SERVICIOS CONMUTADOS DE CIRCUITO PERSONA A PERSONA

Esta sección considera la voz AMR, ancho de banda AMR de voz y video. Estos servicios son proporcionados inicialmente a través del circuito conmutado en el centro de la red en WCDMA, pero ellos pueden proporcionarse a través de los paquetes conmutados en el centro de la red.

1.3.1.1 Servicio de Voz AMR

El codec (codificador-decodificador) de voz UMTS emplean la técnica Multirate Adaptable (AMR). El codificador de voz multirate es un codec de voz integrado

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con ocho tipos de fuentes: 12.2 (GSM-EFR), 10.2, 7.95, 7.40 (IS-641), 6.70 (PDC-EFR), 5.90, 5.15 y 4.75 kbps. Las velocidades de tráfico binario de AMR pueden controlarse por la red de acceso de radio. Facilita la interoperabilidad con las redes celulares existentes, algunos de los modos son mismos como en redes celulares existentes. Los codec de voz AMR de 12.2 kbps es igual al codec GSM EFR, 7.4 kbps es igual al codec de voz US-TDMA, y 6.7 kbps es igual al codec PDC japonés. El codec de voz AMR es capaz de conmutar su tasa de bit cada 20 ms (milisegundos) el cuadro de voz sobre la orden. Para la conmutación de modo AMR, la señalización banda es usada.

El codificador AMR opera en frames de voz de 20 ms correspondiente a 160 muestras en la frecuencia de muestreo de 8000 muestras por segundo. El plan de codificación para los modos de codificación multirate es el Algebraic Code Excited Linear Prediction Coder (ACELP). El codificador multirate ACELP es referido a MR-ACELP. Cada 160 muestras de voz, la señal de voz es analizada para sacar los parámetros del modelo CELP. Los bits de parámetros de voz entregados por el codificador son reorganizados según su importancia subjetiva antes que sean enviados a la red. Los bits reorganizados más lejos son clasificados, basados en su sensibilidad frente a errores y son divididos en tres clases de importancia: A, B y C. La clase A es la más sensible, y la codificación de canal más fuerte es usada para bits de la clase A en la Interfaz aire.

Durante una conversación normal telefónica, los participantes alternan de modo que, sobre el promedio, cada dirección de transmisión ocupa aproximadamente el 50% del tiempo. El AMR tiene cuatro funciones básicas para utilizar efectivamente la actividad discontinua:

¾ Detector de actividad de voz (Voice Activity Detector - VDA) en el equipo transmisor (TX).

¾ Evaluación del ruido acústico de fondo en el equipo TX, para transmitir parámetros característicos en el equipo receptor (RX).

¾ La transmisión de información de ruido de comodidad para el receptor RX es alcanzada mediante un cuadro Descriptor de Silencio (Silence Descriptor - SID), que es enviado a intervalos regulares.

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¾ La generación de ruido de comodidad sobre el equipo receptor RX durante períodos cuando los frames de voz no normales son recibidos.

La transmisión discontinua (Discontinuous transmission - DTX) tiene algunas implicaciones positivas obvias: en el terminal usuario, la vida de la batería se prolongará o una batería más pequeña podría usarse para una dada duración operacional. Desde el punto de vista de la red, el promedio requerido en la tasa de bit es reducida, mientras para un más bajo nivel de interferencia la capacidad aumenta.

La especificación AMR también contiene ocultación del error. El propósito de substitución del cuadro es ocultar el efecto de los frames de voz AMR perdidos. El propósito de silenciar la salida en el caso de varios frames perdidos es indicar la ruptura del canal al usuario y evitar generar posibles sonidos molestos como resultado del procedimiento de substitución del frame. Los codec de voz AMR pueden tolerar sobre una tasa de error 1% (frame error rate - FER) de bits clase A sin ninguna deterioración de la calidad del voz. Para los bits la clase B y C un alto FER es permitido. La tasa de error de bit correspondiente (bit error rate - BER) de los bits clase A serán aproximadamente 10-4.

La tasa de bit de la conexión de voz AMR puede ser controlada por la red de acceso de radio de la carga sobre la interfaz aire y la calidad de las conexiones de voz. Durante la carga alta, como durante las horas ocupadas, es posible usar tasas de bit más bajas AMR para ofrecer una capacidad superior mientras proporcionan una reducida calidad de voz. También, si el móvil está corriendo fuera del área de cobertura celular y usando su poder de la transmisión máximo, una reducida tasa de bit AMR puede ser usada para extender el área de cobertura celular.

1.3.1.2 Adaptación de la Tasa Basada en la fuente AMR - Alta Capacidad de Voz

El codec AMR usa la detección de actividad de voz (Voice Activity Detection - VAD) junto con la transmisión discontinua (DTX) para optimizar la capacidad de la red y el poder de consumo del terminal móvil. La voz activa es codificada por la

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tasa de bit fija que se selecciona por la red de la radio según la capacidad de la red y las condiciones del canal de la radio. Aunque la capacidad de la red es optimizada durante períodos de silencio que usan VAD/DTX, puede optimizar más allá durante la voz activa con la fuente controlando la adaptación de la tasa. Así el modo códec AMR es seleccionada para cada cuadro de voz dependiendo de las características de señal de la fuente, vea Figura 1.1. El modo codec de voz puede actualizarse en frames cada 20 ms en WCDMA.

Figura. 1.1. Selección Modo basado en la fuente AMR como una función de tiempo y

contenido de voz

La adaptación de la fuente AMR permite suministrar la misma calidad de voz con promedio reducido de la tasa de bit. La reducción de la tasa de bit es típicamente 20-25% y se ilustra en Figura 1.2. La reducida tasa de bit AMR puede utilizarse para bajar el poder de transmisión requerido de la conexión de la radio, y puede reforzar así más allá la capacidad de voz AMR. La capa 1 WCDMA permite la adaptación de la tasa de bit y el poder de transmisión por cada cuadro 20 ms. La ganancia de capacidad estimada es 15-20%. El formato del flujo de bit de la fuente adaptado AMR es totalmente compatible con formato códec de voz AMR de tasa fija, por consiguiente, la parte de decodificación es independiente de la adaptación basada en la fuente. AMR puede agregarse como una actualización simple a las redes para reforzar la capacidad de conexión de bajada WCDMA sin ningún cambio a los móviles.

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Figura. 1.2. Reduccion la tasa de bit requerido con igual calidad de voz

1.3.1.3 Banda Ancha AMR - Mejor Calidad de Voz

3GPP (3rd Generation Partnership Project) introduce el codec de voz banda ancha AMR que trae las mejoras de calidad de voz sustanciales comparado al codec de banda estrecha AMR o comparado a la línea telefónica fija normal. En el caso del flujo de paquetes conmutados, AMR-WB (Wideband AMR) ya es parte de 3GPP.

El codec AMR-WB también se ha seleccionado por el ITU-T en la actividad de estandarización para un codec banda ancha alrededor de 16 kbps. Esto es de relevante importancia ya que esto es la primera vez que el mismo codec es adoptado para la wireless así como servicios wireline.

Esto eliminará la necesidad de transcoding, y aliviará la implementación de aplicaciones de voz banda ancha y servicios a través de un rango amplio de sistemas de comunicaciones. El codec AMR-WB funciona sobre nueve codificadores de voz con tasas de bit entre 6.6 y 23.85 kbps.

El término de banda ancha viene de la tasa de muestreo, que ha sido aumentada de 8 Khz a 16 KHz. Esto permite cubrir dos veces la amplitud de banda de audio comparada a la amplitud de banda de voz telefónica clásica de 4 KHz. Mientras todos los codecs anteriores en la comunicación móvil funciona sobre la amplitud de banda estrecha de audio limitada con 200-3400 Hz, AMR-

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WB amplía la amplitud de banda de audio a 50-7000 Hz. La figura 1.3 muestra resultados de prueba de audiencia, donde AMR-WB es comparado a AMR-NB.

Los resultados son presentados como cuentas de opinión significativos (mean opinion scores - MOS), donde un número más alto indica la mejor calidad de voz experimentada. Los resultados MOS muestran que AMR-WB es capaz de mejorar la calidad de voz sin aumentar la amplitud de banda de radio requerida. Por ejemplo, AMR-WB 12.65 kbps proporciona claramente un más alto MOS que AMR-NB 12.2 kbps. La calidad de voz mejorada puede ser obtenida debido a la frecuencia de muestreo más alta.

Figura. 1.3. Ejemplo Mean Opinion Score (MOS) con banda ancha y banda estrecha AMR