cdma201* 1x基站子系統(tǒng)無線指標的測試

cdma201*1x基站子系統(tǒng)無線指標的測試

一、發(fā)射機性能測試

發(fā)射機性能測試有三種測試模式：第一種是單導頻測試，它是在僅發(fā)射導頻信道的條件下進行的，在該測試模式下的測試項目有頻率容限、導頻時間容限、波形質(zhì)量等三項；第二種是9碼道測試，它是在發(fā)射1個導頻、1個同步、1個尋呼和6個業(yè)務信道的條件下進行的，各信道功率分量如表1所示，在該測試模式下的測試項目有導頻信道對碼分信道的時間容限、RF輸出總功率、導頻功率、傳導性雜散發(fā)射等四項；第三種是3個基本信道加1個業(yè)務信道的測試，它是在發(fā)射1個導頻、1個同步、1個尋呼和建立1個業(yè)務信道的條件下進行的，在該測試模式下的測試項目有碼域功率、前向功率控制子信道等兩項。

表1、主路徑激活的碼分信道測試配置表

信道類型前向?qū)ьl信道同步信道尋呼信道業(yè)務信道1.頻率容限頻率容限是指實際CDMA系統(tǒng)發(fā)射的載頻頻率與規(guī)定的CDMA系統(tǒng)發(fā)射載頻頻率之間允許的最大差異。指標要求在所有生產(chǎn)廠商規(guī)定的操作溫度條件下，實際CDMA發(fā)射載頻頻率與規(guī)定的CDMA系統(tǒng)發(fā)射載頻頻率之間的平均頻率差異優(yōu)于指定頻率的*5(*0.05ppm)。2.導頻時間容限

該指標要求導頻時間校準誤差小于10*s。當基站同時支持多個CDMA頻道時，該基站發(fā)射的所有CDMA頻道彼此間的誤差必須在*1*s時間內(nèi)。同時基站在外部系統(tǒng)時鐘中斷后應在至少8小時內(nèi)能夠保持與系統(tǒng)時鐘的偏差小于*10*s。該指標反映了基站導頻與基準GPS時鐘同步的能力，它直接影響了各個碼分信道之間的正交性，最終影響了系統(tǒng)容量。3.波形質(zhì)量

波形質(zhì)量是通過確定實際波形和理想波形之間的標稱相關(guān)功率來測量。指標要求：標稱互相關(guān)系數(shù)ρ必須大于0.912(過剩功率7.傳導性雜散發(fā)射

發(fā)射機傳導性雜散發(fā)射是在指定CDMA信道頻率外的發(fā)射，它成為其他頻段的干擾信號。其在基站RF輸出口測量。該項測試要注意儀表的選擇，應選擇底噪聲足夠低的頻譜分析儀，以保證測量的準確性和有效性。8.碼域功率

碼域功率是指一個CDMA頻道中每個碼道的功率。在碼域功率測試中使用的CDMA時間參考從導頻信道中導出。該測試驗證所有碼道間的正交性。如果支持發(fā)送分集，通過該測試也可以驗證時間校準。該指標要求當建立一個RC1的業(yè)務信道時，每個非激活Wn64信道碼域功率應當比總輸出功率低27dB或更低；當建立一個RC3的業(yè)務信道時，每個非激活Wn128信道碼域功率應當比總輸出功率低30dB或更低。9.前向功率控制子信道

前向功率控制子信道的作用是根據(jù)無線環(huán)境的狀態(tài)通過該信道向終端發(fā)送功率控制比特來控制終端發(fā)射功率。從而達到提高系統(tǒng)容量的目的。該測試就是要確保功率控制比特有正確的靈敏性、位置、延遲和振幅，以實時準確的控制終端發(fā)射功率。

該測試需要搭建一個呼叫環(huán)路，測試連接如圖1所示。該測試有兩種方法：一是在關(guān)閉移動臺模擬器閉環(huán)功率控制的情況下進行，分別降低和升高移動臺模擬器輸出功率10dB，記錄降低和升高后出現(xiàn)的第二和第三個功率控制組，他們應分別為：70%或者更多為功率上升命令和90%或者更多為功率下降命令；二是在打開移動臺模擬器閉環(huán)功率控制的情況下進行，分別增加和減小反向路徑損耗20dB，記錄移動臺響應功率控制比特后的兩個1.25ms時間內(nèi)移動臺輸出功率增加和減小的值，該值不應超過1.0±0.3dB。

以上測試項目中1至6以及8的測試連接相同，只需要一臺CDMA基站測試儀和30dB左右的大功率衰減器即可。通過測試線纜將發(fā)射機發(fā)射端口經(jīng)衰減器連接到基站測試儀的射頻輸入端口，基站測試儀后背板接基站的偶秒(GPS時鐘)觸發(fā)，實現(xiàn)與基站同步，同時后背板接基站的頻率基準(一般是10MHz時鐘)，以比較獲得基站的頻率誤差。

二、接收機性能測試

為了衡量在各種實際使用情況下接收機的工作狀況，必須在加性高斯白噪聲(AWGN)及多徑等無線環(huán)境下對接收機的下列性能進行測試。1.接入試探捕獲

接入試探捕獲是在規(guī)定的接收信噪比(Eb/N0)的條件下測量成功捕獲每個接入試探的概率。對于接入信道，該指標要求在90%的可信度下，當Eb/N0為5.5dB時接入試探失敗率最大值為50%，當Eb/N0為6.5dB時接入試探失敗率最大值為10%。

該項測試連接如圖1所示。測試時有兩種情況，如果廠商提供了直接讀取接入試探成功率的軟件，那么通過驗證該軟件的有效性后可以直接使用，否則就利用頻譜分析儀一個試探一個試探的進行統(tǒng)計。頻譜分析儀時

域波形如圖2(a)所示，表明接入試探成功捕獲，即一個接入試探脈沖后跟一個成功建立的業(yè)務信道，如果波形如圖2(b)所示，則表明接入試探未成功捕獲。

2.接收機靈敏度

在基站RF輸入口測量時，基站接收機靈敏度定義為保持反向業(yè)務信道誤幀率(FER)為1.0%的情況下基站RF輸入端口的最小輸入功率。該指標要求：當在基站RF輸入端口輸入功率大于等于靈敏度電平時，反向業(yè)務信道FER應小于等于1.0%(95%的可信度條件下)。

測量連接如圖1所示，關(guān)閉AWGN發(fā)生器即可。逐步減小基站子系統(tǒng)接收天線口的有用電平值，直到FER超過1.0%。記錄此前接收天線口的有用功率電平值，即為接收機靈敏度。接收機靈敏度是反映基站子系統(tǒng)性能的一個重要指標。靈敏度越高基站能夠覆蓋的范圍越廣。它直接影響了系統(tǒng)容量。3.接收機動態(tài)范圍

接收機動態(tài)范圍是指基站RF輸入口處的輸入功率范圍，在該范圍內(nèi)FER不應超過規(guī)定限值。其低端范圍的限值為接收機靈敏度，其高端范圍的限值為保持1.0%的FER條件下每個RF輸入端口的最大總功率。該指標要求：在基站RF輸入口輸入接收機動態(tài)范圍電平時，反向業(yè)務信道FER應小于等于1.0%(95%的可信度條件下)。

測量連接如圖1所示。調(diào)節(jié)好起始的有用功率電平值和噪聲電平值，然后同步增加該兩項值，以保證Eb/N0=10dB1dB，直到FER超過1.0%。記錄此前接收天線口的有用功率電平值，即為接收機動態(tài)范圍。一般基站子系統(tǒng)的該項測量值都會高出指標要求20dB以上。它衡量了接收機的非線性指標，包括自動增益控制和抗阻塞能力等。

4.反向業(yè)務信道的解調(diào)性能

此項測試目的是檢驗反向業(yè)務信道在AWGN和衰落條件下的解調(diào)性能。它包括：加性高斯白噪聲條件下的性能、多徑衰落條件下無閉環(huán)功率控制的性能、多徑衰落條件下有閉環(huán)功率控制的性能。該測量值是由規(guī)定Eb/N0條件下的FER值確定。

加性高斯白噪聲條件下的性能測試如圖1所示。該項指標反映了基站抵抗噪聲干擾的能力。多徑衰落條件下的性能測試如圖3所示。該項測試反映了當移動臺在以各種速率運動以及存在多徑和時延的情況下，基站能夠正確解調(diào)的能力。這幾項測試都是模擬實際中各種通信環(huán)境對基站的影響。

5.鄰道選擇性

2.5MHz的信號,信號強度為-53dBm。該指標要求：95%可信度條件下FER應小于1.5%，同時移動臺模擬器輸出功率增加不應超過3dB。本測試是測量當在指配信道頻率的鄰近存在另一個CDMA信號時，基站接收期望CDMA信號的能力，另一個CDMA信號為偏離指配信道

該測試連接圖類似于圖1，只要將圖1中的AWGN發(fā)生器換為信號源即可。使用信號源是用來模擬一個手機干擾信號加載在反向兩條支路上。在實際通信環(huán)境中不可能只有一個終端與基站進行通信，本測試就反映了此種情況。它衡量了基站抵抗鄰近CDMA信號干擾的能力，同時也衡量了基站對終端實現(xiàn)功率控制的能力。6.雜散

傳導性雜散發(fā)射是指在接收機RF輸入口測量的經(jīng)基站設(shè)備產(chǎn)生或放大的雜散輻射。測量時應關(guān)閉發(fā)射機RF輸出。

7.接收信號質(zhì)量指示(RSQI-ReceivedSignalIndicator)

信號質(zhì)量定義為信號與噪聲之比Eb/N0。接收信號質(zhì)量指示(RSQI)是指基站進行的信號質(zhì)量的測量。RSQI測量結(jié)果用于比較不同基站之間的信號強度。

該測試連接如圖1所示。配置好相應的有用功率電平值和噪聲電平值(Eb/N02-14)，讀取基站計算出的RSQI值，該值應在標準規(guī)定的范圍之內(nèi)。該指標主要是檢驗基站是否能夠正確的計算出接收信號的質(zhì)量。

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CDMA201*1x基站子系統(tǒng)無線指標的測試

一、引言

800MHzcdma201*1x系統(tǒng)已于201*年3月在我國實現(xiàn)商用，但是由于800MHz頻段上頻率資源不足，且非3G標準頻段，所以有必要在3G核心頻段2.1GHz上實現(xiàn)cdma201*1x技術(shù)。

201*年上半年我國制定了《800MHzCDMA1X數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)設(shè)備測試方法：基站子系統(tǒng)》(編號：YDC022-201*)的標準，該標準中包含了對2.1GHz基站子系統(tǒng)測試的規(guī)定。

為了在2.1GHz頻段上順利實現(xiàn)cdma201*1x系統(tǒng)的商用，信息產(chǎn)業(yè)部于201*年6月至8月對在2.1GHz頻段上各大廠商的cdma201*1x單系統(tǒng)和終端進行了測試。2.1GHz設(shè)備主要在射頻部分和800MHz設(shè)備有所不同，所以本次測試的重點在無線指標。基站子系統(tǒng)無線指標測試項目包括兩部分：發(fā)射機性能測試和接收機性能測試。以下將對2.1GHz頻段上cdma201*1x基站子系統(tǒng)無線指標的測試項目進行詳細的分析。二、發(fā)射機性能測試

發(fā)射機性能測試有三種測試模式：第一種是單導頻測試，它是在僅發(fā)射導頻信道的條件下進行的，在該測試模式下的測試項目有頻率容限、導頻時間容限、波形質(zhì)量等三項；第二種是9碼道測試，它是在發(fā)射1個導頻、1個同步、1個尋呼和6個業(yè)務信道的條件下進行的，各信道功率分量如表1所示，在該測試模式下的測試項目有導頻信道對碼分信道的時間容限、RF輸出總功率、導頻功率、傳導性雜散發(fā)射等四項；第三種是3個基本信道加1個業(yè)務信道的測試，它是在發(fā)射1個導頻、1個同步、1個尋呼和建立1個業(yè)務信道的條件下進行的，在該測試模式下的測試項目有碼域功率、前向功率控制子信道等兩項。

1.頻率容限

頻率容限是指實際CDMA系統(tǒng)發(fā)射的載頻頻率與規(guī)定的CDMA系統(tǒng)發(fā)射載頻頻率之間允許的最大差異。指標要求在所有生產(chǎn)廠商規(guī)定的操作溫度條件下，實際CDMA發(fā)射載頻頻率與規(guī)定的CDMA系統(tǒng)發(fā)射載頻頻率之間的平均頻率差異優(yōu)于指定頻率的*5(*0.05ppm)。2.導頻時間容限

該指標要求導頻時間校準誤差小于10*s。當基站同時支持多個CDMA頻道時，該基站發(fā)射的所有CDMA頻道彼此間的誤差必須在*1*s時間內(nèi)。同時基站在外部系統(tǒng)時鐘中斷后應在至少8小時內(nèi)能夠保持與系統(tǒng)時鐘的偏差小于*10*s。該指標反映了基站導頻與基準GPS時鐘同步的能力，它直接影響了各個碼分信道之間的正交性，最終影響了系統(tǒng)容量。3.波形質(zhì)量

波形質(zhì)量是通過確定實際波形和理想波形之間的標稱相關(guān)功率來測量。指標要求：標稱互相關(guān)系數(shù)ρ必須大于0.912(過剩功率廣州瑞達通信技術(shù)有限公司

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于0.15弧度。

這兩項指標也直接影響了各碼分信道間的正交性。5.RF輸出總功率

總功率是指發(fā)射到阻抗等于發(fā)射機標稱負載阻抗的負載上的平均功率。該指標要求總發(fā)射功率應該在生產(chǎn)廠商指定的額定功率的＋2dB~-4dB范圍之內(nèi)。6.導頻功率

該指標要求導頻信道功率與總功率的比在-7dB*0.5dB的范圍內(nèi)。7.傳導性雜散發(fā)射

發(fā)射機傳導性雜散發(fā)射是在指定CDMA信道頻率外的發(fā)射，它成為其他頻段的干擾信號。其在基站RF輸出口測量。該項測試要注意儀表的選擇，應選擇底噪聲足夠低的頻譜分析儀，以保證測量的準確性和有效性。8.碼域功率

碼域功率是指一個CDMA頻道中每個碼道的功率。在碼域功率測試中使用的CDMA時間參考從導頻信道中導出。該測試驗證所有碼道間的正交性。如果支持發(fā)送分集，通過該測試也可以驗證時間校準。該指標要求當建立一個RC1的業(yè)務信道時，每個非激活Wn64信道碼域功率應當比總輸出功率低27dB或更低；當建立一個RC3的業(yè)務信道時，每個非激活Wn128信道碼域功率應當比總輸出功率低30dB或更低。

9.前向功率控制子信道

前向功率控制子信道的作用是根據(jù)無線環(huán)境的狀態(tài)通過該信道向終端發(fā)送功率控制比特來控制終端發(fā)射功率。從而達到提高系統(tǒng)容量的目的。該測試就是要確保功率控制比特有正確的靈敏性、位置、延遲和振幅，以實時準確的控制終端發(fā)射功率。

該測試需要搭建一個呼叫環(huán)路，測試連接如圖1所示。該測試有兩種方法：一是在關(guān)閉移動臺模擬器閉環(huán)功率控制的情況下進行，分別降低和升高移動臺模擬器輸出功率10dB，記錄降低和升高后出現(xiàn)的第二和第三個功率控制組，他們應分別為：70%或者更多為功率上升命令和90%或者更多為功率下降命令；二是在打開移動臺模擬器閉環(huán)功率控制的情況下進行，分別增加和減小反向路徑損耗20dB，記錄移動臺響應功率控制比特后的兩個1.25ms時間內(nèi)移動臺輸出功率增加和減小的值，該值不應超過1.0±0.3dB。

以上測試項目中1至6以及8的測試連接相同，只需要一臺CDMA基站測試儀和30dB左右的大功率衰減器即可。通過測試線纜將發(fā)射機發(fā)射端口經(jīng)衰減器連接到基站測試儀的射頻輸入端口，基站測試儀后背板接基站的偶秒(GPS時鐘)觸發(fā)，實現(xiàn)與基站同步，同時后背板接基站的頻率基準(一般是10MHz時鐘)，以比較獲得基站的頻率誤差。三、接收機性能測試

為了衡量在各種實際使用情況下接收機的工作狀況，必須在加性高斯白噪聲(AWGN)及多徑等無線環(huán)境下對接收機的下列性能進行測試。

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1.接入試探捕獲

接入試探捕獲是在規(guī)定的接收信噪比(Eb/N0)的條件下測量成功捕獲每個接入試探的概率。對于接入信道，該指標要求在90%的可信度下，當Eb/N0為5.5dB時接入試探失敗率最大值為50%，當Eb/N0為6.5dB時接入試探失敗率最大值為10%。

該項測試連接如圖1所示。測試時有兩種情況，如果廠商提供了直接讀取接入試探成功率的軟件，那么通過驗證該軟件的有效性后可以直接使用，否則就利用頻譜分析儀一個試探一個試探的進行統(tǒng)計。頻譜分析儀時域波形如圖2(a)所示，表明接入試探成功捕獲，即一個接入試探脈沖后跟一個成功建立的業(yè)務信道，如果波形如圖2(b)所示，則表明接入試探未成功捕獲。

2.接收機靈敏度

在基站RF輸入口測量時，基站接收機靈敏度定義為保持反向業(yè)務信道誤幀率(FER)為1.0%的情況下基站RF輸入端口的最小輸入功率。該指標要求：當在基站RF輸入端口輸入功率大于等于靈敏度電平時，反向業(yè)務信道FER應小于等于1.0%(95%的可信度條件下)。

測量連接如圖1所示，關(guān)閉AWGN發(fā)生器即可。逐步減小基站子系統(tǒng)接收天線口的有用電平值，直到FER超過1.0%。記錄此前接收天線口的有用功率電平值，即為接收機靈敏度。接收機靈敏度是反映基站子系統(tǒng)性能的一個重要指標。靈敏度越高基站能夠覆蓋的范圍越廣。它直接影響了系統(tǒng)容量。3.接收機動態(tài)范圍

接收機動態(tài)范圍是指基站RF輸入口處的輸入功率范圍，在該范圍內(nèi)FER不應超過規(guī)定限值。其低端范圍的限值為接收機靈敏度，其高端范圍的限值為保持1.0%的FER條件下每個RF輸入端口的最大總功率。該指標要求：在基站RF輸入口輸入接收機動態(tài)范圍電平時，反向業(yè)務信道FER應小于等于1.0%(95%的可信度條件下)。

測量連接如圖1所示。調(diào)節(jié)好起始的有用功率電平值和噪聲電平值，然后同步增加該兩項值，以保證Eb/N0=10dB1dB，直到FER超過1.0%。記錄此前接收天線口的有用功率電平值，即為接收機動態(tài)范圍。一般基站子系統(tǒng)的該項測量值都會高出指標要求20dB以上。它衡量了接收機的非線性指標，包括自動增益控制和抗阻塞能力等。4.反向業(yè)務信道的解調(diào)性能

此項測試目的是檢驗反向業(yè)務信道在AWGN和衰落條件下的解調(diào)性能。它包括：加性高斯白噪聲條件下的性能、多徑衰落條件下無閉環(huán)功率控制的性能、多徑衰落條件下有閉環(huán)功率控制的性能。該測量值是由規(guī)定Eb/N0條件下的FER值確定。

加性高斯白噪聲條件下的性能測試如圖1所示。該項指標反映了基站抵抗噪聲干擾的能力。多徑衰落條件下的性能測試如圖3所示。該項測試反映了當移動臺在以各種速率運動以及存在多徑和時延的情況下，基站能夠正確解調(diào)的能力。這幾項測試都是模擬實際中各種通信環(huán)境對基站的影響。

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5.鄰道選擇性

本測試是測量當在指配信道頻率的鄰近存在另一個CDMA信號時，基站接收期望CDMA信號的能力，另一個CDMA信號為偏離指配信道2.5MHz的信號,信號強度為-53dBm。該指標要求：95%可信度條件下FER應小于1.5%，同時移動臺模擬器輸出功率增加不應超過3dB。

該測試連接圖類似于圖1，只要將圖1中的AWGN發(fā)生器換為信號源即可。使用信號源是用來模擬一個手機干擾信號加載在反向兩條支路上。在實際通信環(huán)境中不可能只有一個終端與基站進行通信，本測試就反映了此種情況。它衡量了基站抵抗鄰近CDMA信號干擾的能力，同時也衡量了基站對終端實現(xiàn)功率控制的能力。6.雜散

傳導性雜散發(fā)射是指在接收機RF輸入口測量的經(jīng)基站設(shè)備產(chǎn)生或放大的雜散輻射。測量時應關(guān)閉發(fā)射機RF輸出。

7.接收信號質(zhì)量指示(RSQI-ReceivedSignalIndicator)

信號質(zhì)量定義為信號與噪聲之比Eb/N0。接收信號質(zhì)量指示(RSQI)是指基站進行的信號質(zhì)量的測量。RSQI測量結(jié)果用于比較不同基站之間的信號強度。

該測試連接如圖1所示。配置好相應的有用功率電平值和噪聲電平值(Eb/N02-14)，讀取基站計算出的RSQI值，該值應在標準規(guī)定的范圍之內(nèi)。該指標主要是檢驗基站是否能夠正確的計算出接收信號的質(zhì)量。

四、結(jié)束語

本文結(jié)合信息產(chǎn)業(yè)部組織的CDMA201*1X基站子系統(tǒng)的測試對CDMA201*1X基站子系統(tǒng)的發(fā)射機和接收機的無線指標的技術(shù)要求和測試方法進行了簡要介紹。無線指標是2.1GHz頻段上cdma201*1x基站子系統(tǒng)的重要性能指標。它直接體現(xiàn)了系統(tǒng)的接收靈敏度、抗干擾能力以及雜散大小等性能，最終決定了在限定頻段內(nèi)的系統(tǒng)容量。通過本文的介紹，希望能對今后的設(shè)備開發(fā)和測試提供有益的參考。

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