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摘 要 解析MOS原理，分析影响因素，指出通过开启EFR、TFO功能开启，使MOS指标得到明显提升。
关键词 MOS原理；PESQ算法；EFR；TFO
中图分类号 TN 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0115-01
1 概述
随着GSM网络的发展，客户对话音质量的感知成为网络的重点，提升移动网络的语音质量，MOS指标变的非常重要。本文作者经过实践，总结了提高网络MOS值得有效方法，确保移动网络语音质量有效提升。
2 MOS原理
2.1 MOS原理
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，基于用户感知的语音质量评价方法逐渐成为用户语音服务质量评测的最主要标准。
1996年国际ITU组织在ITU-T P.800和P.830建议书开始制订相关的评测标准：MOS（Mean Opinion Score）测试。它是一种主观测试方法，将用户接听和感知语音质量的行为进行调研和量化，由不同的调查用户分别对原始标准语音和经过无线网传播后的衰退声音进行主观感受对比，评出MOS分值。实际网络测试中，一般市区内MOS值达到3以上的时候，就表明网络质量处于较好的水平。其中，P.862-PESQ（Perceptual Evaluation of Speech Quality）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。
2.2 PESQ算法原理
参考信号和通过无线网络传输后的退化信号通过电平调整，再用输入滤波器模拟标准电话听筒进行滤波（FFT）。这两个信号在时间上对准，并通过听觉变换。这个变换包括对系统中线性滤波和增益变化的补偿和均衡，再通过认知模型，从而映射到对主观平均意见分的预测。一般情况下，输出信号和参照信号的差异性越大，计算出的MOS分值就越低。
2.3 语音质量（MOS）影响因素
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。
1）语音编码方案。2）C/I及质量。3）DRX。4）传输质量等。
5）切换频次。
2.4 语音编码
语音编码方式：HR、FR、EFR、AMR。
对每种编码方式采用不同的语音编码方式，会得到相应的MOS分，协议中给出相应编码方式的不同分值如表1。
3 MOS值提升方法
3.1 使用EFR获得比FR优秀的MOS值
EFR与FR在语音采样&量化部分是完全一样的，都是采用8k速率对20ms的语音块进行采用，然后采用16bit的量化，结果为128kbit/s的数据流，这个速率过高，不适合在无线路径上直接传输，因此需要进行压缩。EFR和FR的差别就就是从语言压缩开始的。
1）EFR采用了更先进和复杂的压缩算法，EFR的压缩算法提供了接近有线通信的语音质量。因此，相对FR来说，EFR首先在语音编码方面就可以提供较好的语音质量。
2）再对比信道编码，EFR的信道编码保护也是要好于FR的，具体的信道编码的算法是这样的：①对ClassA最为重要比特是需要增加L1的CRC校验位，对于EFR的CRC校验位为12，FR的校验位为3。EFR好于FR；②对于ClassA最为重要比特和ClassB的重要比特是需要进行卷积编码的，EFR进行卷积编码的比特为184个，FR为182个。EFR好于FR。
因此，EFR在无线路径上传输的可靠性也好于FR。
综上，与FR相比，EFR在语音编码上更为高效，可以保留更为真实的语音信息，在信道编码上的算法也可以更可靠的传输，因此有着比FR优秀的MOS质量。
3.2 使用TFO功能提升MOS值
1）TFO概念介绍。TFO（Tandem Free Operation）全称为自由串联传输模式，当通话双方都采用手机并且使用相同编码方式的情况下，在双方的A接口都可以省却由GSM编码（TRAU frames）和G.711（PCM samples）编码的转化过程，减少了在码型变换过程中的语音信息的丢失及时延，从而有效地提高MOS值。
2）TFO作用流程介绍。正常情况下，两部手机在进行通话时语音会在速率编解码模块中进行两次编解码转换工作。
开启TFO功能后，通话过程中当上行的16K编码语音到达A口时，若满足TFO启动机制，则TC将对16K语音插入一个TFO帧使之在MSS之间传输，在下行A口时取消TFO帧继续传输，免去了语音速率的编解码过程，减小了话音损失的同时，也减少了语音的时延，提高客户感受度。
4 结论
通过以上调整，经反复测试验证，有效提升MOS值。其中TFO功能的开启对MOS值的提升最为明显，TFO功能是减少了在码型变换过程中语音信息的丢失及时延，从而提高MOS值。
良好的MOS值，才能保证用户感知度，所以MOS值的提升成为一项重要的工作。确保全面提高用户感知，增强网络运营商的竞争力。
参考文献
[1]NSN內部交流材料.NSN.
[2]BSS PAR.NSN.
[3]张威.GSM网络优化.人民邮电出版社.
作者简介
张志英（1969-），女，毕业于北京邮电大学通信工程专业，现就职于中国联通甘肃省分公司，从事移动通信运行维护、网络优化工作。
于宁凤（1973-），女，毕业于兰州交通大学通信工程专业，学士学位，职称：工程师，现就职于中国联通甘肃省分公司，从事移动通信网络优化工作8年。
关键词 MOS原理；PESQ算法；EFR；TFO
中图分类号 TN 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0115-01
1 概述
随着GSM网络的发展，客户对话音质量的感知成为网络的重点，提升移动网络的语音质量，MOS指标变的非常重要。本文作者经过实践，总结了提高网络MOS值得有效方法，确保移动网络语音质量有效提升。
2 MOS原理
2.1 MOS原理
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，基于用户感知的语音质量评价方法逐渐成为用户语音服务质量评测的最主要标准。
1996年国际ITU组织在ITU-T P.800和P.830建议书开始制订相关的评测标准：MOS（Mean Opinion Score）测试。它是一种主观测试方法，将用户接听和感知语音质量的行为进行调研和量化，由不同的调查用户分别对原始标准语音和经过无线网传播后的衰退声音进行主观感受对比，评出MOS分值。实际网络测试中，一般市区内MOS值达到3以上的时候，就表明网络质量处于较好的水平。其中，P.862-PESQ（Perceptual Evaluation of Speech Quality）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。
2.2 PESQ算法原理
参考信号和通过无线网络传输后的退化信号通过电平调整，再用输入滤波器模拟标准电话听筒进行滤波（FFT）。这两个信号在时间上对准，并通过听觉变换。这个变换包括对系统中线性滤波和增益变化的补偿和均衡，再通过认知模型，从而映射到对主观平均意见分的预测。一般情况下，输出信号和参照信号的差异性越大，计算出的MOS分值就越低。
2.3 语音质量（MOS）影响因素
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。
1）语音编码方案。2）C/I及质量。3）DRX。4）传输质量等。
5）切换频次。
2.4 语音编码
语音编码方式：HR、FR、EFR、AMR。
对每种编码方式采用不同的语音编码方式，会得到相应的MOS分，协议中给出相应编码方式的不同分值如表1。
3 MOS值提升方法
3.1 使用EFR获得比FR优秀的MOS值
EFR与FR在语音采样&量化部分是完全一样的，都是采用8k速率对20ms的语音块进行采用，然后采用16bit的量化，结果为128kbit/s的数据流，这个速率过高，不适合在无线路径上直接传输，因此需要进行压缩。EFR和FR的差别就就是从语言压缩开始的。
1）EFR采用了更先进和复杂的压缩算法，EFR的压缩算法提供了接近有线通信的语音质量。因此，相对FR来说，EFR首先在语音编码方面就可以提供较好的语音质量。
2）再对比信道编码，EFR的信道编码保护也是要好于FR的，具体的信道编码的算法是这样的：①对ClassA最为重要比特是需要增加L1的CRC校验位，对于EFR的CRC校验位为12，FR的校验位为3。EFR好于FR；②对于ClassA最为重要比特和ClassB的重要比特是需要进行卷积编码的，EFR进行卷积编码的比特为184个，FR为182个。EFR好于FR。
因此，EFR在无线路径上传输的可靠性也好于FR。
综上，与FR相比，EFR在语音编码上更为高效，可以保留更为真实的语音信息，在信道编码上的算法也可以更可靠的传输，因此有着比FR优秀的MOS质量。
3.2 使用TFO功能提升MOS值
1）TFO概念介绍。TFO（Tandem Free Operation）全称为自由串联传输模式，当通话双方都采用手机并且使用相同编码方式的情况下，在双方的A接口都可以省却由GSM编码（TRAU frames）和G.711（PCM samples）编码的转化过程，减少了在码型变换过程中的语音信息的丢失及时延，从而有效地提高MOS值。
2）TFO作用流程介绍。正常情况下，两部手机在进行通话时语音会在速率编解码模块中进行两次编解码转换工作。
开启TFO功能后，通话过程中当上行的16K编码语音到达A口时，若满足TFO启动机制，则TC将对16K语音插入一个TFO帧使之在MSS之间传输，在下行A口时取消TFO帧继续传输，免去了语音速率的编解码过程，减小了话音损失的同时，也减少了语音的时延，提高客户感受度。
4 结论
通过以上调整，经反复测试验证，有效提升MOS值。其中TFO功能的开启对MOS值的提升最为明显，TFO功能是减少了在码型变换过程中语音信息的丢失及时延，从而提高MOS值。
良好的MOS值，才能保证用户感知度，所以MOS值的提升成为一项重要的工作。确保全面提高用户感知，增强网络运营商的竞争力。
参考文献
[1]NSN內部交流材料.NSN.
[2]BSS PAR.NSN.
[3]张威.GSM网络优化.人民邮电出版社.
作者简介
张志英（1969-），女，毕业于北京邮电大学通信工程专业，现就职于中国联通甘肃省分公司，从事移动通信运行维护、网络优化工作。
于宁凤（1973-），女，毕业于兰州交通大学通信工程专业，学士学位，职称：工程师，现就职于中国联通甘肃省分公司，从事移动通信网络优化工作8年。