TD-SCDMA、WCDMA、GSM終端音頻一致性測試介紹及分析

TD-SCDMA、WCDMA、GSM終端音頻一致性測試介紹及分析

摘要：文章指出了移動終端的音頻一致性在終端一致性測試中的重要性，簡略介紹了TD-SCDMA、WCDMA、GSM三大制式的終端音頻一致性測試標準、測試原理、系統(tǒng)及設(shè)備、測試項目，并對目前三種制式終端音頻測試的所出現(xiàn)的問題進行了分析與總結(jié)。關(guān)鍵詞：TD-SCDMA，WCDMA，GSM音頻測試移動通信技術(shù)所具備的便宜性和快捷性，使得手機成為了人們?nèi)粘９ぷ魃畹谋貍淦?。為了保證手機各項的性能符合國家通信標準，我國對在國內(nèi)合法銷售的手機要求進行終端進網(wǎng)檢測。其中語音通信作為手機最基礎(chǔ)也是最重要的功能，其語音發(fā)送和接收的質(zhì)量問題是衡量手機質(zhì)量最直觀的因素，也是用戶對手機是否滿意的一個重要指標，因此手機音頻一致性測試是終端整機一致性測試的重要組成部分。目前，我國所使用的移動通信制式一共有四種：TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000和GSM，除了CDMA2000終端，其他三補制式的終端都需要進行進網(wǎng)音頻一致性測試。1移動終端音頻一致性測試標準、測試原理、測試系統(tǒng)與設(shè)備和測試項目介紹1.1音頻測試依據(jù)標準和測試原理移動終端的音頻一致性測試相應(yīng)的國際標準是3GPPTS26.131、TS26.132。根據(jù)該標準和我國的實際情況，中國通信標準化組織(CCSA)制定了我國的終端音頻測試行業(yè)標準，即YD/T1538-2006《數(shù)字移動終端音頻性能技術(shù)要求及測試方法》。此標準規(guī)定了終端進網(wǎng)檢測時所應(yīng)滿足的各項音頻性能指標，并依據(jù)此標準，制定各制式終端的測試項目。音頻一致性測試原理如下。發(fā)送方向：音頻分析儀將模擬音頻信號通過仿真人工嘴發(fā)送至移動終端，終端的麥克接收該信號，并調(diào)制到高頻傳遞給基站模擬器，基站模擬器接收此信號后，解調(diào)并還原成模擬信號，返回至音頻分析儀。接收方向：音頻分析儀將模擬音頻信號發(fā)送至基站模擬器，基站模擬器接收該信號，并調(diào)制到高頻傳遞給移動終端，終端接收此信號后，解調(diào)并還原成模擬信號，仿真人工耳從終端聽筒接收此模擬信號并將其返回至音頻分析儀。1.2終端音頻一致性測試系統(tǒng)與設(shè)備音頻測試系統(tǒng)由音頻分析儀、無線終端綜合測試儀、聲學(xué)模擬設(shè)備以及消音箱或者消音室等組成，如圖1所示。圖1音頻一致性測試系統(tǒng)框架目前音頻測試廣泛使用的音頻分析儀包括B&KUPL16以及HeadAcoustics的MFE系列。無線終端綜合測試儀方面，TD-SCDMA終端綜合測試儀采用星河亮點SP6010，WCDMA和GSM終端綜合測試儀采用羅德與施瓦茨公司(R&S)CMU200。聲學(xué)模擬設(shè)備主要包括人工頭、仿真人工耳和仿真人工嘴等，基本使用B&K和Head公司的產(chǎn)品[1]。人工耳根據(jù)耳承不同可分為Type1、Type3.2L(低泄露)、Type3.2H(高泄露)以及Type3.3和Type3.4，在TD-SCDMA終端一致性測試中可以使用除Type1之外各類型的耳承進行測試。消音設(shè)備主要有兩種，即消音箱和消音室。1.3移動終端音頻一致性測試項目對于不同制式的終端，其測試項目不完全相同，其中WCDMA和GSM終端各有6項，而TD-SCDMA終端有9項，具體如表1所示[2]。由于我國具有TD-SCDMA技術(shù)自主產(chǎn)權(quán)，因此在終端技術(shù)要求上有著更為嚴格的要求，其相應(yīng)的音頻一致性測試項目較WCDMA和GSM終端要多，從而為TD-SCDMA用戶提供更優(yōu)質(zhì)的話音質(zhì)量。表1移動終端音頻測試項目測試項目說明WCDMAGSMTD-SCDMA發(fā)送響度評定值正常音量√√√接收響度評定值最小、正常、最大音量√√√空閑信道噪聲發(fā)送方向：正常音量接收方向：正常和最大音量√發(fā)送靈敏度/頻率響應(yīng)正常音量√√√接收靈敏度/頻率響應(yīng)正常音量√√√側(cè)音掩蔽評定值正常音量√√√聲學(xué)回聲控制正常音量√發(fā)送失真正常音量√√√接收失真正常音量√各測試項目的具體參數(shù)要求可參照YD/T1538-2006《數(shù)字移動終端音頻性能技術(shù)要求及測試方法》，本文只介紹了音頻測試中集中出現(xiàn)問題的響度評定值和發(fā)送頻率響應(yīng)，其他將不再一一列舉，具體如下?！ぐl(fā)送響度評定值(SLR：SendingLoudnessRating)技術(shù)要求：SLR=8±3dB發(fā)送響度評定值是一種基于客觀單音測試的發(fā)送靈敏度的表示方法，這種測試表示收聽者對話音信號的感受。響度評定值是用來表示響度的單位，但不是表示絕對響度的單位。它是用插到中間參考系統(tǒng)(IRS)的語音通道、與頻率無關(guān)的傳輸損耗值來表示。插入這些損耗以后，可以使收聽到的響度與被測語言通道的響度相等?！そ邮枕懚仍u定值(RLR：ReceivingLoudnessRating)技術(shù)要求：最小音量：RLR≤18dB通常音量：RLR=2±3dB最大音量：RLR≥-13dB接收響度評定值是一種客觀單音測試的表示接收靈敏度的方法，這種測試表征收聽者對話音信號的感受?！ぐl(fā)送靈敏度/頻率響應(yīng)(SFR：SendingSensitivity/FrequencyResponse)技術(shù)要求：在上下包絡(luò)線內(nèi)，如圖2所示。圖2發(fā)送靈敏度/頻率響應(yīng)示意圖發(fā)送靈敏度/頻率響應(yīng)是輸入測試信號頻率的函數(shù)，是指輸出電平與輸入聲壓之比。在100-4000Hz頻段內(nèi)，音頻分析儀用1/12倍頻間隔測試輸出電平。·ReceivingSensitivity/FrequencyResponse(RFR)接收靈敏度/頻率響應(yīng)技術(shù)要求：在上下包絡(luò)線內(nèi)，如圖3所示。接收靈敏度/頻率響應(yīng)是輸入測試信號頻率的函數(shù)，是指輸出聲壓與輸入電平之比。在100-4000Hz頻段內(nèi)，音頻分析儀用1/12倍頻間隔測試輸出電平。2目前國內(nèi)大制式終端音頻測試現(xiàn)狀分析雖然目前終端生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)趨于規(guī)范化，但終端的音頻性能仍存在一些問題。最主要集中在頻率響應(yīng)特性和響度評定值兩個方面，即發(fā)送靈敏度/頻率特性(SFR)、接收靈敏度/頻率特性(RFR)、發(fā)送響度評定值(SLR)和接收響度評定值(RLR)。頻率響應(yīng)特性和接收響度評定值，與受話器的質(zhì)量、聲學(xué)腔的設(shè)計、手機的物理結(jié)構(gòu)、手機的擺放位置、不同的測試模式和手機的基帶電路等有關(guān)。由于影響頻率響應(yīng)特性的因素比較多，所以這一項指標相對其他指標更不易達標。大部分終端可以通過調(diào)整DSP上的FIR、IIR濾波器和基帶增益來實現(xiàn)較好的一致性，但是由于音頻電路和聲學(xué)腔設(shè)計不合理，導(dǎo)致很難通過軟件上的調(diào)測通過測試。因此，終端廠商應(yīng)該在前期進行電路板和結(jié)構(gòu)設(shè)計時提前考慮，不能完全依賴音頻工程師在后期通過軟件進行調(diào)整[3]。值得注意的是，在實驗室按照標準要求對手機的接收響度評定值進行調(diào)整后，在手機上市前，終端廠商為了滿足消費者對接收音量的要求，還要將接收響度重新調(diào)高，有的甚至需要調(diào)整10dB以上，給手機上市帶來了一定的影響。圖3接收靈敏度/頻率響應(yīng)示意圖2.1接收響度調(diào)高原因分析在終端音頻測試中，共有Type1、Type3.2、Type3.3、Type3.4四種人工耳，四種人工耳的差異，使其對終端的接收響度影響也各不相同。Type1仿真耳在測試過程中與手機手柄密切耦合，受話器發(fā)出的聲音完全進入測量傳聲器，以比較小的聲音就可以達到符合標準要求的接收響度評定值。Type3.2仿真耳在測試過程中有一定的泄漏，受話器發(fā)出的聲音并沒有完全進入測量傳聲器，其中高泄漏型仿真耳泄漏的聲音分量要多一些。Type3.3仿真耳非常接近于人耳的形狀和硬度，同時在測量過程中也有聲泄漏現(xiàn)象，與人打電話時的情形非常相似。Type3.4仿真耳是在3.3耳上進行的簡化，其硬度比人耳的大，形狀比較平，測試過程中聲泄漏量更大。在接收響度評定值的測量中，只計算測量傳聲器收到的聲音信號，而不考慮泄漏出去的聲信號。所以，測量時所用的仿真耳對測試結(jié)果的影響很大，為了滿足標準規(guī)定的響度評定值的要求，泄漏量越大的仿真耳需要手機輸出的聲音信號就越大，那么用戶聽到的聲音就越大，主觀感受就越好。實際中，手機廠家聲音信號達不到響度標準，所以在進網(wǎng)測試后要將音量調(diào)高。2.2終端音頻性能差異分析目前進網(wǎng)測試中執(zhí)行的標準是YD/T1538-2006《數(shù)字移動終端音頻性能技術(shù)要求及測試方法》是2006年發(fā)布的，標準規(guī)定接收響度評定值為2±3dB，而不涉及測試所用的仿真耳。在標準中規(guī)定了4種仿真耳，并沒有明確規(guī)定必須使用哪種型號的仿真耳，可以由廠家選擇，所以在進網(wǎng)測試時，由于Type1無泄漏，為了調(diào)測方便，大部分廠家選擇了Type1型，少數(shù)廠家會選擇Type3.2型。同時，在企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量控制方面，除少數(shù)大企業(yè)(NOKIA、MOTO、三星等)具備Type3.3和Type3.4的測試能力外，大部分國產(chǎn)廠家仍不具備更先進的測試能力，有些小品牌廠家甚至沒有測試能力，進網(wǎng)測試是一回事，其后根本不做調(diào)整，完全由方案廠家提供的參數(shù)來決定。實際上，影響用戶對聲音品質(zhì)的主觀感受的因素除了音量之外，還有一些其他方面的因素，比如，環(huán)境條件、網(wǎng)絡(luò)條件、背景噪聲傳輸、聲音的逼真度、聲音的可理解性、以及用戶的預(yù)期等多方面的因素，音量并不是最主要的因素，只在音量方面做改動，并不能提高整機的音頻性能。目前，由于技術(shù)水平的限制，國內(nèi)的生產(chǎn)廠家在語音質(zhì)量的控制方面無法與國際大廠抗衡，只好從接收音量上找突破口，而這又正好迎合了中國消費者的使用習(xí)慣。我們經(jīng)常見到這樣的情景：一個用戶正在用手機通話，握手機的方式不是按照常規(guī)的方法那樣將手機的受話器貼在耳朵上，而是將手機偏離臉，或者將手機離開耳朵一段距離，當(dāng)講話時，再將手機的MIC靠近嘴唇位置，把一個具有雙向通話功能的現(xiàn)代通信工具變成了對講機。出現(xiàn)這種情況的原因就是因為手機的輸出聲音太大了，連打電話的人自己都會感覺不舒服。另外，在測試中也碰到過這樣的情況：某國際品牌的手機和某國內(nèi)廠家的手機使用的是同一平臺，結(jié)果在做語音品質(zhì)的測量時竟得到的結(jié)果相差甚遠。經(jīng)詢得知，國內(nèi)品牌的手機上沒有加裝環(huán)境噪聲抑制軟件，而這軟件是要收費的，國內(nèi)品牌的手機賣不到國際品牌手機的價格，所以就不愿安裝改善語音質(zhì)量的軟件了。因此國產(chǎn)手機樹立品牌，走向國際還需要不斷提升自身的技術(shù)含量，不能只依靠價格優(yōu)勢來獲取市場份額。3總結(jié)音頻性能是影響主觀感受的一項重要指標要求，通過一致性測試可保障終端最基本的童話質(zhì)量。然而目前進行的終端音頻進網(wǎng)測試僅能滿足最基本的要求，而國外各大運營商也根據(jù)自己的企業(yè)標準在終端入庫音頻測試時，其測試項目更多、要求也更為嚴格。因此，我們也希望國內(nèi)外的終端廠商加強終端音頻技術(shù)方面的設(shè)計與研發(fā)，不要僅依賴于在軟件參數(shù)上進行調(diào)整來通過目前的音頻測試，這樣才能為用戶提供優(yōu)質(zhì)的話音服務(wù)。國內(nèi)的廠家加大終端音頻性能的提升力度，縮短與國