关于QualicPoc终端的现场语音质量测试方案的介绍和分析

1. 语音质量评估算法介绍

为了建立新的客观语音质量模型，以解决ITU-T P.862 PESQ模型算法的已知问题和缺点。例如

支持新型的语音编码

支持增强型的丢帧消除技术

声学干扰，例如回声和混响

支持超宽带语音，带宽从 50Hz~14KHz 

支持语音质量增强系统，该系统使用非线性的处理方法来增强语音的可理解性。

ITU在2005年开始了POLQA项目，在评估过程中，6个候选模型分别对45000段语音文件进行对比分析，最终SwissQual的SQuard模型同来自Opticom 公司和TNO公司的两个模型胜出，新模型结合了三个公司模型的优势，并最终于2011年1月完成了POLQA模型的标准化工作。

ITU T P.863 POLQA是第一个被ITU认可的支持超宽带语音评估的标准，对于语音而言，虽然在超宽带之外还有全带宽的定义，带宽从20 Hz 到 20 kHz。而一般从实际操作层面来看，超宽带语音也可以被认为是无带宽限制了，因为从正常的发声角度，14KHz以上的分量占比已经非常少了。

一个有趣的问题是对于宽带语音的定义，同传统的窄带语音(300 Hz ~ 3400 Hz)相比，宽带语音以16KHz的采样率支持7KHz的语音带宽(100 Hz ~ 7 kHz)，该定义始于上世纪80年代，早期的编码标准基于ADPCM 方式(ITU T G.722) ，宽带语音在移动通信网络大规模应用，采用了AMR WB 和 EVRC WB 两种编码方式，尽管带宽的上限频率是7000Hz，但是下限频率实际上仅取决于移动电话的电声器件。

目前语音质量不仅受到语音编码方式和误帧率这两者的影响，通讯网络和终端中采用的很多器件会实施自动电平调整、智能损耗补偿以及类似的策略来保证严苛环境下的通信，但是这些器件在一次连接中会被使用多次，因此造成了潜在的干扰风险。

2. QualiPoc功能介绍

QualiPoc基于最新的安卓智能终端，支持全球范围内所有的商用通信标准，如GSM, GPRS, EDGE, WCDMA, HSDPA, HSUPA,HSDPA DC, LTE-FDD & TD-LTE, CDMA2000, EVDO Rev.0/A，并且完整的记录和解调各个协议层的消息，如L1，L2，L3，TCP/IP，IMS，SIP。可以支持解调终端的RTP协议包数据。 

从产品配置角度可以分为Android RF和Android QA两个版本，其中RF版本主要针对网络问题的定位和射频指标的优化等，而QA版本除了RF的功能之外还支持语音质量，视频质量等用户体验测试。针对语音质量评估可以支持PESQ算法，POLQA算法以及SQuard08算法，其中SQuard算法是SwissQual的自有算法，并且是POLQA的三个原始模型算法之一。目前QualiPoc可以集成的型号包括Samsung Galaxy S5, S4; LG G3, G2; Sony Xperia Z2, Z1, 和平板电脑如Samsung Note 10.1 LTE等上。

3. 外场语音质量测试方法

在测试语音质量的过程中，可以使用两种方式来搭建语音质量测试环境，分别是Double ended call 和 Call to answering station。其中Double ended call支持多种场景，包括两部Qualipoc安卓终端互相呼叫，Qualipoc 安卓终端呼叫Diversity呼叫服务器 (PSTN/ISDN)等，这种Diversity呼叫服务器可以支持多路通道并行呼叫的能力。而Call to answering station是将一部QualiPoc进入Answering station模式，这样可以在另外一部QualiPoc发起下行MOS测试。在测试的过程当中，由于QualiPoc提供了比较完全的Forcing功能，因此可以锁定某个特定的RAT甚至某个固定的频段进行锁定，以便得到我们希望测试的无线承载的测试结果。其中图1.1为MOS的测量界面截图。图1.2是QualiPoc的Forcing功能。如图1.2我们强制终端只工作在GSM的900MHz频段和WCDMA的2.1GHz频段。

图 1.1 MOS测量结果

图1.2 QualiPoc Forcing设置

在算法选择中可以选择PESQ，POLQA，POLQA(WB)，SQuad08，SQuad08 (WB)，其中POLQA和SQuard08采用窄带测试模型，而POLQA(WB)和SQuad08 (WB)采用超宽带测试模型。

图 1.3 Signaling log结果

图 1.4 Map显示界面

在测试的过程中，例如我们做的是A->B，首先A做一个DTMF的Configuration call给B，两者通过Configuration call完成同步，同步完成之后，A继续向B打一个电话，开始呼叫，B侧按照之前的同步信息播放波形文件，在A侧可以得到A终端的下行MOS测试结果。图1.5和图1.6提供了两个双向MOS测试的event log。

图 1.5 MOS测试MT侧

图 1.6 MOS测试 MO侧

SwissQual提供后处理软件如NetQual NQView和NetQual NQDI两个工具来进行数据后期的分析以及统计处理，其中NQView可以回放QualiPoc的测量数据，而NQDI是基于SQL数据库的深入统计分析工具，NQDI也适合批量的数据分析等功能。

除此之外，QualiPoc也可以支持并发测试，可以单个语音和多个数据任务的并发测试任务，当然该功能取决于不同的运营商和网络的策略。在视频质量方面，QualiPoc支持J.343.1算法，该算法为无参考的主观评测模型。

4. 小结

SwissQual的QualiPoc手持安卓路测终端，可以支持语音和数据服务的质量评估，并且可以进行网络问题的定位以及射频指标的优化。作为优选的手持式测试终端，QualiPoc为业界设置了一个新的标准。而QualiPoc在语音质量，视频质量以及并发业务方面表现尤为出色，并可以结合更多的路测背包系统和后续的后处理软件等行程适合用户使用的测试系统来完成网络指标的评估即问题的定位。