Тема №1: Передача непрерывных сообщений

1.1. Передача речевых сообщений

Основным видом непрерывных сообщений передаваемых в системах радиосвязи являются речевые сообщения.

Речь представляет собой непрерывный случайный процесс, образованный следующими друг за другом звуками. Звуки речи образуются в результате прохождения воздушного потока из легких через голосовые связки, полость рта и носа.

Средняя по времени спектральная плотность речевого процесса , определенная экспериментально, показана на рис.1.1 в логарифмическом масштабе. Она достигает своего максимума на частоте примерно 500 Гц. Ширина спектра на уровне 0,5 составляет около 300 Гц.

Возможные способы передачи речи делятся на три группы: способы непосредственной передачи речевого процесса, параметрические и фонемные способы.

Непосредственная передача речевого процессаможет осуществляться по аналоговым, импульсным или цифровым каналам связи. В аналоговых каналах связи сигналом является гармоническое высокочастотное колебание, один из параметров которого (амплитуда, частота или фаза) изменяется по закону речевого сообщения.

Рис.1.1. Спектральная плотность речи

При передаче речевых сообщений возникает необходимость упростить каналы связи. С этой целью до ввода в канал производится преобразование речевого процесса, называемое компрессией. Компрессия достигается непосредственными методами или методами функционального преобразования.

К методам непосредственной компрессии относятся:

амплитудная компрессия (сжатие динамического диапазона речевого сигнала);

частотная компрессия (уменьшение ширины частотного спектра);

временная компрессия (уменьшение длительности передаваемого звука).

Амплитудная компрессияпредставляет сжатие динамического диапазона речевого сообщения на передающей стороне. На приемной стороне выполняется восстановление (экспандирование) динамического диапазона речевого сообщения. Объединениекомпрессораиэкспандераназываетсякомпандером. Компандеры подразделяются на инерционные и безынерционные. К первым относятся схемы автоматической регулировки усиления (АРУ), ко вторым - амплитудные ограничители.

Примером частотной компрессииявляется ограничение спектра телефонных речевых сигналов, передаваемых по линии связи (используется полоса частот от 300 до 3400 Гц). При этом, с одной стороны, сокращаются энергетические затраты на передачу информации по каналам связи и увеличивается отношение сигнал-шум (за счет уменьшения шумовой полосы частот), с другой - ухудшается звучание речи.

Временное ограничениеречи. Для понимания звука не обязательно передавать его в течение всего интервала времени, которое он занимает в сообщении (длительность отдельных звуков достигает 200...300мс). Можно вырезать половину или даже более от общей длительности речи и сохранить высокую разборчивость.

Параметрические системы связиоснованы на замене речи ее параметрами, которые и передаются по линии связи. Параметры выбираются медленно меняющимися во времени, чтобы при передаче таких параметров требовалась более узкая полоса частот, чем для передачи самой речи (например, в вокодерах может передаваться уровень спектральной плотности речи в определенных полосах частот).

Фонемные системы связиоснованы на распознавании звуков речи и передаче по каналу связи цифровых сигналов, соответствующих этим звукам (могут использоваться для обмена речевой информацией с ЭВМ).

Качество телефонной связи характеризуется разборчивостью речи, которая включает разборчивость звуков, слов и фраз. Авиационные системы телефонной связи должны обеспечивать качество телефонной связи не ниже третьего класса (понимание речи с напряжением внимания без переспросов и повторения, количество правильно принятых звуков составляет 78 - 84 % от количества переданных).