引言
中國(guó)每年都要生產(chǎn)成千上萬(wàn)部手機(jī),然而手機(jī)測(cè)試設(shè)備卻相當(dāng)昂貴,測(cè)試速度普遍較慢。據(jù)保守估計(jì),每測(cè)試一部手機(jī)將耗費(fèi)生產(chǎn)商1美元,并花費(fèi)測(cè)試時(shí)間1～3分鐘。所以測(cè)試設(shè)備的費(fèi)用往往是OEM、EMS等手機(jī)生產(chǎn)廠商最為關(guān)注的問(wèn)題,而這也是阻礙擴(kuò)大手機(jī)產(chǎn)量的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。National Instruments在中國(guó)的系統(tǒng)聯(lián)盟商VI Service Network利用NI LabVIEW軟件的射頻硬件成功構(gòu)建了一套價(jià)廉質(zhì)優(yōu)的手機(jī)在線測(cè)試系統(tǒng)。通過(guò)使用虛擬儀器和一些專有的技術(shù),使得這套系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)儀器擁有很多突出的優(yōu)點(diǎn)。首先,系統(tǒng)的測(cè)試速度更快。由于客戶能夠完全掌握測(cè)試方案,根據(jù)實(shí)際的測(cè)試需要選取不同的測(cè)試參數(shù)。在一個(gè)客戶應(yīng)用程序中我們通過(guò)采取并行測(cè)試的方法將速度提高了8倍。其次,系統(tǒng)是可擴(kuò)展的。除了協(xié)議指定的一些參數(shù)測(cè)試之外,客戶可以通過(guò)對(duì)PXI或PCI的模塊擴(kuò)展來(lái)增加測(cè)試,例如多媒體測(cè)試、話音質(zhì)量測(cè)試、液晶屏測(cè)試和按鍵測(cè)試等等。這種擴(kuò)展在傳統(tǒng)儀器上是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。第三,系統(tǒng)具有復(fù)用性。由于PCI和PXI是通用測(cè)試總線,所以一旦客戶的測(cè)試需求有所改變時(shí),相同的設(shè)備在很大程度上能夠被重復(fù)使用。這一特點(diǎn)對(duì)OEM或EMS生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)尤為重要。
本文中提供的手機(jī)測(cè)試方法適用于以下幾種通信協(xié)議的參數(shù)測(cè)試：GSM、CDMA、SCDMA和TD-SCDMA。其中GSM是世界上廣泛使用的一種移動(dòng)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),也是中國(guó)、歐洲等國(guó)家和地區(qū)現(xiàn)行的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn);美國(guó)、日本和韓國(guó)等國(guó)家使用的是CDMA通信標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)正在建設(shè)CDMA網(wǎng)絡(luò),開(kāi)發(fā)SCDMA和TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn),并希望這種通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)在中國(guó)及其他地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用。由于此協(xié)議測(cè)試包含參數(shù)協(xié)議的實(shí)現(xiàn),所以目前的這套系統(tǒng)能夠比較容易地?cái)U(kuò)展成CDMA2000和W-CDMA通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。 1. 方法和原理
1.1 CDMA/GSM手機(jī)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖1所示, 利用NI射頻信號(hào)分析模塊PXI-5660和外部射頻信號(hào)發(fā)生器,我們建立了一套功能強(qiáng)大的手機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。PXI-5660以實(shí)時(shí)帶寬大、時(shí)間基軸穩(wěn)定和能夠進(jìn)行向量測(cè)量著稱,向量測(cè)量的特性更使其成為射頻成分和商業(yè)電子測(cè)量的理想選擇。我們的測(cè)試平臺(tái)提供了最優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu),從而減少了測(cè)試時(shí)間并降低了測(cè)試成本。 
由圖2可見(jiàn),基于VI Service Network獨(dú)特的并行測(cè)試技術(shù),我們的測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)兩臺(tái)手機(jī)的同時(shí)測(cè)試。僅因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù),手機(jī)的測(cè)試速度就可以提高一倍。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)又整合了基于PXI的射頻信號(hào)發(fā)生器及射頻信號(hào)分析模塊,測(cè)試速度相對(duì)于原來(lái)的GPIB儀器又提升了50%～100%。我們PXI總線測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試速度基準(zhǔn)是80秒/2部手機(jī),而基于GPIB的儀器測(cè)試一部手機(jī)的時(shí)間需要大約150秒的時(shí)間。
1.2 CDMA/GSM手機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的軟件工具包
無(wú)線測(cè)試工具包軟件是按照軟件無(wú)線電的理念,基于National Instruments的LabVIEW開(kāi)發(fā),是我們手機(jī)在線測(cè)試系統(tǒng)的核心部分。作為一個(gè)最優(yōu)化測(cè)試平臺(tái),這套工具包將射頻數(shù)字轉(zhuǎn)換器變成功能強(qiáng)大的協(xié)議測(cè)試儀器。從而也使得NI的射頻硬件與其他的射頻硬件有了根本上的區(qū)別。通過(guò)調(diào)用高層函數(shù)（High level VIs）,客戶能夠接觸到一些協(xié)議測(cè)試的源代碼,目前這些源代碼僅僅為少數(shù)封閉式儀器供應(yīng)商所獨(dú)有。有了這些源代碼,客戶就可以為手機(jī)生產(chǎn)建立一套高效,靈活的生產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)。由于這套無(wú)線測(cè)試工具包軟件是基于National Instruments的LabVIEW圖形編程環(huán)境開(kāi)發(fā)的,所以它能夠被無(wú)縫整合到National Instruments的最新測(cè)試執(zhí)行軟件TestStand中去,這將進(jìn)一步提升生產(chǎn)測(cè)試流程的高效性。
1.3 CDMA/GSM手機(jī)功能測(cè)試原理
1.3.1 時(shí)間域測(cè)量
時(shí)間域測(cè)量常用于脈沖信號(hào)系統(tǒng),測(cè)量參數(shù)包括脈沖上升/下降時(shí)間、脈沖重復(fù)間隔、開(kāi)/關(guān)機(jī)時(shí)間、誤碼間隔時(shí)間等等。傳統(tǒng)的測(cè)量方法就是用示波器來(lái)觀察信號(hào)的時(shí)域波形。而我們可以用矢量信號(hào)分析儀將輸入信號(hào)移到基帶后采樣成同相分量I和正交分量Q。我們可以在幅度-時(shí)間、相位-時(shí)間或I/Q極坐標(biāo)等坐標(biāo)系統(tǒng)中來(lái)表示這兩個(gè)分量。掃頻儀用于顯示信號(hào)在時(shí)域的幅度,即RF信號(hào)的包絡(luò)。對(duì)于TDMA技術(shù)來(lái)說(shuō)時(shí)域分析尤為重要,所以脈沖的波形和定時(shí)在GSM手機(jī)的檢測(cè)中是必不可少的參數(shù)。
1.3.2 頻域測(cè)量
手機(jī)的頻域測(cè)量通常分為Spectrum due to modulation and wideband noise測(cè)試以及Spectrum due to switching測(cè)試。
Spectrum due to modulation and wideband noise測(cè)試是為了確保調(diào)制過(guò)程不會(huì)造成頻譜的過(guò)度傳播。如果頻譜過(guò)度傳播,那么工作在其他頻段的手機(jī)就將受到噪聲的干擾。這項(xiàng)測(cè)試在某種程度上也被視為相鄰信道功率測(cè)試。我們通過(guò)這項(xiàng)測(cè)試可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)信號(hào)發(fā)射過(guò)程中諸如I/Q基帶信號(hào)發(fā)生器、濾波器和調(diào)制器等各個(gè)層面上的問(wèn)題。
GSM/EDGE發(fā)射器會(huì)使射頻信號(hào)功率迅速呈下降趨勢(shì)。發(fā)射射頻載波功率測(cè)試確保這一過(guò)程發(fā)生時(shí)間的快速而準(zhǔn)確,然而射頻信號(hào)功率下降過(guò)快又會(huì)導(dǎo)致在發(fā)射射頻信號(hào)中出現(xiàn)不良頻率的干擾信號(hào)。所以Spectrum due to switching test測(cè)試確保了這些頻率成分的信號(hào)功率保持在一個(gè)可以接受的范圍內(nèi)。如果射頻信號(hào)功率下降過(guò)快,就會(huì)導(dǎo)致工作在發(fā)射頻率附近其他信道上的手機(jī)受到很強(qiáng)的噪聲干擾。如果這項(xiàng)測(cè)試不能通過(guò)的話,可能的原因就是發(fā)射器的功率放大器或是基準(zhǔn)回路有問(wèn)題。
1.3.3 調(diào)制域測(cè)量
調(diào)制質(zhì)量是手機(jī)發(fā)射器最重要的性能指標(biāo)之一,所以它的測(cè)量就變得尤為重要。CDMA手機(jī)和GSM手機(jī)的調(diào)制質(zhì)量測(cè)試方法有所不同,CDMA手機(jī)是通過(guò)測(cè)試ρ和頻率誤差來(lái)表征它的調(diào)制質(zhì)量,而GSM手機(jī)則通過(guò)測(cè)試相位誤差和頻率誤差來(lái)表征它的調(diào)制質(zhì)量。
CDMA手機(jī)：ρ是關(guān)于互功率和總功率之間關(guān)系測(cè)量�；スβ适菍y(cè)得的射頻信號(hào)功率和理想的參考信號(hào)功率求互相關(guān)得到：
ρ的性能好壞嚴(yán)重影響到手機(jī)對(duì)信號(hào)的處理能力。如果ρ值太小使得許多不相關(guān)的信號(hào)以噪聲的形式出現(xiàn)在信號(hào)中,于是我們就不得不加大信號(hào)的功率來(lái)提高信噪比,這樣基站在發(fā)射功率不變的基礎(chǔ)上就不得不暫時(shí)屏蔽掉一些通話以保證另一些通話有足夠的信噪比。 |
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