TD-SCDMA多模終端生產(chǎn)測試探討

關鍵字：TD-SCDMA 多模終端

終端生產(chǎn)測試可使用信令模式(綜測儀)和非信令模式(信號源、信號分析儀)兩種方案。綜測儀更符合規(guī)范的信令一致性；而信號源、信號分析儀具有更大的靈活性，更快的速度和更好的精度。TD-SCDMA終端測試必須包括對GSM模式的支持，同時，為提高終端產(chǎn)品的競爭力，廠商生產(chǎn)的TD-SCDMA終端還可能包括GPS、藍牙、WiFi(802.11b/g)、DVB等模式。目前市場上還沒有能同時支持這些模式的綜測儀，因而，信號源、信號分析儀在對多模式的支持方面凸顯出優(yōu)勢。對于這種模式缺乏信令支持的弱點，可以通過芯片廠商提供的物理層(L1)信令模擬軟件進行彌補。隨著芯片廠商對物理層(L1)信令模擬軟件的逐步開放，非信令模式方案越來越受到終端生產(chǎn)廠商的重視，這代表著未來終端測試的新方向。完整的終端生產(chǎn)測試包括射頻收發(fā)信機校準、射頻收發(fā)信機測試、終端音頻測試、電源測試四個方面。

本文探討的是基于信號源、信號分析儀、音頻分析儀和通信電源的生產(chǎn)測試方案。對于多模終端的測試，該方案具有全面、快速、精確和靈活的特點。對于TD-SCDMA終端生產(chǎn)商而言，該方案可以打破儀器儀表廠商的技術壟斷，選擇更具有性價比競爭力的生產(chǎn)測試儀表。此外，該方案對于傳統(tǒng)2G和其它3G終端生產(chǎn)商具有同樣的參考意義。

方案簡介

該方案儀器組成包括：射頻矢量信號源、射頻矢量信號分析儀、音頻分析儀和通信電源，此外還包括射頻收發(fā)耦合器和開關陣列等設備，它們可以對終端進行射頻收發(fā)信機校準、射頻收發(fā)信機測試、終端音頻測試、電源測試四個方面的一站式整體測試。該方案可獨立于模式的限制，提供TD-SCDMA、GSM、藍牙、WiFi(802.11b/g)、DVB、GPS等模式的一站式測試。

圖1是使用Keithley 2910矢量信號源、2810矢量信號分析儀、2306雙通道電源和2015音頻分析儀搭建的測試案例。傳統(tǒng)的綜測儀測試速度受限于空中信令，對于生產(chǎn)廠商而言意味著測試成本的提高。作為無線通信的空中信令，實際上是屬于手機軟件的問題，筆者認為并不需要在生產(chǎn)測試階段進行嚴格驗證，而應該將重點集中在影響手機性能的硬件特性上。作為對信令部分的替代，該方案需要芯片廠商提供物理層(L1)控制命令集，并通過計算機接口對被測件進行控制。

選用高速信號源和分析儀，可以突破儀器速度的瓶頸，使方案的測試速度幾乎只是取決于被測件的響應速度，在生產(chǎn)線上可實現(xiàn)最大的測試吞吐量，為廠商提高測試效率，降低測試成本。

目前中高端信號源和分析儀精度指標高于綜測儀一個檔次，因而可實現(xiàn)高精度的測試，增加測試的可靠性，降低誤測率，從而提高測試效率，降低測試成本。

分立的測試儀器可以根據(jù)客戶的具體需要靈活配置，實現(xiàn)產(chǎn)線測試的靈活搭配，能有效解決生產(chǎn)線測試站之間的“瓶頸效應”問題和重配置問題。

下面的部分，將針對終端生產(chǎn)測試的四個方面分別提供具體的測試建議，以供TD-SCDMA終端生產(chǎn)廠商參考。

TD-SCDMA 終端測試一站式解決方案案例。

射頻收發(fā)信機的校準

終端射頻性能的優(yōu)劣直接取決于射頻收發(fā)信機的校準，這是生產(chǎn)測試中最重要的環(huán)節(jié)。

終端收發(fā)信機的校準包括對AGC(自動增益控制)電壓、AFC(自動頻率控制)電壓和APC(自動功率控制)電壓三個核心參數(shù)的校準；校準的過程包括對應測試、校驗值計算(校驗值調(diào)整)和校準后數(shù)值寫入三個步驟。

1． AGC校準

射頻收信機接收的信號具有很大的功率范圍，通過對AGC電壓的調(diào)整，可以使采樣前的基帶信號幅度維持在一個恒定的范圍。AGC電壓的校準就是對控制電壓和接收信號功率的對應關系進行測量，并將這種對應關系寫入到存貯介質(zhì)，如E2 ROM。實際應用中，AGC的控制電壓可能包括1～3級，分別表示為AGC1、AGC2、AGC3，同時，AGC的校準可能還包括對低噪聲放大器(LNA)開關的操作。

AGC的校準需要的測試儀器是射頻信號源，該信號源能為被測終端提供較大功率范圍的連續(xù)波(CW)或特定調(diào)制信號。

TD-SCDMA模式AGC校準操作步驟：

1） 通過物理層信控制命令使手機進入TD-SCDMA測試模式，打開TD-SCDMA接收機通道；

2） 根據(jù)AGC算法要求，通過信號源列表模式依次發(fā)射一組頻率和功率組合的下行TD-SCDMA RMC12.2k調(diào)制信號；

3） 配合步驟2，通過芯片廠商提供的AGC參數(shù)讀取指令讀取AGC參數(shù)；

4） 計算調(diào)整AGC參數(shù)，通過芯片廠商提供的AGC參數(shù)寫入指令將調(diào)整后的AGC參數(shù)值寫回E2 ROM。

其它模式，如GSM，AGC校準的步驟與TD-SCDMA類似，所不同的是要求終端芯片廠商提供其它模式的物理層(L1)信令模擬軟件和控制接口(并口、串口或USB口)。

2． AFC校準

AFC校準是調(diào)整振蕩器的參考頻率，使手機發(fā)射出的信號具有正確的載波頻率。校準的方法是設置手機在一系列特定的頻率上發(fā)射信號，使用信號分析儀測試該信號的頻率誤差，然后計算AFC的補償電壓，并將調(diào)整后的AFC電壓寫入E2 ROM。
TD-SCDMA模式AFC校準操作步驟：

1） 通過物理層控制命令使終端進入TD-SCDMA測試模式，打開TD-SCDMA發(fā)射機通道；

2） 通過物理層信令模擬指令設定手機發(fā)射信號的頻率和功率；

3） 配合步驟2，使用2810信號分析儀的TD-SCDMA解調(diào)分析選件測量終端發(fā)射信號的頻率誤差；

4） 根據(jù)測量值計算調(diào)整AFC參數(shù)，通過芯片廠商提供的AFC參數(shù)寫入指令將調(diào)整后的AFC參數(shù)值寫回E2 ROM。

其它模式，如GSM，AFC校準的步驟與TD-SCDMA類似，分析儀需具備這些模式信號頻率誤差的分析功能。

3． APC校準

終端發(fā)射機發(fā)射的射頻信號功率值具有一定的控制范圍(功率等級)，APC電壓的調(diào)整是實現(xiàn)不同發(fā)射功率的方法。對APC控制電壓的校準，就是對控制電壓和發(fā)射功率的對應關系進行測量，并把這種對應關系寫入到存貯介質(zhì)。APC校準所需要的測試儀器是信號分析儀，該儀器對終端發(fā)射的射頻信號進行瞬時功率測試，被測信號可以是連續(xù)波信號也可以是特定調(diào)制的信號。實際的APC電路可能包括多級APC參數(shù)。

TD-SCDMA模式APC校準操作步驟：

1） 通過物理層控制命令使終端進入TD-SCDMA測試模式，打開TD-SCDMA發(fā)射機通道；

2） 通過物理層信令模擬指令設定手機發(fā)射信號的頻率和功率；

3） 配合步驟2，使用信號分析儀對信號的功率進行測試；

4） 重復2)和 3)，直到所有要求的頻率、功率點測試完畢；

5） 根據(jù)測量值計算調(diào)整APC參數(shù)，通過芯片廠商提供的APC參數(shù)寫入指令將調(diào)整后的APC參數(shù)值寫回E2 ROM。

其它模式，如GSM，APC校準的步驟與TD-SCDMA類似，所不同的是要求終端芯片廠商提供其它模式的L1信令模擬軟件和控制接口。

射頻收發(fā)信機的測試

射頻收發(fā)信機的測試是檢驗經(jīng)過校準后的終端基本功能和射頻性能的環(huán)節(jié)。一般來說，終端射頻收發(fā)信機的測試遵從相應的通信標準規(guī)范，規(guī)范對測試原理、測試方法和測試要求提出了明確的規(guī)定。規(guī)范所建議的測試方法需要使用理想的基站仿真器，這在實際應用中非?？量?，無論是綜測儀還是信號源、分析儀都不能被稱作理想的基站仿真器。

信號源、信號分析儀充當基站仿真器，具有更大的靈活性，更快的速度和更好的精度，更適合大規(guī)模的量產(chǎn)。針對信號源、信號分析儀信令弱點，可以利用芯片提供商的物理層L1控制命令和控制接口來進行彌補。因而，這種方案是未來發(fā)展的方向。

TD-SCDMA終端收發(fā)信機測試參考的標準為3GPP TS25.122，對于大規(guī)模的生產(chǎn)測試，不可能(也不實際)測量規(guī)范中的所有要求項目，往往只要求測試與產(chǎn)品質(zhì)量相關的關鍵項目。對協(xié)議的進一步分析我們可以看出，協(xié)議測試項目包含了對終端信令軟件和終端收發(fā)信機硬件性能的測試。我們可以不完全遵照協(xié)議規(guī)定的測試流程，將測試項目集中在對終端收發(fā)信機硬件性能的測試上。

生產(chǎn)測試中建議發(fā)射機的測試項目有：UE最大輸出功率、UE頻率穩(wěn)定度、閉環(huán)功率控制、最小輸出功率、發(fā)射關閉功率、發(fā)射開/關時間模板、占用帶寬、頻譜發(fā)射模板、鄰近信道泄漏比(ACLR)、雜散發(fā)射、誤差矢量幅度。

這里規(guī)定了發(fā)射機功率、頻率、動態(tài)功率、頻譜和調(diào)制五個方面的指標，我們可以將這些測試項目進行合并，具體建議測試方法如下：

a) 通過物理層控制命令使終端進入TD-SCDMA 12.2k RMC環(huán)回測試模式；

b) 設定頻點，并將終端發(fā)射功率設為最大；

c) 使用信號分析儀測試最大輸出功率、開/關時間模板、發(fā)射關閉功率、占用帶寬、頻譜發(fā)射模板、雜散發(fā)射、鄰近信道泄漏比(ACLR)、頻率誤差、誤差矢量幅度等參數(shù)，所選信號分析儀需具備這些參數(shù)的分析功能能；

d) 改變頻點，重復c)，直到標準要求的三個頻點(高、中、低)測試完成；

e) 設定頻點，并按閉環(huán)功率控制要求的功率/時間關系(A~G段)設置發(fā)射功率，使用信號分析儀完成動態(tài)功率測試；

f) 設置功率到最小，完成最小發(fā)射功率的測試

g) 改變頻點，重復e)，直到要求的頻點測試完成

生產(chǎn)測試中建議接收機的測試項目有：參考接收靈敏度和最大輸入電平，實際上就是接收誤碼率測試。

根據(jù)3GPP 34.122標準要求的測試方法，我們可以按照如下步驟進行測試：

a) 通過物理層控制命令使終端進入TD-SCDMA 12.2k RMC環(huán)回測試模式；

b) 通過信號源產(chǎn)生BER測試所要求的信號，所選信號源需具備足夠長度的TD-SCDMA波形產(chǎn)生功能，根據(jù)參考接收靈敏度和最大輸入電平所要求的功率電平設置信號功率；

c) 終端解調(diào)所接收的信號，并將解調(diào)比特通過控制接口(并口、串口或USB口)傳回計算機，利用芯片廠商提供的PN9 BER計算公式計算BER。將BER與標準要求進行比對。

對于GSM等其它模式，我們可以利用類似的方法根據(jù)標準制定測試項目。

終端音頻測試

語音通信是終端的主要功能，也是用戶評價終端性能的一個重要方面。因此，對終端進行嚴格的音頻測試是終端生產(chǎn)測試的一個重要方面。

如今的手機終端集成了更多的多媒體功能，為區(qū)別于傳統(tǒng)意義上的手機，其音頻能力也必須提高或改進。雖然語音呼叫可依然使用單聲道且保真度相對較低，但音樂和視頻功能卻需要使用更高的采樣速率來實現(xiàn)高質(zhì)量的立體聲再現(xiàn)。

因此，建議將終端的音頻測試分為兩個方面：語音通信音頻測試和多媒體功能音頻測試。使用的儀表為Keithley 2015音頻分析儀。

1. 語音通信音頻測試

針對TD-SCDMA終端(包括GSM模式和TD-SCDMA模式)，我們需要參考的標準為 3GPP TS 51.010、TS26.131和TS26.132。以下是標準中規(guī)定的音頻測試項目。

實際生產(chǎn)中，一般將以上測試項目簡化為語音通信過程中，對語音響應電平、頻率響應特性、失真和噪聲的測量。

測試方法：

a) 把手機安裝到測試架上，把人工耳和手機的耳機孔密閉安裝；

b) 通過物理層信令模擬指令使終端進入語音環(huán)回模式；

c) 音頻分析儀連接人工嘴，在參考點發(fā)送額定聲壓值的純單音，根據(jù)標準變化頻率；

d) 音頻分析儀連接人工耳，測試仿真耳的輸出電平、頻率響應特性、失真和噪聲。

2. 多媒體功能音頻測試

對新的音頻產(chǎn)品(如MP3和MD等)，對CODEC編碼/解碼器有特別的測試要求，需同一時間輸入多音測試信號(如需從22Hz-20kHz頻率范圍內(nèi)，按照1/3OCTAVE的分布產(chǎn)生31個多音信號，在同一時間輸出)，從而對CODEC作出響應測試。

借助于專業(yè)音頻分析儀和專業(yè)音頻分析軟件，可以完成這樣的測試。

電源測試

終端的電池校準、耗電特性和充電特性通過供電電源來檢驗。雙通道電源設備可對終端進行專業(yè)電源測試。這種測試方法在傳統(tǒng)生產(chǎn)線上被廣泛采用，這里不再具體討論。