MOS优化项目技术方案.docx
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MOS优化项目技术方案
MOS优化项目技术方案
珠海世纪鼎利通信科技股份有限公司
目录
1.概述3
2.理论背景3
2.1语音质量评估指标3
2.2RXQUAL,SQI,MOS之间的关系5
3.影响MOS的因素6
4.MOS优化思路7
4.1语音编码7
4.2切换优化12
4.3语音质量优化16
4.4覆盖优化17
4.5传输质量17
4.6DTX功能17
4.7速度（频偏）对MOS的影响18
4.8TFO功能19
4.9Ericsson3算法19
5.MOS问题点定位21
5.1问题点定位21
5.2MOS问题路段定位21
5.3切换频繁问题定位21
5.4编码问题定位22
5.5弱覆盖问题定位22
5.6强质差问题定位22
6.项目配置及预算23
6.1人员配置23
6.2设备配置23
6.3项目预算24
1.概述
随着无线网络的发展，网络优化目标已经从关注各种KPI指标，发展到关注终端用户感受。
而其中的语音质量就是这样一种反映客户感知的主要指标。
目前评估语音质量的方式主要三类：
主观、客观和估计，这三种评估方式以客观评估最为准确。
国际电联定义的PESQ算法，可以客观的评测通信网络的语音质量。
本文档是根据惠州项目实际经验撰写，主要介绍影响语音质量MOS值的各种因素，每种因素对于MOS值的影响程度，同时对于MOS优化过程中的整体分析思路、问题点定位，以及具体优化手段都有较为详尽的描述。
供部门人员在实际工作中参考运用。
2.理论背景
2.1语音质量评估指标
现阶段对于语音质量的评估主要采用RxQual（信号质量）、SQI（SpeechQualityIndex）、MOS等三种指标。
ØRxQual是通过将误比特率BER（biterrorrate）转换为0至7级来获得的（见3GPPTS05.08）。
也就是说Rxqual是一个非常基本的测量值，它只反映在一定时间内（0.5秒）的误比特率。
BER的值是用于估计信道解码之前的评估的一个全帧或子帧的差错概率。
Rxqual的定义如下：
因此Rxqual主要反映无线传输过程中的BER情况，可以反映空口的无线传输质量。
但是相同BER情况下不同编码方式、切换情况、误比特率的波动情况下的实际语音质量也相差很大，而这些因素对于语音质量的影响无法通过RxQual展现，所以不能给出终端用户对于语音质量的真实感受。
ØSQI（SpeechQualityIndex）是爱立信提出的表示用户对话音质量直接感受的指标。
与通常使用的RxQual相比，SQI不仅考虑了无线环境中的干扰造成的误码率，还涉及到了语音编码模式、帧删除率、切换、不连续发射这些影响话音质量的因素；在进行定量的计算之后，得出表征无线话音质量的SQI值，其单位为dBQ；SQI数值越大表明质量越好，一般认为SQI大于22.5即是比较优异的通话质量。
SQI指标是基于测量报告中的通话质量数据，反映了实际通话效果。
在上行链路，SQI值由BSC测量和计算，并存放在话务统计中，Objtype为CELLSQI；在下行链路，可以通过路测，由TEMSInvestigation收集并计算。
在BSC统计中，根据SQI的值，把SQI分为三个级别：
•TSQIGOOD：
SQI采样大于22.5dBQ的次数
•TSQIACCPT：
SQI采样为13.5-22.5dBQ的次数
•TSQIBAD：
SQI采样小于13.5dBQ的次数
SQI是对无线网络的话音质量的测量，而不是对空中接口的无线环境的直接测量，这意味着在相同的无线条件下，由于相关条件不同SQI有可能不同。
另外，由于SQI与FER有着密切的联系，可以预见SQI对不同的信道是不一样的。
实验室仿真的结果也显示SQIvs.C/I的分布图与FERvs.C/I的分布图是吻合的，因此我们认为SQI是比RxQual更合理的评价网络语音质量的参数，其结果对不同信道是有可比性的。
另一方面，SQI与国际通用的语音评估方法MOS之间有直接的对应关系，这更加说明SQI可以反映用户对于网络语音质量的真实感受。
ØMOS：
MeanOpinionScore。
是衡量通信系统语音质量的重要指标
在实际语音系统应用中，MOS评分法使用最为普遍。
它不仅用于语音编码、通信设备性能测试上，也是语音客观评估方法研究中，作为衡量评价方法好坏的重要依据之一。
早期语音服务质量的测量主要采用主观评分的方式：
调查用户被要求按照1-5分对接收到的电话语音质量进行评分，评分标准如下所示：
MOS值级别
MOS值
用户满意度
优
4.0～5.0
很好，听得清楚，延迟很小，交流流畅。
良
3.5～4.0
稍差，听得清楚，延迟小，交流欠缺顺畅，有点杂音。
中
3.0～3.5
还可以，听不太清，有一定延迟，可以交流。
差
1.5～3.0
勉强，听不太清，延迟较大，交流重复多次。
劣0～1.5
劣
0～1.5
极差，听不懂，延迟大，交流不通畅。
这种主观判断评测法由ITU组织在1996年8月制定为标准，其P.800标准详细定义了这种MOS评测法。
但是在现实中让一组人接听语音和评价语音的质量实现起来是非常困难和昂贵的，因此ITU在建议P.861中提出了PSQM（PerceptualSpeechQualityMeasurement）方法。
根据P.861提出的PSQM方法，语音质量的测试开始摆脱原始的人类主观评估，而开始使用计算机产生的波型文件，通过比较其通过通信网络传输前后的变化计算出PSQM中相对应的级别及好坏程度。
2001年2月ITU组织继续发布了新的语音传输质量测量标准：
P.862—PESQ（PerceptualEvaluationofSpeechQuality）。
PESQ是评价各类端对端网络条件和语音编码与解码的最新标准。
PESQ的测量的方法是将一段话音样本从发射器发送，在接收器接收后与原来参考话音样本进行波形比较后评分。
PESQ由荷兰的KPN公司和英国电信公司协作开发，比其前身PSQM有了长足的进展。
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。
2.2RXQUAL,SQI,MOS之间的关系
ØRXQUAL对应C/I关系
ØMOS与SQI
经过大量的测试得出了SQI和MOS的近似对应关系，由于受环境，语音习惯，测试仪器，比较方法等的影响，每次测试可能结果会有差别。
下表为爱立信推荐的SQI和MOS的对应关系表：
ØSQI与MOS值的换算表
3.影响MOS的因素
影响MOS的因素有很多，例如：
背景噪声、静音抑制功能、低速率编码器、系统的误帧率（帧处理策略（如传信令时丢帧处理）或者偷帧，误码、切换、在线用户数（拥塞程度））、回声、终端（如手机）等话音处理部件。
4.MOS优化思路
4.1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下：
因此，通过查看覆盖城区干道上的主覆盖小区的话统数据，应该作出以下调整：
每线话务量不高，无拥塞的小区进行关闭半速率功能；
话务量高的小区，开通了半速率但也同样出现拥塞的小区需要进行小区扩容、小区分裂；
话务量高但是偶然拥塞小区，可以调整层间切换参数，利用周边话务量低的900M或者1800M的小区进行话务分流；
23G互操作参数的核查，调整异系统小区重选参数以及切换参数，激励TD网络分担GSM网络的话音业务；
小结：
通过科学的方法定制半速率启用门限，可避免开启半速率盲目性，让拥塞的小区获得更多TCH资源，吸收更多话务；不拥塞的小区不启用半速率话务，设置值还需要根据本地网实际情况进行微调，以达到降低半速率、缓解拥塞、提升语音质量三者关系的最佳平衡。
但是，目前通过调整EFR以及HR占比，提升的空间不是很大；根据目前现网的支持AMR手机终端达到七成以上，开通AMR，在干扰恶劣的环境下，应用AMRFR可增强抗干扰能力，改善用户感知；在干扰较好的情况下，应用AMRHR可在增加网络容量的同时保持较佳的话音质量。
根据以往的MOS优化经验，开通AMR后，通过现场测试从主观判断和SQI值的比较我们都可以看到，AMRFR和EFR的话音效果都较好，AMRHR要好于HR；因此，可以选定测试路线，规划场景，对场景内的小区开通AMR，并通过AMR参数组的不同设置采集场景内的路测数据以及话统指标，根据最优指标选取最佳参数设置，并把成功案例推向全网；
根据经验总结，AMRHRSET为2时，总体话音质量值SQI最高，普遍的用户感知最好；MRFR最佳设置则没有定值，要根据实际的BSC无线环境和HR占用比例来选择。
SQI是SpeechQualityIndex（语音质量指标）的简写，是用于表达语音由于无线链路传输造成的失真度，该算法为爱立信的专利算法；SQI与语音评估方法MOS之间有直接的对应关系，下图：
现场实例1：
我们选择4个小区说明不同编码器对SQI值的影响，选取的小区要开启半速率动态分配功能，具体选取的特性小区及其半速率开启门限值如下：
CELL
DHA
DTHAMR
DTHNAMR
ZHEK25A
ON
0
30
ZHEK19A
ON
30
30
ZHEK05C
ON
0
20
ZHEK02B
ON
0
20
以小区为分析对象，采集某天24小时的每小时统计进行分析，说明全、半速率话务量比例与SQI中GOOD、BAD的比例之间的关系。
下图纵坐标中的FR_RATE、HR_RATE是代表全、半速率话务量占总话务量的比例，GOOD_RATE是SQI统计中GOOD的比例，BAD_RATE是SQI统计中BAD的比例；横坐标是时间。
全速率话务量比例与SQI中GOOD、BAD的比例之间的关系
ZHEK05C
ZHEK25A
ZHEK19A
ZHEK02B
从上面四个小区的关系图可以看到，当全速率比例达到峰值100％时，GOOD_RATE相应地为峰值，BAD_RATE则为谷值，而且当全速率比例为100％的时候，GOOD_RATE维持在一个很高的水平，BAD_RATE维持在一个较低的水平；当全速率比例为谷值时，GOOD_RATE也相应地为谷值，BAD_RATE则变为了峰值；
结论：
SQI的GOOD_RATE同全速率占用率基本成正比关系，BAD_RATE与全速率占用率基本成反比关系，也就是当全速率占用的比例大时，SQI的GOOD_RATE就高，BAD_RATE就低；反之，全速率占用比例小时，SQI的GOOD_RATE就低，BAD_RATE就高。
半速率话务量比例与SQI中GOOD、BAD的比例之间的关系
ZHEK05C
ZHEK25A
ZHEK19A
ZHEK02B
上面是小区半速率与SQI的关系对应图，与全速率的对应关系图刚好相反。
当半速率占用比例达到峰值的时候，GOOD_RATE达到谷值，BAD_RATE达到峰值；当半速率占用比例达到谷值的时候，GOOD_RATE达到峰值，BAD_RATE达到谷值。
得出结论：
半速率占用比例同SQI的GOOD_RATE成反比，与BAD_RATE成正比，也就是当半速率占用比例大时，SQI的GOOD_RATE就低，BAD_RATE就高；当半速率占用比例小时，SQI的GOOD_RATE就高，BAD_RATE就低。
总结：
占用全速率有利于提高SQI的GOOD_RATE；反之，占用半速率不利于提高SQI的GOOD_RATE。
现场实例2：
广东惠州移动5月中旬开启AMR功能，开启后指标统计如下：
开启AMR功能后，MOS均值与MOS大于3的比例均有所提升，其中MOS大于3的比例增长较为明显，HR的比例下降达到96.85%；其余DT关键指标并没有出现明显的恶化。
由此说明开启AMR功能后可以有效的提升MOS质量。
4.2切换优化
由于GSM为硬切换，从源信道切换到目标信道必然存在Abis接口下行语音帧的丢失。
因此通话过程中由于切换导致的语音断续时不可避免的。
切换参数合理设定，尽量避免频繁的切换。
为了提升语音质量，需要将切换造成的语音中断降到最低。
根据RCU中PESQ算法，在传送上下行话音各6秒时间内，切换一次时，上下行PESQ均值较最大值约下降1左右，切换两次时，上下行PESQ均值较最大值约下降1.5左右；因此，在通话过程若发生频繁的切换将会直接影响平均的PESQ值。
针对爱立信设备，小区参数KHYST是切换队列K值计算的滞后值，可防止乒乓切换，如果此数据取值太小，则将造成等信号边界的频繁切换，如果此数据取值太大，则将出现切换太慢所引起的质差，需要针对不同信号模式、不同的客观环境来进行KHYST取值。
因此，在通话过程若发生频繁的切换将会直接影响平均的PESQ值；路面上的切换序列需要专题优化，如下所示：
根据话统和路测数据，筛选出发生切换次数比较多的小区以及频繁切换区域，首先根据触发切换的原因进行覆盖优化，控制小区的覆盖交集以及切换带范围；
调整相关的切换参数（层间切换门限、层间切换磁滞、下行链路边缘切换门限、边缘切换时间、负荷切换等），减少回切，避免乒乓切换；
检查邻区关系，删除冗余的邻区，补全遗漏定义的邻区，抑制孤岛效应，防止发生误切；
针对全网已启用跳频（载波数大于等于3）小区进行关闭IHO；小区载波数小于3（不启用跳频），激活IHO功能；
针对爱立信切换参数优化可以选取试点验证，目的是降低切换次数，避免乒乓切换以及回切，提高MOS指标主要如下几个方面：
1、TINIT：
切换最小时间间隔：
分布设置为4个值（惠州目前设置为16；
2、关闭小区负荷分担功能；
3、快速移动功能优化，主要涉及参数（FASTMSREG：
快速移动台判决开关；PSSTEMP：
快速移动台信号强度惩罚值；PTIMERMP：
快速移动台时间惩罚值；THO：
切换的时间间隔；NHO：
切换间隔内的切换次数）。
现场实例
以惠州项目为例：
Ø负荷分担功能关闭对MOS值提升
项目组对HZSMMB6进行负荷分担功能调整，对比测试选择在不同日期相同时段进行，测试区域及路线保持一致，对应的话务及半速率指标相当，因此可减少半速率比例对MOS的影响。
对比日期
对比时段
调整
网元话务量（Erl）
半速率话务比例
实际测试占用半速率比例
2011-5-12周四
15:
00-16:
00
开负荷分担
2015.59
20.98%
17.02%
2011-5-13周五
15:
00-16:
00
关负荷分担
2063.65
21.48%
20.83%
调整后切换次数及MOS>=3.0比例
切换及MOS指标对比
开负荷分担（红点为MOS<3.0）关负荷分担
DT测试指标对比
除半速率占用比例有所上升，其余指标均属于正常范围，对于接通率指标并未产生较大影响。
DT测试指标
MOS值
MOS大于3.0比例
HR比例
切换成功率
接通率
掉话率
开负荷分担功能
3.3
63.86%
17.02%
99.79%
94.87%
5.41%
关负荷分担功能
3.33↑
65.10%↑
20.83%↑
99.74%
100%
0%
BSC性能指标对比
性能指标取测试时段1小时数据，除TCH拥塞率及TCH接通率有所下降，其余指标均正常，其中切换申请数下降14万次。
BSC性能指标
TCH拥塞率
TCH接通率
TCH掉话率（不含切换）
切换申请数
切换成功率
半速率话务占比
开负荷分担功能
8.86%
92.96%
0.67%
502758
98.83%
20.98%
关负荷分担功能
12.12%↑
89.96%↓
0.62%↓
358978↓
98.91%↑
21.48%↑
测试结论：
关闭负荷分担能大幅降低切换次数，提升MOS>=3.0比例，但BSC侧的TCH拥塞率和TCH接通率会下降。
Ø调整TINIT设置对MOS值提升
项目组对HZSMMB6进行TINIT调整，对比测试选择在同日期不同同时段进行，测试区域及路线保持一致，对应的话务及半速率指标相当，因此可减少半速率比例对MOS的影响。
对比日期
对比时段
调整
网元话务量（Erl）
半速率话务比例
实际测试占用半速率比例
2011-5-15
14:
00-15:
00
未调整TINIT
1554.93
8.08
9.08%
2011-5-15
15:
00-16:
00
调整TINIT
1538.75
7.42
5.59%
调整后切换次数及MOS>=3.0比例
切换及MOS指标对比
调整TINIT前（红点为MOS<3.0）调整TINIT后
DT测试指标对比
MOS值与MOS大于3的比例增长，其余指标均属于正常范围，对于接通率指标并未产生较大影响。
DT测试指标
MOS值
MOS大于3.0比例
HR比例
切换成功率
接通率
掉话率
调整TINIT前
3.48
70.59%
9.08%
99.78%
100%
2.94%
调整TINIT后
3.53↑
76.26%↑
5.59%
99.75%
100%
2.84%
BSC性能指标对比
性能指标取调整前后1小时数据，除TCH掉话率及TCH接通率略有有所下降，其余指标均正常。
BSC性能指标
TCH拥塞率
TCH接通率
TCH掉话率（不含切换）
切换成功率
半速率话务占比
调整TINIT前
3.13%
96.62%
0.51%
99.07%
8.08%
调整TINIT后
2.8%↑
96.58%↓
0.63%↓
98.92%
7.42%
测试结论：
调整TINIT后，切换次数明显降低，同时提升MOS>=3.0比例，其他相关测试指标及性能指标未见明显恶化。
4.3语音质量优化
接收质量是对网络好坏的最直观反应，是一个网络的基础，一直都是优化工作的重点，接收质量差必然会对通话质量产生影响，同样也影响MOS值。
经鼎利公司实验，质量、C/I与MOS的关系如下：
占用FR时，当下行RxQual大于5左右时，下行PESQ有所恶化；当下行RxQual大于5.6左右时，下行PESQ值低于3.3；当下行RxQual大于6左右时，下行PESQ直线下降到无法忍受的程度；
当C/I大于13.4时，下行PESQ值基本不受影响；当C/I大于3.5而小于13.4时，下行PESQ值可能不受影响，也可能受到影响，和传送测试话音期间的下行RxQual值有关；当C/I小于3.5时，下行PESQ值下降很快，甚至会引起掉话。
话音质量（RxQual）差一般对应的MOS值也会较差，但MOS差时对应的话音质量（RxQual）不一定差，因为MOS还传输质量会受到其他方面因素的影响。
在路测数据分析时，质差可以分为弱信号质差和强信号质差，弱场引起的C/I差主要是加强覆盖，而重点是处理强信号质差；引起强信号质差的原因以及优化手段主要为：
网内同邻频的干扰；借助EOES软件和TEMS，根据C/I差时所对应所占用的频率点和时隙进行分析，优化频率复用度，调整同邻频对打存在覆盖交集的服务小区，减小网内干扰；
直放站的上下干扰；尤其是宽频直放站对整个GSM频段进行放大而对周边小区引起频率干扰，需要整改直放站或者更换光纤直放站，控制直放站的覆盖范围；
异系统频段以及军事雷达站、考试干扰器，需要通过无线管理委员会协调处理；
基站载频、合路器、电桥等器件由于自激引发的干扰，需要查看告警信息，排查硬件故障；
4.4覆盖优化
根据大量的测试数据分析当场强变弱时，尤其是由于下行电平<-85db时，引起C/I变差（C/I<9db），导致连续质差时，将严重影响PESQ的得分值。
所以，为了该改善市区交通干道的覆盖情况，需要对交通干线进行覆盖优化，挖掘弱场路段，对部分路段出现无覆盖、无主覆盖区域进行重点调整和处理；优化手段重点是如下所示：
抑制越区覆盖，通过调整机械下倾或者电下倾，控制主覆盖小区的覆盖范围，避免越区引起的干扰，引起C/I差；
加强省公司考核路段的覆盖强度；弱覆盖区域可以调整周边小区的方位角，突出主导小区；无覆盖区域建议增加直放站或者小区分裂加强覆盖；
主覆盖小区不明显，存在过多的强小区，引起频繁切换，则可以先采用天馈调整下压下倾角，或者更换低增益天线，抑制非主导小区，突出主导小区的覆盖；
背向覆盖过强的小区处理；核查天馈系统，排查天线接反或者天线击穿出现背向覆盖问题；
4.5传输质量
Abis传输质量存在问题一般表现为出现大量的误码、滑码及传输闪断，传输质量的问题会引起一些话音帧的丢失，话音帧的丢失将严重影响到话音质量。
传输质量问题一般会有相应的告警产生，因此，可根据相应告警进行处理。
4.6DTX功能
无线网络中如果打开DTX，则引入了舒适噪声和话音激活检测。
受通话背景噪声、系统噪声等的影响，话音激活检测不可能做到完全正确，这必将导致语音信号被切割（Clipping）的现象，造成了语音帧的丢失和话音失真，严重时将严重影响语音质量以及MOS分测试。
现场实例：
现场以移动公司站点1小区为测试对象，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。
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
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
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
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
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
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