语音编码优化提升GSMMOS值探讨

语音编码优化提升语音编码优化提升 GSM MOS 值探讨值探讨 摘要摘要 随着无线网络的发展 网络优化目标已经从关注各种 KPI 指标 发展到关注终端用户 感受 而其中的 MOS 语音质量就是这样一种反映客户感知的主要指标 语音质量 MOS 值主 要受编码 切换 Rxqual 核心侧编码损伤等 4 大因素所影响 语音编码方式决定了最基 本的语音质量 本课题主要研究在有线部分 信号质量和切换影响恒定的情况下 各种语 音编码方式下 MOS 的差异 从而探索出适合网络环境的语音编码方式 关键词 关键词 GSM AMR MOS 目录目录 第 1 章GSM MOS 概述 2 1 1 MOS 评分原理 2 1 2 MOS 值计算方式 3 1 3 MOS 影响因素 4 1 3 1 切换对 MOS 影响 4 1 3 2Rxqual 对 MOS 影响 5 1 3 3 编码方式对 MOS 影响 6 第 2 章语音编码优化意义 7 2 1 GSM 语音编码体系 7 2 2 GSM 语音编码优化意义 9 第 3 章语音编码优化方法 11 3 1 AMR CODEC MODE 优化 11 3 1 1 AMR HR CODEC MODE 分类 11 3 1 2 AMR HR CODEC MODE 优化实例 13 3 1 2 AMR FR CODEC MODE 优化实例 15 3 2EFR 大约 2 秒后 12 32 52 秒 被叫输出 MOS 计算结 果 每个 MOS 输出值是对 8 秒音频过程的评核结果 受发送方上行链路和接收方下行链路 的影响 具体过程如下 1 3 MOS 影响因素影响因素 在 GSM 网络中 有线部分和无线部分对 MOS 值都有影响 其中 有线部分的问题包括 传输压缩 误码和闪断 TRA 转换失真 交换机失真等 无线部分的问题包括 语音及信 道编码方式 切换 Rxqual DTX 等 前期佛山已对切换和 Rxqual 两大因素做过大量的优 化 并取得良好效果 本文主要探讨各种编码方式对 MOS 的影响程度 并找出适合佛山网 络现状的编码方式 1 3 1 切换对切换对 MOS 影响影响 在主被叫使用全速率信道 EFR AFR 和无线链路良好 Rxqual 等级小于 3 的情况下 每 MOS 样本周期内 8 秒 的主被叫合计的切换次数越多 其 MOS 值随之越低 如果每 MOS 样本周期内没有切换 MOS 2 8 比例可达 98 97 MOS 均值可达 3 78 如果每 MOS 样本周期内有 1 次切换 MOS 2 8 比例仅有 60 85 MOS 均值仅有 3 19 如果每 MOS 样本周期内有 2 次切换 MOS 2 8 比例仅有 35 48 MOS 均值仅有 2 89 如果每 MOS 样本周期内有 3 次切换 MOS 2 8 比例仅有 35 48 MOS 均值仅有 2 89 1 3 2RxqualRxqual对对 MOS 影响影响 在没有切换 且使用全速率编码的情况下 Rxqual 等级越大 其 MOS 越差 如果 Rxqual 等级小于或等于 2 无线链路质量对 MOS 的损伤比较小 MOS 2 8 比例可大于 97 MOS 均值可大于 3 7 如果 Rxqual 等级等于 3 MOS 2 8 比例轻微下降到 91 MOS 均值轻微下降到 3 62 如果 Rxqual 等级等于 4 MOS 2 8 比例仅有 57 MOS 均值仅为 3 06 1 3 3 编码方式编码方式对对 MOS 影响影响 语音编码方式决定了最基本的语音质量 在 BSS 系统中 有五种不同的语音编码 全 速率 FR 增强型全速率 EFR 半速率编码 HR 自适应多速率编码全速率 AMR FR 以及自适应多速率编码半速率 AMR HR 编码类型的不同 得到的语音质量就不同 所对应 SQI 上限也不同 各种编码器所对应的 SQI 上限如下 CodecCodecSQISQIMOSMOS HR17 dBQ3 57 FR21 dBQ3 91 EFR30 dBQ4 24 AMR HR28 dBQ4 20 AMR FR30 dBQ4 24 第第 2 章章 语音编码优化意义语音编码优化意义 2 1 GSM 语音编码体系语音编码体系 GSM 移动网络使用的语音编码包括 全速率 FR Full Rate 增强型全速率 EFR Enhanced Full Rate 半速率 HR Half Rate 全速率 AMR Adaptive Multi Rate Full Rate 半速率 AMR Adaptive Multi Rate Half Rate 共五种 佛山的网络主要 以全速率 AMR 和半速率 AMR 编码为主 1 1 全速率的编码全速率的编码 FRFR FullFull RateRate 采用规则脉冲激励线性线性预测编码技术 RPELPT 语音编码速率是 13kb s 一个全 速率话务信道占用一个物理信道 在编码的过程中 残差被送到规则脉冲线性激励分 析 执行基本的压缩算法 产生规则脉冲激励参数 规则脉冲激励很好逼近残余的信 号 代价是 13Kb s 的编码中有 9 4Kb s 为规则的脉冲激励参数 2 2 增强型全速率编码增强型全速率编码 EFREFR EnhancedEnhanced FullFull RateRate 采用代数码激励线性预测编码技术 ACELPT 语音编码速率为 12 2kb s 一个增强型 全速率话务信道占用一个物理信道 采用码本激励来逼近残差信号 采用代数码本结 构 不仅降低了码本的存储量和搜索量 更重要是提供了频域控制函数 能更好的逼 近残余信号 在 12 2Kb s 的编码中有 8Kb s 为激励参数 增强型全速率编码在信道编 码中多一些保护所以 EFR 的使用可以更有效改善用户感受 3 3 半速率半速率 HRHR HalfHalf RateRate 采用矢量和激励线性预测编码技术编码 VSELP 两个半速率话务信道占用一个物理信道 语音编码速率为 6 5kb s 用固定的随机码本来逼近语音信道的余量信号 这种方法缺 乏灵活性 不能很好的控制码本的频域特性 且压缩比较高 最终 5 6kb s 中只有 2 8kb s 为激励参数 因此对语音质量有较大的影响 4 4 AMRAMR AdaptiveAdaptive MultiMulti RateRate 基于变速率多模式语音编码技术发展起来的 使用 ACELPT 技术进行语音编码 而 CELPT 是近 10 年来最成功的语音编码算法 CELP 语音编码算法用线性预测提取声道参 数 用一个包含许多典型的激励矢量的码本作为激励参数 每次编码时都在这个码本 中搜索一个最佳的激励矢量 这个激励矢量的编码值就是这个序列的码本中的序号 允许基站和移动台根据无线环境的具体情况选择合适的编码算法 同时语音通话的过 程中还可以根据无线环境的具体情况自动调整编码速率 从而提升用户的感知 其中 全速率的