提高MOS水平的综合解决方案.docx

1、提高MOS水平的综合解决方案摘要：文章通过对MOS评估方法及原理的分析，对各种影响MOS水平的因素进行了测试研究,分析出各种因素对网络MOS水平的影响大小，并结合优化经验，提出提高网络MOS水平的综合解决方案。关键词:MOS语音质量提升优化方案1、引言最早的语音质量评测标准仅是基于无线指标的(RxQual),但实际语音在传输中会经过无线、传输、交换、路由等多个节点，任一环节出现问题都会导致用户语音感知差，仅仅考虑无线指标是无法发现和定位语音质量问题的，于是基于用户感知的语音质量评价方法(MOS评估)逐渐成为用户语音服务质量评测的最主要标准。随着无线网络技术的不断发展和网络的逐渐普及，客户对网络

2、的整体语音服务质量的要求不断提高，可以说，语音质量的好坏直接影响着用户对于运营商的选择。如何提升MOS水平，使网络达到更高的服务质量标准，提升网络运营竞争力，吸引更多的用户，无疑是运营商在网络建设到一定阶段后，必须考虑的关键问题。2、语音质量(MOS)评价方法及原理在通话的整个过程中，采用不同的语音编码方式会影响到语音的质量，无线信道的复杂性可能会造成语音质量的恶化，而GSM的接入网与核心网也可能引入回声、延时、单通、串话和噪声等，最终会影响到接收者的收听效果。因此语音质量的评估其实是对整个系统性能的综合评估。而MOS测试法正是从终端用户角度对网络质量评估的一种方法，常用MOS分评价方法包括主

3、观MOS分评价和客观MOS分评价：2.1、主观MOS分评价方法ITUTP.800和P.830定义MOS(MeanOpinionScore)的主观测试方法：由不同的人分别对原始语料和经过系统处理后有衰退的语料进行主观感觉对比，得出MOS分，最后求平均值，这是一种纯粹主观的定性测量。ITU-T选取在很宽的听觉范围内，不同年龄、性别和语言组别的相同得分，作出语音质量的判别标准。ITU-T建议MOS值的评分范围为1,2,3,4,5共5个等级:MOS分值主观意见听觉感受4-5分优秀(excelent)很好，听的清楚，延迟很小，交流流惕量的问题会引起一些话音帧的丢失，话音帧的丢失将严重影响到话音质量。传输

4、质量问题一般会有相应的告警产生，因此，可根据相应告警进行处理。同时需要加大传输告警的监控力度，及早发现，及早处理，使其影响最小化。对于功控和DTX,由于两者对电平和干扰的影响较大，从而影响CI及通话质量,近而影响MOS值。因此功率控制和DTX需进行分场景的功率控制、DTX策略及参数设置。比如:1800M与900M双频组网下的网络，由于1800频率资源较为富裕，整体网络干扰较小，可考虑关闭1800M小区的下行功控和下行DTX,在不影响全网平均通话质量的情况下，减小由于下行功控和下行DTX对单个通话质量的影响，近而提高MOS水平。6、结束语综上所述，基于PESQ算法的M0S评估无论是从其标准化、准

5、确性、通用性，还是实际的应用效果来说,都是无可争议的主流语音评估标准。影响MOS的因素主要有语音编码方案、Abis传输、功率控制、不连续发射、C/I、切换频次及质量(RxQua1)等，在了解网络自身特点的同时，综合考虑上述因素对M0S的影响，抓住语音编码方案、控制频繁切换、提高通话质量的主线，综合运用上述的解决措施，才能达到提升网络M0S水平的目的，使网络达到更高的服务质量标准，提升网络运营竞争力，吸引更多的用户。参考文献：.1 OpticomPESQ技术规范书上海创远信息技术股份有限公司2008-10韩斌杰GSM网络原理及其优化机械工业出版社2001年7月作者简介:3-4分良好(good)稍

6、差，听的清楚，延迟小，交流欠缺顺畅，有点杂音23分般（1汕）还可以，听不太清，有一定延迟，可以交流12分差(poor)勉强，听不太清，延迟较大，交流重复多次1分以下很差(bad)极差，听不懂，延迟大，交流不通畅表1MOS分值对照表2.2、客观MOS分评价-PAMS/PSQM/PSQM+/MNB/PESQ:不过显而易见，在现实中让一组人接听语音和评价语音质量是非常困难和昂贵的。因此，ITU组织推行了大量的端到端语音质量客观测试技术的标准化工作，发布了几种语音评估算法标准：PAMS、PSQM、PSQM+、MNB、PESQoMOS评测开始摆脱原始的主观评估方式,而使用量化算法计算相对应的级别及语音质

7、量好坏程度。其中，P.862-PESQ（PerceptualEvaluationofSpeechQuality）算法是ITU组织在2001年2月发布的目前最新的语音传输质量测量标准，由于其强大的功能和良好的相关性，它迅速成为目前最主流的语音评估算法。PESQ算法适用于评价各类端到端网络的语音质量，它综合考虑了感知中的各项影响因素（如编解码失真、错误、丢包、延时、抖动和过滤等）来客观地评价语音信号的质量，从而提供可以完全量化的语音质量衡量方法。PESQ原理下图所示：发送一个语音参考信号通过网络，在网络的另一端采用数字信号处理的方式比较样本信号和接收到的信号，进而估算出网络的语音质量。它是一种基于

8、听觉模型的语音评估方法，能提供主客观相关性较高的音质评价。可提供上、下行PESQ语音评分，对上、下行语音评分结果进行综合比较。NetworkundertestImpairedsampleReferencesampleTrans-formationMOSvalue图1：PESQ原理图ITU-T相关的资料也已证明：PESQ能够给出非常精确的预测值，它适用于目前所知的所有移动通信技术，如GSM、CDMA、3G等，以及编码器语音质量的测量（AMR等）。可以说，PESQ是目前最为先进和准确的语音评估量化算法，由该算法得到的M0S评估结果最为切合用户的实际主观感受。3、MOS的测试方法MOS测试主要是通过

9、一个语音盒单元将主、被叫手机的语音链路相连。对于主叫手机的下行MOS值是通过被叫手机端发一个标准的声音波形，经过网络达到主叫手机，测试软件对收到的波形与发出的波形进行比较、计算后得出下行MOS,上行MOS为相反过程。对于主叫手机的下行MOS值也为被叫手机的上行，因此，该软件测试的最终结果，主、被叫手机的MOS值是一样的。USB申口农COM图2：MOS测试设备连接图4、影响MOS的主要因素由于PESQ算法考虑了整个信号传输过程中的中断及衰变，而不仅是空中接口部分，因此，影响MOS的主要因素有以下几个方面：语音编码方案、Abis传输、不连续发射、C/I、切换频次及质量(RxQual)等。为研究以上

10、因素对MOS值的影响程度，我们进行了如下的对比测试：序号测试项目测试小区编码情况1DTX功能对MOS值的影响玉林联通大楼2(26966-41062)EFR2上下行功率控制对MOS值的影响玉林联通大楼2(26966-41062)EFR3话音编码速率不同对MOS值的影响(无线环境较好)玉林联通大楼2(26966-41062)EFR/FR/HR4话音编码速率不同对MOS值的影响(无线环境较差)玉林石棠村委1(26966-43021)EFR/FR/HR5切换对MOS值的影响玉林联通大楼2(26966-41062)玉林联通大楼3(26966-41063)EFR/HR表2：MOS测试对比项目表4.1、DT

11、X功能对MOS值的影响(EFR情况下)DTX是指不连续发射功能。在一个通话过程中，单向的话音传送往往只占用到50%的总通话时间，DTX功能通过VAD检测要传送的是否是话音，否则采用静默传送。用静默来取代语音，也是一种失真，将严重影响主观感受。开启DTX功能的好处是可以减少干扰和节省BTS及MS的电量。但开启DTX功能后，对爆破音(如K、T、P等)的传送会有一定的不准确性，影响话音质量。 测试方法选取联通大楼2小区(26966-41062)作为测试小区，在EFR编码情况下分别开启“UL_DTX、DL_DTX、NO_DTX、Both_DTX四种情况，测试各种情况下MOS的对比值。本次测试DTX时,

12、已将联通大楼2小区的上下行功率控制关闭。在测试点MSI和MS2都占用联通大楼2小区(26966-41062)的信号，RX_LEVEL介于-40dBm-65dBm之间，RX_QUAL良好。 测试结果DTX开启前后的MOS值对比平均值MAXMIN图3：DTX开启前后MOS对比从本次测试观察到，是否开启和关闭上、下行DTX,对MOS值几乎没有影响，平均保持在3.61066之间。通过对比开启DTX前后MOS的变化情况，可以得出以下结论： DTX功能是否开启对MOS值几乎没有影响；PESQ算法得出的语音评估值不考虑静默帧，因此DTX功能是否开启不影响单个PESQ值,这是和PESQ的算法有关的。但实际DT

13、X的开启会降低单个通话过程中的话音质量，全网DTX的开启却能提升网络的C/I,有助于平均话音质量的提高。4.2、上下行功率控制对M0S值的影响(无线环境较好)测试方法选取联通大楼2小区(26966-41062)作为测试小区，在EFR编码情况下，测试上下行功控开启和关闭时M0S的值。在测试点MSI和MS2都占用联通大楼2小区(26966-41062)的信号，RX_LEVEL介于-40dBm-65dBm之间，RX_QUAL良好。 测试结果4.24功率控制开启前后的MOS值对比3.83.63.43.23UL_PWRCDLPWRCNoPWRCBothPWRC平均值MAXMIN图4：功率控制开启前后MO

14、S对比从本次测试观察到，上行功控开启时，占用EFR的情况下，平均M0S值为3.93左右；而在上行功控关闭时，占用EFR的情况下，平均M0S值为介于3.573.63之间。在其他小区做同样的试验时，情况也类似。通过对比开启功率控制前后M0S的变化情况，可以得出以下结论： 关闭上行功率控制在一定程度上影响M0S值关闭下行功率控制不影响M0S值但功率控制的开启会降低单个通话过程中的话音质量，全网功率控制的开启却能提升网络的C/I,降低网内干扰，有助于平均话音质量的提高。4.3、话音编码速率对M0S值的影响(无线环境较好)数字蜂窝移动通信系统中的语音编码技术都是采用混合编码方式。但采用的激励源不同，构成

15、的编码方案也不同。GSM系统对数字语音业务信道规定了三种标准，如下表所示。编码方式速率(kb/s)全速率RPELTP13增强型全速率ACELP12.2半速率VCELP5.6表3：语音编码方式及速率表由上表可以看出，GSM-FR方式中，采用的编码方式为RPELTP,在编码过程中，残差被送到规则脉冲激励分析，执行基本的压缩算法，产生规则脉冲激励参数。规则脉冲激励能很好地逼近残余信号，代价是13Kb/s编码中有9.4Kb/s为规则脉冲激励参数。增强型全速率的编码方案基于码本激励线性预测(CELP)技术，GSM-EFR方案中，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

16、，更重要的是提供了频域控制函数，能更好地逼近残余信号，在12.2Kb/s的编码中有8Kb/s为激励参数。半速率采用VCELP编码方式，用固定的随机码本来逼近语音信号的余量信号，这种方法缺乏灵活性，不能很好地控制码本的频域特性，且压缩比高，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。另外，在信道编码的保护方面，由于半速率信道的差异性比全速率的差异性小，所以半速率信道编码的很大一部分用于误码保护，由于增强型全速率编码的速率12.2Kb/s小于全速率的13Kb/s,在信道编码中也多一些保护，所以EFR的使用可以更有效的改善用户感知。从以上的原理分析可以得出，采用EF

17、R时的语音质量采用FR时的语音质量采用HR时的语音质量，但究竟有多大的差别呢，这需要通过以下的试验来研究。 测试方法选取联通大楼2小区(26966-41062)作为测试小区,测试EFR、FR和HR各种语音编码情况下M0S的对比值。在测试点MSI和MS2都占用联通大楼2小区(26966-41062)的信号，RXLEVEL介于-40dBm-65dBm之间，RX_QUAL良好。 测试结果话音编码速率不同时MOS值对比（无线环境较好）T平均值一一MAXMIN图5:语音编码速率不同时MOS对比（无线环境较好）从此次测试观察到，在较好无线环境时： 占用EFR的情况下,MOS值在3.97087之间。 占用F

18、R的情况下，MOS值在3.643.42之间。 占用HR的情况下，MOS值在3.4广2.91之间。从测试结果看，当手机分别在EFR、FR和HR三种情况下，平均MOS值有较大差距，其中EFR最佳。4.4、话音编码速率对MOS值的影响（无线环境较差）测试方法选取石棠村委1（26966-43021）作为测试小区，MSI和MS2锁频在该小区上（Rxlevel=85一95dBm,Rxqual=37）。测试在无线条件较差的情况下，EFR、FR和HR各种语音编码情况下MOS的对比值。 测试结果话音编码速率不同时MOS值对比（无线环境较差）T平均值一一MAXMIN图6:语音编码速率不同时MOS对比（无线环境较差

19、）从此次测试观察到，在较差无线环境时: 占用EFR的情况下，MOS值在2.743.22之间。 占用FR的情况下，MOS值在2.42、2.79之间。 占用HR的情况下，MOS值在2.272.62之间。从以上结果可看出，在MSI和MS2锁频占用EFR时，MOS值最高，锁频占用FR其次，锁频占用HR最差。和在无线环境较好测试点测试的MOS值相比，在RX_LEVEL和RX.QUAL较差的区域测试的MOS值差很多。可见RX_LEVEL和RX_QUAL对MOS值的影响较大。4. 5、切换对MOS值的影响切换是GSM移动通信中最基本、最重要的特性。在切换过程中需要借用TCH帧(用作FACCH)来传送相关切换

20、信令，这种暂时的中断是为保持网络的连接性能而完成向更合适小区切换的需要，但却是以牺牲话音的连续性为代价，对话音质量有一定的影响。当出现频繁的乒乓切换时，连续的偷帧问题在用户听觉上会出现类似帧丢失引起的的话音中断情况。 测试方法手机分别在两个小区之间频繁切换或锁频的情况下，测试不同EFR、FR和HR的MOS的对比值。选定联通大楼2(26966-41062)和联通大楼3(26966-41063)作为典型测试小区,在测试点RX_LEVEL介于-50dBm-75dBm之间，RX_QUAL良好。首先修改联通大楼2和联通大楼3(26966-41063)的H0_margin参数，使得手机可以频繁乒乓切换(56秒一次)。 测试结果切换对MOS值影响对比切换对MOS值影响对比5453525150szLa澄SK1福ZSW,汪尽株鬓-3即一SW备竖电ZSW/ISW整尽KH旺旬料_v-蟋5MS-6泛也旺，Tisw蟋尽涨1CH旺吒ZSWf尽*正H町-4IZSS&会 占用FR时，当下行RXQUAL大于5.1左右时，下行PESQ有所恶化；当下行RXQUAL大于5.6左右时，下行PESQ值低于3.3；当下行RXQUAL大于6左右时,下行PESQ直线下降到