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两点提升不限距离的公网对讲机在4G网络环境下语音质量

来源:对讲机价格   发布时间:2018-08-30   点击量:464

基于4G模块实现降低功耗

耗电大一直是2G/3G终端的死结,电池容量一再增大,仍然不能保证待机一天。因为在2G/3G网络下,为了防止终端和基站断开链接,公网平台终端都设计为永不休眠,一直与服务器保持频繁的通信,这是导致耗电的根本因素。

而这一问题在4G模块+4G网络情况下有望解决:

1、系统休眠

多数4G模块提供系统休眠机制,休眠情况下,模块耗电会将至最低。

2、网络相应延迟

休眠情况下,模块能否及时被唤醒是关键点,更低的唤醒时间,用户越感知不到休眠。能够解决上面两个问题,就能够极大的延长终端的待机时间,也为用户提供更好的使用体验。

基于4G网络提升语音质量

公网对讲平台的核心指标包括组建立时延、话权抢占时延、语音质量(MOS分)、端到端语音延时等。

MOS分(Mean Opinion Score,平均主观意见分)用于衡量经过通信系统压缩编码传输后恢复语音的“还原度”,包括可懂度、清晰度和自然度,采用5分制打分(5优,4良,3尚可,2差,1劣)。传统PSTN有线电话的语音质量一般定义为MOS 4.0分,2G无线电话的语音质量为MOS 2.5-4分之间,3G移动电话系统采用的语音编解码算法可以达到4分以上。

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而对讲平台架构设计是影响音质指标关键因素,核心点包括:

1、语音编解码算法

语音编解码算法是决定公网对讲平台所能提供的语音质量的根本因素。

EVRC编码广泛使用于CDMA网络。EVRC标准遵循规范TIA IS-127的内容。EVRC编码基于RCELP(松弛码激励线性预测)标准。该编码可以以Rate 1(171bits/packet),Rate1/2(80bits/packet)或是Rate1/8(16bits/packet)的容量进行操作。在要求下,它也能产生空包(0bits/packet)。

但是受限于2G/3G网络带宽,公网对讲平台很多采用EVRC 8K采样变速率编解码来压缩传输的语音数据。但是EVRC半速率(4Kbps)编码其音质较差,MOS分只有3.0分左右。

AMR语音编码是GSM2+和WCDMA的默认编码标准,是第三代无线通讯系统的语音编码标准。GSM-AMR标准基于ACELP(代数激励线性预测)编码。它能在广泛的传输条件下提供高品质的语音效果。

2、语音增强算法

主要包括环境噪声抑制、自适应声学回声消除、自动增益控制、自适应均衡等算法。

在通信过程中语音受到来自周围环境、传输媒介引入的噪声,使接收到的语音信号并非纯净的原始语音信号,而是受噪声污染的带噪语音信号。这里的“噪音”定义为所需语音信号以外的所有干扰信号。

干扰信号可以是窄带的或宽带的、白噪声的或有色噪声的、声学的或电学的、加性的或乘性的,甚至可以是其它无关的语音。由噪声导致的语音质量的下降会使许多语音处理系统的性能急剧恶化。采用语音增强技术进行预处理,可有效地改善系统性能。

3、传输策略

传输延时、抖动、丢包在无线网络环境下是都会,常用的策略有抗抖动处理,丢包隐藏等,但需要在语音延时/抖动与音质之间取得平衡。

在语音抖动处理中主要采用的是抖动缓冲技术, 即在接收方设定一个缓冲池, 话音包到达时首先进入缓冲池暂存, 系统以稳定平缓的速率将话音包从缓冲池中取出、解压、然后播放给受话者。这种缓冲技术可以在一定限度内有效处理话音抖动, 提高音质。

使用抖动缓冲技术的原理,需要处理好延时与抖动的平衡,取两者的平衡点,使缓存器的网络延时保持在一定时间左右。

4、服务器处理机制

服务器信令传输机制优化,优化并发处理等。我们知道4G网络带宽大,传输时延小,所以针对平台架构,要想提升语音质量可以通过如下措施:

调整编解码算法

提升采样率,传统使用的8K采样,可以使用16K或更高。使用现代改良编解码算法,例如3GPP AMR, ITU G.72x语音编码簇等。

语音增强算法

可使用更多的算法来增强,相对于2G/3G模块系统资源和处理器性能,4G模块无论计算速度和可调用的资源都提升了很多,所以可以引入更高效保真的算法来处理语音。

低时延传输

可以利用4G传输时延小的特性,调整语音数据包的传输包的大小,有效降低端到端语音延时。

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