第三代無線移動通信體系的測試

　　第三代(3G)無線移動通信CDMA體系將于幾個月后在北美地區(qū)首次建立。這些3G服務(wù)由于cdma2000標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)而得以實現(xiàn)。cdma2000在傳輸路徑方面為用戶帶來若干明顯的好處，如提高了話音傳輸能力和實現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)連接，它看來會大大擴展它的上一代IS-95（2G）所獲得的成功和起到的推動作用。為了使cdma2000在首次投入運營之際就獲得盡可能大的成功，移動設(shè)備制造商和服務(wù)商將采用結(jié)構(gòu)化的方法來測試原本為IS-95標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的移動通信設(shè)備。對cdma2000設(shè)備和服務(wù)的評測在測試方法方面提出了不小的挑戰(zhàn)。






　　圖1 三個測試階段-從開發(fā)到建設(shè)









圖2 CW(連續(xù)波)相噪聲對CDMA信號的影響







圖3 呼叫流程圖


　　測試過程將分為三個階段


　　在一種新的蜂窩式接口標(biāo)準(zhǔn)首次投入實用的過程中，要成功地管理和實施這一工作，就要處理好一些棘手的問題。歷史上就不乏某種移動通信系統(tǒng)在大規(guī)模建設(shè)過程中遇到挫折的實例。在上世紀(jì)90年代早期， GSM的部署曾被耽誤過。其中一個原因是缺乏經(jīng)過充分測試的手機。近年來，W-CDMA組織被迫推遲cdma2000對應(yīng)的3G技術(shù)的首次推出，就是因為其技術(shù)規(guī)范和測試標(biāo)準(zhǔn)不完備。回顧一下IS-95體系的建立工作是如何通過分階段的測試方法可在很大程度上避免了類似的失誤，是很有意義的。


　　到上世紀(jì)90年代中期為止，CDMA的支持者已經(jīng)讓服務(wù)商們相信，與其他競爭對手相比，他們的IS-95空中接口技術(shù)的容量在理論上具有顯著的優(yōu)勢。然而，需要用商業(yè)化產(chǎn)品來體現(xiàn)這些優(yōu)勢。為了縮短推向市場的時間，CDMA支持者聚到了一起，組成了一個由多家公司組成的國際性聯(lián)盟，稱為“CDMA開發(fā)商組織”（CDMA Developers Group, CDG）。


　　CDG內(nèi)部已形成了一支系統(tǒng)測試隊伍，專注于開發(fā)驗證CDMA設(shè)備及服務(wù)的性能與互操作性所用的測試方法。所開發(fā)的測試流程將分為三個階段，包括移動設(shè)備的物理層參數(shù)測試、在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和移動設(shè)備之間的協(xié)議互操作性測試以及移動應(yīng)用現(xiàn)場測試。這些步驟如圖1所示，目前正在應(yīng)用于cdma2000的移動設(shè)備。


　　圖中：CDG Test Methodology: CDG 測試方法 Development: 開發(fā) Stage 1: 第一階段， Mobile Minimum Performance Test:移動設(shè)備基本性能測試 Stage 2: 第二階段 Mobile Infrastructure Interoperability Test:移動設(shè)備/網(wǎng)絡(luò)間互操作性測試 Stage 3 移動現(xiàn)場測試


　　第一階段:物理層參數(shù)測試


　　CDG第一階段的測試規(guī)范，專門的名稱為EIA/TIA-98D“cdma2000展頻移動通信基站基本性能推薦標(biāo)準(zhǔn)”，涉及cdma2000移動設(shè)備的物理層性能參數(shù)。這一規(guī)范通過一系列空中接口測試來評估移動通信發(fā)射機和接收機的性能。這些測試通常是在利用實驗室設(shè)備搭建的有線測試環(huán)境中進行的。


　　為了將預(yù)期的增值優(yōu)勢變?yōu)楝F(xiàn)實(如提高網(wǎng)絡(luò)容量和增加數(shù)據(jù)連接能力等)，cdma2000對IS-95標(biāo)準(zhǔn)進行了不少改進。
由于采用了反向連接導(dǎo)引信號，新網(wǎng)絡(luò)的容量得到了提高。這一信號在IS-95體系中是沒有的，它使得cdma2000基站可以對移動設(shè)備進行同步檢測，并為前向連接功率控制提供了一個信道。這些特點改善了前向和反向連接的性能，使得該CDMA網(wǎng)絡(luò)在同樣的頻譜下能容納更多的移動用戶。


　　cdma2000標(biāo)準(zhǔn)所支持的數(shù)據(jù)發(fā)送服務(wù)種類也大大增加。規(guī)范中包括的工作模式還允許話音和數(shù)據(jù)能同時傳輸。這些服務(wù)要求移動終端支持靈活的無線射頻配置和附加的業(yè)務(wù)信道。由于數(shù)據(jù)傳送質(zhì)量是一個關(guān)鍵的性能參數(shù)，因此移動接收機必須在各種射頻信道條件下進行測試，以檢驗其可靠性。接收機的性能通過在不同信道條件下測量其前向連接的幀錯誤率(FER)來確定。RF信道仿真器可以提供多徑信道條件。一個干擾仿真器可以產(chǎn)生共信道和鄰近信道干擾條件。EIA/TIA-98D對用于單音調(diào)降敏測試所用的連續(xù)波(CW)鄰近信道干擾源的性能做出了嚴(yán)格的新規(guī)定。


　　2G測試標(biāo)準(zhǔn)并未對CW干擾儀的相噪聲性能做出規(guī)定。在一個鄰近信道接收機測試中，寄生的相噪聲可以延展到接收信道的通帶中，起到附加的共信道干擾的作用。寄生相噪聲在一些2G單音調(diào)降敏測試結(jié)構(gòu)中會導(dǎo)致錯誤的測試條件。為解決這一問題，IS-98D包括了對CW相噪聲性能的嚴(yán)格規(guī)定，如圖2所示。為滿足這些性能標(biāo)準(zhǔn)，就要采用高性能的專用測試儀器。


　　在2G的測試規(guī)范中，僅為一個單前向傳送信道上的兩個前向連接數(shù)據(jù)率集規(guī)定了FER測試條件，cdma2000的情況則與之形成鮮明對比，cdma2000擴展率1(SR1)采用了五個前向連接射頻配置。數(shù)據(jù)的發(fā)送可以通過前向業(yè)務(wù)信道、專用控制信道和前向輔助信道共三個信道來實現(xiàn)。這樣，諸如單音調(diào)降敏之類的測試所涉及的數(shù)據(jù)傳送與信道條件間關(guān)系的置換要多得多。新規(guī)范中增加了對10個頻帶級的支持，而在IS-95中只有兩種，很容易就可以看出，cdma2000所具有的靈活性也使得EIA/TIA-98D測試的種類要多得多。由于增加的待測項目數(shù)以千計，就有必要使測試過程自動化。


　　第二階段：互操作性


　　完成第一階段的測試后，移動設(shè)備要接受第二階段的測試，這一階段的測試是通過一系列移動基站信號發(fā)送和呼叫處理測試來評估移動設(shè)備的協(xié)議層性能。與第一階段測試類似，第二階段測試也是在有線環(huán)境中進行的。真正的第二階段測試是在配備有主要通信體系設(shè)備制造商的產(chǎn)品的互操作性I/O測試實驗室中進行的，測試由一系列通過實際系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)品進行的試驗構(gòu)成。測試設(shè)備方面的技術(shù)革新，使得移動設(shè)備制造商可以在他們自己的實驗室中的測試平臺上完成預(yù)測試。


　　由于cdma2000的蜂窩小區(qū)的分布在體系建設(shè)之初不會十分完善，CDG的第二階段測試必須包括移動設(shè)備是否同時兼容IS-95和cdma2000兩種標(biāo)準(zhǔn)的驗證。與這項要求有關(guān)的關(guān)鍵性測試涉及移動設(shè)備能否處理好在IS-95和cdma2000兩代蜂窩小區(qū)間的越區(qū)切換。要在測試設(shè)備上完成這些測試，就要求所用的CDMA網(wǎng)絡(luò)仿真器在獨立的RF載波間執(zhí)行越區(qū)切換時具備兩種標(biāo)準(zhǔn)仿真能力。


　　對于EIA/TIA-98D測試來說情況也是如此，cdma2000的新特點和新服務(wù)也對第二階段測試過程提出了新的要求。對用戶來說，cdma2000帶來的一個新的好處是電池壽命延長了。電池壽命的延長是由于采用了一個快速前向連接尋呼信道(QPCH)。QPCH使得一個cdma2000移動設(shè)備的信號處理電路在處于待機狀態(tài)時的休眠期所占的比例更高。


　　必須對QPCH性能進行驗證，以確保移動終端能監(jiān)測QPCH段，并對快速頁標(biāo)志QPI(無需解調(diào)，只是能量檢測)做出正確的響應(yīng)。同時運用正反情況測試就可以得出合適的性能，如圖3所示的呼叫流程圖。正過程的性能可以通過將相應(yīng)的移動終端的QPI設(shè)置為ON，而所有其他段的標(biāo)志設(shè)置為OFF來測量。類似的，也可以發(fā)送一個注冊請求指令，此時的測試是用于驗證移動設(shè)備不會處理在分配給它的時間片上的信息。在測試設(shè)備上執(zhí)行這些操作過程，就要求采用允許對尋呼信道進行基本層操作的仿真器。


　　第三階段：現(xiàn)場性能測試


　　第一階段和第二階段的測試是在實驗室中有線的環(huán)境下對移動設(shè)備的物理層和協(xié)議層性能進行驗證，而第三階段測試的目標(biāo)則是驗證移動設(shè)備在真實環(huán)境中在這兩個層次上的性能。移動設(shè)備的制造商一般情況下要與購買其產(chǎn)品的服務(wù)商合作進行測試。這些測試在一組確定的行駛路徑上進行，要用到一系列呼叫處理操作。


　　舉例來說，對越區(qū)切換的測試可以在開車穿越高樓構(gòu)成的“峽谷”的途中進行。在某一時刻，一個建筑物可能會擋住移動設(shè)備與所有蜂窩小區(qū)設(shè)備之間的傳輸路徑，但片刻之后(當(dāng)車輛擺脫建筑物的遮蔽、行駛到路口時)來自多個基站設(shè)備的傳輸信號又傳到了手持設(shè)備。因此要保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性，移動設(shè)備處理這樣變化強烈的環(huán)境條件的能力十分重要。


　　正如前面提到的那樣，促使服務(wù)商努力追求到cdma2000的升級換代是其大大擴展的容量�，F(xiàn)在，通過采用反向連接導(dǎo)頻信道，一個移動設(shè)備能夠在基站傳輸?shù)南嚓P(guān)信道級上實施閉環(huán)功率控制，其效果是減少了在前向連接上發(fā)射的代碼信道功率。在一個CDMA系統(tǒng)中，發(fā)射功率的減小直接導(dǎo)致了容量的增加。


　　FFPC的實現(xiàn)意味著移動設(shè)備執(zhí)行的功率控制算法幾乎與基站所用的一樣復(fù)雜。由于這一處理過程很復(fù)雜且對網(wǎng)絡(luò)部署的有效性有直接影響，對FFPC的現(xiàn)場測試十分關(guān)鍵。同時，必須有高效的診斷工具來監(jiān)測移動設(shè)備并協(xié)助對其性能的分析。由于現(xiàn)場測試?yán)�用了真正的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備，在控制反饋方面很難達到通常在實驗室里能達到的水平。可以用帶診斷功能的監(jiān)測設(shè)備來驗證移動設(shè)備是否能根據(jù)所接收到的能量/噪聲比來向基站發(fā)射正確的功率控制位碼。


　　移動設(shè)備診斷監(jiān)測設(shè)備還能使車輛行駛測試過程中的控制與報告機制自動化。例如，有的測試過程要求移動設(shè)備在行駛途中周期性地發(fā)出電話呼叫。在另一種情況下，在測試過程中有必要每次在電話通話斷線時記錄一個點。在內(nèi)置繪圖語言和一個GPS接收機接口的幫助下，一個移動設(shè)備診斷工具可以簡化這些任務(wù)，使之自動進行。



結(jié)語


　　為了減少推向市場的時間，并確保初次投入運營就取得成功，采用cdma2000標(biāo)準(zhǔn)的制造商和服務(wù)商將采用一種全面的、分為3個階段的測試過程以驗證移動設(shè)備的性能。盡管這種測試方法已用于檢驗采用IS-95標(biāo)準(zhǔn)的移動設(shè)備的性能，但cdma2000標(biāo)準(zhǔn)所具有的新的、使其增值的新特性和服務(wù)項目又產(chǎn)生了新的測試要求。為了滿足這些要求，要采用創(chuàng)新的、有針對性的測試方法。這些測試過程就必須是集成化的，如果要有效地處理新增加的大量測試操作，還應(yīng)實現(xiàn)自動化。(繆民)■


摘自《電子產(chǎn)品世界》