提高MOS水平的綜合解決方案.docx

1、提高MOS水平的綜合解決方案摘要：文章通過對MOS評估方法及原理的分析，對各種影響MOS水平的因素進行了測試研究,分析出各種因素對網(wǎng)絡MOS水平的影響大小，并結(jié)合優(yōu)化經(jīng)驗，提出提高網(wǎng)絡MOS水平的綜合解決方案。關鍵詞:MOS語音質(zhì)量提升優(yōu)化方案1、引言最早的語音質(zhì)量評測標準僅是基于無線指標的(RxQual),但實際語音在傳輸中會經(jīng)過無線、傳輸、交換、路由等多個節(jié)點，任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會導致用戶語音感知差，僅僅考慮無線指標是無法發(fā)現(xiàn)和定位語音質(zhì)量問題的，于是基于用戶感知的語音質(zhì)量評價方法(MOS評估)逐漸成為用戶語音服務質(zhì)量評測的最主要標準。隨著無線網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡的逐漸普及，客戶對網(wǎng)絡

2、的整體語音服務質(zhì)量的要求不斷提高，可以說，語音質(zhì)量的好壞直接影響著用戶對于運營商的選擇。如何提升MOS水平，使網(wǎng)絡達到更高的服務質(zhì)量標準，提升網(wǎng)絡運營競爭力，吸引更多的用戶，無疑是運營商在網(wǎng)絡建設到一定階段后，必須考慮的關鍵問題。2、語音質(zhì)量(MOS)評價方法及原理在通話的整個過程中，采用不同的語音編碼方式會影響到語音的質(zhì)量，無線信道的復雜性可能會造成語音質(zhì)量的惡化，而GSM的接入網(wǎng)與核心網(wǎng)也可能引入回聲、延時、單通、串話和噪聲等，最終會影響到接收者的收聽效果。因此語音質(zhì)量的評估其實是對整個系統(tǒng)性能的綜合評估。而MOS測試法正是從終端用戶角度對網(wǎng)絡質(zhì)量評估的一種方法，常用MOS分評價方法包括主

3、觀MOS分評價和客觀MOS分評價：2.1、主觀MOS分評價方法ITUTP.800和P.830定義MOS(MeanOpinionScore)的主觀測試方法：由不同的人分別對原始語料和經(jīng)過系統(tǒng)處理后有衰退的語料進行主觀感覺對比，得出MOS分，最后求平均值，這是一種純粹主觀的定性測量。ITU-T選取在很寬的聽覺范圍內(nèi)，不同年齡、性別和語言組別的相同得分，作出語音質(zhì)量的判別標準。ITU-T建議MOS值的評分范圍為1,2,3,4,5共5個等級:MOS分值主觀意見聽覺感受4-5分優(yōu)秀(excelent)很好，聽的清楚，延遲很小，交流流惕量的問題會引起一些話音幀的丟失，話音幀的丟失將嚴重影響到話音質(zhì)量。傳輸

4、質(zhì)量問題一般會有相應的告警產(chǎn)生，因此，可根據(jù)相應告警進行處理。同時需要加大傳輸告警的監(jiān)控力度，及早發(fā)現(xiàn)，及早處理，使其影響最小化。對于功控和DTX,由于兩者對電平和干擾的影響較大，從而影響CI及通話質(zhì)量,近而影響MOS值。因此功率控制和DTX需進行分場景的功率控制、DTX策略及參數(shù)設置。比如:1800M與900M雙頻組網(wǎng)下的網(wǎng)絡，由于1800頻率資源較為富裕，整體網(wǎng)絡干擾較小，可考慮關閉1800M小區(qū)的下行功控和下行DTX,在不影響全網(wǎng)平均通話質(zhì)量的情況下，減小由于下行功控和下行DTX對單個通話質(zhì)量的影響，近而提高MOS水平。6、結(jié)束語綜上所述，基于PESQ算法的M0S評估無論是從其標準化、準

5、確性、通用性，還是實際的應用效果來說,都是無可爭議的主流語音評估標準。影響MOS的因素主要有語音編碼方案、Abis傳輸、功率控制、不連續(xù)發(fā)射、C/I、切換頻次及質(zhì)量(RxQua1)等，在了解網(wǎng)絡自身特點的同時，綜合考慮上述因素對M0S的影響，抓住語音編碼方案、控制頻繁切換、提高通話質(zhì)量的主線，綜合運用上述的解決措施，才能達到提升網(wǎng)絡M0S水平的目的，使網(wǎng)絡達到更高的服務質(zhì)量標準，提升網(wǎng)絡運營競爭力，吸引更多的用戶。參考文獻：.1 OpticomPESQ技術(shù)規(guī)范書上海創(chuàng)遠信息技術(shù)股份有限公司2008-10韓斌杰GSM網(wǎng)絡原理及其優(yōu)化機械工業(yè)出版社2001年7月作者簡介:3-4分良好(good)稍

6、差，聽的清楚，延遲小，交流欠缺順暢，有點雜音23分般（1汕）還可以，聽不太清，有一定延遲，可以交流12分差(poor)勉強，聽不太清，延遲較大，交流重復多次1分以下很差(bad)極差，聽不懂，延遲大，交流不通暢表1MOS分值對照表2.2、客觀MOS分評價-PAMS/PSQM/PSQM+/MNB/PESQ:不過顯而易見，在現(xiàn)實中讓一組人接聽語音和評價語音質(zhì)量是非常困難和昂貴的。因此，ITU組織推行了大量的端到端語音質(zhì)量客觀測試技術(shù)的標準化工作，發(fā)布了幾種語音評估算法標準：PAMS、PSQM、PSQM+、MNB、PESQoMOS評測開始擺脫原始的主觀評估方式,而使用量化算法計算相對應的級別及語音質(zhì)

7、量好壞程度。其中，P.862-PESQ（PerceptualEvaluationofSpeechQuality）算法是ITU組織在2001年2月發(fā)布的目前最新的語音傳輸質(zhì)量測量標準，由于其強大的功能和良好的相關性，它迅速成為目前最主流的語音評估算法。PESQ算法適用于評價各類端到端網(wǎng)絡的語音質(zhì)量，它綜合考慮了感知中的各項影響因素（如編解碼失真、錯誤、丟包、延時、抖動和過濾等）來客觀地評價語音信號的質(zhì)量，從而提供可以完全量化的語音質(zhì)量衡量方法。PESQ原理下圖所示：發(fā)送一個語音參考信號通過網(wǎng)絡，在網(wǎng)絡的另一端采用數(shù)字信號處理的方式比較樣本信號和接收到的信號，進而估算出網(wǎng)絡的語音質(zhì)量。它是一種基于

8、聽覺模型的語音評估方法，能提供主客觀相關性較高的音質(zhì)評價。可提供上、下行PESQ語音評分，對上、下行語音評分結(jié)果進行綜合比較。NetworkundertestImpairedsampleReferencesampleTrans-formationMOSvalue圖1：PESQ原理圖ITU-T相關的資料也已證明：PESQ能夠給出非常精確的預測值，它適用于目前所知的所有移動通信技術(shù)，如GSM、CDMA、3G等，以及編碼器語音質(zhì)量的測量（AMR等）?？梢哉f，PESQ是目前最為先進和準確的語音評估量化算法，由該算法得到的M0S評估結(jié)果最為切合用戶的實際主觀感受。3、MOS的測試方法MOS測試主要是通過

9、一個語音盒單元將主、被叫手機的語音鏈路相連。對于主叫手機的下行MOS值是通過被叫手機端發(fā)一個標準的聲音波形，經(jīng)過網(wǎng)絡達到主叫手機，測試軟件對收到的波形與發(fā)出的波形進行比較、計算后得出下行MOS,上行MOS為相反過程。對于主叫手機的下行MOS值也為被叫手機的上行，因此，該軟件測試的最終結(jié)果，主、被叫手機的MOS值是一樣的。USB申口農(nóng)COM圖2：MOS測試設備連接圖4、影響MOS的主要因素由于PESQ算法考慮了整個信號傳輸過程中的中斷及衰變，而不僅是空中接口部分，因此，影響MOS的主要因素有以下幾個方面：語音編碼方案、Abis傳輸、不連續(xù)發(fā)射、C/I、切換頻次及質(zhì)量(RxQual)等。為研究以上

10、因素對MOS值的影響程度，我們進行了如下的對比測試：序號測試項目測試小區(qū)編碼情況1DTX功能對MOS值的影響玉林聯(lián)通大樓2(26966-41062)EFR2上下行功率控制對MOS值的影響玉林聯(lián)通大樓2(26966-41062)EFR3話音編碼速率不同對MOS值的影響(無線環(huán)境較好)玉林聯(lián)通大樓2(26966-41062)EFR/FR/HR4話音編碼速率不同對MOS值的影響(無線環(huán)境較差)玉林石棠村委1(26966-43021)EFR/FR/HR5切換對MOS值的影響玉林聯(lián)通大樓2(26966-41062)玉林聯(lián)通大樓3(26966-41063)EFR/HR表2：MOS測試對比項目表4.1、DT

11、X功能對MOS值的影響(EFR情況下)DTX是指不連續(xù)發(fā)射功能。在一個通話過程中，單向的話音傳送往往只占用到50%的總通話時間，DTX功能通過VAD檢測要傳送的是否是話音，否則采用靜默傳送。用靜默來取代語音，也是一種失真，將嚴重影響主觀感受。開啟DTX功能的好處是可以減少干擾和節(jié)省BTS及MS的電量。但開啟DTX功能后，對爆破音(如K、T、P等)的傳送會有一定的不準確性，影響話音質(zhì)量。 測試方法選取聯(lián)通大樓2小區(qū)(26966-41062)作為測試小區(qū)，在EFR編碼情況下分別開啟“UL_DTX、DL_DTX、NO_DTX、Both_DTX四種情況，測試各種情況下MOS的對比值。本次測試DTX時,

12、已將聯(lián)通大樓2小區(qū)的上下行功率控制關閉。在測試點MSI和MS2都占用聯(lián)通大樓2小區(qū)(26966-41062)的信號，RX_LEVEL介于-40dBm-65dBm之間，RX_QUAL良好。 測試結(jié)果DTX開啟前后的MOS值對比平均值MAXMIN圖3：DTX開啟前后MOS對比從本次測試觀察到，是否開啟和關閉上、下行DTX,對MOS值幾乎沒有影響，平均保持在3.61066之間。通過對比開啟DTX前后MOS的變化情況，可以得出以下結(jié)論： DTX功能是否開啟對MOS值幾乎沒有影響；PESQ算法得出的語音評估值不考慮靜默幀，因此DTX功能是否開啟不影響單個PESQ值,這是和PESQ的算法有關的。但實際DT

13、X的開啟會降低單個通話過程中的話音質(zhì)量，全網(wǎng)DTX的開啟卻能提升網(wǎng)絡的C/I,有助于平均話音質(zhì)量的提高。4.2、上下行功率控制對M0S值的影響(無線環(huán)境較好)測試方法選取聯(lián)通大樓2小區(qū)(26966-41062)作為測試小區(qū)，在EFR編碼情況下，測試上下行功控開啟和關閉時M0S的值。在測試點MSI和MS2都占用聯(lián)通大樓2小區(qū)(26966-41062)的信號，RX_LEVEL介于-40dBm-65dBm之間，RX_QUAL良好。 測試結(jié)果4.24功率控制開啟前后的MOS值對比3.83.63.43.23UL_PWRCDLPWRCNoPWRCBothPWRC平均值MAXMIN圖4：功率控制開啟前后MO

14、S對比從本次測試觀察到，上行功控開啟時，占用EFR的情況下，平均M0S值為3.93左右；而在上行功控關閉時，占用EFR的情況下，平均M0S值為介于3.573.63之間。在其他小區(qū)做同樣的試驗時，情況也類似。通過對比開啟功率控制前后M0S的變化情況，可以得出以下結(jié)論： 關閉上行功率控制在一定程度上影響M0S值關閉下行功率控制不影響M0S值但功率控制的開啟會降低單個通話過程中的話音質(zhì)量，全網(wǎng)功率控制的開啟卻能提升網(wǎng)絡的C/I,降低網(wǎng)內(nèi)干擾，有助于平均話音質(zhì)量的提高。4.3、話音編碼速率對M0S值的影響(無線環(huán)境較好)數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)中的語音編碼技術(shù)都是采用混合編碼方式。但采用的激勵源不同，構(gòu)成

15、的編碼方案也不同。GSM系統(tǒng)對數(shù)字語音業(yè)務信道規(guī)定了三種標準，如下表所示。編碼方式速率(kb/s)全速率RPELTP13增強型全速率ACELP12.2半速率VCELP5.6表3：語音編碼方式及速率表由上表可以看出，GSM-FR方式中，采用的編碼方式為RPELTP,在編碼過程中，殘差被送到規(guī)則脈沖激勵分析，執(zhí)行基本的壓縮算法，產(chǎn)生規(guī)則脈沖激勵參數(shù)。規(guī)則脈沖激勵能很好地逼近殘余信號，代價是13Kb/s編碼中有9.4Kb/s為規(guī)則脈沖激勵參數(shù)。增強型全速率的編碼方案基于碼本激勵線性預測(CELP)技術(shù)，GSM-EFR方案中，采用碼本激勵來逼近殘差信號，采用代數(shù)碼本結(jié)構(gòu)，不僅降低了碼本的存儲量和搜索量

16、，更重要的是提供了頻域控制函數(shù)，能更好地逼近殘余信號，在12.2Kb/s的編碼中有8Kb/s為激勵參數(shù)。半速率采用VCELP編碼方式，用固定的隨機碼本來逼近語音信號的余量信號，這種方法缺乏靈活性，不能很好地控制碼本的頻域特性，且壓縮比高，最終5.6Kb/s中只有2.8Kb/s為激勵參數(shù)，因此對語音質(zhì)量有較大的影響。另外，在信道編碼的保護方面，由于半速率信道的差異性比全速率的差異性小，所以半速率信道編碼的很大一部分用于誤碼保護，由于增強型全速率編碼的速率12.2Kb/s小于全速率的13Kb/s,在信道編碼中也多一些保護，所以EFR的使用可以更有效的改善用戶感知。從以上的原理分析可以得出，采用EF

17、R時的語音質(zhì)量采用FR時的語音質(zhì)量采用HR時的語音質(zhì)量，但究竟有多大的差別呢，這需要通過以下的試驗來研究。 測試方法選取聯(lián)通大樓2小區(qū)(26966-41062)作為測試小區(qū),測試EFR、FR和HR各種語音編碼情況下M0S的對比值。在測試點MSI和MS2都占用聯(lián)通大樓2小區(qū)(26966-41062)的信號，RXLEVEL介于-40dBm-65dBm之間，RX_QUAL良好。 測試結(jié)果話音編碼速率不同時MOS值對比（無線環(huán)境較好）T平均值一一MAXMIN圖5:語音編碼速率不同時MOS對比（無線環(huán)境較好）從此次測試觀察到，在較好無線環(huán)境時： 占用EFR的情況下,MOS值在3.97087之間。 占用F

18、R的情況下，MOS值在3.643.42之間。 占用HR的情況下，MOS值在3.4廣2.91之間。從測試結(jié)果看，當手機分別在EFR、FR和HR三種情況下，平均MOS值有較大差距，其中EFR最佳。4.4、話音編碼速率對MOS值的影響（無線環(huán)境較差）測試方法選取石棠村委1（26966-43021）作為測試小區(qū)，MSI和MS2鎖頻在該小區(qū)上（Rxlevel=85一95dBm,Rxqual=37）。測試在無線條件較差的情況下，EFR、FR和HR各種語音編碼情況下MOS的對比值。 測試結(jié)果話音編碼速率不同時MOS值對比（無線環(huán)境較差）T平均值一一MAXMIN圖6:語音編碼速率不同時MOS對比（無線環(huán)境較差

19、）從此次測試觀察到，在較差無線環(huán)境時: 占用EFR的情況下，MOS值在2.743.22之間。 占用FR的情況下，MOS值在2.42、2.79之間。 占用HR的情況下，MOS值在2.272.62之間。從以上結(jié)果可看出，在MSI和MS2鎖頻占用EFR時，MOS值最高，鎖頻占用FR其次，鎖頻占用HR最差。和在無線環(huán)境較好測試點測試的MOS值相比，在RX_LEVEL和RX.QUAL較差的區(qū)域測試的MOS值差很多?？梢奟X_LEVEL和RX_QUAL對MOS值的影響較大。4. 5、切換對MOS值的影響切換是GSM移動通信中最基本、最重要的特性。在切換過程中需要借用TCH幀(用作FACCH)來傳送相關切換

20、信令，這種暫時的中斷是為保持網(wǎng)絡的連接性能而完成向更合適小區(qū)切換的需要，但卻是以犧牲話音的連續(xù)性為代價，對話音質(zhì)量有一定的影響。當出現(xiàn)頻繁的乒乓切換時，連續(xù)的偷幀問題在用戶聽覺上會出現(xiàn)類似幀丟失引起的的話音中斷情況。 測試方法手機分別在兩個小區(qū)之間頻繁切換或鎖頻的情況下，測試不同EFR、FR和HR的MOS的對比值。選定聯(lián)通大樓2(26966-41062)和聯(lián)通大樓3(26966-41063)作為典型測試小區(qū),在測試點RX_LEVEL介于-50dBm-75dBm之間，RX_QUAL良好。首先修改聯(lián)通大樓2和聯(lián)通大樓3(26966-41063)的H0_margin參數(shù)，使得手機可以頻繁乒乓切換(56秒一次)。 測試結(jié)果切換對MOS值影響對比切換對MOS值影響對比5453525150szLa澄SK1福ZSW,汪盡株鬢-3即一SW備豎電ZSW/ISW整盡KH旺旬料_v-蟋5MS-6泛也旺，Tisw蟋盡漲1CH旺吒ZSWf盡*正H町-4IZSS&會 占用FR時，當下行RXQUAL大于5.1左右時，下行PESQ有所惡化；當下行RXQUAL大于5.6左右時，下行PESQ值低于3.3；當下行RXQUAL大于6左右時,下行PESQ直線下降到