路测系统使用波形图评估移动无线网络语音质量的一种方法技术方案

本发明专利技术涉及路测系统使用波形图评估移动无线网络语音质量的一种方法，语音质量波形评估模块将获得的测试手机拨打的语音数据／接收的语音数据解码后封装为ＷＡＶ格式，以ＷＡＶ格式的接收／发送语音数据为起点，从ＷＡＶ文件中根据文件头信息读出语音的每个采样点数据，以横轴为时间轴，以纵轴为语音信号的幅度绘制接收／发送时域波形图；或，以横坐标为频率，以纵坐标为幅值绘制接收／发送频域波形图。本发明专利技术将语音数据经处理以图形的方式展现出来，既有客观语音数据支持又具视觉上的直观性，而且还对发送／接收的语音波形进行了叠加绘制和差异绘制，实现了对无线网络中传输的语音的质量评估的可视化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将波形图应用于移动无线网络路测系统的语音质量评估方法。
技术介绍
移动无线网络路测系统是利用测试软件、测试手机、扫频仪、电子地图、GPS及测试车辆等工具对移动无线网络进行规划和优化的系统。主要满足网络的小区站址选择、网络日常优化、射频质量评估等需要。在移动无线网络的规划和优化中，对网络传输的语音质量的评估是路测产品提供的一个主要测试功能。语音质量的评估主要采用主观评估和客观评估相结合的方式，主观评估是指仅靠人耳收听通过网络传输的语音以定性的方式来评价通信的语音质量，客观评估是指通过对发送的语音数据和接收的语音数据进行对比，采用平均意见得分MOS(mean opinion score)、时延、抖动等多个评估指标来以数值定量的方式表征语音的质量。主观评估方式的优点是简单直观，缺点是评估结果缺乏数据支持，很难衡量其有效性。而客观评估的优点是其评估结果客观真实，有可比性、可再现性，有有力的数据支持，其缺点是结果的表现形式不直观，都是用数值来表示，而且各指标的含义并非清晰直观，需要有一定专业背景知识才能明了。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供路测系统使用波形图评估移动无线网络语音质量的一种方法，本方法采用语音波形图作为以上两种评估方式的有力补充，它将语音数据经过处理以图形化的方式展现出来，既有客观语音数据支持又具有视觉上的直观性，它可以结合主观评估边播放语音边绘制波形；也可以采用客观评估的方式，分别绘制发送的语音数据和接收的语音数据的波形进行对比观测，同时还可以对发送和接收的语音波形进行叠加绘制和差异绘制，对网络中传输的语音质量进行图形化的评估。本专利技术所采用的波形图有两种，一种是时域波形图，另一种是频域波形图。时域波形没有语音的频率特征，而频域波形没有语音的随时间变化的关系，所以同时采用这两种波形图才能全面的反映无线网络中传输的语音的衰减情况。路测系统通过图形用户界面模块发起无线网络的语音拨打和接听，语-->音质量波形评估模块从测试手机获得用于评估的语音数据，在发送端，测试手机通过话筒将接收到的拨打语音转为电信号，再用A/D(模拟-数字)转换器将其转换为离散的数字化采样信号，该信号被压缩编码为G.723等语音编码协议所规定的格式通过无线网络进行传输，路测系统通过接口模块获取测试手机发送到无线网络的拨打语音数据包，经过消息解析模块对发送的语音数据包进行解析得到测试手机编码后的语音数据，语音质量波形评估模块将其解码并封装为WAV格式，即进行一次音频格式转换，转换后的WAV格式的音频数据作为语音质量评估的发送端原始数据，语音质量波形评估模块将依据此数据进行发送语音波形图的绘制以及发送语音的同步播放，图形用户界面模块完成该波形图的最终显示；在接收端，测试手机从无线网络接收到语音信号，路测系统通过接口模块获取测试手机从无线网络接收的接听语音数据包，经过消息解析模块对接收的语音数据包进行解析得到语音数据，语音质量波形评估模块将其解码并封装为WAV格式作为语音质量评估的接收端语音数据，利用该数据进行接收语音波形图绘制以及接收语音的同步播放，图形用户界面模块完成该波形图的最终显示。这样做的好处是在发送端和接收端都对有损压缩过的语音数据进行解码转换为同一格式可以抵消语音数据经过编解码发生的损耗，从而更真实地反映出无线网络传输对语音信号的损耗情况。时域波形相对简单和直观，波形图的绘制以WAV格式的语音数据为起点，从WAV文件中根据文件头信息读出语音的每个采样点数据，以横轴为时间轴，以纵轴为语音信号的幅度(采样点数值)绘制接收/发送时域波形图。接收时域波形图与发送时域波形图绘制方法是一样，绘制接收时域波形图以接收语音数据为准，绘制发送时域波形图以发送语音数据为准。以下就只统称为时域波形图的绘制。时域的波形绘制可以有静态和动态两种，静态绘制即将波形图的横轴长度固定，不论通话时间长短都将将整个通话时间内采集到的所有语音数据按采样点的时间先后顺序进行绘制，那么通话时间越长数据就越多，整个数据的绘制就会在时间轴上被压缩得越厉害，这样就无法精确观察到每个采样点的语音随时间变化的细节，但是这种静态波形图可以提供对整个通话时间内的语音随时间变化的整体认识，更为重要的是可以对比发送和接收的语音静态波形图，来观察原始语音信号和经过无线网络传输后衰减的信号的之间的差异程度随时间的变化的走势，这种随时间变化的差异程度可以用另外两种静态波形图来表示，一种是发送/接收波形差异图；一种是发送/接收波形重叠图。发送/接收波形差异图是将相同时间的采样点的-->发送/接收的语音信号进行相减，取其绝对值按采样点的时间顺序进行绘制。发送/接收波形重叠图是将相同时间的采样点的发送/接收的语音信号进行求交集运算，即取较小值，再按时间顺序进行绘制。动态时域波形图可以更为细致地展现每个采样点的语音信号随时间变化的细节，本专利技术采用与语音播放同步的方式绘制动态波形图，绘制间隔时间可以自由选择，如果需要提高波形随时间变化的细致程度，则可以减少间隔时间，反之则可以加大间隔时间。具体做法是预先设定一个绘制间隔时间，在播放发送/接收的语音数据的同时，每隔一个绘制间隔绘制一次，每次绘制就将该时间间隔内的所有采样点以时间轴为横轴以语音信号的幅度为纵轴按时间的先后顺序绘制成波形图，在播放过程中也可以随时停止以便查看某一短时静态波形图。频域波形图主要是用来展现语音的频域特征。其绘制也是以WAV格式的语音数据为起点。对于频域特征的分析本专利技术采用博里叶分析方法，由于语音波是一个非平稳过程，因此适用于周期、瞬变或平稳随机信号的标准傅里叶变换不能用来直接表示语音信号，语音信号是时变信号，所以其频谱是随时间变化的，由于语音信号随时间变化很缓慢，因而在一段短时间内(一段短时间设定在10-30毫秒之间，每个短时间段内语音信号称为一帧)可以认为其频谱是固定不变的，可以用短时傅里叶变换对语音信号的频谱进行分析，相应的频谱称为“短时谱”。对第n帧的语音信号xn(m)进行傅立叶变换，可得短时傅立叶变换，其定义如下：Xn(ejω)=Σm=0N-1xn(m)e-jωm]]>其中，n表示语音帧的序号，N表示窗口宽度，即每一帧内的语音信号采样点数量，m表示一帧内的每个采样点；由定义可知，短时傅里叶变换实际就是窗选语音信号的标准傅里叶变换。这时，窗W(n-m)是一个“滑动的”窗口，它随n的变化而沿着序列x(m)滑动。由于窗口是有限长度的，满足绝对可和条件，所以这个变换是存在的。本专利技术为了减少计算的复杂性没有使用语音中常用汉明窗(因为该窗函数含有余弦运算)，而采用了简单的矩形窗，该窗函数定义如下：ω(n)=1,0≤n≤(N-1)0,n=else]]>其中，n表示一帧内语音采样点的序号，N表示窗口宽度；与离散傅里叶变换和连续博里叶变换的关系一样，令角频率ω＝2πk/N，-->则得离散的短时博里叶变换(DFT)，它实际上是Xn(ejω)在频域的取样，如下所示：Xn(ej2πkN)=Xn(k)=Σm=0N-1xn(m)e-j2πkmN(0≤k≤N]]>本专利技术采用高效的快速博里叶变换(FFT)算法来本文档来自技高网...

【技术保护点】
路测系统使用波形图评估移动无线网络语音质量的一种方法，按以下步骤进行：（１）、路测系统的语音质量波形评估模块获得波形数据：在发送端，测试手机通过话筒将接收到的拨打的语音转为电信号，用Ａ／Ｄ转换器将其转换为离散的数字化采样信号，并将信号压缩编码为Ｇ．７２３语音编码协议所规定的格式通过无线网络进行传输，路测系统通过接口模块获取测试手机发送到无线网络的拨打语音数据包，经过消息解析模块对发送的语音数据包进行解析得到测试手机编码后的语音数据，语音质量波形评估模块将其解码并封装为ＷＡＶ格式作为语音质量评估的发送端原始数据，依据此数据进行发送语音波形图的绘制以及发送语音的同步播放，图形用户界面模块完成该波形图的最终显示；在接收端，测试手机从无线网络接收到语音信号，路测系统通过接口模块获取测试手机从无线网络接收的接听语音数据包，经过消息解析模块对接收的语音数据包进行解析得到语音数据，语音质量波形评估模块将其解码并封装为ＷＡＶ格式作为语音质量评估的接收端语音数据，利用该数据进行接收语音波形图绘制以及接收语音的同步播放，图形用户界面模块完成该波形图的最终显示；（２）、波形图的绘制以ＷＡＶ格式的接收／发送语音数据为起点，从ＷＡＶ文件中根据文件头信息读出语音的每个采样点数据，以横轴为时间轴，以纵轴为语音信号的幅度绘制得到接收／发送时域波形图；或，以横坐标为频率，以纵坐标为幅值绘制得到接收／发送频域波形图。...

【技术特征摘要】
1、路测系统使用波形图评估移动无线网络语音质量的一种方法，按以下步骤进行：(1)、路测系统的语音质量波形评估模块获得波形数据：在发送端，测试手机通过话筒将接收到的拨打的语音转为电信号，用A/D转换器将其转换为离散的数字化采样信号，并将信号压缩编码为G.723语音编码协议所规定的格式通过无线网络进行传输，路测系统通过接口模块获取测试手机发送到无线网络的拨打语音数据包，经过消息解析模块对发送的语音数据包进行解析得到测试手机编码后的语音数据，语音质量波形评估模块将其解码并封装为WAV格式作为语音质量评估的发送端原始数据，依据此数据进行发送语音波形图的绘制以及发送语音的同步播放，图形用户界面模块完成该波形图的最终显示；在接收端，测试手机从无线网络接收到语音信号，路测系统通过接口模块获取测试手机从无线网络接收的接听语音数据包，经过消息解析模块对接收的语音数据包进行解析得到语音数据，语音质量波形评估模块将其解码并封装为WAV格式作为语音质量评估的接收端语音数据，利用该数据进行接收语音波形图绘制以及接收语音的同步播放，图形用户界面模块完成该波形图的最终显示；(2)、波形图的绘制以WAV格式的接收/发送语音数据为起点，从WAV文件中根据文件头信息读出语音的每个采样点数据，以横轴为时间轴，以纵轴为语音信号的幅度绘制得到接收/发送时域波形图；或，以横坐标为频率，以纵坐标为幅值绘制得到接收/发送频域波形图。2、根据权利要求1所述的路测系统使用波形图评估移动无线网络语音质量的方法，其特征在于：所述时域波形图绘制分为静态时域波形图绘制和动态时域波形图绘制两种，静态时域波形图绘制将波形图的横轴长度固定，将整个通话时间内采集到的发送/接收语音数据按时间的先后顺序进行绘制成发送/接收静态时域波形图；动态时域波形图绘制预先设定一个绘制间隔时间，在播放发送/接收的语音数据的同时，每隔一个绘制间隔绘制一次，每次绘制就将该时间间隔内的所有采样点以时间为横轴，以语音信号的幅度为纵轴，按时间的先后顺序绘制成波形图。3、根据权利要求1所述的路测系统使用波形图评估移动无线网络语音质量的方法，其特征在于：所述时域波形图绘制分为发送/接收波形差异图和发送/接收波形重叠图两种，发送/接收波形差异图是将相同时间的采样点的发送/接收的语音信号进行相减，取...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏凌云，
申请(专利权)人：武汉虹信通信技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]