淺談手機接收性能的測試
作者:網絡轉載 發布時間:[ 2012/2/27 10:20:40 ] 推薦標簽:
Cdma2000標準規定的多徑快衰落的測試是在有1、2、3條路徑的無線信號,運動速度在8-100 km/h等6種情況下,且有加性高斯白噪聲下(Ioc大約在負五十幾到負六十幾dBm之間),Ior/Ioc在幾個到十幾個dB之間,各種通訊速率下的測試,各種情況不同,誤禎率的要求也不同,從0.2%到30%,詳情可查標準,不再贅述。
兩相對比我們可以看出GSM與Cdma2000測試的不同,GSM側重的是沒有和有多徑快衰落和多普勒效應時手機接收弱小信號和過載信號的能力,而Cdma2000在此的測試是強調在多徑快衰落和多普勒效應時,且有很多同一小區內的用戶也在通話時,手機的接收性能,這里Cdma2000強調的是另外一種真實的環境??有多徑干擾、有多普勒效應、有同小區其他用戶的干擾,且接收到的信號不大也不小,可以看出這個測試主要是針對手機參考靈敏度或參考動態范圍的測試。
Cdma2000為什么安排這么個測試,而不安排一個類似GSM一樣參考靈敏度和輸入電平范圍的測試,而且多徑信號的數量也遠遠小于GSM,對于此Cdma2000,都是一個自干擾系統,在一個小區內有沒有其他用戶同時通話,對手機接收質量有很大的影響。而且Cdma2000使用了RAKE接收技術,多徑是有害的,還是有益的,是要根據多徑時延的具體情況來定。Cdma2000在此安排了一個更加真實的物理環境,有同小區的其他用戶的干擾,有多徑衰落,有多普勒效應,這部分可討論的東西實在太多,移動通信主要敵人之一是多徑衰落和多普勒效應,筆者到此打住,不再此話題繼續討論,說實話不完全是因為篇幅原因,實在也是能力所限。
六、模擬系統內部的干擾??同信道抑制、鄰信道抑制與加性高斯白噪聲下的測試
在談本節之前,先介紹兩個概念,一是同頻干擾,同頻干擾是指相同載頻電臺之間的干擾,另一是鄰頻干擾,鄰頻是指兩個相鄰的信道之間的干擾,這是由于一個強信號串入弱信號中,且干擾弱信號而造成的干擾,這兩種干擾是蜂窩式移動通信所特有的干擾,是由頻道重復利用所造成。
正如前文所述,GSM是時分多址和頻分多址系統,在同一個小區內會有多人分時段同時通話,在附近小區也會有用戶同時通話,這樣他們會受到同頻干擾和鄰頻干擾,在這樣的情況下GSM手機在接收方面要達到一個怎樣的性能哪?GSM規定了同信道抑制(抑制同頻干擾)測試和鄰信道抑制測試(抑制鄰頻干擾)測試。
GSM標準規定測試同信道抑制(Co-channel rejection)的方法是:在TU3的城市環境下(意味有多徑快衰落,但運動速度不快),在同信道里存在一個載波/干擾比為9dB的GSM干擾信號,有用的接收信號為-82dBm時,II RBER不超過4.3%,Ib RBER不超過2.091%,FER不超過24.0%。
GSM標準規定測試鄰信道抑制(Adjacent rejection)的方法是:在TU3的城市環境下(意味有多徑快衰落,但運動速度不快),分別在200kHz鄰頻存在高于有用信號 9dB的GSM干擾信號,400kHz鄰頻存在高于有用信號 41dB的GSM干擾信號,本小區有用的接收信號為-82dBm時,200kHz鄰頻干擾:II RBER不超過8.333%,Ib RBER不超過0.420%,FER不超過6.742%。400kHz鄰頻干擾:II RBER不超過9.167%,Ib RBER不超過0.756%,FER不超過11.461%。
以上測試在有些地方也被稱為選擇性(selective)測試。
cdma2000會受到同頻干擾和鄰頻干擾嗎?答案是肯定的,我們都知道cdma2000是碼分多址,同一小區其它用戶發出的信號類似加性高斯白噪聲的干擾,相鄰小區使用的也是同一頻率(雖然cdma2000也是頻分多址,但在一個地區同一網絡是不會使用兩個頻率的),它們發出的信號也類似加性高斯白噪聲的干擾,因此也沒有必要再分同頻干擾和鄰頻干擾了,直接測試手機在加性高斯白噪聲下的接收質量可以了。即對理想調制信號施加加性高斯白噪聲,測量接收機的誤幀率,作為對同信道抑制、鄰信道抑制的測試,或者是接收機的選擇性測試。這實際上是模擬接收機在實際系統中使用時所遇到的真實干擾環境。
cdma2000標準中對加性高斯白噪聲下的接收質量的測量規定是:施加加性高斯白噪聲(Ioc)為-54dBm,Ior/Ioc為-1dB,在此情況下前向業務信道在各種通信速率下的誤禎率分別不超過0.3%到5%之間。
從以上可以看出,由于多址方式的不同,同信道抑制、鄰信道抑制的測試方法也是不同的,而且cdma2000也不再提同信道抑制、鄰信道抑制了。cdma2000在組網時每個小區內都使用同一個頻率,因此“鄰頻干擾”被同頻干擾同化,或者說沒有鄰頻干擾,但cdma2000的標準中卻規定了一個鄰信道選擇性測試(Adjacent Channel Selectivity),其實這個測試只針對band class 6 (IMT-2000 band),其標準規定的出發點是,是否能與wcdma系統兼容,因此它雖叫鄰信道選擇性測試(當然這么叫有意義,也貼近事實),但筆者仍把他放到下一部分去討論。
七、模擬系統外的其他通信系統的干擾??AM抑制、單音干擾、阻塞、鄰信道選擇性下的測試
正如第一部分所說,手機會受到系統內和系統外的干擾,本部分的測試主要是針對手機系統外干擾的測試。
GSM標準首先規定了一個阻塞(Blocking)的測試,其具體規定是GSM手機接收電平為-98dBm,其接收信道外的頻帶存在連續單音強干擾的情況下,II RBER不大于2.440%。這里GSM根據干擾源所處頻帶,把阻塞分成了帶內阻塞(Block-Inband)和帶外阻塞,且把帶外阻塞形象的叫成阻塞掃描(Block Sweep)。帶內阻塞干擾源從接收信號的中心頻率正負偏移0.6MHz開始,以0.2MHz為步長,直到正負偏移3MHz為止,功率從-43dBm(靠近中心頻率,比較小)起到-23dBm(遠離中心頻率,比較大)。阻塞掃描的干擾源則是從2MHz開始,以0.2MHz為步長,直到835MHz為止,功率為-23dBm。
從以上的規定不難看出,它和手機發送、接收雜散是相對應的,換句話說手機發送、接收時會有雜散,會干擾別的頻段的通信設備,要加以抑制。別的無線通信設備發送、接收時也會有雜散,它也會干擾GSM的通信,本測試是模擬在接收信道外的頻帶上有一個較強的窄帶通信信號,它的雜散會對手機產生干擾,GSM手機對此干擾的抵抗能力。
GSM標準另外規定了一個AM抑制(AM Suppression)的測試,其具體規定是GSM手機接收電平為-98dBm,在手機工作的信道中心頻點偏移6MHz至8MHz的頻帶上存在一個-31dBm的AM干擾信號(GSM調制信號)時,II RBER不大于2.440%。
以上兩個測試其核心思想是一致的,僅是測試方法和側重點略有不同和差異。阻塞(Blocking)測試把系統外的各種干擾(包括各種其他窄帶通信信號)用一個單音來模擬,AM抑制則把這種系統外的干擾具體化為AM干擾信號(GSM調制信號)。
Cdma2000對系統外的干擾是根據各個band的實際情況,分別設計了不同的測試。Cdma2000 band class 6附近的頻率被規劃為同樣是寬帶碼分多址的wcdma使用,而其他band附近的頻率都被規劃為窄帶通信系統在使用,因此band class 6以外的所有band的測試都作單音干擾(Single Tone Desensitization)的測試,不作鄰信道選擇性測試和阻塞測試,而band class 6不作單音干擾測試,而要做鄰信道選擇性測試和阻塞測試
首先讓我們來看Cdma2000標準對單音干擾測試的規定,其具體規定是Cdma2000手機接收電平為-101dBm,在手機工作的信道中心頻點分別正負偏移900kHz的頻點上,存在一個-30dBm的單音干擾信號時,FER不大于1%。這部分測試是針對band class 6以外的所有band的測試,它模擬了在cdma2000的信道外有一個較強的窄帶干擾信號。
下面讓我們來看針對band class 6設計的鄰信道選擇性測試和阻塞測試,Cdma2000對鄰信道選擇性測試的規定是,手機接收電平為-101dBm,在手機工作的信道中心頻點分別正負偏移2.5MHz的頻點上存在一個-37 dBm/1.23 MHz,且含有導頻信號、同步信號、尋呼信號和6個業務信號的一個cdma調制信號時,FER不大于1%。
正如前文講的鄰信道選擇性測試只針對band class 6,其標準規定的出發點是,是否能與wcdma系統兼容,其實它與單音干擾的測試很象,僅是把干擾信號從單音信號換成了一個cdma調制信號,當然這么一換,這個測試再叫單音干擾顯然不合適。
Cdma2000對阻塞(Blocking)的測試也分為帶內(In-Band)阻塞和帶外(Out-Of-Band)阻塞兩種,帶內阻塞的具體規定是:手機接收電平為-101dBm,在手機工作的接收信道中心頻點分別正負偏移2.5MHz上存在一個-56dBm的單音連續干擾源時,和分別正負偏移7.5MHz的頻點上存在一個-44dBm的單音連續干擾源時,FER不大于10%。
帶外阻塞的具體規定是:手機接收電平為-101dBm,從1MHz開始,以1MHz為步長,直到12.75GHz為止,存在一個從-15dBm到-44dBm單音連續干擾源時,FER不大于10%。為什么cdma2000只對band class 6作阻塞測試,尤其還做帶外阻塞測試,而對別的band不要求哪?如果說帶外窄帶信號(單音)對寬帶調制信號干擾小,別的band不用作此測試,那么band class 6為什么要做那?還是band class 6所處頻帶無線環境比較惡劣的原因哪?筆者對此也有疑惑。
從上面不難看出,這部分的測試主要模擬了當手機在遠離基站,或接收信號被嚴重遮擋(接收到的信號很弱),且有個很強的干擾信號時,此時手機接收部分所應具有的能力。
八、再談系統外的其他通信系統的干擾??在互調雜散干擾下的測試
作為系統外的干擾,筆者把互調雜散干擾單獨拿出來討論,主要是互調干擾是系統設備中的非線性引起的,如混頻選擇不好,使非有用信號混入,而造成的干擾,其表現如同收音機,電視機的串臺,它和通信體制、多址方式無關,完全是無線設備的射頻線路的質量決定的。有些地方也把它稱為三次諧波互調干擾(TOI--Third Order Intermod)或者雙單音測試(Two Tone Test),從這兩個名字我們不難看出其涵義。
GSM對此測試的規定是:手機接收電平為-98dBm,在手機工作的信道中心頻點偏移ARFCN 4的信道上存在-49dBm的GSM調制干擾信號、偏移ARFCN 8的信道上存在-50dBm的連續單音干擾信號時,II RBER不大于2.440%。
讓我們分析一下干擾產生的過程,假定手機工作的信道中心頻點為X,GSM信號帶寬200kHz,偏移ARFCN 4的信道上GSM調制信號的頻率為X+4*200kHz,偏移ARFCN 8的信道上的連續單音干擾信號的頻率為X+8*200kHz,偏移ARFCN 4的信道上GSM調制信號的二次諧波的頻點為(X+4*200kHz)*2,它與連續單音干擾信號互調,會產生頻點為(X+4*200kHz)*2-X+8*200kHz=2*X+2*4*200kHz- X+8*200kHz=X的一個干擾,這個頻率正好是手機工作的信道中心頻點。這種情況嚴重并巧合時,你可以“同時”接到兩個人的話音了。
Cdma2000對此的規定差不多,所不同的是它用了兩個單音,模擬基站附件有兩個窄帶無線發射設備,即是用兩個單音模擬兩個比較大的窄帶信號,其互調信號落入Cdma2000通信帶內,所造成的對Cdma2000的干擾。由于落入Cdma2000帶內的是一個窄帶干擾信號,而且不可能是個Cdma2000的調制信號,因此,從這點可以看出,即便互調干擾較嚴重,用Cdma2000手機你也不大可能聽到兩個人的話音了。
Cdma2000對此測試的規定是:在手機工作的信道中心頻點偏移正負900kHz和正負1700kHz處存在兩個連續單音干擾信號,當手機接收電平為-101dBm,干擾信號強度為-43 dBm;當手機接收電平為-90dBm,干擾信號強度為-32dBm;當手機接收電平為-79dBm,干擾信號強度為-21dBm,此時FER不大于1%。此處落入帶內的干擾信號的過程與GSM相同,略去推倒,值得一說的是,該干擾雖落在帶內,卻不是落在Cdma2000的中心頻點上,而是中心頻點正負100kHz處,Cdma2000為什么這么規定,筆者也不清楚。
九、結束語
不管是模擬手機、還是數字手機的GSM、cdma95、cdma2000、還是wcdma,在接收信號合適(不大也不小),沒有干擾(包括系統本身的用戶和其他系統的用戶以及自然界的干擾),沒有多徑,不在運動中,接收質量都會很好(除非這個設備很爛),且聲音清晰,誤碼率、誤禎率基本為零,這反映不出手機質量的好壞,那如何來衡量手機質量的好壞?正如前文中提到的測試,是把把手機放到各種惡劣的環境中去。具體總結如下:
1模擬接收到較大或較小的信號??靈敏度與動態范圍
2模擬真實的自然環境??在多徑快衰落條件下的測試
3模擬系統內部的干擾??同信道抑制、鄰信道抑制與加性高斯白噪聲下的測試
4模擬系統外的其他通信系統的干擾??AM抑制、單音干擾、阻塞、鄰信道選擇性下的測試
以上介紹的測試僅是GSM、cdma2000接收測試中的一部分,掛一漏萬,但足見GSM和cdma2000測試的異同,GSM測試更側重在弱小信號、在多徑條件下的對系統內部和外部的干擾抑制的測試,而cdma2000的測試從標準的標題中不難看出其測試重點。
1、3.3 Forward Common Channel Demodulation Performance
2、3.4 Forward Traffic Channel Demodulation Performance
3、3.5 Receiver Performance
3.3和3.4強調的是基帶芯片對前向信道解調能力的測試,即考查基帶芯片在多用戶下,在各種多徑下,對各種前向信道的不同速率下,不同模式下得解調能力的測試。而3.5考察手機在弱小信號下、在單音、互調干擾下的解調能力的測試。
由于系統的不同,多址方式的不同,系統的測試也不同,但筆者認為這些測試都僅僅是根據具體實際情況有所側重,其實質是一樣的,雖異曲,但同工。
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