淺談第三代移動(dòng)電話的測(cè)試技術(shù)

      隨著第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的逐步成熟，３Ｇ已經(jīng)由最初的概念化標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展成了觸手可及的現(xiàn)實(shí)產(chǎn)物，讓人們能在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)都能隨心所欲地享受通信的樂(lè)趣。與以往不同的是，由于網(wǎng)絡(luò)帶寬的大幅提高，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)為人們帶來(lái)了全新的語(yǔ)音、圖像、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，讓用戶能夠利用該系統(tǒng)做到多元化的通信應(yīng)用。雖然整個(gè)通信系統(tǒng)仍在最后的測(cè)試和完善當(dāng)中，但幾個(gè)主要被用來(lái)滿足第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的通信技術(shù)，都是基于寬帶碼分多址（Ｗａｎｄ－ＣＤＭＡ）方式。如果對(duì)應(yīng)到目前主要的通信規(guī)范上，美國(guó)高通公司所提出的ＣＤＭＡ２０００主要采用多重載波方式（直接序列擴(kuò)展頻譜也被包括在此規(guī)范中），而歐洲、日本等提出的ＷＣＤＭＡ采用的則是直接序列擴(kuò)展頻譜技術(shù)。雖然ＣＤＭＡ２０００與ＷＣＤＭＡ的相關(guān)的通信網(wǎng)絡(luò)仍在繼續(xù)完善當(dāng)中，但是我們知道ＣＤＭＡ２０００可與第二代碼分多址系統(tǒng)相容，同時(shí)ＷＣＤＭＡ和第二代碼分多址系統(tǒng)同樣使用直接序列擴(kuò)展頻譜技術(shù)。因此根據(jù)第二代系統(tǒng)的測(cè)量規(guī)范及經(jīng)驗(yàn)，再考慮第三代系統(tǒng)的變革，可初步歸納出幾個(gè)關(guān)鍵測(cè)量項(xiàng)目。以下針對(duì)這些測(cè)量項(xiàng)目加以介紹。  


　　一、鄰道功率比  
　　這是第二代碼分多址系統(tǒng)中放大器的主要測(cè)試項(xiàng)目，亦可視為是傳統(tǒng)元件測(cè)試中“２／３階互調(diào)”的延伸。由于碼分多址信號(hào)屬于寬頻信號(hào)，若將它視為大量的單頻音之組合，那么這些單頻音通過(guò)非線性放大器所造成的互調(diào)失真便形成鄰道信號(hào)的頻率的增量。若待測(cè)放大器的特性曲線不夠線性化，導(dǎo)致鄰道信號(hào)功率過(guò)大，便會(huì)影響通信質(zhì)量。 　　 
     鄰道功率比測(cè)量需要信號(hào)源和頻譜分析儀。信號(hào)源產(chǎn)生一個(gè)第三代碼分多址的模擬信號(hào)，輸入到待測(cè)放大器之后，再將放大器送出的信號(hào)用頻譜分析儀來(lái)觀察。此時(shí)頻譜分析儀的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍必須夠大，以符合鄰道功率比測(cè)試規(guī)格的要求。在第二代碼分多址系統(tǒng)中，一般定在８８５ＫＨｚ頻偏位置，基地臺(tái)功率放大器的鄰道功率比必須小于－５５ｄＢ，而手機(jī)放大器的鄰道功率比必須小于－４０ｄＢ。此外，頻譜分析儀應(yīng)能夠針對(duì)數(shù)次測(cè)量的功率結(jié)果進(jìn)行平均計(jì)算。而在信號(hào)源方面，同樣是碼分多址信號(hào)，不同的碼通道構(gòu)成的組合、調(diào)制方式、各碼通道中符號(hào)元速率及相對(duì)時(shí)序微調(diào)都會(huì)造成不同的統(tǒng)計(jì)特性。一般而言，用峰均值功率比的概率分布來(lái)表示一個(gè)碼分多址信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性。通常進(jìn)行鄰道功率比測(cè)試所用的信號(hào)源必須能夠明確界定這些會(huì)影響信號(hào)統(tǒng)計(jì)特性的參數(shù)，以產(chǎn)生正確的測(cè)試信號(hào)。通常可利用附加在信號(hào)源或頻譜分析儀上的互補(bǔ)累積分布函數(shù)測(cè)量歸納來(lái)確認(rèn)測(cè)試信號(hào)的特性。此外，測(cè)試信號(hào)源本身的鄰道功率比也必須優(yōu)于待測(cè)元件的測(cè)試規(guī)格，避免發(fā)生測(cè)試結(jié)果不良是由于測(cè)試信號(hào)不良的影響。 　　 
 

      二、碼域功率  
　　正如在頻分多址ＦＤＭＡ系統(tǒng)中測(cè)量頻域功率、在時(shí)分多址系統(tǒng)中測(cè)量時(shí)域功率一樣，為了了解碼分多址系統(tǒng)中每個(gè)通信信道的功率分布狀況，我們必須測(cè)量碼域功率。然而和所有第二代系統(tǒng)不同的是，第三代系統(tǒng)每個(gè)通信信道所承載的是不同位元速率的信息，同時(shí)代表每個(gè)通信信道的沃什碼長(zhǎng)度也可能不同。根據(jù)第三代系統(tǒng)產(chǎn)生的沃什碼的運(yùn)算程序，我們可以用不同的“碼層”來(lái)區(qū)分不同長(zhǎng)度的沃什碼。以ＣＤＭＡ２０００系統(tǒng)為例，不同的無(wú)線電配置對(duì)應(yīng)不同的位元速率及沃什碼長(zhǎng)度，其中４位元沃什碼屬于第２碼層、８位元沃什碼屬于第３碼層、依此類推，長(zhǎng)度為２ｎ之沃什碼屬于第２ｎ碼層。 
　　因此在觀察碼域功率時(shí)，除了區(qū)分不同的碼通道及其所占的功率大小之外，我們還希望能分辨出每個(gè)碼對(duì)應(yīng)的位元速率所屬碼層，才能對(duì)整個(gè)碼域組合有全盤的了解。 
　　碼域功率分布屬于發(fā)射器的測(cè)量項(xiàng)目之一。當(dāng)在碼域觀測(cè)到的噪聲位準(zhǔn)比理想狀況高出許多時(shí)，我們可以判斷被測(cè)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生與各碼通道不相關(guān)的干擾信號(hào)源。其中有噪聲的影響，但一般更常見(jiàn)的原因是本地振蕩泄漏或是Ｉ／Ｑ調(diào)制過(guò)程出了問(wèn)題。真正的原因可進(jìn)一步通過(guò)頻域或解調(diào)測(cè)量出來(lái)。 


　　三、誤差向量值 
　　誤差向量值的測(cè)量可用來(lái)驗(yàn)證所有的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)的調(diào)制品質(zhì)。如果利用一個(gè)極坐標(biāo)表示數(shù)字調(diào)制信號(hào)的變化軌跡，那么任何時(shí)刻信號(hào)的大小便與此時(shí)軌跡到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離成正比，同時(shí)信號(hào)的相位便是此時(shí)軌跡與原點(diǎn)連線和正水平軸之夾角。換句話說(shuō)，一個(gè)數(shù)字調(diào)制信號(hào)可以用一個(gè)坐標(biāo)平面上的向量來(lái)表示，而任何時(shí)刻理想信號(hào)軌跡與實(shí)際被測(cè)信號(hào)軌跡的差異便能夠用一個(gè)差向量來(lái)表示，這個(gè)差向量的大小便定義為誤差向量值。誤差向量值愈大表示被測(cè)信號(hào)的調(diào)制品質(zhì)愈差。  
　　在碼分多址系統(tǒng)中，誤差向量值可分為未編碼及編碼后兩種。未編碼的誤差向量值是在被測(cè)信號(hào)被解調(diào)后，尚未經(jīng)過(guò)解擴(kuò)和解碼前測(cè)量出來(lái)的；同時(shí)儀器所參考的理想信號(hào)是由被測(cè)信號(hào)中檢測(cè)出的ｃｈｉｐ展頻后的位元運(yùn)算出來(lái)的。這種誤差向量雖然不能顯示出編碼器可能存在的問(wèn)題，但仍能夠很快地反應(yīng)任何基頻濾波器、Ｉ／Ｑ調(diào)制、中頻或射頻電路設(shè)計(jì)中的缺陷。 
　　而編碼后的誤差向量值是被測(cè)信號(hào)完全被解成基帶信號(hào)后，根據(jù)這些基帶的位元信息經(jīng)過(guò)編碼產(chǎn)生理想信號(hào)，再比較被測(cè)信號(hào)及理想信號(hào)才計(jì)算出來(lái)的；這種誤差向量值能夠反應(yīng)編碼器的問(wèn)題、基帶濾波器機(jī)時(shí)序控制電路的誤差、Ｉ／Ｑ調(diào)制器的異常以及功率放大器的失真等現(xiàn)象。 　　 


     四、靈敏度測(cè)試 
　　在測(cè)試第三代通信系統(tǒng)的接收器性能時(shí)，最基本的項(xiàng)目如往常一樣，是靈敏度測(cè)試。靈敏度測(cè)試主要是決定信號(hào)功率很小時(shí)，接收器收發(fā)還能滿足某個(gè)性能。通常這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是以誤碼率ＢＥＲ來(lái)衡量。在ＩＴＵ規(guī)范中，定義語(yǔ)音信號(hào)必須滿足不超過(guò)１０－３的誤碼率，而數(shù)據(jù)信號(hào)的誤碼率則必須小于１０－６。雖然在第二代碼分多址系統(tǒng)中并非用誤碼率，而是用幀誤碼率ＦＥＲ來(lái)定義接收器的性能，但通常在原始設(shè)計(jì)模型的測(cè)試階段，還是用誤碼率為標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行靈敏度測(cè)試時(shí)，我們會(huì)需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源，這個(gè)信號(hào)源應(yīng)能輸出偽隨機(jī)序列，以模擬實(shí)際系統(tǒng)工作時(shí)信號(hào)的隨機(jī)性。該信號(hào)源輸出的信號(hào)送到待測(cè)接收器之后，接收器解出來(lái)的數(shù)字信息將送入誤碼率測(cè)試儀，與標(biāo)準(zhǔn)未隨機(jī)序列作比較。另外我們已知不同的編碼的第三代碼分多址信號(hào)通信會(huì)有顯著的差異，其中信息格式插入點(diǎn)的不同代表了模擬信號(hào)與實(shí)際系統(tǒng)信號(hào)的差異性。若在循環(huán)冗余碼ＣＲＣ之前插入，則被測(cè)技術(shù)要將測(cè)試循環(huán)完全解調(diào)解碼后，才能計(jì)算誤碼率，相當(dāng)于測(cè)試待測(cè)接收器的整體效能；而若在擴(kuò)展頻譜之前插入信息格式，則待測(cè)接收器只要將測(cè)試信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)后，就可以計(jì)算誤碼率了，相當(dāng)于測(cè)試待測(cè)接收器的解擴(kuò)電路性能。由此可知，改變信息格式的插入點(diǎn)能使我們對(duì)接收器進(jìn)行分階段測(cè)試。