太阳城集团

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一种无线局域网的语音质量测定方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201210172045.8

申请日:

2012.05.25

公开号:

CN102708856B

公开日:

2015.01.28

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G10L 11/00申请日:20120525|||公开
IPC分类号: G10L25/60(2013.01)I; H04W24/08(2009.01)I; H04W84/12(2009.01)I 主分类号: G10L25/60
申请人: 浙江工业大学
发明人: 王万良; 张科娜; 姚信威; 顾熙仁; 徐新黎; 赵燕伟
地址: 310014 浙江省杭州市下城区潮王路18号
优先权:
专利代理机构: 杭州天正专利事务所有限公司 33201 代理人: 王兵;王利强
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201210172045.8

授权太阳城集团号:

太阳城集团102708856B||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2015.01.28|||2012.11.28|||2012.10.03

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

一种无线局域网的语音质量测定方法,包括以下步骤:步骤1,建立如(1)式碰撞概率表达式;将基于IEEE802.11e无线局域网的节点输入输入所述碰撞概率表达式;步骤2,根据Markov链的性质,得到如(2)式的发送概率、碰撞概率、退避状态转移概率之间的关系式;步骤3,根据退避计数器减一的条件得到如(3)式的退避状态转移概率的表达式;步骤4,基于步骤1~3得到的三个表达式组成的方程组,解得碰撞概率p的值;步骤5,转化碰撞概率p,E-Model的最终结果R值,主观语音质量评价MOS值三者之间的关系,即得到语音质量。本发明提供一种有效提高准确度的基于IEEE802.11e无线局域网的语音质量测定方法。

权利要求书

权利要求书
1.  一种无线局域网的语音质量测定方法,其特征在于:
步骤1,建立如(1)式碰撞概率表达式,

式(1)中,p为碰撞概率,ε为节点发送数据帧的概率,j为退避阶数,n为最大退避阶数,M为每个节点所包含的节点AC数;
将基于IEEE802.11e无线局域网的节点输入所述碰撞概率表达式;
步骤2,根据Markov链的性质,得到如(2)式的发送概率、碰撞概率、退避状态转移概率之间的关系式:

其中,ρn为退避状态转移概率,fn为重传上限,CWmin最小竞争窗;
步骤3,根据退避计数器减一的条件得到如(3)式的退避状态转移概率的表达式:

步骤4,基于步骤1~3得到的三个表达式组成的方程组,解得碰撞概率p的值;
步骤5,转化碰撞概率p,E-Model的最终结果R值,主观语音质量评价MOS值三者之间的关系;
R=Ro-Is-Id-Ie+A (4)
Ie=13.2+15.84×ln(1+0.38×loss) (5)
R=3.026MOS3-25.314MOS2+87.060MOS-57.336 (6)
上述(4)式是E-Model最终结果值R的表达式;(5)式是R值的重要影响因素–设备引入损伤Ie的表达式;(6)式是R值与MOS值之间的关系式,通过(4)~(6)式将步骤4得到的碰撞概率p值转化为MOS值,即得到语音质量。

2.  如权利要求1所述的无线局域网的语音质量评估方法,其特征在于:步骤5中,在计算R时,采用的简化计算公式为
R=94.2-Ie (7)在(7)式中,考虑碰撞概率对语音质量的影响,即考虑因素Ie。

3.  如权利要求1或2所述的无线局域网的语音质量评估方法,其特征在于:步骤5中,在计算Ie时,采用的简化计算公式为
Ie=13.2+15.84×ln(1+0.38×p) (8)在(8)式中,用碰撞概率p近似代替丢包率loss。

4.  如权利要求3所述的无线局域网的语音质量评估方法,其特征在于:所述式(8)中的碰撞概率p是通过步骤1~3中的公式(1)~(3)计算得到的。

说明书

说明书一种无线局域网的语音质量测定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及语音质量测定技术,尤其是一种无线局域网的语音质量测定方法。
背景技术
[0002] 随着现代社会经济、技术的不断发展,人们对生活水平的要求越来越高,已经无法满足于有线网络的使用,无线局域网作为有线网络的有力扩充迅速融入人们的生活。人们迫切希望保证无线局域网的语音质量,使WLAN提供的服务能像有线LAN一样稳定且高效。IEEE802.11是目前无线局域网应用最广泛的协议,802.11e协议改善了802.11协议对QoS的支持,能区分不同的服务优先级,提供更高质量的实时数据传输服务,代表了网络的发展方向,正确评估IEEE802.11e无线局域网的语音质量非常重要。
[0003] 虽然目前有多种主、客观语音质量评价方法,但主观评价方法花费大且复杂度高;客观评价方法主要应用于传统的电话网络;太阳城集团语音质量的研究,目前主要集中在基于IP网络的语音通信VoIP。1998年国际电联的G.107将欧洲电信标准协会开发的E-Model标准化。E-Model是客观预测语音质量的一种方法,全面考虑了延时、噪声、回音、编码器性能、丢包等因素;E-Model方法不同于其它的客观评价方法只适用于传统的电话网络,同样能评估数据网络的语音质量。此后有很多太阳城集团E-Model语音质量评价标准的研究。但是这些研究都是E-Model基于VoIP应用的研究,缺少E-Model基于IEEE802.11WLANs应用的研究。
发明内容
[0004] 为了克服已有语音质量评价方法的准确度较差的不足,本发明提供一种有效提高准确度的基于IEEE802.11e无线局域网的语音质量测定方法。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006] 一种基于IEEE802.11e无线局域网的语音质量测定方法,包括以下步骤:
[0007] 步骤1,建立如(1)式碰撞概率表达式,
[0008] [0009] 式(1)中,p为碰撞概率,ε为节点发送数据帧的概率,j为退避阶数,n为最大退避阶数,M为每个节点所包含的节点AC数;
[0010] 将基于IEEE802.11e无线局域网的节点输入输入所述碰撞概率表达式;
[0011] 步骤2,根据Markov链的性质,得到如(2)式的发送概率、碰撞概率、退避状态转移概率之间的关系式:
[0012]

[0013] 其中,ρn为退避状态转移概率,fn为重传上限,CWmin最小竞争窗;
[0014] 步骤3,根据退避计数器减一的条件得到如(3)式的退避状态转移概率的表达式:
[0015] [0016] 步骤4,基于步骤1~3得到的三个表达式组成的方程组,解得碰撞概率p的值;[0017] 步骤5,转化碰撞概率p,E-Model的最终结果R值,主观语音质量评价MOS值三者之间的关系;
[0018] R=Ro-Is-Id-Ie+A (4)[0019] Ie=13.2+15.84×ln(1+0.38×loss) (5)[0020] R=3.026MOS3-25.314MOS2+87.060MOS-57.336 (6)
[0021] 上述(4)式是E-Model最终结果值R的表达式;(5)式是R值的重要影响因素–
设备引入损伤Ie的表达式;(6)式是R值与MOS值之间的关系式,通过(4)~(6)式将步骤
4得到的碰撞概率p值转化为MOS值,即得到语音质量。
[0022] 进一步,步骤5中,在计算R时,采用的简化计算公式为
[0023] R=94.2-Ie (7)[0024] 在(7)式中,考虑碰撞概率对语音质量的影响,即考虑因素Ie。[0025] 再进一步,步骤5中,在计算Ie时,采用的简化计算公式为
[0026] Ie=13.2+15.84×ln(1+0.38×p) (8)
[0027] 在(8)式中,用碰撞概率p近似代替丢包率loss。
[0028] 更进一步,所述式(8)中的碰撞概率p是通过步骤1~3中的公式(1)~(3)计算得到的。
[0029] 本发明的目标是:引入VoIP的E-Model的语音质量评价方法评估基于
IEEE802.11e的语音质量,提高语音质量的评估准确度。
[0030]本发明根据Markov链的性质,得到节点发送概率ε,碰撞概率p,退避状态转移概率ρ的关系;根据退避计数器减一的条件,得到退避状态转移概率ρ太阳城集团ε的表达式;本发明建立的碰撞概率p太阳城集团ε的表达式得到p的值。然后通过p,loss,Ie,R,MOS等值的一系列相互转化,最后得到大家普遍公认的主观MOS评估语音质量。
[0031] 本发明的有益效果主要表现在:引入VoIP的E-Model的语音质量评价方法评估基于IEEE802.11e的语音质量,提高语音质量的评估准确度。
附图说明
[0032] 图1为E-Model基本原理框图。
[0033] 图2为E-Model的传输等级参数与用户满意度的对应表。
[0034] 图3为IEEE802.11e的EDCF的Markov模型图。
[0035] 图4为新碰撞概率下εn、ρn、p关系图。
具体实施方式
[0036] 下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0037] 参照图1~图4,一种基于IEEE802.11e无线局域网的语音质量测定方法,包括以下步骤:
[0038] 步骤1,建立如(1)式碰撞概率表达式,
[0039] [0040] 式(1)中,p为碰撞概率,ε为节点发送数据帧的概率,j为退避阶数,n为最大退避阶数,M为每个节点所包含的节点AC数;
[0041] 将基于IEEE802.11e无线局域网的节点输入输入所述碰撞概率表达式;
[0042] 步骤2,根据Markov链的性质,得到如(2)式的发送概率、碰撞概率、退避状态转移概率之间的关系式:
[0043]

[0044] 其中,ρn为退避状态转移概率,fn为重传上限,CWmin最小竞争窗;
[0045] 步骤3,根据退避计数器减一的条件得到如(3)式的退避状态转移概率的表达式:
[0046] [0047] 步骤4,基于步骤1~3得到的三个表达式组成的方程组,解得碰撞概率p的值;[0048] 步骤5,转化碰撞概率p,E-Model的最终结果R值,主观语音质量评价MOS值三者之间的关系;
[0049]R=Ro-Is-Id-Ie+A(4)[0050]Ie=13.2+15.84×ln(1+0.38×loss)(5)[0051]R=3.026MOS3-25.314MOS2+87.060MOS-57.336(6)
[0052]上述(4)式是E-Model最终结果值R的表达式;(5)式是R值的重要影响因素-设备引入损伤Ie的表达式;(6)式是R值与MOS值之间的关系式,通过(4)~(6)式将步骤4得到的碰撞概率p值转化为MOS值,即得到语音质量。
[0053] 进一步,步骤5中,在计算R时,采用的简化计算公式为[0054] R=94.2-Ie (7)[0055] 在(7)式中,考虑碰撞概率对语音质量的影响,即考虑因素Ie。[0056] 再进一步,步骤5中,在计算Ie时,采用的简化计算公式为
[0057]Ie=13.2+15.84×ln(1+0.38×p)(8)
[0058]在(8)式中,用碰撞概率p近似代替丢包率loss。
[0059]更进一步,所述式(8)中的碰撞概率p是通过步骤1~3中的公式(1)~(3)计算得到的。
[0060]本实施例中,图2是E-Model的传输等级参数与用户满意度的对应表。平均主观值MOS是广泛认同的语音质量标准,MOS值浮动于1.0-5.0之间,MOS值越大,用户满意度越高。R值是E-Model的最终结果,取值范围为0-100,值越大,用户满意度越高。
[0061]根据ITU-TG.107的定义,E-Model的结果R和平均主观值MOS有如下的关系:
[0062] [0063] R值的基本表达式:R=R0-Is-Id-Ie+A (4)
[0064]Ie的表达式:
[0065]Ie=13.2+15.84×ln(1+0.38×loss)(5)
[0066]图1是E-Model基本原理图,从图1看到E-Model的最终结果R值的影响因素。本发明R值不考虑Is、Id、A等对其的影响,重点考虑碰撞概率对语音质量的影响,所以只考虑因素Ie。
[0067]R=94.2-Ie(7)
[0068]用碰撞概率p近似代替图1中丢包率loss,本发明假设网络工作在理想的物理传输环境下,数据帧在传输过程中不出现误码。在假设成立下,忽略其他因素对丢包率的影响,只考虑碰撞引起的丢包。
[0069]Ie=13.2+15.84×ln(1+0.38×p)(8)
[0070]在IEEE802.11eWLANs中假设网络中节点的发送概率为ε,碰撞概率为p,退避状态转移概率为ρn,最大的退避阶数为nn,第j+1阶退避时AC[n]的竞争窗口大小Xn,j,重传上限fn+1。根据退避规则,可得Xn,j的表达式:
[0071]
[0072]根据MAC协议的马氏链,图3为EDCF的Markov模型。根据Markov链的性质,根据图3的EDCFMarkov模型可得:
[0073]On,j,0=pnOn,j-1,0(11)
[0074]由此得到下式:
[0075]
[0076]令On,j,l为Markov链的平稳状态分布,根据Markov链的性质,所有稳态的概率之和为1。所以得到下式:
[0077]
[0078] 把(11)、(12)代入式(13),进行以下计算:
[0079] [0080]
[0081] 化简上式(14)得到:
[0082] [0083] 结合式(10)、(15)并化简就可以得到On,0,0的一般形式。
[0084] 当fn≤nn时:
[0085] [0086] 所以当fn≤nn时On,0,0的表达式为:
[0087] [0088] 通过类似以上fn≤nn的计算,当fn>nn时On,0,0的表达式如下:
[0089]

[0090] 结合式(16)fn≤nn和式(17)fn>nn条件下On,0,0的表达式,得到如下On,0,0的一般表达式:
[0091] [0092] 根据图3得到当计数器为0时AC[n]访问信道,某个时隙AC[n]访问信道的概率εn为:
[0093] [0094] 把式(19)On,0,0的一般式代入式(20),得到εn表达式:
[0095] [0096] 21)
[0097] 退避状态转移概率ρn太阳城集团εn的表达式:
[0098]
[0099] 建立的新碰撞概率表达式:
[0100] [0101] 本发明用于对比的其它碰撞概率表达式:
[0102] Hui提出的
[0103] 张伟提出的
[0104] YangXiao提出的
[0105] Hui、ZhangWei、YangXiao与本发明提出的碰撞概率下语音质量是非常接近的;本文提出的模型的语音质量结果与仿真结果吻合最好。
[0106] 图4为新碰撞概率下εn、ρn、p关系图。
太阳城集团[0107] 根据p,loss,Ie,R,MOS等值的一系列相互转化,得到MOS值,根据MOS值评价语音质量。

关 键 词:
一种 无线 局域网 语音 质量 测定 方法
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