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马治国:CDMA终端测试介绍


http://www.sina.com.cn 2005年03月29日 17:27 新浪科技

    马治国

  1977年,库珀和内特尔顿首先提出利用扩频技术实现cdma方案,但是没有进入实用。1993年Qualcomm公司提出的cdma技术正式成为技术标准(IS-95),而后又进一步演进至cdma2000的系列标准。在国际标准中,cdma2000分为cdma 1X和三载波方式3X两种,由于EV-DO及EV-DV技术的引入,运营商在相当长的时间内都不会再考虑cdma2000 3X。目前国内的商用网络
已经平滑演进至cdma2000 1X,成为cdma技术的主流产品,所以本文所涉及的cdma终端测试均针对cdma2000 1X的终端。

  终端测试主要分为5大部分:业务和功能、射频指标、环境适应性、寿命、电源及充电器。

  功能的测试是为了验证终端基本功能是否完整有效,例如语音呼叫的拨打测试以及短消息的收发测试,业务测试验证终端是否支持目前网络的补充业务,典型的如呼叫前转业务,此项测试从用户角度出发,保证终端能够接入目前运营的网络且满足用户的基本需求。由于cdma2000 1X数据速率的提高,新功能层出不穷,在终端上已经实现了VOD,实现了实时收发email,并且可以实时收看在线的电视节目。基于java和brew两大平台的不断开发利用,越来越多的新业务也令人耳目一新,联通公司也适时的推出一键上网(实现新业务)的各种终端服务,方便了用户的使用。使得联通新时空的品牌也更加深入人心。

  对终端射频的测试基本都是建立在一个业务环回基础上的,即在测试仪表(模拟基站)与终端之间建立数据连接。目前市场上通用的测试仪表以安捷伦公司的8960以及罗德与施瓦茨公司的CMU200为主,通过模拟基站,与终端之间建立数据连接进行测试。cdma2000 1X前向信道分为5种不同的RC配置,由RC1至RC5,反向4种,RC1至RC4,之间有相应的对应关系,组合成不同的环回业务选择模式,应用不同的环回业务选择进入相应RC的测试模式。射频测试分为两大部分:接收机测试和发射机测试。接收机的测试又分为频率要求、前向业务信道解调性能、接收机性能、接收机传导性杂散发射四部分。

  首先无线设备必须在指配的频率上完成收、发的功能。国际电联为cdma终端分配了13个频段类别,终端可在这些频段上选择进行工作。目前中国国内商用的网络工作在频段类别0,即800MHz频段,在此频段上,终端上下行应具有45MHz的隔离度,发射频段为824MHz~849MHz,接收频段为869MHz~894MHz,由于兼容AMPS,所以终端的信道划分依然如AMPS时的划分,以30KHz为单位,测试此项时,应将终端通过射频口,用电缆直连到测试仪表(基站模拟器)上,在终端“idle”(已完成注册)和“connect”两种状态下分别改变终端的信道号码,以验证终端在所有规定的信道上正常工作。

  前向业务信道的解调分别在加性高斯白噪声条件下和在多径衰落信道中进行测试。前者用AWGN信号模拟在存在相邻小区同频干扰的情况下,终端正确解调前向业务信道的能力,具体测试连接见图1。

马治国:CDMA终端测试介绍

1:无衰落条件下测试功能框图

  此项测试中,目前市场上的仪表均不支持RC5前向补充信道的测试,终端使用的高通芯片的性能也有所区别,MSM5105不支持规范定义的TURBO码测试以及反向153.6Kbps速率的测试。后者通过用信道模拟器模拟在实际环境中信号以不同速率、不同路径经多径衰落后,终端接收后正确解调的能力,具体测试连接见图2。

马治国:CDMA终端测试介绍

2:衰落条件下业务信道测试功能框图

  信号经多径衰落后的情况很复杂,功率也容易偏移,起伏较为明显,所以一定要使用精确的测试设备测得终端接收的Îor,使其符合规范的规定,此项测试才能准确。

  接收机性能测试包括灵敏度和动态范围、单频抗扰度以及互调杂散响应衰减三项测试,具体测试连接均见图1。接收机灵敏度和动态范围分别测试终端在接收到的功率极小(-104 dBm/1.23MHz)和极大(-25 dBm/1.23MHz)时正确接收信号的能力,单频抗扰度以及互调杂散响应衰减测试的是模拟在终端接收频带周围存在一个或两个干扰信号时终端正确接收信号的能力。这几项测试给定的测试条件离终端的临界状态很近,所以要注意很准确的按照规范规定设置有用信号和干扰信号的大小,一定注意要把测试中的电缆连接线的衰减值准确的计算到系统中去。当然部分终端由于接收灵敏度不够高在接收小信号时会出现错误,此时,终端一般在灵敏度和单频、互调测试均无法通过,FER值超标,尤其是后两项,如果发现将有用信号提高一个dB或将干扰信号降低一个dB足以改变测试的结果的话,一定要再次检查测试系统的衰减值以保证测试结果的准确性。

  传导性杂散发射测试直接将终端连接至频谱仪即可。由于终端发射机关闭时,接收机产生的杂散值极小,一般用频谱仪测得的杂散的结果并不是真正的终端接收机产生的杂散,而是仪表的背景噪声。所以此项很难测出终端接收机杂散的具体值。

  发射机的测试分为频率准确度、调制要求、射频输出功率要求和传导性杂散发射四项,具体连接见图1。前两项测试比较简单,只要测得波形质量及部分和时间有关的参数即可。重点集中在对功率的测试,包括了开环、闭环功率控制,开环功控的时间响应,最大、最小、待机和门控输出功率及码分信道至反向导频信道输出功率准确度。

  因为cdma系统是一个自干扰系统,必须平衡各用户之间的发射功率使其到达基站的功率基本相等来最优化整个系统,所以对功率的测试项目尤为重要。开环、闭环功率控制测试验证终端是否按照基站的指示来将自身的发射功率调整到一个合适的值,开环功率控制的时间响应验证终端是否在规定的时间内完成自身功率的变化以响应基站,注意测试中基站在功控信道向终端发送的功控比特不是“active”的,而是’0’、’1’交替的。最大射频输出功率是在开环和闭环功控都设置为最大时测得的终端功率,对于III类终端来说应该是在23dBm~30dBm之间。一般厂家会把此值限定在23dBm~24dBm之间,因为终端的发射功率过大,会对终端的杂散发射的测试造成很大的影响,所以厂家一般会使最大功率在满足规范规定的情况下尽可能的低,有时候会造成此结果在23dBm左右徘徊,非常临界,经常只是0.1、0.2dB的差别,一定要检查测试系统的衰减值以保证测试结果的准确性。最小受控输出功率是在开环和闭环功控都设置为最小时测得的终端功率,和门控输出功率一样不易出现失败。待机功率的测试会遇到和接收机杂散测试相同的问题,测得的结果多半是背景噪声,难于测出准确值。码分信道至反向导频信道输出功率准确度测试中,注意高通MSM5105不支持规范定义的TURBO码测试以及反向153.6Kbps速率的测试。杂散发射测试时,设置参数使终端以最大功率发射,测试终端发射带外的辐射情况,看其对其他系统或终端造成的影响。测试分4个频段,分别距离发射频带左右各885kHz至1.98MHz及1.98MHz至4.00MHz。

  环境适应性测试模拟人们日常生活中碰到的种种情况,验证终端经过高温、低温、湿热、振动、冲击和跌落等环境试验后的射频性能是否还能满足规范要求。终端的液晶屏幕在低温下测试时,有可能显示不正常或根本不显示,此时终端的射频模块工作仍很可能是正常的,不要误以为终端关机测试失败。且在这些严酷的环境中,锂里子电池的活性会降低,应该用稳压电源代替电池对终端供电,进行测试以得到更准确的结果。寿命试验分为按键和翻盖两部分,分别为10万次和5万次,模拟用户多次使用终端后,终端的疲劳度能否承受。电源及充电器测试依据国家相应标准模拟种种严酷环境进行,测试终端配件的合格性。

  以上种种测试,均从用户使用角度出发,模拟用户在使用中碰到的种种情形,验证终端的实用性。伴随cdma技术标准的制定与演进,越来越多的cdma终端也出现在市场上,新技术也日新月异,对cdma终端的测试也应渗透到更广的层面、更深的角度,已更完全的覆盖不同用户使用过程中出现的不同情况。

[泰尔实验室专稿]



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