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  [组图]CDMA 1x终端测试           ★★★ 【字体:
CDMA 1x终端测试
作者:马治国 …    文章来源:电信工程技术与标准化    点击数:    更新时间:2007-3-22    
 

摘要 本文主要介绍了目前行业内对CDMA 1x终端的测试要求。 

 

 

  目前,手机(本文中称为终端)这一通信产品的普及率越来越高,消费者使用的终端基本上分为两种制式:GSMCDMAGSM是起源于欧洲的一种数字通信技术,CDMA起源于北美。1993年,Qualcomm公司提出的CDMA技术正式标准化(IS 95),而后又进一步演进至cdma 1x的系列标准。目前国内的商用网络已经平滑演进至cdma 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cdma 1x的终端。

 

  终端是否满足基本的质量要求,这一问题是消费者关注的焦点。只有通过合理全面的测试,才能验证终端的性能,保障消费者的权益。目前,国际上,3GPP组织是掌握GSM最前沿技术、涵盖范围最广阔的国际化论坛,相对应的CDMA国际化论坛为3GPP2。关于cdma 1x终端的测试部分,有相应的国际规范3GPP2 C.S0011来定义,这个规范也在随着技术的不断发展而更新,目前业界遵循的一般为release Arelease B两个版本的规范,规范中定义了12个可用的频段,各国根据自己国内的频段划分具体采用其中的部分频段,我国国内商用的CDMA终端都是工作在800MHz的。目前,国内关于cdma 1x终端测试的主要依据是参考性技术文件YDC 023800MHz cdma 1x数字蜂窝移动通信网设备测试方法:移动台第一部分 基本无线指标、功能和性能》,这个规范与国际规范C.S0011相对应。

 

  关于cdma 1x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。相对于GSM的终端的测试,主要的区别在于射频测试部分,其它部分基本相同。由于GSM是一种基于时分多址的技术,而CDMA是一种基于码分多址的技术,所以cdma 1x的射频测试部分增加了大量的码域测试的内容,又因为CDMA系统是一个自干扰系统,功率控制尤为重要,所以测试中含有大量的相关功率的项目,下面介绍一下cdma 1x终端的各部分测试内容。

 

1、业务和功能

 

  功能测试这一部分,规范中定义了几十个测试用例,主要是通过终端的UI界面,验证终端的基本功能是否正常,例如这些测试中包括语音呼叫的拨打测试以及短消息的收发测试。终端的功能现在也越来越多样化,照相、摄像、MP3播放、收音机等新功能十分丰富,终端也渐渐变成了一个多媒体的平台,这些新功能也必须在测试中验证其可用性。这一部分测试涵盖的范围很广泛,基本上能模拟消费者日常生活中碰到的不同情况,验证终端的这些基本功能是否完整有效,保证消费者日常使用的正常。

 

  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。由于cdma 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E-mail,并且可以实时收看在线的电视节目。基于JavaBREW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。这一部分的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。

 

2、射频测试

 

  射频测试主要验证终端的硬件的特性,针对终端的最底层——物理层进行测试。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。cdma 1x前向信道分为5种不同的RC配置,由RC1RC5,反向4种,RC1RC4,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,测试中,应该穷尽所有的RC组合模式。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4个部分。

 

  首先无线设备必须在指配的频率上完成收、发的功能,保证自己工作的正常及同时不影响其它无线设备。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824849MHz,接收频段为869894MHz,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,保证终端漫游的正常。

 

  前向业务信道的解调分别在加性高斯白噪声(AWGN)条件下和在多径衰落条件下进行测试。由于CDMA网络是可以同频复用的,而且不需要地理上的间隔,所以邻小区相对于本小区而言就是干扰,同频干扰实时存在,验证在邻小区存在强烈的同频干扰下终端的解调能力尤为重要。此项测试,用AWGN信号模拟相邻小区的同频干扰,看在此情况下终端的正确解调前向业务信道的能力,具体测试连接如图1所示。终端往往在极限速率情况下,容易出现误帧率较高的现象,如普通终端在以153.6kbit/s速率传输时,抗干扰能力相对较弱。这一般与终端的接收灵敏度有关,很可能需要硬件上的改进。多径测试验证信号经多径衰落后的解调性能,我们生活中进行通话时,从基站到终端的信号是经过空间的种种物体反射的,存在很多的径,而且到达的时间也不一样,多径衰落后,情况很复杂,信号的功率也容易偏移,起伏较为明显,这项测试模拟的是信号在真实空间的传播情况下终端的解调能力。由于情况较为复杂,信号的功率也在不断随机的漂移过程中,所以一定要使用精确的测试设备测得终端接收的,使其符合规范的规定,此项测试才能准确。这一部分的解调性能测试,应该穷尽终端所支持的所有速率集,保证其在任意一种可能的情况下的通信是正常的。




图1 无衰落条件下测试功能框图


  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3项测试,具体测试连接均如图1所示。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(-104dBm/1.23MHz)和极大(-25dBm/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1dB或将干扰信号降低1dB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。如果误帧率始终不能满足规范的要求,超出限值的话,很可能是硬件设计问题,所以此项测试在研发阶段厂家就应该给予足够的重视,以免返工。

  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,但是可以根据具体的测试结果与测试限值要求来判断终端是否能满足规范要求。

  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4项,具体连接如图2所示。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。


图2 衰落条件下业务信道测试功能框图


  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‘O’、‘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2330dBm之间。一般厂家会把此值限定在2324dBm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,有时会造成此结果在23dBm左右徘徊,非常临界,经常只是0.1dB0.2dB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,注意某些芯片是不支持规范定义的TURBO码测试以及反向153.6kbit/s速率测试的。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,看其对其它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885kHz1.98MHz1.98MHz4MHz。此项测试尤为重要,因为如果终端的这项测试不合格的话,它会影响其它终端的工作,对别人造成干扰。此项测试与最大功率测试息息相关,如果此项测试不过的话,应及时验证一下终端的最大发射功率,看是否超标,可以让厂商将最大功率尽可能的调整至23dBm这一限值接近,这样会使杂散发射值减小。

 

3、环境适应性

 

  环境适应性测试分为高温在线、高温恢复、低温在线、低温恢复、恒定湿热在线、恒定湿热恢复、振动、冲击和跌落9种情况,模拟人们日常生活中碰到的各种问题,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以及基本功能是否还能满足要求。其中,要注意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,锂离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。通过这些严酷的环境测试,保证了终端在不同的地理环境中的正常工作。

 

4、寿命试验

 

  消费者在日常使用终端的过程中,最经常的操作就是拨号和翻开、合上手机的盖子。对这些机械结构的疲劳性试验非常必要。这一部分测试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。规范规定的次数已经足够多了,能够保障用户的使用。

 

  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。

 

5、结束语

 

  以上定义的种种测试,涵盖了终端的底层硬件到终端的高层应用的全方位的测试,从消费者使用角度出发,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,保证整个CDMA产业的蓬勃发展。

 

 

作者:马治国 高晓光 

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