8.7. Параметрическое компандирование речевых сигналов

Речевой сигнал как процесс, протекающий во времени, характеризуется рядом параметров, которые также являются функциями времени. Параметры, описывающие речевой сигнал, изменяются значительно медленнее, чем процесс в целом. Если по каналу связи передавать не речевой сигнал, а информацию об описывающих его параметрах, то для этого потребуется канал связи с меньшей пропускной способностью.

Если речевой сигнал представлен в виде совокупности медленно меняющихся параметров, то говорят о его параметрическом компандировании. На базе параметрического командирования строятся вокодерные системы (Voice Coder). Обычно к параметрическим (вокодерным) относят системы, требующие скорость передачи, меньшую 16 кбит/с.

Для выделения и кодирования параметров речевых сигналов используются сложные алгоритмы цифровой обработки сигналов. Как правило, чтобы обеспечить меньшую скорость передачи, примененяют более сложные алгоритмы, т.е. более производительные процессоры.

Для обеспечения совместимости вокодерных устройств организациями стандартизации в области телекоммуникаций установки ряд стандартов (табл.8.1).

Качество передачи сигнала методами параметрического компандирования зависит как от вида применяемого алгоритма, так и от используемой скорости передачи. Качество передачи речевого сигнала оценивается различными субъективными методами, основанными на усреднении оценок, данных различными группами слушателей. Зависимость средней субъективной оценки (mean opinion score – MOS) от вида алгоритма и скорости передачи показаны на рис.8.14.

Таблица 8.1

Метод кодирования	Скорость передачи, кбит/с	Стандарт	Современные приложения
ИКМ	64	ITU-TG.711	Телефонные сети общего пользования
АДИКМ	32	ITU-TG.726	Телефонные сети общего пользования
LD-CELP	16	ITU-TG.728	Телефонные сети общего пользования
RPE-LTP	13	ETSI GSM	Европейские системы цифровой сотовой связи
VSELP	8	TIA IS54	Системы цифровой сотовой связи США
VSELP	5,6	ETSI полускоро-стной GSM	Европейские системы цифровой сотовой связи
MP-MLQ	4,8...8,0	ITU-TG.723	Системы мультимедиа и видео телефонии

Рис. 8.14. Зависимость средней субъективной оценки от вида алгоритма и скорости передачи

ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

9.1. Особенности построения цифровых систем передачи

Основной тенденцией развития телекоммуникаций во всем мире является цифровизация сетей связи, предусматривающая построение сети на базе цифровых методов передачи и коммутации с помощью цифровых систем передачи (ЦСП) и цифровых систем коммутации. Это объясняется следующими существенными преимуществами цифровых методов передачи перед аналоговыми.

Высокая помехоустойчивость. Представление информации в цифровой форме позволяет осуществлять регенерацию (восстановление) сигналов при передаче их по линии связи, что резко снижает влияние помех и искажений на качество передачи информации.

Слабая зависимость качества передачи от длины линии связи. В пределах каждого регенерационного участка искажения передаваемых сигналов оказываются ничтожными. Длина регенерационного участка и оборудование регенератора при передаче сигналов на большие расстояния остаются практически такими же, как и в случае передачи на малые расстояния. Так, при увеличении длины линии в 100 раз для сохранения неизменным качества передачи информации достаточно уменьшить длину регенерационного участка лишь на несколько процентов.

Стабильность параметров каналов. Стабильность и идентичность параметров каналов (остаточного затухания, частотной и амплитудной характеристик и др.) определяются в основном устройствами обработки сигналов в аналоговой форме. Поскольку такие устройства составляют незначительную часть оборудования ЦСП, стабильность параметров каналов в таких системах значительно выше, чем в аналоговых. Этому способствует также отсутствие в ЦСП влияния загрузки системы на параметры отдельных каналов.

Эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов. При вводе дискретных сигналов непосредственно в групповой тракт ЦСП скорость их передачи может приближаться к скорости передачи группового сигнала. Если, например, при этом будут использоваться временные позиции, соответствующие только одному каналу ТЧ, то скорость передачи будет близка к 64 кбит/с, в то время как в аналоговых системах она обычно не превышает 33,6 кбит/с.

Возможность построения цифровой сети связи. Цифровые системы передачи в сочетании с цифровыми системами коммутации являются основой цифровой сети связи, в которой передача, транзит и коммутация сигналов осуществляются в цифровой форме. При этом параметры каналов практически не зависят от структуры сети, что обеспечивает возможность построения гибкой разветвленной сети, обладающей высокими надежностными и качественными показателями.

Высокие технико-экономические показатели. Передача и коммутация сигналов в цифровой форме позволяют реализовывать оборудование на единых аппаратных платформах. Это позволяет резко снизить трудоемкость изготовления оборудования, значительно уменьшить его стоимость, потребляемую энергию и габариты. Кроме того, существенно упрощается эксплуатация систем и повышается их надежность.

Требования к ЦСП определены в рекомендациях ITU-T серии G.