ITU-T SERIE P SUPP 3 SPANISH-1993 MODELS FOR PREDICTING TRANSMISSION QUALITY FROM OBJECTIVE MEASUREMENTS《从客观测量预测传输质量的模型》.pdf

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1、 UNIN INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES UIT-T Suplemento 3 SECTOR DE NORMALIZACIN (Serie P) DE LAS TELECOMUNICACIONES DE LA UIT (03/93) CALIDAD DE TRANSMISIN TELEFNICA MODELOS DE PREDICCIN DE LA CALIDAD DE TRANSMISIN A PARTIR DE MEDICIONES OBJETIVAS Suplemento 3 a las Recomendaciones UIT-T de la S

2、erie 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 UIT-T tiene a su cargo el estudio de las cuestiones tcnicas, de explotacin y de tarificacin y la f

3、ormulacin 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 cuatro aos, establece los temas que habrn de abordar las Comisiones de Estudio del UIT-T, que pre

4、paran luego Recomendaciones sobre esos temas. El Suplemento 3 a las Recomendaciones UIT-T de la serie P, revisado por la Comisin de Estudio XII (1988-1993) del UIT-T, fue aprobado por la CMNT (Helsinki, 1-12 de marzo de 1993). _ NOTAS 1 Como consecuencia del proceso de reforma de la Unin Internacion

5、al 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). Igualmente en este proceso de reforma, la IFRB y el CCIR han sido sustituidos por el Sector de Radiocomuni

6、caciones. 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 correspondientes, como la Asamblea Plenaria, la Secretara, etc. Las ediciones futuras en la presente Recomend

7、acin 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 administracin de telecomunicaciones y a una empresa de explotacin reconocida. UIT 1994 Reservados todos l

8、os 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 grabacin en micropelcula, sin autorizacin escrita de la UIT. Suplemento 3 Serie P (03/93) i NDICE Suple

9、mento 3 Serie P (03/93) Pgina 1 Modelos de determinacin de ndices de transmisin 1 1.1 Introduccin 1 1.2 Modelos de determinacin de ndices de transmisin 2 1.3 Modelos de opinin subjetiva. 13 2 Prediccin de la calidad de transmisin a partir de mediciones objetivas 16 2.1 Tipos de modelo . 16 2.2 Model

10、o y programas: SUBMOD, CATPASS y CATNAP. 16 2.3 Situacin que ha de representarse. 17 2.4 Descripcin del modelo 17 2.5 Clculos de sonoridad y de ndices de sonoridad . 18 2.6 Clculo de la nota de esfuerzo en la escucha 18 2.7 Clculo de la nota de opinin en conversacin. 22 2.8 Evaluacin de otras medida

11、s subjetivas de la calidad. 22 2.9 Correspondencia entre valores calculados y observados 24 2.10 Inclusin de otros factores de degradacin. 25 2.11 Utilizacin prctica del modelo 26 3 Clculo de la calidad de transmisin a partir de mediciones objetivas por el mtodo del ndice de informacin 27 3.1 Introd

12、uccin: tipo de modelo 27 3.2 Aplicacin a las transmisiones digitales . 27 3.3 Aplicacin a las transmisiones analgicas 29 3.4 Ampliaciones 36 4 Modelo de ndice de calidad global para evaluacin de la calidad de una red (OPINE) . 36 4.1 Introduccin 36 4.2 Descripcin del modelo 37 4.3 Configuracin del m

13、odelo OPINE 39 4.4 Tipos y valores de los smbolos 46 Anexo A (Vase 1.1) Notas de opinin sobre degradaciones de transmisin 56 A.1 Introduccin 56 A.2 ndice de sonoridad global y ruido de circuito . 57 A.3 Ruido de cuantificacin procedente de procesos MIC . 57 A.4 Anchura de banda . 57 A.5 Eco para el

14、oyente. 57 A.6 Eco para el hablante 57 A.7 Efecto local . 57 Anexo B (Vase 2.9) Calidad de transmisin calculada de las redes telefnicas. 68 B.1 Introduccin 68 B.2 HRC 1 Conexin establecida dentro de la propia central . 69 B.3 HRC 2 Comunicacin nacional limitativa 69 B.4 HRC 3 Comunicacin de larga di

15、stancia con un enlace MIC. 69 B.5 HRC 4 Asimetra de la prdida de transmisin. 69 B.6 HRC 5 Efecto del ruido ambiente. 69 B.7 HRC 6 Efecto del ruido de circuito y la limitacin de banda . 69 B.8 HRC 7 Multiplicidad de clculos con seleccin arbitraria de los elementos 70 B.9 HRC 8 Ejemplo de la utilizaci

16、n del CATNAP para satisfacer un criterio de diseo 70 B.10 HRC 9 Efecto de la variacin de la longitud de la lnea. 70 ii Suplemento 3 Serie P (03/93) Pgina Anexo C (Vase 4.3.1.2) Clculo del espectro de ruido. 80 Anexo D (Vase 4.3.3) Ejemplos de clculo de MOS . 81 Anexo E (Vase 4.3.2.2) Obtencin de la

17、ecuacin (4-16) 84 Anexo F (Vase 4.3.3) Modelo de evaluacin psicolgica 85 F.1 Modelo psicolgico para evaluacin 85 F.2 Obtencin de la ecuacin (4-35) a partir de la ecuacin (4-34) 86 Anexo G Mtodo de estimacin objetiva de la calidad vocal degradada por distorsin no lineal . 87 G.1 Introduccin 87 G.2 Al

18、cance . 87 G.3 Seal de medicin. 87 G.4 Preprocesamiento 88 G.5 Parmetros objetivos. 89 G.6 Proceso de estimacin. 92 Apndice I (Vase 3.2.2) Programas de computador utilizados. 97 I.1 Programa de computador N. 1 97 I.2 Programa de computador N. 2 97 Apndice II (Vanse 3.2.2 y 3.3). 99 Apndice III (Vase

19、 3.3.2) Clculo de DATA del Apndice II a partir de datos primarios. 101 III.1 Definicin de los datos primarios . 101 III.2 Relaciones. 102 III.3 Ejemplo. 102 Referencias 103 Suplemento 3 Serie P (03/93) iii INTRODUCCIN Modelos para predecir la opinin subjetiva sobre conexiones telefnicas, utilizando

20、datos procedentes de mediciones objetivas se estn estudiando actualmente. Hasta el momento no ha sido posible recomendar un modelo nico aplicable a una amplia gama de degradaciones de transmisin, pero varias administraciones han propuesto los mtodos descritos en las clusulas 1, 2, 3, y 4. Suplemento

21、 3 Serie P (03/93) 1 Suplemento 3 Suplemento 3 Serie P (03/93) MODELOS DE PREDICCIN DE LA CALIDAD DE TRANSMISIN A PARTIR DE MEDICIONES OBJETIVAS (a las Recomendaciones de la serie P) 1 Modelos de determinacin de ndices de transmisin (Ginebra,1980; modificado en Mlaga-Torremolinos, 1984) (Citado en l

22、a clusula 3 de la Recomendacin P.11) (Contribucin de Estados Unidos y Canad) 1.1 Introduccin En la clusula 1 se describen modelos de determinacin de ndices de transmisin que pueden utilizarse para estimar la reaccin subjetiva de los usuarios telefnicos ante ciertas degradaciones de la transmisin, ta

23、les como el ruido de circuito, el ndice de sonoridad global, el eco para el hablante, el eco para el oyente, la distorsin de atenuacin (incluida la anchura de banda), la distorsin de cuantificacin, el ruido ambiente y el efecto local. Los modelos para ruido de circuito, ndice de sonoridad global (OL

24、R, overall loudness rating) y eco para el hablante, estn basados en varias pruebas de conversacin realizadas en los Laboratorios Bell entre 1965 y 1972 para evaluar la apreciacin subjetiva de la calidad de transmisin en funcin del ruido de circuito, el ndice de sonoridad global, la atenuacin del tra

25、yecto de eco para el hablante y el retardo del trayecto del eco para el hablante 1. En estas pruebas participaron centenares de sujetos y se efectuaron miles de llamadas de prueba. Varias pruebas se realizaron durante llamadas comerciales normales. Otras se realizaron en laboratorio. En todas ellas

26、se emple una escala de evaluacin de cinco notas: excelente, buena, regular, mediocre e insatisfactoria. Las caractersticas esenciales de los modelos se deducan originalmente en trminos de las prdidas de sonoridad de una conexin global, en dB (medidas por el sistema de determinacin de ndices electroa

27、csticos, EARS, electro-acoustic rating system) y del ruido del circuito en dBmp a la entrada de un sistema receptor de referencia (rendimiento de la conversin elctrico/acstica medido por el EARS) 2. Los efectos del eco para el hablante se incorporan ms tarde en trminos de prdida de sonoridad del tra

28、yecto de eco, en dB (medidas por EARS) y del retardo de ida y vuelta del trayecto de eco, en milisegundos. Se utilizaron factores de correccin determinados experimentalmente para convertir los modelos en ndices de sonoridad conformes con la Recomendacin P.79. El modelo original para el eco para el o

29、yente se basaba en una serie de cuatro pruebas subjetivas de escucha realizadas en los Bell Laboratories en 1977 y 1978 3. Los resultados posteriores de las pruebas condujeron a una forma alternativa de modelo. Las pruebas subjetivas incluyeron condiciones en las cuales la atenuacin del trayecto de

30、eco para el oyente era plana o estaba conformada en frecuencia por un filtrado selectivo. Se define una atenuacin ponderada del trayecto de eco para establecer una ponderacin de las condiciones de prueba conformadas en frecuencia, de modo que las condiciones de prueba subjetivamente equivalentes ten

31、gan el mismo ndice de transmisin. El modelo para la distorsin de cuantificacin se basa en una serie de pruebas subjetivas realizadas para evaluar la calidad de funcionamiento de varios algoritmos de codecs digitales 6, 7, 8. El modelo para la anchura de banda y la distorsin de atenuacin se basa en p

32、ruebas realizadas en 1978 9. El modelo relativo al ruido ambiente se basa en pruebas inditas, realizadas en 1976. Las evaluaciones de la calidad de transmisin de acuerdo con una escala de cinco notas las realizaron 40 sujetos para 156 condiciones con diversas combinaciones de ruido ambiente, nivel d

33、e conversacin, ruido de circuito y atenuacin del trayecto de efecto local. Se presentaron muestras de ruido ambiente mediante grabaciones en cinta magntica realizadas en la oficina de reserva de plazas de una empresa de transporte areo. Se adapt un modelo a los resultados de la prueba en funcin del

34、ruido de circuito que produjo los mismos ndices de calidad que los niveles de ruido ambiente dados. El modelo para el efecto local se basa en las pruebas realizadas en 1980 10. Todas las pruebas se realizaron con aparatos telefnicos de tipo Western Electric 500 o equivalentes. En 1 se describen los

35、procedimientos utilizados para el anlisis de los resultados de las pruebas objetivas y el establecimiento de la escala de ndices de transmisin. Aunque los procedimientos son algo complejos para el clculo manual, pueden tratarse fcilmente por un computador digital y se ha hallado que proporcionan una

36、 representacin conveniente y til para una gran variedad de datos de prueba. 2 Suplemento 3 Serie P (03/93) Los modelos incorporan el concepto de una escala de ndices de transmisin. Una razn importante para la introduccin de esta escala fue el reconocimiento de que los resultados de las pruebas subje

37、tivas pueden estar influidos por varios factores, tales como el grupo de sujetos, el tipo de pruebas y la gama de condiciones que se incluyen en la prueba. Se ha determinado que estos factores modifican la nota media de opinin para una condicin dada, as como la desviacin tpica. Por consiguiente, se

38、plantean dificultades al tratar de establecer una relacin nica entre una condicin de transmisin dada y la opinin subjetiva en trminos de una nota media de opinin o del porcentaje de evaluaciones bueno o excelentes. La introduccin de una escala de ndices de transmisin tiende a reducir esta dificultad

39、 separando en dos partes la relacin entre las caractersticas de transmisin y las notas de opinin. La primera parte, el ndice de transmisin en funcin de la caracterstica de transmisin, est fundada en dos puntos y tiende a ser mucho menos dependiente de las pruebas individuales. La segunda parte, la r

40、elacin entre el ndice de transmisin y los ndices de opinin subjetiva, pueden presentarse para cada prueba. La escala de ndices de transmisin para el ndice de sonoridad global y el ruido de circuito ha sido establecida de manera que se funde en los dos puntos de base indicados en el Cuadro 1-1. CUADR

41、O 1-1 Estos puntos de base se seleccionaron de modo que estuvieran bien separados pero dentro de la gama de condiciones que es probable se incluyan en una prueba. Los valores de los ndices son tales que la mayora de las conexiones tendrn ndices de valores positivos comprendidos entre 40 y 100. Los n

42、dices de transmisin para otras combinaciones de ndice de sonoridad y ruido de circuito son relativos a los ndices para estos dos puntos de base. En esta clusula se presentan los modelos de determinacin de ndices de transmisin en trminos del ndice de sonoridad global de una conexin completa en dB, el

43、 ruido de circuito en dBmp referido a la entrada de un sistema receptor con un ndice de sonoridad en recepcin (RLR, receiving loudness rating) de 0 dB, el ndice de sonoridad del trayecto de eco para el hablante en dB y el retardo de ida y vuelta del trayecto de eco para el hablante en milisegundos.

44、En el Anexo A se presentan resultados representativos de opiniones. 1.2 Modelos de determinacin de ndices de transmisin 1.2.1 ndice de sonoridad global y ruido de circuito El modelo de determinacin de ndices de transmisin para el ndice de sonoridad global y el ruido de circuito es: RLN= 26,76 2,257

45、(Le 8,2)2+ 1 2,0294 NF+ 1,751 Le+ 0,02037 Le NF(1-1) donde Lees el OLR de una conexin telefnica completa (en dB). NOTA En la ecuacin (1-1) el valor de Lepuede sustituirse por Le+ Lspara proporcionar una correccin de la prdida de sonoridad (Ls) en dB. Esto compensa el nivel vocal reducido para el hab

46、lante cuando el ndice de enmascaramiento para el efecto local (STMR, sidetone masking rating) en el extremo del hablante de esta conexin es inferior a 15 dB. La correccin Lses cero cuando el STMR = 12, el valor por defecto. En los dems casos, la correccin Lses como sigue: Ls= 0,3 (STMR 12) si STMR 3

47、200 Hz, debe utilizarse el valor de 3200 Hz.) Sl, Su son los pendientes de respuesta inferior y superior dentro de la banda (en dB/octava) por debajo y por encima de 1000 Hz, respectivamente, que tendran la misma prdida de sonoridad que las formas de respuesta reales. En las Figuras 1-3 y 1-4 se ilu

48、stra el efecto de los lmites de banda, Fly Fuy de las pendientes dentro de la banda Sly Su, sobre el factor de anchura de banda kBW. En la Figura 1-4 se ha utilizado la expresin de k3k4de la Nota 2 siguiente. NOTAS 1 Las funciones para el factor de anchura de banda, kBW, se han seleccionado de manera que kBW= 1 cuando Fl= 310 Hz, Fu= 3200 Hz, Sl= 2 dB/octava y Su= 3 dB/octava. Estas caractersticas de respuesta son representativas de las ut