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射頻指標分析(2012-4-20 19:56)
1）頻率誤差
定義:發(fā)射機的頻率誤差是指測得的實際頻率與理論期望的頻率之差。它是通過測量手機的I/Q信號并通過相位誤差做線性回歸，計算該回歸線的斜率即可得到頻率誤差。頻率誤差是唯一要求在衰落條件下也要進行測試的發(fā)射機指標。 測試目的:通過測量發(fā)射信號的頻率誤差可以檢驗發(fā)射機調(diào)制信號的質(zhì)量和頻率穩(wěn)定度。頻率誤差小，則表示頻率合成器能很快地切換頻率，并且產(chǎn)生出來的信號足夠穩(wěn)定。只有信號頻率穩(wěn)定，手機才能與基站保持同步。若頻率穩(wěn)定達不到要求（±0.1ppm），手機將出現(xiàn)信號弱甚至無信號的故障，若基準頻率調(diào)節(jié)范圍不夠，還會出現(xiàn)在某一地方可以通話但在另一地方不能正常通話的故障。 條件參數(shù): GSM頻段選1、62、124三個信道，功率級別選最大LEVEL5；DCS頻段選512、698、885三個信道，功率級別選最大LEVEL0進行測試。GSM頻段的頻率誤差范圍為+90HZ——-90HZ，頻率誤差小于40HZ時為最好，大于40HZ小于60HZ時為良好，大于60HZ小于90HZ時為一般，大于90HZ時為不合格；DCS頻段的頻率誤差范圍為+180HZ——-180HZ，頻率誤差小于80HZ時為最好，大于80HZ小于100HZ時為良好，大于100HZ小于180HZ時為一般，大于180HZ時為不合格。 2)相位誤差 定義:發(fā)射機的相位誤差是指測得的實際相位與理論期望的相位之差。理論上的相位軌跡可根據(jù)一個已知的偽隨機比特流通過0.3 GMSK脈沖成形濾波器得到。相位軌跡可看作與載波相位相比較的相位變化曲線。連續(xù)的1將引起連續(xù)的90度相位的遞減，而連續(xù)的0將引起連續(xù)的90度相位的遞增。 峰值相位誤差表示的是單個抽樣點相位誤差中最惡略的情況，而均方根誤差表示的是所有點相位誤差的惡略程度，是一個整體性的衡量。 測試目的:通過測試相位誤差了解手機發(fā)射通路的信號調(diào)制準確度及其噪聲特性?？梢钥闯稣{(diào)制器是否正常工作，功率放大器是否產(chǎn)生失真，相位誤差的大小顯示了I、Q數(shù)位類比轉(zhuǎn)換器和高斯濾波器性能的好壞。發(fā)射機的調(diào)制信號質(zhì)量必須保持一定的指標，才能當存在著各種外界干擾源時保持無線鏈路上的低誤碼率。 測試方法:在業(yè)務信道（TCH）激活PHASE ERROR即可觀測到相位誤差值。測試時通過綜合測試儀MU200產(chǎn)生比特流進行調(diào)制后送給手機，并指令手機處于環(huán)回模式。然后去捕捉手機的一個突發(fā)信號，對其進行均勻相位抽樣，抽樣周期為調(diào)制信號周期的1/2，最后根據(jù)抽樣的正常突發(fā)中的樣點計算出相位軌跡和誤差。 測試條件:GSM頻段選1、62、124三個頻道，功率級別選最大LEVEL5；DCS頻段選512、698、885三個頻道，功率級別選最大LEVEL0進行測試。GSM和DCS的相位峰值誤差均小于20度，平均誤差均小于5度。實際測試中相位峰值誤差小于7度時為最好，大于7度小于10度時為良好，大于10度小于20度時為一般，大于20度時為不合格；相位平均誤差小于2.5度時為最好，大于2.5度小于4度時為良好，大于4度小于5度時為一般，大于5度時為不合格。 3）載波（發(fā)射）功率 (1)定義:發(fā)射機載波功率是指在一個突發(fā)脈沖的有用信息比特時間上內(nèi)，基站傳送到手機天線或收集及其天線發(fā)射的功率的平均值。在測試中發(fā)射機輸出功率是有用比特（對常規(guī)信道為147比特，對允許接入信道為87比特）功率作平均計算得出。這一點與測量其他類型設備時的輸出功率（無論是平均功率還是峰值功率）定義都是不同的。（非專業(yè)儀器無法辨別有用比特） 測試目的:測量發(fā)射機的載波輸出功率是否符合GSM規(guī)范的指標。如果發(fā)射功率在相應的級別達不到指標要求，會造成很難打出電話的毛病，即離基站近時容易打出而離基站遠時打出困難，往往表現(xiàn)出發(fā)射時總是提示用戶重撥號碼。如果發(fā)射功率在相應的級別超出指標的要求，則會造成鄰道干擾。 測試方法:手機發(fā)射部分由發(fā)射信號形成電路、功率放大電路、功率控制電路三個單元組成。GSM頻段分為124個信道，功率級別為5----33dBm，即LEVEL5----LEVEL19共15個級別；DCS頻段分為373個信道（512----885），功率級別為0----30dBm，即LEVEL0----LEVEL15共15個級別；每個信道有15個功率等級，測試時選上、中、下三個信道對每個功率等級進行測試，每個功率等級以2dBm增減。對于同一測試頻率，在兩個相鄰功率控制等級上測量的功率值，他們之間的差應不大于3.5dB小于0.5dB 。 手機的發(fā)射功率是如何控制的呢？ 由于手機不斷移動，手機和基站之間的距離不斷變化，因此手機的發(fā)射功率不是固定不變的，基站根據(jù)距離遠近的不同向手機發(fā)出功率級別信號，手機收到功率級別信號后會自動調(diào)整自身的功率，離基站遠時發(fā)射功率大，離基站近時發(fā)射功率小。具體過程如下：手機中的數(shù)據(jù)存儲器存放有功率級別表，當手機收到基站發(fā)出的功率級別要求時，在CPU的控制下，從功率表中調(diào)出相應的功率級別數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換后變成標準的功率電平值，而手機的實際發(fā)射功率經(jīng)取樣后也轉(zhuǎn)換成一個相應的電平值，兩個電平比較產(chǎn)生出功率誤差控制電壓，去調(diào)節(jié)發(fā)射機激勵放大電路、預放、功放電路的放大量，從而使手機的發(fā)射功率調(diào)整到要求的功率級別上。 (2）發(fā)射功率/時間特性 定義:發(fā)射功率時間特性是指發(fā)射功率與發(fā)射時間之間的關(guān)系。由于GSM系統(tǒng)是一個TDMA的系統(tǒng)，八個用戶共用一個頻點，手機只在分配給它的時間內(nèi)打開，然后必須及時關(guān)閉，以免影響相鄰時隙的用戶。由于這一原因，GSM規(guī)范對一個時隙中的RF突發(fā)的幅度包絡作了規(guī)定，對于時隙中間有用信號的平坦度也作了相應的規(guī)定，這個幅度包絡在577us的一個時隙內(nèi)，其動態(tài)范圍大于70dB，而時隙有用部分平坦度應小于±1dB。 測試目的:用于檢查手機的TDMA突發(fā)脈沖的上升、下降及平坦部分與模板的吻合程度。手機發(fā)射突發(fā)信號的上升與下降部分應在+4dB——-30dB模板范圍之內(nèi)，頂部起伏部分應在±1dB模板范圍之內(nèi)。若突發(fā)信號超出模板范圍，將會對臨近時隙的用戶產(chǎn)生干擾。 測量方法:對功率/時間關(guān)系的測量可以看作兩部分。一部分是對上升、下降沿的測量，對上升、下降沿的要求是為了保證兩個相鄰突發(fā)之間不產(chǎn)生干擾。因為前一個突發(fā)的下降沿和后一個突發(fā)的上升沿各有一部分處于一個相同的時段，即前一個突發(fā)最后的8。25比特時間的保護段。另一部分是對突發(fā)有用部分的幅度平坦度的測量，對幅度平坦度的要求是為了保證不出現(xiàn)有用部分的某個或幾個比特的碼元功率過大，從而造成對其它比特的干擾。 4）調(diào)制頻譜 定義:調(diào)制頻譜指數(shù)字比特流信息經(jīng)GMSK調(diào)變后在臨近頻帶上所產(chǎn)生的頻譜。由于GSM調(diào)制信號的突發(fā)特性，因此輸出射頻頻譜應考慮由于調(diào)制和射頻功率電平切換而引起的對相鄰信道的干擾。在時間上，連續(xù)調(diào)制頻譜和功率切換頻譜不是同時發(fā)生的，因而輸出射頻頻譜可分為連續(xù)調(diào)制頻譜和切換瞬態(tài)頻譜。連續(xù)調(diào)制頻譜是由GSM調(diào)制而產(chǎn)生的在其標稱載頻的不同頻偏處（主要是在相鄰頻道）的射頻功率。 測試目的:防止帶外頻譜輻射，以免引起鄰道干擾（指本頻道對鄰頻道產(chǎn)生的干擾）。 測試方法及測試原理 條件參數(shù):GSM頻段選1、62、124三個頻道，功率級別選最大LEVEL5，頻點選±100KHZ、±200KHZ、±250KHZ、±400KHZ；DCS頻段選512、698、885三個頻道，功率級別選最大LEVEL0，頻點選±100KHZ、±200KHZ、±250KHZ、±400KHZ進行測試。 5）開關(guān)頻譜 定義:開關(guān)頻譜是指由于功率切換而在標稱載頻的臨近頻帶上產(chǎn)生的射頻頻譜。即由于調(diào)制突發(fā)的上升和下降沿而產(chǎn)生的在其標稱載頻的不同頻偏處（主要是在相鄰頻道）的射頻功率。 測試目的:防止頻段切換時的開關(guān)脈沖對鄰頻道產(chǎn)生干擾（指本頻道對鄰頻道產(chǎn)生的干擾）。 條件參數(shù):GSM頻段選1、62、124三個頻道，功率級別選最大LEVEL5，頻點選±400KHZ、±600KHZ、±1200KHZ、±1800KHZ；DCS頻段選512、698、885三個頻道，功率級別選最大LEVEL0，頻點選±400KHZ、±600KHZ、±1200KHZ、±1800KHZ進行測試。 6）接收誤碼率（參考靈敏度電平） 定義:接收誤碼率是指基站發(fā)送給手機一定電平的數(shù)據(jù)信號，手機接收到這個數(shù)據(jù)信號后對它進行解調(diào)還原，然后再發(fā)送給基站，基站接收解調(diào)后的數(shù)據(jù)和原來的比較，兩者之差即為誤碼，用百分比表示為誤碼率。衡量接收誤碼性能主要有幀擦除率（FER）、殘余比特誤碼率（RBER）、比特誤碼率（BER）三個參數(shù)。 測試目的:測量接收機的接收靈敏度是為了檢驗接收機射頻電路，中頻電路及解調(diào)、解碼電路的性能。 測試方法:在綜合測試儀CMU200屏幕設置BCCH AND TCH信道，選擇RECEIVER QUALITY 菜單并激活它，即可觀測到誤碼率。測試時選擇高、中、低三個頻點，只對Ⅱ類比特進行測試。且只在全速率話音信道（TCH/FS）進行。 測試原理： 在GSM系統(tǒng)中，話音是經(jīng)過數(shù)字編碼和糾錯處理的，因此很難通過測量解調(diào)以后的話音信號來準確地評價接收機的性能，一般而言解調(diào)以后的數(shù)據(jù)是無法從手機外部進行測試的，因為它在芯片的內(nèi)部，無法去檢測它，為使解調(diào)以后的比特可以被測試，GSM規(guī)范要求所有的手機都工作在回環(huán)模式中，GSM綜合測試儀會在其下行的SACCH信道中發(fā)出相應的控制命令來指定手機進入回環(huán)模式。一旦解調(diào)的數(shù)據(jù)被回環(huán)，綜合測試儀便可計算出比特誤碼率。即綜合測試儀生成一組數(shù)據(jù)送給手機，手機重新將這組數(shù)據(jù)返回給綜合測試儀。綜合測試儀對收發(fā)的數(shù)據(jù)進行比較后得出的結(jié)果即為誤碼率。 條件參數(shù):GSM頻段選1、62、124三個頻道，功率級別選最大LEVEL5，RX Amplitude設置為-102dBm；DCS頻段選512、698、885三個頻道，功率級別選最大LEVEL0, RX Amplitude設置為-100dBm進行測試。Ⅱ類殘余比特誤碼率指標為小于2.4%。 7)接收可用輸入電平(調(diào)幅抑制) 定義:指滿足一定誤碼率要求（RBER=0.1%）時接收機的最小信號電平。 測試目的:測試基站仿真器給出較大信號電平時檢查手機的接收機誤碼性能。它要求手機在輸入電平為-15dBm時，Ⅱ類殘余比特誤碼率指標為0.1%。（當輸入端有大信號時，接收機檢測有用信號的能力） 8)接收報告電平和接受質(zhì)量 定義:接收報告電平和接收報告質(zhì)量是指手機在業(yè)務信道（TCH）上不同功率級別時接收信號的強度。它是由移動臺產(chǎn)生的對接收信號質(zhì)量的評價，在移動通信中作為射頻功率控制和切換依據(jù)。 測試目的:檢驗手機的接收性能。當手機在小區(qū)移動時，由于傳播路徑衰耗的影響，手機接收下行 連鏈路的信號電平也將發(fā)生變化，基站將利用手機的RX Lev 報告了解手機接收信號的強度。如果報告顯示TCH信道的RXLeV（接收信號功率）偏低，基站就會在相應時隙中加大功率進行補償。如果臨近小區(qū)的RXLEV比當前的RXLEV高，則預示著手機將越區(qū)切換到另一個信號更強的相鄰小區(qū)，以便得到更好的通信質(zhì)量。如果RXQUAL很低，但RXLEV卻不低的話，則預示著可能存在著一個外來干擾信號影響正常通信。此時基站需要給手機分配一個新的頻點或啟用跳頻模式。 如果手機匯報的RXLEV和RX QUAL不準確，則網(wǎng)絡有可能會對手機發(fā)出一些錯誤的指令。過低的RXLEV值將產(chǎn)生不必要的越區(qū)切換，而過高的RX LEV值則會推遲越區(qū)切換的時間，造成通話中斷。測試方法及原理與接收誤碼率測試相同。 條件參數(shù):GSM頻段選1、62、124三個頻道，功率級別選最大LEVEL5，RX Amplitude分別設置為-102dBm，-80dBm，-60dBm；DCS頻段選512、698、885三個頻道，功率級別選最大LEVEL0, RX Amplitude分別設置為-100dBm，-80dBm，-60dBm進行測試。 9）多徑衰落 定義:在城市和丘陵地區(qū)，基站和手機之間的無線傳播路徑通常不是直達的。手機接收到的信號往往經(jīng)過了建筑物或其它障礙物的多次反射，反射信號形成了三維空間駐波，被稱為瑞利衰落。當手機從同相干涉區(qū)域進入到反相干涉區(qū)域時，信號強度的變化可能達到40dB。手機的速度決定了手機穿越駐波衰落區(qū)域的速度。手機在移動時還會引起多普勒頻移。瑞利衰落和多普勒效應可以用多徑信道衰落模擬器來仿真真實的傳播路徑來測量。每條路徑的傳輸延遲、傳輸衰落都可以根據(jù)GSM規(guī)范的衰落模型來進行單獨的設置。 測試目的:在GSM規(guī)范中，定義了一系列的傳播模型，用以仿真手機在城市地區(qū)，農(nóng)村地區(qū)和丘陵地區(qū)以及在不同運動速度下的工作情況。對每一種傳播模型，都要求手機滿足一定的誤碼率指標。多徑衰落靈敏度只在全速率話音信道（TCH/FS）進行。 測試方法:a)在絕對射頻頻道號ARFCN為62的頻道，按一般的呼叫建立過程在TCH/FS信道上建立一個呼叫。系統(tǒng)模擬器命令手機功率控制電平為最大功率，且使用業(yè)務信道環(huán)回模式，并采用信令幀刪除（FER）。設置系統(tǒng)模擬器中手機周圍6個相鄰小區(qū)廣播控制信道，且6個相鄰小區(qū)的BCCH載頻至少有一個載頻靠近GSM邊緣頻段，載頻的信號強度應在-98DBM至-78DBM范圍內(nèi)。任何BCCH載頻都不能與被測業(yè)務信道的頻率為同頻道或鄰頻道，且相互之間無干擾。 b)將衰落模擬器的功能分別設置為以下衰落特性：A）城市地區(qū)（TU），車速50KM/H，（即TU50條件）；B）農(nóng)村地區(qū)（RA），車速250KM/H（即RA250條件）；C）丘陵地區(qū)（HT），車速100KM/H（即HT100條件）。 c)系統(tǒng)模擬器在被測業(yè)務信道TCH/FS上發(fā)送標準測試信號C1，其信號幅度電平為-102dBm；在被測信道時隙的相鄰時隙上發(fā)送標準測試信號C1，其信號幅度電平為-85dBm。系統(tǒng)模擬器檢查幀刪除指示，并將發(fā)送給手機的信號數(shù)據(jù)與從手機接收到的經(jīng)手機環(huán)回的數(shù)據(jù)相比較，分別計算出各條件下的幀刪除率，以判斷手機接收機在多徑環(huán)境下的接收性能。 條件參數(shù):GSM頻段選1、62、124三個信道，功率級別選最大LEVEL5；DCS頻段選512、698、885三個信道，功率級別選最大LEVEL0進行測試。多徑條件分別為A）城市地區(qū)（TU），車速50KM/H；B）農(nóng)村地區(qū)（RA），車速250KM/H；C）丘陵地區(qū)（HT），車速100KM/H。 本文來自：我愛研發(fā)網(wǎng)(52RD.com) - R&D大本營 |
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