Содержание к диссертации
Стр.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1.
Анализ существующих методов контроля
качества передачи сигналов звукового вещания
(СЗВ) по каналам связи 13
1. Структура СЗВ 13
11. Структура и статистические характеристики СЗВ 13
1.2. Спектральные характеристики сигналов
звукового вещания 26
Числовые методы оценки мгновенной частоты и
амплитудного спектра СЗВ 29
2. Анализ методов контроля качества передачи СЗВ 37
3. Обоснование необходимости разработки
усовершенствованного объективного метода оценки
качества передачи СЗВ 41
Выводы по разделу 1 42
Глава 2.
Разработка методики объективной оценки качества
передачи СЗВ 44
2.1. Обобщённый критерий эффективности оценки различных
методов контроля оценки качества передачи СЗВ 44
2.2.
Выбор интегрального критерия оценки качества передачи
СЗВ по каналам связи 46
2.3. Численные методы определения интегральной
оценки качества передачи сигналов звукового
вещания , 59
„ . Развитие методики объективной оценки качества
передачи речевой информации 63
Выводы по разделу2 70
Глава 3.
Возможности технической реализации метода объективной
оценки качества передачи СЗВ 72
3.1. Размещение устройства оценки качества передачи
(УОКП) СЗВ 72
-
Разработка математической модели УОКП 76
-
Разработка алгоритма работы УОКП 90
Выводы по разделу 3 95
Глава 4.
Экспериментальные исследования работоспособности
метода объективной оценки качества передачи СЗВ
с помощью имитационного моделирования 97
4.1. Разработка математической основы имитационной
модели 97
4.2. Программная реализация метода объективной
оценки качества передачи СЗВ 107
4.3. Анализ результатов машинного моделирования 111
Выводы по разделу 4 116
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 118
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 120
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Программа имитационной модели,
предназначенной для оценки качества передачи СЗВ 126
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Программа модели канала связи 137
*
Список сокращений
ЗС - звуковой сигнал
ЗВ — звуковое вещание
СЗВ - сигнал звукового сопровождения
СПМ - спектральная плотность мощности
МСЭ — Т - международный союз электросвязи по телефонии
МСЭ - Р - международный союз электросвязи по радиовещанию
МСП - многоканальные системы передачи
УОКП - устройство оценки качества передачи
ИАСЗ В — источник акустического сигнала звукового вещания
КС- ПС - преобразователь канального сигнала в первичный сигнал
ПС - КС - преобразователь первичного сигнала в канальный сигнал
КДС - корреляционный детектор СЗВ
ТВ - телевизионное вещание
РРЛ - радиорелейные линии
БИС - большие интегральные схемы.
Введение к работе
Актуальность темы.
Развитие телекоммуникационных систем является приоритетной задачей мирового сообщества на современном этапе. Приоритетность развития телекоммуникационных систем вытекает из роли, которую они играют сегодня в экономике и промышленности, науке и культуре, строительстве и т.д., образуя информационную инфраструктуру, объединяющую людей во всём мире.
Эта инфраструктура не только неограниченно расширяет сенсорные и речевые возможности людей, позволяя им общаться в любом месте, в любое время, но и усиливает их интеллектуальные возможности, а также создает новые виды услуг.
Современные телекоммуникационные системы и сети явились синтезом развития двух, исходно независимых сетей - сетей связи и вычислительных сетей. Все современные сети строятся на основе применения новых электронных систем уплотнения и коммутации, поэтому цифровизация является решающей в переходе к современной сети связи. Как известно, в понятие цифровизации сети электросвязи вкладывается создание возможностей передачи и распределения любых информационных потоков цифровыми методами. Отсюда, степень цифровизации сети может быть выражена через значения удельного веса информационных потоков, передаваемых цифровыми методами, в общем объеме этих потоков. От степени цифровизации зависит возможность развития полностью цифровых сетей, создающих для пользователей новые виды услуг.
Естественно, чем выше степень цифровизации, тем больше возможностей у пользователей для получения этих новых услуг, тем большими объемами информации они могут обмениваться.
К настоящему времени цифровая передача сигналов звукового вещания (ЗВ) получила широкое распространение. Построением аппаратуры передачи сигналов ЗВ и организацией сетей цифровых каналов ЗВ занимаются в большинстве стран. Междугородная сеть распределения программ ЗВ полностью перестраивается на использование техники цифровой передачи во многих странах. Впервые в мире на цифровых трактах каналы ЗВ были введены в эксплуатацию в СССР в 1967 г. с помощью аппаратуры ИКМ-12. Цифровая передача сигналов ЗВ в широком объеме использовалась во время проведения Олимпиады-80 в Москве. Репортажи со спортивных объектов передавались по цифровым каналам. Сеть ЗВ практически охватывает всю территорию нашей страны. В настоящее время важным направлением является развитие сети стереофонического ЗВ, причем вместе с повышением качества передачи необходимо улучшать экономические показатели каналов и трактов ЗВ. Передача сигналов З В в цифровой форме позволяет решить эти задачи. Цифровые системы передачи сигналов ЗВ интенсивно внедряются на сетях большинства развитых стран.
В Великобритании подача программ на радиоцентры повсеместно осуществляется в цифровой форме в основном по кабельным трактам вторичной цифровой системы передачи. В Японии организована сеть распределения стерео программ по цифровым трактам, охватывающая основные города страны (до 50-ти городов). Аналогичные сети созданы и эксплуатируются в Норвегии, и Нидерландах. Эти сети основаны на уплотнении цифровыми сигналами ЗВ аналоговых стволов РРЛ и обеспечивают распределение программ из центра и обмен программами между студиями. В России данной проблемой занимались такие учёные, как: ГоронИ.Е., Сапожков М.А., Ефимов А.П., Попов О.Б. и др.
Широкое и интенсивное развитие цифровой передачи сигналов ЗВ связано с хорошо известными преимуществами цифровых методов передачи аналоговых сигналов. При передаче сигналов ЗВ, в связи с высокими требованиями к качеству передачи, эти преимущества проявляются наиболее отчётливо, особенно для стерео сигналов.
Отметим основные из этих преимуществ. Высокая помехоустойчивость цифровой передачи позволяет организовать высококачественную передачу сигналов ЗВ по линиям, имеющим сравнительно низкие качественные показатели, например по симметричным парам кабелей ГТС, в том числе кабелей с бумажной изоляцией, по линиям, образованным в отдельных участках полосы частот группового тракта аналоговых РРЛ. Многопарные кабели ГТС, используемые для передачи телефонных сигналов в тональном спектре частот, как правило, трудно применять для образования высококачественных каналов ЗВ в тональном диапазоне частот. В то же время цифровые методы позволяют передавать по одной паре кабеля до шести сигналов ЗВ и обеспечивать при этом качество, удовлетворяющее наиболее высоким современным требованиям. Цифровые методы передачи сигналов ЗВ позволили увеличить эффективность использования стволов аналоговых РРЛ путём передачи цифровых сигналов в полосе частот группового спектра выше полосы ТВ сигнала. Этот участок спектра ранее не использовался для образования сравнительно большого числа высококачественных каналов ЗВ. На спутниковых линиях связи в стандартном спутниковом стволе с помощью цифровых методов передачи можно организовать значительно больше каналов ЗВ, чем аналоговыми методами, так как практически исключаются нелинейные переходные помехи.
Отсутствие влияния протяжённости линейного тракта на качество передачи. Качество передачи сигналов ЗВ определяется только оконечным каналообразующим оборудованием и практически не зависит от протяженности линейного тракта, числа цифровых транзитов, коммутации и обработки цифрового сигнала.
Высокая стабильность параметров каналов, вытекающая из предыдущих свойств, определяет простоту эксплуатации каналов ЗВ, поскольку обычно не требуется настроек и регулировок в процессе эксплуатации.
Значительное увеличение гибкости при построении сети каналов ЗВ, связанное с практически неограниченным числом цифровых транзитов, простотой цифрового выделения и ввода сигналов ЗВ, простотой коммутации в интегральной цифровой сети связи. В перспективе открывается возможность создания полностью цифровых каналов, не имеющих НЧ транзитов.
Значительное увеличение возможностей обработки сигналов ЗВ, представленных в цифровой форме. Цифровое представление сигнала позволяет осуществлять весьма слолшые операции для различных преобразований сигнала, например для устранения избыточности. При формировании программ в аппаратн о-студи иных комплексах сравнительно просто осуществляются различные алгоритмы обработки: реверберация, микширование и т. п. Поэтому даже при аналоговом формировании, программ в студиях стремятся перевести сигнал в цифровую форму для проведения указанной выше обработки. Цифровое представление сигнала ЗВ обеспечивает также возмоленость практически неограниченной по длительности консервации программ и тиражирования записей.
Упрощение эксплуатации каналов, которое помимо указанной выше стабильности параметров связано с уменьшением числа контролируемых параметров. В пунктах цифрового транзита сигналов ЗВ практически приходится контролировать только наличие сигнала и достоверность его передачи. При этом переключение трактов не требует проведения измерений и контроля параметров. Упрощается автоматизация процессов управления и контроля, а также ремонт аппаратуры.
Значительно упрощается процесс производства цифровой аппаратуры ЗВ по сравнению с производством аналоговой аппаратуры. Это особенно относится к высококачественной аппаратуре ЗВ, производство которой в настоящее время связано с большими трудозатратами. Использование цифровых микросхем позволяет удешевить изготовление, существенно уменьшить габариты, повысить надёжность аппаратуры.
Открываются большие возможности усовершенствования аппаратуры в связи с появлением новых типов цифровых БИС, микропроцессоров и т. п. Так как передача сигналов ЗВ происходит на большие расстояния, то появляется необходимость контроля качества передачи этой информации. Качество передачи звуковой информации по каналам связи оценивается различными методами (субъективными и объективными). Существующие субъективные методы оценки качества, с точки зрения автоматизации процесса контроля, обладают следующими недостатками: необходимость привлечения многочисленной тренированной артикуляционной бригады операторов и аудиторов; трудоемкость и длительность проведения измерений и обработки полученных результатов; необходимость в специально оборудованных помещениях с малым уровнем шума; необходимость прерывания связи на время проведения испытаний и др. Поэтому, актуальным является совершенствование существующих субъективных методов оценки качества передачи звуковой информации, а также разработка нового объективного метода оценки качества передачи сигналов звукового вещания и сигналов звукового сопровождения телевидения, имеющего повышенную точность оценки и возможность контроля без перерыва связи.
В данной работе сделана попытка изложить основные методы, используемые для оценки качества передаваемых сигналов ЗВ и спроектировать устройство, которое на практике реализует данную задачу.
Цель и задача работы. Целью диссертационной работы является создание усовершенствованного объективного метода оценки качества передачи сигналов звукового вещания и звукового сопровождения телевидения по каналам связи и рассмотрение возможности его технической реализации.
Задачами исследований являются:
