移动终端音频测试原理及步骤

移动终端音频测试原理及步骤,应钦yingqin,目录,音频测试系统音频测试用例及介绍音频新应用,音频测试系统,系统基本工作原理,发送方向：音频分析仪将模拟音频信号发送至终端，终端麦克接收该信号，并调制到高频传递给基站模拟器，基站模拟器接收此信号后，解调并还原成模拟信号，返回至音频分析仪。接收方向：音频分析仪将模拟音频信号发送至基站模拟器，基站模拟器接收该信号，并调制到高频传递给移动通信终端，终端接收此信号后，解调并还原成模拟信号，返回至音频分析仪。,测试仪表,音频测试仪UPL综合测试仪CMU200（基站模拟器）,测试用具-人工头,B&K4602B,仿真人工耳,仿真人工耳是由声音耦合器和传声器两部分组成的，其中在规定的频带内，模拟人工耳的声阻抗应当同平均人耳的声音阻抗相当。目前常用的人工耳有Type1、Type3.2、Type3.3、Type3.4。,仿真人工耳,仿真人工耳,仿真人工耳,仿真人工耳-3种耳朵比较,仿真人工嘴,新型人工头-HATS,Type3.3型人工耳,Type3.3型人工耳,由类型3.3仿真耳测得的声压参照鼓膜参考点（DRP）。当要求计算响度评定值或检查基于参考ERP，测量规范的结果时，应使用修正函数，把数据转换到耳参考点（ERP）。在ITU标准中规定，在目前移动终端音频测试中，采用不同类型人工耳若得到的数据有差别的话以Type3.3型人工耳的数据为准。,Type3.4型人工耳,ERP和DRP,通过施加一个已知的声压到DRP，来校准类型3.2、3.3和3.4仿真耳；通过施加一个已知的声压到ERP，来校准类型1的仿真耳。因此，通过类型3.2、3.3和3.4使用的方法测得的声压应利用标准化修正函数得出的ERP，而由类型1测得的声压直接参照ERP。,人工耳的校准,每次测试之前,须使用1KHZ下产生94dBSPL(1Pa)声压的声平校准仪例如Brel&Kjer4231来决定人工耳的绝对灵敏度。不同类型人工耳的校准值是分别存储的，因此，如果物理上构造相同的人工耳已经经过校准就不需要再进行校准了。,人工嘴的校准,人工嘴的校准不依赖于使用的人工耳类型。因此当人工耳类型改变时不需要对人工嘴重新校准。测试手机之前,需测量并使用预先校准的麦克风纠正人工嘴的绝对灵敏度和频率响应。这一步骤可以使用从TYPE1型人工耳上取下的麦克风来完成。标准麦克参考峰值用来决定人工嘴的频率响应。在测试频率范围为100HZ到8KHZ时麦克风的频率响应可以忽略不计。由于干扰噪声会影响测量的校准值，因此人工嘴的校准需在消声室里面进行。,基站模拟器的校准,由于基站模拟器自身环路在测试过程中也有损耗，所以也需要进行校准和补偿。建立与手机之间的呼叫,设置比特流为DecoderCal，此时在全“1”数字信号下测量CMU200解码器输出声压，计算所需的校准值并存储到文件。然后请建立与手机之间的呼叫并设置比特流为“EncoderCal”；此时在全”1”数字信号下测量CMU200编码器输入灵敏度，并存储到相应的文件。,目录,音频测试系统音频测试用例及介绍音频新应用,GSM手机目前所做的测试内容,30.1发送灵敏度频率响应30.2发送响度评定值30.3接收灵敏度频率响应30.4接收响度评定值30.5.1侧音掩蔽评定值30.6.2稳定度储备30.7.1发送失真,发送灵敏度频率响应,发送灵敏度/频率响应是指解码器输出与人工嘴的输入声压之比。用人工嘴在嘴参考点（MRP）送一个声压为4.7dBPa的纯单音。测量并评估系统模拟器语音解码器的响应输出声压值。计算测量频率响应到上或下容限的偏移,由对最大最小偏移的均值移动整条曲线,然后进行极限检测,如果移动后的曲线在极限曲线范围内,输出PASS,否则输出FAIL.在每个频率点都要进行极限检测。,发送灵敏度频率响应,根据3GPPTS26.131，发送频率响应必须在极限曲线之内，但不需要精确的灵敏度值。,发送响度评定值（SLR）,SLR（Sendingloudrating）计算的是绝对响度，它是一种基于目标单音测量来表示发送频率响应的方法，以这种方法来表示什么样的话音信号对听者才是可以接受的。灵敏度单位表示成dBv/Pa。根据ITU-TP.79公式计算频段4至17频段的SLR。并m=0.175，和ITU-TP.79中的发送加权因子。,发送响度评定值（SLR）,发送响度评定值（SLR）,由于系统模拟器语音编码的输入灵敏度容限,计算SLR时须考虑系统模拟器自身的灵敏度，根据3GPPTS26.131，SLR应在5dB到11dB之间，dB值越小说明响度值越大(5dB为最大响度，11dB为最小响度)。总体的PASS或FAIL信息由频率响应曲线和响度评定值综合来决定，只有曲线和响度值都在容限范围内才能判定该移动终端的发送方向音频属性PASS。,发送频率响应/响度测量原理,接收灵敏度频率响应,接收灵敏度/频率响应是指人工耳的输出声压与系统模拟器语音编码器的输入声压之比，以dB值表示。（测量的声压参考ERP，对TYPE1型人工耳来说,测量麦克风直接应用与ERP，不需要额外的纠正，对TYPE3.x型人工耳来说,测量麦克风应用DRP(鼓膜参考点)，因此测量值需要用矫正因子转换到参考ERP点的测量值。因此，测试开始之前，应在配置人工耳位置部分选择是参考ERP还是DRP）。驱动语音编码器，获得系统参考值为-16dBm0的纯单音。测量并评估人工耳处声压。,接收灵敏度频率响应,由于TYPE1型人工耳不再用来做3GPP移动电话的测试，因此，3GPPTS26.131只规定了针对于TYPE3.x型人工耳的极限值。然而3GPPTS51.010中规定的极限值对于TYPE1型人工耳仍然是有效的。使用TYPE1型人工耳时，接收频响曲线应在3GPPTS51.010中规定的极限值曲线范围之内。使用TYPE3.x型人工耳时，接收频响曲线应在3GPPTS26.131中规定的极限值曲线范围之内。,接收灵敏度频率响应,3GPPTS51.010,接收灵敏度频率响应,3GPPTS26.131,接收灵敏度频率响应,接收灵敏度/频率响应应在上表中给定的限制范围内。在对数（频率）/线性（dB灵敏度）坐标上，对下表中的间断点之间画直线得到一个范围。“*”的极限处于间断点之间所画的直线上。计算测量频率响应到最大或最小极限曲线的偏置,由偏置的均值移动整条曲线，然后进行极限检测，如果变动曲线在极限曲线范围内，显示PASS，否则显示FAIL。在每个频率点都进行极限检测。,接收频率响应/响度测量原理,接收灵敏度频率响应,接收灵敏度频率响应,接收响度评定值,RLR计算接收方向的绝对响度,它是一种基于目标单音测量来表示接收频率响应的方法，以这种方法来表示什么样的话音信号可以被听者接受。灵敏度表示为dBPa/v。根据ITU-TP.79的公式计算频段4至17的RLR，采用下表的接收加权系数，m=0.175。,接收响度评定值,接收响度评定值,由于系统模拟器语音解码器的输入灵敏度容限,计算RLR时须考虑系统模拟器自身的灵敏度。此外，不需要进行泄露校正。接收响度取决于手机音量设置(根据3GPPTS26.131,它应为-1dB到+5dB之间)，dB值越小说明响度值越大，当手机上设置响度为最大值时，RLR应不小于-13dB。为保护人耳，接受响度不能超过某个固定值。总体的PASS或FAIL信息由频率响应曲线和响度评定值综合来决定，只有曲线和响度值都在容限范围内才显示PASS。,侧音掩蔽评定值（STMR）,侧音通道指的是麦克风接收到的信号输出到电话听筒之间的通道。从送话器到受话器的声传输称之为侧音。侧音掩蔽评定值是基于客观单音的测试，表示仿真嘴至仿真耳间的通路损耗。用仿真嘴在嘴参考点（MRP）送一个声压为47dBPa的纯单音。,侧音掩蔽评定值（STMR）,参照ITU-TP.79公式和下表的加权系数（非密合情形），使用m=0，225计算侧音损耗（dB）和STMR（dB）值。并显示侧音衰减曲线。根据标准3GPPTS26.131，当手机接收响度固定时，STMR应该在13dB到23dB之间。根据标准STMR只能用TYPE1或者TYPE3.2低泄漏型人工耳来进行测量，用其他类型人工耳的测量商待进一步研究。,侧音掩蔽评定值（STMR）,侧音掩蔽评定值（STMR）,稳定度储备（STB）,稳定度储备是用来检测电话对音频反馈的易感性和不稳定性。将手机放在坚硬平面上，传感器面向平面，如果有音量控制器，将其置为最大。在UPL里接收端和话音信道间存在一个闭环，设置6dB的总增益,编码器的增益自动考虑其中。为激活环路，应用符合ITU-T0.131的-10db噪音信号，持续1秒，然后关闭，环路仍然为闭环。测试人员需自己听来决定是否产生共振或震动，如果没有产生震动，根据3GPPTS26.131，满足了6db的最小稳定余量的要求。,发送失真,发送是真是指发射信号与总失真之比，是对发射设备（不包括话音编译码器）线性度的量度。测量使用脉冲长度约为340ms，频率为1015的正弦音。在这个频点上，编码产生足够稳定的输出信号。人工嘴在MRP出产生一个正弦波信号，频率在1004-1025之间，测量系统模拟器解码输出端的接收信号SINAD值。调节此信号的电平直到终端输出为10dBm0，此时MRP处的信号电平即为声参考电平（ARL）。输入测试信号，其电平相对于ARL分别为标准3GPPTS26.131（10，5，0，-5，-10，-15，-20，-25）。测量曲线应高于极限曲线，此时输出PASS，否则输出FAIL。,发送失真,中间电平的极值可在线性(dB信号电平)/线性(dB比)坐标上对间断点之间画的直线中得出。测试过程中，声压不得超过10dBPa。,发送失真,3G终端所测试项目（3GPP标准）,7.3.1空闲信道噪声_发送7.3.2空闲信道噪声_接收7.7声学回声控制7.8.2接收失真7.9环境噪声抑制,空闲信道噪声_发送,将手机放置安静的环境里，测量语音解码器输出端的电压。根据ITU-TG.223加权并重新计算内部值，以dBm0p表示。为保持测试的手机在正常操作模式下，应使用脉冲信号。在信号脉冲期间测量噪声并激活话音激活解码器，手机仍工作在正常发送模式下。空闲噪声不应超过-64dBm0p。测量的噪声电压显示为一个谱线，因此如果测量值超过极限值，便可以很容易的找出原因。,空闲信道噪声_接收,将手机放置安静的环境里，测量接收端的电压，利用A加权系数进行加权测量人工耳处的声压。为保持测试的手机在正常操作模式下，在语音编码器的输入端使用脉冲信号。在信号脉冲期间测量噪声并激活话音激活解码器，此时手机仍工作在正常接收模式下。根据手机设置的响度评定值，声压不应超过-57dBPa(A)。手机音量接收响度设为最大时，声压应不超过-54dBPa(A)。测量噪声压显示为一个谱线，因此如果测量值超过极限值，便可以很容易的找出原因。,声学回声控制,回声损耗指语音编码器输入与解码器输出之间的衰减(编码器增益+解码器增益=1)。正常情况下回声损耗是由电话接收机与麦克风之间的内部声学耦合而产生。回声很大程度上降低了声音传输的质量,因此它不能超过某个限定值。根据ITU-TP.501建议，在语音编码器端产生调制多音信号作为测试信号。3GPPTS26.131中指定回声损耗值至少为46dB，回声补偿好的手机可以满足此要求。由于测试手机的麦克风也吸收了侧音噪声并视之为回声，因此要求消音室对外部噪音具有良好的屏蔽作用。,接收失真,接收路径中的信噪比作为声学信号声压值来进行测量。接收失真是指发射信号与总失真之比，是对发射设备（不包括话音编译码器）线性度的量度。测试使用1015HZ的正弦音,在这个频点上,编码产生足够稳定的输出信号。系统模拟器语音编码器输入端使用测试信号，（电平分别为-45，-40，-35，-30，-25，-20，-15，-10，-5，0dBm0）测量人工耳处声压的SINAD值，声压的SINAD值在-45dBm0到0dBm0之间进行测量，并与3GPPTS26.131中下表进行极限比较。测量在人工耳处最大声压为10dBPa下进行，因此实际曲线在略低的频点就终止了。测量曲线应高于极限曲线,此时输出PASS，否则输出FAIL。,接收失真,接收失真,环境噪声抑制,环境噪声抑制（ANR）描述了语音信号在传输环境中与噪声的加权比率。ANR0表示语音在传输过程中作为有用信号响度大于环境噪声。采用SFDELSM方法计算出的环境噪声抑制（ANR）应不小于0dB，由于ANR测试的不确定性，允许结果有3dB的偏差。为执行此项测量，需要产生模拟噪声的均匀的噪声场环境，并且此噪声场必须由额外的扩音器和噪声发生器来产生。通常可以使用28个噪声源产生粉红噪声（1/f）。考虑到扩音器的频响的情况下，在1/3倍频程带宽内产生的运行误差必须小与1dB。,环境噪声抑制,用已知声源对标准的1/2英寸压力场型麦克风进行校准。将麦克风安放在MRP处，校准频率分析仪，以确保麦克风处的声压是按照1/3倍频程带宽确定的。测试房间内的噪声信号为1008000Hz频率范围内的粉红噪声，嘴参考点处的声压为70dB（A）（-24dBPa（A），声压容差为3dB。噪声频谱密度Pm（dBPa）以1/3倍频程测量。声场在没有声障的情况下进行校准。以MRP为中心，半径为0.15m的空间内，平均场强差异应在3dB以内，测量范围为1003150Hz，以1/3倍频程测量。,环境噪声抑制,以1/3倍频程频率间隔在嘴参考点处施加声压（以dBPa表示），测量系统模拟器音频输出端口输出的电信号电平（以dBV表示）。室内噪声灵敏度如下：,环境噪声抑制,测量语音信号发送灵敏度（）语音信号发送灵敏度的测量是用仿真语音来实现的。人工嘴的输出信号应符合ITU-TP.50定义的男声语音信号，嘴参考点处的声压为-4.7dBPa，1/3倍频程带宽的声压以（dBPa）表示。以1/3倍频程间隔测量系统模拟器音频输出端口的信号电平，表示为（dBV）。语音信号发送灵敏度表示如下：,环境噪声抑制,在1/3倍频程带宽上，室内噪声灵敏度和语音信号发送灵敏度之差DELSM（）。手机终端的环境噪声抑制能力（ANR）按照下式计算：式中：j为2003150Hz频率范围内1/3倍频程带宽中心频率的序号；为计算发送响度评定值的加权系数。,3G终端所测试项目（YD/T1538）,4.6收听者侧音评定值（LSTR）4.12带外信号,听者侧音评定值(LSTR),声场在没有声障的情况下进行校准。在100-8000Hz频率范围内(频段1-20)以1/3倍频程频率间隔进行测量。在以嘴参考点为中心，半径为0.15范围内，任意一点与MRP处的声压应在+4dB2dB范围之内。已校准过的半英寸麦克风放置在MRP处，为ITU-T建议P.64附录B描述的粉红噪声，嘴参考点处的声压调整到0dB(A)(-24dBPa(A)，容差为+-1dB。,听者侧音评定值(LSTR),在200-4000Hz频段内，在1/3倍频程间隔的14个频