Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
В информатике широкое применение находят цифровые системы сбора, передачи и обработки информации. Именно такие системы благодаря многим известным преимуществам (высокая помехоустойчивость, возможность многократного воспроизведения информации без ухудшения качества, возможность построения интегральных цифровых сетей и др.) будут способствовать развитию науки и техническому прогрессу в нашей стране и за рубежом.
Главной особенностью дискретных систем передачи, в том числе и цифровых систем передачи речи, является дискретизация речевого сигнала по времени с последующим его восстановлением на приемной стороне. Наиболее просто реализуется регулярная дискретизация. Однако, в настоящее время разработаны и широко используются системы с преднамеренным введением стохастичности в процесс дискретизации для увеличения эффективности передачи. Кроме того, поток отсчетов может стать нерегулярным в процессе функционирования системы, из-за сбоев в ее работе, из-за зашумления каналов, искажения и запаздывания дискретных отсчетов (а при пакетной передаче - пакетов). Перечисленные факторы создают определенные трудности при восстановлении речевого сообщения.
Недостаточная изученность объективных закономерностей процесса передачи и восстановления дискретизированной речи, отсутствие математического аппарата и строгой методики аналитической оценки качества передачи по критериям разборчи-
вости приводят к нерациональному проектированию новых систем, реализующих этот процесс, и препятствуют решению в полной мере задачи их совершенствования.
Поэтому задача создания такого математического аппарата и разработки методики, решаемая в данной диссертационной работе, является актуальной.
Алгоритм решения этой задачи можно представить следующим образом:
-
Анализ методов цифровой передачи речи, основных направлений развития ДСП и исследование существующих методик оценки качества передачи речевого сообщения.
-
Изучение специфики речевого сообщения, моделирование его вероятностных свойств.
-
Анализ восстановительных процедур и разработка моделей потоков отсчетов речевого сообщения в цифровых системах стохастической передачи речи.
Под стохастическими ЦСП (СЦСП) здесь понимаем ЦСП, на вход восстанавливающих устройств которых поступает стохастический поток отсчетов дискретизированной речи.
-
Создание математического аппарата для исследования процесса передачи речи в СЦСП и разработка методики аналитической оценки качества передачи речи в этих системах;
-
Оценка качества передачи речи в СЦСП с использованием разработанной методики;
-
Выявление возмо»ностей повышения качества и эффективности СЦСП. Практическая реализация предлоиенных методов повышения эффективности СЦСП.
Известно, что решение задачи информатизации страны сдерживается отсутствием оборудования систем передачи и коммутации в необходимых объемах, дефицитом кабелей. В этих
условиях развитие сетей передачи информации должно осуществляться в направлении повышения эффективности как существующих, так и вновь вводимых в эксплуатацию каналов и трактов. Это позволит не только сократить расходы кабельной продукции, но и уменьшить объем строительно - монтажных работ, повысить производительность труда и т. д. В частности, весьма перспективно для этих целей применение аппаратуры, объединяющей стандартные цифровые потоки с учетом статистических особенностей передаваемой информации.
Репению перечисленных задач посвящена диссертация.
Исходной основой диссертации являются:
фундаментальные работы по теории обработки информации Н. Винера, В.А. Котельникова, К. Шеннона, и др.;
-теоретические и прикладные исследования по цифровой обработке и передаче непрерывных, в том числе речевых, сообщений П.А. Баранова, И.Белинскиса, Дж. Беллами, А. И. Ве-личкина, Г.В. Вемяна, М.Д. Бенедиктова, Г.В. Горелова, В.Я. Загурского, А.Г. Зюко, Г.В. Кузнецова, Л.Рабинера, А.Ф. Фомина и др. ;
-исследования средств и, систем передачи информации производственного и специального назначения В.П. Багуц, А.Н. Голубева, Д.В. Дьякова, И.А. Лозового, В.А. Новикова, В.Л. Тюрина и др.
Диссертационная работа проводилась с целью развития теории восстановления речевого сообщения в цифровых системах и разработки методов оценхи качества передачи речи, позволяющих объективно оценивать преимущества и недостатки существующих способов цифровой передачи речевых сообщений, содействовать обеспечению рационального проектирования новых систем.
-
Разработанные аналитические модели основных характеристик речевого сообщения.
-
Разработанные модели потоков отсчетов в цифровых системах передачи информации со статистическим уплотнением каналов, в цифровых сотовых системах передачи информации, в интегральных цифровых сетях с коммутацией пакетов речи и данных.
-
Методика аналитической оценки качества речевой информации по критерию раэ'борчивости в цифровых системах стохастической передачи.
-
Результаты оценки качества передачи речи в ЦСП со статистическим уплотнением каналов, в цифровых сотовых системах передачи информации, в интегральных цифровых сетях с коммутацией пакетов речи и данных.
-
Схемная реализация предложенных методов передачи
речевого сообщения в ЦСП со статистическим уплотнением. МЕТОДИКА ИГСЛЕПОИАНИЯ
Методика исследований предполагает использование теории случайных процессов, математической статистики, математического анализа, математических моделей речевого сообце-ния, в том числе оригинальных, и восстанавливающих устройств, моделей систем массового обслуживания при моделировании процессов восстановления дисхретиэированной речи, подтверждение результатов аналитического исследования экспериментальными данными.
Диссертационная работа развивает теорию восстановления речевых сообщений в направлении разработки методики и математического аппарата аналитической оценки качества передачи и восстановления речевых сообщений в стохастических цифровых системах передачи информации, применения разрабо--тайных моделей при анализе и проектировании спетом, реализующих передачу и восстановление как регулярно, так и нерегулярно дискретиэированних речевых сообщений.
Пі лктическая ценность разработанного в диссертации
математического аппарата заключена в предоставленной возможности получения аналитическими методами объективных результатов оценки качества речи по критериям разборчивости, использованных при анализе и проектировании конкретных стохастических цифровых систем, реализующих передачу и восстановление речевых сообщений.
Результаты диссертационной работы приняты к внедрению Московско-Смоленской дистанцией Московской железной дороги. Вид внедрения результатов - методика определения качества передачи речи в телефонных каналах системы ИКМ-30 с применением устройства статистического уплотнения каналов. 0б-_ пасть и форма внедрения - полученные результаты (методика расчетов и исследований, алгоритмы и программы, схемное решение) предназначены для использования при эксплуатации устройства статистического уплотнения каналов системы ИКМ-30. Эффект от внедрения результатов диссертационной работы в производство достигается эа счет повышения эффективности испопьзования каналов связи, и ожидается в виде экономии дорогостоящей кабельной продукции и снижении затрат на прокладку кабельных линий и их обслуживание.
Результаты исследований, проведенных в процессе работы над диссертацией, используются также в учебном процессе на хафедре РЭС Московского Государственного Университета путей сообщения. В частности, в лекционных курсах по ряду дисциплин учебного плана специальности 2102.
На основе материалов диссертации разработаны новые
9 технические решения. Одно из них, в частности, защищено авторским свидетельством на изобретение N 1837348.
Материалы диссертации докладывались и удостоены диплома за пучший доклад на научно-технической конференции "Проблемы и принципы построения пакетных радиосетей" (ВНИИС, г.Воронеж, 1993г.), на XLVII научной сессии КТО РЭС им. А.С. Попова, посвященной днп Радио (г.Москва, 1992 г.), на второй межрегиональной конференции МНТО РЭС им. А.С. Попова "Обработка сигналов в системах двусторонней телефонной связи* (Москва-Пупкино 1993 г.), на симпозиуме Вероятностные модели и обработка случайных сигналов и полей",- ВМОССП-93 /Стендовый доклад/ (г.Тернополь, 1993 г.).
Основное содержание работы изложено в 13 публикациях. Перечень их приведен в конце автореферата.
структура иояъкм рдвота
Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложений, содержит 35 рисунков, 2 таблицы, библиографический список из 6 0 наименований. Основная часть диссертации изложена на 148 страницах машинописного техста.
