基站模拟器在蓝牙耳机通话测试中的应用

前言

在现阶段，高保真、立体双声道、降噪、真无线等技术的发展和应用，也让蓝牙耳机生产厂家之间的竞争愈演愈烈。在未来市场上，产品的质量是保证企业立于不败之地的法宝。如果说技术的发展是蓝牙的前进基石，那么产品性能的测试是技术发展道路上的护航者。

为了系统的评估蓝牙耳机在与手机连接通话过程中的性能测试，厂家一般采用一个在网手机，通过拨打运营商服务号码，比如中国移动的网络进行拨号10086等特殊号码，进行长时间的通话状态下的性能测试，判断掉话率和通话质量，耳机最大通话时间等指标。

该方法真实还原了用户的使用场景，一些耳机厂家采取该方法对自己的产品进行测试。然而，在实际测试中，这种方法存在一定的弊端。首先，真实的无线环境是不断变化的，基站空闲时，网络资源充裕，通过质量一定是优于基站忙碌时，这对测试结果带来的是随机影响。其次，因为长时间的拨号和通话，网络运营商会认为该手机号码异常，会被当地运营商锁卡，电话卡无法继续使用，造成了测试无法进行。再其次，该方法长时间占用基站网络资源，影响了测试区域内的其他用户。最后，该方法最后的音质评估是由人来决定，测试人员的心情和状态会影响到评估的结果，是一个潜在的测试隐患。

针对这些问题，本文提出一个测试解决方案，帮助解决以上测试问题。

测试解决方案

测试方案的核心为无线综测仪，罗德与施瓦茨公司的CMW500如下图，提供全标准的一站式测试解决方案，覆盖了2\3\4G等技术的信令测试。

CMW500

在本测试方案中，CMW500具备信令模拟功能，模拟“真实基站”，与被测通信模块建立对话，可以进行无线性能测试和业务性能测试。另外，除了以上常规的性能测试，还可以根据测试需求，改变无线环境状态，比如，弱信号覆盖下、强信号覆盖下以及信号多路反射后叠加的复杂信道条件，模拟在各种无线环境下，定量的对设备进行性能分析。

音频质量测试

CMW500内部带有音频发生器和音频发生器，可以给手机发送声音和采集声音。如图，音频分析仪通过人工嘴采集蓝牙耳机扬声器的声音，对声音进行分析。

音频测试结果

基站模拟器

CMW500可以模拟2、3、4G基站和WLAN热点，建立电路域通话和voIP通话，比如voLTE;也可以通过网线接入外部网络，通过模拟的基站访问真实的网络，如建立微信语音通话。通话过程中，可通过人工耳和人工嘴，改变音频的频率和幅度，定量的分析音频通话质量。罗德与施瓦茨公司在2018年推出的CMX500，面向未来的新一代无线综测仪，自前可以作为测试方案中的5G(FR1和FR2)/4G和WLAN的信令模拟器，在本方案中，可以模拟5G基站，建立语音通话业务。

CMX500

测试连接示意图

测试由基站模拟器CMW500，天线，连接用的手机，人工嘴和人工耳，以及被测耳机构成，建议加上隔音箱，消除环境噪声的影响。

实际测试环境

笔者在实验室搭建了整个测试环境，如果仅测试耳机实际通话续航能力，只需要找一个相对安静的房间即可。但是，如果想对实际通话中的声音质量进行实时监测，如通过频率响应的变化，来检测通话中的性能，则需要将测试搬进消音室。

如下图，整个环境由基站模拟器CMW500、射频天线、手机、人工耳和人工嘴组成，被测耳机是笔者的TWS耳机中的一个。

如下图，通过设置CMW500的基站模拟频段，如中国移动Band3，中国联通Band1等，可以模拟全球所有运营商的基站，足不出户就能达到实际测试的效果，又何必远航呢?

实测中，笔者设置基站的国家码MCC为001，运营商代码MNC为01。

电话拨通后，‘基站”与手机进入通话状态，如下图。

如下图，DigitalGenerator可以借助基站模拟器向手机发送1赫兹到10500赫兹的单音信号，手机通过蓝牙将声音播放出来。另一方面，人工耳将蓝牙耳机播放的声音采集后输送到CMW500自带的音频分析仪进行信号分析，测试结果就展现到大家面前了。

最后，通过一个简单的自动化仪表指令，就能将频响结果保存到本地电脑。笔者从500赫兹到8000赫兹，进行了数次扫描，每次扫描的间隔为5秒，绘图如下。由于是开放环境，观测到频响发生了明显的变化。

频率响应

我们只需要将时间打印到测试结果中，就可以进行长时间的检测，来判断频响随着时间的变化，如果频响为0，则可判断耳机电池耗尽，用此测试时间戳减去开始测试时间戳，就能得到耳机续航能力。如图，时间戳对应每一次频响结果。

结束语

该测试方案，避免了实际运营商基站的依赖，也避开了人工测试中人为的因素，可以定量，也可以定性的完成整个测试任务。