一种评估lte通信系统语音质量的方法
【专利摘要】本发明公开了一种评估LTE通信系统语音质量的方法，包括以下步骤：E-Model模型参数初始化；提取相关参数；提取语音片段；计算语音编解码损耗；计算时延损耗；计算抖动损耗；计算语音评估的MOS分数和传输等级因子R，并将其换算为相应的MOS分数。本发明将应用层RTP和RTCP协议引入到LTE通信系统的语音质量评估方案中，可有效地评估LTE通信系统中时延抖动所造成的语音质量损失；将RTCP协议引入LTE通信系统网络包时延的估计方法，可有效提高时延对语音质量损失的评估性能；将RTP协议引入LTE通信系统网络包抖动的估计方法，可有效提高抖动对语音质量损失的评估性能，可自适应进行调度控制和无线资源分配。
【专利说明】一种评估LTE通信系统语音质量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种语音质量评估技术，特别是一种评估LTE通信系统语音质量的方 法。
【背景技术】
[0002] LTE (Long-Term Evolution,长期演进）是 XPP (3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）对包括核心网在内的第三代移动通信网络的全面演进，它 采用了一些先进技术，包括正交频分复用技术、多输入多输出技术（MM0)、以波束成型为主 的智能天线技术、调制和编码链路自适应技术（AMC)等。在接入网层面，LTE通信系统主要 由空中无线接口和无线接入网两部分组成。在下行链路，LTE通信系统采用正交频分复用 多址接入（0FDMA)技术；在上行链路，则采用单载波-频分复用多址接入（SC-FDMA)技术。 在核心交换层面，LTE通信系统取消了传统的电路交换，全面采用IP网络来承载语音通信 和其它通信业务。LTE通信系统采用了先进的无线接入技术和IP网络技术，可显著提升语 音通信质量和数据传输速率。
[0003] 话音业务是通信系统的基础业务，话音质量是LTE通信系统性能的一项重要指 标。为了保证较高的通话质量，在LTE通信系统中，通信资源的调度和分配控制策略变得越 来越重要，这就需要根据当前LTE通信网络的语音质量对无线资源进行灵活的管理。为了 对移动通信网络的语音质量进行评价，ITU-T G. 107标准给出了基于E-Model模型的语音 质量客观评估技术，该技术考虑了通话时延、回声、噪声等语音通信中存在的性能损失，也 在一定程度上考虑了抖动、丢包等分组网络中特有的问题。下面对现有技术进行描述：
[0004] 一、主观M0S评价
[0005] 主观评价是通过人的主观感受来划分语音质量的等级，进而衡量语音质量的方 法。它直接反映了评价者对语音质量的主观印象，符合人类对语音质量的真实感受。
[0006] 在MOS (Mean Opinion Scores，平均意见得分）评分法中，参加语音质量评价的测 试人员对待测语音进行评分，分数根据表1分为5个等级；然后，将所有测试人员的平均分 数作为所测语音质量的M0S分数。由于人的心理等主观因素以及客观环境的不断变化，每 次测试出的M0S分数结果都不尽相同，并且存在波动。为了抑制这种波动，参与评分的人数 需40人以上，而且待测的语音数据应该包括男声、女声以及童声等各种类型，测试环境也 要尽量保持相同。主观评价要求投入大量的人力，并且需要进行多次的测试，过程费时费力 且受人主观感受的影响，难以实现对语音的实时评测。
[0007] 表1 M0S分值标准
[0008]
【权利要求】
1. 一种评估LTE通信系统语音质量的方法，其特征在于：包括以下步骤： A、E-Model模型参数初始化：从E-Model模型的配置文件中读取相关的默认参数，并对 E-Model模型进行初始化； B、 提取相关参数：从配置文件和实时网络包的反馈信息中提取相关参数，所述的相关 参数包括网络包的编解码方式、载荷长度、时间戳、语音/静音标记以及是否丢包的标记， 并进行网络包的实时存储和处理； C、 提取语音片段：根据网络包的语音/静音标记，提取静音包之间连续的语音包作为 一次评估的语音片段； D、 计算语音编解码损耗：根据步骤B中得到的编解码方式及下表求出的值，并作为 输出值备用； 各种编码器的取值表
E、 计算时延损耗；根据网络包中的RTCP时间戳信息，计算时延损耗因子Id; 时延的估计过程通过传送三次RTCP包完成：发送者报告SR包、接收者报告RR包、发送 者报告SR包；具体步骤如下： E1、在接收端收到的从用户设备UE端发送的第一个SR包中，记录UE端SR包生成的开 始时间ts,以及UE端的处理时延td_s,;所述的开始时间ts,记录在LSR包中，所述的处理时 延td_sli己录在DLSR包中； E2、接收端向UE端发送的RR包中，记录生成RR包的起始时间以及接收端的处理时 延td_CT;所述的起始时间t"记录在LSR包中，所述的处理时延td_"记录在DLS包R中； E3、接收端收到的从UE端发送的第二个SR包中记录UE端SR包生成的开始时间 所述的开始时间记录在LSR包中； E4、计算时延： 从UE端到接收端的单向路径时延为 从接收端到UE端的单向路径时延为：T2=t'sr-trr-td_rr； UE端的处理时延为：Td_ue=td_w接收端的处理时延为：Tdi=td_CT; E5、计算时延损伤因子Id; E-Model模型中与时延有关的参数有：平均单路回声路径时延T，四线路径环路时延I； 和无回声连接中的全程时延Ta;根据步骤E4,得到这三个参数的求解公式为： Tr=Td-ue+T^+Ti+^=trsr-tsr
至此，将平均单路回声路径时延T，四线路径环路时延I；和无回声连接中的全程时延Ta 代入E-Model模型中，即求得时延损伤因子Id; 式中，SLR为发送端响度评测值，RLR为接收端响度评测值，TELR为说话者回音响度额 定值，WEPL为加权回声通道损耗； F、计算抖动损耗：根据网络包中的RTP时间戳信息计算抖动损耗因子Ij: RTCP包头中的抖动信息反映了相邻语音包的时延抖动；利用一组语音包的平均抖动 和方差对E-Model模型进行改进，提出抖动损耗因子L的概念，通过平均抖动时间、抖动方 差和语音片段的实际长度对抖动损耗进行估计； 进行一次语音评估的对象是两个静音包之间的有效语音片段；设语音包的数目为n， 记录的抖动分别为i、j2、…、jn，则该语音片段的平均抖动J和抖动方差D分别为：
其中，a?d为多项式系数，它们通过最小二乘拟合方法来确定，分别取值为：-15. 5、 33. 5、4. 4 和 13. 6 ; G、 计算E-Model模型中的其余参数，其余参数采用默认值； H、 计算语音评估的MOS分数和传输等级因子R，并将其换算为相应的MOS分数。
【文档编号】G10L25/60GK104506387SQ201410830695
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】陈喆, 殷福亮, 王冰倩, 贺锐 申请人:大连理工大学