基于GPIB總線的GSM手機(jī)測(cè)試系統(tǒng)

　　摘　要：介紹了一個(gè)基于GPIB的GSM手機(jī)測(cè)試開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，通過(guò)自行編寫(xiě)的LabWindows/CVI程序可以控制綜合測(cè)試儀CMU（用于模擬基站）以便測(cè)量GSM雙頻手機(jī)各信道的參數(shù)（包括發(fā)射功率、相位、頻率、開(kāi)關(guān)譜、調(diào)制、接收靈敏度、誤碼率等）；同時(shí)可將測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較得出綜合測(cè)量結(jié)果，并將測(cè)試結(jié)果寫(xiě)入文件導(dǎo)出，以方便技術(shù)人員或生產(chǎn)廠商查找原因，具有一定商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的模塊性和可持續(xù)擴(kuò)展性。

　　關(guān)鍵詞：GPIB；GSM；測(cè)試；參數(shù)


1引言

　　泛歐數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)(Global System for Mobile Communications，GSM)是由歐洲郵電管理委員會(huì)(CEPT)下屬的移動(dòng)通信特別小組，從1982年起開(kāi)始制定的。1991年，GSM系統(tǒng)正式在歐洲問(wèn)世，目前世界上越來(lái)越多的國(guó)家最終選擇了GSM系統(tǒng)，使得該系統(tǒng)成為一個(gè)全球性的移動(dòng)通信系統(tǒng)。他是目前基于時(shí)分多址技術(shù)的移動(dòng)通訊體制中比較成熟、完善、應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)。目前已建成的覆蓋全國(guó)的GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，是我國(guó)公眾通信網(wǎng)的主要方式。盡管CDMA技術(shù)在第三代移動(dòng)通訊中將起到很大的作用，GSM技術(shù)仍將長(zhǎng)期占據(jù)著主導(dǎo)位置。

　　在通信手段日益豐富的今天，人們對(duì)通信質(zhì)量的要求越來(lái)越高，已不再局限于能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線通話，而開(kāi)始通過(guò)各種各樣的手段探索如何完善通信設(shè)備，使通信質(zhì)量有更可靠的保證。本文討論的就是一個(gè)可以對(duì)GSM手機(jī)性能加以測(cè)試的系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)，可以很方便地得到各種手機(jī)的性能參數(shù)，從而選擇具有較高性價(jià)比的手機(jī)；對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)GSM手機(jī)的廠商，也可以為之提供一種快速檢測(cè)手機(jī)故障的手段，從而提高生產(chǎn)廠家手機(jī)的合格率。

2硬件組成

　　惠普公司在60年代末和70年代初開(kāi)發(fā)了GPIB通用儀器控制接口總線標(biāo)準(zhǔn)。IEEE國(guó)際組織在19 75年對(duì)GPIB進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，由此GPIB變成了IEEE 488標(biāo)準(zhǔn)。術(shù)語(yǔ)GPIB，HPIB和IEEE 488都是同義詞。GPIB的原始目的是對(duì)測(cè)試儀器進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制。然而現(xiàn)在GPIB已廣泛用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通訊以及對(duì)掃描儀和圖像記錄儀的控制。

　　本系統(tǒng)正是使用GPIB總線組成的測(cè)試系統(tǒng)，其具體組成框圖如圖1所示。



　　系統(tǒng)的主要組成部件有模擬基站的綜合測(cè)試儀、通訊專用電源、工控機(jī)和手機(jī)夾具。其中綜 合測(cè)試儀使用的是德國(guó)羅德-史瓦茨公司的CMU200，該測(cè)試儀有多種工作模式，可應(yīng)用于射頻研發(fā)、模塊設(shè)計(jì)、移動(dòng)臺(tái)（手機(jī)）檢測(cè)、功能測(cè)試等，廣泛適用于GSM900，GSM1800，GPR S，EDGE的測(cè)試。在本系統(tǒng)中CMU200工作在信號(hào)發(fā)生模式下，模擬基站產(chǎn)生各種測(cè)試信號(hào)，用于對(duì)位于手機(jī)夾具上的手機(jī)的多項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。

　　電源采用GSM手機(jī)測(cè)試領(lǐng)域主流電源之一的2304A雙通道移動(dòng)通訊高速電源，該電源在脈沖 負(fù)載變化時(shí)展現(xiàn)了他顯著的電壓穩(wěn)定性，同時(shí)能夠測(cè)量負(fù)載電流。對(duì)于測(cè)試需電池供電的無(wú)線通訊設(shè)備（例如便捷式電話），在非常短的時(shí)間間隔內(nèi)經(jīng)歷真實(shí)的負(fù)載變化而言，這種電源是最優(yōu)化的。

　　2304A和CMU200都使用GPIB接口與工控計(jì)算機(jī)相連，CMU200模擬基站并通過(guò)射頻線將手機(jī)反饋信號(hào)讀回，CMU200將此信號(hào)與其預(yù)存的基準(zhǔn)指標(biāo)進(jìn)行比較，獲得測(cè)試結(jié)果并通過(guò)GPIB總線將其傳送到計(jì)算機(jī)，由軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理與輸出，從而形成一個(gè)完整的測(cè)試系統(tǒng)。

　　軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境是美國(guó)NI公司的測(cè)控系統(tǒng)專用軟件平臺(tái)LabWindows/CVI。LabW indows/CVI是一種面向?qū)ο蟮目梢暬�編程環(huán)境，以ANSIC為核心，以各種豐富的庫(kù)函數(shù)為基礎(chǔ)，為儀器控制、自動(dòng)測(cè)試和數(shù)據(jù)采集等提供了一個(gè)功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

　　根據(jù)目前主要的GSM手機(jī)參數(shù)和ETST標(biāo)準(zhǔn)，可選取以下測(cè)試項(xiàng)作為測(cè)試內(nèi)容：
　�。�1）TX power level(5～19) 發(fā)射功率等級(jí)。
　�。�2）frequency頻率誤差。
　�。�3）Phase相位誤差。
　�。�4）RF Spectrum射頻頻譜。
　�。�5）Switch Spectrum開(kāi)關(guān)譜。
　�。�6）RX Sensitivity接收靈敏度。

　　實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)的工作過(guò)程是首先手機(jī)開(kāi)機(jī)，尋找與模擬基站CMU之間的頻率同步；然后對(duì)PS（電源）與CMU進(jìn)行初始化；初始化正確完成后在MSC上注冊(cè)手機(jī)IMSI號(hào)；建立MS對(duì)BS（基站）的呼叫；當(dāng)呼叫成功時(shí)，開(kāi)始測(cè)量手機(jī)GSM900參數(shù)；首先測(cè)量信道1三個(gè)功率等級(jí)（Lv5，Lv10，Lv15）的發(fā)射功率；若符合標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)入信道1的FER（頻率誤差）與PER（相位誤差）測(cè)量；按同樣的步驟測(cè)量信道62、123的發(fā)射功率、FER與PER；測(cè)量GSM900的Modulation Spectrum(調(diào)制譜)、SwitchSpectrum(開(kāi)關(guān)譜)；從GSM900切換到DCS1800；測(cè)量信道512，69 8，885的各發(fā)射功率，F(xiàn)ER，PER，ModulationSpectrum和SwitchSpectrum；在測(cè)量過(guò)程中如果任何參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)，立即顯示FAIL并生成報(bào)告退出，全部測(cè)試完畢顯示PASS并生成報(bào)告退出。

　　程序處理的主要部分包括“獲取測(cè)試設(shè)備”、“初始化CMU”、“建立呼叫”、“取得信令 狀態(tài)，直到CMU與手機(jī)同步”、“執(zhí)行測(cè)試項(xiàng)”、“結(jié)束呼叫”。獲取測(cè)試設(shè)備時(shí)對(duì)GSM900和DCS1800分別分配設(shè)備句柄（設(shè)定GPIB地址），以便完成兩種標(biāo)準(zhǔn)下的測(cè)試。CMU在完成初始化之后，呼叫移動(dòng)臺(tái)并建立連接后即可執(zhí)行測(cè)試。
　　在執(zhí)行測(cè)試部分以發(fā)射功率為例說(shuō)明其處理過(guò)程。發(fā)射功率（發(fā)射機(jī)載頻峰值功率）是發(fā)射 機(jī)載頻功率在一個(gè)突發(fā)脈沖的有用信息比特時(shí)間上的平均值，其大小直接關(guān)系到手機(jī)信號(hào)傳輸距離的遠(yuǎn)近、電源的使用時(shí)間和對(duì)其他移動(dòng)臺(tái)的影響。根據(jù)最大功率將移動(dòng)臺(tái)分為若干功率級(jí)別，相鄰功率級(jí)之間相差2 dB。本系統(tǒng)中正是對(duì)0，5，10的功率控制級(jí)進(jìn)行測(cè)試。其處理框圖如圖2所示。

　　最終程序的運(yùn)行效果如圖3所示。




　　其中左文本框顯示測(cè)試項(xiàng)，右文本框顯示測(cè)試結(jié)果；右上方數(shù)值框統(tǒng)計(jì)被測(cè)手機(jī)PASS與FAIL的數(shù)目，并給出通過(guò)率；STATUS信號(hào)燈表明當(dāng)前被測(cè)手機(jī)的狀態(tài)，綠色代表PASS，紅色代表FAIL；SN框顯示當(dāng)前被測(cè)手機(jī)的板號(hào)。程序流程圖如圖4所示。

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3運(yùn)行結(jié)果與展望

　　目前程序測(cè)試的內(nèi)容主要是GSM手機(jī)的基本參數(shù)，其工作正常，且可完成測(cè)試報(bào)告的自動(dòng)生成。從程序的應(yīng)用范圍來(lái)說(shuō)，目前程序只能測(cè)試GSM雙頻手機(jī)，可進(jìn)一步擴(kuò)展到同時(shí)測(cè)試GSM與CDMA的雙模手機(jī)。從程序的測(cè)試功能來(lái)說(shuō)，目前程序只是比較測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值得出綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，今后可進(jìn)一步對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行跟蹤評(píng)估，得出性能變化曲線；從程序的用戶界面來(lái)說(shuō)，程序的界面略為簡(jiǎn)單，可適當(dāng)增加其他分析圖表，如發(fā)射頻譜圖與開(kāi)關(guān)頻譜圖等。

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