佳晨科技

400-0088-980 13923477663

隔音箱定制

您当前位置: 首页 > 新闻中心> 隔音箱定制

手机音频性能测试:音频测试项目目的及方法

佳晨科技 人气:481 发表时间:2020-04-30

音频测试设备:目的在于使硬件测试工程师在测试音频性能时有所遵循,确保手机音频性能符合相关规范以及实际使用要求

音频测试系统音频测试设备配置图

音频测试系统启动过程

正确连接测试设备后, 逐个开启仪器电源。 UPL16 应该运行 3GPP 目录下的 3GPP_TST.BAS 文件。CMU200 的 Speech  mode  应该采用 handset  low 模式。手机与 CMU200  的连接必须采用无线耦合的模式。禁止已经启动的仪器进行相互连接或者断开,以避免带电插拔可能造成的接口电路损坏。

 音频测试系统校正

当音频测试仪器架设好之后需要对人工耳 ,人工嘴和编解码器进行测试前的校准 .除非测试仪器被移动过或者改变了型号 ,一般情况下不需要每次实验前都进行校正 .校正数据会被 UPL16 自动计算进最后的结果 .

为了保证音频测试的一致性和可比较性, 禁止任何人变动目前测试架上已经固定下来的人工嘴位置,手机定位部分夹具位置可以根据需要小幅度调整。


未经硬件音频测试项目组长同意不得进行人工嘴和人工耳校准操作 。

将待测试手机正确放置在测试夹具中,注意听筒处的密封以防止泄露影响测试结果。

microphone 的位置以适合夹具为原则,同时尽量保证不同手机在测试时其 microphone 相对人工嘴的位置相同。 测试过程中不能随意变换位置来得到较好的测试结果。

 

音频测试项目


发送灵敏度 / 频率响应

发送灵敏度是指的数字音频接口或者系统语音解码器的输出电平与仿真嘴中的输入声压之比,用 dB 表示。他是一个以输入声音信号频率为变量的函数,

发送灵敏度 /频率响应应该在下表给出的容限范围内。在频率 /dB 灵敏度坐标上将以下的点之间直线连接得到一个基准 Mask, 测试结果理论上应该全部在 Mask 规定的范围之内。

image.png

 

其测试模板如下图所示


image.png

音频测试方法如下:

( 1) 将手机放置在音频测试夹具中,将听筒和人工耳贴近密封

( 2) 在 CMU200  和手机之间建立通话连接,注意语音编码为 (Handset Low)

( 3) 人工嘴在嘴参考点 (MRP) 发送一个声压为 -4.7dBPa 的信号。

( 4) 在 100~4000Hz 频段中间,测试输出电平

( 5) 计算

 

发送响度( SLR )

发送响度是一种基于客观单音测试的表示发送频率响应的方法,此参数表征收听者对于话音信号的感受。发送响度规范要求为: 8± 3dB

具体测试方法如下:


( 1) 手机放置在电话测试头的夹具上,将听筒和人工耳密合。

( 2) 手机和 CMU200 之间建立一个全速率的话音呼叫

( 3) 人工嘴在嘴参考点发送一个声压为 -4.7dBPa 的单音信号

( 4) 测试系统在 200,250,315,400,500,630,800,1000,1250,1600,2000,2500 ,

4000Hz 等频点上分别测量发送灵敏度

( 5) 计算

 

接收灵敏度 / 频率响应

接受灵敏度是人工耳处的输出声压与 SS 的输入电平的比值,单位为 dB.

接收灵敏度 / 频率响应必须符合下表之中的规定。将下表中的各点直线连接得到 Mask ,所有测试结果均应该在 Mask 所规定的范围之内。

 接收灵敏度 / 频率响应

 根据实际使用的效果, 暂时确定以以下 receiver frequency response 曲线为目标。 这种理想曲线可以兼顾 receiver 声音清晰和柔和的特点。

 

音频测试数据图

   

音频测试方法如下:

( 1) 手机放在电话测试头夹具中,听筒部分和人工耳紧密贴合。

( 2) 在 CMU200 和手机之间建立语音呼叫连接

( 3) 在 100~4000Hz 频段内,测试人工耳中( ERP)的声压。

 

接收响度( RLR )

最大音量时 的 RLR

接收响度 RLR 是一种基于客观单音测试的表示接受频率响应的方法,他也是收听者对于话音信号响度感受的一种表示。

( 1 ) 在实际使用中,标准中规定的 RLR=2 的声音响度是非常轻的,难以听清楚。为符合实际使用需要,当 Receiver 响度为 7 格时, RLR 必须在 -18 和-22 之间。

( 2) 测试方法:

( 1) 将手机放置在电话测试头的夹具上,听筒和人工耳紧密贴合

( 2) 在 CMU200 和手机之间建立一个全速率语音呼叫连接

( 3) 测试系统在 200,250,315,400,500,600,800,1000,1250,1600 ,2000 ,4000Hz

等频率上测量接收灵敏度。

( 4) 计算

不同音量级别情况下的 RLR

receiver  音量可以通过侧键从 0 到 7 格调节,根据目前的软件设置, RLR 应该基本符合以下表格规定:

8 个不同音量级 7? 6 6 ? 5 5? 4 4? 3 3? 2 2?  1 0

不 同 音 量 级 别 时 的RLR 值变化幅度 ( dB)3 3 3 3 6 9 Mute


 

侧音屏蔽度

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,本测试表征了说话者在说话时对于本人语音的感受(包括从 MIC 收到的周围背景噪声)

STMR 的值应为 15± 5dB.当提供用户控制的接收音量控制功能 ,STMR 应该符合设定的要求 ,此时接收响度评定值应该等于标称值。

? STMR 的测试值跟音频设置中的  MicPGA ( 0~15  )、SideTone (0~65535 )和侧键音量调节格数( 0~7  )有关。测试时应该首先保证 SLR 和 RLR  在规范要求的范围内, 也即 SLR=8±3,RLR=2±3的情况下。

? 此项测试由于参数尚未确定, 需要进一步分析。 目前暂时不要调整。 继续使用软件中的 default

值。

音频测试方法 :

( 1) 将手机放置在电话测试头的夹具上,将听筒和人工耳紧密贴合。

( 2) 在 CMU200 和待测手机之间建立一个全速率语音呼叫连接。

( 3) 人工嘴在嘴参考点输入一个强度为 -4.7dBPa 的单音信号

( 4) 在各频率点上测试人工耳中的声压

( 5) 计算结果

 

 

发送失真

发送失真是发射信号和总的失真的比值,是对发射设备线性程度的一个判定标准。

信号电平和总失真功率之比应该高于下面表格中的限值。 嘴参考点 (MRP) 处声压产果 10dBPa 除外)

 发送失真模板

 

失真测试模板如下:

失真测试模板


失真测试方法如下:

( 1) 将测试手机放置在电话测试头的夹具中,将听筒和人工耳紧密贴合。

( 2) 测试手机必须 通过无线方式与 CMU200 进行连接 ,仪器控制手机分别在 GSM900 CH62 PCL5 和 DCS1800 CH700 PCL0 方式下工作。

( 3) 在手机和 CMU200 之间建立一个全速率语音呼叫连接。

( 4) 在嘴参考点处输入一个频率为 1KHz 的正弦波信号, 其电平相对于参考电平分别为:

-35, -30, -25,-20, -15, -10, -5, 0, 5, 10(dB)

( 5) 在每一个信号电平上,测试信号与总失真的功率之比。

( 6) 必须输出两个测试结果,分别是在 GSM 频段和在 DCS 频段下工作的结果。

 

接收失真

接收失真时接收信号和总失真的一个比较值,他反映了 receiver 的线性程度。接收失真的具体要求如下:

 接收失真数据

 

失真测试模板如下图:

 失真测试模板

 

具体测试步骤以及原理类似发送失真。要求手机在音量格数为 4  格或 RLR=-13 时,Receiving

Distortion 为 Pass 。

 

回音损耗

回音损耗表示从 receiver 到 mic 的声音损耗, 标准要求在最大音量时大于 46dB. 但现在实际测试中还不能达到这个值,  根据前面的测试经验暂定为大于 33dB(最大音量情况下) 。

测试方法如下:

( 1) 将测试手机放置在电话测试头的夹具中,将听筒和人工耳紧密贴合。

( 2) 测试手机必须 通过无线方式与 CMU200 进行连接 ,仪器控制手机分别在 GSM900 CH62 PCL5 和 DCS1800 CH700 PCL0 方式下工作。

( 3) 在手机和 CMU200 之间建立一个全速率语音呼叫连接。

( 4) SS 发送 10 秒的语音训练序列, 使手机回音抑止器进入工作状态。 在选择“ Echo Loss” 测试时,“ W TRNG ”使用语音训练序列; “ No TRNG ”,不使用语音训练序列。 (注:

ADI  平台的手机,没有回音抑止器,因此测试时无需语音训练比特。 )

( 5) SS 在 300Hz ~ 3400Hz 频率范围内发送 0dBm 的单音数字信号。

( 6) SS 在语音信号解码器端测量输出信号电平。

( 7) 计算通路间的回音损耗。

 

空闲信道噪声

发送

发送方向的空闲信道噪声是指  MRP 出在一个安静的环境时, DAI  处产生的等效噪声电平。 规范要求空闲信道发送噪声不得超过 -64dBm0P 。

测试方法如下:


a) 将测试手机放置在电话测试头的夹具中,将听筒和人工耳紧密贴合。 (确保手机出在安静的环境中,静音箱的门要所紧)

b) 测试手机必须 通过无线方式与 CMU200 进行连接 ,仪器控制手机分别在 GSM900 CH62 PCL5 和 DCS1800 CH700 PCL0 方式下工作。

c) 在手机和 CMU200 之间建立一个全速率语音呼叫连接。

d) SS 测量发送信道噪声。

 

 

接收

接收方向空闲信道噪声是指在 DAI 端输入 No.1 编码的比特流时,在人工耳处测得的声压。因

为此项标准与耳机音量存在直接关系,介于实际手机音量相对较大,因此该项指标标准定为:最大

音量时≤ -38dBPa(A) 。(国际标准为≤ -54dBPa(A) )如果测试结果出在临界状态,需要配合主观测试综合判断。

测试方法如下:

a) 将测试手机放置在电话测试头的夹具中,将听筒和人工耳紧密贴合。 (确保手机处在安静的环境中,静音箱的门要所紧)

b)  测试手机必须 通过无线方式与 CMU200 进行连接 ,仪器控制手机分别在 GSM900 CH62 PCL5  和 DCS1800 CH700 PCL0 方式下工作。

c) 在手机和 CMU200 之间建立一个全速率语音呼叫连接, 将手机听筒音量置为最大。

d) SS 向手机发送 No.1 编码的语音比特数据。

e) SS 在人工耳处测量噪声电平。

 

 

参数调整

 

音频参数的调整非常重要,目前主要测试项目的相关调整方法如下:

(1) 接收(发射)灵敏度 /频率响应曲线

此测试就是要求频率响应曲线在规范的模板之内,如果不符合要求,可以通过 Digital Filter 调整相关参数,并将参数写入 microphone 和 receiver 的滤波器参数数组中。

Sending Frequency Response 尽量达到比较平坦的频响曲线。

对 Receiving Frequency Response 前面已经提出了理想曲线, 要求尽量调整到理想曲线形状。 可以使用低音增强型的 receiver 。通过 digital filter 调整频响曲线。

(采用低音增强型的 receiver ,通过 digital filter 将之调整到平坦的 receiver 频响之后的 receiver

效果会比较好。 )

(2) SLR( 发送响度 )

这项指标的要求为 8± 3dB,可以通过修改主 microphone 配置参数中的 MicPGA 和 ulGain 来 调整。主通道 MicPGA  设为 1 不宜大于 3,辅助通道 MicPGA 不宜大于 7。

(辅助通道的 参数如何相互配合以达到最佳的 SLR  和 Sending Distortion 这一问题正在研究之中,后续再更新次部分内容 )

(3) RLR( 接收响度 )

实际使用中,当 Receiver  音量设为 7  格时,要求通过调整 receiver  配置参数的 dlGain 和

dlVolume 使 RLR 达到 -18 以下。。

当满足 RLR ≤ -18 (音量 7 格)这一条件时,同时必须保证 :


1) 在其它音量格数时, Receiving Distortion 指标 pass;

2) 通话时 receiver 上音频信号不会因为 dlGain 和 dlVolume 过大而出现嵌位 (削顶) 的现象;

3) 与实际网络通话时, receiver 没有噪杂不清的情况。

4) 与实际网络通话时,在最大音量下,对方没有明显回声。

(4) STMR

侧音屏蔽率的规范要求有新旧两种版本,原来    7Layers  采用《 3GPP TS 510.10-1-460》中的规定要求是 18± 5dB,而现在北京泰尔实验室根据《  GSM 11.10 》的规定要求是  13± 5dB,综合诸多因素,我们目前暂时规定调试值为   15 ±5dB,可以通过修改  Receiver 配置参数的 sidetonegain 来调整。

(5) 发送失真

microphone 偏置电路是否合理将明显影响此指标,同时,合理调整 micPGA 和 ulGain 也可以改善 sending distortion 。理论上, micPGA 过大会造成音频信号放大的同时热噪声和电源噪声的放大,

从而引起 sending distortion 恶化。但是, 如果 micPGA 过小也可能造成信号抗射频耦合噪声和电源

噪声能力下降的问题。 同时, microphone 自身的品质也会极大地影响 sending distortion 的结果。 目前提高此部分性能的处理方法有:

1) 调整外围电路

2) 使用高品质 microphone 产品

3) 调整 micPGA  和 ulGain 值,注意调整后必须保证 SLR、 STMR 符合要求

(6) Echo Loss

影响 Echo Loss  的主要因素有手机本身结构、  RLR 值、 SLR 值等。当手机出现 Echo Loss 超过规范要求时, 最主要的因素是手机结构本身的问题。 在手机结构不可能修模的情况下, 可以适当调整(增加) RLR 和 SLR 值来改善 Echo Loss ,但同时需保证时间通话时听筒和话筒音量可以接受。

(7) Idle Channel Noise — Receiving

当接收方向空闲信道噪音过大时,可以适当调整 RLR 值(增大) 。但同时需要保证实际通话音量可以接受。

(8) 音频参数调整文件 l1aucal.c

主辅音频通道的以下参数可以通过 l1aucal.c 文件进行调整:

ulGain micPGA

sending digital filter dlGain

dlV olume sideToneGain receiving digital filter

 

其它噪声主观判断测试

 

射频噪声测试

将平板天线或者其它天线连接在综合测试仪上,手机通过耦合的方式与综合测试仪建立呼

叫。

测试项目和规则:


( 1) 在尽量安静的环境中进行此项测试。

( 2) 手机分别在 GSM CH62 和 DCS CH698 信道上进行工作;

( 3) 手机分别用主音频通道和耳机进行通话测试;

( 4) 综测仪控制手机在最大功率等级工作;同时必须保证手机无线发射功率是正常的。

( 5) 手机 Receiver 的音量设置为最大 7 格;

( 6) 仪器 bit stream 采用 echo 的模式;

( 7) 听 Receiver 上是否有“兹兹”的射频 TDD 噪声的存在。

( 8) 在耳机测试中可以将耳机线缠绕在手机上检查是否有 TDD 噪声。

? 低质量的 Microphone 、Receiver 和音频电路都可能造成 TDD 噪声。

 

receiver 到 microphone 的啸叫测试

将手机的 Receiver 设置为 7 格最大,在实际网络中拨打固定电话或者“ 1861 ”建立语音通话,然后快速闭合上翻盖, 仔细听 receiver 上是否有啸叫现象的发生。 特别对于合盖时 receiver 和 microphone 距离非常接近的设计,合盖时很容易产生自激啸叫。过去的经验表明此问题可

以通过软件更改解决。

 

LCM 屏啸叫测试

由于 LCM 上背光灯的影响, 待机和通话时 LCM  经常发出音量很低、 声音频率很高鸣叫声。 需要分别在背光全亮和半亮的条件下测试。

在待机状态下,打开屏,在背光全亮和半亮的情况下,将耳朵贴到屏上仔细听是否有鸣叫声。

实际网络中拨打“ 112”建立语音通话,将 receiver 音量调至最低 0 格,在背光全亮和半亮的情况下,将耳朵贴到屏上听是否有鸣叫声。

实际通话测试

没有回声和噪声,如有和音量是否有关系在嘈杂环境下,最大音量时是否能听清楚