移动通信终端窄带电声性能检测项目详解

一、引言

窄带电声性能是衡量移动通信终端（如智能手机、功能手机等）语音通话质量的核心指标，直接影响用户体验。其检测聚焦于终端在300Hz-3400Hz语音频带内的音频传输性能，涵盖发送（上行）和接收（下行）方向的声音信号处理能力。本文依据3GPP TS 51.010-1、GB/T 15279等标准，系统梳理关键检测项目及方法。

二、检测环境与设备

• 测试环境：需在标准消声室内进行（背景噪声≤30dB(A)），温度23±5℃，湿度30%-70%。
• 核心设备：
  • 人工耳（模拟人耳声学特性，如IEC 60318-4标准）
  • 人工嘴（模拟人嘴发声，频响±1dB内）
  • 音频分析仪（如Head Acoustics ACQUA系统）
  • 网络模拟器（模拟基站信号，控制编解码器模式）

三、核心检测项目及方法

1. 发送方向（Tx）性能检测

• 发送灵敏度（Send Loudness Rating, SLR）

  • 定义：终端麦克风将声压转换为电信号的能力，单位dB。
  • 方法：人工嘴发射94dBSPL的1kHz正弦波，测量终端输出电平。
  • 标准：典型值-8dB至+12dB（不同编解码器有差异）。

• 发送频率响应（Tx Frequency Response）

  • 定义：终端对300Hz-3400Hz内不同频率信号的增益差异。
  • 方法：扫频测试，对比输入与输出信号幅度。
  • 容限：±3dB（参考ITU-T P.863 POLQA模型）。

• 总谐波失真（Tx Total Harmonic Distortion, THD）

  • 定义：信号传输中产生的谐波失真程度，阈值≤5%。
  • 方法：输入1kHz正弦波，分析输出信号频谱。

• 侧音掩蔽评定值（STMR）

  • 定义：终端对自身发送信号泄漏到接收通道的抑制能力。
  • 方法：通过人工嘴发声，测量接收端泄漏信号幅度。

2. 接收方向（Rx）性能检测

• 接收灵敏度（Receive Loudness Rating, RLR）

  • 定义：终端扬声器将电信号还原为声音的能力，单位dB。
  • 方法：输入标准电平信号，用人工耳测量声压级。
  • 典型值：-2dB至+8dB（不同设备类型有差异）。

• 接收频率响应（Rx Frequency Response）

  • 测试：输入扫频信号，测量人工耳接收的声压级曲线。
  • 要求：频带内波动≤±3dB，避免高频衰减导致语音不清。

• 接收失真度（Rx Distortion）

  • 方法：输入标准正弦波，分析输出声信号频谱中的谐波成分。
  • 阈值：≤7%（高音量下易超标）。

3. 环境噪声适应性检测

• 背景噪声抑制（Background Noise Suppression）

  • 测试场景：模拟街道（65dB(A)）、办公室（50dB(A)）等噪声环境。
  • 指标：信噪比改善≥10dB，确保噪声下语音可懂度。

• 回声抑制（Echo Cancellation）

  • 方法：在接收通道注入信号，检测发送通道的回声衰减量。
  • 要求：ERLE（回声损耗增强）≥45dB。

4. 端到端性能验证

• 双工通话测试（Duplex Performance）

  • 目的：验证同时收发时的语音质量。
  • 关键参数：延迟≤150ms，无显著断续或回声。

• 编解码器兼容性

  • 测试对象：AMR-NB/WB、EVS、Opus等主流编解码器。
  • 方法：切换不同编码速率（如AMR 12.2kbps至4.75kbps），评估MOS（Mean Opinion Score）变化。

四、常见问题与解决方案

1. 发送灵敏度不足

   • 原因：麦克风灵敏度低或前置放大器增益设置不当。
   • 对策：优化硬件选型，调整音频DSP增益参数。

2. 高频失真严重

   • 原因：扬声器谐振或功放非线性失真。
   • 改进：增加声学阻尼，优化电源去耦设计。

3. 回声抑制失效

   • 诱因：硬件延迟偏差或软件自适应算法收敛慢。
   • 解决：校准硬件延迟，升级双讲检测算法。

五、未来挑战与趋势

• 5G VoNR测试：新增EVS编解码器全带宽（50Hz-14kHz）测试需求。
• AI增强检测：利用深度学习模拟人耳主观评价（如PESQ替代方案）。
• 多场景仿真：车舱、地铁等复杂声学环境的自动化测试方案。

六、结语

窄带电声性能检测是保障移动终端语音质量的关键环节。随着VoLTE、VoNR等技术的演进，检测项目需持续适配新编解码器与网络环境，通过精细化测试提升用户通话体验。

参考文献

1. 3GPP TS 51.010-1 (2023)
2. GB/T 15279-2022《自动电话机技术条件》
3. ITU-T P.863 (POLQA语音质量评估标准)