cdma201* 1x基站子系統(tǒng)無線指標(biāo)的測試

cdma201*1x基站子系統(tǒng)無線指標(biāo)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(dǎo)頻測試，它是在僅發(fā)射導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)頻、1個同步、1個尋呼和6個業(yè)務(wù)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(dǎo)頻信道對碼分信道的時間容限、RF輸出總功率、導(dǎo)頻功率、傳導(dǎo)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(wù)信道的測試，它是在發(fā)射1個導(dǎo)頻、1個同步、1個尋呼和建立1個業(yè)務(wù)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(wù)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(biāo)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(dǎo)頻時間容限

該指標(biāo)要求導(dǎo)頻時間校準(zhǔn)誤差小于10*s。當(dāng)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(yīng)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(biāo)反映了基站導(dǎo)頻與基準(zhǔn)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(biāo)稱相關(guān)功率來測量。指標(biāo)要求：標(biāo)稱互相關(guān)系數(shù)ρ必須大于0.912(過剩功率7.傳導(dǎo)性雜散發(fā)射

發(fā)射機傳導(dǎo)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(yīng)選擇底噪聲足夠低的頻譜分析儀，以保證測量的準(zhǔn)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(dǎo)頻信道中導(dǎo)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(zhǔn)。該指標(biāo)要求當(dāng)建立一個RC1的業(yè)務(wù)信道時，每個非激活Wn64信道碼域功率應(yīng)當(dāng)比總輸出功率低27dB或更低；當(dāng)建立一個RC3的業(yè)務(wù)信道時，每個非激活Wn128信道碼域功率應(yīng)當(dāng)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(zhǔn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(zhǔn)(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(biāo)要求在90%的可信度下，當(dāng)Eb/N0為5.5dB時接入試探失敗率最大值為50%，當(dāng)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(wù)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(wù)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(biāo)要求：當(dāng)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(wù)信道FER應(yīng)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(biāo)。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(yīng)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(biāo)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(wù)信道FER應(yīng)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(biāo)要求20dB以上。它衡量了接收機的非線性指標(biāo)，包括自動增益控制和抗阻塞能力等。

4.反向業(yè)務(wù)信道的解調(diào)性能

此項測試目的是檢驗反向業(yè)務(wù)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(biāo)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(dāng)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(biāo)要求：95%可信度條件下FER應(yīng)小于1.5%，同時移動臺模擬器輸出功率增加不應(yīng)超過3dB。本測試是測量當(dāng)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍之內(nèi)。該指標(biāo)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)�；�站子系統(tǒng)無線指標(biāo)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(biāo)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(dǎo)頻測試，它是在僅發(fā)射導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)頻、1個同步、1個尋呼和6個業(yè)務(wù)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(dǎo)頻信道對碼分信道的時間容限、RF輸出總功率、導(dǎo)頻功率、傳導(dǎo)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(wù)信道的測試，它是在發(fā)射1個導(dǎo)頻、1個同步、1個尋呼和建立1個業(yè)務(wù)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(biāo)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(dǎo)頻時間容限

該指標(biāo)要求導(dǎo)頻時間校準(zhǔn)誤差小于10*s。當(dāng)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(yīng)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(biāo)反映了基站導(dǎo)頻與基準(zhǔn)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(biāo)稱相關(guān)功率來測量。指標(biāo)要求：標(biāo)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(biāo)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(biāo)稱負載阻抗的負載上的平均功率。該指標(biāo)要求總發(fā)射功率應(yīng)該在生產(chǎn)廠商指定的額定功率的＋2dB~-4dB范圍之內(nèi)。6.導(dǎo)頻功率

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

發(fā)射機傳導(dǎo)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(yīng)選擇底噪聲足夠低的頻譜分析儀，以保證測量的準(zhǔn)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(dǎo)頻信道中導(dǎo)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(zhǔn)。該指標(biāo)要求當(dāng)建立一個RC1的業(yè)務(wù)信道時，每個非激活Wn64信道碼域功率應(yīng)當(dāng)比總輸出功率低27dB或更低；當(dāng)建立一個RC3的業(yè)務(wù)信道時，每個非激活Wn128信道碼域功率應(yīng)當(dāng)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(zhǔn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(zhǔn)(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(biāo)要求在90%的可信度下，當(dāng)Eb/N0為5.5dB時接入試探失敗率最大值為50%，當(dāng)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(wù)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(wù)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(biāo)要求：當(dāng)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(wù)信道FER應(yīng)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(biāo)。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(yīng)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(biāo)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(wù)信道FER應(yīng)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(biāo)要求20dB以上。它衡量了接收機的非線性指標(biāo)，包括自動增益控制和抗阻塞能力等。4.反向業(yè)務(wù)信道的解調(diào)性能

此項測試目的是檢驗反向業(yè)務(wù)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(biāo)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(dāng)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(dāng)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(biāo)要求：95%可信度條件下FER應(yīng)小于1.5%，同時移動臺模擬器輸出功率增加不應(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍之內(nèi)。該指標(biāo)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(biāo)的技術(shù)要求和測試方法進行了簡要介紹。無線指標(biāo)是2.1GHz頻段上cdma201*1x基站子系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)。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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