Файл: Матлин Г.М. Проектирование оптимальных систем производственной связи.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 240

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ционных полос, т. е. полос, каждая из которых вносит равную 5-процентную долю в общую разборчивость формант или, другими

словами, полос, вероятности появления формант в которых равны

20

между собой [48]. Отсюда формантная разборчивость А = 0,05 У pk,

“ і где pk — коэффициент восприятия в /г-й равноартикуляционной по­

лосе, равный отношению числа формант, которые в реальных усло­

виях передачи дойдут до уха слушающего с уровнем выше поро­ гового, к общему числу формант в данной полосе.

Коэффициент восприятия pk является функцией эффективного уровня ощущения формант в полосе Е', определяемого как

Е — Ар -)- k — (а Т- М) — сс0,

где Ар — спектральный уровень формант, действующий в данной

полосе на микрофон говорящего абонента; k — логарифмическая

р

ширина критической полосы слуха; a = 201g -4— затухание всего

тракта от микрофона, говорящего до уха слушающего (Рі — звуко­ вое давление в микрофоне; Рг — звуковое давление в ухе слушаю­

щего); М — результирующая маскировка от

шумов

всех видов;

ао — уровень порога слышимости на средней

частоте

рассматри­

ваемой полосы.

 

 

При эффективном уровне ощущения шума свыше 10 дБ уро­ вень ощущения формант перестает зависеть от слуховых данных слушающих и равен Е' = АѴ—а—Лш, где Ат — спектральный уро­ вень шума.

Зависимость коэффициента восприятия от эффективного уровня ощущения формант при различных уровнях шума Аш представле­ на на рис. 3.16. Первая кривая (Лш = 40 дБ) соответствует нормаль­ ному шуму в закрытом помещении (комнате). Зная величину Е', по кривой 3.16 можно определить коэффициент восприятия ри в каждой полосе, а затем по вышеприведенной формуле — формант­ ную разборчивость. Переход от формантной разборчивости к сло­ говой, а затем фразовой производится по кривым рис. 3.12 и 3.14.

Рассчитанная по указанной методике зависимость J = f(a) при уровнях шумов 40 и 70 дБ представлена на рис. 3.17. Расчет про­ изводился при условии, что в качестве телефонных аппаратов або­ нентов используется аппарат типа ТАН-5; затухание, вносимое пи­ тающими мостиками, равно затуханию, вносимому схемой АТС; частотные зависимости шумов усреднены.

Из рис. 3.17 следует, что при уровне шума 40 дБ заметное ухуд­ шение разборчивости начинается с затухания, равного примерно 40 дБ. Однако даже при затухании 56 дБ фразовая артикуляция составляет величину порядка 90 %• Это согласуется с реальными фактами, когда даже при очень плохой слышимости разборчивость остается удовлетворительной (например, когда при испорченном

—160 —

микрофоне один абонент говорит в телефон). При уровне шума 70 дБ резкое ухудшение разборчивости начинается при затухании тракта порядка ІЗ-н-20 дБ.

Рис. 3.16. Зависимость коэффициента восприятия от эффек­ тивного уровня ощущения формант при разных уровнях

шума

На рис. 3.18 представлена зависимость Zh= f(a, Ат).

Найдем вероятности, характеризующие возможность появления или отсутствия непроизводительных затрат времени в процессе до-

Рис. 3.17. Зависимость фразовой

Рис. 3.18. График функции Zk=

разборчивости от величины зату-

=}(al, Аш)

хания

 

ставки информации из-за недостаточного качества тракта. Вероят­ ность того, что потерь времени из-за недостаточного качества тракта не будет, равна произведению вероятностей двух событий: а) затухание данного тракта таково, что фразовая разборчивость с

6 -1 3 7

_ 161 _

заданной степенью точности равна 1; б) уровень окружающего шу­

ма на обоих концах обеспечивает

с заданной степенью точности

фразовую разборчивость, равную 1.

 

Если принять за меру точности е= 0,001, то заданным условиям

удовлетворяют затухание тракта

13 дБ іи уровень шума Лш^

=^40 дБ. При уровне шума более 40 дБ или затухании тракта бо­ лее 13 дБ либо при одновременном увеличении и уровня шума и затухания будут иметься потери времени из-за недостаточного ка­ чества. Искомая вероятность их равна

<?5 = - ^ М 1 - М

2,

(3.66)

” общ

 

 

где Nіз — количество абонентов, при связи с которыми данного або­

нента затухание меньше (или равно) 1 3

дБ; А

^ б —щ общее количе­

ство абонентов сети; іш — время, в течение которого соблюдается условие Лш^ 4 0 дБ (в долях часа). /Величина Лц3 /может быть опре­ делена для каждой сети, исходя из ее геометрических размеров, ти­

пов применяемых кабелей и аппаратуры, а

— путем измерений

на соответствующих объектах.

 

Средние потери времени из-за недостаточного качества тракта

будут равны

 

_______ 1_______

(3.67)

Л ф ( 1 + 2 1 ,8 3 lg / с р )

 

где / Ср — средняя величина фразовой артикуляции, определяемая для каждой конкретной сети.

Рассмотрим 'вопрос о скорости разговорной речи с0, соответст­ вующей эталонному уровню достоверности. Естественно, что можно говорить только о средней величине этой скорости, так как для раз­ ных индивидуумов (да и для одних и тех же индивидуумов в разные отрезки времени) она различна. Установлено (см. [117] и др.), что длительность пауз в непрерывной речи составляет в среднем 16% от суммарного времени разговора. Известно также, что слияние двух сигналов в один начинается при уменьшении сдвига во време­ ни между ними на величину, меньшую 100 мс. Тогда можно запи­ сать:

(1000 — 160) — 100 ( с 0 — 1) .

940

C Q — ------------------------------------------ ,

Со — ------------------ .

дср

аср -Ь 100

Здесь со —средняя скорость разговорной речи, зв/с; аср —средняя продолжительность произношения одного звука, мс/зв:

^ср 1 ~ Pw /г л Рсогл^соглі

где ргл и рсогл — вероятность появления соответственно гласного и согласного звуков в русском языке; в [168, 183] приводятся данные, с помощью которых можно установить, что ргл = 0,423; рСогл= 0,577; (гл и ^согл — средняя продолжительность произношения гласного и согласного звуков; эти продолжительности определяются с учетом временных характеристик звуков речи и вероятностных соотноше-

— 4і62 —

ний в русской

речи. После

соответствующих

расчетов

получено:

+л«479 міс; 7согл~ '85’МС.

Отсюда

аСр= (0,423-179 + 0,577-85 = 76 +

+ 49=126 мс. Поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

940

. 10

_д

 

 

 

 

 

Со ж ----------- « 4 , 1 8 зв. -с

 

 

 

 

 

 

125 +

100

 

 

 

 

Полученная величина скорости разговорной речи в единицах ин­

формации равна 6,15 десят. ед. -с-1, или 20,5 бит-с-1.

 

Необходимо отметить, что лріи

 

 

 

 

уровне шума

свыше

72+-7Ö дБ,

 

 

 

 

воздействующего

на

говорящего,

 

 

 

 

последний осуществляет форсиро­

 

 

 

 

вание

речи '(повышение

громко­

 

 

 

 

сти), ів результате чего 'увеличи­

 

 

 

 

вается разборчивость. Однако при

 

 

 

 

уровне шума

100 дБ напряжение

 

 

 

 

голосовых .связок достигает

пре­

 

 

 

 

дела

и дальнейшего

повышения

 

 

 

 

громкости речи

не

происходит.

Рис. 3.19.

Зависимость

прираще­

Усредненная

зависимость прира­

ния

суммарной интенсивности ре­

щения

суммарной интенсивности

чи ДЛР от суммарного уровня ок­

спектра речи ААр в зависимости

 

ружающего шума А ш

от суммарного уровня окружаю­

 

 

 

 

щего шума гладкого и низкочастотного спектров приведена іна рис. 3.19. Из рис. 3.19 следует, что максим.альное увеличение интенсив­ ности речи по отношению к. уровню речи в тишине достигает 14 дБ.

Разборчивость речи при р а д и о т е л е ф о н н о й

с в я з и опре­

деляется уровнем речи на передающем конце 64' ),

акустическими

характеристиками средств приема и передачи речи, усилением ра­ диотракта (Sh) и уровнем шумов (Аш).

Эффективный уровень ощущения формант (см. [117]):

Е' = Ар+

5МТ+ Sk - Лш; 5МТ= 201g ЛМЛТ- ІСР,

гДе Лм, Ат ■— отдача

соответственно микрофона (на передающемі

конце) и телефона (на приемном конце); Sk = 2 0 \g (U i/U 2)\ U i — на­ пряжение на входе модулятора передатчика радиостанции; U2— напряжение, развиваемое при этом на телефоне.

Поскольку во многих случаях радиосвязь осуществляется в ус­ ловиях высокого уровня шумов (больше 70 дБ), следует учитывать влияние форсирования речи. Поправки на изменение формантного спектра форсированной речи (ААр ) в зависимости от частоты и сте­

пени форсирования приведены на рис. 3.20. С учетом форсирования речи при увеличении уровня шума £ ' / = £ / + А А р ' . Вероятность от­

сутствия потерь времени при осуществлении радиоразговора мо­ жет быть подсчитана по формуле:

6*

— 163 —

где tA Шо — время, в течение которого при данных условиях переда­

чи уровень шума превышает величину, соответствующую фразовой разбррчивости (с заданной степенью точности), равной 1; Т — об­ щий баланс времени.

Достоверность телеграфной связи и сети передачи данных. Ка­ чество передачи данных [111] определяется коэффициентом оши-

Рис. 3.20. Поправка на изменение формантного спектра форсированной речи АЛр в зависимости от частоты / и степени форсирования ДЛР

бок — средним значением отношения количества неправильно при­ нятых знаков к общему количеству переданных. Указанная харак­ теристика является основным качественным показателем системы передачи документированной информации. Поскольку телеграфная связь используется для передач как текстовых, так и цифровых ма­ териалов, требования, предъявляемые к ней, изменяются в зависи­ мости от формы передаваемой информации. Если при передаче текста имеется возможность восстановить ошибочно принятые ме­ ста по смыслу (вследствие присущей письменной речи избыточно­ сти), то при передаче цифровой информации (в случае отсутствия специальных устройств обнаружения и исправления ошибок) такой возможности нет.

Следует отметить, что в настоящее время на промышленных предприятиях и в строительных организациях страны широко при­ меняется абонентский телеграф (АТ). Поэтому ниже рассмотрим качество телеграфной связи с точки зрения его влияния на эффек­ тивность функционирования систем передачи как текстовых, так и цифровых материалов только для указанной разновидности теле­ графной связи.

— 164 —

Увеличение объема передаваемых сообщений за счет недоста­ точного качества тракта телеграфной связи можно подсчитывать по формуле

^„от = П - Ц ,

(3.68)

1-- К

 

где k — коэффициент ошибок. Так как скорость телеграфирования является величиной постоянной, то увеличения или уменьшения вре­ мени передачи из-за недостаточного качества тракта здесь не про­ исходит.

Время передачи информации

Т = Х і

(3.69)

1И£

Со

-Соf \' + 1r—rк,

 

и увеличение продолжительности передачи

zk = l + YZ~k -

(3.70)

Вероятность отсутствия затрат времени из-за недостаточного ка­ чества тракта равна вероятности события, заключающегося в том, что /г=0. Таким образом,

nk=o

(3.71)

Яь = N

’

где Пй= 0 — количество связей, при которых ошибок зафиксирова­

но не было; N -— общее количество связей.

 

Если

рассматриваются несколько направлений связи, то вероят­

ности < 7 5

должны подсчитываться для каждого из «их. Средняя ве­

личина затрат времени

 

 

 

 

^ _Тпот__

Т0

kcp

^2 72)

 

Со

Со

1 — kcp

 

Величина kcp определяется либо для всех связей в целом, либо для связей по каждому направлению. При передаче цифровой ин­ формации в сообщение вносится определенная избыточность, поз­ воляющая на приемном конце выявить ошибки.

Таким образом, объем передаваемых цифровых сообщений мо­ жет быть выражен формулой

 

 

Упер = Уо +

^код + Упвт,

(3.73)

где

Ѵ0 — исходный объем сообщений

(передаваемых на вход ВЦ

или

с выхода

ЭВМ); 1/код — объем вносимой избыточности для

возможности

определения ошибок

на

приемном конце;

ѴПвт —

объем повторно передаваемой информации при обнаружении ошиб­ ки на приемном конце.

Объем вносимой избыточности ЕКод целиком определяется ис­ ходным объемом сообщений Е0 и способом кодирования, а именно:

1)при двойной передаче — Екод^ЗЕо; 2) при контрольном сум-

—165 —

Смотрите также файлы