- •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
Простота засекречивания
Хотя для большинства абонентов телефонной связи потреб) i'« 11 засекречивании речевой информации невелика, тем не мспо i легкость, с которой можно осуществлять скремблирование и дспi"iблирование цифрового потока [12], означает, что цифровая 'i Предоставляет дополнительные возможности тем абонентам,koi< i"" Заинтересованы в засекречивании своих разговоров. Вii|»iiiiir" Положность этому аналоговую речь зашифровать значительно 11iНее и к тому же такое шифрование не столь надежно, какiii'iЗасекречивании цифровой речи. Для наиболее полного знаком 'i1' |с методами засекречивания аналоговой речи читателя можно .и" |слать к литературе [13]. Как уже ранее отмечалось, имени»irii|можность засекречивания речевой информации, предстанлтн"! |р цифровой форме, привлекает внимание военных.
1.3.2. Недостатки цифровых сетей передачи речи
Первая часть этой главы была посвящена рассмотрению <" п.ш | пых технических преимуществ, которые могут быть получены и inii]. ровой сети. Чтобы сделать обсуждение более объективным, и иг разделе дадим обзор основных технических недостатков, снячпптг с построением цифровой сети. Ниже перечислены эти нс дог г и i. и
1. Расширение полосы частот.
2. Необходимость аналого-цифрового и цифро-аналогового преобрачошчши
3. Необходимость временной синхронизации.
4. Топологические ограничения группообразования.
5. Несовместимость с существующим аналоговым оборудованием.
Расширение полосы частот
В кратком введении в цифровое преобразование речи, сделанном в гл. 1, было указано, что передача отсчетов аналоговых сигналов требует полосы частот, ширина которой не больше полосы исходного сигнала (по крайней мере, теоретически). Расширение полосы при прохождении цифровых сигналов происходит в связи с тем, что отсчеты представляются в виде двоичных кодовых комбинаций, при передаче которых каждый бит кодовой комбинации отображается отдельным импульсом. Таким образом, система Т1 занимает примерно в 8 раз более широкую полосу частот, чем 24 аналоговых канала, поскольку каждый отсчет аналогового сигнала представляется восьмибитовым кодовым словом. На практике обычно требуется несколько большая полоса частот.
На некоторых участках существующей сети связи, таких, например, как абонентские линии, расширение полосы частот не является каким-то недостатком, поскольку имеющаяся полоса частот используется неполностью. В системах междугородной связи полоса частот оказывается важным показателем, поэтому цифровые системы могут стать неэффективными в отношении числа каналов, которые они позволяют организовать. Однако, как уже было ранее отмечено, цифровые системы способны иногда работать при более высоких уровнях шума и переходных помех, особенно в условиях высокой нагрузки, когда переходные помехи велики и становятся, по существу, основным ограничивающим фактором [II].
В исключительно чистых средах передачи, таких, например, как коаксиальный кабель, шум и внешние мешающие воздействия минимальны, и аналоговые системы являются более приемлемыми. Таким образом, при раздельном рассмотрении может оказаться, что междугородные системы передачи целесообразнее было бы строить на базе аналоговых систем. Выбор цифровых систем передачи в таких случаях может быть более предпочтительным лишь тогда, когда исключение любой аналоговой подсистемы диктует полностью цифровая сеть.
Расширение полосы частот, возникающее в результате перехода к цифровому представлению речевого сигнала, непосредственно зависит от вида используемого кода или вида модуляции. Допуская большую степень усложнения оборудования модуляции (демодуляции), можно обеспечить большую скорость передачи двоичных символов при данной ширине полосы частот. Более высокая эффективность системы обеспечивается, главным образом, за счет увеличения числа уровней в линейном коде.
Однако при ограниченной мощности передачи расстояние между уровнями дискретных сигналов в приемнике сильно уменьшается. Таким образом, передаваемый сигнал теряет устойчивость к шумам и другим мешающим воздействиям, поскольку теперь он имеет более низкую информационную плотность. В гл. б приведен обзор способов модуляции и соответствующих требований к полосе частот и мощности передаваемых сигналов.