EVS技術，全稱為Enhanced Voice Services，是一種增強型的語音服務技術。隨著LTE技術的發展，各大運營商都在積極部署和升級已有的基站，來完善LTE網絡，從而為用戶提供更優質的服務，滿足用戶對通信業務的需求。在這些技術中，VoLTE（Voice over LTE）利用LTE網絡高帶寬、低時延的特點，可以實現高品質語音及視頻通話，受到廣泛關注。

這種高品質的通話是如何實現的呢？實驗數據表明，人類講話的頻率范圍是50Hz到12,000Hz，而人耳的聽力范圍為20Hz到20,000Hz。在2G網絡時代，傳統的通話技術AMR傳輸的音頻范圍較窄，約為300Hz到3,400Hz，一般在12.65kbps的比特率下運行，因此語音傳輸的質量有限，高頻部分在傳輸過程中被壓縮。在LTE網絡中，VoLTE采用了AMR-WB編碼，將通話的頻率范圍擴大到50Hz-7,000Hz，可以使用23.85kbps的比特率，擴展出的頻率范圍使得在通話中傳輸的語音質量得到了很大的改善。在2012年8月，首個VoLTE網絡開始部署，至今已經有多個國家的運營商部署了VoLTE網絡。

而隨著新技術的發展，人們希望能夠實現完全真實的通話傳輸，EVS技術應運而生。與傳統的AMR-WB相比，其采樣速率和編碼的比特率有所不同，編碼器可以在全帶寬（FB）、超寬帶（SWB）、寬帶（WB）和窄帶（NB）分別以48kHz、32kHz、16kHz、8kHz的頻率進行采樣。而解碼器也分別以相應的速率進行解碼。對于信號帶寬低于輸入采樣頻率的一半的情況，信號被抽取到（8,16,32 kHz）組中最可能的情況進行采樣，該采樣率大于信號帶寬的兩倍。編碼的比特流的速率可在5.9/7.2/8.0/9.6/13.2/16.4/24.4/32.0/48.0/96.0/ 128.0kbit/s這些速率中靈活選擇（對應方式如表1）。

同時還提供了與AMR-WB的互操作模式，共有9種速率：6.6/8.85/12.65/14.25/15.85/18.25/19.85 /23.05/23.85 kbit/s。

表1 編碼比特速率與信號帶寬是否支持的對應表格

在這樣的采樣速率下，時延變得十分重要。編解碼器的時延主要由輸出信號的采樣速率決定。輸入信號使用20ms幀進行處理，對于寬帶、超寬帶和全帶寬的輸出，整體算法延遲為32ms。它由一個20ms的幀，編碼器側的輸入重采樣濾波器延遲0.9375 ms，編碼器預讀為8.75 ms，解碼器側的時域帶寬擴展為2.3125 ms。對于窄帶解碼器的輸出，使用復雜的低延遲濾波器組，解碼器延遲減少到重采樣所需的1.25 ms，導致總算法延遲為30.9375 ms。

EVS編碼器概述

EVS編解碼器采用混合編碼方案，它結合了基于ACELP（代數碼激勵線性預處理）的線性預處理（LP）編碼技術，對于主要的語音信號，會采用變換編碼的方式，而對于其他通用內容以及無效信號，使用VAD / DTX / CNG（語音活動檢測/不連續傳輸/柔和噪音生成）等技術進行操作。 EVS編解碼器能夠在這些不同的編碼模式之間進行切換，而不會產生人工影響。EVS編解支持基于ACELP編碼規范的5.9kbps窄帶和寬帶可變比特率（VBR）操作，還提供了用于AMR-WB可互操作的編碼和解碼。除了感知優化的波形匹配之外，編解碼器還為某些頻率范圍的設立了參數表示。這些參數的表達構成了編碼帶寬擴展或噪聲填充策略。

圖（1）編碼器的簡易模塊圖

輸入信號和信號帶寬命令行參數一起輸入到信號重采樣模塊，用于校正兩者之間的不匹配。處理過的信號進入到信號分析模塊，在這里系統會決定采用何種編碼策略。這三種策略分別是基于ACELP的線性預處理策略，頻域編碼策略，非活動信號編碼（無效信號編碼及柔和噪音生成）策略。在一些操作模式中，信號分析步驟包括一個閉環決定，以確定哪個編碼方法導致的失真程度最低。在每個編碼塊中，進一步細化信號分析以獲得與特定編碼塊相關的參數。對于每個20ms幀，編碼模式的信號分析和子序列決定是獨立執行的，并且在每一幀的基礎上可以進行不同模式之間的切換。在切換實例中，在編碼模式之間交換參數以確保切換盡可能無縫，并且在這種情況下有時采用閉環方法。此外，在幀的邊界上的信號可以在不同帶寬或比特率之間進行切換。信號分析和其他所有模塊可以得到命令行參數，如比特率，采樣率，信號帶寬，DTX是否激活等。

基于線性預測的操作，輸入信號被分為高頻帶和低頻帶路徑。兩者之間的截止頻率由編解碼器的操作模式（帶寬和比特率）確定。每20ms幀執行線性預測系數估計。在一個幀內，根據比特率建立幾個內插點，并將最佳內插發送到解碼器。使用不同的量化方案進一步分析和量化線性預測殘差，這取決于殘差的性質。對于5.9kbps VBR操作，采用符合設計約束的附加低速率編碼模式。信號的高頻部分用幾個不同的參數表示來表示。用于該表示的參數作為比特率和剩余量化策略的函數而變化。傳輸的參數包括一些或全部頻譜包絡，能量信息和時間演進信息。可以配置基于LP的內核，使得線性預測系數和殘余量化都可以與AMR-WB解碼器互操作。為此，LP系數估計，參數HF表示和殘余量化的配置與AMR-WB的配置相似。對于AMR-WB可互操作的操作模式，則使用與AMR-WB量化器相同的碼本。

執行頻域編碼時，可以將編碼塊設想為分為控制層和信號處理層?？刂茖訄绦行盘柗治鲆垣@得信號處理層的幾個控制和配置參數。時頻變換基于修正離散余弦變換（MDCT），并提供自適應時頻分辨率。控制層導出幀中信號能量的時間分布的度量，并控制變換。根據比特率信號類型和操作模式，使用各種直接和參數表示量化MDCT系數。

對于非活躍信號的編碼。當編解碼器在不連續傳輸（DTX）模式下操作時，信號分類器被系統確定為背景噪聲組成的幀選擇DTX模式。對于這些幀，信號的低速率參數指示不會比每8幀（160ms）更頻繁地發送。在解碼器中使用低速率參數表示用于舒適噪聲生成（CNG），并且包括描述背景信號的頻率包絡的參數，描述總能量的能量參數及其時間演化。

EVS解碼器概述

解碼器接收所有量化參數并產生合成信號。因此，對于大多數EVS編碼器所進行的操作，它是一個由量化值到索引的逆操作。而對于AMR-WB互操作的解碼，使用AMR-WB碼本執行索引查找，并且解碼器會被配置為從AMR-WB比特流生成改進的合成信號。

對于帶寬擴展和噪聲填充區域，除了解碼的參數數據之外還使用來自編碼區域的估計，以產生這些頻率區域的信號。EVS編解碼器包括幀丟失隱藏算法。對于所有編碼模式，外推算法就是估計丟失幀中的信號。對于基于LP操作的解碼，其主要操作是對最后接收的殘差和LP系數進行評估。對于頻域解碼的主要操作，是在某些情況下，把最后接收的MDCT系數外推，并且另外產生的時域信號。這種時頻信號是從最后接收到的有效幀到丟失幀的平滑演進時間來確保。通過這兩種方式，一旦幀丟的失被恢復，即接收到第一個有效幀，則編解碼器存儲器被更新，并且把有效幀到丟失幀的邊界的不匹配降到最低。而對于持續丟幀的情況，信號會被歸為背景噪聲或將能量減小，而當不能執行這些合理的外推操作時將最終被靜音。

EVS編解碼器還包括“信道感知”模式，其可以用于在VoIP系統中的分組丟失狀況下改善性能。在信道識別模式中，當前語音幀的部分副本（輔助幀）在未來的語音幀（主幀）上搭載，而不會增加主幀和輔助幀的總比特率。如果當前幀丟失，則可以通過輪詢去抖動緩沖區來檢索其部分副本，以實現更快且更好地從丟包恢復。

測試需求

通過前文對于EVS使用的各項技術的簡單介紹，為了從多方面考察EVS終端的能力，需要從以下的幾個方面對終端進行測試。與使用AMR-WB的VoLTE高清語音相似，我們需要對終端的編解碼、切換以及一些特定場景下的音質進行評估。

基本通話功能測試

EVS編碼不同速率測試

EVS與AMR-WB互操作性測試

網絡損傷測試

EVS語音與數據業務并存測試

EVS不同速率切換測試

衰落（Fading）測試

對于通過這些測試的終端，在各個場景下的通話音質將得到保障。用戶使用語音通話時，會感受到通話音質的提升。對于終端廠商來說，具備EVS通話能力將成為終端的一個新的賣點，增強產品在市場上的競爭力。對于運營商來說，EVS技術將會使用戶更愿意使用語音通話，提升服務方案的競爭力。

羅德與施瓦茨（R&S）公司的EVS測試方案

為了滿足前文提到的所有測試需求，羅德與施瓦茨公司在現有的CMW500綜合測試儀上，推出了KS104選件。它將在已有的VoLTE MOS評價方案之上添加EVS編解碼器，來支持EVS通話功能。測試人員可以在CMW500上通過LTE Signaling界面按照需要的網絡參數和射頻信號建立LTE小區，使被測終端進行LTE網絡附著。而在CMW500的Data Application Unit數據應用單元，測試人員可以對IMS網絡的參數進行設置，從而完成VoLTE通話的發起與建立。在圖（2）中，可以看到激活了KS104選件之后，EVS的編解碼模式可以被選擇，可以建立EVS編碼的通話。

圖（2） DAU中EVS編碼的相關設置選項

圖（3） 羅德與施瓦茨EVS測試方案圖 CMW500和UPV

CMW500和被測終端分別通過線纜將上下行的音頻信號送到UPV音頻分析儀中進行評估。在人工測試中，我們UPV上看到測試結果。而由于EVS測試涉及的編碼比特率、互操作性及切換場景眾多，人工測試的測試量極大，測試人員可以通過CMWRun測試軟件對測試項目進行自動化測試，整個方案如圖（3）所示。羅德與施瓦茨公司的EVS測試方案，將對被測終端提供全面有效的測試，保證終端在市場上的競爭力。