基于多網(wǎng)絡(luò )系統的MOS測試解決方案

1引言

隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò )的逐漸普及，客戶(hù)對網(wǎng)絡(luò )的整體語(yǔ)音服務(wù)質(zhì)量要求不斷提高，語(yǔ)音質(zhì)量的好壞直接影響著(zhù)用戶(hù)對于運營(yíng)商的選擇。因此，根據移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量的要求，建立一套語(yǔ)音質(zhì)量客觀(guān)評價(jià)標準來(lái)更好地對網(wǎng)絡(luò )語(yǔ)音服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行定量分析和評估，逐步成為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò )建設過(guò)程中必須考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。

最早的語(yǔ)音質(zhì)量評測標準僅是基于無(wú)線(xiàn)質(zhì)量指標（RxQual，C/I，FFER等），但實(shí)際語(yǔ)音在傳輸中會(huì )經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)、傳輸、交換、路由等多個(gè)節點(diǎn)，任一環(huán)節出現問(wèn)題都會(huì )導致用戶(hù)語(yǔ)音感知差，僅僅考慮無(wú)線(xiàn)指標是無(wú)法發(fā)現和定位語(yǔ)音質(zhì)量問(wèn)題的，于是基于用戶(hù)感知的語(yǔ)音質(zhì)量評價(jià)方法逐漸成為用戶(hù)語(yǔ)音服務(wù)質(zhì)量評測的最主要標準。

2MOS語(yǔ)音質(zhì)量評價(jià)方法

常用的語(yǔ)音質(zhì)量評價(jià)方法分為主觀(guān)評價(jià)和客觀(guān)評價(jià)。早期語(yǔ)音質(zhì)量的評價(jià)方式是主觀(guān)評價(jià)，人們在打通電話(huà)之后通過(guò)人耳來(lái)感知語(yǔ)音質(zhì)量的好環(huán)。1996年，國際ITU組織在ITU-TP.800和P.830建議書(shū)開(kāi)始制訂相關(guān)的評測標準，即MOS（MeanOpinionScore）測試。它是一種主觀(guān)測試方法，將用戶(hù)接聽(tīng)和感知語(yǔ)音質(zhì)量的行為進(jìn)行調研和量化，由不同的調查用戶(hù)分別對原始標準語(yǔ)音和經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)傳播后的衰退聲音進(jìn)行主觀(guān)感受對比，評出MOS分值（見(jiàn)表1）。顯而易見(jiàn)，在現實(shí)中讓一組人接聽(tīng)語(yǔ)音和評價(jià)語(yǔ)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(yǔ)音質(zhì)量客觀(guān)測試技術(shù)的標準化工作，發(fā)布了幾種語(yǔ)音評估算法標準（PAMS，PSQM，PSQM+，MNB，PESQ）。MOS評測開(kāi)始擺脫原始的主觀(guān)評估方式，使用量化算法計算相對應的級別及語(yǔ)音質(zhì)量好壞程度。其中，P.862-PESQ（PerceptualEvaluationof Speech Quality）算法是ITU組織在2001年2月發(fā)布的目前最新的語(yǔ)音傳輸質(zhì)量測量標準，由于其強大的功能和良好的相關(guān)性，它迅速成為目前最主流的語(yǔ)音評估算法。PESQ算法適用于評價(jià)各類(lèi)端到端網(wǎng)絡(luò )的語(yǔ)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(shí)、抖動(dòng)和過(guò)濾等），客觀(guān)地評價(jià)語(yǔ)音信號的質(zhì)量，從而提供可以完全量化的語(yǔ)音質(zhì)量衡量方法。

表1MOS分值對照表

3PESQ算法原理

從PESQ算法模型的結構圖中可以看到整個(gè)算法的處理流程（見(jiàn)圖1）。參考信號和通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸后的退化信號通過(guò)電平調整，再用輸入濾波器模擬標準電話(huà)聽(tīng)筒進(jìn)行濾波（FFT）。這兩個(gè)信號在時(shí)間上對準，并通過(guò)聽(tīng)覺(jué)變換和認知模型，映射到對主觀(guān)平均意見(jiàn)分的預測。一般情況下，輸出信號和參照信號的差異性越大，計算出的MOS分值就越低。

圖1PESQ算法模型

PESQ作為ITU-P.862中推薦的語(yǔ)音評估最新算法，相對于PSQM和MNB只能用于窄帶編解碼測量，并且對某些類(lèi)型的編解碼、背景噪聲和端到端的影響，比如濾波和時(shí)延變化只能給出不精確的預測值，它的算法模型能提供更好的相關(guān)性（見(jiàn)表2），能在更廣泛的條件下對主觀(guān)質(zhì)量給出精確地預測，包括背景噪聲、模擬濾波、時(shí)延變化等。