Введение к работе
Актуальность проблемы.
Целью диссертационной работы является исследование вопросов оценки качества передачи аналоговых (речевых) сообщений по спутниковым каналам связи в корпоративных сетях спутниковой связи (КССС). КССС - бурно развивающееся в последние годы научное и техническое направление. Особенностью подобных систем является построение комбинированных сетей для крупных корпораций и фирм, имеющих удаленные на большие территории филиалы и подразделения.
Наряду с передачей данных в подобных корпоративных комбинированных сетях остро стоит задача повышения качества передачи аналоговой информации при одновременном уменьшении доли спектра , выделяемого для этих целей. Среди аналоговых видов информации наибольшее распространение получила передача речевых сообщений. Проблеме качества передачи речевых сообщений по каналам связи посвящены фундаментальные работы А.И.Величкшга, Сапожкова М.А., Вемяна В.Н., Покровского Н.Б., Назарова М.В.,Прохорова Ю.Н., Рабинера Л.Р.,Шафера Р.Б. и др. На современном этапе развития техники передачи аналоговой информации решение этой проблемы проходит по пути применения существующих и разработки совершенно новых алгоритмов сжатия речи.
Учитывая составной характер канала связи, включающего как одну из компонент - спутниковый радиоканал, задача оценки качества речи еще более усложняется.
На основании вышеизложенного можно считать, что задача оценки качества передачи аналоговых ( речевых) сообщений в цифровой форме по спутниковым каналам связи в корпоративных системах связи - является актуальной.
Целью диссертационной работы является разработка научно обоснованных методов оценки качества передачи речевых сообщений в корпоративных сетях спутниковой связи , а также разработка рекомендаций по их эффективному использованию в народном хозяйстве и бизнесе
В соответствии с этим, были поставлена и решена следующая основная задача.
Разработка универсальной, точной и простой методику аналитической оценки качества передачи речи в корпоративных спутниковых сетях связи на основе выбора адекватных моделей речевого сообщения, цифрового канала, пропускной способности и характеристик помех канала свя-
зи, активности источников, шумов квантования и дискретизации, методов восстановления.
Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием методов теории вероятностей случайных процессов, математической статистики, теории статистического анализа временных рядов, статистической радиотехники,~математического моделирования наЭВМг—
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в ней впервые:
Проведен статистический анализ помех и мешающих воздействий на входе приемных устройств спутниковой связи VSAT показывает, что они носят явно выраженный негауссовский коррелированный характер.
Показано, что при кратковременном анализе речевых сообщений необходимо учитывать нестационарность речевого сообщения, что достигается сегментацией обрабатываемой реализации , в результате чего предложен. алгоритм выделения в потоке отсчетов речевого сигнала окон, относящихся к одному из трех состояний : пауза -Р; гласный сигнал - V; согласный сигнал -N; а также показана необходимость оценки следующих статистических характеристик:
ПРВ длин интервалов состояний речевого сигнала Р, N, N;
ПРВ мгновенных значений речевого сигнала в каждом из состояний N,V;
Матриц переходных вероятностей для потока окон Р, N, N ;
ПРВ длин интервалов микропауз внутри окон Р, N, N Р, N, N и матриц переходов состояний речевого сигнала по отсчетам.
Показано, что потери достоверности распознавания сигналов при воздействии негауссовских помех могут быть значительными. По мере уменьшения негауссовской компоненты с полосовым спектром потери достоверности уменьшаются
Показано , что в случае малых ОСП, характерных для работы VSAT структура тракта обработки канального сигнала может быть оптимизирована с использованием теории асимптотически оптимального приема. В этом случае структура тракта обработки дополняется блоками нелинейной обработки, характеристика которых определяется ПРВ помех.
С увеличением уровня негауссовской составляющей ее влияние на уровень ОСШсп возрастает и может достигать в пороговой области 2дБ.
Показано, что влияние негауссовской составляющей возрастает с увеличением числа уровней квантования, а применение кодирования сигналов в условиях негауссовских помех , позволяет получить энергетический выигрыш по сравнению со случаем, когда кодирование не используется .
Предложена методика анализа разборчивости речи методом ускоренного статистического моделирования и увеличения объема анализируемо-
го потока окон путем генерации потока окон и их характеристик, используя матрицы переходных вероятностей
На защиту выносятся:
Методика кратковременного анализа статистические характеристик речевых сообщений, отражающих динамику изменения состояний речевого сообщения.
Результаты статистического анализа речевых сообщений, включая: характеристики распределения длин интервалов, соответствующих паузам, вокализованным и невокализованным участкам речевых случайных процессов, ПРВ мгновенных значений для каждого из состояний, матрицы усредненных переходных вероятностей из состояния в состояние; оценки переходных и финальных вероятностей состояний P,V,N для потоков окон, отражающих процесс группирования состояний.
Алгоритмы и результаты оценки достоверности передачи дискретных сигналов в каналах VSAT в случае негауссовских помех и применении помехоустойчивого кодирования, а также влияние ошибок в канале связи на качество восстановления речевого сообщения на приемной стороне;
Аналитические соотношения для оценки погрешностей восстановления при различных аппроксимациях энергетического спектра речевого сообщения и характеристик интерполирующего фильтра;
Методика анализа разборчивости речи методом ускоренного статистического моделирования и увеличения объема анализируемого потока окон путем генерации потока окон и их характеристик, используя матрицы переходных вероятностей, определяющих марковскую модель речевого сигнала, позволяющаяі||Погоучнть[|Оценнщцобвічно!|ИСпсхльзуемьіе при объективных методах анализа качества тракта переда Использование результатов работы.
Диссертационная работа выполнялась в рамках госбюджетной НИР МГУ С в течение 1997-1999 гг. Результаты исследований использованы в курсе « Радиотехнические системы » Государственной академии сферы быта и услуг (МГУ С) , что подтверждается соответствующими актами о внедрении.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:
на Межвузовской научно - технической конференции «Проблемы повышения качества и эффективности в сфере сервиса» (Москва, 1997 г.); на Межвузовской научно - технической конференции «Техника и технология сервиса» (Москва, 1997 г.);
на совместном заседании кафедр ГАСБУ «Компьютерный сервис» и «Радиотехника и радиотехнические системы и устройства» (Москва, 1998г.)
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы,
включающего 99-наименований. Работа изложена на—183- страницах ма-
шинописного текста, содержит 37 рисунков и 18 таблиц. В приложениях, объемом 45 страниц, содержатся программы и результаты математической обработки экспериментальных данных.
