隨著TD-SCDMA社會化業(yè)務(wù)測試和試商用的正式啟動,TD-SCDMA終端將逐步被更多的普通用戶使用。TD-SCDMA終端支持的業(yè)務(wù)更加豐富,用戶對TD-SCDMA通信服務(wù)質(zhì)量的期望也越高,相應(yīng)地對終端耗電性能也將提出更高的要求。
TD-SCDMA終端除支持基本的語音、短信以外,還支持高速數(shù)據(jù)下載和視頻電話等豐富的多媒體應(yīng)用,因此增加了復(fù)雜的物理層數(shù)字信號處理和高層協(xié)議棧軟件處理。這大大增加了終端省電的處理難度,對TD-SCDMA終端設(shè)計提出了挑戰(zhàn)。
TD-SCDMA終端的耗電性能測試是終端入網(wǎng)測試的一個重要測試內(nèi)容。本文將對耗電性能測試的方法以及終端如何省電展開論述。
TD-SCDMA終端耗電測試內(nèi)容和指標(biāo)要求
為了促進TD-SCDMA終端耗電性能的指標(biāo)優(yōu)化、進一步提升用戶感受,在TD-SCDMA終端相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了耗電性能的指標(biāo)要求和測試方法。
衡量終端整機耗電性能的主要指標(biāo)有待機時間和通話時間。其中,通話時間可以根據(jù)業(yè)務(wù)類型細分為語音通話時間、可視電話通話時間、FTP上傳/下載時間、流媒體業(yè)務(wù)時間等。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,TD-SCDMA終端入網(wǎng)測試要求的耗電測試項目是待機時間、通話時間以及可視電話通話時間。
待機時間指終端(電池電量充滿)保持空閑狀態(tài)直至電量耗盡關(guān)機的持續(xù)時間。
通話時間指終端(電池電量充滿)保持某種業(yè)務(wù)通話狀態(tài)直至電量耗盡關(guān)機的持續(xù)時間。
TD-SCDMA終端耗電性能指標(biāo)要求如表1所示。需要注意的是,標(biāo)準(zhǔn)中提出的僅僅是最低要求,我們提倡終端的耗電性能優(yōu)于這個最低要求。另外,因為雙模雙待機終端的TD-SCDMA和GSM兩個模式能夠同時工作,待機電流相對單模終端會有所提高,所以待機指標(biāo)要求相對降低。對于雙待機終端,在進行TD-SCDMA模式的耗電性能測試時要求GSM模式一直處于待機狀態(tài)。
表1TD-SCDMA手機耗電指標(biāo)要求
TD-SCDMA終端耗電性能測試方法
待機時間和通話時間的測試方法有兩種:直接測量和間接測量。
直接測量即直接記錄終端維持在空閑狀態(tài)或通話狀態(tài)的持續(xù)時間。直接測量方法簡單,對測試儀表要求較低,測試結(jié)果直觀,能夠反映終端整機(包括電池)的耗電性能,缺點是不便深入分析,且耗時耗力。
間接測量是分別測量終端待機耗電電流和通話時耗電電流,然后根據(jù)終端電池的容量折算出待機時間和通話時間。間接測量方法的關(guān)鍵在于要保證電流測量的精度和準(zhǔn)確度,故間接測量對測試儀表精確度要求較高,優(yōu)點是省時高效,并可以排除終端電池性能的影響,能從耗電電流大小和電流質(zhì)量來反映終端的耗電性能,有利于深入分析不同終端耗電性能差異的原因。我國的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)采用間接測量的方法。
間接測量方法也有兩種:電流計方式和感應(yīng)電阻方式。
1.電流計方式
電流計方式的測試連接如圖1所示。
圖1 電流計方式的測試連接
終端裝配上相應(yīng)的假電池,通過恒壓直流電源提供所需的標(biāo)稱工作電壓,由具備求平均值功能的電流計來測量終端的耗電電流,電流計的測量精度要在100μA以上。通常較為精密的恒壓直流電源本身就具備精確測量輸出電流的功能,因此若使用這類恒壓直流電源則可以不需要使用電流計,直接從直流電源上讀取電流數(shù)值。
在這種方式的耗電性能測試系統(tǒng)中,直流電源必須在整個測試中盡量準(zhǔn)確地模擬手機電池的性能,包括電壓、電流、內(nèi)阻等。所以直流電源要求頻帶寬,具有超快速瞬態(tài)負載電流響應(yīng),能減少瞬間大電流時的壓降,同時要求輸出阻抗可編程,能模擬電池真實阻抗。另外,必須通過直流電源的反饋端進行電壓補償,以保證電壓源的輸出電壓保持為電池的標(biāo)稱電壓。
還有一點非常重要,為了減小測量不確定度,供電電纜以及測試夾具等的阻抗必須盡量小,以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
在行標(biāo)中要求測量30min內(nèi)的平均待機電流,15min內(nèi)的平均通話電流。為了滿足測試時長的要求,通常需要用PC機遠端控制直流電源,通過程序控制來實現(xiàn)長時間電流采集和記錄。
2.感應(yīng)電阻方式
感應(yīng)電阻方式的測試連接如圖2所示。
圖2 感應(yīng)電阻方式的測試連接
此種方式是通過測量感應(yīng)電阻兩端的電壓,換算出平均待機電流和平均通話電流,測量設(shè)備可以是采用示波器或者高速數(shù)據(jù)采集卡等,要求采樣率至少5萬次/秒,噪聲基底小于最低的ADC步進。待機電流測量分辨率至少0.1mA,通話電流測量分辨率至少0.5mA。待機電流測量用的感應(yīng)電阻的要求是,阻值0.5ohm的高精密金屬膜電阻器,精度不小于0.1%,功率不小于0.5W。通話電流測量用的感應(yīng)電阻的要求是,阻值.1ohm的高精密金屬膜電阻器精度不小于0.1%,功率不小于2W。另外,推薦使用帶有感應(yīng)線的電阻,否則需要精確地測量電阻值,并考慮連接線纜的阻抗。
這種測試方法,要求用標(biāo)配電池給終端供電,并且電池的制造期限不應(yīng)超過3個月。將標(biāo)配電池裝入終端,終端處于關(guān)機狀態(tài),使用標(biāo)配充電器,并按照終端用戶手冊中說明的充電方法,對終端進行充分地充電。充電完成后,從終端中取出電池,等待1個小時后,將標(biāo)配電池重新裝入終端,電池正極與感應(yīng)電阻相連,電池負極與終端負極相連,電阻的另一端與終端正極相連。
這種方式同樣要求測量30min內(nèi)的平均待機電流,15min內(nèi)的平均通話電流。為了滿足測試時長的要求,通常也需要用PC機遠端控制測量設(shè)備,通過程序控制來實現(xiàn)長時間電流采集和記錄。
在這兩種測試方式中,耗電性能測試時的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的選擇非常重要。測試環(huán)境分為單小區(qū)環(huán)境和多小區(qū)環(huán)境。在單小區(qū)環(huán)境下測試,因為沒有鄰小區(qū),終端不進行鄰小區(qū)測量,小區(qū)重選,故功耗較低,但是不能真實反應(yīng)終端在實際網(wǎng)絡(luò)中的耗電情況。在多小區(qū)環(huán)境下,終端需要進行鄰小區(qū)測量和上報,可以更好地模擬出終端在實際網(wǎng)絡(luò)中的使用情況,耗電測試結(jié)果更接近用戶使用過程中的耗電性能表現(xiàn)。所以,終端耗電測試的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境需要在多小區(qū)環(huán)境下進行。我國行標(biāo)中采用的就是多小區(qū)測試環(huán)境。對于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,要求至少4個鄰小區(qū),服務(wù)小區(qū)PCCPCHRSCP為-80dBm,DRX周期為1.28s,對于雙模終端測試需要的GSM網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是至少1個鄰小區(qū),Paginginterval為5個multiframes。
耗電性能測試的場景可以分為靜止?fàn)顟B(tài)和運動狀態(tài)。在運動狀態(tài)下,終端需要不斷地進行小區(qū)重選、切換、位置區(qū)更新、路由區(qū)更新等,功耗要比靜止?fàn)顟B(tài)高,但是運動狀態(tài)和用戶個體行為有關(guān),運動的快慢、穿越小區(qū)的數(shù)目等沒有一個準(zhǔn)確的模型,故運動狀態(tài)下測量耗電性能結(jié)果差異比較大,一致性難以掌控。因此,我國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中采用的是靜止?fàn)顟B(tài)下測量TD-SCDMA終端的耗電性能。
影響終端耗電性能的主要因素
1.終端內(nèi)在因素
(1)基帶處理芯片的耗電量;
(2)無線收發(fā)信機(射頻芯片組)的耗電量;
(3)終端顯示屏、揚聲器、鍵盤背光燈等外圍器件的耗電量;
(4)終端的電源管理方案和省電控制措施;
(5)終端電池的性能。
2.與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相關(guān)的外在因素
(1)無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。如無線信號強度、網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況、基站交疊覆蓋區(qū)域的信號穩(wěn)定性等。終端若頻繁進行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)捕獲則必然增加終端待機時的耗電量。
(2)終端的移動情況。
(3)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值的設(shè)置。如各種登記計時器、DRX參數(shù)等。DRX決定終端在空閑狀態(tài)時醒來監(jiān)聽尋呼信道消息的時間間隔,時間間隔大意味著終端醒來的次數(shù)就少,則終端待機時間相對就長,這個參數(shù)對終端待機耗電影響比較明顯。
提高終端耗電性能建議
隨著設(shè)計方案和產(chǎn)品的逐步成熟與完善,TD-SCDMA終端耗電性能已經(jīng)有了很大提高,耗電性能測試作為終端實現(xiàn)商用前的重要測試步驟具有重要意義。在此,本文對TD-SCDMA終端耗電性能的提高作出如下建議。
(1)從終端的整體解決方案入手,努力降低核心芯片組的功耗,選取功耗低的外圍器件,合理設(shè)計整機電路結(jié)構(gòu),并強化電源管理功能。
(2)進一步提高無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量;優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置。