Книга: Кропотов Ю. А., Ермолаев В. А. «Моделирование и методы исследований акустических сигналов, шумов и помех в системах телекоммуникаций»

Монография посвящена моделированию и методам исследований акустических сигналов в приложении к системам телекоммуникаций. Рассматриваются вопросы оценивания функций плотности вероятностей, модели акустических сигналов и помех, задачи корреляционного и спектрального анализа, аппарат моментов и спектров высокого порядка, вопросы адаптации и методы исследований нелинейных систем. Излагается обобщенный метод локальной аппроксимации в применении к задачам интерполяции, сглаживания и идентификации систем с медленно изменяющимися параметрами.
Монография предназначена для инженеров и аспирантов, специализирующихся в области методов исследований и моделирования акустических сигналов, а также для студентов соответствующих специальностей.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ...... 3 ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ...... 8 1. 1. Общая характеристика акустических сигналов...... 8 1. 1. 1. Акустический сигнал и способы его представления...... 8 1. 1. 2. Источники акустических сигналов и помех...... 11 1. 1. 3. Нелинейные и частотные искажения акустических сигналов...... 14 1. 2. Акустические сигналы информационно-управляющих систем...... 16 1. 2. 1. Вопросы формирования и восприятия аудио сигналов...... 16 1. 2. 2. Проблемы обработки сигналов информационно-управляющих систем...... 18 1. 2. 3. Характеристические параметры акустических сигналов...... 23 1. 3. Общие вопросы анализа случайных акустических сигналов...... 28 1. 3. 1. Об интегрировании в вероятностных пространствах...... 28 1. 3. 2. Непараметрические оценки расстояний между распределениями...... 29 1. 3. 3. Проблема некорректности оценок плотности вероятностей...... 32 1. 3. 4. Уравнения акустического поля и распространения звуковых волн...... 35 1. 3. 5. Уравнения акустических линий с распределенными параметрами...... 38 1. 4. Модели и методы оценивания сигналов в телекоммуникационных системах обмена аудиоинформацией...... 43 1. 5. Оценки характеристик стационарных сигналов в телекоммуникационных системах обмена аудио информацией...... 51 1. 6. Оценивание нестационарных сигналов в телекоммуникационных системах аудиообмена...... 55 ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ОЦЕНИВАНИЯ ФУНКЦИЙ ПЛОТНОСТИ ВЕРОЯТНОСТЕЙ...... 59 2. 1. Параметрические и непараметрические задачи оценивания плотности вероятностей...... 59 2. 1. 1. Проблемы оценивания плотности вероятностей...... 59 2. 1. 2. Общие проблемы оценивания распределений...... 60 2. 1. 3. Краткая характеристика параметрических и непараметрических методов...... 62 2. 1. 4. Методы моментов и подстановки...... 63 2. 2. Прямые и косвенные методы оценивания плотности вероятностей...... 65 2. 2. 1. Общие определения прямых и косвенных методов...... 65 2. 2. 2. О ядерных и проекционных оценках плотности вероятностей...... 66 2. 2. 3. Гистограммные оценки плотности вероятностей...... 69 2. 3. Задачи оценивания плотности вероятностей акустических сигналов...... 74 2. 3. 1. Общая постановка задачи оценивания плотности вероятностей...... 74 2. 3. 2. Линейно-регрессионная задача аппроксимации плотности вероятностей обобщенным многочленом...... 75 2. 3. 3. Многочлены по базисным системам функций...... 78 2. 3. 4. Оценивание параметризованной аппроксимации плотности вероятностей методом барьерных функций...... 79 2. 4. Модель одномерной функции плотности вероятности оцифрованных акустических речевых сигналов...... 86 2. 4. 1. Алгоритм гистограммной оценки плотности вероятностей речевого сигнала...... 86 2. 4. 2. Аппроксимация гистограммы плотности вероятностей акустического речевого сигнала...... 88 2. 4. 3. Погрешность аппроксимации гистограммы речевого сигнала в зависимости от порядка многочленов и вычислительные затраты...... 90 2. 4. 4. Аппроксимация гистограммы плотности вероятностей многочленом по системе экспоненциальных функций...... 92 2. 5. Модель одномерной функции плотности вероятностей внешних шумовых помех в оперативно-командных системах телекоммуникаций...... 98 ГЛАВА 3. КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ И СПЕКТРАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СИГНАЛОВ...... 102 3. 1. Автокорреляционные функции акустических речевых сигналов...... 102 3. 1. 1. АКФ акустических речевых сигналов на конечных интервалах...... 102 3. 1. 2. Математическая модель АКФ речевых сигналов...... 107 3. 1. 3. Автокорреляционная функция внешних шумовых помех в системах телекоммуникаций передачи речевых сообщений...... 110 3. 2. Исследование спектральных характеристик сигналов в системах телекоммуникаций...... 114 3. 2. 1. Спектральные характеристики сигналов на конечных интервалах...... 114 3. 2. 2. Алгоритмы исследования форм спектральной плотности с помощью кратковременного ДПФ...... 115 3. 2. 3. Результаты исследования спектральных характеристик речевых сигналов с помощью алгоритмов кратковременных ДПФ...... 117 3. 2. 4. Аппроксимация функции спектральной плотности мощности речевых сигналов...... 120 3. 2. 5. Спектральная плотность мощности внешних шумовых помех в системах оперативно-командной связи...... 122 3. 3. Корреляционные методы оценивания сигналов...... 124 3. 3. 1. Корреляционный метод оценивания задержки...... 124 3. 3. 2 Модель корреляционного оценивания параметров эхо-сигналов...... 128 3. 4. Модель рекуррентного алгоритма адаптивной компенсации эха по конечному числу отсчетов в скользящем окне...... 132 3. 5. Адаптивная компенсация и многоканальная обработка эхо-сигналов...... 137 ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ МЕТОДАМИ ЛОКАЛЬНОЙ АППРОКСИМАЦИИ...... 146 4. 1. Параметрические модели акустических сигналов...... 146 4. 2. Функции регрессии и метод наименьших квадратов в задачах параметрического моделирования в системах обмена информацией акустическими сигналами...... 157 4. 3. Методы локальной интерполяции последовательности сигналов на конечном интервале...... 164 4. 3. 1. Представление дискретных функций интерполяционными многочленами...... 164 4. 3. 2. Интерполяционные восстанавливающие фильтры дискретной последовательности на конечном интервале...... 169 4. 4. Алгоритм модели сглаживания данных, представленных выборками акустических речевых сигналов...... 171 4. 5. Методы локального анализа и модель оценивания акустических сигналов в системах диагностики...... 184 ГЛАВА 5. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ С ПЕРЕМЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ...... 195 5. 1. Алгоритм идентификации модели процессов с медленно изменяющимися параметрами...... 195 5. 2. Нелинейные параметрические модели каналов передачи сигналов в оперативно-командных системах связи...... 203 5. 3. Локальная аппроксимация методами нелинейных систем...... 209 5. 3. 1. Нелинейные системы Вольтерра, Винера и Гаммерштейна...... 209 5. 3. 2. Уравнения систем Вольтерра...... 210 5. 4. Моделирование процессов методами условной локальной аппроксимации...... 213 5. 4. 1. Моделирование методами дифференциальных уравнений полиномиальной системы...... 213 5. 4. 2. Решение задачи интерполяции...... 215 5. 4. 3. Решение задачи условной локальной интерполяции...... 216 5. 4. 4. Задача локальной аппроксимации методами управляемых систем...... 218 5. 4. 5. Условная локальная аппроксимация проекционным методом управляемых систем...... 220 5. 5. Итерационные методы в задачах локальной аппроксимации...... 222 5. 5. 1. Безусловная минимизация квадратичных функций потерь...... 222 5. 5. 2. Итерационные алгоритмы для матриц с накоплением данных...... 223 5. 5. 3. Итерационные алгоритмы нелинейной минимизации...... 224 5. 5. 4. Итерационный алгоритм на скользящем окне фиксированного размера...... 225 ЛИТЕРАТУРА...... 229

Издательство: "Директ-Медиа" (2016)

ISBN: 9785447544645