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

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1、 UNION INTERNATIONALE DES TLCOMMUNICATIONS UIT-T Supplment 21 SECTEUR DE LA NORMALISATION (Srie P) DES TLCOMMUNICATIONS DE LUIT (03/93) QUALIT DE LA TRANSMISSION TLPHONIQUE LIGNES ET POSTES DABONNS PRINCIPES DUN SIGNAL DE SOURCE COMPOSITE PRIS COMME EXEMPLE DE SIGNAL DE MESURE POUR DTERMINER LES CAR

2、ACTRISTIQUES DE TRANSFERT DUN QUIPEMENT TERMINAL Supplment 21 aux Recommandations UIT-T de la srie P (Antrieurement Recommandations du CCITT) AVANT-PROPOS LUIT-T (Secteur de la normalisation des tlcommunications) est un organe permanent de lUnion internationale des tlcommunications (UIT). Il est cha

3、rg de ltude des questions techniques, dexploitation et de tarification, et met ce sujet des Recommandations en vue de la normalisation des tlcommunications lchelle mondiale. La Confrence mondiale de normalisation des tlcommunications (CMNT), qui se runit tous les quatre ans, dtermine les thmes que l

4、es Commissions dtudes de lUIT-T doivent examiner et propos desquels elles doivent mettre des Recommandations. Le Supplment 21 aux recommandations UIT-T de la srie P, labor par la Commission dtudes XII (1988-1993) de lUIT-T, a t approuv par la CMNT (Helsinki, 1-12 mars 1993). _ NOTES 1 Suite au proce

5、ssus de rforme entrepris au sein de lUnion internationale des tlcommunications (UIT), le CCITT nexiste plus depuis le 28 fvrier 1993. Il est remplac par le Secteur de la normalisation des tlcommunications de lUIT (UIT-T) cr le 1ermars 1993. De mme, le CCIR et lIFRB ont t remplacs par le Secteur des

6、radiocommunications. Afin de ne pas retarder la publication de la prsente Recommandation, aucun changement na t apport aux mentions contenant les sigles CCITT, CCIR et IFRB ou aux entits qui leur sont associes, comme Assemble plnire, Secrtariat, etc. Les futures ditions de la prsente Recommandation

7、adopteront la terminologie approprie refltant la nouvelle structure de lUIT. 2 Dans la prsente Recommandation, le terme Administration dsigne indiffremment une administration de tlcommunication ou une exploitation reconnue. UIT 1994 Droits de reproduction rservs. Aucune partie de cette publication n

8、e peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lUIT. Supplment 21 - Srie G (03/93) i TABLE DES MATIRES Supplment 21 - Srie G (03/93) Page 1 Introduction 1 2 Conditions requis

9、es pour les signaux de mesure et les procdures danalyse 1 3 Signal de source composite 1 4 Autres possibilits du signal de source composite . 4 Rfrences . 4 Supplment n 21 Srie P (03/93) 1 Supplment 21 Supplment n 21 Srie P (03/93) PRINCIPES DUN SIGNAL DE SOURCE COMPOSITE PRIS COMME EXEMPLE DE SIGNA

10、L DE MESURE POUR DTERMINER LES CARACTRISTIQUES DE TRANSFERT DUN QUIPEMENT TERMINAL (Helsinki, 1993) (cit dans les Recommandations de la srie P) 1 Introduction Des processus non linaires tels que la rduction dcho acoustique (AEC) (acoustic echo control), la commande automatique de gain (AGC) (automat

11、ic gain control), systmes de compression etc. sont utiliss de plus en plus dans lquipement terminal servant la tlphonie, par exemple dans les tlphones mains libres ou les systmes tlphone mobile, afin damliorer la qualit de la transmission de la parole. Dans le cas de communication longue distance, o

12、n utilise galement des annuleurs ou des suppresseurs dcho afin de rduire lcho dans le rseau. Les caractristiques de transfert de tout cet quipement ne peuvent plus tre qualifies de linaires et dinvariables par rapport au temps (LTI) (linear and time-invariant). Par consquent, les procdures de mesure

13、 normalises faisant appel des signaux de mesure stationnaires ne permettent plus de dterminer les caractristiques de transfert de tels dispositifs. Il existe une grande varit de signaux de mesure non-stationnaires plus appropris qui vont des modulations de frquence linaire aux signaux moduls complex

14、es1). Dans le prsent supplment, les principes dun signal de mesure spcial, du signal de source composite (CSS) (composite source signal) sont pris comme exemple de signal de mesure non-stationnaire. 2 Conditions requises pour les signaux de mesure et les procdures danalyse Des mthodes de mesure donn

15、ant des rsultats dfinis et pouvant tre reproduits sont ncessaires pour dterminer les fonctions de transfert des fins dessai et dhomologation. Dune part, un tel signal permettant de dterminer les caractristiques de transfert de ces systmes doit reproduire les proprits de la voix relle de faon adquate

16、 (par exemple, son vois, son non-vois, modulation, structure tempo-relle etc.). Dautre part, un tel signal doit tre spcifi de telle sorte quon puisse mesurer non seulement la fonction de transfert dans diffrents modes dexploitation mais galement les caractristiques de commutation et le comportement

17、de tels systmes lors de leur exploitation en duplex. Laffaiblissement dadaptation pour lcho et en particulier le compor-tement temporel de lquipement de compensation dcho doit tre aussi mesur. Un signal dessai spcial appel signal de source composite (CSS) a t dfini afin de remplir ces conditions. Le

18、 signal de source composite est compos de plusieurs types de signaux dcrits dans larticle 3 qui peuvent tre combins de diffrentes faons. La dfinition exacte de la composition de ce signal na pas encore t fixe, ainsi que son talonnage. 3 Signal de source composite Lors de la mise au point du signal d

19、e source composite, les trois lments ont t jugs importants: signal semblable la voix humaine afin de reproduire les proprits de celle-ci; signal dterministe pour mesurer les fonctions de transfert sans les erreurs statistiques avec spectre de la densit de puissance constant pour le signal dexcitatio

20、n dans le domaine frquentiel mesurer; _ 1)Il existe diffrents types de signaux de mesure qui peuvent tre rangs dans deux catgories: Signaux stationnaires: sinusodaux, multisinusodaux, de bruit, de squence de longueur maximale (MLS) (maximum length), de bruit pseudo-alatoire (PN) (pseudo-noise) Signa

21、ux non-stationnaires: modulations de frquence linaire avec signaux moduls simples: impulsions, salves de bruit rose ou de tonalit, modulations, CSS avec signaux moduls complexes: CEI RASTI (Mthode rapide de mesure de lindice de transmission de la parole de la CEI), voix artificielle conforme la Reco

22、mmandation P.50, voix de conversation artificielle conforme la Recommandation P.59, voix relles. 2 Supplment n 21 Srie P (03/93) signal de pause, produisant modulation damplitude. Les caractristiques suivantes peuvent tre obtenues: i) courte priode de mesure; ii) possibilit dinjection simultane du s

23、ignal dessai dans les directions du locuteur et de lauditeur (opration duplex). Le principe fondamental de lutilisation dun tel signal dessai est de mettre lobjet tester dans un tat dfini et reproductible pendant la priode de mesure et de garantir que les fonctions de transfert de cet objet ne seron

24、t pas modifies pendant les mesures proprement dites (signal quasi poste fixe). A cette fin, le signal de source composite (voir la Figure 1) est compos des lments suivants: a) Son vois produit par le signal de voix artificielle conforme la Recommandation P.50 Le son vois du CSS doit activer des dtec

25、teurs de parole possibles dans les systmes commands par des signaux vocaux. Si le son vois a t choisi, cest parce quil est prvisible qu lavenir tous les postes tlphoniques mains libres rpondront rapidement un tel son. Ce signal doit activer un poste tlphonique mains libres pour la direction de trans

26、mission mesurer. Comme la dure, le commen-cement et la fin du son vois sont connus prcisment, ce signal peut galement tre utilis pour mesurer le temps de commutation pour la direction de transmission lessai. Le temps de commutation et le temps de propagation de tout le systme peuvent tre dtermins co

27、nformment la Recommandation P.34 au moyen de la forme du signal dans la dimension temporelle. La dure du signal est de 50 ms, au cours desquelles chaque dtecteur de parole doit avoir reconnu les signaux vocaux et activer le systme. b) Signal de bruit pseudo-alatoire (PN) (pseudo-noise signal) Le sig

28、nal dessai proprement dit est le signal de bruit pseudo-alatoire (PN) inject aprs le son vois de la parole artificielle. Ce signal peut avoir des caractristiques dun signal de bruit. Lamplitude du signal transform selon la formule de Fourier est constante dans le domaine de frquence mais sa phase ch

29、ange. Dans le cas de postes tlphoniques mains-libres, seule lamplitude de la fonction de transfert prsente habituellement un intrt, la phase ntant pas si importante (elle peut cependant tre dfinie aussi). Le signal peut tre produit comme suit: Pour commencer, un spectre complexe est produit dans le

30、domaine de frquence selon lquation suivante: =2Mk 0;(k) *S k)S(M2Mk 0 alatoire, 1, 0, E i;e W(k) S(k)kjikIl faut noter que S(0) et SM2devront tre des chiffres rels. Lindice M est adapt la taille FFT (transformation de Fourier rapide) choisie, par exemple 2048 points. La formule indique que la puissa

31、nce du spectre complexe produit est constante pour toutes les frquences si W(k) est gal 1 pour toutes les frquences alors que la phase peut tre + ou pour chaque frquence correspondant une squence alatoire. Cependant, afin dobtenir une pondration diffrente dans le domaine de frquence, W(k) peut facil

32、ement tre ajust de faon produire diffrents spectres pendant la dure de la squence PN. Ce spectre sera alors transpos dans la dimension temporelle au moyen de la transformation de Fourier inverse et produira le signal suivant: s(n) = 1Mk = M2M21W(k) ejikej2nk/M; M2 n M21 Ainsi, le signal produit est

33、limit dans le temps (selon la longueur choisie de la transformation de Fourier) et adapt prcisement la taille FFT choisie. Si on dsire une squence de temps plus longue, le signal peut tre rpt. Cette mthode permet dobtenir des squences temporelles de nimporte quelle longueur. La dure de ce signal des

34、sai peut aller jusqu environ 200 ms si M et le taux dchantillonnage sont choisis de faon approprie. Supplment n 21 Srie P (03/93) 3 c) Pause La pause a deux buts. Il est ncessaire de faire une pause initiale avant dappliquer tout signal de mesure afin de mettre les systmes dots de fonctions de trans

35、fert variables par rapport au temps dans un tat initial dfini. Pour cela, la pause devrait tre aussi longue que possible (suprieure une seconde). Si toutefois le systme doit tre mis dans un tat constamment activ (flot de paroles constant), les pauses intermdiaires doivent tre plus courtes (environ 1

36、00 ms) afin de produire une modulation en amplitude convenable au signal de source composite. Pour le mesurage, il est ncessaire que le systme soit capable de sortir les composants de signal de mesure proprement dit du signal de source composite, cest-dire le signal PN dcrit ci-dessus. La fonction d

37、e transfert du systme mesur peut tre dtermine assez facilement au moyen de la FFT. La fonction de transfert de lobjet lessai sexprime par le rapport du spectre de la densit de puissance du signal de sortie au spectre de la densit de puissance du signal dentre selon la formule suivante: | Si(n)F | So

38、(n)F |log 20 = H(k) Si les mesures sont effectues avec lquipement dessai dcrit ci-dessus et si les niveaux de signal dessai sont choisis conformment aux Recommandations du CCITT, ces mesures sont compatibles avec toutes celles effectues jusqu prsent conformment aux Recommandations du CCITT en ce qui

39、 concerne les dispositifs LTI. Pour tablir le niveau court terme, seul le signal de mesure proprement dit, cest-dire le PN, doit tre utilis. Le niveau long terme est ncessaire pour des mesures long terme. A B C50050T1206570-93/d01s(t) / %0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30A Son vois de la voix artificiell

40、e P.50B Bruit pseudo-alatoireC PauseFIGURE 1Signal de source compositet / secFIGURE 1.D01 = 13.5 cm 4 Supplment n 21 Srie P (03/93) 4 Autres possibilits du signal de source composite Dans le signal de source composite, il est possible dutiliser galement dautres formes de signal au lieu du signal PN

41、dcrit ci-dessus. Par exemple, si la distorsion doit tre mesure, un signal diffrent est ncessaire. Dans ce cas, un signal sinusodal pur, par exemple, peut tre utilis la place dun signal PN. Un tel mesurage est compatible avec les Recommandations du CCITT si ses rsultats sont calculs partir de la part

42、ie du signal remplaant la squence PN. Cependant, il convient de tenir compte du fait que les postes tlphoniques mains libres pourraient interprter un signal pur comme tant un amorage doscillations et par consquent bloquer le systme. Lobservation du signal dans la dimension temporelle, par exemple, i

43、llustre ce phnomne. Pour effectuer ces mesures, un signal dessai diffrent, tel que le signal de bruit bande troite, doit tre utilis. Diffrentes applications du signal de source composite ont dj t rpertories dans la liste de rfrences ci-dessous. Dautres possibilits dutilisation de ce signal feront lo

44、bjet dune tude ultrieure. Rfrences 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 Transfer Functions of Hands-free Telephones, ETSI TE4, Oslo, TD No. 49, 1990.

45、 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), aot 1990. 4 CCITT COM XII-68, Measurement of Time Constants on Hands-free Telephones in Single-talk and Double-talk Ope

46、ration, (FRG), aot 1990. 5 CCITT COM XII-D.74, Use of the Composite Source Signal, (FRG), aot 1990. 6 GIERLICH (H. W.): A Measurement Technique to Determine the Transfer Characteristics of Hands-free Telephones, Signal Processing, Vol. 26, No. 2, 1992. 7 CCITT COM XII-D.109, Uses of the Composite So

47、urce Signal: Results of Comparison Measurements in Different Test Laboratories, (FRG), septembre 1991. 8 CCITT COM XII-D.113, Comments on test signals and signal processing for non LTI (linear time-invariant) measuring objects, Brel & Kjaer, septembre 1991. 9 HEYSER (R. C.): Acoustical measurements by Time Delay Spectrometry, JAES, Vol. 15, 1967. 10 STEENEKEN (H. J. M.) and HOUTGAST (T.): A physical method for measuring speech transmission quality, JASA, Vol. 67, p. 318, 1980.