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Título: Impacto do desvanecimento no canal de radiofrequência na qualidade do sinal de voz
Título(s) alternativo(s): Impact of fading on the radio frequency channel in the voice signal quality
Autor : Affonso, Emmanuel Tavares Ferreira
Lattes: http://lattes.cnpq.br/3453401178017064
Primeiro orientador: Rodríguez, Demóstenes Zegarra
Primeiro coorientador: Correia, Luiz Henrique Andrade
Primeiro membro da banca: Silva, Bruno de Abreu
Segundo membro da banca: Malheiros, Neumar Costa
Terceiro membro da banca: Conceição, Gabriel Fernando Pivaro Leite da
Palavras-chave: Som – Registro e reprodução – Qualidade
Voz – Qualidade – Avaliação
Voz sobre IP (VoIP) – Degradação
Redes de computadores – Métricas
Sound - Recording and reproducing – Quality
Voice – Quality – Evaluation
Voice over IP (VoIP) – Degradation
Computer networks – Metrics
P.862
P.563
MOS
Data da publicação: 4-Out-2017
Agência(s) de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal do Ensino Superior (CAPES)
Referência: AFFONSO, E. T. F. Impacto do desvanecimento no canal de radiofrequência na qualidade do sinal de voz. 2017. 85 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Sistemas e Automação)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.
Resumo: Atualmente a Voz sobre IP (VoIP), é um dos serviços de comunicação mais populares. Entretanto, há muitos fatores externos que afetam a qualidade final da comunicação VoIP, a voz pode sofrer vários tipos de degradações, especialmente quando o transporte é feito por canais wireless. A perda de pacotes e os desvanecimentos são fatores que afetam significativamente o sinal de voz, tanto em canais de comunicação cabeada ou wireless. Por isso métricas para avaliar a qualidade de voz se faz relevante, a fim de garantir um serviço adequado e maximizar a satisfação do usuário. Nesta pesquisa, diferentes cenários de degradações, como perda de pacotes e modelos de desvanecimentos serão aplicados em arquivos de voz. Em seguida, o índice de qualidade de voz, para cada cenário, será determinado por meio das recomendações da ITU-T P.862 e P.563. Primeiramente uma nova métrica, denominada de MOSp, é proposta com base nos testes experimentais utilizando o P.862 como referência, com ela é possível predizer o índice de qualidade de uma determinada comunicação, utilizando parâmetros de radiofrequência como Doppler, o modelo de desvanecimento e também parâmetros de rede cabeada como a perda de pacotes. Considerando uma escala MOS de qualidade de 0 a 4,5, a métrica proposta MOSp teve como maior erro uma diferença valor de 0,3354, representando uma margem de erro de apenas 7,4%. Além do desenvolvimento da métrica proposta MOSp, também foi efetuado o treinamento de uma Rede Neural Artificial (RNA) que teve como entrada degradações e valores MOS obtidos por meio do P.862, o resultado do treinamento alcançou erro máximo de 0,0843 do esperado e um percentual de somente 1,87% de erro. Posteriormente, por possuir características não intrusivas, o modelo P.563 foi empregado, porém, como os resultados obtidos foram inferiores aos esperados, uma nova métrica denominada P:563P MOS, foi desenvolvida tendo como referência os resultados do modelo P.862. Utilizando também uma escala MOS como referência, os resultados da nova técnica apresentaram um Coeficiente de Correlação de Pearson de 0,94 e erro máximo de 0,49. Com o objetivo de uma melhor representação dos cenários apresentados em ambientes simulados e para identificar se há uma degradação natural de uma transmissão real, experimentos foram efetuados em ambientes indoor e outdoor com transmissões de diferentes distâncias e modulações, essas transmissões foram feitas com o uso da técnica Software Defined Radio (SDR) implementados nos equipamentos Universal Software Radio Peripheral (USRP). Dessa forma foi possível obter a melhor representação dos cenários apresentados em ambientes simulados, identificando se há degradação natural em uma transmissão real. Os resultados experimentais validam que não há perda de qualidade em uma transmissão que não sofreu degradação, e utilizando a modulação Binary Phase Shift Keying (BPSK), implementada nas USRP, há uma melhor eficiência da transmissão de voz, alcançando o máxima pontuação na escala de qualidade do ITU-T. P.862.
Abstract: Currently, voice over IP (VoIP) is one of the most popular communication services. However, there are many external factors that affect the global quality of a VoIP communication, the voice can suffer various types of degradations, especially when the transport is performed through wireless channels. Packet loss and fading are factors that significantly affect the voice signal, either in wired or wireless communication channels. Therefore, metrics to assess the quality of voice becomes relevant in order to ensure an adequate service and maximize user satisfaction. In this research, different degradation scenarios such as packet loss and fading models will be applied to voice files. Then, the voice quality index for each scenario will be determined by both ITU-T recommendations P.862 and P.563. Firstly, a new metric, called MOSp, was proposed based on the experimental tests, and using the P.862 as reference, with it is possible to predict the quality index of a given communication, using radio frequency parameters such as Doppler, the fading model and also including wired network parameters such as packet loss rate. Considering a MOS scale of 0 to 4.5, the metric had the largest error of 0.3354, representing a margin of error of only 7.4%. In addition to the development of the proposed MOSp metric, the training of an Artificial Neural Network (ANN) was also carried out, with the input of degradations and MOS values obtained through P.862, the training result reached a maximum error of 0.0843 and a percentage of only 1.87% of errer. Later, because of its non-intrusive characteristics, the P.563 model was used, but its results obtained were lower than expected, then, a new metric denominated P:563P MOS was developed considering the results obtained by P.862 as reference. The results of the new technique presented a Pearson Correlation Coefficient of 0.94 and a maximum error of 0.49 MOS. For a better representation of the scenarios presented in simulated environments and to identify if there is a natural degradation of a real transmission, experiments were carried out in indoor and outdoor environments with transmissions at different distances and modulations, these transmission were made with the use of Software Defined Radio (SDR) model implemented in Universal Software Radio Peripheral (USRP) devices. Thus, it was possible to obtain the best representation of the scenarios presented in simulated environments, to identify if there is a natural degradation of a real transmission. The experimental results validate that there is no loss of quality in a transmission that has not suffered degradation, and using the Binary Phase Shift Keying (BPSK) modulation, implemented in the USRP, there is a better efficiency of the voice transmission, reaching the maximum score of ITU-T P.862 quality scale.
URI: repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/15468
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
Aparece nas coleções:DEG - Engenharia de Sistemas e Automação - Mestrado (Dissertações)

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