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GSM手机射频指标及测试

发布日期:2018-01-01 15:13:56 【关闭】
摘要:发射机的频率误差是指测得的实际频率与理论期望的频率之差。它是通过测量手机的I/Q信号并通过相位误差做线性回归,计算该回归线的斜率即可得到频率误差。频率误差是唯一要求在衰落条件下也要进行测试的发射机指标。

    GSM手机射频指标及测试:
    1)  频率误差 
    定义 
     
   测试目的 
   通过测量发射信号的频率误差可以检验发射机调制信号的质量和频率稳定度。频率误差小,则表示频率合成器能很快地切换频率,并且产生出来的信号足够稳定。只有信号频率稳定,手机才能与基站保持同步。若频率稳定达不到要求(±0.1PPm),手机将出现信号弱甚至无信号的故障,若基准频率调节范围不够,还会出现在某一地方可以通话但在另一地方不能正常通话的故障。
  GSM频段选1、62、124三个信道,功率级别选最大LEVEL5;DCS频段选512、698、885三个信道,功率级别选最大LEVEL0进行测试。GSM频段的频率误差范围为+90HZ——-90HZ,频率误差小于40HZ时为最好,大于40HZ小于60HZ时为良好,大于60HZ小于90HZ时为一般,大于90HZ时为不-合格;DCS频段的频率误差范围为+180HZ——-180HZ,频率误差小于80HZ时为最好,大于80HZ小于100HZ时为良好,大于100HZ小于180HZ时为一般,大于180HZ时为不合格。
    2)相位误差 
        定义 
   发射机的相位误差是指测得的实际相位与理论期望的相位之差。理论上的相位轨迹可根据一个已知的伪随机比特流通过0.3GMSK脉冲成形滤波器得到。相位轨迹可看作与载波相位相比较的相位变化曲线。连续的1将引起连续的90度相位的递减,而连续的0将引起连续的90度相位的递增。 
    峰值相位误差表示的是单个抽样点相位误差中最恶略的情况,而均方根误差表示的是所有点相位误差的恶略程度,是一个整体性的衡量。
    测试目的 
     通过测试相位误差了解手机发射通路的信号调制准确度及其噪声特性。可以看出调制器是否正常工作,功率放大器是否产生失真,相位误差的大小显示了I、Q数位类比转换器和高斯滤波器性能的好坏。发射机的调制信号质量必须保持一定的指标,才能当存在着各种外界干扰源时保持无线链路上的低误码率。 
    测试方法 
     在业务信道(TCH)激活PHASE ERROR即可观测到相位误差值。测试时通过综合测试仪MU200产生比特流进行调制后送给手机,并指令手机处于环回模式。然后去捕捉手机的一个突发信号,对其进行均匀相位抽样,抽样周期为调制信号周期的1/2,最后根据抽样的正常突发中的样点计算出相位轨迹和误差。 
   测试条件 
    GSM频段选1、62、124三个频道,功率级别选最大LEVEL5;DCS频段选512、698、885三个频道,功率级别选最大LEVEL0进行测试。GSM和DCS的相位峰值误差均小于20度,平均误差均小于5度。实际测试中相位峰值误差小于7度时为最好,大于7度小于10度时为良好,大于10度小于20度时为一般,大于20度时为不合格;相位平均误差小于2.5度时为最好,大于2.5度小于4度时为良好,大于4度小于5度时为一般,大于5度时为不合格。 
 3)载波(发射)功率 
       定义 
    发射机载波功率是指在一个突发脉冲的有用信息比特时间上内,基站传送到手机天线或 收集及其天线发射的功率的平均值。在测试中发射机输出功率是有用比特(对常规信道为147比特,对允许接入信道为87比特)功率作平均计算得出。这一点与测量其他类型设备时的输出功率(无论是平均功率还是峰值功率)定义都是不同的。(非专业仪器无法辨别有用比特)

    测试目的 
    测量发射机的载波输出功率是否符合GSM规范的指标。如果发射功率在相应的级别达不到指标要求,会造成很难打出电话的毛病,即离基站近时容易打出而离基站远时打出困难,往往表现出发射时总是提示用户重拨号码。如果发射功率在相应的级别超出指标的要求,则会造成邻道干扰。 
    测试方法 
     手机发射部分由发射信号形成电路、功率放大电路、功率控制电路三个单元组成。GSM频段分为124个信道,功率级别为5----33dBm,即LEVEL5----LEVEL19共15个级别;DCS频段分为373个信道(512----885),功率级别为0----30dBm,即LEVEL0----LEVEL15共15个级别;每个信道有15个功率等级,测试时选上、中、下三个信道对每个功率等级进行测试,每个功率等级以2dBm增减。对于同一测试频率,在两个相邻功率控制等级上测量的功率值,他们之间的差应不大于3。5Db,小于05Db。   由于手机不断移动,手机和基站之间的距离不断变化,因此手机的发射功率不是固定不 变的,基站根据距离远近的不同向手机发出功率级别信号,手机收到功率级别信号后会自动调整自身的功率,离基站远时发射功率大,离基站近时发射功率小。具体过程如下:手机中的数据存储器存放有功率级别表,当手机收到基站发出的功率级别要求时,在CPU的控制下,从功率表中调出相应的功率级别数据,经数/模转换后变成标准的功率电平值,而手机的实际发射功率经取样后也转换成一个相应的电平值,两个电平比较产生出功率误差控制电压,去调节发射机激励放大电路、预放、功放电路的放大量,从而使手机的发射功率调整到要求的功率级别上。
    4)  发射功率/时间特性
       定义
    发射功率时间特性是指发射功率与发射时间之间的关系。由于GSM系统是一个TDMA的系统,八个用户共用一个频点,手机只在分配给它的时间内打开,然后必须及时关闭,以免影响相邻时隙的用户。由于这一原因,GSM规范对一个时隙中的RF突发的幅度包络作了规定,对于时隙中间有用信号的平坦度也作了相应的规定,这个幅度包络在577us的一个时隙内,其动态范围大于70dB,而时隙有用部分平坦度应小于±1dB。
     测试目的
     用于检查手机的TDMA突发脉冲的上升、下降及平坦部分与模板的吻合程度。手机发射突发信号的上升与下降部分应在+4dM——-30dB模板范围之内,顶部起伏部分应在±1dB模板范围之内。若突发信号超出模板范围,将会对临近时隙的用户产生干扰。
   测量方法
    对功率/时间关系的测量可以看作两部分。一部分是对上升、下降沿的测量,对上升、下降沿的要求是为了保证两个相邻突发之间不产生干扰。因为前一个突发的下降沿和后一个突发的上升沿各有一部分处于一个相同的时段,即前一个突发最后的8。25比特时间的保护段。另一部分是对突发有用部分的幅度平坦度的测量,对幅度平坦度的要求是为了保证不出现有用部分的某个或几个比特的码元功率过大,从而造成对其它比特的干扰
  5)调制频谱
      定义
      调制频谱指数字比特流信息经GMSK调变后在临近频带上所产生的频谱。由于GSM调制信号的突发特性,因此输出射频频谱应考虑由于调制和射频功率电平切换而引起的对相邻信道的干扰。在时间上,连续调制频谱和功率切换频谱不是同时发生的,因而输出射频频谱可分为连续调制频谱和切换瞬态频谱。连续调制频谱是由GSM调制而产生的在其标称载频的不同频偏处(主要是在相邻频道)的射频功率。
    测试目的
     防止带外频谱辐射,以免引起邻道干扰(指本频道对邻频道产生的干扰)。
    条件参数
    GSM频段选1、62、124三个频道,功率级别选最大LEVEL5,频点选±100KHZ、±200KHZ、±250KHZ、±400KHZ;DCS频段选512、698、885三个频道,功率级别选最大LEVEL0,频点选±100KHZ、±200KHZ、±250KHZ、±400KHZ进行测试
   6)开关频谱
        定义
       开关频谱是指由于功率切换而在标称载频的临近频带上产生的射频频谱。即由于调制突发的上升和下降沿而产生的在其标称载频的不同频偏处(主要是在相邻频道)的射频功率。
      测试目的
      防止频段切换时的开关脉冲对邻频道产生干扰(指本频道对邻频道产生的干扰)。
     条件参数
     GSM频段选1、62、124三个频道,功率级别选最大LEVEL5,频点选±400KHZ、±600KHZ、±1200KHZ、±1800KHZ;DCS频段选512、698、885三个频道,功率级别选最大LEVEL0,频点选±400KHZ、±600KHZ、±1200KHZ、±1800KHZ进行测试。
   7)接收误码率(参考灵敏度电平)
      定义
      接收误码率是指基站发送给手机一定电平的数据信号,手机接收到这个数据信号后对它进行解调还原,然后再发送给基站,基站接收解调后的数据和原来的比较,两者之差即为误码,用百分比表示为误码率。衡量接收误码性能主要有帧擦除率(FER)、参考比特误码率(RBER)、比特误码率(BER)三个参数。
     测试目的
     测量接收机的接收灵敏度是为了检验接收机射频电路,中频电路及解调、解码电路的性能。 
     测试方法
     在综合测试仪CMU200屏幕设置BCCH AND TCH信道,选择RECEIVER QUALITY 菜单并激活它,即可观测到误码率。测试时选择高、中、低三个频点,只对Ⅱ类比特进行测试。且只在全速率话音信道(TCH/FS)进行。
     测试原理
     在GSM系统中,话音是经过数字编码和纠错处理的,因此很难通过测量解调以后的话音信号来准确地评价接收机的性能,一般而言解调以后的数据是无法从手机外部进行测试的,因为它在芯片的内部,无法去检测它,为使解调以后的比特可以被测试,GSM规范要求所有的手机都工作在回环模式中,GSM综合测试仪会在其下行的SACCH信道中发出相应的控制命令来指定手机进入回环模式。一旦解调的数据被回环,综合测试仪便可计算出比特误码率。即综合测试仪生成一组数据送给手机,手机重新将这组数据返回给综合测试仪。综合测试仪对收发的数据进行比较后得出的结果即为误码率。
     条件参数
      GSM频段选1、62、124三个频道,功率级别选最大LEVEL5,RX  Amplitude设置为-102dBm;DCS频段选512、698、885三个频道,功率级别选最大LEVEL0, RX  Amplitude设置为-100dBm进行测试。Ⅱ类残余比特误码率指标为小于2.4%。
   8) 接收可用输入电平(调幅抑制)
      定义
     指满足一定误码率要求(RBER=0.1%)时接收机的最小信号电平。
     测试目的
     测试基站仿真器给出较大信号电平时检查手机的接收机误码性能。它要求手机在输入电平为-15dBm时,Ⅱ类残余比特误码率指标为0.1%。(当输入端有大信号时,接收机检测有用信号的能力

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