CN101247616A - 基于数字语音技术的移动通信网络覆盖效果远程拨测方法 - Google Patents
基于数字语音技术的移动通信网络覆盖效果远程拨测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于数字语音技术的移动通信网络覆盖效果远程拨测方法，步骤如下：效果监控设备上的CPU通过读取无线调制解调模块获得网络覆盖效果相关参数，通过比较实时读取的参数和设置参数，判断是否存在异常；近端设备拨打效果监控设备的电话号码，先播放一段标准语音，效果监控设备采用数字语音技术把这段标准语音录制在存储器中，再把这段录制的标准语音播放出去，近端设备把效果监控设备播放过来的这段语音录制下来并采用感知语音质量评估算法比较这段语音与原始语音的区别，获得感知语音质量的评估值来判断网络覆盖的真实通话语音效果。本发明有益的效果是：采用数字语音技术对移动通信网络的语音质量进行评估，保证了评估的准确性和真实性。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信网络覆盖及优化领域，特别是一种基于数字语音技术的移动通信网络覆盖效果远程拨测方法。
背景技术
随着移动通信用户的数量增加，移动网络运营商为了提高网络覆盖质量，在信号弱场区域增加了直放站或室内分布***。由于此类设备的提供厂家较多，各厂家都有自己的产品监控接口及协议，导致监控内容不能统一。甚至有的厂家的设备根本不具备监控接口，因此不便于诸多设备的统一监控、维护和管理。如果对这一部分设备进行统一监控改造，要涉及设备内部的硬件和软件改造，一方面各厂家实现的方式不同，产品质量无法控制；另一方面改造成本也较高。一种有效的方案是在现有网络中增加第三方的拨测***，对直放站和室内分布***的信号覆盖质量进行监视，并将拨测***的接口标准统一纳入现在运行的网管监控平台内。
目前拨测***大多采用模拟语音录放技术对移动通信网络的信号覆盖质量进行评估。由于模拟语音的录制和播放都存在失真，所以对移动通信网络信号覆盖质量的评估存在偏差，要获得更好的评估质量，必须采用数字化技术。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种基于数字语音技术的移动通信网络覆盖效果远程拨测方法，采用数字语音技术及远程无线方法对需要拨测的网络区域进行统一有效的监视。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：这种基于数字语音技术的移动通信网络覆盖效果远程拨测方法，该方法的步骤如下：
1)、远端设备中效果监控设备上的CPU通过读取无线调制解调模块获得网络覆盖效果相关参数：位置区域码LAC，小区识别码CI，基站识别码BSIC，广播控制信道频点BCCH Freq，信号强度Rxlev，信号质量Rxqual；
2)、效果监控设备通过比较实时读取的参数和设置参数，判断是否存在异常，如有异常，就主动通过发送告警短消息给近端设备；
3)、近端设备通过发送短消息指令，读取远端效果监控设备上的网络覆盖效果相关参数；
4)、通过小区识别码CI，基站识别码BSIC以及广播控制信道频点BCCH Freq的变化，监测是否存在频繁切换问题；
5)、近端设备拨打效果监控设备的电话号码，效果监控设备自动应答接通后，近端设备先播放一段标准语音，效果监控设备采用数字语音技术把这段标准语音录制在存储器中；近端设备播放结束后，效果监控设备再采用数字语音技术把这段录制的标准语音播放出去，近端设备再把效果监控设备播放过来的这段语音录制下来；近端设备采用感知语音质量评估算法通过比较这段语音与原始语音的区别，获得感知语音质量的评估值来判断网络覆盖的真实通话语音效果。
本发明的两个效果监控设备间相互拨打进行一系列测试，如可以进行单通测试，通过对接收到的数字语音数据进行分析，如果所有数据都小于数字语音数据最大值的四分之一，则判断为单通。
本发明涉及的一种基于数字语音技术的移动通信网络覆盖效果远程拨测方法在领域内具有显著的特点：采用数字语音技术对移动通信网络的信号覆盖质量进行评估，保证了评估的准确性和真实性。数字语音技术的使用对移动通信网络覆盖效果远程拨测***的更广泛应用具有重大的现实意义。
附图说明
图1是本发明的移动通信网络覆盖效果远程拨测***示意图；
图2是本发明远端设备原理框图；
图3是本发明远端设备电源转换单元电原理图；
图4是本发明远端设备语音存储单元电原理图；
图5是本发明远端设备无线调制解调模块电原理图；
图6是本发明远端设备电源切换单元电原理图；
图7是本发明远端设备中央处理单元电原理图；
图8是本发明远端设备备用电池单元电原理图；
图9是本发明远端设备存储单元电原理图；
图10是本发明远端设备实时时钟(RTC)单元电原理图；
图11是本发明远端设备本地串口电原理图；
图12是本发明远端设备的数字语音技术实现原理框图；
图13是本发明远端设备数字语音总线信号时序图；
图14是本发明近端设备PESQ算法模型结构框图；
附图标记：电源转换单元1、语音存储单元2、无线调制解调模块3、电源切换单元4、中央处理单元5、备用电池单元6、存储单元7、实时时钟单元8、本地串口9。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步介绍：
图1是本发明的移动通信网络覆盖效果远程拨测***示意图；该***包括有近端设备和远端设备，近端设备和远端设备通过公用移动网络进行通信。
近端设备主要包括短信网关、服务器和终端。服务器与短信网关采用以太网相连，个人终端与服务器也采用以太网相连；服务器上装有通过短信网关与远端设备通信的服务软件；个人终端上软件通过服务器上的服务软件与远端设备通信。
远端设备就是图1中的效果监控设备，其组成框图如图2所示，主要由电源转换单元1、语音存储单元2、支持待拨测网络的无线调制解调模块(含天线)3、电源切换单元4、中央处理单元(CPU)5、备用电池单元6、存储单元7、实时时钟(RTC)单元8和本地串口9组成；其中无线调制解调模块3与中央处理单元5通过通用异步串口(UART)和同步串行接口(SSP)相连；实时时钟单元8和存储单元7通过I2C总线与中央处理单元5相连；语音存储单元2与中央处理单元5的串行外设接口(SPI)相连；当设备外部电源掉电后，备用电池单元6给设备供电；电源切换单元4提供外部电源和备用电源之间的自动切换；备用电池单元、电源切换单元和电源转换单元组成设备供电***给设备提供统一电源；本地串口9用于软件下载和调试。
图3是电源转换单元电原理图。电源转换单元主要由U8(SP1117-3.3)和C3(10uF/16V)组成，U8(SP1117-3.3)完成把5V电源转换成3.3V电源，给整个***中需要3.3V电源的元器件供电；C3(10uF/16V)起到电源滤波作用，使U8(SP1117-3.3)的输出电压更加稳定。
图4是语音存储单元电原理图。语音存储单元由U3(AT45DB161D)组成，采用闪存(FLASH)技术存储数字语音数据。
图5是无线调制解调模块电原理图。无线调制解调模块主要由J4(80PIN接插件)、V3(BC847)、V4(BC847)、V5(BC847)、U7(MIC29302)、SIM1(SIM卡插座)、L5(LED指示灯)及若干电阻电容组成。J4用于连接无线调制解调器MC75；U7和相关电阻电容组成电源转换电路，把5V转换成4.2V，给无线调制解调器MC75供电，其中PWC(受控于中央处理单元)信号用于开关电源，当PWC高电平时，U7打开，给无线调制解调器MC75供电，当PWC低电平时，U7关闭；V5和L5组成无线调制解调器MC75状态指示电路，用于指示无线调制解调器MC75的当前状态；V3用于产生无线调制解调器MC75的启动信号，当在STARUP(受控于中央处理单元)上有一定宽度的低电平脉冲时就可启动无线调制解调器MC75；V4用于产生无线调制解调器MC75的复位信号，通过M1RST(受控于中央处理单元)可以对无线调制解调器MC75进行复位。
图6是电源切换单元电原理图。电源切换单元主要由J1(外部电源接口)、L1(电源浪涌抑制器件)、D1(普通二极管)、D2(稳压二极管)、D3(稳压二极管)、D4(普通二极管)、D5(普通二极管)、U4(电源转换器件)、L2(电感)、V1(三极管)和一些电阻电容组成。工作原理：当外电源有电时，V1截止，U4的4脚被拉低，U4进入睡眠状态(不工作)，不输出电压；当外电源停电时，V1导通，U4的4脚被拉高，U4进入正常工作状态，输出5V电压。这样就实现了外电源和备用电池电源之间的切换功能。
图7是中央处理单元电原理图。中央处理单元主要由U6(主控CPU LPC2136)、Y1(谐振晶体)、U12(电源监控芯片)、JP1(JTAG仿真器接口)和J7(在应用编程ISP跳线)组成。其中Y1为U6提供运行时钟，U12为U6提供上电复位信号及电源监控。
图8是备用电池单元电原理图。备用电池单元主要由U5(比较器)、V2(三极管)、J5和若干电阻组成。J5是备用电池接口，U5通过电池电压与设定电压比较，来控制V2的导通于否，进而控制电池的充电。
图9是存储单元电原理图。存储单元主要由U10和***电阻电容组成。存储单元采用简单的EEPROM(电可擦写可编程只读存储器)，与中央处理单元中的CPU通过I2C总线通信。
图10是RTC单元电原理图。RTC单元主要由U11(实时时钟芯片PCF8563)、D9(普通二极管)、D10(普通二极管)、VBAT1(纽扣电池)、Y2(谐振晶体)和若干电容组成。其中Y2为U11提供准确的时钟，D9和D10完成主电源和纽扣电池电源的切换，使有电时通过主电源为U11供电，掉电时通过VBAT1为U11供电，使时间信息在掉电时不丢失。
图11是本地串口电原理图。本地串口主要由U9(电平转换芯片MAX3232)、J6和若干电容组成。其中U9把3.3V TTL(晶体管一晶体管逻辑电平)信号转换成RS232电平。
图12是数字语音技术实现原理框图。无线调制解调器MC75的数字语音接口PCM_BUS与中央处理单元CPU的同步串行接口相连，中央处理单元CPU的同步串行接口SPI与FLASH存储器的SPI接口相连。录音过程是中央处理单元CPU把无线调制解调器MC75数字语音接口输出的数据通过SPI接口存储在FLASH存储器中；放音过程是中央处理单元CPU把存储在FLASH存储器中的语音数据通过无线调制解调器MC75的数字语音接口播放出去。
图13数字语音总线信号时序图。数字语音总线信号分别为PCM_FS(帧同步信号)、PCM_CLK(串行时钟信号)、PCM_DOUT(语音数据输出信号)、PCM_DIN(语音数据输入信号)。无线调制解调模块的数字语音接口信号与中央处理单元中主控CPU的同步串行接口SSP相应信号相连，把主控CPU的SSP接口配置成符合图12时序图的模式，即德州仪器公司的同步串行数据帧格式。
图14为PESQ算法的模型结构框图。.wave格式原始语音文件和待测语音文件都通过电平调整及滤波，然后对这两个语音信号进行时间上的校准，并通过听觉变换。这个变换包括对***中线性滤波和增益变化的补偿和均衡。提取出两个失真参数，在频率和时间上总和起来，映射到对主观平均意见分的预测，获得感知语音质量的评估值。
PESQ算法模型基于国际电联2001年2月发布的语音传输质量测量标准ITU P.862规范。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可以根据一些感知标准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，而这些衡量标准又是与人类对语音质量的感受完全吻合的。我们可以购买PESQ算法的实现软件，来完成我们所需要的感知语音质量的评估。
下面结合图1~图14来说明本发明***的实现方法：
1)、效果监控设备(远端设备)上的CPU通过向无线调制解调MC75发送AT^MONI指令获得网络覆盖效果相关参数：位置区域码(LAC)，小区识别码(CI)，基站识别码(BSIC)，广播控制信道频点(BCCH Freq)，信号强度(Rxlev)，信号质量(Rxqual)；其中效果监控设备可以设置在旧的没有监控***的直放站旁边，以达到辅助监控该直放站的功能；效果监控设备也可以设置在大厦的热点区域，以重点监视这些区域的网络覆盖效果；
2)、效果监控设备通过比较实时读取的参数和设置参数(预先存储于CPU的正常参数)，判断是否存在异常(如实时读取的小区识别码与预先设置的小区识别码不同，就可判断为异常)，如有异常，就主动通过发送告警短消息(SMS)给近端设备；
3)、根据预先定义的近端设备和远端设备间的通信协议和参数查询和设置命令，近端设备可通过短消息(SMS)发送查询或设置指令，查询或设置远端效果监控设备上的网络覆盖效果相关参数；
4)、通过监测实时获得的CI，BSIC和BCCH参数的变化，监测是否存在频繁切换(只要CI，BSIC和BCCH任意一个有变化就算1次切换，而频繁切换的定义要视具体应用而定，如有些应用只要有1次以上切换就认为有异常；有些应用可以在规定时间内定一个切换次数门限，如5次，在规定时间内超过5次切换，才认为是频繁切换，判为有异常)；
5)、近端设备可以拨打效果监控设备的电话号码，效果监控设备实现自动应答功能，接通后，近端设备先播放一段标准语音(原始语音)，效果监控设备采用数字语音技术把这段标准语音录制在存储器中；近端设备播放结束后，效果监控设备再采用数字语音技术把这段录制的标准语音播放出去，近端设备再把效果监控设备播放过来的这段语音录制下来，近端设备采用感知语音质量评估(PESQ Perceptual Evaluation of SpeechQuality)算法通过比较这段语音与原始语音的区别，获得感知语音质量的评估值来判断网络覆盖的真实通话语音效果。
6)、两个效果监控设备间也可以相互拨打，来进行一系列测试，如是否单通测试。所谓单通就是一方说话而另一方听不到声音，对于数字语音数据来说，听不到声音就是数值比较小，通过对接收到的数字语音数据进行分析，如所有数据都比较小(如小于数字语音数据最大值的四分之一)，就可以判断为单通。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，如采用现场可编程器件(FPGA)控制数字语音信号，对数字语音数据进行存取。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (3)
1、一种基于数字语音技术的移动通信网络覆盖效果远程拨测方法，其特征在于：该方法的步骤如下：
1)、远端设备中效果监控设备上的CPU通过读取无线调制解调模块获得网络覆盖效果相关参数：位置区域码LAC，小区识别码CI，基站识别码BSIC，广播控制信道频点BCCH Freq，信号强度Rxlev，信号质量Rxqual；
2)、效果监控设备通过比较实时读取的参数和设置参数，判断是否存在异常，如有异常，就主动通过发送告警短消息给近端设备；
3)、近端设备通过发送短消息指令，读取远端效果监控设备上的网络覆盖效果相关参数；
4)、通过小区识别码CI，基站识别码BSIC以及广播控制信道频点BCCH Freq的变化，监测是否存在频繁切换问题；
5)、近端设备拨打效果监控设备的电话号码，效果监控设备自动应答接通后，近端设备先播放一段标准语音，效果监控设备采用数字语音技术把这段标准语音录制在存储器中；近端设备播放结束后，效果监控设备再采用数字语音技术把这段录制的标准语音播放出去，近端设备再把效果监控设备播放过来的这段语音录制下来；近端设备采用感知语音质量评估算法通过比较这段语音与原始语音的区别，获得感知语音质量的评估值来判断网络覆盖的真实通话语音效果。
2、根据权利要求1所述的基于数字语音技术的移动通信网络覆盖效果远程拨测方法，其特征在于：两个效果监控设备间相互拨打进行一系列测试。
3、根据权利要求2所述的基于数字语音技术的移动通信网络覆盖效果远程拨测方法，其特征在于：两个效果监控设备间相互拨打进行是否单通测试，通过对接收到的数字语音数据进行分析，如果所有数据都小于数字语音数据最大值的四分之一，则判断为单通。
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