移動通信終端窄帶電聲性能檢測是確保終端語音通信質量的關鍵環節,其檢測體系涵蓋發送、接收和側音等多項電聲參數。完整的檢測流程依賴于的檢測設備、明確的檢測標準和科學的檢測方法。
1. 檢測項目與方法原理
窄帶電聲性能檢測主要圍繞發送、接收和側音三大路徑展開。
1.1 發送響度評定值(SLR)
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檢測方法: 使用人頭模擬器(HATS)在特定的聲學環境中進行。終端緊貼HATS的參考點,在HATS的嘴部位置播放符合ITU-T P.50建議的合成語音信號。通過終端的發送通道,信號被傳輸到網絡仿真器或音頻分析儀。分析儀測量接收到的電信號,并依據ITU-T P.79等建議規定的加權濾波器和計算方法,得出SLR。
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原理: SLR量化了終端發送方向對語音信號的增益或衰減。其目的是確保從終端發送到網絡的語音信號電平在一個優的范圍內,過高會導致發送過載,失真增大;過低則會使對方聽不清。
1.2 接收響度評定值(RLR)
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檢測方法: 網絡仿真器向終端接收通道發送一個經過特定頻率加權(參見ITU-T P.79)的測試信號。終端將電信號轉換為聲音,由HATS的耳部模擬器內的傳聲器進行采集。分析儀處理采集到的聲信號,并計算出RLR。
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原理: RLR量化了終端接收方向對語音信號的增益。其目的是確保從終端接收器播放出來的聲音響度適中,過高會使用戶感到刺耳,過低則會導致用戶聽不清。
1.3 側音掩蔽評定值(STMR)
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檢測方法: 測試配置與發送測試類似。HATS的嘴部播放語音信號,該信號一部分通過發送路徑傳到網絡側,另一部分在終端內部耦合到接收路徑,并從受話器輸出,終被HATS的耳部采集。通過比較發送信號電平和側音信號聲壓級,并經過頻率加權計算,得到STMR。
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原理: 側音是用戶從自己終端聽筒中聽到自己說話聲音的現象。合適的側音水平可以模擬面對面交談的自然感,并掩蔽背景噪聲。STMR過高會使用戶感到不適并產生嘯叫,過低則會使通話體驗不自然。
1.4 空閑信道噪聲
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發送空閑信道噪聲(SICN): 在安靜環境中,終端處于通話狀態但無人說話時,測量其發送到網絡的背景噪聲電平。
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接收空閑信道噪聲(RICN): 網絡側不發送任何信號時,測量從終端受話器輸出的本底噪聲電平。
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原理: 該指標直接關系到通話的背景靜謐性。過高的空閑信道噪聲會掩蔽微弱的語音信號,導致用戶疲勞,影響通話體驗。
1.5 頻率響應
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發送頻率響應(STFR): 測量終端在發送方向上對不同頻率聲音信號的增益特性。
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接收頻率響應(RFR): 測量終端在接收方向上對不同頻率電信號的還原特性。
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原理: 頻率響應曲線反映了終端對語音頻帶(通常為100Hz至8000Hz)內各頻率分量的保真度。平坦而平滑的頻率響應有助于保持語音的自然度和可懂度。
1.6 失真
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發送總失真(STD): 使用HATS播放一個特定頻率和聲壓級的純音,測量終端發送信號的總諧波失真加噪聲(THD+N)。
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接收總失真(RTD): 向終端接收器輸入一個純電信號,測量其輸出聲音的THD+N。
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原理: 失真度衡量了終端在電聲轉換過程中的非線性程度。高失真會使語音變得沙啞、刺耳,降低音質。
2. 檢測范圍與應用需求
窄帶電聲性能檢測覆蓋了幾乎所有具備語音通信功能的移動終端設備。
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智能手機與功能手機: 這是主要的檢測對象。確保其在2G、3G、4G乃至5G VoNR網絡下的基本通話質量。
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蜂窩平板電腦與數據終端: 具備語音功能的平板電腦和移動熱點設備同樣需要滿足電聲性能要求。
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車載信息娛樂系統: 集成eCall/bCall/iCall等緊急呼叫功能的車輛系統,其電聲性能關乎生命安全,檢測要求更為嚴苛。
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可穿戴設備: 如智能手表、智能眼鏡等,因其使用場景(如嘈雜戶外)和佩戴方式(離嘴耳較遠)特殊,對噪聲抑制和聲學結構設計提出了更高要求,檢測時需考慮其特定姿態。
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行業專用終端: 如對講機、執法記錄儀、工業PDA等,在復雜噪聲環境下的發送和接收性能是檢測重點。
3. 檢測標準與規范
檢測活動嚴格遵循、國內及行業標準。
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標準:
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3GPP TS 51.010-1, TS 26.131, TS 26.132: 這是移動通信行業核心的測試規范。TS 51.010-1主要針對2G終端,而TS 26.131和TS 26.132涵蓋了3G、4G和5G終端的聲學測試要求和測試方法。
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ITU-T P.79: 規定了計算SLR、RLR和STMR的算法和加權網絡。
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ITU-T P.50: 定義了用于聲學測試的人工語音信號。
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IEC 60318-1, IEC 60318-7: 規定了人頭模擬器(HATS)的物理和電聲特性。
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國內標準:
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YD/T 1538《數字移動終端音頻性能技術要求及測試方法》: 這是中國通信行業重要的終端音頻性能檢測標準,其內容與3GPP標準緊密對接,并考慮了國內網絡和市場的具體情況。
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GB/T 22471.1《信息技術 數字移動終端電聲性能技術要求和測量方法》: 標準,為終端的設計和檢驗提供了依據。
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4. 檢測儀器與系統構成
一套完整的窄帶電聲檢測系統主要由以下設備構成。
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人頭模擬器(HATS): 系統的核心傳感器,模擬成年人的平均頭部、耳廓和嘴部聲學特性。其內置的嘴部揚聲器和雙耳麥克風,用于精確復現聲源和采集聲音信號。
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音頻分析儀: 高精度的綜合測試儀器,負責產生標準測試信號(如正弦波、粉噪、P.50語音),并分析采集到的信號,計算各項電聲參數(電平、頻率響應、失真、信噪比等)。
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網絡仿真器(基站模擬器): 模擬移動通信網絡的無線接入部分,為終端建立并維持通話鏈路。它能夠精確控制通話的編解碼器、信道類型和傳輸電平,是進行一致性測試的必要設備。
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聲學測試箱/消聲室: 提供可控的聲學環境。聲學測試箱用于常規研發和產線測試,能提供足夠安靜的背景噪聲(通常低于30 dBA)。全消聲室則用于更高精度的研發和認證測試,能完全消除反射聲,模擬自由聲場。
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測試控制與數據處理軟件: 運行于控制計算機上,負責控制所有硬件設備,執行預定義的測試序列,自動采集數據,生成符合標準格式的測試報告。
綜上所述,移動通信終端窄帶電聲性能檢測是一個多維度、系統化的工程。通過嚴格遵循標準化的檢測方法,使用精密的檢測儀器,對終端在各種應用場景下的電聲性能進行全面評估,是保障終用戶獲得清晰、舒適、可靠語音通信體驗不可或缺的技術手段。
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