ITU-T SERIE G 100 SUPP 32 SPANISH-1993 TRANSMISSION ASPECTS OF DIGITAL MOBILE RADIO SYSTEMS《数字移动无线电系统的传输方面》.pdf

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1、 UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES UIT-T Suplemento 32 SECTOR DE NORMALIZACIN (Serie G) DE LAS TELECOMUNICACIONES DE LA UIT (03/93) SISTEMAS Y MEDIOS DE TRANSMISIN ASPECTOS DE LOS CIRCUITOS ESPECIALES Y LAS CONEXIONES QUE UTILIZAN LA RED DE CONEXIONES TELEFNICAS INTERNACIONALES RELACIONADOS C

2、ON EL PLAN DE TRANSMISIN ASPECTOS DE TRANSMISIN DE LOS SISTEMAS RADIOMVILES DIGITALES Suplemento 32 a las Recomendaciones UIT-T de la Serie G (Anteriormente Recomendaciones del CCITT) PREFACIO El Sector de Normalizacin de las Telecomunicaciones de la UIT (UIT-T) es un rgano permanente de la Unin Int

3、ernacional de Telecomunicaciones. El UIT-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 Teleco

4、municaciones (CMNT), que se rene cada cuatro aos, establece los temas que habrn de abordar las Comisiones de Estudio del UIT-T, que preparan luego Recomendaciones sobre esos temas. El Suplemento 32 a las Recomendaciones UIT-T de la Serie G, preparado por la Comisin de Estudio XII (1988-1993) del UIT

5、-T, fue aprobado por la CMNT (Helsinki, 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 Telecom

6、unicaciones de la UIT (UIT-T). Igualmente 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 IFR

7、B o el nombre de sus rganos correspondientes, 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 R

8、ecomendacin para designar a una administracin 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 mecnic

9、o, comprendidas la fotocopia y la grabacin en micropelcula, sin autorizacin escrita de la UIT. Suplemento 32 Serie G (03/93) i NDICE Suplemento 32 Serie G (03/93) Pgina 1 Aspectos de transmisin del sistema radiomvil digital paneuropeo. 1 1.1 Introduccin 1 1.2 Funciones de procesamiento vocal . 1 1.3

10、 Tiempo de propagacin medio en un sentido del sistema GSM. 4 1.4 Referencias . 4 2 Aspectos de transmisin del sistema radiomvil digital japons . 5 2.1 Introduccin 5 2.2 Calidad de transmisin 5 Suplemento 32 Serie G (03/93) 1 Suplemento 32 Suplemento 32 Serie G (03/93) ASPECTOS DE TRANSMISIN DE LOS S

11、ISTEMAS RADIOMVILES DIGITALES (Helsinki, 1993) (citado en las Recomendaciones de la Serie G) Este Suplemento es una introduccin a las caractersticas de transmisin de redes mviles terrestres pblicas especficas. 1 Aspectos de transmisin del sistema radiomvil digital paneuropeo 1.1 Introduccin Una seri

12、e de las Recomendaciones del Grupo Especial Mvil (GSM, groupe special mobile) trata de las funciones de procesamiento vocal, los aspectos del plan de transmisin y las pruebas de conformidad de las terminaciones mviles del sistema GSM. En 1 figura una visin general de las partes de procesamiento voca

13、l con referencia a las Recomendaciones donde se especifica cada parte en detalle. Los aspectos del plan de transmisin se tratan en 2. La especificacin detallada de las partes audio estn contenidas en 2 y 3. 1.2 Funciones de procesamiento vocal 1.2.1 Transcodificacin vocal a plena velocidad En 4 figu

14、ra la descripcin detallada del proceso de transcodificacin vocal a plena velocidad. Dicha Recomendacin del GSM trata de la conversin entre una seal vocal digital con seal MIC uniforme de 13 bits muestreada a 8 kHz, y una seal codificada que tiene una velocidad binaria media de 13 kbit/s. Los requisi

15、tos del transcodificador se basan en tres parmetros: calidad de transmisin; retardo; consumo de energa (complejidad). El mtodo utilizado es la excitacin por impulsos regulares/codificacin lineal predictiva (RPE-LTP, regular pulse excitation/linear predictive coding using long term prediction) que ut

16、iliza la codificacin a largo plazo. El tren de bits codificado consiste en tramas de 260 bits, que corresponden a 20 ms de palabra. La trama vocal es entregada a la funcin de codificacin del canal definida en 9 para producir un bloque codificado que consiste en 456 bits con una velocidad binaria bru

17、ta de 22,8 kbit/s. En la Recomendacin 4 se describe el cdec hasta el nivel de bits, permitiendo as la verificacin de la conformidad con la Recomendacin en un alto grado de confianza mediante la utilizacin de un conjunto de secuencias de pruebas digitales, que se describen tambin en la Recomendacin.

18、Para las pruebas de caracterizacin subjetiva en el cdec RPE-LTP, se realizaron varios experimentos para determinar los efectos del nivel de entrada vocal, del nivel de escucha, de la relacin portadora/interferencia (C/I, carrier-to-interference), de la transcodificacin, de los circuitos de entrada d

19、e audio y del ruido ambiente. El funcionamiento del cdec fue satisfactorio con todos los niveles de entrada y de escucha y no fue afectado esencialmente hasta una relacin portadora/interferencia (C/I) de 10 dB, por lo que puede considerarse que tiene un comportamiento aceptable hasta 7 dB. Las relac

20、iones portadora/interferencia (C/I) inferiores producen una degradacin inadmisible de la calidad vocal (vase la Figura 1-1) y por tanto deben evitarse. 2 Suplemento 32 Serie G (03/93) T1205680-93/d011234532 22 12MOSSin erroresC/I = 10 dBC/I = 7 dBC/I = 4 dBNivel de entrada vocal (dB)FIGURA 1-1Nota m

21、edia de opinin (MOS) en funcin del nivel de entrada vocalpara diferentes relaciones portadora/interferenciaFIGURA 1-1.D01 = 7.5 En condiciones de transmisin sin errores, la calidad percibida del cdec es menor que la de los codecs conformes a las Recomendaciones G.711 y G.721. El valor de unidad de d

22、istorsin de cuantificacin para el cdec RPE-LTP es aproximadamente 7-8 y debe utilizarse para la planificacin. Actualmente no hay reglas especficas para determinar las unidades de distorsin de cuantificacin para la codificacin por debajo de 32 kbit/s. Un valor de unidad de distorsin de cuantificacin

23、de 4,6 se mide en condiciones sin error y nivel de entrada nominal. Cuando se conecta en cascada con un cdec conforme a la Recomendacin G.721 se obtuvo la misma calidad de funcionamiento, independientemente de si el cdec RPE-LTP estaba antes o despus del cdec G.721 (vase la Figura 1-2). Dos codecs R

24、PE-LTP conectados en cascada funcionan mucho peor que un solo cdec. T1205690-93/d021234532 22 12CdecCdec G.721G.721 cdeccdec cdecMOSNivel de entrada vocal (dB)FIGURA 1-2MOS en funcin del nivel entrada vocalpara diferentes transcodificacionesFIGURA 1-2.D02 =7.7 El retardo mnimo terico del cdec RPE-LT

25、P es 20 ms. Sin embargo, en la prctica pueden tener un tiempo de procesamiento adicional del orden de 3 a 8 ms. Suplemento 32 Serie G (03/93) 3 Debe sealarse que el cdec RPE-LTP es un sistema adaptativo que se ha optimizado para entradas vocales. Debe tenerse mucho cuidado al efectuar mediciones con

26、 seales no vocales porque no pueden formularse las hiptesis normales de invarianza en el tiempo y linealidad. 1.2.2 Transcodificacin vocal a velocidad-mitad Se ha previsto la introduccin de un transcodificador vocal denominado de velocidad-mitad en una etapa ulterior. La velocidad binaria bruta del

27、transcodificador de velocidad-mitad ser de 11,4 kbit/s. El algoritmo para el transcodificador vocal de velocidad-mitad queda en estudio. 1.2.3 Estrategia general para el funcionamiento de transmisin discontinua Durante una conversacin normal, los participantes hablan alternadamente, de modo que por

28、trmino medio cada sentido de transmisin est ocupado aproximadamente al 50% del tiempo. Si los transmisores se activan solamente para estas tramas que contienen seales vocales, se obtendr una ganancia en dos respectos: en la estacin mvil, se prolongar la vida de la batera o podr utilizarse una batera

29、 ms pequea para una duracin operativa; la interferencia media en el aire se reduce, con el resultado de una utilizacin ms eficaz del espectro. El proceso global para las distintas acciones cuando se utiliza este modo de funcionamiento transmisin discontinua (DTX, discontinuous transmission) y la ocu

30、rrencia de tramas faltantes se describen en la Recomendacin 7. Esta Recomendacin define diagramas de dos estados, uno para el lado transmisin y otro para el lado recepcin. La Recomendacin controla las funciones definidas en 5, 6 y 8. 1.2.4 Deteccin de actividad vocal La Recomendacin 8 describe los o

31、bjetivos de calidad de funcionamiento para la funcin del detector de actividad vocal (VAD, voice activity detection) en el sistema GSM. El VAD forma parte del sistema para transmisin discontinua que se define en la Recomendacin 7. El VAD genera una seal activa/no activa para cada 20 ms de trama de s

32、eales vocales. El objetivo bsico del VAD es: evitar una degradacin inadmisible de la calidad vocal; y lograr el porcentaje requerido de deteccin de pausas en la conversacin. La deteccin de la actividad vocal se logra supervisando y analizando varias caractersticas de la seal que discriminan efectiva

33、mente entre palabra (o palabra + ruido) y ruido. Como ejemplos de estas caractersticas cabe citar el nivel de la seal, la velocidad de paso por cero, los coeficientes de autocorrelacin, etc. La deteccin puede mejorarse con la utilizacin de informacin de entrada adicional como, por ejemplo, un micrfo

34、no adicional o informacin disponible en el codificador vocal. Para separar al mximo la palabra y el ruido, hay que tener en cuenta las propiedades de ambas seales al seleccionar las caractersticas de las seales y el diseo de un algoritmo de deteccin. Para verificar la calidad de funcionamiento, el d

35、ispositivo VAD se probar con grabaciones reales de palabra y ruido, donde las secuencias activado-desactivado de la palabra se han marcado en un fichero de referencia. Los criterios bsicos de calidad de funcionamiento del VAD son: recorte en la unidad de acceso de rfagas vocales; recorte de mitad de

36、 palabra; caractersticas de supresin de ruido (ruido detectado como palabra). 1.2.5 Insercin de ruido nivelador Cuando la seal activa/no activa producida por el VAD se utiliza para conmutar el transmisor a activado y desactivado, el efecto ser una modulacin del ruido de fondo en el extremo receptor.

37、 En la situacin conversacin activa el ruido de fondo se transmite junto con la palabra al extremo receptor. Cuando la rfaga vocal termina, la conexin se interrumpe y el ruido recibido desciende a un nivel muy bajo. Esta modulacin por pasos de ruido se percibe como muy molesta y puede reducir la inte

38、ligibilidad de la palabra. El efecto de contraste de ruido en el sistema GSM se reduce insertando ruido en el extremo receptor. 4 Suplemento 32 Serie G (03/93) La Recomendacin 6 trata todos los aspectos detallados del proceso global de generacin de ruido nivelador, es decir, la evaluacin en el trans

39、misor, la codificacin (tramas SID) y la decodificacin de parmetros de ruido y la insercin en el receptor. Se define tambin el algoritmo para actualizar los parmetros de ruido durante las pausas de la conversacin. La generacin de ruido nivelador se basa en la Recomendacin relativa al cdec vocal. 1.2.

40、6 Extrapolacin de tramas vocales En el receptor, pueden faltar tramas debido a una de las tres causas siguientes: funcionamiento con transmisin discontinua; errores de transmisin (borrado); y robo de tramas. Para enmascarar el efecto de las tramas faltantes, debe utilizarse un esquema de extrapolaci

41、n de tramas vocales: como mnimo, una trama faltante debe sustituirse mediante la repeticin de la trama anterior, no se admiten tramas de silencio. Para las siguientes tramas faltantes, debe utilizarse algn tipo de silenciador. Se invita a los fabricantes a que realicen esquemas de extrapolacin ms ef

42、ectivos. 1.3 Tiempo de propagacin medio en un sentido del sistema GSM Para todo el sistema GSM con un transcodificador vocal a plena velocidad entre la interfaz acstica y el punto de conexin de red, hay que considerar el tiempo de propagacin (retardo). En el Cuadro 1-1 se enumeran los retardos inher

43、entes y dependientes de la realizacin del sistema GSM. CUADRO 1-1 Retardos del sistema GSM 1.4 Referencias 1 Recomendacin GSM 06.01 Speech Processing Functions, General Description (Descripcin general de las funciones de procesamiento vocal). 2 Recomendacin GSM 03.50 Transmission Planning Aspects of

44、 the Speech Service in the GSM PLMN System (Aspectos del servicio vocal del sistema RMTP GSM relacionados con la planificacin de la transmisin). 3 Recomendacin GSM 11.10 Mobile Station Conformity Specification (Especificacin de conformidad de las estaciones mviles). 4 Recomendacin GSM 06.10 13 kbit/

45、s Regular Pulse Excitation-Long-Term Prediction-Linear Predictive Coder for use in the Pan-European Digital Mobile Radio System (Codificador de excitacin por impulsos regulares con prediccin lineal predictiva a largo plazo para uso en el sistema radiomvil digital paneuropeo). 5 Recomendacin GSM 06.1

46、1 Speech Frame Extrapolation (Extrapolacin de tramas vocales). 6 Recomendacin GSM 06.12 Comfort Noise Receiver Functions (Funciones del receptor con ruido nivelador). 7 Recomendacin GSM 06.31 DTX Control and Operation (Control y funcionamiento de la transmisin discontinua). 8 Recomendacin GSM 06.32

47、Voice Activity Detector (Detector de actividad vocal). 9 Recomendacin GSM 05.03 Channel Coding (Codificacin de canal). Retardo del cdec RPE-LTP 20,0 ms aprox. Retardo de codificacin de canal 37,5 ms aprox. Retardo de procesamiento 27,5 ms aprox. Sistema de transmisin (enlace de la estacin de base al

48、 centro de conmutacin de servicios mviles) 25,0 ms aprox. _ Retardo global previsto 90,0 ms aprox. Suplemento 32 Serie G (03/93) 5 2 Aspectos de transmisin del sistema radiomvil digital japons 2.1 Introduccin Esto es un informe preliminar sobre los aspectos de transmisin del sistema radiomvil digital japons, que est siendo normalizado actualmente. La calidad de transmisin indicada fue obtenida por el Centro de Investigacin y Desarrollo para Radiosistemas (RCR,