автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.17, диссертация на тему:Исследование систем передачи информации совместно с речевым сигналом

РГ6 и«

^ впР^Г^СТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ М0СК013СКИЙ государственный университет путей сообщения

(МИИТ)

На прапах рукописи

НГУЕН клль мшь

УДК 621.391 (233)

"ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ СОВМЕСТНО С РЕЧЕВОМ СИГНАЛОМ"

05.13.17 - Теоретические оскопи информатики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени .кандидата технических наук

Москва - 1У-56

Работа выполнена в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ)

Научный руководитель; Доктор технических наук, профессор

ЕРОХИН Ю. А.

Научный консультант : Кандидат технических наук, доцент

.. .. _ ------------------------------- --ЛЕДНЕВ А. В. - -

Официальные оппоненты - Доктор технических наук,профессор

КОС11ПОВ Р. А. кандидат технических наук,доцент люгынский И. ю.

Ведущее предприятие : ' НИИЯСА

Защита диссертации состоится " " ¿^¡¿¿¡Л^г^ 1996 г.

в "{ъ "^часов на заседании диссертационного совета К 114.05.10 при Московском государственном университете путей сообщения (ММИТ) по адресу :

103055, г.Москва, А-55, ГТС, ул.Образцова, 15, Ауд с диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИИТа. Автореферат разослан " -^Р " 1996 г.

Учений секретарь диссертационного совета

К 114.05.10 Д. Т. Н. , прлфе- :.:п , .^Г.Т^'-'---- X. /нов ¡0,. ' Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Основным направлением экономического развития Вьетнама, а том числе его железнодорожного транспорта, на период до 2010 года является дальнейшее ускоренное развитие и повышение надежности работы единой автоматизированной сети связи на базе новейших достижений науки и техники.

В системах связи на железнодорожном транспорте необходима разработка и создание нового поколения аппаратуры телефонной оперативной технологической связи (ОТС), что предусматривает повышение- надежности и качества ее функционирования. В частности, актуальной задачей является разработка методов и аппаратуры для телеуправления телефонными соединениями в симплексных каналах связи, выбор методов передачи сигналов взаимодействия. Особенностью таких систем ОТС является передача управляющих сигналов одновременно с речевым сигналом а одной и той же полосе частот телефонного канала.

Внедрение цифровых систем передачи (ЦСП) так же ставив ряд проблем, решение которых требует знания статистических характеристик- речевого сигнала, позволяющих анализировать его мешающее воздействие -.на, другие сигналы. Рассмотрена .система "статистического ' уплотнения одного 'телефонного .канала ДСП, когда им одновременно пользуются . два абонента..-'' В . зависимости от стратегии представления . "сигнального интервала" "каждому, абоненту,, сигнал- одного или обоих абонентов' подвергается искажениям из■за•пропусков некоторых отсчетов. Поток-таких, .непереданных-отсчетов имеет сложную' структуру, '-которая, определяется ".структурой речевого, лигнала : наличием' случайных пауз и интервалов

активности речи, изменением во времени текущего спектра. Анализ качества передачи речи в таких системах, а так же оптимизация различных алгоритмов обслуживания абонентов, требует знания модели речевого сигнала, позволяющей оценить' характеристики потока его воздействия на другие сигналы. --------- - --------------- ..____________

Приведенные примеры показывают, что актуальной задачей является разработка математической модели потоков событий, порождаемых речевым сигналом как помехой. Под событием в зависимости от решаемой задача могут пониматься различные явления : ошибки в элементах сигналов взаимодействия, пропуск передачи отсчетов в ЦСП и т. д. Важно подчеркнуть, что поток таких событий имеет сложную структуру/ наличие пакетирования событии, значительное изменение во времени средней интенсивности моментов появления событий. Модель должна позволять оценивать прежде всего характеристики потоков событий, отражающие их появление на различных отрезках времени. Это могут быть вероятности появления т ошибок в кодовых комбинациях из п символов Р(т,п) необходимые для выбора методов защити сигналов взаимодействия. Для систем статистического уплотнения характеристики могут рассматриваться как появление т пропущенных отсчетов на отрезке из п отсчетов, которое соответствуют одному слогу и слову. Это позволит оценить потерю слоговой и словесной разборчивости, с использованием методов интенсивно разрабатываемых в настоящее время.

Поэтому разработка математической модели, позволяющей оценить мешающее воздействие речевого сигнала как помехи на другие сигналы, передаваемые в том же канале, является ■ актуальной задачей. Ее решению' с учетом особ>*шюсгой

сигналов вьетнамской речи посвящена данная работа.

Решение поставленной задачи потребовало выполнения следующих основных этапов работы :

+ Выбор статистических характеристик речевого сигнала как помехи и разработка методики их экспериментальной оценки.

+ экспериментальная оценка статистических характеристик сигналов вьетнамской речи,необходимых для вычисления параметров модели речевого сигнала как помехи.

4- построение математических моделей потоков,порождаемых речевым сигналом как помехой, пригодных для анализа различных систем связи.

+ оценка адекватности предложенных моделей потокам событий, порождаемых речевым сигналом как помехой.

+ оценка качества передачи речи о ЦСП с различными алгоритмами статистического уплотнения с использованием предложенных математических моделей.

МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНОВА. РАБОТЫ ' . - Основной концепцией при решении конкретных задач диссертационной работы является системный .подход. к анализу систем связи, .определяющий возможность • и- принципы построения" моделей" систем ' передачи, работающих в условиях неопределенной среды. Такой- подход определяет возможность оценки влияния различных факторов." и используемых средств направленных на повышение обобщенного■показателя качества исследуемой системы.•

■ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Выполненная' диссертационная работа позволила впервые -получить' характеристики "сигнала вьетнамской речи,

отражающие динамику его изменения во времени. Разработанные модели является удобным инструментом анализа различных систем передачи, в которых совместно с речевым сигналом перелается информация от других источников. Результаты выполненной работы позволяют объективно оценить характеристики различных алгоритмов передачи в ЦСП со статистическим уплотнением, содействовать рациональному проектированию' новых систем.

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ

Методы исследования базируются на теории статистического анализа временных рядов, методах обработки речевой информации с- использованием теории информации и теории вероятностей. Т1р1 разработке модели речевого сигнала как помехи использовались современные методы математического моделирования, в частности основанные на использовании аппарата дискретных целей Маркова. В качестве аппарата для экспериментальных исследований (кроме натурных экспериментов) использовалосп моделирование на ЭВМ, для чего было разработано специальное программное обеспечение.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА Научная новизна диссертации определяется тем, что на основе полученных новых экспериментальных данный развивается теория моделирования ЦСП, в которых телефонный канал используется для одновременной передачи ■ информации от нескольких источников. , ' ':,.-' , ■

Существенной новизной'отличаютря'также''

результаты. ; модедироэагния' ЦСП .. со, -статистическим уплотнением, учитывающие динамику изые; пшя характеристик речевого- сигнала. " ■-."-'.

- разработанное программное обеспечение для анализа характеристик речевого сигнала как помехи.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ

Разработанный в диссертации математический аппарат моделирования речевого сигнала как помехи. Полученные на основе экспериментальных данных параметры моделей являются удобным инструментом для анализа различных систем передачи, в которых в одном телефонном канале совместно с речевым сигналом передаются сигналы от других источников. Получены статистические характеристики показателей качества передачи в системах ЦСП со статистическим уплотнением. Разработанный в диссертации пакет программ может быть использован для анализа статистических характеристик; речевого сигнала, как в научных исследованиях, так и в учебном процессе в ВУЗах.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Материалы диссертации докладывались . на заседании кафедры "Радиотехника и электросвязь" МИИТа, а также на четвертой и пятой межрегиональных конференциях МНТО РЭС им. А. С. Попова "Обработка сигналов о системах двусторонней телефонной связи" (Москва 1995 г.).

ПУБЛИКАЦИИ Основные результаты диссертации изложены в двух опубликованных работах. Перечень их представлен в "конце автореферата.

ОСНОВНОЕ/СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ , Основная часть диссерта,-. 'йзд'6"жен>; -на1.5 О».. страницах- машинописного- -.тексту» Дне-, сергаййя"•'■•сас;тоиф :бв®;де_н,ия*,^ ы.е.турех ;.глав,_ /заключения',-:прилр«(8ййи- -и' -содержи V1. 2-6; лзйЧгунксв, 18.'-таблиц, список литературы*, из 47 'наименований.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определено современное состояние исследуемых вопросов, формируются цель и задачи исследования, изложены алгоритм их решения и основные положения диссертации .

В первой глава описана аппаратура и методика получения файлов оцифрованого речевого сигнала. Статистические оценки характеристик речевого сигнала вьетнамской речи впервые проведены на сравнительно большом объеме экспериментальных данных. Исследовались пять файлов данных для речевых сигналов различных дикторов(3 мужских - М1,М2,МЗ и 2 женских Ш и И2)при частоте дискретизации 8 кГц и

два файла М4, ИЗ при :Ёд = 32 кГц. Объем файлов составляли 537600 отсчетов (1,12 ыин.) при £й- 8 кГц и 2457600 отсчетов (1,28 мин.) при 1:д° 32 кГц.

На основе анализа кратковременных характеристик фрагментов речевого сигнала обоснован выбор длительности временных окон. Основные исследования проведены для окон длительностью 16 мс.

Предложен алгоритм выделения в потоке отсчетов речевого сигнала окон, относящихся к одному из трех состояний, сигнала: пауза - Р, вокализованный сигнал - V, невокали-зованный сигнал - N. Каждое временное окно предлагается отнести к одному из трех типов на осноре вычисления кратковременной энергии и числа пересечений сигналом нуля.

В окне последовательности М отсчетов кратковре-

менная энергия речи Бс и число пересечений нуля определяются выражениями■

и

1 м

^ »<-).£ | з1дп(Хм.{Е_м + 1) - з1дп(Хм.,ь_1,+:)_1) |, (2)

л 3-2

где ~ значение амплитуды отсчета М. (Ь-1) + з

. /V » I 1' + з ^ 0

I. 1' Лм.(с-1) + з ^ и На основе анализа распределений кратковременных энергий - и числа пересечений' нуля - для фрагментов сигнала различного типа получены пороговые значения - В,.ь и , необходимые для реализации программ автоматизированного анализа файлов потоков отсчетов речевого сигнала. Выбор пороговых значений выполнен с использованием теории проверки статистических гипотез на основе критерия идеального наблюдателя (Зигерт-Котельников).

Использование метода кратковременного анализа позволило выделить основные статистические характеристики, подлежащие исследованию и необходимые для построения модели речевого сигнала как помехи.

На основе предложенных алгоритмов разработаны программы, реализующие методику кратковременного анализа, и позволяющие получить необходимые статистические характеристики. -Программы' разработаны на языке С, тексты программ приведены'з .приложении..

ВО,'второй',-главе; приведен^ ^результаты'-, эксПерименталь-•н"ай»; оценки*.^ ета-ти<?таческиу;;,.х'арактериС'Гик .вьетнамской речи .

на.,,рис . Г Л,">.п®-К9заны-.функции распределений - вероятностей'-ЙЯк}Н ¡"-интбрв'албв'-''сМгнала"; .в ¿ка^'ум .'Иэ'- состояний . Р> V, N

при обработке файлов оцифрованной слитной речи для дикторов М1. На рисунках они отражены пунктирными кривыми.

05 0,8 0,7 0,6 0* 0,4 0.3 0.2 0,1 о

РИС. 1. Распределение вероятностей длин интервалов пауз, вокал, невокал для диктора М1

Анализ вида распределения позволил предложить аппроксимацию функции распределения вероятностей длин интервалов Р (или V или Н) гиперэкспс-некциальном Зависимостью-,.: ■

-а..(т-1)

га = 1,2

(3)

1

где А;, (Х| - коэффициенты, ш - число окон й А^ =■ .1»

На рисунке 1, аппроксимирующие кривые показаны непрерывными линиями. Распределения: вероятностей длин интервалов состояния Р были представлены в виде взвешенной суммы двух составляющих, а распределения вероятностей ■длин интервалов V и N - в пиде экспоненциальной записи-мости с одной компонентой.

На рис. 2 представлена рассчитанная для семи дикторов усредненная кривая распределения вероятностей длин интервалов Р вьетнамской речи в сравнении с аналогичной функцией для русского языка. Сравнения показывают, что вьетнамская речь отличается наличием большей долей коротких пауз. Это согласуется со слоговой структурой вьетнамского языка и традиционным повышенным темпов речи.

1

ГСи)

• 04-

+-.-1-1-1-1-»5 .. • " 15 , 20 25 30

33 40 <5

т

■РИС. 2:' Распрея®лёние''вероятнос¥ей длин '.интервалов пауз • ' ."для вьетнамской':.« русской -речи '

На рис. 3 представлены экспериментальные оценки плотности распределения мгновенных значений речевого сигнала в состояниях V и Н для диктора Ml, ' а так же аппроксимирующие их функции вида s

f(x) - А.(еа,|х| + е~Р'|х|), <4)

где А, а, р - коэффициенты, удовлетворяющие условиям нормировки.

ffxl.6«

РИС. 3. Плотности распределения мгновенных значений речевого сигнала в состояниях, V и N. для дик-хора Mi ta, О)

С целью получения статистических характеристик, отражающих динамику изменения состояний речевого сигнала были определены матрицы переходных вероятностей из состоя-

ния в состояние и значения финальных вероятностей - матрицы П.

Для иллюстрации полученных результатов отметим, что с учетом обозначений :

олемейты матрицы и Л'для диктора М1 имеют следующие значения :

Ррр Рру Ррн Рр

Рур Руу Руы К = Pv ! (5)

Рцр Р^У Рм

ом1 = -

0.96099 0.00104 0.19070

0.00927 0.91858 0.19905

0.12974 0.07958 0.61025

КМ1 -

О.28230 0.51786 0.Г9976

В последнем разделе данной главы была решена задача экспериментальной оценки матриц переходных вероятностей для потока отсчетов. При этом вводятся два дополнительных состояния: пауза внутри окна V и пауза внутри окна N. Эти состояния(микропауэы)обозначались.соответственно РУ и ГЫ.

Пример матриц Р^ и IV для потока отсчетов и рассмотренных пяти состояний приведен ниже :

Р

V

РУ.

N

РЫ

Ри1-

'.О ¿'99876''" 0.00003 0.00006 0.00014 'О'. 99890' О.ООООЭ 0 . 00005 . 0 .'000 и

0.00001, 0.944 55

.0 .иОООЭ','- о'. К 10 5 4-, -0.00055 0д 00Г '1.1

0. 00 101. 0.00089 | 0 .05,4 94 У-ООО'ЗЗ 0.00007 \ / (У. 35920 0 . 00069 ()'. 0и I 4 ) ! 0.00047 0.71 V}'? 0.2Я302

0.28239 0.47683 0.04102 0.08754 0.11222

Как отмечалось выше, рассмотренные в данной работе статистические характеристики речевого сигнала получены на большом объеме экспериментальных данных и могут использоваться для различных задач анализа систем связи.

Б тратьей глава на основе анализа работ, посвященных моделированию потоков событий со сложной структурой и использования полученных экспериментальных характеристик речевого сигнала, разработаны математические модели потоков событий, порождаемых речевым сигналом как помехой.

Под построением модели источника событий, вызываемых речевым сигналом как помехой, понимается выбор дискретного случайного стохастического процесса{Ё}, отобракаю-1цоро основные закономерности экспериментально наблюдаемой последовательности событий и определение численных значений его параметров. В работа рассматриваются методики построения ряда моделей, в которых поток .событий{Е} представляет собой функцию простой цепи Маркова с S состояниями. Рассмотрим методику построения моделей на примере использования 'экспериментальных характеристик для потока окон длительностью-16 мс j • . . • •,'••,.

. ibi первом' йтапе, 'построения" .'модели.-, ;.предполагай',",суще>-' •ст&ен.ныв, -различия'.'в воздействии_ pe^eedfo. '.сигнала'.как "помехи на '-другие', сигналы, /выделим-'Три* ■сос.т.оянйя \ источник^ событий: • вокализованная . .ре.чь-, •н&вокаяи.эбв'а-нная'с.реуьvи. паузз- Соответствующая марковская модель', потока .-событ-ии

представлена на рис, 4. Котутирующая последовательность {и} определяется матрицами переходных вероятностей Р1;) вида (5). '

речевым сигналом с тремя состояниями

Модель потока событий в канале связи {Е} в целом требует описания процесса появления событий для каждого состояния С^ -{Б!3}. Это требует конкретного определения понятия события и зависит от задачи, решаемой с помощью разрабатываемой модели. Поэтому мы на данном этапе более подробно остановимся на моделировании последовательности состояний {С) . Приведенные на рис. 1 экспериментальные характеристики Р(т) показывают, что рассмотренная модель с тремя состояниями не достаточно точно отражает динамику изменения речевого сигнала, поскольку наличие одного состояния ? предполагает экспоненциальный характер изменения Зид экспериментальных характеристик Ь*(т) и. аппроксимирующих 'их; - выражений, позволяет .предположить нали-* 'Чйе, двух. • со'ст.ояний,- .сОответсрву.юших; паузам - Р1 и Р2, с

рлшшчными значениями математического ожидания длины паузи, т. е. требуется переход к модели с числом состояниями

.<3-4 .

Определение параметров такой модели приходится выполнять в условиях отсутствия полной статистической информации. Анализируя поток временных окон, полученный на осно-ие экспериментальных данных невозможно определить к какому и^ двух состояний Е1 или Р2 относится конкретное окно или серия окон составляющих данную паузу.

В работе показано что матрицы Р^ для модели с 3 «= 4 состояниями, с использованием параметров аппроксимирующей функции для распределения длин пауз - вычисляются

из выражения :

Р1 Р2 V II

0 <1-с~а»).К3 (1-е а»Х(1-К3)

О е~а2 (1-с"а2у.к3 (1-с"а2).(1-Кд>

~ "к," " ~ к,

ЧМ -Pyp.Ai.Ki - Рур.А;.К; Кг К-г

Руу NN

, (б)

р р

ГЛО- к; ---; К2 1. - к1;. К3 .« :-&---коэффи-

Ру> Р.; ' . ■ ¡Т/ + ^Г,-

.циенти',' .определяемые- »лементами':-исходный матриц "-Р^ и-Р.;

'Лнацтмчио,-. используя матрицы -;вйда" -'можно'. пеглу-

мить матрицы Р^ и ¡Я' цодедж гтатоксф оЧ£ч.ё.-т-.©е с,-шее--'

ТИО- сосо-оянинии« Р1 Р-у,; - ■Иг

В. ■ работе предложены.. -. иЗриибтр

моделей . С ыеЬьшцм' чи.Ъдйм Состояний пр.й объединении нескольких 'ИСХОД1НЫ.Х- состояний ;; з .одно.-' 'ТакИ'£ -уррсшенн'ЬГе

модели, так -же могут быть полезны для решения некоторых задач анализ систем связи.

Для описания потока событий (Е) как функции марковской цепи, порождающего потока состоянии (С), необходимо определить вектор условных вероятностей р^ - Р появления события в состоянии . Как отмечалось, выбор вектора Р определяется смыслом решаемой задачи. Таким образом, матрицы Pj-j, R^ и Р являются полной системой параметров

модели.

Для анализа систем связи, необходимыми статистическими характеристиками потока событий, как правило, являются : вероятность появления события Р0,

распределения вероятностей появления m событий на участке длительностью в п шагов - P(m,n), '

вероятность появления к участков с наличием исследуемых событий в блоке из t участков, каждый из которых состоит из п шагов - Р(к, t,n) .

Безусловная вероятность события определяется из выра-

3

жения : Р0 = £ ri • Рг «

1=1

В диссертации разработаны рекурентные алгоритмы расчета характеристик Р(т,п) и P(k,t,n) по параметрам модели, а так же программы их реализации. При использовании их в заключительном разделе проведен анализ адекватности марковской модели смены состояний реальной структуры речевого сигнала путем сравнения экспериментальных и расчетных распределений вероятностей пошинии Ii" М'Ш«ч» m окон паузы на. участке.иэ" п окон - Р (Mä. т,п) ■

Результаты сравнения расчетных и экспериментальных

2

характеристик по критерию согласия % показали хорошее их совпадение, в достаточно широком диапазоне значений аргументов.

В четвертой главе приведены результаты оценки каче-итна передачи речевого сигнала в системах со статистическим уплотнением (ССУ) проведенной с использованием предложенных в работе моделей.

Исследовались два известных алгоритма работы устройств ССУ : с фиксированным приоритетом одного абонента; с чередующиеся приоритетом.

Для достаточно точной оценки различных методов статистического уплотнения важно решить две проблемы :

f анализ влияния на разборчивость речевого сигнала при передаче по ССУ появления режима нерегулярной стохастической дискретизации,

+ изучение и учет статистических характеристик, отражающих динамику изменения параметров нерегулярной дискретизации .

Полученные в данной работе экспериментальные характеристики, отражающие динамику изменения речевого сигнала, и предложенные модели позволяют решить эту задачу.

Долгой важной задачей/ проведенн.ог.о ¿'исследования ■ была о,1,«. !|ка пригодности1 и - точности..-'' ^разработанных-< .моделей С'-г.чеаогс; сигнала . Сомйхй--..'

: 'П о э т ом у • и сап «До в 'а-н и е С С У.. • rrpo е еде и о. ..'Ц е т. о дом и цц <г а'ц ц'оя -' iiot'.o моделирования, с ■исполь.зова.нием-; кз,к • поток«)в,- отсмето'в;, оцифрцванн'лх, реальных..•• реуееых ."сиг,налов.,• различных .'ди-кто.-. ров, так. "и. пото.ков отсчеаюв,л..тюл'/ченй'ых с .испсль'эбвание'м-предложенных марковских .моделей речевого..-сигнала.

На рис. 5 приведены характеристики, отражающие распределения вероятностей появления не менее т отбракованных отсчетов на интервале длительности слога, полученные имитационным моделированием.

1

Модель простейшей (Р0= 0,38)

Эксперимент

Модель марковская с 5 состояниями

Модель мгркозсгая с 6 состояниями

2<1 301 361 -Ш

ГО1 6«

РИС. 5. Вероятности отбраковки т или более отсчетов в блоке п=640 для пары дикторов И2 и М1 (Алгоритм с фиксированным приоритетом)

Для сравнения на рис. 5 показана характеристика, рассчитанная для потока независимых отбракованных отсчетов (простейшая модель). Очевидно, что простейшая модель не отражает структуру реальных потоков и не может использоваться для практической оценки характеристик ССУ.

Сравнение:- характеристик Р (М- & ш.п), полученных для "экспериментальных пбгоков отсчетов! _ речевого сигнала и потоков отсчетов/■полученных имитационным моделированием С использованием марковских моделей., цвйдетельстьует, что модели потоков отсчетов с пятью и шестью состояниями достаточно. хорошо. .'СооТЕ^етствуфт реальным.

Появление потока отбракованных отсчетов в рассматриваемых цифровых ССУ снижает качество восстановления сигнала и, следователь но, разборчивость речи. Анализ разборчивости в таких системах связан с решением задачи оценки мощности дополнительного шума, вызванного пропаданием отсчетов, т. е. оденки шумов дискретизации и восстановления сигналов в условиях случайного изменения частоты дискретизации. Эти шумы совместно с шумами квантования, присущими ЦС11 и аддитивными шумами определяют качество восприятия речи, которое наиболее часто оценивается сло-гчной разборчивостью - 8.

Таким образом для анализа ССУ необходимо уметь оце-нинать отношение мощности сигнала к суммарной мощности .шума - ОСШ^ и знать взаимосвязь между ОСШу и 3.

Дня вьетнамской речи известно выражение связывающее значении ОСШ^- и Б :

23 + 81. [1-ехр(0, 05. 0СШ£) ] ; где слоговая разборчивость 8 измеряется в процентах, а ОСШ^ и децибелах. ОСШ^ - суммарная мощность шумов по

■отношению к мощности сигнала оценивается величиной : ОСШЕ » 10.]д[10^ОСШ-кс>/СО) 4 #

При расчетах наибольшие трудности вызывает оценка щумон дискредитации и восстановления - ОСШД. В работах укапанных выше авторов были получены выражения, позволяющие рассчитать ОСШД', как- функцию' от -суммы, вероятностей ком^чения серий из X отбракованных'.отсч^/гов - -Р (X) .■

• Вероятности 9, (X) ■ в.- свою очередь- апр^деляюгеи кер'оят-н- .с отбраковки отсчета р0-.

С другой стороны отношении (m/n) является оценкой отбраковки отсчета на длине слога, а значения Р (in, ri), полученные при моделировании определяют условные: вероятности отбраковки отсчета - P(pü,n).

Следовательно используя известные соотношения, определяющие ОСШД, как функцию от р0, для ряда значений

р0 = (m/n), п\ = 1,2,. . ., n; можно определить значения условных вероятностен! того, что ССУ работает с определенным ОСВД для различных условий передачи с учетом динамики речевых сигналов.

Вероятность, появления каждого из условий определяется значениями Р(т, п).

Таким образом, в работе получены распределения вероятностей текущего значения ОСШД - Р(ОСЩД) : Р(ОСЩП) = Р(ш, п) .ОСЩ(р0).

Распределения Р(ОСШД)позволили оценить долю примени передачи сигнала с определенным уровнем OCDIj. и следовательно с определенной слоговой разборчивостью.

Пример, полученных в диссертации результатов расчетов таких характеристик для алгоритма с фиксированным приоритетом, показан на рис. б.

Отметим, что при рассмотренных условиях передачи (ОСШ.кс= 28дВ), среднее значение S для алгоритма с фиксированным приоритетом составило 7G,7%,- что соответствует отличному качеству передачи, в то же время по прш,'..'лонным характеристикам Р (S<s) можно определить, что '.'А'', ¡.¡„-м-чм разборчивость была ниже уровня соо'.ч-отсгнукхчто xopoi .о:.:/ •качеству.

0,9 0,8 0.Т 0.6 О.Ь •0,4 0,3 о,г 0.1 о

РИС. б. Распределение вероятностей ОСИД, 8 для алгоритма с фиксированном приоритетом, п=640(пара И2-М2)

Таким образом, показано, что использование разработанных в диссертации моделей позволяет более точно оценить качество работы ССУ".

В диссертации приведены аналогичные характеристики ССУ для различных условии передачи.

В приложениях к диссертации приведены разработанные программы для анализа статистических характеристик речевого сигнала, с целью определения параметров марковских моделей речевого сигнала как помехи, а так же пакет программ для моделирования ССУ и оценка качества их работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные в диссертационной, , работе ' . результаты, позволили ■. сделать следующие . выводы : ( ' . • '.'. -г.-'''. '" .17 Разработана'.' методика .' сбора и .'анализа' эксперимент

'тлльных' .данных,, выбора пороговых- -значений- параметров '.для и о п .»л ь эр.ианияметода .-кратковременного'- анализа, эксперимент-тальных потоков отсчетов речевого' сигнала. . . ■ -

2. Разработан' пакет программ, с- -псмоаью .которых бь.\ли получены статистические ха р а ктеги сти ки ' распределений"

[ишщ -V ООШ Д)

Р(о<в!

Т 50 45 40 35 30 25 20 15 13 7

осшд(дБ)

•ОЬ)

92.5

продолжительности состояний речевого сигнала, распределения мгновенных значений отсчетов и распределения энергий сегментов (окон) речевого сигнала для каждого состоянии.

3. В работе выполнена аппроксимация экспериментальных характеристик, точность которой подтверждена с использованием критерия согласия Колмогорова. Получены усредненные параметры аппроксимаций.

4. Разработаны математические модели потоков событий, вызываемых речевым сигналом как помехой. Поток событий описывается как функция простой цепи Маркова с 3 состояниями .

5. Предложена методика определения параметров модели по экспериментальным данным, для моделей потоков сегментов с числом состояний Э равным 2, 3 и 4, и для моделей потоков отсчетов Б равным 5 и 6.

6. Разработаны алгоритмы расчета основных 5 'потоков событий, вызываемых речевым сигналом по параметрам модели. Показана адекватность моделей методом сравнения расчетных и экспериментальных характеристик по критерию со-

2

гласия ^ .

7. С использованием предложенных моделей потоков отсчетов приведена оценка разборчивости для ДСП со статистическим уплотнением, использующих алгоритмы с фиксированным и чередующимся приоритетом абонентов. Получены оценки как усредненных показателей слоговой разборчивости так и их распределений, что позволяет более точно оценить к.¡честно работы систем.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1 . Л<\ Л. Нгуен К, М. ?//Экспериментальная оценка

статистических характеристик речевого сигнала вьетнамской рсчм//.4н межрегиональная конференция "Обработка сигналов ь системах двусторонней телефонной связи", Московское НТ'^'ОС им/ А. С. Попов?, 1995. Тезисы докладов, с.106-109.

. Ладили А. В., Игуэн К. М. ,//Марковские модели рече-|"|1'п сигнала как помехи //.5я межрегиональная конференция "Обработка сш'малои в системах двусторонней телефонной свпзи", Московское НТОРЭС им. А. С. Попова, 1995. Тезисы докладов, с. 36-39.

НГУЕН КАНЬ МИНЬ

"ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ СОВМЕСТНО С РЕЧЕВЫМ СИГНАЛОМ" (05.13.17 - Теоретические основы информатики)

'.'■•• . нз?'<-г' . /С', 9о_, / подписано к печати 23. /О'. I 1 >.к. г О-,'!-:-.!!/. с.'.хмО ойъогз 1> Ь л.л-