淺談手機(jī)接收性能的測(cè)試
作者:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載 發(fā)布時(shí)間:[ 2012/2/27 10:20:40 ] 推薦標(biāo)簽:
Cdma2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的多徑快衰落的測(cè)試是在有1、2、3條路徑的無線信號(hào),運(yùn)動(dòng)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(fù)五十幾到負(fù)六十幾dBm之間),Ior/Ioc在幾個(gè)到十幾個(gè)dB之間,各種通訊速率下的測(cè)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(biāo)準(zhǔn),不再贅述。
兩相對(duì)比我們可以看出GSM與Cdma2000測(cè)試的不同,GSM側(cè)重的是沒有和有多徑快衰落和多普勒效應(yīng)時(shí)手機(jī)接收弱小信號(hào)和過載信號(hào)的能力,而Cdma2000在此的測(cè)試是強(qiáng)調(diào)在多徑快衰落和多普勒效應(yīng)時(shí),且有很多同一小區(qū)內(nèi)的用戶也在通話時(shí),手機(jī)的接收性能,這里Cdma2000強(qiáng)調(diào)的是另外一種真實(shí)的環(huán)境??有多徑干擾、有多普勒效應(yīng)、有同小區(qū)其他用戶的干擾,且接收到的信號(hào)不大也不小,可以看出這個(gè)測(cè)試主要是針對(duì)手機(jī)參考靈敏度或參考動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試。
Cdma2000為什么安排這么個(gè)測(cè)試,而不安排一個(gè)類似GSM一樣參考靈敏度和輸入電平范圍的測(cè)試,而且多徑信號(hào)的數(shù)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于GSM,對(duì)于此Cdma2000,都是一個(gè)自干擾系統(tǒng),在一個(gè)小區(qū)內(nèi)有沒有其他用戶同時(shí)通話,對(duì)手機(jī)接收質(zhì)量有很大的影響。而且Cdma2000使用了RAKE接收技術(shù),多徑是有害的,還是有益的,是要根據(jù)多徑時(shí)延的具體情況來定。Cdma2000在此安排了一個(gè)更加真實(shí)的物理環(huán)境,有同小區(qū)的其他用戶的干擾,有多徑衰落,有多普勒效應(yīng),這部分可討論的東西實(shí)在太多,移動(dòng)通信主要敵人之一是多徑衰落和多普勒效應(yīng),筆者到此打住,不再此話題繼續(xù)討論,說實(shí)話不完全是因?yàn)槠,?shí)在也是能力所限。
六、模擬系統(tǒng)內(nèi)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(cè)試
在談本節(jié)之前,先介紹兩個(gè)概念,一是同頻干擾,同頻干擾是指相同載頻電臺(tái)之間的干擾,另一是鄰頻干擾,鄰頻是指兩個(gè)相鄰的信道之間的干擾,這是由于一個(gè)強(qiáng)信號(hào)串入弱信號(hào)中,且干擾弱信號(hào)而造成的干擾,這兩種干擾是蜂窩式移動(dòng)通信所特有的干擾,是由頻道重復(fù)利用所造成。
正如前文所述,GSM是時(shí)分多址和頻分多址系統(tǒng),在同一個(gè)小區(qū)內(nèi)會(huì)有多人分時(shí)段同時(shí)通話,在附近小區(qū)也會(huì)有用戶同時(shí)通話,這樣他們會(huì)受到同頻干擾和鄰頻干擾,在這樣的情況下GSM手機(jī)在接收方面要達(dá)到一個(gè)怎樣的性能哪?GSM規(guī)定了同信道抑制(抑制同頻干擾)測(cè)試和鄰信道抑制測(cè)試(抑制鄰頻干擾)測(cè)試。
GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)試同信道抑制(Co-channel rejection)的方法是:在TU3的城市環(huán)境下(意味有多徑快衰落,但運(yùn)動(dòng)速度不快),在同信道里存在一個(gè)載波/干擾比為9dB的GSM干擾信號(hào),有用的接收信號(hào)為-82dBm時(shí),II RBER不超過4.3%,Ib RBER不超過2.091%,F(xiàn)ER不超過24.0%。
GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)試鄰信道抑制(Adjacent rejection)的方法是:在TU3的城市環(huán)境下(意味有多徑快衰落,但運(yùn)動(dòng)速度不快),分別在200kHz鄰頻存在高于有用信號(hào) 9dB的GSM干擾信號(hào),400kHz鄰頻存在高于有用信號(hào) 41dB的GSM干擾信號(hào),本小區(qū)有用的接收信號(hào)為-82dBm時(shí),200kHz鄰頻干擾:II RBER不超過8.333%,Ib RBER不超過0.420%,F(xiàn)ER不超過6.742%。400kHz鄰頻干擾:II RBER不超過9.167%,Ib RBER不超過0.756%,F(xiàn)ER不超過11.461%。
以上測(cè)試在有些地方也被稱為選擇性(selective)測(cè)試。
cdma2000會(huì)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(qū)其它用戶發(fā)出的信號(hào)類似加性高斯白噪聲的干擾,相鄰小區(qū)使用的也是同一頻率(雖然cdma2000也是頻分多址,但在一個(gè)地區(qū)同一網(wǎng)絡(luò)是不會(huì)使用兩個(gè)頻率的),它們發(fā)出的信號(hào)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(cè)試手機(jī)在加性高斯白噪聲下的接收質(zhì)量可以了。即對(duì)理想調(diào)制信號(hào)施加加性高斯白噪聲,測(cè)量接收機(jī)的誤幀率,作為對(duì)同信道抑制、鄰信道抑制的測(cè)試,或者是接收機(jī)的選擇性測(cè)試。這實(shí)際上是模擬接收機(jī)在實(shí)際系統(tǒng)中使用時(shí)所遇到的真實(shí)干擾環(huán)境。
cdma2000標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)加性高斯白噪聲下的接收質(zhì)量的測(cè)量規(guī)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(yè)務(wù)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(cè)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(wǎng)時(shí)每個(gè)小區(qū)內(nèi)都使用同一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)中卻規(guī)定了一個(gè)鄰信道選擇性測(cè)試(Adjacent Channel Selectivity),其實(shí)這個(gè)測(cè)試只針對(duì)band class 6 (IMT-2000 band),其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的出發(fā)點(diǎn)是,是否能與wcdma系統(tǒng)兼容,因此它雖叫鄰信道選擇性測(cè)試(當(dāng)然這么叫有意義,也貼近事實(shí)),但筆者仍把他放到下一部分去討論。
七、模擬系統(tǒng)外的其他通信系統(tǒng)的干擾??AM抑制、單音干擾、阻塞、鄰信道選擇性下的測(cè)試
正如第一部分所說,手機(jī)會(huì)受到系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)外的干擾,本部分的測(cè)試主要是針對(duì)手機(jī)系統(tǒng)外干擾的測(cè)試。
GSM標(biāo)準(zhǔn)首先規(guī)定了一個(gè)阻塞(Blocking)的測(cè)試,其具體規(guī)定是GSM手機(jī)接收電平為-98dBm,其接收信道外的頻帶存在連續(xù)單音強(qiáng)干擾的情況下,II RBER不大于2.440%。這里GSM根據(jù)干擾源所處頻帶,把阻塞分成了帶內(nèi)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(nèi)阻塞干擾源從接收信號(hào)的中心頻率正負(fù)偏移0.6MHz開始,以0.2MHz為步長,直到正負(fù)偏移3MHz為止,功率從-43dBm(靠近中心頻率,比較。┢鸬-23dBm(遠(yuǎn)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(guī)定不難看出,它和手機(jī)發(fā)送、接收雜散是相對(duì)應(yīng)的,換句話說手機(jī)發(fā)送、接收時(shí)會(huì)有雜散,會(huì)干擾別的頻段的通信設(shè)備,要加以抑制。別的無線通信設(shè)備發(fā)送、接收時(shí)也會(huì)有雜散,它也會(huì)干擾GSM的通信,本測(cè)試是模擬在接收信道外的頻帶上有一個(gè)較強(qiáng)的窄帶通信信號(hào),它的雜散會(huì)對(duì)手機(jī)產(chǎn)生干擾,GSM手機(jī)對(duì)此干擾的抵抗能力。
GSM標(biāo)準(zhǔn)另外規(guī)定了一個(gè)AM抑制(AM Suppression)的測(cè)試,其具體規(guī)定是GSM手機(jī)接收電平為-98dBm,在手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)偏移6MHz至8MHz的頻帶上存在一個(gè)-31dBm的AM干擾信號(hào)(GSM調(diào)制信號(hào))時(shí),II RBER不大于2.440%。
以上兩個(gè)測(cè)試其核心思想是一致的,僅是測(cè)試方法和側(cè)重點(diǎn)略有不同和差異。阻塞(Blocking)測(cè)試把系統(tǒng)外的各種干擾(包括各種其他窄帶通信信號(hào))用一個(gè)單音來模擬,AM抑制則把這種系統(tǒng)外的干擾具體化為AM干擾信號(hào)(GSM調(diào)制信號(hào))。
Cdma2000對(duì)系統(tǒng)外的干擾是根據(jù)各個(gè)band的實(shí)際情況,分別設(shè)計(jì)了不同的測(cè)試。Cdma2000 band class 6附近的頻率被規(guī)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(guī)劃為窄帶通信系統(tǒng)在使用,因此band class 6以外的所有band的測(cè)試都作單音干擾(Single Tone Desensitization)的測(cè)試,不作鄰信道選擇性測(cè)試和阻塞測(cè)試,而band class 6不作單音干擾測(cè)試,而要做鄰信道選擇性測(cè)試和阻塞測(cè)試
首先讓我們來看Cdma2000標(biāo)準(zhǔn)對(duì)單音干擾測(cè)試的規(guī)定,其具體規(guī)定是Cdma2000手機(jī)接收電平為-101dBm,在手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)分別正負(fù)偏移900kHz的頻點(diǎn)上,存在一個(gè)-30dBm的單音干擾信號(hào)時(shí),F(xiàn)ER不大于1%。這部分測(cè)試是針對(duì)band class 6以外的所有band的測(cè)試,它模擬了在cdma2000的信道外有一個(gè)較強(qiáng)的窄帶干擾信號(hào)。
下面讓我們來看針對(duì)band class 6設(shè)計(jì)的鄰信道選擇性測(cè)試和阻塞測(cè)試,Cdma2000對(duì)鄰信道選擇性測(cè)試的規(guī)定是,手機(jī)接收電平為-101dBm,在手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)分別正負(fù)偏移2.5MHz的頻點(diǎn)上存在一個(gè)-37 dBm/1.23 MHz,且含有導(dǎo)頻信號(hào)、同步信號(hào)、尋呼信號(hào)和6個(gè)業(yè)務(wù)信號(hào)的一個(gè)cdma調(diào)制信號(hào)時(shí),F(xiàn)ER不大于1%。
正如前文講的鄰信道選擇性測(cè)試只針對(duì)band class 6,其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的出發(fā)點(diǎn)是,是否能與wcdma系統(tǒng)兼容,其實(shí)它與單音干擾的測(cè)試很象,僅是把干擾信號(hào)從單音信號(hào)換成了一個(gè)cdma調(diào)制信號(hào),當(dāng)然這么一換,這個(gè)測(cè)試再叫單音干擾顯然不合適。
Cdma2000對(duì)阻塞(Blocking)的測(cè)試也分為帶內(nèi)(In-Band)阻塞和帶外(Out-Of-Band)阻塞兩種,帶內(nèi)阻塞的具體規(guī)定是:手機(jī)接收電平為-101dBm,在手機(jī)工作的接收信道中心頻點(diǎn)分別正負(fù)偏移2.5MHz上存在一個(gè)-56dBm的單音連續(xù)干擾源時(shí),和分別正負(fù)偏移7.5MHz的頻點(diǎn)上存在一個(gè)-44dBm的單音連續(xù)干擾源時(shí),F(xiàn)ER不大于10%。
帶外阻塞的具體規(guī)定是:手機(jī)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(gè)從-15dBm到-44dBm單音連續(xù)干擾源時(shí),F(xiàn)ER不大于10%。為什么cdma2000只對(duì)band class 6作阻塞測(cè)試,尤其還做帶外阻塞測(cè)試,而對(duì)別的band不要求哪?如果說帶外窄帶信號(hào)(單音)對(duì)寬帶調(diào)制信號(hào)干擾小,別的band不用作此測(cè)試,那么band class 6為什么要做那?還是band class 6所處頻帶無線環(huán)境比較惡劣的原因哪?筆者對(duì)此也有疑惑。
從上面不難看出,這部分的測(cè)試主要模擬了當(dāng)手機(jī)在遠(yuǎn)離基站,或接收信號(hào)被嚴(yán)重遮擋(接收到的信號(hào)很弱),且有個(gè)很強(qiáng)的干擾信號(hào)時(shí),此時(shí)手機(jī)接收部分所應(yīng)具有的能力。
八、再談系統(tǒng)外的其他通信系統(tǒng)的干擾??在互調(diào)雜散干擾下的測(cè)試
作為系統(tǒng)外的干擾,筆者把互調(diào)雜散干擾單獨(dú)拿出來討論,主要是互調(diào)干擾是系統(tǒng)設(shè)備中的非線性引起的,如混頻選擇不好,使非有用信號(hào)混入,而造成的干擾,其表現(xiàn)如同收音機(jī),電視機(jī)的串臺(tái),它和通信體制、多址方式無關(guān),完全是無線設(shè)備的射頻線路的質(zhì)量決定的。有些地方也把它稱為三次諧波互調(diào)干擾(TOI--Third Order Intermod)或者雙單音測(cè)試(Two Tone Test),從這兩個(gè)名字我們不難看出其涵義。
GSM對(duì)此測(cè)試的規(guī)定是:手機(jī)接收電平為-98dBm,在手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)偏移ARFCN 4的信道上存在-49dBm的GSM調(diào)制干擾信號(hào)、偏移ARFCN 8的信道上存在-50dBm的連續(xù)單音干擾信號(hào)時(shí),II RBER不大于2.440%。
讓我們分析一下干擾產(chǎn)生的過程,假定手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)為X,GSM信號(hào)帶寬200kHz,偏移ARFCN 4的信道上GSM調(diào)制信號(hào)的頻率為X+4*200kHz,偏移ARFCN 8的信道上的連續(xù)單音干擾信號(hào)的頻率為X+8*200kHz,偏移ARFCN 4的信道上GSM調(diào)制信號(hào)的二次諧波的頻點(diǎn)為(X+4*200kHz)*2,它與連續(xù)單音干擾信號(hào)互調(diào),會(huì)產(chǎn)生頻點(diǎn)為(X+4*200kHz)*2-X+8*200kHz=2*X+2*4*200kHz- X+8*200kHz=X的一個(gè)干擾,這個(gè)頻率正好是手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)。這種情況嚴(yán)重并巧合時(shí),你可以“同時(shí)”接到兩個(gè)人的話音了。
Cdma2000對(duì)此的規(guī)定差不多,所不同的是它用了兩個(gè)單音,模擬基站附件有兩個(gè)窄帶無線發(fā)射設(shè)備,即是用兩個(gè)單音模擬兩個(gè)比較大的窄帶信號(hào),其互調(diào)信號(hào)落入Cdma2000通信帶內(nèi),所造成的對(duì)Cdma2000的干擾。由于落入Cdma2000帶內(nèi)的是一個(gè)窄帶干擾信號(hào),而且不可能是個(gè)Cdma2000的調(diào)制信號(hào),因此,從這點(diǎn)可以看出,即便互調(diào)干擾較嚴(yán)重,用Cdma2000手機(jī)你也不大可能聽到兩個(gè)人的話音了。
Cdma2000對(duì)此測(cè)試的規(guī)定是:在手機(jī)工作的信道中心頻點(diǎn)偏移正負(fù)900kHz和正負(fù)1700kHz處存在兩個(gè)連續(xù)單音干擾信號(hào),當(dāng)手機(jī)接收電平為-101dBm,干擾信號(hào)強(qiáng)度為-43 dBm;當(dāng)手機(jī)接收電平為-90dBm,干擾信號(hào)強(qiáng)度為-32dBm;當(dāng)手機(jī)接收電平為-79dBm,干擾信號(hào)強(qiáng)度為-21dBm,此時(shí)FER不大于1%。此處落入帶內(nèi)的干擾信號(hào)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(nèi),卻不是落在Cdma2000的中心頻點(diǎn)上,而是中心頻點(diǎn)正負(fù)100kHz處,Cdma2000為什么這么規(guī)定,筆者也不清楚。
九、結(jié)束語
不管是模擬手機(jī)、還是數(shù)字手機(jī)的GSM、cdma95、cdma2000、還是wcdma,在接收信號(hào)合適(不大也不。,沒有干擾(包括系統(tǒng)本身的用戶和其他系統(tǒng)的用戶以及自然界的干擾),沒有多徑,不在運(yùn)動(dòng)中,接收質(zhì)量都會(huì)很好(除非這個(gè)設(shè)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(jī)質(zhì)量的好壞,那如何來衡量手機(jī)質(zhì)量的好壞?正如前文中提到的測(cè)試,是把把手機(jī)放到各種惡劣的環(huán)境中去。具體總結(jié)如下:
1模擬接收到較大或較小的信號(hào)??靈敏度與動(dòng)態(tài)范圍
2模擬真實(shí)的自然環(huán)境??在多徑快衰落條件下的測(cè)試
3模擬系統(tǒng)內(nèi)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(cè)試
4模擬系統(tǒng)外的其他通信系統(tǒng)的干擾??AM抑制、單音干擾、阻塞、鄰信道選擇性下的測(cè)試
以上介紹的測(cè)試僅是GSM、cdma2000接收測(cè)試中的一部分,掛一漏萬,但足見GSM和cdma2000測(cè)試的異同,GSM測(cè)試更側(cè)重在弱小信號(hào)、在多徑條件下的對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部和外部的干擾抑制的測(cè)試,而cdma2000的測(cè)試從標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)題中不難看出其測(cè)試重點(diǎn)。
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(qiáng)調(diào)的是基帶芯片對(duì)前向信道解調(diào)能力的測(cè)試,即考查基帶芯片在多用戶下,在各種多徑下,對(duì)各種前向信道的不同速率下,不同模式下得解調(diào)能力的測(cè)試。而3.5考察手機(jī)在弱小信號(hào)下、在單音、互調(diào)干擾下的解調(diào)能力的測(cè)試。
由于系統(tǒng)的不同,多址方式的不同,系統(tǒng)的測(cè)試也不同,但筆者認(rèn)為這些測(cè)試都僅僅是根據(jù)具體實(shí)際情況有所側(cè)重,其實(shí)質(zhì)是一樣的,雖異曲,但同工。
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