一种用于分析语音设备语音时延的测试装置和系统的制作方法

本实用新型涉及语音通信设备的语音时延测试领域，尤其涉及一种用于分析语音设备语音时延的测试装置和系统。

背景技术：

语音质量能否满足用户的需求是衡量语音通信设备是否合格并推向市场的重要指标。其中，语音时延是影响语音质量最关键的因素之一。在语音通话过程中，语音时延增加到一定程度就会引起传输系统的乱序、丢包或者语音重叠等诸多问题。例如，当单向端到端的语音时延大于25ms时，即声音在50ms内返回，说话者将感觉不到回声；而当单向端到端的语音时延大于25ms时，如果不采取任何措施，说话者会感觉到较明显的回声，从而影响通话的质量。因此，对语音通信设备进行语音传输时延的测试变得越来越重要。

目前，现有技术中都是通过传统的语音质量测量仪器对语音时延进行测试，但传统的语音质量测量仪器存在以下问题：(1)测试过程中需要人工操作，操作复杂，测试的精度和效率都非常低；(2)只能进行单路语音的质量测试，测试成本非常高。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提出了一种用于分析语音设备语音时延的测试装置、系统，以及采用该装置或系统测试语音时延的方法，用以快速准确的测试多路语音的传输时延。

该分析语音设备语音时延的测试装置包括控制器、语音输出器、语音接收器，还包括：

信号发生器，其连接所述控制器和语音输出器，用于在所述控制器的控制下生成具有指定频谱特征的测试信号，并通过所述语音输出器向被测语音设备输出所述测试信号；

信号检测器，其连接所述控制器和语音接收器，用于在所述控制器的控制下监测所述语音接收器是否收到被测语音设备返回的语音信号，并在收到语音信号时确认所述语音信号的频谱特征与所述测试信号的频谱特征是否一致；

计时器，其连接所述控制器，用于在所述控制器的控制下记录所述测试信号的输出时间和所述语音信号的接收时间；

存储器，其连接所述控制器、信号发生器和信号检测器以及计时器，用于在所述控制器的控制下存储所述测试信号的频谱特征参数和输出时间，以及所述语音信号的频谱特征参数和接收时间；

计算器，其连接所述控制器和存储器，用于当所述语音信号的频谱特征与所述测试信号的频谱特征一致时，在所述控制器的控制下，获取所述存储器中存储的所述测试信号的输出时间和所述语音信号的接收时间，并计算两者之间的时间差。

根据本实用新型的实施例，上述测试装置还可以包括车载电源，其与所述测试装置的各电路器件连接，用于在车载环境下向所述测试装置提供电源。

根据本实用新型的实施例，所述语音输出器包括至少一个输出端口，所述语音接收器包括至少一个接收端口。

优选地，每个所述输出端口和接收端口为国家标准或国际标准的3.5毫米耳机接口。

进一步地，每个所述输出端口和接收端口还分别配备有用于连接示波器的接口。

根据本实用新型的实施例，所述控制器还连接所述语音输出器和语音接收器，用于控制选择所述语音输出器和语音接收器的输出端口和接收端口。

该分析语音设备语音时延的测试系统，包括：

所述测试装置；

客户端装置，其连接所述测试装置，用于向所述测试装置的控制器发送测试用的控制指令和/或获取包括测试结果的参数信息。

与现有技术相比，本实用新型的一个或多个实施例可以具有如下优点：

1)本实用新型实现了语音时延的自动化测试，提高了测试的精度和效率。

2)本实用新型能够通过设置多个输出端口和接收端口，实现多路语音时延的同时测试，提高了测试效率、降低了测试成本。

3)本实用新型配备用于连接示波器的接口，可以查看测试信号和语音信号的波形，进而能够检测测试信号经被测语音设备传输后的失真情况。

4)本实用新型无需对被测语音设备进行破坏、改造和引线，利用被测语音设备已有的耳机接口直接连接测试装置即可方便地测试语音时延，操作简单、方便。

5)本实用新型配备车载电源，适用于车载移动状态下的语音时延测试，适用性强。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例共同用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的实施例中用于分析语音设备语音时延的测试装置的组成结构示意图；

图2是本实用新型的实施例中计算语音时延的原理图；

图3是本实用新型的实施例中用于分析语音设备语音时延的测试系统的组成结构示意图；

图4是本实用新型的实施例中用于分析语音设备语音时延的测试系统与被测语音设备的连接示意图；

图5是本实用新型的实施例中测试语音时延方法的工作流程图；

图6是本实用新型的另一实施例中测试语音时延方法的工作流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步地详细说明。

实施例一

图1是本实用新型的实施例中用于分析语音设备语音时延的测试装置的组成结构示意图。下面结合图1详细地说明该装置的具体结构。

该装置10主要包括控制器100、语音输出器110、语音接收器120、信号发生器130、信号检测器140、计时器150、存储器160和计算器170以及电源180。其中：

信号发生器130，其连接所述控制器100和语音输出器110，用于在所述控制器100的控制下生成具有指定频谱特征的测试信号，并通过所述语音输出器110向被测语音设备20输出所述测试信号。

具体地，上述语音输出器110包括至少一个输出端口，并且每个输出端口还可以优选地配备有用于连接示波器30的接口，借助所连接的示波器30来查看每个输出端口输出给被测语音设备20的测试信号的波形。在本实施例中其输出端口优选为国家标准(OMTP)的3.5毫米耳机接口或国际标准(CTIA)的3.5毫米耳机接口，连接其输出端口和被测语音设备20的连接线缆的两端优选为国家标准(OMTP)的3.5毫米耳机插头或国际标准(CTIA)的3.5毫米耳机插头。

在本实施例中，优选采用频谱特征不同于被测语音设备20的系统噪声和环境噪声的频谱特征的信号作为测试信号，例如可以采用正弦波、方波或三角波等作为测试信号。

信号检测器140，其连接所述控制器100和语音接收器120，用于在所述控制器100的控制下监测所述语音接收器120是否收到被测语音设备20返回的语音信号，并在收到语音信号时确认所述语音信号的频谱特征与所述测试信号的频谱特征是否一致。

具体地，上述语音接收器120包括至少一个接收端口，并且每个接收端口还配备有用于连接示波器30的接口，通过连接的示波器30的另一个信道来查看被测语音设备20返回的语音信号的波形。从而通过对比测试信号和语音信号的波形，检测测试信号经被测语音设备20传输后的失真情况。在本实施例中语音接收器120的接收端口优选为国家标准(OMTP)的3.5毫米耳机接口或国际标准(CTIA)的3.5毫米耳机接口，连接其接收端口和被测语音设备20的连接线缆的两端优选为国家标准(OMTP)的3.5毫米耳机插头或国际标准(CTIA)的3.5毫米耳机插头。

计时器150，其连接所述控制器100，用于在所述控制器100的控制下记录所述测试信号的输出时间和所述语音信号的接收时间。

存储器160，其连接所述控制器100、信号发生器130和信号检测器140以及计时器150，用于在所述控制器100的控制下存储所述测试信号的频谱特征参数和输出时间，以及所述语音信号的频谱特征参数和接收时间。

具体地，上述存储器160可以优选地包含易失性存储器和非易失性存储器两个存储器(图中未显示)。易失性存储器连接控制器100、信号发生器130和信号检测器140以及计时器150，用于在控制器100的控制下至少存储测试信号的频谱特征参数和输出时间，以及语音信号的频谱特征参数和接收时间。同时，易失性存储器还连接非易失性存储器，将其存储的信息发送给非易失性存储器。这样，通过易失性存储器与非易失性存储器的结合既能保证语音时延测试的高效性，又能保证语音时延相关信息存储的完整性。应当说明的是，本实施例对存储器160的类型和数量不做具体的限定。在具体实施过程中，本领域技术人员可以根据实际需要对其进行设定。

在本实施例中，如果所述语音信号的接收时间为所述信号检测器140确认所述语音信号的频谱特征与所述测试信号的频谱特征一致的时刻，那么存储器160还存储有信号检测器140从监测到语音信号到确认语音信号的时间。进一步地，对于一种指定频谱特征的测试信号，由于均通过测试装置10中的同一信号检测器140确认语音信号的频谱特征与测试信号的频谱特征是否一致，因此信号的传输速率和解码速率通常固定，进而信号检测器140从监测到语音信号到确认语音信号的时间为一个不变的已知量。该已知量通常会以系统参数的形式预存在存储器160中。

计算器170，其连接所述控制器100和存储器160，用于当所述语音信号的频谱特征与所述测试信号的频谱特征一致时，在所述控制器100的控制下，获取所述存储器160中所述测试信号的输出时间和所述语音信号的接收时间，并计算两者之间的时间差。

如上所述，如果所述语音信号的接收时间为所述信号检测器140确认所述语音信号的频谱特征与所述测试信号的频谱特征一致的时刻，那么优选地按照图2所示的原理图计算语音时延，计算器170将测试信号的输出时间T1与语音信号的接收时间T2之间的时间差再减去存储器160中预存的信号检测器140从监测到语音信号到确认语音信号的时间FT，作为被测语音设备20的语音时延△T，即△T＝T2-T1-FT。

此外，在本实施例中，控制器100还可以连接所述语音输出器110和语音接收器120，用于控制选择所述语音输出器110和语音接收器120的输出端口和接收端口。

在本实施例中，如果测试信号为一路信号，那么控制器100从多路语音通道中选通一路进行输出，即选择一个输出端口和一个相应的接收端口。如果测试信号为多路信号，那么可以基于多线程机制同时进行多路语音时延的测试。多线程机制即为，控制器100控制语音输出器110通过多个输出端口输出具有特定频谱特征的测试信号，同时控制语音接收器120通过与所述各输出端口相对应的接收端口接收经由被测语音设备20返回的相应的语音信号。

此外，该测试装置10还可以配备有车载电源，其连接控制器100、语音输出器110、语音接收器120、信号发生器130、信号检测器140、计时器150、存储器160以及计算器170，用于在车载移动状态下为测试装置10的所有电路器件提供电能，使该测试装置10不限于实验室测试，也适用于车载移动状态下测试。

实施例二

图3是本实用新型的实施例中用于分析语音设备语音时延的测试系统的组成结构示意图。从图3可知，除了上述测试装置10以外，该测试系统还包括与测试装置10通信连接的客户端装置40和/或示波器30。客户端装置40主要用于向测试装置10的控制器100发送例如测试用的控制指令和/或获取包括测试结果的参数信息。

图4是本实用新型的实施例中测试系统与被测语音设备20的连接示意图，图5是本实用新型的实施例中利用测试系统测试语音时延方法的工作流程图。下面结合图4和图5以测试一路语音时延为例详细说明利用该测试系统对被测语音设备20进行语音延时测试的具体步骤：

步骤210，信号发生器130在控制器100的控制下生成具有指定频谱特征的测试信号，并通过所述语音输出器110向被测语音设备20输出所述测试信号。

在该步骤中，控制器100向信号发生器130和语音输出器110分别发送生成指令和输出指令。信号发生器130在收到生成指令后生成具有指定频谱特征的测试信号，并发送给语音输出器110。语音输出器110在收到输出指令和测试信号后将该测试信号输出给被测语音设备20。进一步地，如果测试信号输出成功，语音输出器110还可以向控制器100返回输出成功的信息；如果测试信号输出失败，语音输出器110向控制器100返回输出失败的信息。

在本实施例中，测试信号的频谱特征不同于被测语音设备20的系统噪声和环境噪声的频谱特征，例如可以为正弦波、方波或三角波等。

步骤220，信号检测器140在控制器100的控制下监测所述语音接收器120是否收到被测语音设备20返回的语音信号，并在收到语音信号时确认所述语音信号的频谱特征与所述测试信号的频谱特征是否一致。

在该步骤中，控制器100向语音接收器120和信号检测器140分别发送接收指令和检测指令。语音接收器120在收到接收指令后接收经被测语音设备20返回的语音信号，并发送给信号检测器140。信号检测器140在收到检测指令后，首先监测语音接收器120是否接收到语音信号，如果接收到语音信号，向控制器100返回接收成功的信息，否则向控制器100返回接收失败的信息。进一步地，信号检测器140在监测到语音接收器120接收到语音信号后，检测语音信号的频谱特征与测试信号的频谱特征是否一致，在确认一致时，向控制器100返回确认成功的信息，否则向控制器100返回确认失败的信息。

步骤230，计时器150在控制器100的控制下记录所述测试信号的输出时间和所述语音信号的接收时间。

在该步骤中，控制器100收到语音输出器110返回的输出成功的信息后，向计时器150发送输出计时指令。计时器150在收到输出计时指令后，记录测试信号的输出时间。控制器100收到信号检测器140返回的确认成功的信息后，向计时器150发送接收计时指令。计时器150在收到接收计时指令后，记录语音信号的接收时间。

步骤240，存储器160在控制器100的控制下存储所述测试信号的输出时间和频谱特征参数，以及所述语音信号的接收时间和频谱特征参数。

在该步骤中，控制器100收到语音输出器110返回的输出成功的信息后，向存储器160发送存储测试信号和输出计时的指令。存储器160在收到存储测试信号和输出计时的指令后，存储测试信号的频谱特征参数和测试信号的输出时间。控制器100收到信号检测器140返回的确认成功的信息后，向存储器160发送存储语音信号和接收计时的指令。存储器160在收到存储语音信号和接收计时的指令后，存储语音信号的频谱特征参数和语音信号的接收时间。

步骤250，当所述语音信号的频谱特征与所述测试信号的频谱特征一致时，计算器170在控制器100的控制下获取所述存储器160中所述测试信号的输出时间T1和所述语音信号的接收时间T2，并计算两者之间的时间差△T＝T2-T1。

在该步骤中，控制器100收到信号检测器140返回的确认成功的信息后，向计算器170发送计算指令。计算器170在收到计算指令后，获取存储器160中测试信号的输出时间和语音信号的接收时间，并计算测试信号的输出时间和语音信号的接收时间的差值。此差值即为被测语音设备20的语音时延。

在此应当指出的是，本实用新型的测试语音时延方法的执行步骤并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在不背离本实用新型的原理和思想的情况下，对上述方法步骤的调整或替换，都应在本实用新型的保护范围之内。

例如，对于另外一种如图6所示的情况，如果语音信号的接收时间为信号检测器140确认语音信号的频谱特征与测试信号的频谱特征一致的时刻，那么，计算器170在收到计算指令后，除了获取存储器160中测试信号的输出时间和语音信号的接收时间外，还会获取信号检测器140从监测到语音信号到确认语音信号的时间，并优选地按照图2所示的的示意图计算语音时延，计算器170将测试信号的输出时间T1与语音信号的接收时间T2之间的时间差再减去信号检测器140从监测到语音信号到确认语音信号的时间FT，作为被测语音设备20的语音时延△T，即△T＝T2-T1-FT。该方案在计算语音时延的过程中减去了系统所带来的误差(信号检测器从监测到语音信号到确认语音信号的时间FT)，进一步提高了测试的精确度。

具体过程可以参见实施例三中图6所示的工作流程图。

实施例三

步骤310，利用连接线缆将测试系统某一路的输出端口与被测语音设备20的麦克风(MIC)口连接，同时利用连接线缆将与该路输出端口相对应的接收端口与被测语音设备20的喇叭(SPK)口连接，并开启测试系统及被测语音设备20，使测试系统处于测试状态、被测语音设备20处于正常通话状态。

步骤320，利用探头将测试系统所选择的输出端口的示波器30接口和接收端口的示波器30接口分别与示波器30的信道1和信道2连接，并开启示波器30。

步骤330，利用客户端装置40向测试系统发送语音时延测试指令。

步骤340，由控制器100向信号发生器130和语音输出器110分别发送生成指令和输出指令。信号发生器130在收到生成指令后生成具有特定频谱特征的测试信号(也称特定语音信号)，并发送给语音输出器110。语音输出器110在收到输出指令和测试信号后将该测试信号输出给被测语音设备20。进一步地，如果测试信号输出成功，语音输出器110还可以向控制器100返回输出成功的信息，并在客户端装置40上显示输出成功；如果测试信号输出失败，语音输出器110向控制器100返回输出失败的信息，并在客户端装置40上显示输出失败，从而结束本次测试。

步骤350，当控制器100收到语音输出器110返回的输出成功的信息后，向计时器150发送输出计时指令。计时器150在收到输出计时指令后，记录测试信号的输出时间T1。

步骤360，由控制器100向语音接收器120和信号检测器140分别发送接收指令和检测指令。语音接收器120在收到接收指令后接收经被测语音设备20返回的语音信号，并发送给信号检测器140。信号检测器140在收到检测指令后，首先监测语音接收器120是否接收到语音信号，如果接收到语音信号，向控制器100返回接收成功的信息，并在客户端装置40上显示接收成功，否则向控制器100返回接收失败的信息，并在客户端装置40上显示接收失败，从而结束本次测试。进一步地，信号检测器140在监测到语音接收器120接收到语音信号后，检测语音信号的频谱特征与测试信号的频谱特征是否一致，在确认一致时，向控制器100返回确认成功的信息，并在客户端装置40上显示确认成功，否则向控制器100返回确认失败的信息，并在客户端装置40上显示确认失败，从而结束本次测试。

步骤370，当控制器100收到信号检测器140返回的确认成功的信息后，向计时器150发送接收计时指令。计时器150在收到接收计时指令后，记录语音信号的接收时间T2。

步骤380，当控制器100收到信号检测器140返回的确认成功的信息后，向计算器170发送计算指令。计算器170在收到计算指令后，获取存储器160中测试信号的输出时间T1和语音信号的接收时间T2，以及信号检测器140从监测到语音信号到确认语音信号的时间FT，计算器170将测试信号的输出时间T1与语音信号的接收时间T2之间的时间差再减去信号检测器140从监测到语音信号到确认语音信号的时间FT，作为被测语音设备20的语音时延△T，即△T＝T2-T1-FT。

本实用新型的优点是：

1)能够快速地测试无线对讲终端、有线对讲终端、语音对讲系统、广播呼叫系统的语音时延，方便快捷，精确度高。

2)测试装置兼容国家标准(OMTP)的3.5毫米耳机接口和国际标准(CTIA)的3.5毫米耳机接口，可方便测试各类无线终端设备。

3)无需对被测语音设备进行破坏、改造、引线。对于目前较主流的通话设备，例如手机、语音对讲设备等，利用设备已有的耳机接口直接连接测试装置即可方便地测试语音时延。

4)可同时进行多路语音时延的测试。

5)测试装置不限于实验室测试，也适用于车载移动状态下测试。

6)测试装置含有连接示波器的接口，在实验室条件下不仅可以测试语音时延，还可查看测试装置发送和接收到的波形，可检测语音波形经被测语音设备传输后的失真情况。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施案例，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在本实用新型所述的技术规范内，对本实用新型的修改或替换，都应在本实用新型的保护范围之内。