语音质量MOS测试报告.docx
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语音质量MOS测试报告
MOS测试报告
1概述
随着运营商之间的竞争日趋激烈，用户对网络质量的要求也越来越高，网络质量成为市场竞争的最主要因素。
由于通过RXQUAL或比特误码率来评估语音质量的方法存在较大的局限性，目前陆续开始采用MOS测试法，可对语音质量进行较客观的评估，做好MOS指标优化对于提高市场竞争力将具有重要意义。
1.1语音质量测试方法及原理
“手机打手机”的语音传输流程：
说话者的语音经过语音编码后，数据量减少到原来的近20%，通过信道编码加上保护比特后经无线信道传送到GSM网络。
并再由无线信道传送到接收端，通过信道解码以及语音解码恢复成语音送达到收听者。
在这整个过程中，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。
MOS测试示意图
常用MOS分评价方法包括主观MOS分评价和客观MOS分评价:
●主观MOS分评价方法
ITU－TP.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，交流流畅
3－4分
良好（good）
稍差，听的清楚，延迟小，交流欠缺顺畅，有点杂音
2－3分
一般（fair）
还可以，听不太清，有一定延迟，可以交流
1－2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
●客观MOS分评价-PAMS/PSQM/PSQM+/MNB/PESQ:
其中ITU-TP.862（PESQ）是目前ITU推荐用于端到端网络语音质量测试的方法。
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。
PESQ原理图
1.2测试工具
此次MOS对比测试，选用华星的前台测试软件FLY-WIRELESS，后台分析软件FLY-WIRELESS，测试手机为2台SAGEMOT260。
GSM主、被叫手机均使用自动双频测试，采用手机相互拨打的方式，手机拨叫、接听、挂机都采用自动方式。
设备连接方法示意图如下：
华星MOS语音测试设备连接图
1.3测试项目
本次测试项目如下：
序号
测试项目
测试日期
测试小区
编码情况
1
DTX功能对MOS值的影响
7月31日
移动公司新址1小区（39168-55301）
EFR
2
上下行功率控制对MOS值的影响
7月31日
移动公司新址1小区（39168-55301）
EFR
3
话音编码速率不同对MOS值的影响（无线环境较好）
7月31日
移动公司新址1小区（39168-55301）
EFR/FR/HR
4
话音编码速率不同对MOS值的影响（无线环境较差）
8月3日
奎屯中心局2小区（39200-20012）
EFR/FR/HR
5
切换对MOS值的影响
7月31日
西南工业园1小区（39168-55851）
西南工业园2小区（39168-55852）
EFR/HR
2DTX功能对MOS值的影响（EFR情况下）
时间：
2007年7月31日，地点：
克拉玛依移动公司二楼优化中心
2.1测试目的
选取移动公司新址1小区（39168-55301）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，将移动公司新址1小区的上下行功率控制关闭了。
在测试点MS1和MS2都占用移动公司新址1小区（39168-55301）的信号，RX_LEVEL介于-40dBm~-65dBm之间，RX_QUAL良好。
2.2测试原理
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。
2.3开启UL_DTX，关闭DL_DTX
DTX
平均值
MAX
MIN
UL_DTX
3.66
3.92
3.35
仅开启上行DTX时的MOS情况
2.4开启DL_DTX，关闭UL_DTX
DTX
平均值
MAX
MIN
DL_DTX
3.61
3.86
3.34
仅开启下行DTX时的MOS情况
2.5关闭UL_DTX和DL_DTX
DTX
平均值
MAX
MIN
No_DTX
3.66
3.86
3.40
关闭上下行DTX时的MOS情况
2.6开启UL_DTX和DL_DTX
DTX
平均值
MAX
MIN
Both_DTX
3.63
3.86
3.41
开启上下行DTX时的MOS情况
2.7DTX对MOS的影响小结
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3.61~3.66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：
ØDTX功能是否开启对MOS值几乎没有影响
ØPESQ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DTX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。
3上下行功率控制对MOS值的影响（无线环境较好）
时间：
2007年7月31日，地点：
克拉玛依移动公司二楼优化中心
3.1测试目的
选取移动公司新址1小区（39168-55301）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MOS的值。
功率控制类型为ADAPTIVE。
在测试点MS1和MS2都占用移动公司新址1小区（39168-55301）的信号，RX_LEVEL介于-40dBm~-65dBm之间，RX_QUAL良好。
3.2开启UL_PWRC，关闭DL_PWRC
PWRC
平均值
MAX
MIN
UL_PWRC
3.93
3.97
3.87
仅开启上行功控时的MOS情况
3.3开启DL_PWRC，关闭UL_PWRC
PWRC
平均值
MAX
MIN
DL_PWRC
3.57
3.85
3.33
仅开启下行功控时的MOS情况
3.4关闭UL_PWRC和DL_PWRC
PWRC
平均值
MAX
MIN
No_PWRC
3.63
3.86
3.41
关闭上下行功控时的MOS情况
3.5开启UL_PWRC和DL_PWRC
PWRC
平均值
MAX
MIN
Both_PWRC
3.92
3.97
3.86
开启上下行功控时的MOS情况
3.6功率控制对MOS的影响
从本次测试观察到，上行功控开启时，占用EFR的情况下，平均MOS值为3.93左右；而在上行功控关闭时，占用EFR的情况下，平均MOS值为介于3.57~3.63之间。
在其他小区做同样的试验时，情况也类似。
采用ADAPTIVE和CLASSIC两种不同的功率控制，得出的测试结果一样。
通过对比开启功率控制前后MOS的变化情况，可以得出以下结论：
Ø关闭上行功率控制在一定程度上影响MOS值
Ø关闭下行功率控制不影响MOS值
Ø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话音编码速率不同对MOS值的影响（无线环境较好）
时间：
2007年7月31日，地点：
克拉玛依移动公司二楼优化中心
4.1测试目的
选取移动公司新址1小区（39168-55301）作为测试小区，测试EFR、FR和HR各种语音编码情况下MOS的对比值。
在测试点MS1和MS2都占用移动公司新址1小区（39168-55301）的信号，RX_LEVEL介于-40dBm~-65dBm之间，RX_QUAL良好。
4.2测试原理
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RPELTP
13
增强型全速率ACELP
12.2
半速率VCELP
5.6
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，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EFR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。
4.3采用增强型全速率编码
DTX
平均值
MAX
MIN
增强型全速率
3.94
3.97
3.87
采用增强型全速率时的MOS情况
4.4采用全速率编码
DTX
平均值
MAX
MIN
全速率
3.57
3.64
3.42
采用全速率时的MOS情况
4.5采用半速率编码
DTX
平均值
MAX
MIN
半速率
3.20
3.41
2.91
采用半速率时的MOS情况
4.6话音编码速率不同对MOS的影响
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3.97~3.87之间。
●占用FR的情况下，MOS值在3.64~3.42之间。
●占用HR的情况下，MOS值在3.41~2.91之间。
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。
5话音编码速率不同对MOS值的影响（无线环境较差）
时间：
2007年8月3日
地点：
奎屯金泽酒店516房间
5.1测试目的
选取奎屯中心局2小区（39200-20012）作为测试小区，MS1和MS2锁频在奎屯中心局2小区（Rxlevel＝－85～－95dBm，Rxqual＝3～7）。
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。
5.2采用增强型全速率编码
DTX
平均值
MAX
MIN
增强型全速率
3.02
3.22
2.74
采用增强型全速率时的MOS情况
5.3采用全速率编码
DTX
平均值
MAX
MIN
全速率
2.60
2.79
2.42
采用全速率时的MOS情况
5.4采用半速率编码
DTX
平均值
MAX
MIN
半速率
2.48
2.62
2.27
采用半速率时的MOS情况
5.5话音编码速率不同对MOS的影响
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2.74~3.22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2.27~2.62之间。
从以上结果可看出，在MS1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。
6切换对MOS值的影响
时间：
2007年7月31日，地点：
西南工业园基站机房内
6.1测试目的
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。
选定西南工业园1小区（39168-55851）和西南工业园2小区（39168-55852）作为典型测试小区，在测试点RX_LEVEL介于-50dBm~-75dBm之间，RX_QUAL良好。
首先修改西南工业园1小区和西南工业园2小区之间的HO_margin参数，使得手机可以频繁乒乓切换（5～6秒一次）。
6.2测试原理
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。
6.3设置为EFR时的测试情况
6.3.1MS1、MS2占用EFR，不切换
情况描述：
通过锁频使得MS1和MS2分别占用西南工业园1和西南工业园2，不切换。
测试项目
平均值
MAX
MIN
MS1/MS2占用EFR，不切换
3.91
3.98
3.64
手机均占用EFR时（不切换）的MOS情况
6.3.2MS1和MS2占用EFR，并自由频繁切换
情况描述：
MS1和MS2手机均不锁频。
通过设置切换参数，使得MS1和MS2在西南工业园1和西南工业园2两个小区之间频繁乒乓切换（约5～6秒一次切换），以了解频繁切换对EFRMOS的影响。
测试项目
平均值
MAX
MIN
MS1/MS2占用EFR，频繁切换
2.94
3.59
2.62
手机均占用EFR时（频繁切换）的MOS情况
6.3.3MS1和MS2占用EFR，MS1自由频繁切换、MS2锁频不切换
情况描述：
MS1不锁频且自由切换，MS2锁频不切换。
通过设置切换参数，使得MS1在西南工业园1和西南工业园2两个小区之间频繁乒乓切换（约5～6秒一次切换），MS2锁频在西南工业园2，以了解某一方手机频繁切换对EFRMOS的影响。
测试项目
平均值
MAX
MIN
MS1/MS2占用EFR，MS1自由频繁切换、MS2锁频不切换
3.24
3.81
2.73
手机均占用EFR时（MS1自由频繁切换、MS2锁频不切换）的MOS情况
6.4设置为HR时的测试情况
6.4.1MS1、MS2占用HR，不切换
情况描述：
通过锁频使得MS1和MS2分别占用西南工业园1和西南工业园2，不切换。
测试项目
平均值
MAX
MIN
MS1/MS2占用HR，不切换
3.21
3.32
3.01
手机均占用HR时（不切换）的MOS情况
6.4.2MS1和MS2占用HR，并自由频繁切换
情况描述：
MS1和MS2手机均不锁频。
通过设置切换参数，使得MS1和MS2在西南工业园1和西南工业园2两个小区之间频繁乒乓切换（约5～6秒一次切换），以了解频繁切换对HRMOS的影响。
测试项目
平均值
MAX
MIN
MS1/MS2占用HR，频繁切换
2.39
2.95
1.90
手机均占用HR时（频繁切换）的MOS情况
6.4.3MS1和MS2占用HR，MS1自由频繁切换、MS2锁频不切换
情况描述：
MS1不锁频且自由切换，而MS2锁频不切换。
通过设置切换参数，使得MS1在西南工业园1和西南工业园2两个小区之间频繁乒乓切换（约5～6秒一次切换），MS2锁频在西南工业园2，以了解某一方手机频繁切换对HRMOS的影响。
测试项目
平均值
MAX
MIN
MS1/MS2占用HR，MS1自由频繁切换、MS2锁频不切换
2.75
3.16
2.22
手机均占用HR时（MS1自由频繁切换、MS2锁频不切换）的MOS情况
6.5设置为EFR＋HR时的测试情况
6.5.1MS1占用EFR、MS2占用HR，不切换
情况描述：
MS1锁频且在EFR小区（西南工业园1）上不切换，而MS2锁频在HR小区（西南工业园2）上也不切换，以了解EFR与HR编码之间通话时的MOS情况。
测试项目
平均值
MAX
MIN
MS1占用EFR，MS2占用HR，不切换
3.58
3.68
3.30
MS1占用EFR、MS2占用HR时（不切换）的MOS情况
6.5.2MS1占用EFR不切换、MS2在EFR和HR之间自由频繁切换
情况描述：
MS1锁频且在EFR小区（西南工业园1）上不切换，MS2不锁频且在EFR与HR小区（西南工业园1和（西南工业园2）之间自由切换。
通过设置切换参数，使得MS2频繁乒乓切换（约5～6秒一次切换），以了解某一方手机在EFR/HR之间频繁切换对MOS的影响。
测试项目
平均值
MAX
MIN
MS1占用EFR，不切换；MS2占用HR，频繁切换
3.13
3.43
2.63
MS1占用EFR（不切换）、MS2占用EFR和HR时（频繁切换）的MOS情况
6.5.3MS1在EFR和HR之间自由频繁切换、MS2占用HR不切换
情况描述：
MS1不锁频且在EFR与HR小区（西南工业园1和（西南工业园2）之间自由切换，而MS2锁频在HR小区（西南工业园1）上不切换。
通过设置切换参数，使得MS1手机均频繁乒乓切换（约5～6秒一次切换），以了解某一方手机在EFR/HR之间频繁切换对MOS的影响。
测试项目
平均值
MAX
MIN
MS1占用EFR，频繁切换；MS2占用HR，不切换
2.98
3.28
2.42
MS1占用EFR和HR（频繁切换）、MS2占用HR时（不切换）的MOS情况
6.6切换对MOS值的影响小结
从本次测试观察到，切换对MOS值的影响如下：
从以上结果可看出，在MS1和MS2锁频占用EFR和HR时，MOS值最高。
MS1和MS2其中一个MS锁频，另一个自由切换的MOS值稍差，MS1和MS2都自由切换的MOS值最低。
综上所述，频繁切换会降低MOS值。
7总结
从本次测试可以知道：
Ø上下行的DTX对MOS值没有影响
Ø上行功率控制对MOS值有影响，下行功率控制对MOS值没有影响
Ø不同的编码方式对数据的压缩是不同的，从而造成的语音失真也是不同的，因此在相同的无线环境下，如果编码方式的不同会造成语音评估结果的不同，其中占用EFR时MOS值最好，FR时其次，HR最差
Ø话音质量差一般对应的MOS值也会较差，但MOS差时对应的话音质量指标不一定很差（主要MOS会受到其他方面因素的影响）
Ø切换是以偷侦的形式在TCH上传送，切换对语音质量有较大的影响，频繁的切换能使得MOS值大幅下降
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