你的手机通话质量怎么样？(141103)

闵应骅

现在的智能手机顶得上1980年代的一台大型计算机。手机的功能包罗万象，但基本的功能还是通话。现在美国有40%家庭只用移动电话，老的交换电话网络逐渐被淘汰，而改用VoIP。非洲用移动电话和固定电话之比是52：1。移动电话大有取代固定电话之势。但是，当我回到乡下老家的时候，这家运营商没信号，那家运营商的信号也很弱，基站在10几里外的山上。当用手机打长途电话，特别是国际电话时，常常发现用固定电话要比用手机好得多，通话质量能保证。常常碰到“现在电话无法接通，请稍后再拨”。风雨声、交通的噪音等使移动电话连接弱化，背景噪音加强。这样的通话质量就无法取代固定电话。2014/10 IEEE Spectrum发表一篇文章，谈提高手机通话质量的五个瓶颈问题，特简要介绍如下。

现在移动公司在设计的时候就不把通话当回事。为了视频和音乐，和小型化，削减了低频。

那么小的麦克风，离你的口越远，噪音就越大。一般用3个麦克风，一个靠嘴进，两个放在反面，比较输入信号就能区别出噪音了。噪音消除算法可能要几秒钟才能识别出噪音，对去掉旁边机器的声音或说话者的嘶嘶声有用，对突发的不规则干扰无能为力。语音回声更难清除。过分压缩语言数据影响语音质量。

很早人们就担心全国到处建基站，投资很大。而且，基站还必须建得足够密，当手机与基站天线之间的距离比较大，或者有阻挡时，信号就变弱，甚至不能覆盖。不过，和有线电话的电话线网比起来，可能投资还是要少。

手机数字化语音频率300~3400赫兹，标准压缩率到12.2kb/s~4.75kb/s之间。低于7.95kb/s就有压缩失真，包括丢掉音节和畸变，譬如响声和颤声。诺基亚的试验表明，当压缩语言数据到每秒5.15Kbits，用户就觉得语言质量从“好”到“一般”。当流量经过骨干网到另一个移动电话时，工程师需要解码再压缩，语音质量就进一步下降。高清晰度（HD）语音采用频率50~7000赫兹。健康人能听到的最低频率是20赫兹，最高频率20000赫兹。但一般地说，300~3400赫兹已经可以转换为可以理解的讲话了。但是，像这些词，fox和socks，Jeff和Jess可能还是不好区分。目前骨干网络还是用标准语音，而不是HD语音标准。为了提高移动电话语音质量：LTE语音（VoLTE）不需要转换语音数据格式，无信息丢失，无疑支持HD语音。当然，LTE传送并不一定提供VoLTE。因为网络繁忙，仍然有包丢失和延迟的情况，所以语音质量还可能时好时坏。

经过底电缆的语音信号可能会更多地被压缩，从而语音质量更不好。目前来看，这种压缩还是不可避免。

   VoLTE设计了一个软件平台，叫IP多媒体子系统IMS，它像警察一样为语音数据和其它时间敏感数据流打开快速通道。IMS给流量规定一个QoS类标志，QCL。如果QCL=1，对99.99%的包在100毫秒以内达到目的地。如果是电子邮件或浏览，则QCL=8或者9，就是说丢包和时延都不是大问题。在2G、3G网络上，已经在许多国家用上了VoLTE。7月份，许多5G运营商也公布商业化VoLTE。如果基于网络的通话质量和线路交换一样好，线路交换网络前途黑暗。当然这还会有一个过程。美国第一大运营商Verizon答应今年底之前用上VoLTE，被称为无线通话的下一个进展。