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浅谈三大3G终端测试

发布时间:2005-11-3 14:54:10  来源:泰尔网  点击率:2362
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2005-5-19

作者:李波 马治国 孙元宇 

 WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA,这三种技术是今年通信产业的热点,而终端是整个产业链中的最重要的环节之一,终端的发展状况对产业中的方方面面都会有重大影响,而且与用户的使用息息 相关,因此,对于三种技术终端的测试,一直以来是人们非常关注的焦点,下面将要介绍三种技术终端的测试内容和终端在测试中的表现。

一、测试内容和测试目的

  因为三种技术均采用CDMA的多址方式,所以终端的测试内容有很多相同之处,下面以WCDMA为例对测试内容进行介绍,主要内容包括以下七部分:功能测试、射频性能、音频性能、环境和可靠性试验、寿命试验、电池和充电器的安全以及通话时间和待机时间等:

  1、终端基本功能测试

  这一部分测试是为了验证终端最基本的功能是否完整有效,例如语音呼叫的拨打测试以及短消息的收发测试。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。由于带宽的增加,为用户引入了更高速率的数据业务,在终端上可以实现电路交换的64Kbps视频电话和分组交换的384Kbps高速数据下载业务。

  2、射频性能测试

  射频性能测试分为发射机测试和接收机测试两部分。射频性能测试的目的是验证终端设备的发射机/接收机在正常使用条件下或极端条件下,电气性能是否符合国家主管部门的相关规定。因为CDMA系统是自干扰的系统,对于上行链路,每一台终端对于其它终端来说,都是实实在在的干扰源,增大某一终端的发射功率,虽然可以提高其服务质量,但是会对在网络内使用的其它终端造成影响,终端相互之间会出现“功率攀升”现象,造成网络状态不稳定,甚至出现网络拥塞,所以发射机的性能对网络是至关重要的;对于下行链路,同样面临功率适当分配的问题,除了功率分配过大会加大下行干扰之外,下行链路总的发射功率是有限的,分配给某个终端的功率过多,网络内用户的容量就会减少,所以终端接收机性能的好坏,对网络的服务质量有很大影响,除此之外,接收机性能还体现出了终端的抗干扰能力。主要测试内容如表1和表2所示。

表1 WCDMA发射机主要的测试内容一览表

测试内容
测试目的
终端最大发射功率 验证终端的最大发射功率误差不超过容限值,终端最大发射功率过大会干扰其他信道或其他系统,终端最大发射功率过小会缩小小区的覆盖范围。
频率误差 验证终端的发射机载波调制的精确度。频率误差过大会增加本信道上行链路的发射错误,这个指标反应出当锁定在某一下行载波频率上后,接收机为发射机获得频率信息的能力。
上行开环功率控制 验证终端在动态范围内正确测量接收功率的能力,根据接收功率和BCCH的信息来控制发射功率达到在最小的发射功率下正常通信的目的。
上行内环功率控制 验证终端是否能够正确地从TPC命令中获得TPC命令。内环功率控制将会影响系统的容量。
最小输出功率 验证终端最小输出功率是否小于指标要求。超过指标要求的最小输出功率会增加对其他信道的干扰和减小系统容量。
发射关闭功率 验证终端的发射关闭功率是否小于指标要求。超过指标要求的发射关闭功率会增加对其他信道的干扰和减小系统容量。
发射开/关时间模板 验证终端发射开/关的过程与时间的关系是否符合规定。超过指标要求的发射开/关响应误差会增加对其他信道的干扰或本信道上行链路的发射误差。
占用带宽 验证终端的占用带宽是否小于5MHz(码片速率为3.84Mcps)。超过指标要求的占用带宽增加对其他信道或其他系统的干扰。

表2 WCDMA接收机主要的测试内容一览表

测试内容
测试目的
参考灵敏电平 验证终端的参考灵敏电平,避免参考灵敏电平过高从而减少基站的覆盖距离。
最大输入电平 验证终端的最大输入电平,若最大输入电平过低则会对终端在基站的近距离的通信效果产生不利影响。
邻道选择性 测试目的在于验证终端的邻道选择性能,避免邻道选择性过大易造成本信道解调的干扰。
阻塞特性 验证终端接收机在除杂散响应和邻道外的频点上有干扰信号时的解调能力。
杂散响应 验证终端在其它频点上存在CW干扰信号时在载波频点上接收有用信号的能力。

  3、复杂传播环境下的性能测试

  测试目的在于验证当下行链路信号处于复杂的传播环境下,例如,多径衰落传播环境、移动传播环境、生/灭传播环境、下行开环发射分集模式和小区间软切换环境等,并且存在高斯白噪声干扰信号的情况下,终端对于有用信号、邻道信号和邻小区信号的解调能力。

  4、音频性能测试

  测试目的在于验证终端设备传输语音信号的质量。3G移动终端虽然增加了许多新的功能,例如高速数据功能,但是语音通信仍然是3G终端的基本功能,而且是大部分用户最常使用的功能。语音质量的好坏将直接影响用户的正常使用,语音质量很差时将使用户无法完成正常的语音通信。

  移动终端的音频性能测试可以通过仪表在实验室完成。根据移动终端所使用的受话器的类型,可以用不同类型的仿真耳来测量。支持语音业务和/或紧急呼叫的终端在响度评定值(发送和接收)、灵敏度/频率响应特性、侧音掩蔽评定值(STMR)、空闲信道噪声、稳定度储备、回波损耗(ERL)、失真特性、环境噪声抑制(ANR)等方面应满足相关标准的规定。

  5、环境和可靠性测试

  我国南北方气候相差很大,终端的使用环境会随着温度和湿度的变化而变化,终端应该对外界环境有一定的适应能力,而且终端在使用的过程中,因为使用频次高,一般会随身携带,所以受到碰撞、撞击和挤压的几率很大,因此需要模拟低温、高温、恒定湿热等自然环境和力学上的作用,检验终端是否满足环境和可靠性的要求。

  6、寿命试验

  测试目的在于验证终端是否满足按键寿命、折叠、滑动及旋转结构寿命、终端与附件的接口寿命的要求。

  7、电池、充电器测试

  电池和充电器应该满足电池性能和充电器安全性的要求。

  8、通话时间和待机时间部分

  通过模拟实际网络最普通的状况,考察终端的待机时间和通话时间的长短,这也是消费者非常关心的两个问题。

二、3G终端测试中的难点和重点

  通过大量的、长期的终端测试,发现了测试中的一些难点和重点,现总结如下:

  1、WCDMA和CDMA2000在全球的商用时间不长,属于较新的技术,在测试方面,各方积累的经验不是很丰富,而且在技术复杂度方面又较2G终端上了一个台阶。测试内容的复杂程度的提高,对测试仪表的测量精度、噪声系数、不确定度的要求随之提高。例如,由于杂散发射的限值很低,而频谱仪的背景噪声应该低于此限值,所以需要精度非常高的频谱仪来测试。由于接入终端发射机关闭时,接收机产生的杂散值极小,所以难于测出接收机杂散发射的具体值。一定要选用精度较高的频谱仪,将其内部的衰减值尽可能的降低,对于1GHz至12.75GHz的扫频测试,最好分段进行扫描,比如每1GHz扫描一次,直至扫完所有的频段取其最大杂散值即可。这样测得的杂散的结果相对精确。

  目前,支持WCDMA和CDMA2000 终端测试的综合测试仪还不多,较通用的是安捷伦公司的8960,单独使用一台综合测试仪能够进行的测试项目也非常有限,要想对终端进行全面的测试,需要精度高的、系统级的设备才能完成。目前,安利、罗德施瓦茨和Spirent的WCDMA终端测试系统,在行业中处于领先地位。

  2、EVDO技术是在cdma2000 1X技术基础上演进而来的,在前向引入了时分的概念,大大提高了用户的下载速率,达到2.4Mbps。测试中,用FTAP和RTAP两个测试协议模拟用户使用中的下载和上传,涵盖了EVDO定义的多达12种不同的下载速率(38.4Kbps直至2457.6Kbps)及5种上传速率的速率集合。

  3、由于产业规模等问题直接造成产业链上下游配套场上较为分散的局面,测试仪表设备中,还没有能够对TD-SCDMA终端设备进行测试的综合测试仪表,需要实际使用网络来配置终端测试中要求的环境。部分测试项目由于通过网络配置仍不能满足测试条件要求和部分仪表的性能限制,致使测试不能够完全按照标准的要求进行。尽管目前还没有哪个厂商可以提供一个可商用化的终端产品,可以提供测试终端的厂家还很少。在现场测试中,大唐移动公司提供了Sparrow和Hummer两款较成熟的样机。

  4、分组交换的128Kbps、384Kbps高速数据下载业务是WCDMA数据业务的特色,但是这两种速率业务在性能测试前的终端与测试仪表之间的环回测试模式在实现上相对复杂,所以,目前在WCDMA终端中,支持这两种速率下载业务的环回测试模式的型号还很有限。

  5、因为CDMA技术能够提供相对耗电的多媒体业务和高速数据业务,通话时间和待机时间是影响终端正常使用的重要技术指标。在联通公司建设CDMA网络初期,曾经出现终端通话、待机时间很短的问题,用户投诉很多。在EVDO中,引入了高速的数据通信,对接入终端的耗电状况必然产生影响,通话时间的长短对将来商用网上的用户至关重要,此项测试尽量逼进的模拟将来用户的实际使用情况,相当直观的测试出待机、通话时间,对将来的建网和接入终端的性能测试给出了一项重要参考。

三、3G终端在测试中的表现

  WCDMA和CDMA2000技术已经基本成熟,产品正步入商用化阶段,相比之下,TD-SCDMA终端商用化进展较慢主要源于终端芯片的瓶颈。由于我国集成电路设计生产起步较晚,目前可商用的TD-SCDMA可商用终端芯片数量很少。所以在此,只对WCDMA和CDMA2000终端的在大量测试中的性能进行总结,影响比较突出的终端性能主要是以下方面:

  1、接收灵敏度电平。在外场测试的过程中,不同的终端在相同的位置因为各自的灵敏度电平不同的原因,要求的下行发射功率不同,造成对容量、覆盖等网络性能的影响。所以,终端的灵敏度电平非常重要,灵敏度电平低,则会要求的网络的下行的发射功率小,可以分配给其他用户的功率就多,对系统性能就会有好的影响;如果灵敏度电平高,则会占用过多的网络的下行的发射功率,网络剩余的可用资源就会减少,系统的性能会受到很大影响。

  2、功率控制算法。功率是CDMA系统最终的无线资源,而且由于CDMA自干扰的特性,内环和外环功率控制的好坏,不仅仅会影响到终端的待机时间、通话时间和电池寿命等方面,而且直接会影响到系统的性能,如何更好的实现功控算法是影响很多方面的重要因素。

  3、目前存在着不同品牌之间的可视电话互通不够稳定、能够支持同频硬切换、异频硬切换的终端种类不多等问题。

  4、另外,当多个用户出现时CDMA2000 EVDO的速率是时时调度的,不能保证某个用户固定在某个速率上,而WCDMA可以将用户固定在某一速率且长期占用,所以在做视频通话方面WCDMA占有一定的优势。

  总之,做为3G网络重要组成部分的终端设备,此次通过3G实验对三种技术的终端进行了大量的测试,展示了3G终端不同的特性,让我们对3G终端有了一定程度的了解,并且积累了宝贵的经验,随着WCDMA、CDMA2000技术的进一步发展,和TD-SCDMA技术逐步走向完善和成熟,3G网络的大规模建设和正式商用前景将会是一片光明。

 
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