GSM 测试技术培训.pdf

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1、GSM 测试技术测试培训Agenda?测试目的?测试基本原理?测试项目测试目的MeShare?维持高质量无线链路?避免干扰系统中其他用户或频谱GSM特点?Separate Bands for Uplink and Downlink?TDMA and FDMA Multiplex?124 Frequency Channels(ARFCN)for GSM900?DL frequency=UL frequency+45 MHz for GSM900?200kHz Channels?8 Mobiles share ARFCN by TDMA?0.3 GMSK Modulation?270.833 kb

2、its/sec.rate空中接口示意1 2 3 4 5 6ARFCN#FrequencyAmplitudeTime01234567Timeslot#波形参数FrequencyAmplitudeTimeOvershootLobes due tomodulationRaised lobes dueto ramp up必须考虑的几个物理特性?波形包络幅度-时间特性?功率控制?频谱特性?调制特性?接收与抗干扰RF Calibration TestAPC,AGC and AFC calibrationI/Q tuning calibrationFinal TestCall/Data Connection

3、 SetupTransmitter and Receiver TestsGeneral TestsBattery testsSIMVisual check(LCD/Keypad)Microphone and EarpieceGSM/GPRS Test PlanTypical Production Tests Items?Call Processing?Call/Data Connection Setup?Handovers?Call/Data Connection Termination?GSM/GPRS Transmitter Tests?TX Power(Carrier Power)?Po

4、wer vs.Time PvT(Time Mask)?Phase Frequency Error PFER?Output RF Spectrum ORFS(Modulation and Switching Transients)?GSM/GPRS Receiver Tests?Fast Bit Error Rate FBER?Or Bit Error Rate BER?Block Error Rate BLER Agenda?测试目的?测试基本原理?测试项目测试基础?RF 测试?信令和协议测试?极端条件测试?测试模式Test Mode?Type Approval Limits协议：GSM 11

5、.10协议：GSM 11.10Manufacturers Test ModeTerminal application testRF InterfaceTerminal application(PC for example)communicates to the device via manufacturers proprietary connection and non-RF protocol.The device is instructed to transmit or loop-back info.Test set is then used to make measurements.分类?

6、时间域测量?频域测量?调制域测量?通道功率的测量时间域?用于脉冲信号系统；?测试参数：脉冲上升/下降时间、脉冲重复间隔、开/关机时间、误码间隔时间等；?测试方法：示波器来观察信号的时域波形；扫频仪用于显示信号在时域的幅度（RF信号的包络）；?对TDMA技术来说时域分析尤为重要，脉冲的波形和定时在GSM手机的检测中是必不可少的参数分类?时间域测量?频域测量?调制域测量?通道功率的测量频域测量?测试波形的频域特性；?包括：调制和宽带噪声频谱（Spectrum due to modulation and wideband noise）测试以及切换频谱（Spectrum due to switchin

7、g测试）也称开关频谱；分类?时间域测量?频域测量?调制域测量?通道功率的测量调制域测量?调制质量是衡量手机发射器性能最重要的指标之一；?GSM手机通过测试相位误差和频率误差来表征它的调制质量。维护链路调制质量QI已发射信号已发射信号IQ接收信号接收信号干扰信号分类?时间域测量?频域测量?调制域测量?通道功率的测量通道功率的测量?信号频率带宽范围内的平均功率，它是通信系统最基本的参数之一；?用尽可能小的功率实现最佳的通信连接。?降低系统对其他用户的干扰；?延长电池使用寿命。维持恰当的链路功率Path LossPath Loss?Enough Power to Overcome Path Loss

8、?Too Much Power Drains Battery?Increased Interference?Enlarged Cell Size.Agenda?测试目的?测试基本原理?测试项目分类分类?验证移动台维持RF链路链接能力?发射机测试：调制特性频谱特性功率特性等。?接收机测试：抗干扰等接收性能?干扰性能：减少对其他移动台干扰发射机测试发射机测试?频率区域划分：信道内、信道外和频带外发射机测试项目?信道内-确定用户感觉到的链路质量：?调制质量：峰值相位误差、平均相位误差、频率误差?发射峰值功率、发射时间提前?功率曲线质量?信道外-确定用户给其他GSM用户带来多少干扰：?调制和宽带噪声频

9、谱?切换频谱（开关频谱）?Tx和Rx带内杂散信号?带外-确定用户给无线电频谱的非GSM用户带来了的干扰：?所有杂散信号（谐波、宽带信号等等）调制质量：峰值相位误差、平均相位误差、频率误差?相位误差是GSM中用来表示调制精确度的参数之一；?频率误差表示频率合成器或锁相环的性能好坏；?GMSK调制中相位是时间的函数，在信息传送过程中存在相位误差的积累，这种积累影响调制的效果和精度。方法：?用测试装置对被测手机的发射输出信号进行采样来获得实际的相位轨迹。对采样信号解调然后以数学方法得到理想的相位轨迹。从一个轨迹减去另一个轨迹得到误差信号。这个信号的平均斜率（相位/时间）就是频率误差。信号的变化就是相

10、位误差，用均方根（rms）和峰值表示相位与频率错误的测量方法举例相位与频率错误的测量方法举例相位与频率错误的测量方法举例一个发射突发脉冲的测量结果以及它与GSM标准规定的限度之间的关系协议标准：frequency error（频率误差）与 phase error（相位出差）?frequency error 0.1ppm?RMS phase error =5 degrees?Peak phase error =20 degreesfrequency error（频率误差）与 phase error（相位出差）测试故障分析?相位误差的测量能反映出发射器电路中I/Q基基带信号发生器、滤波器、调制器和

11、放大器带信号发生器、滤波器、调制器和放大器等部分的问题，在实际系统中，太大的相位误差会使接收器在某些边界条件下无法正确解调，这最终会影响工作频率范围影响工作频率范围。?频率误差的测量能够反映出频率合成器频率合成器/锁相锁相环环等部分的性能。频率误差过大反映出当信号发送时存在频率转换，合成器不能快速识别信号。在实际系统中，频率误差过大会造成接收器无法锁定频率无法锁定频率，最终导致和其他手机之间相互干扰和其他手机之间相互干扰。发射峰值功率、发射时间提前发射峰值功率、发射时间提前?动态功率控制：GSM系统使用动态功率控制确保每一个链路具有足够并且是最小的功率。这样可以使整个系统的干扰保持最小。对于M

12、S来说，可以最大限度地延长电池的寿命。?定时提前量：GSM使用时分多址（TDMA），因此需要定时提前。由于无线电信号从移动台到达基站需要一段有限长的时间，位于不同位置距离的两部移动台，信号传输的时间存在差异，MS有时需要在BTS的指挥下严格提前几个bit时间发射信号以确保信号在正确的时间到达基站。定时提前量Timing AdvanceTDMA approach requires signals to arrive at BTS atthe correct time.They must not overlap.BTSCell radius 35 kmSignal travel or time 1

13、17 usec平均输出功率?GSM平均输出功率是在GSM突发脉冲的有用部分测量的。?进行测量的时候，GSM测试设备通过解调输入信号获得正确的参考时序，并控制选通GSM突发脉冲的有用部分。协议标准：?最高功率等级2dB?常规功率等级见下表?相邻功率等级的功率间隔21.5dB,对于1900频段的30，31功率等级，功率间隔容限11 dB?发射时间提前01bitOutput power(发射功率)故障分析?超出规范的功率测量结果通常表示功率放大器电路、校准表格或者供电电源有问题。功率曲线质量功率曲线质量?功率时间关系：发射机必须按照TDMA时序结构快速变化发射功率以避免对相邻时隙造成干扰。如果发射机

14、开启太慢，突发脉冲最开始的数据就可能丢失，降低了链路的质量；如果关闭得太慢，TDMA帧中下一个时隙的用户将受到干扰。?根据规定的功率变化模式评估载波功率在时域内的变化。?同时也可以证实发射机的关闭是否完好。Power vs.TimeFrequencyAmplitudeTimePower vs.Time与burst关系time协议标准：功率曲线?常规突发脉冲测试必须在每个功率等级符合下图所示规范：功率曲线故障分析?如果发射机没有通过发射RF载波功率随时间变化关系的测试，通常说明功率放大单元(PA)或者功率控制环路存在问题。调制和宽带噪声频谱调制和宽带噪声频谱?发射机中的调制过程使连续载波发生频谱

15、扩展。?“调制和宽带噪声频谱”测量指标用来保证调制过程不会造成过量的频谱扩展。?频谱扩展会对相邻信道用户造成干扰。在某种程度上也被视为相邻信道功率测试。ORFS due to ModulationFrequencyAmplitudeTimeOvershootLobes due tomodulationRaised lobes dueto ramp up调制频谱与burst关系frequency调制频谱开关频谱调制频谱开关频谱测量方法?将分析仪调谐到要进行测试的频率，然后在调制突发脉冲的部分时间里进行时域选通。?用这种方式测量功率，然后分析仪重新调谐到下一个频率或者欲测量的频率偏移。?持续这一过

16、程直到所有频偏下的功率都被测量并与允许的限度进行对比。?得到了一组功率随频率变化的点，也就是信号的频谱。然而，由于信号的跳变部分不在选通范围之内，因此没有突发效果产生的频谱成分。?测量结果的限制以dBc表示，所以测量的第一步是读取发射机调谐的中心频率协议标准：调制频谱?离中心频率的频偏小于等于1800kHz的频谱，必须符合下列表格所示标准。协议标准：宽带噪声频谱?宽带噪声频谱：离中心频率的频偏从1800kHz到6MkHz的频谱，必须符合下列表格所示标准。调制和宽带噪声频谱测试故障分析?信号发射过程中各个单元诸如I/Q基带信号发生器、滤波器和调制器等各个层面上出现问题。开关频谱（切换频谱）?GS

17、M发射机使得射频功率变化非常快（参看“发射RF载波功率随时间变化关系”）。?该项测试能够确保功率的变化能够在正确的时间里并且足够快的发生。?RF功率变化使得发射信号中产生不希望出现的频谱成分（频谱扩展与功率变化快慢成线性关系）。本测量指标就是用来确保这些成分能够保持在可接受的水平之下。ORFS due to switchFrequencyAmplitudeTimeOvershootLobes due tomodulationRaised lobes dueto ramp up切换频谱与burst关系frequency调制频谱调制频谱开关频谱开关频谱测试方法?分析仪在零档模式下调谐到多个偏移频率

18、进行测量。?本测量中不在时域进行选通控制。协议标准：切换频谱协议标准：切换频谱故障分析?如果这项测试不能通过的话，可能的原因就是发射器的功率放大器或是基准回路有问题。接收机性能测试?目的：维护链路接收性能目的：维护链路接收性能多径和多普勒效应多径和多普勒效应灵敏度灵敏度阻塞和杂散阻塞和杂散邻信道和邻小区邻时隙干扰邻时隙干扰接收机性能测试?灵敏度测试灵敏度测试?同信道抑制同信道抑制?接收机阻塞接收机阻塞灵敏度?灵敏度是接收机性能的基本度量。?功率控制：规范了在给定的解调信息错误百分比下最小的接收信号电平（RXLEV）。?质量控制：使用BER来度量信号质量（RXQUAL）。?所有接收机测量得到的结

19、果都是BER（误比特率）或者其他与之有关的值：?FER（帧删除率）：在观察的时间段里被删除的帧占总传送帧数的百分比?RBER（残余误比特率）：当帧被删除时，只测量剩余帧的BER。参数RBER定义了这个指标。BER测试?收到的错误的比特数与总比特数之比。?测量：?测试系统输出一个携带已知比特模式的信号（通常使用伪随机比特序列（PRBS）。一般以PNx表示，其中x是序列中被置换的位数（例如，PN9=29-1即511 bits）。?被测接收机试图解调并对这一比特序列进行解码，然后通过一个反回通道（使用一种叫作环形回路的方法）将结果比特数据送回测试系统进行比较。最后由测试系统计算出所需的度量结果。GS

20、M手机就是使用这种环形回路的方法进行测试的。误码率分类与回环位置调制调制解调解调交织交织信道解码信道解码话音数据话音数据语音编码语音编码信道编码信道编码形成突发脉冲格式形成突发脉冲格式加密加密加密加密行程突发脉冲格式行程突发脉冲格式交织交织语音解码语音解码话音数据话音数据移动台移动台网络网络II类Ia类加3bitsCRC纠错Ib类未加3bitsCRC纠错协议标准：接收灵敏度?在不同的传播环境，在不同的电压，不同的温度，所有信道在基站功率为-102dBm下的接收灵敏度的测试值都不能超过下表所示的标准。可用输入电平动态范围?测试手机在一定的输入电平范围中，必须保证比较好的接收状态，即保持一个稳定的

21、在容限之内的FER和RBER。接收级和接收质量?MS在实际网络中，会定时向网络检测当前小区和邻小区的接收信号的强度和质量，以此来判定是否进行越区切换和小区重选，以及控制手机以多少功率进行发射。?因此，需要测试MS对接收信号的测试是否准确。?接收级基站用来进行功率控制。?接收质量基站用来进行质量控制。接收级和接收质量?由SACCH上行回报。?RXLEV：接收电平C（C+I+N）的度量。分为64级（6位二进制编码）063级表示-110dBm。步进1，第i级对应（-110+i）dBm。?RXQUAL：信号质量，分为8级（23）。协议：RXLEV&RXQUAL?RXLEV：?RXQUAL：Receiv

22、er Performance with Interference同信道干扰邻信道干扰阻塞邻时隙干扰同信道抑制同信道抑制?大多数接收机都要求信道内存在干扰信号时能够维持规定的BER。?对于GSM系统，这一参数的测量如下：存在衰落和GMSK调制干扰，同信道测试，信号大于灵敏度20dB。数字调制信号功率设为高于接收机灵敏度20dB，频率位于接收机通带中心，存在GMSK调制干扰（在相同的频率）和经过衰落的特征。将此混合信号注入接收机的天线端。将干扰信号功率设置为使接收机的BER不超过接收机灵敏度规范的额定值。两个信号的功率之差就是干扰比例。接收机阻塞接收机阻塞?这个参数是接收机信道外测试参数之一。?阻

23、塞测试证明接收机在存在信道外信号时能够正常工作并监视接收机受内部产生的杂散响应影响的程度。?收机阻塞性能体现在三个关键的测试内容上：?杂散干扰抵抗性：这是接收机防止单个信道外干扰信号在接收机的输出产生不期望的信道内响应的能力。杂散信号可能来自接收机内部的电源谐波、系统时钟谐波或者LO杂散信号。?互调失真：当接收机输入端存在不止一个频率的信号时，非线性混频将形成落入接收机通带内的三阶互调产物；本指标就是存在这一失真产物时接收机性能的度量。?邻信道选择性：这是当相邻信道存在强信号时接收机处理欲得到的调制信号能力的度量。交替信道选择性是一个类似的测量参数，其中干扰信号距离接收机通带两个RF信道远。干

24、扰产生测试MeShare?维持高质量无线链路?避免干扰系统中其他用户或频谱避免干扰系统中其他用户或频谱杂散信号测量杂散信号测量?这些指标对于确保GSM发射机不会向错误的频谱部分发射能量是必需的，那样会对频谱的其他用户造成干扰。将测试装置直接连接到MS的天线连接器进行测量。?测量内容包括：?Tx和Rx频带杂散?交叉频带杂散?带外杂散GSM Tx和Rx频带杂散?Tx频带杂散测量是Tx频带(GSM:925-960 MHz DCS:1805-1880MHZ PCS:1930-1990)的杂散信号有关的测量。?Rx频带杂散测量是发射机向Rx频带(GSM:880-915MHz DCS:1710-1785MHZ PCS:1805-1880)发射多少能量的度量。这个测量保证Tx杂散不会“阻塞”或者说使邻信道接收机的灵敏度降低（这一规范基于移动台之间的平均距离为1米）。?进行此测量时，通常在分析仪输入之前使用Rx带通滤波器来衰减Tx频带的信号。交叉频带杂散（GSM900到CS1800）?确保GSM发射机向DCS1800频带或者DCS1800向GSM频带辐射最小的能量。带外杂散信号?带外杂散信号是覆盖100KHz 到12.75GHz这一很大频率范围的一系列频谱。?频谱分析仪测试项目。谢 谢!谢 谢!