43. Цифровая система передачи речевых сообщений.

Теоретические основы цифровой передачи непрерывных сообщений были заложены в известных работах В.А.Котельникова и К.Шеннона. В них сформулированы основные положения теории потенциальной помехоустойчивости и теории информации. В последующем теория цифровой связи развивалась в нескольких направлениях, связанных с разработкой: эффективных способов преобразования непрерывных (аналоговых) сигналов в цифровую форму; способов помехоустойчивого кодирования для обеспечения допустимой погрешности передачи; методов оптимального приема дискретных сообщений, обеспечивающих потенциальную помехоустойчивость;методов простого и эффективного уплотнения данных и обеспечения многократного доступа к каналам;общих принципов построения цифровых сетей связи, а также с решением других задач повышения информационной эффективности цифровых систем передачи.

Разработка методов цифровой передачи речевых сигналов с высокой информационной эффективностью является одной из актуальных задач цифровой обработки сигналов. С позиций общей теории связи она относится к классу задач кодирования источника сообщений. При этом цель состоит в минимизации как скорости передачи, определяемой числом дискретных символов в единицу времени при ограничениях на искажения, так и объемов необходимого оборудования, потребляемой мощности и вычислительных затрат.

Опишем структуру обобщенной системы кодирования открытого речевого сообщения. Источник речевого сообщения, ИС, формирует стохастический сигнал x(t) в непрерывном времени. Кодер источника, КИ, осуществляет отображение этого сигнала в цифровую последовательность. Затем, сигнал передается по каналу связи, посредством модемных устройств на приемном и передающих концах. В декодере источника (ДИ), восстанавливается сигнал источника x*(t) для получателя сообщения (ПС). При идеальном канале, в отсутствии шумов, x(t)=x*(t), то есть отображение в кодере взаимно-однозначное. Однако на практике ошибки в канале связи необходимо учитывать. В реальных системах, отображение, осуществляемое в кодере, не является взаимнооднозначным. Отличие выходного сигнала от входного объясняется двумя причинами: моделированием сигнала и квантованием. Возникают искажения, которые можно описать, например, средней квадратической ошибкой e.

Следует заметить, что оценка С для речи весьма затруднительна и колеблется в пределах 60-16000 бит/с. Причины этого в том, что, во-первых, речевой сигнал являляется стационарным процессом, законы изменения его вероятностных характеристик во времени пока еще не изучены и, во-вторых, действительный критерий восприятия, который опредеделяет качество слухового приема речевого сигнала человеком, отличается от распространенного критерия среднеквадратической ошибки или от какого-либо другого критерия, контролирующего отклонение "форм реализаций".

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что задача кодирования речи заключается в построении системы, минимизирующей скорость передачи при сохранении определенного качества речи, или в максимизации качества речи (минимизации искажений) для заданной скорости передачи при ограниченной стоимости системы.

44.Основной цифровой канал телефонной сети 64000 бит/с. Образуется из следующих соображений.Диапазон частот, в который помещается голос человека, составляет 300—3400 Гц. Для дискретизации потеореме Котельникова необходимо удвоить частоту 3400 Гц, получаем 6800 Гц. Из-за неидеальностифильтров, имеющих полосу расфильтровки, отличную от нуля, частоту дискретизации увеличили до8000 Гц. Сейчас диапазон частот 3400 — 4000 Гц может быть использован для передачи сигнализации (кпримеру, одночастотная сигнализация на частоте 3825 Гц). В канал передаётся не сам отсчёт (величинанапряжения), а двоичная кодовая комбинация, обозначающая его номер. Способ получил название ИКМ.При линейном квантовании выбирается 4096 разрешённых значений сигнала (без учёта знака). С учётомзнака имеем 8192 разрешённых значения, при этом кодовая комбинация состоит из 13 разрядов. Это числоможно сократить, проведя операцию компандирования сигнала. После неё у сигнала остаётся 256разрешённых значений (без учёта знака), а с учётом знака — 512. Тогда кодовая комбинация будет состоятьиз 8 разрядов, и заметного снижения качества речи не произойдёт в силу особенностей человеческого слуха.В итоге получается 8000 × 8 = 64000 бит/с. Канал используется как основной в плезиохронной цифровойиерархии.

45. Информация. Под термином “информация” понимают различные сведения, которые поступают к получателю. В более строгой форме определение информации следующее:

Информация - это сведения, являющиеся объектом передачи, распределения, преобразования, хранения или непосредственного использования.

46. Сообщение – форма представления информации, предназначенная для передачи от источника к получателю в виде текста, звука, изображения и т.д.

Например, при телеграфной передаче сообщением является текст телеграммы в виде букв или цифр. При разговоре по телефону – непрерывное изменение во времени звукового давления. В телевизионных системах сообщение представляет собой изменение во времени яркости элементов изображения.

47. Принцип разделения каналов стандарта подвижной связи GSM.

GSM (от названия группы Groupe Spécial Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications) (русск. СПС-900) - глобальный цифровой стандарт для мобильной сотовой связи, с разделением канала по принципу TDMA и высокой степенью безопасности благодаря шифрованию с открытым ключом. Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 80-х годов.

GSM относится к сетям второго поколения (2 Generation), хотя на 2006 год условно находится в фазе 2,5G (1G - аналоговая сотовая связь, 2G - цифровая сотовая связь, 3G - широкополосная цифровая сотовая связь, коммутируемая многоцелевыми компьютерными сетями, в том числе Интернет).

Услуги и стандарт GSM

С самого начала разработчики GSM стремились обеспечить совместимость сетей GSM и ISDN по набору предлагаемых услуг. В соответствии с определениями ITU-T (International Telecommunication Union - Telecommunications Standardization Sector), сеть GSM может предоставлять следующие типы услуг:

 услуги по переносу информации (bearer services);

 услуги предоставления связи (teleservices);

 дополнительные услуги (supplementary services).

Самым известным направлением деятельности GSM является телефония. Так как GSM по существу является цифровой системой передачи данных, речь кодируется и передается в виде цифрового потока. Еще одним примером предоставляемого сервиса является оказание экстренной помощи, когда ближайший поставщик такого рода услуги уведомляется при помощи набора трех цифр (например, 911). Кроме того, предоставляются разнообразные услуги передачи данных. Абоненты GSM могут осуществлять обмен информацией с абонентами ISDN, обычных телефонных сетей, сетей с коммутацией пакетов, и сетей связи с коммутацией каналов, используя различные методы и протоколы доступа, например, X.25 или X.32. Возможна передача факсимильных сообщений, реализуемых при использовании соответствующего адаптера для факс-аппарата. Уникальной возможностью GSM, которой не было в старых аналоговых системах, является двунаправленная передача коротких сообщений SMS (Short Message Service), (до 160 байт), передаваемых в режиме с промежуточным хранением данных. Адресату, являющемуся абонентом SMS, может быть послано сообщение, после которого отправителю посылается подтверждение о получении. Короткие сообщения можно использовать в режиме широковещания, например, для того, чтобы извещать абонентов об изменении условий дорожного движения в регионе.

Текущие спецификации в виде дополнительных возможностей описывают услуги по переносу информации и предоставлению связи (например, перенаправление вызова в случае недоступности подвижного абонента), В последствии ожидается появление новых возможностей, таких как идентификация вызова, постановка вызова в очередь, переговоры сразу нескольких абонентов и др.