(57)【要約】音声接続の質のありうるユーザ認識に対する客観的な音声接続測定に関するマップデータを表す連続的分析関数（５１４）を使用した装置（１０）が開示されている。装置（１０）はコンパクトでありかつ安価である。それは単一の集積回路（１８）によって実行されるかまたは単一のプリント回路基板上で実行される。ＣＰＵ（３０）は処理時間はかなり減少される。装置（１０）はユーザ認識評価システム（５１４）の条件で所与の接続のありうるユーザ認識のリアルタイムの評価を得る。装置（１０）は再プログラムが可能であり、より正確なマップデータが得られると更新されうる。
2004526353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気通信ネットワークにおける電話の音声接続における質を評価するための装置であって、装置は、
電話音声接続の少なくとも一つの特性を測定するために作動する測定回路と、
測定回路に接続されたプロセッサとを含み、プロセッサは、少なくとも一つの測定された特性を、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数における独立した変数として使用して、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数に対する解法を計算するために作動し、それによって解法は、電話音声接続の質のありうるユーザ認識の評価である、装置。
【請求項２】
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数は、累積的な可能性分布関数である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数は、電話音声接続が、劣化がないとするユーザの割合を表す第一関数（ＰN）と、電話音声接続が多少の劣化があると認識するユーザの割合を表す第二関数（ＰS）と、電話音声シグナルが多量の劣化を有すると認識するユーザの割合を表す第三関数（ＰM）とを含み、ＰN＋ＰS＋ＰM＝１である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
第一関数は、式ＰN＝ｅｘｐ［−ａ（ｘ−ｃ）ｂ］を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
ａ及びｂは経験的に派生した定数であり、ｃは実質的にすべてのユーザが許容不可能であると認識するノイズレベルを表す、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
第三関数は、式ＰM＝１−ｅｘｐ［−ｄ（ｘ−ｃ）ｃ］を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
ｄ及びｅは経験的に派生された定数であり、ｃは実質的にすべてのユーザが許容不能であると認識するノイズレベルを表す、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
第二関数は、ＰS＝ｅｘｐ[−ａ（ｘ−ｃ）ｂ］−ｅｘｐ[−ｄ（ｘ−ｃ）ｅ］によって特徴づけられる、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
ａ、ｂ、ｄ及びｅは経験的に派生した定数であり、ｃはすべてのユーザが許容不能であると事実的に認識するノイズレベルを表す、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも一つの特性は、パケット交換式ネットワークのＣメッセージノイズ、スピーチの平均出力の大きさ、静かな経路の平均出力の大きさ、エコー経路遅延、エコー経路損失、スピーチひずみ指示器、及びドロップしたフレーム割合からなるグループから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
ネットワークはパケット交換式ネットワークである、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
ネットワークは回線切り替え式ネットワークである、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
測定回路に接続された、ネットワークインターフェイスをさらに含み、ネットワークインターフェイスは、装置とネットワークの間で電話音声接続を確立するよう作動する、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも一つの独立変数を有する少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数を格納するために作動するメモリと、
メモリに接続されたインターフェイス制御回路を含み、インターフェイス制御回路は、改正された少なくとも一つの外部装置から、経験的に派生した数学的関数を受信し、メモリに、改正された少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数を格納するよう作動する、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置を含む回線交換式電気通信ネットワーク。
【請求項１６】
請求項１の装置を含むパケット交換式電気通信ネットワーク。
【請求項１７】
請求項１の装置を含む電気通信交換装置。
【請求項１８】
電気通信ネットワークにおける電話音声接続の質を評価するための方法であって、前記方法は、
電話音声接続を確立するステップと、
電話音声接続の少なくとも一つの特性を測定するステップと、
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数における独立変数として少なくとも一つの測定された特性を使用することによって、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数に対する解法を演算するステップとを含み、それによって解法は電話音声接続の質の起こりうるユーザ認識の評価である、方法。
【請求項１９】
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数はさらに、
電話音声接続が劣化がないとユーザが認識するであろう割合を表す第一関数（ＰＮ）と、
電話音声接続が多少の劣化があるとユーザが認識する割合を表す第二関数（ＰＳ）と、
電話音声接続が多量の劣化があるとユーザが認識する割合を表す第三関数（ＰＭ）とを含み、ＰＮ＋ＰＳ＋ＰＭ＝１である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数は式ＰＮ＝ｅｘｐ[−ａ（ｘ−ｃ）ｂ］とを含み、
ここで、ＰＮは電話音声接続が劣化がないとユーザが認識する割合を表し、ａ及びｂは経験的に派生した定数であり、ｃはすべてのユーザが許容できないノイズのレベルを表す、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数は式ＰＭ＝１−ｅｘｐ[−ｄ（ｘ−ｃ）ｃ］を含み、
ここでＰＭは電話音声接続が多量の劣化を有するとするユーザの割合を表し、ｄ及びｅは経験的に派生した定数であり、ｃは実質的にすべてのユーザが許容できないと認識するノイズレベルを表す、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数は式ＰＳ＝ｅｘｐ[−ａ（ｘ−ｃ）ｂ］−ｅｘｐ[−ｄ（ｘ−ｃ）ｃ］を含み、
ここで、ＰＳは電話音声接続が多少の劣化を有するとユーザが認識する割合を表し、ａ、ｂ、ｄ及びｅは経験的に派生した定数であり、ｃはすべてのユーザが許容不能であると認識するノイズレベルを表す、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
電気通信ネットワークにおける電話音声接続の質を評価するための装置を提供するステップはさらに、装置は少なくとも一つの特性を、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数における独立変数として使用することによって少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数に対する解法を計算するために作動するプロセッサを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
電気通信ネットワークの部分を評価するために装置を使用するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
電気通信ネットワークの部分はサービス中である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも一つの特性は、パケット交換式ネットワークのＣメッセージノイズ、スピーチの平均出力の大きさ、静かな経路の平均出力の大きさ、エコー経路遅延、エコー経路損失、スピーチひずみ指示器、及びドロップしたフレーム割合からなるグループから選択される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２７】
ネットワークはパケット交換式ネットワークである、請求項１８に記載の装置。
【請求項２８】
ネットワークは回線切り替え式ネットワークである、請求項１８に記載の装置。
【請求項２９】
電気通信ネットワークにおける電話音声接続の質を評価するためのプログラム可能な装置であって、
少なくとも一つの独立した変数を有する、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数を格納するよう作動するメモリと、
メモリに接続されたプロセッサを含み、プロセッサは、独立した変数として少なくとも一つの測定された特性を使用することによって少なくとも一つの経験的に派生された数学的関数に対する解法を計算するために作動し、それによって解法は電話音声接続の質の起こりうるユーザの認識の評価であり、
メモリに接続されたインターフェイス制御回路を含み、インターフェイス制御回路は外部装置から、改正された少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数を受けるように適合され、メモリに改正された少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数を格納する、プログラム可能な装置。
【請求項３０】
ネットワークインターフェイスを含み、ネットワークインターフェイスは装置とネットワークとの間で電話音声接続を確立するために作動され、ネットワークインターフェイスに接続された測定回路を含み、測定回路は電話音声接続の少なくとも一つの測定された特性を測定するよう作動される、請求項２９に記載のプログラム可能な装置。
【請求項３１】
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数は式ＰＮ＝ｅｘｐ[−ａ（ｘ−ｃ）ｂ］とを含み、
ここで、ＰＮは電話音声接続が劣化がないとユーザが認識する割合を表し、ａ及びｂは経験的に派生した定数であり、ｃはすべてのユーザが許容できないノイズのレベルを表す、請求項２９に記載のプログラム可能な装置。
【請求項３２】
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数は式ＰＭ＝１−ｅｘｐ[−ｄ（ｘ−ｃ）ｃを含み、
ここでＰＭは電話音声接続が多量の劣化を有するとするユーザの割合を表し、ｄ及びｅは経験的に派生した定数であり、ｃは実質的にすべてのユーザが許容できないと認識するノイズレベルを表す、請求項項２９に記載のプログラム可能な装置。
【請求項３３】
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数は式ＰＳ＝ｅｘｐ[−ａ（ｘ−ｃ）ｂ］−ｅｘｐ[−ｄ（ｘ−ｃ）ｃ］を含み、
ここで、ＰＳは電話音声接続が多少の劣化を有するとユーザが認識する割合を表し、ａ、ｂ、ｄ及びｅは経験的に派生した定数であり、ｃはすべてのユーザが許容不能であると認識するノイズレベルを表す、請求項項２９に記載のプログラム可能な装置。
【請求項３４】
少なくとも一つの特性は、パケット交換式ネットワークのＣメッセージノイズ、スピーチの平均出力の大きさ、静かな経路の平均出力の大きさ、エコー経路遅延、エコー経路損失、スピーチひずみ指示器、及びドロップしたフレーム割合からなるグループから選択される、請求項２９に記載の装置。
【請求項３５】
ネットワークはパケット交換式ネットワークである、請求項２９に記載の装置。
【請求項３６】
ネットワークは回線交換式ネットワークである、請求項項２９に記載の装置。
【請求項３７】
電気通信ネットワークにおける電話音声接続における質を評価するために装置を製造する方法であって、前記方法は、
少なくとも一つのユーザが認識した劣化特性に応じて少なくとも一人のテスト被験者に複数のテストメッセージを聞かせ、各テストメッセージの質を評価させることによってユーザ認識データを経験的に獲得するステップと、
ユーザ認識データを、少なくとも一つの数学的関数としてモデル化するステップを含み、少なくとも一つの数学的関数は、形状を有する二次元の曲線によってグラフ的に表され、曲線の形状は、少なくとも一つの数学的関数において採用された定数の組によって規定され、
定数の組のための値を選択するステップを含み、それによって二次元曲線をユーザ認識データに適合し、それによって少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数を生成し、
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数をコンピュータで実行可能な命令の組に変換するステップと、
コンピュータで実行可能な命令の組で装置をプログラムするステップとを含む、方法。
【請求項３８】
ユーザ認識データを経験的に獲得するステップは、
複数のユーザが認識した欠陥特性を選択するステップと、
音声信号の複数の質特性を選択するステップを含み、質特性の各々はユーザによって認識されかつ述べられたように音声信号の質に影響を与えるステップを含み、
複数の質特性の選択された一つを変えることによって複数の音声メッセージを発生するステップと、
少なくとも一人のテスト被験者に、複数の音声メッセージを聞かせ、複数のユーザが認識した劣化特性に応じて、複数の音声メッセージの質を少なくとも一人のテスト被験者が評価するステップと、
ユーザが認識した複数の劣化特性の各々を複数の客観的特性の各々に定量化するステップとを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
少なくとも一つの特性は、パケット交換式ネットワークのＣメッセージノイズ、スピーチの平均出力の大きさ、静かな経路の平均出力の大きさ、エコー経路遅延、エコー経路損失、スピーチひずみ指示器、及びドロップしたフレーム割合からなるグループから選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
複数のユーザが認識した劣化特性はボリュームレベル、ノイズレベル、スピーチひずみ及びエコーを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
複数のユーザが認識した劣化特性は評価に変換され、各評価は電話音声接続が劣化なし、多少の劣化または多量の劣化を有すると述べるユーザの人数の割合である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数は電話音声接続は劣化がないとするユーザの割合を表す第一関数（ＰN）と、電話音声接続が多少の劣化があると認識するユーザの割合を表す第二関数（ＰS）と、電話音声シグナルが多量の劣化を有すると認識するユーザの割合を表す第三関数（ＰM）とを含み、ＰN＋ＰS＋ＰM＝１である、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
第一関数は、式ＰN＝ｅｘｐ［−ａ（ｘ−ｃ）ｂ］を含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
ａ及びｂは経験的に派生した定数であり、ｃは実質的にすべてのユーザが許容不可能であると認識するノイズレベルを表す、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
第三関数は、式ＰM＝１−ｅｘｐ［−ｄ（ｘ−ｃ）ｃ］を含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
ｄ及びｅは経験的に派生された定数であり、ｃは実質的にすべてのユーザは許容不能であると認識するノイズレベルを表す、請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
第二関数は、ＰS＝ｅｘｐ[−ａ（ｘ−ｃ）ｂ］−ｅｘｐ[−ｄ（ｘ−ｃ）ｅ］によって特徴づけられる、請求項４２に記載の方法。
【請求項４８】
ａ、ｂ、ｄ及びｅは経験的に派生した定数であり、ｃはすべてのユーザが許容不能であると事実的に認識するノイズレベルを表す、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
方法を実行するためのコンピュータで実行可能な命令を有するコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記方法は、
電話音声接続を確立するステップと、電話音声接続の少なくとも一つの特性を測定するステップと、
少なくとも一つの測定された特性を少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数の独立した変数として使用することによって少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数に対する解法を計算するステップとを含む、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項５０】
解法は電話音声接続の質に対するありうるユーザ認識の評価である、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数は式ＰＮ＝ｅｘｐ[−ａ（ｘ−ｃ）ｂ］とを含み、
ここで、ＰＮは電話音声接続が劣化がないとユーザが認識する割合を表し、ａ及びｂは経験的に派生した定数であり、ｃはすべてのユーザが許容できないノイズのレベルを表す、請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数は式ＰＭ＝１−ｅｘｐ[−ｄ（ｘ−ｃ）ｃ］を含み、
ここでＰＭは電話音声接続が多量の劣化を有するとするユーザの割合を表し、ｄ及びｅは経験的に派生した定数であり、ｃは実質的にすべてのユーザが許容できないと認識するノイズレベルを表す、請求項４９に記載の方法。
【請求項５３】
少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数は式ＰＳ＝ｅｘｐ[−ａ（ｘ−ｃ）ｂ］−ｅｘｐ[−ｄ（ｘ−ｃ）ｃ］を含み、
ここで、ＰＳは電話音声接続が多少の劣化を有するとユーザが認識する割合を表し、ａ、ｂ、ｄ及びｅは経験的に派生した定数であり、ｃはすべてのユーザが許容不能であると認識するノイズレベルを表す、請求項４９に記載の方法。
【請求項５４】
コンピュータ読み取り可能な媒体はＤＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ハードドライブまたはコンパクトディスクからなるグループから選択される、請求項４９に記載の方法。
【請求項５５】
方法はコンピュータ読み取り可能媒体に接続された電気通信交換装置によって実行される、請求項４９に記載の方法。
【請求項５６】
電気通信交換装置は電気通信ネットワークの中央オフィスに設置される、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
電気通信交換装置は回線交換式である、請求項５５に記載の方法。
【請求項５８】
電気通信交換装置はパケット交換式である、請求項５５に記載の方法。
【請求項５９】
方法はコンピュータ読み取り可能媒体に接続されたテスト質測定システム（ＴＱＭＳ）によって実行される、請求項４９に記載の方法。
【請求項６０】
方法はコンピュータ読み取り可能媒体に接続されたＯＥＭ装置によって実行される、請求項４９に記載の方法。
【請求項６１】
電気通信ネットワークにおける電話音声接続での質を評価するためにプログラム可能な装置であって、前記装置は、
少なくとも一つの独立した変数を有する、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数を格納するよう作動するメモリと、
メモリに接続されたインターフェイス制御回路とを含み、インターフェイス制御回路は外部装置から、改正された経験的派生したデータを受信するよう適用され、メモリに改正された経験的に派生したデータを格納し、
メモリに接続されたプロセッサとを含み、プロセッサは改正された経験的に派生したデータを使用して少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数を計算し、
かつ独立した変数として少なくとも一つの測定された特性を使用して改正された少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数を計算し、それによって、解法は電話音声接続のありうるユーザ認識の評価である、プログラム可能な装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
【発明の分野】
【０００２】
この発明は一般に電気通信に関し、特に音声の信号の質を評価するための方法及びシステムに関する。
【技術的背景】
【０００３】
電話接続はノイズや、減衰や、ひずみや、混線及びエコーといった形態の劣化(impairment)を常に受けやすい。このような劣化は、加入者ループや周波数領域多重化装置（frequency domain multiplexing equipment)のようなネットワークのアナログ部分で特によく生じる。デジタル送信はこれらの問題の多くを軽減するが、デジタル信号のビットエラーによる、量子化ノイズまたは誤作動のような新しい劣化を導入する。長距離送信のために適用される完全なデジタル送信であっても、典型的な電話接続は多くのアナログ要素を含んでいるため、そこで劣化が生じる。
【０００４】
装置の質の悪い接続、または故障した要素は電話顧客が不愉快な思いをし、また耐えられないと思うような状態を作り出す。質の悪い接続が高い頻度で生じると、顧客はサービスプロバイダまたは監督機関に不平を言うかもしれず、または単にサービスプロバイダを変更する。それゆえ電話接続の質に対する認識は長距離電話サービスの評判及び市場性に影響を及ぼす大きな因子である。
【０００５】
質の悪さに対処するために、サービスプロバイダは電話線、装置の要素または終端間（end-to-end)電話接続に対して客観的な質測定を行う方法を開発してきた。これらの測定はサービスプロバイダが劣化、ピンポイントの弱点要素を判断し、ユーザが質の低下を認識するような欠陥を修正するのに役立つ。ユーザの質に対する認識において極端な故障状態の効果は明らかである。「影響なし」及び「実質的悪化」状態のための容易に認識可能な閾値が存在する。不幸なことに、中間の客観的な質測定に対して、許容可能を表す値と許容不能な音声接続の質との間の明確な区分はない。
【０００６】
親出願において議論された一つのアプローチにおいては、客観的な測定とユーザの認識した質評価との間のマップ(mapping)が生成された。電話接続のための客観的な特性の組のセットが得られた。テスト信号は客観的な特性のセットにおける各要素を変え、客観的な特性の各種組み合わせを変えることによって生成された。各テスト信号は、「劣化なし」、「多少の劣化」または「多量の劣化」を使用した、大きな評価者のグループによって主観的に評価された。これらのデータマップはルックアップテーブルを構成することによって合成された。電話接続の質はこのマップシステムを用いて評価されうる。電話接続のための客観的測定のセットが得られたとき、ルックアップテーブルが、接続のための認識された質レベル評価をネットワークアナリストに提供するために用いることができる。このマップシステムは報告された劣化を分析するための、または展開する前に新しいネットワークプラントまたは装置をテストするための強力なツールである。
【０００７】
しかしながら、上記したアプローチに関連した多くの欠点がある。ルックアップテーブルはマップデータを格納するために使用されうるが、測定を生成するためにリアルタイムの処理を行うことができる装置を提供するためにこのテーブルを使用することは困難である。すべてのマップを含むルックアップテーブルの使用はメモリ要求を実質的に増加させ、法外な量の処理を必要とする。そのような装置のＣＰＵは多数の操作を実行することが要求される。ルックアップテーブルの内容は別々のマップであるため、リアルタイム評価の精度は悪い。
【０００８】
このように、必要なのは、マップテーブルの分析的表示を使用する装置である。言い換えると、データテーブルのマップデータは連続した分析変換としてモデル化される。これはかなりコストを下げ、結果として得られる音声の質評価装置のサイズを減らす。上記したユーザ認識評価システムの点で所与の接続において生じうるユーザの認識のリアルタイムの評価を得るための装置を許容しながら、連続的な数学的関数を使用することによって、ＣＰＵの処理時間はかなり減らせる。最後に、より正確なマップデータが得られたときに、更新されうる再プログラム可能な装置が必要とされる。
【発明の要約】
【０００９】
この発明は、上記したマップテーブルを表す連続的な解析機能を使用する装置を含む。装置はコンパクトで安価である。それは単一の集積回路または単一の印刷回路基板上で実施されうる。ＣＰＵの処理時間はかなり減らされている。装置は上記したユーザ認識評価システムで所与の接続のありそうなユーザ認識のリアルタイムの評価を得る。最後に、装置及びシステムプロセスはより正確なマップデータが得られるように、更新が可能であり、設定パラメータの仕様によって容易に再プログラムが可能である。
【００１０】
この発明の一つの局面は、電気通信ネットワークにおける電話音声における質を評価するための装置である。装置は電話音声接続の少なくとも一つの特性を測定するために作動する測定回路を含む。プロセッサは測定回路に接続され、プロセッサは、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数における独立の変数として、少なくとも一つの測定された特性を使用することによって、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数に対する解法(solution)を演算するよう作動し、それによって解法が電話音声接続の質の起こりうるユーザの認識の評価である。
【００１１】
他の局面において、この発明は電話通信ネットワークにおける電話音声接続の質を評価するための方法を含む。方法は電話音声接続を確立することを含む。電話音声接続の少なくとも一つの特性が測定される。少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数に対する解法が、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数における独立変数として少なくとも一つの測定された特性を使用することによって演算され、それによって解法は電話音声接続の質の起こりうるユーザ認識の評価である。
【００１２】
別の局面において、この発明は電話通信ネットワークにおける電話音声接続の質を評価するためのプログラム可能な装置を含む。装置は少なくとも一つの独立した変数を有する少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数を格納するために作動するメモリを含む。プロセッサはメモリに接続され、プロセッサは、少なくとも一つの測定された特性を独立変数として使用することによって、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数に対する解法を演算するように作動され、それによって解法は、電話音声接続の質の起こりうるユーザ認識の評価である。インターフェイス制御回路がメモリに接続され、インターフェイス制御回路は、改正された少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数を外部装置から受け、メモリに改正された少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数を格納する。
【００１３】
別の局面において、この発明は電話通信ネットワークにおける電話音声接続の質を評価するための装置を製造する方法を含む。方法は、少なくとも一人のテスト被験者に複数のテストメッセージを聞かせ、少なくとも一つのユーザが認識した劣化特性に応じた各テストメッセージの質を評価させることによってユーザの認識データを経験的に獲得することを含む。ユーザ認識データは少なくとも一つの数学的関数としてモデル化され、少なくとも一つの数学的関数は、少なくとも一つの数学的関数において採用された一組の定数によって決定される曲線の形状を有する、二次元の曲線によって生き生きと表される。定数の組に対して値が選択され、それによって、二次元の曲線がユーザ認識データに適合し、それによって、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数が生成されるための定数の組が選択される。少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数はコンピュータ実行可能な命令の組に変換される。装置はコンピュータ実行可能な命令の組でプログラムされる。
【００１４】
別の局面において、この発明は方法を実行するためのコンピュータが実行可能な命令を有するコンピュータ読み取り可能媒体を含む。方法は電話音声接続を確立するステップを含む。電話音声接続の少なくとも一つの特性が測定される。少なくとも一つの測定された特性を少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数の独立した変数として使用することによって、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数のための解法が演算される。発明の追加の特徴及び利点が詳細な説明で述べられ、それにつづいて、部分的にその説明から当業者に容易に明らかであり、またはここに述べた発明を実行することによって認識され、この詳細な説明の後に特許請求の範囲及び添付の図面が続く。
【００１５】
前記の一般的な記載及び以下の詳細な記載は共に単にこの発明の模範的なものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の性質及び特性を理解するための概観またはフレームワークを提供することが意図されている。添付の図面は発明のさらなる理解を提供するために含まれ、この明細書の一部を構成する。図面は発明の原理及び動作を説明するための明細書とともに、発明の各種実施例を例示する。
【好ましい実施例の詳細な説明】
【００１６】
発明の好ましい実施例の詳細が参照される。この発明の例は添付の図面によって例示されている。可能な限り、同じ参照符号は同じまたは同様な部分を言及するために図面全体に使用される。この発明の電話音声接続劣化を評価するための装置の模範的な実施例が図１に示されており、参照数字１０によって一般に指定される。発明に従って、電話音声接続の質のユーザ認識を評価するための装置のためのこの発明は、測定回路に接続されたプロセッサを含む。プロセッサは少なくとも一つの測定された特性を、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数における独立の変数として使用することによって、少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数に対する解法を演算するよう作動する。解法は電話音声接続の質のありうるユーザ認識の評価である。少なくとも一つの経験的に派生した数学的関数は上で述べたマップデータの分析的表示である。その結果、装置はコンパクトでかつ安価である。それは単一の集積回路または単一の印刷回路基板上で実施できる。ＣＰＵ処理時間はかなり減らされている。装置は、上記したユーザ認識評価システムで所与の接続における、ありうるユーザ認識のリアルタイムな評価を得る。最後に、装置は新しいパラメータを特定することによって再プログラムが可能であり、装置はより正確なマップデータが得られるにつれて方針が可能である。これらのパラメータは数学的関数を規定する係数である。別の実施例において、係数は、係数を生成するために揮発性のあるメモリにおいて別の組のパラメータで作動する処理ルーティンを含むことによって、オンボード処理を使用して変化される。
【００１７】
ここで実施例とされ、図１に示されているように、この発明に従う電話音声接続の質のユーザ認識を評価するための装置１０の図的表示が開示されている。装置１０は装置１０をネットワークの電話線に接続するための電話線インターフェイス１２を含む。ある実施例において、インターフェイス１２はＲＪ−１１電話ジャックによってネットワークとインターフェイスするのに適合している。インターフェイス１２はリレー１４に接続される。リレー１４はインターフェイス１２から受信した信号をＤＴＭＦ１６、ＰＣＭコーデック１８、電話進行検出器２０及び音声検出器２２に分配する。上記リストした要素の各々は内部でシステムバス２４に接続されている。装置１０はプログラム可能なカウンタ／タイマ回路２６を含んでもよい。システムバス２４は、コンピュータインターフェイス回路２８、プロセッサ３０及びメモリコントローラ３６にまた接続されている。メモリコントローラ３６はメモリ３４に接続され、メモリ３４はコンピュータが実行可能な命令を格納するために使用される。電話線インターフェイス１２は任意の適切な形式であってよいが、例として、インターフェイス１２は接地の問題を防ぐために、絶縁変圧器に接続されたモトローラＭＣ３４０１ＯＰのような集積回路を含む。ネットワークからの信号はインターフェイス１２によって正しいフォーマット及び振幅を有する信号に変換される。インターフェイス１２は最適な信号レベルを提供するためにバッファ増幅器と調整ポテンショメータを含んでもよい。
【００１８】
ＤＴＭＦ（dual tone multi-frequency）トランシーバ１６が電話ネットワークに関連した可聴音を発生し、かつ、検出するために作動する。ＤＴＭＦ１６はインターフェイス１２に接続された電話線を介して呼び出しを開始するためのＤＴＭＦダイアルトーンを発生する。ＤＴＭＦ１６はインターフェイス１２を介して電話線から受信したＤＴＭＦトーンを検出する。
【００１９】
ＰＣＭコーデックトランシーバ１８は、標準デジタル化計画を使用して、音声周波数を３００−３３００Ｈｚ周波数帯に限定する。コーデック１８はμロー圧伸計画(μ law companding scheme)を使用して、アナログ音声メッセージのＡ／Ｄ変換を実行する。アナログ波形をサンプリングするときは、大きな振幅は小さい振幅に対して圧縮され、８ビットデジタル語内で１２ビットに等価な精度を提供する。コーデック１８によって生成された８ビット語は、メモリ３４のＲＡＭ部のまたは、プロセッサ３０のメモリに格納されうる。一つの実施例において、コーデック１８は製品番号ＥＴＣ５０５６を有するＳＧＳトムソンまたはナショナルセミコンダクタ会社によって製造された半導体ＩＣまたはその相当品を含む。
【００２０】
電話進行検出器２０は、装置１０に供給される電話進行情報を連続的にモニタするよう作動される。検出器２０は電話進行情報の基本的なエネルギのほとんどが存在する特定の周波数帯域（例えば３００−６３０Ｈｚ）に合わされる。ダイアルトーン、折り返し電話、ビジーまたはファーストビジー(fast busy)のような入来信号の持続期間は記録される。検出器２０は興味のある周波数帯をモニタし、オンアンドオフ時間の持続期間を探し、検査した信号を上記したトーンの一つとして分類する。
【００２１】
音声検出回路２２は、７５０Ｈｚから４ＫＨｚの間の帯域における信号を検出するために標準の演算増幅器回路を使用して製造される。音声波形が検出されると、この周波数帯内の出力は増幅され、コーデック１８によってデジタル信号に変換される。音声検出は、テストメッセージがメモリ３４から検索され、電話接続を介して送信されるために、コーデック１８によってアナログ信号に変換されるよう、応答をトリガーしてもよい。
【００２２】
さらなる実施例において、多くの異なるフィルタ上で出力／無出力を示す検出器の出力が電話進行コントローラ及び音声検出回路２２のために述べられた機能を完成する。米国特許第５，２４１，５８４号がこの要素のより詳細な説明のためにその全文が十分述べられるようにここに参照のより引用する。
【００２３】
プログラム可能なカウンタ／タイマ２６は、装置１０において要素によって要求されるように、各種周波数のタイミング信号を提供する任意の適した形式であってもよい。タイミングクリスタル（timing crystal)はプログラム可能なカウンタ／タイマ２６に接続されている。カウンタ／タイマ２６によって生成されたすべての周波数はタイミングクリスタルによって発生された基本の周波数と同期される。プログラム可能なカウンタ／タイマ２６はバス２４によって提供されるシステムクロック信号を発生し、プロセッサ３０によって使用される。
【００２４】
メモリ３４は適切な任意の形式であってもよいが、例として、データ処理及びデータＩ／Ｏにおいて使用される読出し／書き込みランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）プロセッサ３０及びコープロセッサ３２によって使用される装置１０のプログラム命令を格納するための消去可能な読み出しオンリーメモリを含む。プログラム命令を格納するために使用するメモリは、ＤＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ハードドライブ、コンパクトディスクまたは任意のコンピュータ読み取り可能媒体を用いて実行されうる。メモリコントローラ３６はバス２４上の装置１０における各種要素からの要求を制御する。
【００２５】
コンピュータインターフェイス２８は、外部装置１００と通信するために適合される。メモリ３４に格納されたプログラム命令は、外部装置１００からダウンロードされる新しい命令で部分的に置き換えられるかまたは完全に置き換えられうる。より多くの研究がなされると、メモリ３４に格納される命令を定式化するために使用される経験的なデータは時代遅れになるかもしれない。そうであれば、装置１０は中央位置に戻り、最新の経験データを表す命令で再プログラムされる。別の実施例において、装置はキーボード（図示なし）を介して、新しいデータを単に入力することによって再プログラムされうる。この実施例においては、経験的なマップデータは累積的な可能性分布関数の形状をとるように使用された定数の形状をとる。装置１０を再プログラムするために、分野のオペレータは定数の新しい組を入力するだけでよい。累積的可能性分布関数の性質は、以下により詳細に議論される。
【００２６】
ある実施例において、プロセッサ３０はインテルによって製造された８０４８６ＩＣのような８ビットの半導体チップを使用して実行される。プロセッサ３０によって実行される計算は大きな処理能力を要求しないため、これで十分である。このように、この発明は市場において最も低いコストの要素を用いて実行されうる。しかしながら、当業者は１６ビットまたは３２ビットマシンが速度、コスト及び他の設計条件に応じてプロセッサ３０を実行するために使用されうるということを認識する。当業者は、プロセッサ３０が特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を用いて実行されるということを認識するであろう。別の実施例において、プロセッサ３０は、４ビットプロセッサを用いて実行される。この代わりの実施例において、プロセッサ３０は受信した信号の記録を制御及び実行するだけであるため、より小さい能力で可能である。記録は外部ホストプロセッサ１００に送信される。このアプローチの一つの利点はデータ解釈ソフトウエアが容易に変更できることである。上記した第一実施例においては、係数を再計算するための処理ルーティンが含まれていなければ、メモリ３４に置かれたファームウエアが、変更されねばならない。
【００２７】
ここで実施され、図２に示されているように、電話質測定システム（ＴＱＭＳ）環境２００において使用されている装置１０の例が開示されている。この実施例において、装置１０は、ＴＱＭＳパーソナルコンピュータプラットフォーム２０２内でマザーボード２０４に接続された回路基板として実行される。装置１０は、ＴＱＭＳプラットフォーム２０４に渡されるネットワーク上で受信された信号の記録を可能にするネットワーク２０６に接続される。ネットワーク２０６は回線交換式ネットワーク、パケット交換式ネットワークまたは両方を含むハイブリッドであってもよい。ネットワーク２０６は顧客２０８に接続されている。この例において、顧客２０８は苦情を訴えるかまたは新しい顧客であってもよい。図１に戻って、プロセッサ３０は、インターフェイス１２及びＤＴＭＦ１６に対して顧客２０８と音声接続を確立するよう指示する。続いて、メモリ３４に格納された記録されたメッセージが、コーデック１８によってアナログ信号に変換される。メッセージは、顧客に対して、メッセージプロンプトに対して各種方法で応答するよう指示し、それによって音声サンプル及び静かな経路(quiet channel)サンプルを得る。音声サンプル及び静かな経路サンプルから、装置１０は、パケット交換ネットワークのＣメッセージノイズ（C-message noise)、スピーチの平均出力の大きさ、静かな経路の平均出力の大きさ、エコー経路遅延、エコー経路損失、スピーチひずみ指示器及びドロップしたフレーム割合のような、客観的特性の測定を得ることができる。プロセッサ３０は、経験的に派生した数学的関数に対する解法を計算するために、メモリ３４に格納された経験的に派生した数学的関数の独立した変数として、客観的測定を使用する。装置１０は、音声接続が、劣化無し、多少の劣化及び多量の劣化を有すると見なすユーザの割合の評価を含む、ありそうなユーザの認識をＴＱＭＳ２０２に提供する。ある実施例において、装置１０はすべての処理を実行し、その結果を外部装置１００に送信する。この実施例は、この発明の方法によって実現された処理効率によって可能となる。ルックアッププロセスは、数学的関数を評価するのに使用される少ないパラメータを検索するために縮小される。現行モデルは、メモリ３４に差し替えパラメータを書くことによって変更される。代わりの実施例において、ＰＣマザーボード２０４及びその上にあるメモリ、装置１０によって捕獲された記録の目的地である。このように、代わりの実施例においては、ＰＣ２０４は図１において描かれた外部装置１００を表す。
【００２８】
ここで実施例として図３において示されるように、顧客敷地環境（customer premise environment)３００内でＯＥＭ装置として使用される装置１０が開示されている。この例のＯＥＭ装置１０はネットワーク３０２に物理的な接続を提供するために、顧客の敷地でＲＪ−１１ジャックにプラグ接続される。ネットワーク３０２は、ＬＯＣ＃Ｎを介して、複数のネットワーク顧客ＬＯＣ＃１、ＬＯＣ＃２に接続される。このシナリオにおいて、顧客はある電話番号に呼び出したとき許容可能なサービスを受けるが、他へ電話すると許容できないサービスを受けるかもしれない。ＯＥＭ装置１０はこれらの電話番号、またはその問題のための任意の適した番号を呼び出すようプログラムされうる。ＯＥＭ装置１０は、分析者に、故障しているネットワーク３０２の部分を正確に定めるのを許しながら、各接続のためのユーザ認識データを得るために上記のように作動する。
【００２９】
図４に示されここで実施例とされているように、中央オフィス環境４００において使用中の装置１０の例が開示されている。この例では、装置１０は中央オフィススイッチ４０２内の回路基板の上に配置された単一のＩＣ（マイクロプロセッサまたはＡＳＩＣ）として実行される。代わりに、装置１０はスイッチ４０２に接続された印刷回路基板として実行される。スイッチ４０２は中央オフィス地区ネットワーク４０４、及び／または長距離ネットワーク４０６に接続される。この応用は、中央オフィススイッチ４０２がスイッチ４０２によって行われる任意の音声接続の質のユーザ認識の評価を得ることを許容するため、強力である。装置１０は、スイッチ４０２に、接続の特性が値の客観的な割り当てによって少なくとも一つの劣化に関して、劣化なし、多少の劣化及び多量の劣化を有しているという、ユーザの割合を提供する。割合の合計は１００パーセントに等しくならなければならない。例えば、テストにおける接続はユーザの１０パーセントが劣化なしと判定し、ユーザの８５パーセントが多少の劣化があると判定し、５パーセントが多量の劣化があると判定されるかもしれない。装置１０は新しいプラント、またはネットワークの既存の部分のいずれかをテストするために使用されうる。
【００３０】
図５において示され、ここで実施例とされるように、音声質評価装置１０を製造するための方法を示すフローチャートが開示されている。米国特許出願番号０９／２２０，７３３が、ステップ５０２−５１２のより詳細な説明のために、あたかもその全体が述べられているように、ここに参照により引用される。
【００３１】
ステップ５０２において、ユーザの認識した特性は、電話音声接続において明示されるであろう音声劣化の多様さを広く特徴づけるために選択される。テスト被験者(subject)は、音声接続を、テスト被験者が劣化の存在を検出することができなかったときは「劣化なし」と評価するよう指示される。テスト被験者は、もし劣化が存在し、それに気づいたときは、「多量の劣化」と評価するよう指示される。テスト被験者はもし劣化の程度が両者の間のどこかであると判定したときは「多少の劣化」と評価するよう指示される。
【００３２】
主観的なユーザの認識した特性は客観的な特性と同点でなければならない。ステップ５０４において、音声接続の客観的な質特性が選択される。客観的な質特性は、測定されうる音声接続特性である。それらは、パケット交換ネットワークにおける、Ｃメッセージノイズ、スピーチの平均出力の大きさ、静かな経路の平均出力の大きさ、エコーパス遅延、エコーパス損失、スピーチひずみ指示器及びドロップしたフレーム割合を含む。
【００３３】
ステップ５０６において、複数のテストメッセージが発生される。各テストメッセージは、（パケット交換環境における）Ｃメッセージノイズ、スピーチの平均出力、静かな経路の平均出力、エコーパス遅延、エコーパス損失、ひずみまたはドロップしたフレームの異なる組み合わせを有する。
【００３４】
ステップ５０８において、主観的なテスト被験者は、各メッセージを評価するのに慣れている。各評価者は一連のテストメッセージを聞き、テストメッセージは使用中のネットワークにおいて存在する電話において受信され、「なし」、「多少」、または「多量」標準に従って各々を評価する。ステップ５１０において、ステップ５０８において発生したユーザ認識データは収集され、ステップ５１２で定量化され、それによって客観的に測定された音声接続特性の各間隔(interval)に対する、なし、多少及び多量劣化というユーザレポートの割合を要約したデータテーブルを生成する。
【００３５】
ステップ５１４において、マップデータが連続的解析変換としてモデル化される。Ｐｍは、所与の音声接続が多量の劣化を有しているとして特性付けられると判定する、ユーザのありうる割合として規定される。Ｐｎは所与の音声接続が劣化を有しないとして特性づけられると判定するユーザの割合として規定される。Ｐｓは所与の音声接続が多少の劣化を有するとして特性付けられると判定するユーザの割合として規定される。
【００３６】
Ｐｍはスムースな累積的可能性分布関数としてモデル化され、この関数は最もよい測定結果に対して値ゼロ（０）をとり、測定された結果が悪くなるにつれて一（１）に漸近する値をとる。滑らかな累積的可能性分布関数は数学的関数によって表現される“ｓ”曲線の形状をとり、次の数学的関数によって表現される。
【００３７】
Ｐｍ＝１−ｅｘｐ[−ａ（ｘ−ｃ）ｂ]        （１）
Ｐｎは最もよい測定結果に対して一（１）の値をとり、測定結果が悪くにつれてゼロに漸近するよう減少する値をとる、滑らかな累積的可能性分布関数としてモデル化される。滑らかな累積的可能性分布関数は数学的関数によって表現される逆“ｓ”の形をとり、次の数学的関数によって表される。
【００３８】
Ｐｎ＝ｅｘｐ[−ｄ（ｘ−ｃ）Ｃ]        （２）
Ｐｓはその最大値がＰｎ及びＰｍ曲線に対して設定された極端な点の間のどこかをとるときの正規分布である。式（１）及び（２）の結果、
Ｐｓ＝１−（Ｐｎ＋Ｐｍ）      （３）
Ｐｓ＝ｅｘｐ[−ａ（ｘ−ｃ）ｂ］−ｅｘｐ[−ｄ（ｘ−ｃ）ｃ]      （４）
図６は式Ｐｎ、Ｐｍ及びＰｓのために曲線のプロットである。参照番号６０２は式（１）のプロットである。参照番号６０４は式（２）のプロットである。参照番号６０６は式（３）のプロットである。
【００３９】
図５のステップ５１６を参照して、式（１）、（２）及び（４）は解析的及び発見的なデータ適合ルーティンを使用することによってデータテーブルにおいて経験的なデータに対して適合される。これらのルーティンは客観的な測定された特性は非常によいから非常に悪いへ変化するにつれて、Ｐｎ＝１からＰｍ＝１まで遷移の所望の連続的な表現を生成する。ステップ５１６において使用されたようなデータ適合ルーティンは当業者によく知られている。本質的に、式（１）及び（４）のａ，ｂ及びｃ、式（２）および（４）のｃ，ｄ及びｅは図６の曲線６０２、６０４及び６０６の形状を制御する定数である。これらの定数は使用する前に装置にプログラムされる。上記で議論されたデータ適合ルーティンは定数ａ、ｂ、ｄ及びｅを選択し、それによって、Ｐｎ、Ｐｍ及びＰｓのための経験的に派生した数学的関数を得る。定数“ｃ”は劣化に対する不平があるはずがないと期待される客観的測定の値である。たとえば、客観的測定が、Ｃメッセージノイズであり、ｘ＝ｃ＝５ｄＢｒｎｃに設定されたとき、接続の劣化がないと見なすユーザの割合は１００パーセントに近くなるであろう。このように、ｘは独立変数である。測定された客観的特性は式（１）、（２）及び（４）に組み込まれ、なし、多少及び多量の分類のためのユーザ割合の評価が演算される。
【００４０】
別の実施例において、ステップ５１６は処理ルーティンを含むことによってオンチップで実行される。処理ルーティンは係数ａ−ｅを計算するために揮発性メモリに書かれた経験的なデータを使用する。
【００４１】
ステップ５１８及び５２０において、Ｐｎ、Ｐｍ及びＰｓの経験的に派生した数学的関数はコンピュータ実行可能な命令に変換され、装置にロードされる。「コンピュータ実行可能な命令」という文言は、マイクロプロセッサまたは別の計算装置、プログラム可能なロジックアレイまたはＡＳＩＣの回路を構成するものためのプログラム命令を含むと解釈されるべきである。ローディングステップはＤＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ハードドライブまたは他の情報保持装置のような、任意のメモリ装置への書き込み命令をカバーすると解釈されるべきである。ゲートアレイまたはプログラム可能なロジック装置における他の構造を構成するものもカバーすると解釈されるべきである。
【００４２】
当業者は、ステップ５０２から５１２は予備のステップであると認識するであろう。ステップ５１４において得られるコンパクトに規定された関数はステップ５０２から５１２において得られるデータを表す。
【００４３】
当業者にとって発明の精神及び範囲から離れることなく、この発明に対して各種修正及び変形がなされうることは明らかである。このように、この発明は添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内に入る限り、この発明の修正及び変形をカバーすることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明に従う音声質評価装置の図的描写である。
【図２】電話質特性システム（ＴＱＭＳ)において使用される音声質評価装置の例である。
【図３】顧客の敷地にあるＯＥＭ装置として使用される音声質評価装置の例である。
【図４】中央オフィス環境において使用される音声質評価装置の例である。
【図５】この発明の音声質評価装置を製造するための方法を示すフローチャートである。
【図６】経験的に派生した数学的関数のプロットである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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