- •Глава 1. Механизмы речевого общения 2
- •Глава 1. Общие положения и терминология 26
- •Глава 3. Преобразование речи в цифровую форму 76 предисловие
- •Глава 1. Механизмы речевого общения
- •1.1. Речь
- •1.1.1 Общие сведения
- •1.1.2 Спектр речи
- •Речевой сигнал.
- •1.1.3 Спектр формант
- •Форманты
- •1.1.4 Амплитудное распределение. Динамический диапазон. Пик-фактор.
- •1.1.5 Распределение формант
- •1.1.6 Временные характеристики речи
- •1.1.7 Распределение уровней речи перед ртом говорящего
- •1.2 Слух
- •1.2.1 Общие сведения
- •1.2.2 Пороги слышимости
- •1.2.3 Логарифмическая ширина критической полосы слуха
- •1.2.4 Маскировка звуков
- •1.2.5 Адаптация слуха
- •Адаптация
- •1.2.6 Биноуральный эффект
- •1.2.7 Громкость звука
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •Литература к главе 1.
- •Глава 2. Местные аналоговые телефонные системы
- •2.1.Общие сведения
- •2.2.Телефонные аппараты с микротелефонными трубками
- •2.2.1.Разговорная схема
- •2.3.Микрофоны
- •2.3.1. Назначение
- •2.3.2. Характеристики
- •2.3.3. Нелинейные искажения
- •2.3.4. Шумы
- •2.4.Телефоны
- •2.4.1. Назначение
- •2.4.2. Характеристики
- •.2.5.Микротелефонные трубки
- •2.5.1. Назначение
- •2.5.2. Основные параметры
- •.2.6.Частотные характеристики передачи и приема та
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •Литература к главе 2.
- •Глава 1. Общие положения и терминология
- •1.1. Оконечные устройства, системы передачи и коммутации
- •Организации по разработке стандартов в области электросвязи.
- •1.2.Аналоговая телефонная сеть
- •1.2.1. Иерархия сети
- •1.2.2. Системы коммутации
- •Электромеханические системы коммутации.
- •Управление по программе.
- •1.2.3. Системы передачи
- •Воздушная линия связи.
- •Кабельные пары.
- •Двухпроводная и четырехпроводная передача.
- •Переход с двухпроводной цепи на четырехпроводную.
- •Дуплекс и полудуплекс.
- •1.2.7. Факторы, влияющие на качество передачи
- •Затухание сигнала.
- •Помехи.
- •. Искажения.
- •Эхо и самовозбуждение.
- •1.2.8. Уровни мощности
- •1.2.9. Сигнализация
- •Функции сигнализации.
- •Внутриканальная сигнализация.
- •Межстанционная сигнализация по общему каналу.
- •1.2.10.Устройства сопряжения
- •Устройство сопряжения абонентского шлейфа (абонентский комплект).
- •1.2.11. Специальные виды обслуживания
- •Передача данных.
- •1.3. Введение в цифровую связь
- •1.3.1. Преобразование речи в цифровую форму
- •1.3.2. Временное группообразование
- •Иерархия систем с временным группообразованием.
- •1.3.5.Цифровая коммутация
- •1.3. Цифровые телефонные сети
- •1.3.1. Преимущества цифровых сетей передачи речи
- •Простота группообразования
- •Простота сигнализации
- •Использование современной технологии
- •Цифровая обработка сигналов.
- •Интеграция систем передачи и коммутации
- •Возможность работы при малых значениях отношения сигнал-шум (помеха)
- •Регенерация сигнала
- •Приспосабливаемость к другим видам обслуживания
- •Возможность контроля рабочих характеристик
- •Простота засекречивания
- •1.3.2. Недостатки цифровых сетей передачи речи
- •Расширение полосы частот
- •Аналого-цифровое преобразование
- •Необходимость временнби синхронизации
- •Топологические ограничения группообразования
- •Несовместимость с существующими аналоговыми устройствами
- •1.4. Экономические аспекты
- •Заключение
- •3.1. Классификация алгоритмов кодирования речи
- •3.1.1. Прямое аналого-цифровое преобразование
- •3.1.2. Эффективное кодирование речи
- •3.1.3. Моделирование речеобразующего аппарата человека
- •3.1.4.Адаптивные кодеки
- •3.1.5. Синтезаторы речи
- •3.1.6. Ортогональное преобразование речевого сигнала
- •3.2. Алгоритмы кодирования
- •3.2 Импульсно-кодовая модуляция
- •3.2.1 Шум квантования
- •3.2.2 Шумы незагруженного канала
- •3.2.3 Импульсно-кодовая модуляция с равномерным квантованием
- •3.2.4 Компандирование
- •3.2.5 Кодирование с простой линеаризацией
- •3.2.6 Адаптивная регулировка усиления
- •3.3 Избыточность речи
- •3.3.1 Неравномерное распределение амплитуд
- •3.3.2 Корреляция между дискретами
- •3.3.3 Корреляция, связанная с периодичностью в сигнале
- •3.3.4 Корреляция между периодами основного тона
- •3.3.5 Избыточность, связанная с неактивностью речи
- •3.3.6 Неравномерный усредненный спектр
- •3.3.7 Кратковременный спектр
- •3.4 Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция
- •3.4.1 Варианты реализации дикм
- •3.4.2 Предсказание более высокого порядка
- •3.5 Дельта-модуляция
- •3.5.1 Перегрузка по крутизне
- •3.5.2 Линейная дельта-модуляция
- •3.5.3 Слоговое компандирование
- •3.5.4 Адаптивная дельта-модуляция
Цифровая обработка сигналов.
Впредыдущих разделах основное внимание было обращено на преимущества использования цифровых систем передачи и коммутации. Другая многообещающая область применения цифровых схем — это область обработки сигналов. Обработкой сигналов чаще всего называют такие операции над сигналами, при которых улучшаются или трансформируются их характеристики. Цифровой обработке могут подвергаться как аналоговые, так и цифровые сигналы. Наиболее общими примерами обработки сигналов являются усиление, коррекция, модуляция и фильтрация.
Цифровая обработка сигналов (ЦОС) предполагает использование арифметических и логических цифровых схем для обработки сигналов, представленных в цифровом виде. Иногда обработка аналого-
Рис. 2.1. Цифровая обработка аналогового сигнала:
УЦОС — устройство цифровой обработки сигнала
вых сигналов, ведется цифровыми методами, тогда они предварительно преобразуются в цифровую форму. После обработки цифровое представление обработанного сигнала преобразуется в аналоговое. Рассмотренные операции иллюстрирует рис. 2.1. В качестве примера Применения цифровой обработки при реализации функций, которые анее были реализованы аналоговыми средствами, можно привести вспознавание сигналов при тастатурном наборе, разделение сиг-Ьлов при группообразовании с ЧРК в трансмультиплексорах (эти |опросы рассматриваются в гл. 5) и выделение данных в высоко-|коростных (14,4 кбит/с) модемах для телефонных каналов. Основные преимущества обработки сигналов цифровыми методами пере-1ислены в табл. 2.1.
Таблица 2.1. Преимущества цифровой обработки сигналов
Воспроизводимость
Невосприимчивость цифровых устройств к малым помехам и паразитным влияниям означает, что их можно выпускать с постоянными рабочими характеристиками, требуя точной регулировки.
Программируемое^
Одна базовая структура с изменяемым алгоритмическим или параметрическим •«писанием в цифровой памяти может быть использована для обработки сигналов |).i ишчного типа.
Совместное использование
Одно устройство цифровой обработки сигналов может быть использовано для ||Ч1|)аботки многих сигналов благодаря запоминанию промежуточных результатов |клл<дого процесса в запоминающем устройстве (ЗУ) с произвольной выборкой и |шч1аботке последовательности сигналов некоторым циклическим способом в режиме ||i.i >деления времени.
Автоматический контроль
Поскольку на входах и выходах устройства цифровой обработки сигналов ис-ци.'|ьзуются цифровые данные, то проверку правильности работы устройства можно | |"уществлять стандартным путем, сравнивая реакцию на его выходе на некоторую готовую последовательность данных, записанных в ЗУ.
Униве реальность
Поскольку цифровая обработка сигналов реализуется цифровыми логическими | \ омами, то процесс обработки может включать много различных функций, реализация спорых в аналоговой форме могла бы оказаться невозможной или непрактичной.
Примерами операций, связанных с обработкой сигналов на телефонной сети и реализуемых более эффективно при цифровой обработке, являются: обнаружение (генерация) определенных частот, подавление эха ', усиление (ослабление), коррекция, фильтрация, компандирование2, а также преобразование различных форматов кодирования речевых сообщений.
Важно подчеркнуть, что под цифровой обработкой сигнала в этом контексте понимается скорее метод, используемый для улучшения, видоизменения или другого преобразования формы сигнала (в цифровом представлении). В другом контексте под обработкой сигнала понимают обработку сигналов управления сети связи управляющими процессорами систем коммутации. В последнем случае речь идет о логической обработке сигналов, а не о преобразовании формы сигнала в обычном смысле.