【正文】 　　 ?　　在語音性能的客觀評價中， MOS評分法使用最為普遍，其原因是 MOS法更傾向于整體滿意度得分，且不要專業(yè)的評聽隊伍，實施比較容易。 MOS法的核心內(nèi)容，是將語音的整體分為為五個等級。參加測試的評聽人在聽完測試音后，便按這五個等級給出他對所測語音屬于哪個等級的質(zhì)量評價。全體評聽者的平均分就是所測語音的質(zhì)量的 MOS值。 ?　　 DMOS是由失真等級評價法 (DCR)發(fā)展而來的。在對高質(zhì)量語音通信系統(tǒng)的評價中它比 ACR具有更高的靈敏度。 ?　　 MOS、 DMOS判分的五級標(biāo)準(zhǔn)如表 。 ? 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價表 MOS、 DMOS判分的五級標(biāo)準(zhǔn) 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價　　 ?　　為了與主觀評價等級一致，需要利用統(tǒng)計相關(guān)模塊建立客觀失真量與主觀質(zhì)量分之間的對應(yīng)關(guān)系。假設(shè)主觀質(zhì)量分為MOS值，所使用的函數(shù)映射關(guān)系表示如下：?? 　　　　　　 So(i)=P(di)　　　　　　　　　 ()??其中， P()為預(yù)測函數(shù)或回歸函數(shù)，可以是線性或是非線性回歸關(guān)系函數(shù)； di為第 i個樣本的客觀失真量值 。So(i)為 di通過 P()對應(yīng)的 5級尺度范圍內(nèi)的質(zhì)量分值，稱為客觀 MOS分或者預(yù)測MOS分。對失真語音進(jìn)行主觀、客觀評價關(guān)聯(lián)，將得到一些分布在二維平面上的點，其橫坐標(biāo)為客觀失真測度值 d，縱坐標(biāo)為 MOS值。如使用下式給出的二次多項式函數(shù)形式進(jìn)行擬合確定 a、 b、 c的數(shù)值，便得到客觀失真測度值與客觀 MOS值之間的對應(yīng)關(guān)系為第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價?? 　必須指出，所獲得的擬合關(guān)系只對特定使用范圍內(nèi)的客觀評價有效。當(dāng)使用評價系統(tǒng)時，先由客觀評價系統(tǒng)計算出語音的客觀失真測度值，再代入擬合公式進(jìn)行計算，最后得出客觀 MOS值。 ?　　不同的客觀測度的評價效果并不相同。由于客觀評價結(jié)果實際上是對主觀評價結(jié)果的一種估計，所以客觀評價的性能通常以主、客觀評價結(jié)果之間相關(guān)程度來衡量。描述客觀評價性能的常用指標(biāo)為相關(guān)度 ρ和偏差 σ，相關(guān)度表示統(tǒng)計意義上的一致性 (線性關(guān)系 )程度，偏差是誤差范圍的描述，可以表示估計的置信區(qū)間。 (27) 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價　　主客觀評價結(jié)果的相關(guān)性一般采用 Pearson相關(guān)系數(shù)加以描述，其相關(guān)程度和偏差分別用下式計算：() () 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價其中， so(i)是第 i個失真語音文件的客觀 MOS值； ss(i)是第 i個失真語音文件的主觀真實 MOS值 。M是失真語音文件的數(shù)量。 ? 　 　　　　　　　若主客觀 MOS之間的相關(guān)值小于 ，一般認(rèn)為客觀評價結(jié)果的可靠性和有效性欠佳；相關(guān)值大于 的基本要求，達(dá)到 。 ?　　 ?　　將 MFSC作為語音特征參數(shù)用于基于輸入 輸出方式的語音質(zhì)量客觀評價中，這種使用 MFSC的客觀測度稱為美爾譜失真測度 (MelFrequencySpectralDistortionMeasure， MelSD)，其過程如下： 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價　　 (1)預(yù)處理。由于輸入 輸出語音質(zhì)量客觀評價的要求，需要先對語音信號進(jìn)行預(yù)處理；然后對預(yù)加重處理的語音信號加窗分幀，得到語音幀序列。 ?　　 (2)特征參數(shù)提取。對每幀語音信號進(jìn)行特征提取，完成快速傅立葉變換、頻率彎折、 Mel域濾波處理、語音強(qiáng)度 響度感知變換及 DCT處理，得到對應(yīng)于每幀語音的 MFSC參數(shù)。 ?　　 (3)失真量計算。第 k幀失真語音和第 k幀原始語音 MFSC之間的失真量按下式計算：() 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價其中， Cx(i,k)為原始語音第 k幀 MFSC的第 i階系數(shù)； Cy(i,k)為失真語音第 k幀 MFSC的第 i階系數(shù) 。N為總幀數(shù) 。M為所使用 MFSC的最高階數(shù)。 ?　　按下式計算美爾譜系數(shù)失真距離的算術(shù)平均值，此平均值作為失真語音相對于原始語音的整體失真程度，即 MelSD的失真測度值： () 　　 ?　　在只存在噪聲的情況下，隨著信噪比的增加， MelSD減小，如圖 。第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價圖 信噪比和 MelSD距離圖 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價　　 MelSD失真測度的主客觀擬合曲線如圖 。 　　主客觀評價結(jié)果的相關(guān)系數(shù)為 ，說明用 MelSD失真測度還是比較可靠的。 ?　　以信噪比為參量，當(dāng)信噪比分別為 20dB、 25dB、 30dB、35dB、 40dB的語音信號，改變干信比得到的失真測度距離如圖 。從圖中可以看出，當(dāng)信噪比較高時，失真距離比較大。 　　當(dāng)信噪比為 40dB時，加入干擾信號后，不同干信比得到的 MelSD失真測度值的客觀 MOS值如表 。 　　從上表可以看出，隨著干信比增加，其對應(yīng)的 MelSD失真測度的客觀 MOS值不斷減小，也就是語音質(zhì)量變差，干擾效果越來越明顯。 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價圖 歸一化 MelSD失真測度的主客觀評價值二次擬合曲線 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價圖 不同信噪比語音 MelSD距離 干信比關(guān)系 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價表 參考語音客觀 MOS值和加干擾時的語音客觀 MOS值 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價 通信干擾效能評估的仿真技術(shù) ?　　 ?　　全實物仿真 (全物理仿真 )是根據(jù)真實設(shè)備的物理特性來建立模型，參加仿真試驗的設(shè)備全部是實際物理設(shè)備或用縮比模型代替真實設(shè)備，避免了設(shè)備中某些實物及其部件難以建立精確的數(shù)學(xué)模型的困難。 ?　　全實物仿真可再現(xiàn)真實設(shè)備的主要特性并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行研究和試驗。 ?第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價　　 1)全實物仿真的內(nèi)容 ?　　全實物仿真首先需要建立物理模型 (相似模型 )。當(dāng)人們對真實設(shè)備的物理特性無法用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述和分析時，物理模型 (相似模型 )可讓人們對其有直觀的認(rèn)識。 ?　　根據(jù)仿真目的的不同，建立物理模型的方法也不同。對用于直觀、便于人們了解的目的時，往往在人機(jī)界面建立逼真的物理模型，如控制臺的操作菜單、全景顯示等；而對于研究真實設(shè)備的物理特性時，則可建立一些縮比模型 ,如信號模擬器等。 ? 　建立縮比模型必須不改變真實設(shè)備的主要物理特性，如通信信號模擬器的工作頻率、調(diào)制方式、跳速、頻率集；干擾信號模擬器的工作頻率、干擾方式、干擾樣式；方向信號模擬器的工作頻率、移相范圍等。 ?第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價　　 2)全實物仿真的實施 ?　　用全實物仿真檢測和評估通信對抗裝備的干擾效能，一般采用外場試驗和測試的方法 (如電子靶場試驗、部隊試驗等 )。試驗系統(tǒng)包括被檢測和評估的通信對抗裝備、用于檢測干擾效能的通信系統(tǒng)、測量儀器、指揮控制網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理設(shè)備。參加試驗的設(shè)備數(shù)量要根據(jù)試驗的規(guī)模和測試的項目而定。用這種方法得到的數(shù)據(jù)真實、可靠性高，但試驗和測試花費的時間長、耗資大，且難以完全展現(xiàn)戰(zhàn)場復(fù)雜、密集的電磁環(huán)境。 ?　　全實物仿真一般在通信對抗裝備設(shè)計定型試驗或最終驗收時采用。 ?第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價　　 ?　　半實物仿真 (半物理仿真 )是由實際物理設(shè)備和數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的一種仿真試驗環(huán)境。 ?　　由于受實物仿真條件的制約，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和對仿真領(lǐng)域的深入認(rèn)識，特別是大量成熟的仿真工具軟件問世，現(xiàn)已逐步用數(shù)學(xué)模型代替物理模型。不過，仍還有一些需物理設(shè)備參與的仿真試驗，如通信對抗裝備的控制中心，因控制流程復(fù)雜，建立控制模型難度大，常用實際設(shè)備參與仿真研究。 ? 　這種數(shù)學(xué)、物理兩方面仿真兼而有之的半實物仿真已成為當(dāng)今物理仿真的主流。 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價　　 1)半實物仿真的特點 ?　　半實物仿真大都用于大型復(fù)雜的通信對抗裝備，通常對數(shù)學(xué)模型和物理模型建立一個軟、硬件的仿真環(huán)境，用標(biāo)準(zhǔn)接口、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)成一體，控制設(shè)備保證數(shù)學(xué)模型與物理模型的實時同步。 ?　　在物理模型上可設(shè)置一系列反映物理量的傳感器，在數(shù)學(xué)模型上加載物理設(shè)備產(chǎn)生的仿真數(shù)據(jù)。通過計算機(jī)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集相應(yīng)物理量的數(shù)據(jù)，由仿真計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將結(jié)果輸出到顯示設(shè)備，檢測與評估系統(tǒng)可根據(jù)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的評估。 ?　　半實物仿真必須滿足控制設(shè)備的實時性和可靠性、計算機(jī)內(nèi)存大而速度快、人機(jī)界面與真實設(shè)備一致且能模擬真實情況下通信對抗裝備的系統(tǒng)響應(yīng)等要求。 ?第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價　　 2)半實物仿真系統(tǒng)的組成及工作原理 ?　　半實物仿真可為通信干擾效能檢測與評估提供一個真實的試驗環(huán)境。半實物仿真檢測與評估系統(tǒng)的組成如圖 。該系統(tǒng)包括模擬器、信號合成網(wǎng)絡(luò)、合路和衰減網(wǎng)絡(luò)、通信電臺、測試儀器、通信干擾檢測和效能評估系統(tǒng)等。 ?　　各種模擬器、通信電臺用于生成不同戰(zhàn)術(shù)背景和試驗條件下所要求的不同復(fù)雜程度的瞬時、寬頻段、多種信號樣式、大信號密度、多方位、動態(tài)可控的電磁背景信號環(huán)境。 ?　　信號合成網(wǎng)絡(luò)由基本混合網(wǎng)絡(luò)和端口擴(kuò)展器組成，作用是模擬混合空間各路信號的環(huán)境，并把混合的信號環(huán)境傳輸給接收測試設(shè)備，同時對產(chǎn)生的背景電磁環(huán)境信號和試驗信號進(jìn)行衰減，生成滿足戰(zhàn)術(shù)要求的背景電磁環(huán)境和試驗所需的各種電平的信號。 ?第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價圖 半實物仿真檢測與評估系統(tǒng)的組成 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價　　合路和衰減網(wǎng)絡(luò)由合路器和衰減器組成，用于對實際電臺信號、通信對抗裝備產(chǎn)生的信號進(jìn)行混合、衰減，除送給信號合成網(wǎng)絡(luò)外并送給儀器組合進(jìn)行測量。 ?　　通信對抗裝備就是需要進(jìn)行效能評估的真實設(shè)備，在通信干擾檢測和效能評估系統(tǒng)計算機(jī)的控制下，產(chǎn)生實際干擾信號。 ? 　通信干擾檢測和效能評估系統(tǒng)是通信對抗仿真的控制中心，由計算機(jī)和專用軟件組成，主要功能是通過網(wǎng)絡(luò)、通信接口控制試驗場景的設(shè)置、試驗進(jìn)程的動態(tài)變化、信號測量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、分析評估。 ?　　在仿真過程中，通信對抗裝備產(chǎn)生的干擾信號以及模擬器、通信電臺產(chǎn)生的電磁環(huán)境信號通過有線、無線信道輸入到接收測試設(shè)備。接收測試設(shè)備對接收到的合成信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價調(diào)制方式識別、網(wǎng)臺分選、誤碼率分析，并把處理結(jié)果送給通信干擾檢測和效能評估系統(tǒng)。通信干擾檢測和效能評估系統(tǒng)的計算機(jī)通過對接收測試設(shè)備處理結(jié)果進(jìn)行分析、比較，給出通信對抗裝備干擾效果的定量檢測與評估結(jié)論?！　?3)信號模擬設(shè)備 ?　　信號模擬設(shè)備的種類比較多，一般是根據(jù)戰(zhàn)場上敵方通信信號的調(diào)制方式、通信體制進(jìn)行研制，為滿足通信對抗裝備進(jìn)行外場試驗的需要，按照常規(guī)方法，信號模擬設(shè)備應(yīng)是實際設(shè)備的縮比模型。但在無線電技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，如果按照常規(guī)方法，即完全用硬件來實現(xiàn)的話，則設(shè)備的體積、經(jīng)費、研制周期等是不能接受的。 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價　　隨著電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展，信號模擬設(shè)備可采用軟件無線電技術(shù)。軟件無線電是一種基于寬帶模 數(shù)變換 (ADC)器件、高速數(shù)字信號處理 (DSP)芯片，并以軟件為核心的嶄新的體系結(jié)構(gòu)，具有靈活性、適應(yīng)性和開放性等特點。因此，利用軟件無線電技術(shù)研制信號模擬設(shè)備不僅具有經(jīng)濟(jì)成本的可承受性，而且具有技術(shù)上的可實現(xiàn)性。 ?　　我們知道，任意通信信號都可用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示為?? 　　　　 s(t)=A(t)sin［ ωct+φ(t)］　　　　 ()?　　若調(diào)制信號 “調(diào)制 ”在 A(t)上，則為幅度調(diào)制 (調(diào)幅 )類信號，如 AM、 DSB、 SSB、 ASK等信號；若調(diào)制信號 “調(diào)制 ”在 φ(t)上，則為角度調(diào)制 (調(diào)角，即調(diào)頻和調(diào)相 )類信號，如 FM、 FSK、PSK等信號；若調(diào)制信號 “調(diào)制 ”在 A(t)和 φ(t)上，則為幅角調(diào)第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價制 (調(diào)幅 調(diào)角 )類信號，如 QAM等信號；另外，對于跳頻信號，上式 ωc還將隨跳頻圖案變化。對上式形式稍作改寫，可寫為其中 f(t)是瞬時頻率。 ?　　根據(jù)上面的數(shù)學(xué)表達(dá)式，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，通過計算，形成瞬時頻率、瞬時幅度，然后加載到物理設(shè)備上，產(chǎn)生相應(yīng)的通信信號。圖 成 (DDS)任意調(diào)制信號模擬設(shè)備的組成框圖。 ?　　因此，基于軟件無線電的信號模擬器的特點是：設(shè)備的硬件基本保持不變，只要改變待仿真信號相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，便可實現(xiàn)信號模擬。 ?() 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價圖 基于軟件無線電 DDS的任意調(diào)制信號產(chǎn)生示意圖 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價　　 4)信號環(huán)境的生成 ?　　 (1)戰(zhàn)場信號環(huán)境的特點。在現(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境中，通信信號的特點是寬頻段、多制式、廣地域、高密度、動態(tài)分布、調(diào)制復(fù)雜。通信信號主要有點對點通信、一點對多點通信、移動通信、衛(wèi)星通信、接力通信等設(shè)備產(chǎn)生的信號。通信體制主要有常規(guī)定頻通信、跳頻通信、直接序列擴(kuò)頻通信、數(shù)據(jù)鏈、TDMA、 CDMA等，并采用多種組網(wǎng)方式。 ?　　戰(zhàn)場信號環(huán)境是由各種類型的輻射源向空中發(fā)射的電磁波組合形成的。由于當(dāng)今戰(zhàn)場雙方使用的電子信息武器裝備數(shù)量成培增加，使戰(zhàn)場電磁環(huán)境變得密集、復(fù)雜、多變。 第 7章 通信干擾方程和干擾效果評價　　 (2)信號環(huán)境的生成方式。為了模擬和產(chǎn)生密集、復(fù)雜