淺談三大3G終端測試

　　WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，這三種技術(shù)是今年通信產(chǎn)業(yè)的熱點，而終端是整個產(chǎn)業(yè)鏈中的最重要的環(huán)節(jié)之一，終端的發(fā)展?fàn)顩r對產(chǎn)業(yè)中的方方面面都會有重大影響，而且與用戶的使用息息相關(guān)，因此，對于三種技術(shù)終端的測試，一直以來是人們非常關(guān)注的焦點，下面將要介紹三種技術(shù)終端的測試內(nèi)容和終端在測試中的表現(xiàn)。

一、測試內(nèi)容和測試目的

　　因為三種技術(shù)均采用CDMA的多址方式，所以終端的測試內(nèi)容有很多相同之處，下面以WCDMA為例對測試內(nèi)容進(jìn)行介紹，主要內(nèi)容包括以下七部分：功能測試、射頻性能、音頻性能、環(huán)境和可靠性試驗、壽命試驗、電池和充電器的安全以及通話時間和待機(jī)時間等：

　　1、終端基本功能測試

　　這一部分測試是為了驗證終端最基本的功能是否完整有效，例如語音呼叫的撥打測試以及短消息的收發(fā)測試。此項測試從用戶角度出發(fā)，保證終端能夠接入目前運(yùn)營的網(wǎng)絡(luò)且滿足用戶的基本需求。由于帶寬的增加，為用戶引入了更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在終端上可以實現(xiàn)電路交換的64Kbps視頻電話和分組交換的384Kbps高速數(shù)據(jù)下載業(yè)務(wù)。

　　2、射頻性能測試

　　射頻性能測試分為發(fā)射機(jī)測試和接收機(jī)測試兩部分。射頻性能測試的目的是驗證終端設(shè)備的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)在正常使用條件下或極端條件下，電氣性能是否符合國家主管部門的相關(guān)規(guī)定。因為CDMA系統(tǒng)是自干擾的系統(tǒng)，對于上行鏈路，每一臺終端對于其它終端來說，都是實實在在的干擾源，增大某一終端的發(fā)射功率，雖然可以提高其服務(wù)質(zhì)量，但是會對在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用的其它終端造成影響，終端相互之間會出現(xiàn)“功率攀升”現(xiàn)象，造成網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞，所以發(fā)射機(jī)的性能對網(wǎng)絡(luò)是至關(guān)重要的；對于下行鏈路，同樣面臨功率適當(dāng)分配的問題，除了功率分配過大會加大下行干擾之外，下行鏈路總的發(fā)射功率是有限的，分配給某個終端的功率過多，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用戶的容量就會減少，所以終端接收機(jī)性能的好壞，對網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量有很大影響，除此之外，接收機(jī)性能還體現(xiàn)出了終端的抗干擾能力。主要測試內(nèi)容如表1和表2所示。

表1 WCDMA發(fā)射機(jī)主要的測試內(nèi)容一覽表

測試內(nèi)容
測試目的

終端最大發(fā)射功率


驗證終端的最大發(fā)射功率誤差不超過容限值，終端最大發(fā)射功率過大會干擾其他信道或其他系統(tǒng)，終端最大發(fā)射功率過小會縮小小區(qū)的覆蓋范圍。

頻率誤差


驗證終端的發(fā)射機(jī)載波調(diào)制的精確度。頻率誤差過大會增加本信道上行鏈路的發(fā)射錯誤，這個指標(biāo)反應(yīng)出當(dāng)鎖定在某一下行載波頻率上后，接收機(jī)為發(fā)射機(jī)獲得頻率信息的能力。

上行開環(huán)功率控制
驗證終端在動態(tài)范圍內(nèi)正確測量接收功率的能力，根據(jù)接收功率和BCCH的信息來控制發(fā)射功率達(dá)到在最小的發(fā)射功率下正常通信的目的。

上行內(nèi)環(huán)功率控制
驗證終端是否能夠正確地從TPC命令中獲得TPC命令。內(nèi)環(huán)功率控制將會影響系統(tǒng)的容量。

最小輸出功率
驗證終端最小輸出功率是否小于指標(biāo)要求。超過指標(biāo)要求的最小輸出功率會增加對其他信道的干擾和減小系統(tǒng)容量。

發(fā)射關(guān)閉功率
驗證終端的發(fā)射關(guān)閉功率是否小于指標(biāo)要求。超過指標(biāo)要求的發(fā)射關(guān)閉功率會增加對其他信道的干擾和減小系統(tǒng)容量。

發(fā)射開/關(guān)時間模板


驗證終端發(fā)射開/關(guān)的過程與時間的關(guān)系是否符合規(guī)定。超過指標(biāo)要求的發(fā)射開/關(guān)響應(yīng)誤差會增加對其他信道的干擾或本信道上行鏈路的發(fā)射誤差。

占用帶寬
驗證終端的占用帶寬是否小于5MHz（碼片速率為3.84Mcps）。超過指標(biāo)要求的占用帶寬增加對其他信道或其他系統(tǒng)的干擾。


表2 WCDMA接收機(jī)主要的測試內(nèi)容一覽表

測試內(nèi)容
測試目的

參考靈敏電平
驗證終端的參考靈敏電平，避免參考靈敏電平過高從而減少基站的覆蓋距離。

最大輸入電平
驗證終端的最大輸入電平，若最大輸入電平過低則會對終端在基站的近距離的通信效果產(chǎn)生不利影響。

鄰道選擇性
測試目的在于驗證終端的鄰道選擇性能，避免鄰道選擇性過大易造成本信道解調(diào)的干擾。

阻塞特性
驗證終端接收機(jī)在除雜散響應(yīng)和鄰道外的頻點上有干擾信號時的解調(diào)能力。

雜散響應(yīng)
驗證終端在其它頻點上存在CW干擾信號時在載波頻點上接收有用信號的能力。


　　3、復(fù)雜傳播環(huán)境下的性能測試

　　測試目的在于驗證當(dāng)下行鏈路信號處于復(fù)雜的傳播環(huán)境下，例如，多徑衰落傳播環(huán)境、移動傳播環(huán)境、生/滅傳播環(huán)境、下行開環(huán)發(fā)射分集模式和小區(qū)間軟切換環(huán)境等，并且存在高斯白噪聲干擾信號的情況下，終端對于有用信號、鄰道信號和鄰小區(qū)信號的解調(diào)能力。

　　4、音頻性能測試

　　測試目的在于驗證終端設(shè)備傳輸語音信號的質(zhì)量。3G移動終端雖然增加了許多新的功能，例如高速數(shù)據(jù)功能，但是語音通信仍然是3G終端的基本功能，而且是大部分用戶最常使用的功能。語音質(zhì)量的好壞將直接影響用戶的正常使用，語音質(zhì)量很差時將使用戶無法完成正常的語音通信。

　　移動終端的音頻性能測試可以通過儀表在實驗室完成。根據(jù)移動終端所使用的受話器的類型，可以用不同類型的仿真耳來測量。支持語音業(yè)務(wù)和/或緊急呼叫的終端在響度評定值(發(fā)送和接收)、靈敏度/頻率響應(yīng)特性、側(cè)音掩蔽評定值（STMR）、空閑信道噪聲、穩(wěn)定度儲備、回波損耗（ERL）、失真特性、環(huán)境噪聲抑制（ANR）等方面應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

　　5、環(huán)境和可靠性測試

　　我國南北方氣候相差很大，終端的使用環(huán)境會隨著溫度和濕度的變化而變化，終端應(yīng)該對外界環(huán)境有一定的適應(yīng)能力，而且終端在使用的過程中，因為使用頻次高，一般會隨身攜帶，所以受到碰撞、撞擊和擠壓的幾率很大，因此需要模擬低溫、高溫、恒定濕熱等自然環(huán)境和力學(xué)上的作用，檢驗終端是否滿足環(huán)境和可靠性的要求。

　　6、壽命試驗

　　測試目的在于驗證終端是否滿足按鍵壽命、折疊、滑動及旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)壽命、終端與附件的接口壽命的要求。

　　7、電池、充電器測試

　　電池和充電器應(yīng)該滿足電池性能和充電器安全性的要求。

　　8、通話時間和待機(jī)時間部分

　　通過模擬實際網(wǎng)絡(luò)最普通的狀況，考察終端的待機(jī)時間和通話時間的長短，這也是消費者非常關(guān)心的兩個問題。

二、3G終端測試中的難點和重點

　　通過大量的、長期的終端測試，發(fā)現(xiàn)了測試中的一些難點和重點，現(xiàn)總結(jié)如下：

　　1、WCDMA和CDMA2000在全球的商用時間不長，屬于較新的技術(shù)，在測試方面，各方積累的經(jīng)驗不是很豐富，而且在技術(shù)復(fù)雜度方面又較2G終端上了一個臺階。測試內(nèi)容的復(fù)雜程度的提高，對測試儀表的測量精度、噪聲系數(shù)、不確定度的要求隨之提高。例如，由于雜散發(fā)射的限值很低，而頻譜儀的背景噪聲應(yīng)該低于此限值，所以需要精度非常高的頻譜儀來測試。由于接入終端發(fā)射機(jī)關(guān)閉時，接收機(jī)產(chǎn)生的雜散值極小，所以難于測出接收機(jī)雜散發(fā)射的具體值。一定要選用精度較高的頻譜儀，將其內(nèi)部的衰減值盡可能的降低，對于1GHz至12.75GHz的掃頻測試，最好分段進(jìn)行掃描，比如每1GHz掃描一次，直至掃完所有的頻段取其最大雜散值即可。這樣測得的雜散的結(jié)果相對精確。

　　目前，支持WCDMA和CDMA2000 終端測試的綜合測試儀還不多，較通用的是安捷倫公司的8960，單獨使用一臺綜合測試儀能夠進(jìn)行的測試項目也非常有限，要想對終端進(jìn)行全面的測試，需要精度高的、系統(tǒng)級的設(shè)備才能完成。目前，安利、羅德施瓦茨和Spirent的WCDMA終端測試系統(tǒng)，在行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。

　　2、EVDO技術(shù)是在cdma2000 1X技術(shù)基礎(chǔ)上演進(jìn)而來的，在前向引入了時分的概念，大大提高了用戶的下載速率，達(dá)到2.4Mbps。測試中，用FTAP和RTAP兩個測試協(xié)議模擬用戶使用中的下載和上傳，涵蓋了EVDO定義的多達(dá)12種不同的下載速率（38.4Kbps直至2457.6Kbps）及5種上傳速率的速率集合。

　　3、由于產(chǎn)業(yè)規(guī)模等問題直接造成產(chǎn)業(yè)鏈上下游配套場上較為分散的局面，測試儀表設(shè)備中，還沒有能夠?qū)�TD-SCDMA終端設(shè)備進(jìn)行測試的綜合測試儀表，需要實際使用網(wǎng)絡(luò)來配置終端測試中要求的環(huán)境。部分測試項目由于通過網(wǎng)絡(luò)配置仍不能滿足測試條件要求和部分儀表的性能限制，致使測試不能夠完全按照標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行。盡管目前還沒有哪個廠商可以提供一個可商用化的終端產(chǎn)品，可以提供測試終端的廠家還很少。在現(xiàn)場測試中，大唐移動公司提供了Sparrow和Hummer兩款較成熟的樣機(jī)。

　　4、分組交換的128Kbps、384Kbps高速數(shù)據(jù)下載業(yè)務(wù)是WCDMA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特色，但是這兩種速率業(yè)務(wù)在性能測試前的終端與測試儀表之間的環(huán)回測試模式在實現(xiàn)上相對復(fù)雜，所以，目前在WCDMA終端中，支持這兩種速率下載業(yè)務(wù)的環(huán)回測試模式的型號還很有限。

　　5、因為CDMA技術(shù)能夠提供相對耗電的多媒體業(yè)務(wù)和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，通話時間和待機(jī)時間是影響終端正常使用的重要技術(shù)指標(biāo)。在聯(lián)通公司建設(shè)CDMA網(wǎng)絡(luò)初期，曾經(jīng)出現(xiàn)終端通話、待機(jī)時間很短的問題，用戶投訴很多。在EVDO中，引入了高速的數(shù)據(jù)通信，對接入終端的耗電狀況必然產(chǎn)生影響，通話時間的長短對將來商用網(wǎng)上的用戶至關(guān)重要，此項測試盡量逼進(jìn)的模擬將來用戶的實際使用情況，相當(dāng)直觀的測試出待機(jī)、通話時間，對將來的建網(wǎng)和接入終端的性能測試給出了一項重要參考。

三、3G終端在測試中的表現(xiàn)

　　WCDMA和CDMA2000技術(shù)已經(jīng)基本成熟，產(chǎn)品正步入商用化階段，相比之下，TD-SCDMA終端商用化進(jìn)展較慢主要源于終端芯片的瓶頸。由于我國集成電路設(shè)計生產(chǎn)起步較晚，目前可商用的TD-SCDMA可商用終端芯片數(shù)量很少。所以在此，只對WCDMA和CDMA2000終端的在大量測試中的性能進(jìn)行總結(jié)，影響比較突出的終端性能主要是以下方面：

　　1、接收靈敏度電平。在外場測試的過程中，不同的終端在相同的位置因為各自的靈敏度電平不同的原因，要求的下行發(fā)射功率不同，造成對容量、覆蓋等網(wǎng)絡(luò)性能的影響。所以，終端的靈敏度電平非常重要，靈敏度電平低，則會要求的網(wǎng)絡(luò)的下行的發(fā)射功率小，可以分配給其他用戶的功率就多，對系統(tǒng)性能就會有好的影響；如果靈敏度電平高，則會占用過多的網(wǎng)絡(luò)的下行的發(fā)射功率，網(wǎng)絡(luò)剩余的可用資源就會減少，系統(tǒng)的性能會受到很大影響。

　　2、功率控制算法。功率是CDMA系統(tǒng)最終的無線資源，而且由于CDMA自干擾的特性，內(nèi)環(huán)和外環(huán)功率控制的好壞，不僅僅會影響到終端的待機(jī)時間、通話時間和電池壽命等方面，而且直接會影響到系統(tǒng)的性能，如何更好的實現(xiàn)功控算法是影響很多方面的重要因素。

　　3、目前存在著不同品牌之間的可視電話互通不夠穩(wěn)定、能夠支持同頻硬切換、異頻硬切換的終端種類不多等問題。

　　4、另外，當(dāng)多個用戶出現(xiàn)時CDMA2000 EVDO的速率是時時調(diào)度的，不能保證某個用戶固定在某個速率上，而WCDMA可以將用戶固定在某一速率且長期占用，所以在做視頻通話方面WCDMA占有一定的優(yōu)勢。

　　總之，做為3G網(wǎng)絡(luò)重要組成部分的終端設(shè)備，此次通過3G實驗對三種技術(shù)的終端進(jìn)行了大量的測試，展示了3G終端不同的特性，讓我們對3G終端有了一定程度的了解，并且積累了寶貴的經(jīng)驗，隨著WCDMA、CDMA2000技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，和TD-SCDMA技術(shù)逐步走向完善和成熟，3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)和正式商用前景將會是一片光明。