Підвищення ефективності передачі телефонних сигналів по цифрових трактах методом вибіркової дискретизації

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ ЗВ'ЯЗКУ ТА ІНФОРМАТИЗАЦІЇ УКРАЇНИ

УКРАЇНСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ЗВ'ЯЗКУ ім. О.С. ПОПОВА

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

05.12.13. - Радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПЕРЕДАЧІ ТЕЛЕФОННИХ СИГНАЛІВ ПО ЦИФРОВИМ ТРАКТАМ МЕТОДОМ ВИБІРКОВОЇ ДИСКРЕТИЗАЦІЇ

ОНАЦЬКИЙ ОЛЕКСІЙ ВІТАЛІЙОВИЧ

Одеса - 1999

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Одна з головних проблем теорії та техніки телекомунікації проблема високоефективної передачі і комутації аналогової інформації цифровими засобами зв'язку. Ця проблема породжує цілий комплекс актуальних задач, потребуючих рішення в кожному конкретному випадку. Так, вже на першому етапі перетворення аналогових первинних сигналів у цифрову форму шляхом узяття імпульсних відліків і кодування, відбувається значне розширення смуги частот опрацьовуючих сигналів. У ряді випадків таке істотне розширення смуги сигналу рекомендується економічно невиправданим і невигідним і виникає необхідність додаткового цифрового опрацювання сигналу так, щоб смугу радикально звузити, зберігаючи незмінними (або без помітного погіршення) такі параметри, як природність, складова розбірливість (для мовних сигналів) та інші основні характеристики сигналів.

Для комерційного застосування, якість передачі мови повинна бути достатньо високою, особливо варто виділити задачу отримання допустимого звучання на швидкостях більш низьких, ніж у стандартній імпульсно-кодовій модуляції (ІКМ). Це особливо важливо для кодувальних пристроїв, у беспровідових телекомунікаційних системах, що використовують обмежені по пропускній спроможності радіочастотні і супутникові канали.

Ця дисертаційна робота присвячена дослідженню методів підвищення ефективності передачі мовних сигналів цифровими трактами. Основна ідея полягає в оперативному аналізі сигналу з метою підбору тільки тих його значень, що містять основну інформацію про переданий сигнал і, крім того, грають визначальну роль у процесі передачі інформації. Під ефективністю розуміється зниження швидкості цифрового потоку зі зберіганням прийнятних якостей мовного сигналу при невисоких матеріально-економічних витратах.

Різноманітні аспекти кодування мовного сигналу досить докладно освітлені в таких роботах: Голд Б. Цифровые методы передачи речи. ТИИЭР, 1977, т. 65, № 12; Макхол Линейное предсказание. Обзор. ТИИЭР, 1975, т. 63, № 4; Стил Р. Принципы дельта-модуляции. М.: Связь, 1976; Джайант. Н. Цифровое кодирование речевых сигналов. ТИИЭР, 1974, т. 62, № 5; Маркел Дж., Грей А. Линейное предсказание речи. М.: Связь, 1980. Робота Джайанта Н., у якій розглядаються методи кодування мови за допомогою прямого відновлення часової форми мовного сигналу, являє собою чудове введення до теорії імпульсно-кодової модуляції (ІКМ), диференціальної імпульсно-кодової модуляції (ДІКМ) і адаптивного квантування таких сигналів. У роботі Макхола описується принцип лінійного завбачення відносно до аналізу часових рядів, що лежать в основі систем кодування мови з використанням лінійного завбачення. Загальний огляд методів цифрового кодування мовних сигналів, у тому числі методів кодування за допомогою прямої апроксимації часової форми сигналу і методу лінійного завбачення, даний у роботі Голда Б., у котрій ці питання розглядаються з погляду створення цифрових мереж зв'язку. Більш повний огляд робіт з кодуванням мови поданий у роботі Фланагана, що освітлює різноманітні питання проектування кодерів мовного сигналу. Зрозуміло, мається і багато інших публікацій на цю тему, зокрема, а саме монографії Стила Р., Беллами Дж. [Беллами Дж. Цифровая телефония: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1986], Венедиктова М. Д. [Дельта-модуляция. Теория и применение // Венедиктов М. Д., Женевский Ю. П., Марков В. В., Эйдус Г. С. М.: Связь, 1976] тощо. У цих і ряді інших роботах докладно аналізуються результати досліджень в області кодування мови.

Одна з найбільш актуальних задач сьогоднішнього дня створення кодерів, призначених для роботи з інформаційними швидкостями не вище 16 кбіт/c. Інтерес до цього діапазону швидкостей обумовлений тою обставиною, що в супутникових і радіочастотних системах обмежена загальна ширина каналу, а це змушує знижувати швидкість бітових потоків, які відводять для кожного мовного сигналу. В даний час пропонуються різноманітні сучасні методи кодування мовного сигналу, що розглядаються в таких роботах: M. Mouly, M-B. Pautet. The GSM System for Mobile Communications. 1992. p. 701; A. Mehrotra. Cellular Radio Performance Engineering. Artech House. Boston-London. 1994; P.Vary. GSM Speech Codec. Conference Proceedings DCRC, 12-14 October. 1988. Hagen FRG; C. Sonthcott. Speech Proceeding in the Pan - European Cellular Mobile Telephone System. IEEE Colloquium: “Digitized Speech Communication via Mobile Radio”. London. 19 December, 1988. p.p. 5/1-5/5; P.Vary, R. Hofman. Sprachcodec fur das Europaische Funkfernsprechnetz. Frequenz. 42, 1988. s.s. 85-92.; Д. Ворсано “Кодирование речи в цифровой телефонии”, Сети и системы связи, № 11, 1996.

Зв'язок роботи з науковими планами, програмами, темами.

Дисертаційна робота виконувалася в рамках науково-дослідної роботи кафедри обчислювальної техніки і мікропроцесорів Української державної академії зв'язку ім. О. С. Попова.

Мета роботи і задачі дослідження.

Метою дисертаційної роботи є розвиток і деталізація орієнтований на комп'ютерний експеримент методик розрахунку підвищення ефективності передачі телефонних сигналів цифровими трактами.

Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі розв'язано такі задачі:

Запропоновано засіб формування канального сигналу шляхом узяття відліків у локальних екстремумах передаваної функції часу. Такий канальний сигнал у роботі названий екстремо-дискретизированим або ЕД-сигналом.

Доведення можливості відновлення первинного сигналу по відлікам у локальних екстремумах функції.

Розробка комп'ютерної моделі для відновлення екстремо-дискретизированого сигналу (ЕД-сигнал).

Розробка апаратних засобів для передачі і приймання ЕД-сигналу.

Оцінка виродження локальних екстремумів.

Визначення середньої швидкості цифрового потоку ЕД-сигналу.

Технічна реалізація ефективних методів перетворення первинного сигналу в цифрову форму: кодована дельта-модуляція, альтернативні методи дельта-модуляції.

Основні положення, винесені на захист.

У роботі отримані результати, що дозволяють сформулювати такі захищаючі положення:

Вперше для підвищення ефективності передачі телефонних сигналів цифровими трактами, запропонований метод вибіркової дискретизації.

Визначено розрахункові формули постійної складової, амплітуди, частоти, фази косинусного (синусного) відрізка ЕД-сигналу.

Досліджено можливість відновлення первинного сигналу по екстремо-дискретизированому.

Наукова новизна роботи.

У дисертаційній роботі дістано такі нові результати:

Запропоновано засіб формування канального сигналу шляхом узяття відліків у локальних екстремумах передаваної функції часу.

Вперше обґрунтована можливість відновлення первинного сигналу по відлікам у локальних екстремумах функції.

Розроблено комп'ютерну модель відновлення ЕД-сигналу.

Розраховано параметри косинусного (синусного) відрізка, яким пропонується з'єднувати точки сусідніх локальних екстремумів для відновлення ЕД-сигналу.

Проведено комп'ютерний аналіз явища виродження локальних екстремумів функції і запропонований розрахунок максимального значення перешкод супутніх сигналів.

Розроблено технічну реалізацію ефективних методів перетворення первинних сигналів у цифрову форму: кодована дельта-модуляція, альтернативні методи дельта-модуляції, приймач і передавач ЕД-сигналу.

Теоретична цінність дисертації полягає у подальшому розвитку методів рішення задачі підвищення ефективності передачі телефонних сигналів цифровими трактами.

Практична цінність дисертації. Результати, отримані в дисертаційній роботі, можуть бути використані при створенні апаратури, призначеної для передачі мовних сигналів безпроводовими та супутниковими каналами зв'язку.

Особистий внесок дисертанта в розробку наукових результатів. Дисертація є самостійною науковою працею. У статтях, написаних разом із науковим керівником дисертанта, кандидатом технічних наук доцентом Байданом І. О., останньому належить постановка задач та ідея методу їх рішення, автору належать конкретні розробки, комп'ютерний розрахунок.

Апробація роботи. Основні результати роботи були подані на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу і наукових співробітників академії зв'язку ім. О. С. Попова у 1996... 1999 р.р.

Публікації. З теми дисертаційної роботи опубліковано п'ять наукових праць.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох частин і висновків, загального списку літератури, що включає 96 найменування. Дисертація містить 140 сторінки, включаючи 89 рисунків і 7 таблиць.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі доводиться актуальність теми дисертаційної роботи, ставиться задача про необхідність дослідження методів кодування для зниження швидкості цифрового потоку зі зберіганням прийнятних якостей мовного сигналу, приводиться стисле повідомлення про основні розділи дисертаційної роботи.

У першому розділі розглядаються надлишкові властивості мовних сигналів: нерівномірний амплітудний розподіл; кореляція між дискретами; кореляція, пов'язана з періодичністю в сигналі; кореляція між періодами основного тону; надмірність, пов'язана з неактивністю мови (паузи); нерівномірний усереднений спектр; короткочасний спектр звуку.

При розгляді надлишкових властивостей мовних сигналів підкреслюється високий коефіцієнт кореляції порядку 0.85, який вказує на те, що при будь-якій спробі істотно зменшити швидкість передачі необхідно використовувати кореляцію між сусідніми дискретами.

У результаті аналізу існуючих у даний час різноманітних засобів перетворення первинного сигналу в цифрову форму були виділені дві групи методів формування канального сигналу:

Прямі методи (ІКМ, ДІКМ, ДМ і т.п.), що впливають на самі загальні параметри первинного сигналу (такі як динамічний діапазон, пікфактор), не торкаючись внутрішньої природи їхніх фізичних властивостей.

Методи моделювання мовних сигналів на прийомі (вокодери) по деяким основним кількісним показникам, передаваним через канал зв'язку.

Недолік першої групи методів полягає в тому, що для підвищення ефективності торкаються самі незначні характеристики сигналів, залишаючи як і досі для передачі граничну смугу і майже весь динамічний діапазон поточних значень передаваних функцій часу.

Що стосується другої групи, то відновлення сигналів методами моделювання при зберіганні прийнятних якостей або потребує дуже високої складності алгоритмів відновлення, що веде до невиправданого ускладнення апаратно-програмних засобів і збільшення затримки сигналу, або в простих алгоритмах відновлювана мова не має природності і розпізнаваності звучання. Крім того, методами другої групи неможливо організувати передачу нетелефонних повідомлень.

В другому розділі за підсумками аналізу результатів першого розділу пропонується третя група методів підвищення ефективності, що займає проміжне положення серед розглянутих вище. Ця група припускає беззупинно аналізувати поточні стани первинного сигналу і відбирати з цих станів для формування цифрового потоку тільки ті, що є істотними для подальшого опрацювання й у той же час не містять надлишкових властивостей переданих функцій часу.

Візьмемо як приклад первинний синусоїдальний сигнал. Дискретизуючи його по Найквисту-Котельникову, ми маємо всю інформацію про цю функцію часу; по цим дискретам, далі, можливе повне відновлення цього сигналу низькочастотним фільтром. У класичної ІКМ період дискретизації вибирається виходячи з найвищої частоти передаваного сигналу, при цьому ніяк не враховується поточне значення цього параметра, навіть якщо переданий сигнал відсутній взагалі. З іншого боку, аналізовані дискрети можна прив'язати до вищезгаданого сигналу, і брати їх у найбільш характерних його точках.

Для визначення зазначених характерних точок у дисертаційній роботі доведена теорема 1.

Теорема 1.

На відрізку між двома сусідніми локальними екстремумами будь-які два і більш відліки гладкої функції кореліровані, а відліки, взяті в двох і більш сусідніх локальних екстремумах, функції не кореліровані.

Тому, мислячи логічно, будемо вважати, що відсутність кореляції між відліками припускає значне зниження надмірності в первинному сигналі, а наявність кореляції припускає присутність надлишкових властивостей.

Таким чином, як найбільш характерні точки первинного сигналу можна запропонувати всі його локальні екстремуми (всі точки, де аналізована функція часу приймає максимуми і мінімуми) тобто ті точки передаваної функції, надлишкові властивості між якими мінімальні. Якщо робити дискретизацію для згаданого вище синусоїдального сигналу, то відповідно до цієї пропозиції, тобто беручи відліки в локальних екстремумах, ми будемо точно додержуватися умови теореми відліків і тим самим мати можливість згодом відновити вихідний сигнал із дискретизованого.

Сигнал, що складається з відліків узятих у локальних екстремумах первинного, будемо називати екстремо-дискретизирований або ЕД-сигналом.

Для сигналів, що являють собою реальні функції часу, ситуація значно ускладнюється, і питання відновлення дискретизированого в локальних екстремумах первинного сигналу є дуже проблематичним. Проте все ж покажемо, що мовні й аудіосигнали можна з достатньою точністю відновити з екстремо-дискретизированих. Для цього будемо вважати, що мовні й аудіосигнали є тригонометричнми поліномами порядку не вище n (де n - номер останньої гармоніки й у реальних ситуаціях не перевищує 13...15).

Таким чином, як основну модель мовних і аудіосигналів застосуємо тригонометричні поліноми (усічені ряди Фур'є), дослідження яких деякою мірою відображено в [Н. К. Бари. Тригонометрические ряды. Издательство “Наука” М., 1956.].

Тригонометричним поліномом називається вираз виду

,(1)

причому, якщо |an| + |bn| > 0, то число n називається порядком поліному. Як очевидно з (1), тригонометричний поліном є кінцевою лінійною комбінацією синусів і косинусів кратних дуг. Добуток двох тригонометричних поліномів є тригонометричний поліном, отже [T(x)]^m є також тригонометричний поліном при будь-якому цілому m. Будь-який тригонометричний поліном має основний період (першу гармоніку), на інтервалі котрої [0, 2] розташовуються всі його локальні екстремуми, що аналогічно повторюються в такому основному періоді. Крім того, тригонометричний поліном порядку n не може мати більш 2n дійсних коренів на інтервалі [0, 2], якщо навіть кожний із них вважати стільки разом, скільки одиниць у його кратності [Н. К. Бари. Тригонометрические ряды. Издательство “Наука” М., 1956.].

Для вирішення проблеми відновлення первинних сигналів із ЕД передаваних каналами, можна спробувати скористатися теоремою Вейерштрасса, яка доказує, що будь-яку безупинну періодичну функцію на всій безмежній вісі можна з якою завгодно наперед заданою точністю апроксимувати тригонометричним поліномом. У нашій ситуації потрібно рішення оберненої задачі: потрібно по ЕД-сигналу відновлювати тригонометричний поліном. Іншими словами, маючи значення відліків у точках локальних екстремумів і відстані між цими відліками, формувати аналоговий сигнал, що по своїй фізичній природі є тригонометричним поліномом і з заданою точністю відображає первинний сигнал до його перетворення методом екстремо-дискретизації.

Для рішення цієї оберненої задачі, і тим самим, доведення можливості відновлювати первинний сигнал по відлікам у локальних екстремумах у дисертаційній роботі була доведена теорема 2.

Теорема 2.

Тригонометричний поліном T(x) порядку не вище n на довільно вибраному інтервалі , обмеженому двома сусідніми локальними екстремумами, цілком зображується синусним (косинусным) відрізком так, що на інтервалі

T (x) = d + a sin(b x + c ),

T (x) = d + a cos(b x + c ),

де d_, a_, b_, c дійсні константи, обумовлені параметрами інтервалу . Причому ці параметри - два числа і ; відстань між локальними екстремумами по осі абсцис, а по осі ординат.

Синусний (косинусний) відрізок лінія функції y = asin(bx + c) (y = acos(bx + c)), апроксимуючий поліном на інтервалі між сусідніми локальними екстремумами. Кутовий інтервал по осі абсцис bx + c = .

Крім того, доведення теореми 2 було виконано методом математичної індукції на персональному комп'ютері за допомогою програмного математичного середовища MathCad. Метод математичної індукції грунтується на такій аксіомі: якщо деяке твердження справедливо для n = 1 і якщо з допущення справедливості його для якого-небудь довільного натурального n = k випливає справедливість його і для n = k + 1, то це твердження справедливе для всякого натурального n.

Для тригонометричного полінома 1-го порядку самий відрізок поліному між двома сусідніми локальними екстремумами збігається із синусним відрізком. Тому почнемо доведення із довільного тригонометричного поліному 2-го порядку.

1.Нехай

(2)

довільний поліном 2-го порядку;

(3)

косинусний відрізок із екстремумами в точках (0, 1.825).

Для визначення якості апроксимації розрахуємо середньоквадратичне відхилення (СКВ) функцій (2) і (3) на інтервалі між локальними екстремумами в точках аргументу (0, 1. 825) за формулою

,(4)

де N - кількість розрахункових вибірок.

N = 1825;СКВ = 8. 61210^-4.

Таким чином, для поліному 2-го порядку рівність із точністю до СКВ z(x) = y(x) на інтервалі між двома локальними екстремумами виконується.

Комп'ютерний аналіз великого числа тригонометричних поліномів показує, що не завжди форма кривой між сусідніми локальними екстремумами відповідає синусному або косинусному відрізку. Це відбувається в тих випадках, коли абсциси сусіднього локального максимуму і відповідно локального мінімуму зближаються настільки, що зазначені сусідні максимум і мінімум важко розділити як самостійні. Хоча в цих відрізках тригонометрична функція полінома зберігає безперервність і інші математичні атрибути, знайти точки локальних екстремумів при такій ситуації не реально.

Роздивимося поліном четвертого порядку такого виду:

z(x) = -0.2 + 0.5 cos(x) + 0.5 sin(x) - 0.3 cos(2x) + 0.3 sin(2x) + 0.5 cos(3x) + 0.5 sin(3x) - 0.5 cos(4x) - - 0.9 sin(4x), (5)

Змінимо коефіцієнти в синусних складових sin(3x) і sin(4x) так, що в результаті одержимо тригонометричний поліном такого виду:

z(x) = -0.2 + 0.5 cos(x) + 0.5 sin(x) - 0.3 cos(2x) + 0.3 sin(2x) + 0.5 cos(3x) + 0.7 sin(3x) - 0.5 cos(4x) - 0.5sin(4x) (6)

Як видно на відрізку [5, 7] важко виділити точки локального максимуму і мінімуму, тому що форма кривої плавно змінюється на даній ділянці, і, отже, поліном (6) буде мати менше число екстремумів, чим поліном (5), хоча обидва поліноми мають однаковий порядок. Назвемо цю ситуацію в поводженні тригонометричного полінома - явищем виродження локальних екстремумів. Виродження локальних екстремумів змінює форму кривої так, що апроксимацію останньої синусним (косинусним) відрізком виконувати важко. При цьому якщо усе ж апроксимацію виконувати, ігноруючи точки виродження, можуть істотно зрости помилки апроксимації перешкоди, супутньому сигналу. Ці перешкоди породжуються сигналом, мають адитивний характер, і розрахунок максимального значення цих перешкод виконаємо таким чином. Для цього припустимо, що найбільша похибка апроксимації синусним (косинусним) відрізком x(t) = 2sin(t) виникає в тому випадку, коли локальний максимум і мінімум зливаються в одну точку - у точку перегину, значення похідної у котрої дорівнює нулю. Форму апроксимуючої кривої можна зобразити функціями на інтервалі від 0 до - , а на інтервалі від до 0 - y(t) = cos(2t) - 1.

Тоді комп'ютерний розрахунок середньоквадратичного відхилення (тобто рівня супутніх перешкод по потужності) складає

t = 0, 0.001..1.571;

N = 1571; CКB = 0.105;

t = -1.571, -1.572..0;

N = 1571; CКB = 0.105.

Як бачимо, значення супутніх перешкод не перевищує 11 %, що декілька нижче, чим у системах із дельта-модуляцією при виникненні перевантажень по крутизні.

Параметри синусних (косинусних) відрізків, якими передбачається з'єднувати точки сусідніх локальних екстремумів (вершини відліків сигналу поступають з каналу зв'язку) для відновлення ЕД-сигналу, визначимо таким методом.

Для зростаючого відрізка (перший відлік менше другого в послідовності імпульсів ЕД-сигналу),

y(t) = d + a sin(b t + c ),(7)

а для збуваю чого

y(t) = d + a cos(b t + c ), (8)

деd постійна складова; a амплітуда відрізка; b коефіцієнт при поточній частоті; c початкова фаза.

Позначим пару сусідніх локальних екстремумів, між котрими необхідно вставити синусний (косинусний) відрізок

а_б амплітуда більшого локального екстремуму в парі сусідніх;

а_м амплітуда меншого локального екстремуму в парі сусідніх;

x_б значення аргументу більшого локального екстремуму в парі сусідніх; x_м значення аргументу меншого локального екстремуму в парі сусідніх; x_ср значення аргументу середини між сусідніми локальними екстремумами.

Тоді, міркуючи логічно, одержимо:

амплітуда відрізка

,(9)

постійна складова

,(10)

коефіцієнт частоти

,(11)

початкова фаза

для синусного відрізка

,(12)

для косинусного відрізка

.(13)

На відміну від дискретизації по Найквисту-Котельникову, взяття відліків у локальних екстремумах первинного сигналу являє собою неізохронну послідовність імпульсів, у яких тривалі інтервали часу (під час паузи в розмові) відліків відсутні взагалі. Тому розгляд питань тактової частоти і швидкості формованого цифрового потоку з ЕД-сигналу можна тлумачити тільки “у середньому”. У апаратній реалізації аналого-цифрового перетворення ЕД-сигналу після взяття кожного відліку спочатку повинен формуватися цифровий розмір амплітуди цього відліку, а потім цифрове значення інтервалу часу до такого відліку. Зазначені цифрові пари (код амплітуди і код часового інтервалу до такого відліку) можуть поміщатися в еластичну пам'ять, відкіля після статистичного опрацювання повинні витягатися і передаватися цифровим трактом вже з постійною швидкістю. Статистичне опрацювання необхідне для з'ясовування наявності пауз у розмові або пауз між окремими елементами мовного сигналу. У свою чергу наявність паузи припускає заборону передачі сигналу даного каналу по цифровому тракті багатоканальної системи зв'язку.

При такій організації цифрової передачі ЕД-сигналу стає цілком доречним ввести поняття середньої цифрової швидкості окремого парціального каналу, а перед цим середньої частоти проходження імпульсів ЭД-сигнала. Аналіз джерел [Беллами Дж. Цифровая телефония: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1986], і комп'ютерний підрахунок кількості локальних екстремумів у довільних мовних фразах визначеної тривалості з урахуванням явища виродження локальних екстремумів, а також пауз між елементами мови і пауз у розмові показує, що середня частота проходження локальних екстремумів не перевищує 250... 500 Гц.

Як відзначалося вище, кодування ЕД-сигналу полягає у формуванні пари чисел (двомірного вектора): перше число розмір чергового дискрету, друге число розмір часового інтервалу до такого дискрету. Якщо для перетворення кожного з чисел у цифровий код використовувати 8 розрядів і, відповідно 8 розрядів для інтервала, то загальна бітова швидкість ЕД-сигналу парціального каналу складає:

= f_ср · M = 500 · 16 = 8 кбіт/с,(14)

деf_ср середня частота проходження локальних екстремумів;

М загальна кількість розрядів, що відводиться для кодування розміру дискрету і часового інтервалу.

Як бачимо, в порівнянні з ІКМ (64 кбіт/с) виграш складає 8 разів по швидкості цифрового потоку, а в порівнянні з ДМ (32 кбіт/с) - 4 рази.

У третьому розділі розглянуті альтернативні методи дельта-модуляції, такі як ДМ

з одиночною пам'яттю, ДМ із подвійною пам'яттю і ДМ із припиненням, що значно зменшує помилку квантування на низьких і середніх частотах. Найменша помилка квантування на низьких частотах забезпечується моделлю ДМ з одиночною пам'яттю, проте на середніх і високих частотах рівень помилки збільшується в порівнянні з моделлю ДМ із припиненням. Сама оптимальна з аналізованих моделей є ДМ із припиненням.

Новий принцип зниження тактової частоти розглянутий в методі кодованої дельта-модуляції.

У четвертому розділі розглянута технічна реалізація передавальної та приймальної частини ЕД - сигналів. Задача передавача складається у визначенні місця розташування локальних екстремумів у вихідному сигналі і взяття відліків у цих точках, а також визначенні тривалостей (інтервалів) між кожною поточною парою відліків із наступним перетворенням самих відліків і часових інтервалів у цифрові коди.

Задача приймача полягає в декодуванні цифрових кодів і формуванні синусного (косинусного) відрізка, що потім повинен вставлятися між точками поточних пар сусідніх локальних екстремумів.

Розглянуто технічну реалізацію: дельта модулятор із підвищеною захищеністю від власних перешкод; структурна схема передавальної і приймальної частини кодованої дельта-модуляції.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ І ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі розроблений метод вибіркової дискретизації для підвищення ефективності передачі мовних сигналів цифровими трактами. Основні результати роботи можна сформулювати в таких положеннях:

Розроблено метод формування канального сигналу шляхом узяття відліків у локальних екстремумах передаваної функції часу.

Доведено, що можливе відновлення первинного сигналу по відлікам у локальних екстремумах функції.

Зроблено оцінку виродження локальних екстремумів.

Розроблено комп'ютерну модель для відновлення ЕД-сигналу.

Визначено середню швидкість цифрового потоку ЕД-сигналу.

Розроблена технічна реалізація апаратних засобів для передачі і приймання ЕД-сигналу.

Запропоновано ефективні методи перетворення первинного сигналу в цифрову форму: кодіруюча дельта-модуляція, альтернативні методи дельта-модуляції.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ У РОБОТАХ

мовний сигнал цифровий

Байдан И. Е., Онацкий А. В. Кодированная дельта-модуляция. // Информатика и связь: Сб. науч. тр. Укр. госуд. академии связи им. А. С. Попова. - Одесса, 1996. - C. 230-235.

Байдан И. Е., Онацкий А. В., Рожок А. Д. Дельта-модулятор с повышенной защищенностью от собственных помех. // Информатика и связь: Сб. науч. тр. Укр. госуд. академии связи им. А. С. Попова. - Одесса, 1997. - C. 112-116.

Онацкий А. В. Альтернативные методы дельта-модуляции // Информатика и связь: Сб. науч. тр. Укр. госуд. академии связи им. А. С. Попова. - Одесса 1997 №2. - C. 27-34.

Байдан И.Е., Данилевский В.А., Онацкий А.В. Повышение эффективности передачи телефонных сигналов методами выборочной дискретизации. // Информатика и связь: Сб. науч. тр. Укр. госуд. академии связи им. А. С. Попова. - Одесса, 1998. - C. 168-172.

Онацкий А. В. Техническая реализация метода выборочной дискретизации при передаче телефонных сообщений // Научные труды УГАС им. А. С. Попова. - Одесса, 1999 №1. - C. 103-106.

Размещено на Allbest.ru

...