ITU-T SERIE P SUPP 21 SPANISH-1993 THE PRINCIPLES OF A COMPOSITE SOURCE SIGNAL AS AN EXAMPLE OF A MEASUREMENT SIGNAL TO DETERMINE THE TRANSFER CHARACTERISTICS OF TERMINAL EQUIPMENT.pdf

1、 UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES UIT-T Suplemento 21 SECTOR DE NORMALIZACIN (Serie P) DE LAS TELECOMUNICACIONES DE LA UIT (03/93) CALIDAD DE TRANSMISIN TELEFNICA LNEAS Y APARATOS DE ABONADO PRINCIPIOS DE UNA SEAL FUENTE COMPUESTA, COMO EJEMPLO DE UNA SEAL DE MEDIDA PARA DETERMINAR LAS CARAC

2、TERSTICAS DE TRANSFERENCIA DEL EQUIPO TERMINAL Suplemento 21 a las Recomendaciones UIT-T de la Serie P (Anteriormente Recomendaciones del CCITT) PREFACIO El Sector de Normalizacin de las Telecomunicaciones de la UIT (UIT-T) es un rgano permanente de la Unin Internacional de Telecomunicaciones. El UI

3、T-T tiene a su cargo el estudio de las cuestiones tcnicas, de explotacin y de tarificacin y la formulacin de Recomendaciones al respecto con objeto de normalizar las telecomunicaciones sobre una base mundial. La Conferencia Mundial de Normalizacin de las Telecomunicaciones (CMNT), que se rene cada c

4、uatro aos, establece los temas que habrn de abordar las Comisiones de Estudio del UIT-T, que preparan luego Recomendaciones sobre esos temas. El Suplemento 21 a las Recomendaciones UIT-T de la serie P, preparado por la Comisin de Estudio XII (1988-1993) del UIT-T, fue aprobado por la CMNT (Helsinki,

5、 1-12 de marzo de 1993). _ NOTAS 1 Como consecuencia del proceso de reforma de la Unin Internacional de Telecomunicaciones (UIT), el CCITT dej de existir el 28 de febrero de 1993. En su lugar se cre el 1 de marzo de 1993 el Sector de Normalizacin de las Telecomunicaciones de la UIT (UIT-T). Igualmen

6、te en este proceso de reforma, la IFRB y el CCIR han sido sustituidos por el Sector de Radiocomunicaciones. Para no retrasar la publicacin de la presente Recomendacin, no se han modificado en el texto las referencias que contienen los acrnimos CCITT, CCIR o IFRB o el nombre de sus rganos correspondi

7、entes, como la Asamblea Plenaria, la Secretara, etc. Las ediciones futuras en la presente Recomendacin contendrn la terminologa adecuada en relacin con la nueva estructura de la UIT. 2 Por razones de concisin, el trmino Administracin se utiliza en la presente Recomendacin para designar a una adminis

8、tracin de telecomunicaciones y a una empresa de explotacin reconocida. UIT 1994 Reservados todos los derechos. No podr reproducirse o utilizarse la presente Recomendacin ni parte de la misma de cualquier forma ni por cualquier procedimiento, electrnico o mecnico, comprendidas la fotocopia y la graba

9、cin en micropelcula, sin autorizacin escrita de la UIT. Suplemento 21 Serie P (03/93) i NDICE Suplemento 21 Serie P (03/93) Pgina 1 Introduccin . 1 2 Requisitos de las seales de medida y procedimientos de anlisis. 1 3 Seal fuente compuesta 1 4 Otras posibilidades de la seal fuente compuesta 4 Refere

10、ncias 4 Suplemento 21 Serie P (03/93) 1 Suplemento 21 Suplemento 21 Serie P (03/93) PRINCIPIOS DE UNA SEAL FUENTE COMPUESTA, COMO EJEMPLO DE UNA SEAL DE MEDIDA PARA DETERMINAR LAS CARACTERSTICAS DE TRANSFERENCIA DEL EQUIPO TERMINAL (Helsinki, 1993) (citado en las Recomendaciones de la Serie P) 1 Int

11、roduccin Los procesos no lineales, como el control de eco acstico (AEC, acoustic echo control), control automtico de ganancia (AGC, automatic gain control), sistemas de compresin, etc., se utilizan cada vez ms en los equipos terminales de telefona (por ejemplo, telfonos manos libres o sistemas mvile

12、s), para mejorar la calidad de transmisin de la conversacin. Tambin se utilizan compensadores o supresores de eco, para la reduccin del eco en la red, en las llamadas de larga distancia. Las caractersticas de transferencia de todos estos dispositivos no pueden considerarse ni lineales, ni invariable

13、s con respecto al tiempo (LTI, linear and time-invariant). En consecuencia, no pueden utilizarse los procedimientos corrientes de medicin, basados en seales de medida estacionarias, para determinar sus caractersticas de transferencia. Existe una gran variedad de seales de medida no estacionarias ms

14、adecuadas, que van desde chirridos (chirps) hasta seales moduladas complejas1). Como ejemplo de una seal de medida no estacionaria, se ofrecen en este suplemento los principios de una seal fuente compuesta (CSS, composite source signal). 2 Requisitos de las seales de medida y procedimientos de anlis

15、is Para determinar las funciones de transferencia con fines de prueba y certificacin, se requieren procedimientos de medida que produzcan resultados definidos y reproducibles. Por una parte, una seal que permita determinar las caractersticas de transferencia de esos sistemas debe simular adecuadamen

16、te las propiedades de la voz real (es decir, proporcionar sonido vocalizado, sonido no vocalizado, modulacin, estructura temporal, etc.). Por otra parte, debe especificarse esa seal no slo de manera tal que permita medir la funcin de transferencia en diferentes modos de funcionamiento, sino tambin l

17、as caractersticas de conmu-tacin entre modos y el comportamiento de esos sistemas en la operacin dplex. Asimismo, debera medirse la prdida del retorno para el eco y, especialmente, el comportamiento temporal de los compensadores de eco. Para satisfacer estos requisitos contrapuestos se ha definido,

18、como un compromiso adecuado, la seal fuente compuesta (CSS). Esta seal consiste, en esencia, en los diferentes tipos de seales descritos en la clusula 3, que pueden combinarse de formas diferentes. No se ha adoptado todava una definicin exacta de su composicin ni su calibrado. 3 Seal fuente compuest

19、a Al elaborar la seal fuente compuesta se han considerado interesantes los tres componentes siguientes : seal vocalizada, para simular las propiedades de la voz; seal determinstica, para la medicin de funciones de transferencia sin errores estadsticos con espectro de densidad de potencia constante d

20、e la seal de excitacin en el dominio de frecuencia considerado; _ 1)Existen diferentes tipos de seales de medicin. Estas seales pueden dividirse en categoras estacionarias y no estacionarias. Seales estacionarias: sinusoidales, multisinusoidales, de ruido, secuencias de mxima longitud (MLS, maximum

21、length sequence), seal de seudoruido (PN, pseudo-noise) Seales no estacionarias: chirridos con seales moduladas simples: trenes de impulsos, rfagas de tonos/ruidos/chirridos, CSS con seales moduladas compuestas: seal RASTI de la CEI, voces artificiales Rec. P.50, voces de conversacin artificial Rec.

22、 P.59, voces reales. 2 Suplemento 21 Serie P (03/93) seal de pausa que produce modulacin de amplitud. Se obtienen las siguientes caractersticas: i) breve periodo de medicin; ii) posibilidad de inyectar la seal de prueba simultneamente en los sentidos de habla y de escucha. Para utilizar una seal de

23、esas caractersticas es necesario poner el objeto estudiado en un estado definido y reproducible durante el periodo de medicin y garantizar que sus funciones de transferencia no cambien durante el transcurso de la medicin (condicin cuasiestacionaria). Con ese fin, la seal fuente compuesta (vase la Fi

24、gura 1) consta de los siguientes componentes: a) Sonido de voz, mediante la seal de voz artificial de la Recomendacin P.50 El sonido de voz de la seal CSS tiene por finalidad activar los eventuales detectores de habla de los sistemas controlados por la voz. La razn por la cual se ha elegido el sonid

25、o de voz es que, presumiblemente, todos los futuros telfonos manos libres respondern rpidamente a ese sonido. Esta seal sirve para activar un telfono manos libres, a fin de que pueda medirse el sentido de transmisin. Puesto que se conocen con exactitud la duracin, el comienzo y el fin del sonido de

26、voz, esta seal puede utilizarse tambin para medir el tiempo de conmutacin del sentido de transmisin medido. Gracias a la forma de la seal en el dominio del tiempo pueden determinarse el tiempo de conmutacin y el retardo de todo el sistema, de conformidad con la Recomendacin P.34. La duracin total de

27、 la seal es de 50 ms. Dentro de este periodo, todo detector de habla puede reconocer la voz y activar el sistema. b) Seal de seudoruido (PN, pseudo-noise signal) La seal de prueba propiamente dicha es una seal PN, introducida despus del sonido de voz artificial. Esta seal puede considerarse como una

28、 seal de ruido. La magnitud de la seal resultante de la transformada de Fourier es constante en el dominio de frecuencia, mientras que su fase cambia. Generalmente, para la medicin de aparatos telefnicos manos libres slo reviste importancia la magnitud de la funcin de transferencia. Puede determinar

29、se tambin la fase, pero no es tan importante. La seal puede producirse de la siguiente manera: En primer lugar, se produce un espectro complejo en el dominio de frecuencia, que obedece a la siguiente ecuacin: =2Mk 0;(k) *S k)S(M2Mk 0 aleatorio, 1, 0, E i;e W(k) S(k)kjikS(0) y SM2tienen que ser nmero

30、s reales. El ndice M se ajusta al tamao FFT (transformada rpida de Fourier) elegido (por ejemplo, 2048 puntos). La ecuacin muestra que la magnitud del espectro complejo producido es constante en todas las frecuencias si el valor elegido de W(k) es 1 para todas ellas, mientras que la fase puede ser +

31、 o para cada frecuencia de una secuencia aleatoria. Sin embargo, para producir una ponderacin diferente en el dominio de frecuencia, W(k) puede ser ajustado fcilmente con el fin de producir distintos espectros durante la secuencia PN. Ese espectro se transforma seguidamente al dominio del tiempo med

32、iante la transformada inversa de Fourier, obtenindose la siguiente seal: s(n) = 1Mk = M2M21W(k) ejikej2nk/M; M2 n M21 Por consiguiente, se produce una seal limitada en el tiempo (de acuerdo con la longitud elegida de la transformada de Fourier) y correctamente ajustada al tamao FFT elegido. Si se qu

33、iere una secuencia temporal ms larga, la seal puede repetirse por ciclos. Ese mtodo permite secuencias temporales de cualquier longitud. La duracin de esa seal de prueba puede ser de unos 200 ms, mediante la adecuada eleccin de M y de la velocidad de muestreo. Suplemento 21 Serie P (03/93) 3 c) Paus

34、a La pausa tiene dos objetivos. A fin de poner los sistemas con funciones de transferencia variantes con respecto al tiempo en un estado inicial definido es necesaria una pausa inicial antes de aplicar una seal de medida. Para ello, la pausa debe ser lo ms larga posible ( 1s). Sin embargo, si se des

35、ea poner el sistema en un estado constantemente activado (habla constante), las pausas intermedias deben ser ms cortas (aproximadamente 100 ms) para producir una modulacin en amplitudes conveniente a la seal fuente compuesta. Para la medicin se requiere un sistema capaz de extraer los componentes de

36、 la seal de medicin efectiva de la seal compuesta, es decir, la seal PN descrita anteriormente. La funcin de transferencia del sistema medido puede determinarse de forma relativamente simple mediante la FFT. La funcin de transferencia del objeto estudiado viene dada por la razn entre el espectro de

37、densidad de potencia de la seal de salida y el espectro de densidad de potencia de la seal de entrada, es decir: | Si(n)F | So(n)F |log 20 = H(k) Si la medicin se lleva a cabo con el equipo de prueba descrito anteriormente y si los niveles de la seal de prueba se eligen de acuerdo con las Recomendac

38、iones, esta medicin es compatible con todas las mediciones efectuadas con arreglo a las Recomendaciones existentes para los LTI. Para determinar el nivel a corto plazo debe utilizarse nicamente la seal de medicin efectiva, es decir, la seal PN; para las mediciones a largo plazo se requiere el nivel

39、a largo plazo del CSS entero. A B C50050T1206570-93/d01s(t) / %0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30A Sonido de voz de voz artificial P.50B Seal de seudorruidoC PausaFIGURA 1Seal fuente compuestat / secFIGURA 1.D01 = 13.5 cm 4 Suplemento 21 Serie P (03/93) 4 Otras posibilidades de la seal fuente compuesta E

40、n vez de la seal PN descrita anteriormente, se pueden usar tambin seales de otras formas en la seal fuente compuesta. Por ejemplo, para medir distorsin se necesita una seal diferente, y puede utilizarse con tal fin una seal sinusoidal pura en lugar de una seal PN. Esa medicin ser compatible con las

41、Recomendaciones del CCITT si los resultados de la medicin se calculan a base de la parte de la seal que reemplaza la secuencia PN. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que los telfonos manos libres pueden detectar una seal pura como una oscilacin de cebado, en cuyo caso interrumpirn del sistema. Ello

42、 puede determinarse, por ejemplo, observando la seal en el dominio del tiempo. Para efectuar esta medicin debe utilizarse una seal de prueba diferente, por ejemplo, ruido de banda estrecha. En las referencias que figuran a continuacin se informa ya de diferentes aplicaciones de la seal fuente compue

43、sta. Los estudios futuros mostrarn ms posibilidades de utilizacin de seales fuente compuestas. Referencias 1 SCHRDER (M. R.): Synthesis of Low Peak Factor Signals and Binary Sequences with low Autocorrelation, IEEE Transactions on Information Theory, IT-6, pp. 85-89, 1970. 2 Measurement of the Trans

44、fer Functions of Hands-free Telephones, ETSI TE4, Oslo, TD No. 49, 1990. 3 CCITT COM XII-67, Measurement of the Transfer Functions of Hands-free Telephones, Comparison Between Results Measured with Artificial Voice and a Composite Source Signal, (FRG), agosto de 1990. 4 CCITT COM XII-68, Measurement

45、 of Time Constants on Hands-free Telephones in Single-talk and Double-talk Operation, (FRG), agosto de 1990. 5 CCITT COM XII-D.74, Use of the Composite Source Signal, (FRG), agosto de 1990. 6 GIERLICH (H. W.): A Measurement Technique to Determine the Transfer Characteristics of Hands-free Telephones

46、, Signal Processing, Vol. 26, No. 2, 1992. 7 CCITT COM XII-D.109, Uses of the Composite Source Signal: Results of Comparison Measurements in Different Test Laboratories, (FRG), septiembre de 1991. 8 CCITT COM XII-D.113, Comments on test signals and signal processing for non LTI (linear time-invarian

47、t) measuring objects, Brel & Kjaer, septiembre de 1991. 9 HEYSER (R. C.): Acoustical measurements by Time Delay Spectrometry, JAES, Vol. 15, 1967. 10 STEENEKEN (H. J. M.) y HOUTGAST (T.): A physical method for measuring speech transmission quality, JASA, Vol. 67, p. 318, 1980. 11 Sound system equipment: the objective rating of speech intelligibility in auditoria by the RASTI method, primera edicin, International Electronical Committee, Ginebra, IEC-268-16 (1988). Impreso en Suiza Ginebra, 1994