JP4759230B2 - 品質評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、非介入式通話品質評価システムを対象とする新規なパラメーターに関する。

通信リンクが伝達する信号は、数字化、暗号化や変調などのかなりの変形を受ける傾向があり、また損失の多い圧縮エラーや伝送エラーのために歪む傾向もある。

信号の品質を測定することを対象とする客観的な方法は開発が進行中であり、装置の開発、装置の試験、システム性能の評価に応用されている。

一部の自動化システムの場合、既知信号（基準信号）を、歪が発生しているシステム（試験すべき通信網や他のシステム）により再生し、劣化信号を誘導し、これと基準信号の無歪みバージョンと比較する必要がある。このようなシステムは、“介入式”品質評価システムとして知られている。というのは、試験中、試験対象のチャンネルは、一般的に、実際のトラヒックを伝達できないからである。

逆に、非介入式品質評価システムは、実際のトラヒックをチャンネルによって伝達している状態で、試験コールを必要とせずに使用できるシステムである。

非介入式試験が必要なのは、一部のテストでは試験コールが不可能なためである。もう一つの考えられる理由は、地理的な理由により着信点が多様な上によりわからないからである。さらに考えられる理由は、容量コストが試験対象ルートでは特に高くなるからである。一方、非介入式モニターの場合は、いつでも実際のコールに対処でき、性能に関する有意味な測定を実施できるからである。

公知の非介入式品質評価システムの場合、受信者パネルによって既に評価され、オピニオン平均値（ＭＯＳ）が出ている、歪んだサンプルのデータベースを利用する。

ＭＯＳは、受信者パネルに方向の決まった質問をし、限られた回答選択肢を与えることによってシステムの通話品質に関して平均的な使用者の受信状態を見つけることを目的とする主観的な試験によって得られるものである。例えば、受信品質を定めるために、使用者に“通話の品質”をＢａｄからＥｘｃｅｌｌｅｎｔまでの五段階基準で評価することを求めている。このように、ＭＯＳの場合は、全受信者の評価を平均することによってある特定の状態を計算するものである。

品質評価システムを操作するためには、各サンプルをパラメーター化し、受信者が指摘するＭＯＳの予測を最適化するパラメーターの組み合わせを決定する。国際特許出願公開第ＷＯ０１/３５３９３号（出願番号第ＰＣＴ／ＧＢ００／０４１４５号）には、非介入式品質評価システムに使用する通話サンプルをパラメーター化する一つの方法が開示されている。
国際特許出願公開第ＷＯ０１/３５３９３ 欧州特許出願第０３２５０３３３．６号

本発明は、通話品質評価システムを対象とする改良パラメーターに関する。

即ち、本発明は、品質評価装置に使用するのに好適なパラメーターであって、サンプリング周波数における信号の有声部分から測定した測定値のシーケンスからなるパラメーターをこの信号から発生する方法において、
ａ）上記信号の一部を選択する工程と、
ｂ）この部分について周波数変換を行って、周波数値のシーケンスを与える工程と、
ｃ）ピッチ周波数評価値を発生する工程と、
ｄ）このピッチ周波数評価値に応じて、上記シーケンスの周波数域と中心周波数とをもつ複数の部分を選択する工程と、
ｅ）上記複数の部分それぞれについて平均値を発生する工程と、
ｆ）上記周波数値のシーケンスの一部に関する平均値と、上記周波数値のシーケンスの次の部分に関する平均値との間の差に応じて部分パラメーターを発生する工程と、そして
ｇ）上記工程ａ）〜ｆ）を繰り返し、複数の上記部分パラメーターを与えるとともに、上記複数の上記部分パラメーターに応じて、平均値を発生することによって上記パラメーターを発生する工程とを有する方法。

上記の値のシーケンスの上記部分については、ピッチマークが上記部分に対する中心値に関連するように選択する。

上記周波数変換については、高速フーリエ変換で実施することができる。

ピッチ周波数評価値を発生する工程については、
上記値のシーケンスに関連するピッチマークを使用する工程と、
ピッチマークに関連する値とその直前のピッチマークに関連する値との間にある値の数を、このピッチマークに関連する値とその直後のピッチマークに関連する値との間にある値の数と比較する工程と、そして
上記値の最小数およびサンプリング周波数に応じて上記ピッチ周波数評価値を発生する工程とで構成することができる。

上記ピッチ周波数評価値の調波を表す、上記ピッチ周波数評価値の倍数を発生し、
各部分の波長域が上記ピッチ周波数評価値の半分に実質的に等しく、そして各部分の中心周波数が上記倍数の一つに実質的に等しい周波数であるか、あるいは上記倍数のうち２つの実質的に中間にある周波数に等しい周波数である部分を選択することによって上記周波数値のシーケンスの上記部分を選択するように構成することができる。

また、本発明は、信号に関して、上記請求項のいずれか１項記載に従って発生された複数のパラメーターから発生される品質尺度とこの信号に関連するオピニオン平均値との間の適合をマッピングによって最適化するように電気通信ネットワークにおける通話品質を評価する方法を対象とするマッピング工程を有する品質評価装置の操作方法を提供するものである。

さらに、本発明は、上記請求項のいずれか１項記載のパラメーターを発生する工程と、そして
このパラメーターに応じて品質尺度を発生する工程とを有する電気通信ネットワークにおける通話品質を評価する方法を提供するものである。

以下、例示のみを目的として、本発明のいくつかの実施態様を添付図面について説明する。

図１について説明すると、インターフェース３を介して通信チャンネル２に非介入式品質評価システム１を接続する。このインターフェース３は、モニターされているデータと品質評価システム１との間に必要なデータ変換がある場合には、これを与える。データ信号を品質評価システムによって分析し、得られた品質予測をデータベース４に記憶する。既に分析されているデータ信号に関する詳細も後で参照するために記憶しておく。さらに別なデータ信号を分析し、品質予測を更新し、所定の期間にわたって、品質予測を複数の分析されたデータ信号に関連できるようにする。

また、データベース４には、複数の異なる割り込み点からの品質予測結果を記憶することができる。データベース４については、ユーザー端子５を介してユーザーが遠隔地から問い合わせることができ、データベース４に記憶されている品質予測結果を分析、可視化することができる。

図２は、非介入式品質評価の利用が考えられる割り込み点を示す具体的な電気通信ネットワークを示すブロック線図である。

図２に示す電気通信ネットワークは、世界移動体通信システム（ＧＳＭ）の移動ネットワーク２２に接続したオペレーターネットワーク２０と、第３世代（３Ｇ）移動ネットワーク２４と、そしてインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク２６とで構成する。オペレーターネットワーク２０については、場合によっては遠隔集信装置（ＲＣＵ）３２を介してデジタル市内交換機（ＤＬＥ）３０に接続した本線配盤２８、２８´を介して加入者がアクセスする。デジタル多重交換装置（ＤＭＳＵ）３４、３４´、３４´´によりコールを送り、国際交換センター（ＩＳＣ）３８を介して対応するネットワーク３６に、ボイスオーバーＩＰゲートウェイ４０を介してＩＰネットワーク２６に、ゲートウェイ移動交換センター（ＧＭＳＣ）４２を介してＧＳＭネットワーク２２に、あるいはゲートウェイ４４を介して３Ｇネットワーク２４に送ることができる。ＩＰネットワーク２６は、複数のＩＰルーターで構成するが、図２には一つのルーター４６のみを示す。ＧＳＭネットワーク２２は、複数の移動交換センター（ＭＳＣ）で構成するが、図２には一つのＭＳＣ４８のみを図示する。これらセンターについては、複数の基地トランスシーバーステーション（ＢＴＳ）に接続する。図２には一つのＢＴＳ５０のみを図示する。また、３Ｇネットワーク２４は、複数のノードで構成するが、図２には一つのノード５２のみを示す。

非介入式品質評価については、例えば、下記の点で行なうことができる。
特定の加入者に対するＤＬＥ３０着信コールでは、交換機からの出力を評価することができる。
ＤＭＳＵ３４、３４´、３４´´では、ＤＭＳＵと他のオペレーターとの接続との間のリンクを評価することができる。
ＩＳＣ３８では、国際リンクを評価することができる。
ボイスオーバーＩＰゲートウェイ４０では、ＩＰネットワークとのインターフェースを評価することができる。
ＭＳＣ４８では、ＩＰネットワークへのコールおよびこれからのコールを評価することができる。
ＩＰルーター４６では、ＩＰネットワークへのコールおよびこれからのコールを評価することができる。
メディアゲートウェイ４４では、３Ｇネットワークへのコールおよびこれからのコールを評価することができる。

特定の用途に合わせて、各種の試験方法などを使用でき、ユーザーの必要要件に基づいてコール選択に関する品質の尺度を得ることができる。これらには、異なる試験スケジュールやルート選択がある。あるネットワークに多重評価点が存在する場合には、評価点間の結果を比較することが可能である。これによって、特定のリンクやネットワークサブシステムの性能をモニターできる。加入者が品質低下を認識した場合、その原因は特定の環境や故障と考えることができる。

データベース４に記憶したデータについては、以下のような応用例がある。
ネットワークの状態チェック、
ネットワークの最適化、
装置の仮採用/現地引渡し、
リアルタイム転送、
情報処理相互運用協定のモニター、
ネットワーク障害探索、
ルート上の警告発生、および
移動無線計画/最適化。

図３について、本発明による非介入式品質評価システムの操作方法を説明する。なお、この方法は、汎用コンピュータを制御するソフトウェアによって実行できる。

データベース６０に、多様な範囲の条件および技術を含む、歪んだ通話サンプルを記憶する。これらを受信者パネルによって評価し、公知方法でＭＯＳを得る。従って、各通話サンプルは主観的試験から誘導されたＭＯＳをもつことになる。また、データベース６０は、以下のネットワーク条件および阻害要因、特に移動ネットワークエラー、無音、低符号伝送速度コーデック、ノイズ、コード変換、ボイスオーバーインターネットプロトコル音声（ＶｏＩＰ）、デジタル回線多重化装置（ＤＣＭＥ）の切り落としなどの阻害要因をもつ通話信号を有する。

６１において、各サンプルを予め処理して信号レベルを規格化し、通話サンプルを集信するネットワークにフィルター作用があるならばこれを考慮する。通話サンプルをフィルター処理し、レベルを合わせ、ＤＣオフセットがあるならばこれを除去する。加えた増幅量または減衰量を後で利用するために記憶する。

ステップ６２で、各サンプルにつきトーンを検出し、サンプルが通話やデータであるか、あるいはＤＴＭＦや楽音トーンを含むかを判定する。サンプルが通話でないと判定された場合には、このサンプルを捨て、品質評価装置の操作に使用しない。

ステップ６３で、各通話サンプルに注を付け、通話時間および沈黙/ノイズ時間を求める。これは、有声/無声通話弁別器とともに音声活動検出器（ＶＡＤ）を利用することによって行なう。

ステップ６４で、各通話サンプルに注を付け、一時的/分光学的ピッチ抽出方法を利用して、ピッチサイクルの位置を示す。これによって、ピッチ同期基準でパラメーターを抽出でき、特定の送話者とは無関係なパラメーターを得ることができる。後述する通話パラメーター化の一部として抽出した声道記述子（Ｖｏｃａｌ Ｔｒａｃｔ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒｓ）の場合は、通話ファイルの有声部分から取り出す必要がある。最終ピッチサイクル識別子を利用して、この抽出の境界を求める。ピッチ構造の時間経過による特性の特性化をステップ６５に送り、通話パラメーターの要部を構成する。

パラメーター化ステップ６５については、通話サンプルに存在する歪みに対応する情報を保存した状態で、データの処理量を少なくするように設計する。

本発明の本実施態様では、以下のパラメーターを含む３００以上の候補パラメーターを計算する。
ノイズレベル、
ＳＮ比、
送話者の平均ピッチ、
ピッチバラツキ記述子、
長さバラツキ、
フレーム間内容バラツキ、および
瞬時レベル変動。

声道記述子：
上記に加え、声道パラメーターの各種記述を計算する。声道モデル、瞬時蓋然性バラツキおよび不法シーケンスの全体的な適合度を計算する。個々の声道モデル要素につき時間経過による平均値および統計値についても基本パラメーターとして含める。例えば、国際特許出願公開第ＷＯ０１/３５３９３号を参照。

歪みの識別についてもこれを実施することができるが、本発明を構成するものではないので、ここでは説明しない。なお、詳細な説明については、本出願人の欧州特許出願第０３２５０３３３．６号に記載がある。

本共同発明者は、最近、通話品質評価方法の性能を大きく改善する新規なスペクトルクラリティパラメーターを発明した。

以下、図４ａ〜４ｃおよび図５について、ステップ６３で有声としてマークされた信号の部分からこのパラメーターを発生する場合を説明する。

ステップ１００で、図４ａに示すような信号の部分を選択する。この信号は、特定のサンプリング周波数で測定した測定値のシーケンスからなる。本発明の実施態様では、８，０００Ｈｚの周波数で信号をサンプリングする。図４ｂに、予め抽出し、信号に関連させたピッチマークのシーケンスを示す。ピッチマークＰに関連する測定値が選択された部分の中心になるように５１２個の測定値からなる部分を選択する。次に、この部分にブラックマン・ハリスウィンドウを適用し、ステップ１０２で高速フーリエ変換を行って、図４ｃに概略を示すように、周波数値のシーケンスを出力する。なお、例えば離散フーリエ変換（ＤＦＴ）などの他の周波数変換も同様に使用することができる。

各周波数値の対数を順に計算し、元の信号のレベル（平均）とは無関係な値を算出する。ステップ１０４で、ピッチ周波数評価値を次のようにして発生する。ピッチマークＰとピッチマークＰ＋１との間の周波数値の数をピッチマークＰとピッチマークＰ−１との間の周波数値の数と比較する。この実施態様では、差異は、それぞれ８０及び８１である。最小値を選択し、ピッチ周波数評価値をサンプリング周波数に応じて算出する。従って、この実施態様では、ピッチ周波数評価値は１００Ｈｚになる。このピッチ周波数評価値が通話のピッチを表し、Ｈ０で示す。

ステップ１０６で、ピッチ周波数評価値に応じて周波数値のシーケンスの部分を以下のように選択する。ピッチ周波数評価値Ｈ０の倍数付近に調波（Ｈ１〜Ｈ５）が発生すると考えると、この実施態様では、Ｈ１は２００Ｈｚ付近、Ｈ２は３００Ｈｚ付近、…、にあると考えられる。これらについては、その概略を図４ｃに示す。なお、調波の考えられる周波数値付近で“ピークピッキング”を行うと、より正確な調波周波数を計算することが可能である。

ピッチ周波数評価値の半分の周波数域からなる部分を選択するが、他の短周波数域も使用することができる。選択した部分の中心周波数は、調波の周波数か、あるいは２つの調波の中間にある周波数値のいずれかに等しい。選択部分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇを図４ｃに示す。なお、ピッチ周波数評価値の周波数域の半分に等しい部分の周波数域を使用する場合には、次の選択部分間にスペースはない。

次に、ステップ１０８で、単に各部分の値のシーケンスを合計し、この合計値を該部分の値の数によって割ることによって各部分の平均値を算出する。

次に、最後のステップ１１０で、２つの隣接部分間の差の合計を算出し、使用したピークの数の平均を発生する。本発明のこの実施態様では、パラメーターを発生するために使用した差は、Ｈ２〜Ｈ５に関係する部分および各場合における次の部分に関連する差である。これは、実際には電話周波数帯域幅のため、Ｈ１が一般にフィルター処理によって取り除かれるからである。

このように、ピッチマーク毎にパラメーターを発生する。そして信号の有声部分の全体に関するパラメーターを発生するために、単純平均を発生する。

上記の新規なパラメーターを含むすべてのパラメーターを算出したならば、ステップ６８でマッピング７６を操作する。そして、（データベース６０が与える）通話サンプル毎のパラメーターと各通話サンプルに関連するＭＯＳとの間の最適マッピングを決定したなら、結果として最適マッピングになる特定パラメーターの識別を含む、マッピングの特性化をステップ６９で保存する。

本実施態様では、マッピングは、選択したパラメーターとＭＯＳとの間の線形マッピングであり、最適なマッピングについては、マッピングをステップ６８で操作したなら、各パラメーターの重みとともに使用された一組のパラメーターによってマッピング７６が特性化されるように、線形回帰分析を使用して決定する。

操作を終了した非介入式品質評価装置の動作について、以下、図６に即して説明する。

品質評価装置の操作ステップは、図３に示したステップと同様であり、品質評価装置全体のマッピング操作時に行なう。

ステップ６１〜６４の動作は、図３について説明した通りである。なお、この場合には、一つのサンプルのみを一度に処理する。ステップ７５では、前に保存したマッピング特性７６を使用して、このサンプルのＭＯＳを決定する。

なお、当業者ならば、上記方法は、通常のプログラム可能なコンピュータで実行でき、上記方法を実施するためにプログラム可能なコンピュータを制御する指令を解読するコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り式媒体で与えることできることを理解できるはずである。

また、上記方法を通話信号に具体的に言及して説明してきたが、例えばビデオ信号など他の種類の信号にも適用できることはいうまでもない。

図１は、非介入式品質評価システムの概略図である。 図２は、あるネットワークにおいて考えられる非介入モニター点を示す概略図である。 図３は、本発明の品質評価装置の操作方法を示すフローチャートである。 図４ａ、４ｂ、４ｃは、本発明に従ってパラメーターを発生するための信号処理を示す。 図５は、本発明によるパラメーター発生を示すフローチャートである。 図６は、本発明の評価装置の操作を示すフローチャートである。

符号の説明

６１：レベル合わせ／前処理
６２：トーン検出
６３：有声／無声判定
６４：ピッチ抽出
６５：通話パラメーター抽出
６８：マッピング操作
６９：マッピング特性保存
７５：ＭＯＳの決定
７６：マッピング
１００：信号部分の選択
１０２：ＦＦＴを実施し、周波数値のシーケンスを発生する
１０４：ピッチ周波数評価値の発生
１０６：周波数値のシーケンスの部分の選択
１０８：各部分の平均の発生
１１０：ある部分の平均と次の部分の平均との差を計算する
７５：ＭＯＳの決定

Claims (6)

1. 信号の有声部分をサンプリング周波数でサンプリングして測定されたシーケンスの値に基づき、品質評価装置に使用するのに好適なパラメーターを前記信号から生成する工程を有する電気通信ネットワークでの通話品質の評価方法において、
   （ａ）前記信号の一部を選択する信号選択工程と、
   （ｂ）この信号選択された部分について周波数変換を行って、周波数値のシーケンスを与える周波数値シーケンス付与工程と、
   （ｃ）ピッチ周波数評価値を発生するピッチ周波数評価値発生工程と、
   （ｄ）このピッチ周波数評価値に応じて、前記シーケンスの周波数域と中心周波数とをもつ複数の部分を選択する周波数域選択工程と、
   （ｅ）複数の前記周波数域の選択された部分それぞれについて平均値を発生する平均値発生工程と、
   （ｆ）前記選択された周波数域である各周波数域選択部分の近くの周波数帯に辺り且つ前記各周波数域選択部分の中心周波数の次に高い中心周波数を持つ別周波数域選択部分を近隣部分とすると、前記周波数値のシーケンスの前記近隣部分に関する平均値と、前記周波数値のシーケンスの前記各周波数域選択部分に関する平均値との間の差に応じて部分パラメーターを生成する部分パラメーター生成工程と、
   （ｇ）前記工程（ａ）〜（ｆ）を繰り返し、複数の前記部分パラメーターを与えるとともに、前記複数の前記部分パラメーターに応じて、平均を発生することによって前記パラメーターを発生する工程と
   から成るサブ工程を有し、前記パラメーターに従って音声品質評価を行うことを特徴とする方法。
   
2. 前記選択された一部の信号は、その一部の信号の中心値をピッチマークにして選択する請求項１記載の方法。
   
3. 前記周波数変換が高速フーリエ変換からなる請求項１または２記載の方法。
   
4. ピッチ周波数評価値を発生する工程が、
   ピッチマーク毎に特定される前記周波数値であり、前記周波数値のシーケンスに係るピッチマークを使用し、
   ピッチマークと関係する前記周波数値とそのピッチマークに先行した直前ピッチマークに関係する周波数値との間にある周波数値の第１の数を、このピッチマークに関係する周波数値とこのピッチマークに後行する直後ピッチマークに関係する周波数値との間にある周波数値の第２の数と比較し、そして
   前記第１の数と前記第２の数の最小値と、サンプリング周波数とに応じて前記ピッチ周波数評価値を発生する請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
   
5. 前記ピッチ周波数評価値の調波を周波数の倍数で表して生成し、
   前記周波数域選択部分の周波数帯が前記ピッチ周波数評価値の半分に実質的に等しく、そして前記各周波数域選択部分の中心周波数が前記倍数の一つに実質的に等しい周波数であるか、あるいは前記倍数のうち２つの実質的に中間にある周波数に等しい周波数である部分を選択することによって前記周波数値のシーケンスの前記周波数域選択部分を選択する請求項１〜４のいずれか1項記載の方法。
   
6. 信号に関する複数のパラメーターから発生される品質尺度とこの信号に関連するオピニオン平均値との間の適合をマッピングによって最適化するように電気通信ネットワークにおける通話品質を評価する方法を対象とするマッピング工程を有する品質評価装置の操作方法において、
   （ａ）前記信号の一部を選択する信号選択工程と、
   （ｂ）この信号選択された部分について周波数変換を行って、周波数値のシーケンスを与える周波数値シーケンス付与工程と、
   （ｃ）ピッチ周波数評価値を発生するピッチ周波数評価値発生工程と、
   （ｄ）このピッチ周波数評価値に応じて、前記シーケンスの周波数域と中心周波数とをもつ複数の部分を選択する周波数域選択工程と、
   （ｅ）複数の前記周波数域の選択された部分それぞれについて平均値を発生する平均値発生工程と、
   （ｆ）前記選択された周波数域である周波数域選択部分の近くの周波数帯に辺り且つ前記各周波数域選択部分の中心周波数の次に高い中心周波数を持つ別周波数域選択部分に関し、前記周波数値のシーケンスの前記別周波数域選択部分に関する平均値と、前記周波数値のシーケンスの前記各周波数域選択部分に関する平均値との間の差に応じて部分パラメーターを生成する部分パラメーター生成工程と、
   （ｇ）前記工程（ａ）〜（ｆ）を繰り返し、複数の前記部分パラメーターを与えるとともに、前記複数の前記部分パラメーターに応じて、平均を発生することによって前記パラメーターを発生する工程と
   から成るサブ工程を有した前記請求項１記載の音声品質評価方法に使用するために、さらに、コンピューター読み取り媒体に前記マッピングを保存する工程を有する音声品質評価を行う品質評価装置の操作方法。

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