信息串行輸出。

上述步驟1.3中，每個(gè)漢字和字符按照字節(jié)編碼，其碼型為不歸零的TTL串行結(jié)構(gòu)形式，采用上位機(jī)作為數(shù)據(jù)指令輔助手段，將字符型數(shù)據(jù)代碼串行輸出。

上述步驟2中，信息字符化代碼每8位二進(jìn)制代碼與起始位和停止位構(gòu)成一幀；每一幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為11位，其中幀的起始位為2位、幀的數(shù)據(jù)位設(shè)置為8位、幀的停止位為1位。

上述步驟2中，幀的起始位的2位導(dǎo)行碼的間隔為每幀的基頻，通過設(shè)定該基頻每幀長(zhǎng)度依據(jù)重頻要求進(jìn)行變化。

上述步驟4中，激光器采用上升沿觸發(fā)。

實(shí)現(xiàn)上述方法的語音信號(hào)字符化編碼控制的可變重頻激光調(diào)制系統(tǒng)，包括語音信號(hào)識(shí)別與字符化處理模塊、可變重頻編碼模塊、碼型轉(zhuǎn)換與激光驅(qū)動(dòng)模塊、以及調(diào)Q脈沖激光器；

語音信號(hào)識(shí)別與字符化處理模塊完成語音信號(hào)采集、語意特征識(shí)別、相似度匹配、以及字符化編碼；

可變重頻編碼模塊將字符化編碼輸出的碼元信號(hào)進(jìn)行分幀處理，并將語音信息字符化代碼分插到不同重頻組成串行幀結(jié)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖激光器的ASK調(diào)制；

碼型轉(zhuǎn)換與激光驅(qū)動(dòng)模塊將可變重頻幀碼元從不歸零碼到歸零碼的轉(zhuǎn)換，并通過邏輯電路驅(qū)動(dòng)調(diào)Q脈沖激光器；

調(diào)Q脈沖激光器受控于碼型轉(zhuǎn)換與激光驅(qū)動(dòng)模塊輸出的可變重頻串行輸出脈沖信號(hào)，并以ASK激光調(diào)制方式發(fā)射激光。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)：

1、通過語音識(shí)別技術(shù)，將語音信號(hào)進(jìn)行字符化處理，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)語音信號(hào)數(shù)字化的復(fù)雜過程，降低基帶信號(hào)控制速率，減少通信帶寬資源占用，在信息量傳輸要求不大的場(chǎng)合，保證一定的激光輸出脈沖能量，增強(qiáng)激光通信的實(shí)時(shí)性、有效性和靈活性。

2、通過語音信號(hào)的實(shí)時(shí)控制，采用可變重頻調(diào)制驅(qū)動(dòng)激光發(fā)射技術(shù)有利于通信信息的安全，降低了技術(shù)和設(shè)備復(fù)雜度。

3、具有保密性好、實(shí)時(shí)性高、通信鏈路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，可以運(yùn)用于大氣和水下光通信范疇，在軍事戰(zhàn)場(chǎng)指揮和海洋水下目標(biāo)作業(yè)控制實(shí)際應(yīng)用中有重要價(jià)值。

附圖說明

圖1為語音控制的可變重頻激光調(diào)制系統(tǒng)框圖。

圖2為語音信號(hào)字符化過程原理框圖。