WCDMA終端的隨機接入過程的射頻測試

摘要　文章介紹了WCDMA終端的隨機接入過程及WCDMA終端涉及接入部分的測試內(nèi)容，同時指出了WCDMA終端的隨機接入過程的射頻測試的重要性。

1、隨機接入過程介紹

終端與系統(tǒng)的通信可分為兩個階段，一是接入階段，二是話務通信階段。由此可見，只有終端正確地接入到網(wǎng)絡，才使終端與網(wǎng)絡的通信成為可能。

UTRA FDD中的開環(huán)功率控制可用于RACH（隨機接入信道）傳輸?shù)某跏蓟�過程，一般情況下，開環(huán)功率控制精度為±9dB的范圍內(nèi)。因此，根據(jù)接收到的絕對功率來設定發(fā)射功率有很大的不確定性。UTRA中對隨機接入過程進行了嚴格的規(guī)定。簡而言之，在隨機接入狀態(tài)下，手機會根據(jù)接收到的基站信號電平估計一個較小的值作為手機的初始發(fā)射功率，發(fā)送第一個前導，如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有得到基站的應答信息，手機會加大發(fā)射功率，發(fā)送第二個前導，如果在規(guī)定時間內(nèi)還沒有得到基站的應答信息，手機會再加大發(fā)射功率。這個過程重復下去，直到收到基站的應答或者到達設定的最多嘗試次數(shù)為止。

每個接入時隙隨機接入突發(fā)的結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1　隨機接入突發(fā)結(jié)構(gòu)

接入突發(fā)由長度為1ms的前導部分和長度為10ms的消息部分組成。兩部分之間為0.25ms的空閑時隙。

2、WCDMA終端涉及隨機接入部分的測試內(nèi)容

2.1　上行開環(huán)功率控制

開環(huán)功率控制是終端發(fā)射機將它的發(fā)射功率設置為一個特定值的能力。開環(huán)功率控制應滿足表1的容差要求。

表1　開環(huán)功率容差

（1）測試目的：驗證終端開環(huán)功率控制的容限是否超過指標要求。

（2）測試條件

◆按照圖2建立終端天線連接器與系統(tǒng)模擬器的連接；

◆按照通用呼叫建立過程建立一個呼叫，（基站天線接口處的下行信號總功率譜密度）根據(jù)表2設置；

表2　開環(huán)功率控制測試參數(shù)

圖2　Ue發(fā)射機性能測試系統(tǒng)配置

◆在呼叫建立的過程中RACH過程會被使用。

（3）測試步驟

步驟一：設置系統(tǒng)模擬器的發(fā)射輸出電平，使得在終端的天線連接處得到的值為；

步驟二：測試終端的第一個RACH導引部分的輸出功率；

步驟三：按照上表重復調(diào)節(jié)系統(tǒng)模擬器的電平進行測試。

（4）預期結(jié)果

終端的發(fā)射功率不超過：10dB（正常條件）13dB（極端條件）。

2.2　發(fā)射開/關時間模板

發(fā)射機功率/時間模板如圖3、圖4所示，對PRACH Preamble功率應符合圖3的規(guī)定，DPDCH和PRACH的數(shù)據(jù)部分和控制部分的發(fā)射開/關時間模板應符合圖4的規(guī)定。

圖3　PRACH Preamble的發(fā)射開/關模板

圖4　DPDCH和PRACH的數(shù)據(jù)部分和控制部分的發(fā)射開/關時間模板

兩種模板中的各物理信道的功率精確度應滿足以下要求：

◆PRACH的第一個preamble應滿足表1的要求；

◆PRACH的preamble功率提升期間以及最后一個preamble與信息部分（控制部分+數(shù)據(jù)部分）之間的功率精確度應滿足表3的要求；

表3　PRACH的preamble功率提升期間以及最后一個preamble與信息部分之間的發(fā)射功率誤差容限

◆壓縮模式發(fā)射間隔后的功率精確度應滿足表4的要求；

表4　發(fā)射間隔（14個時隙）后發(fā)射功率誤差容限

◆最后最大發(fā)射功率的精確度應滿足表3的要求。

（1）測試目的

驗證終端發(fā)射開/關的過程與時間的關系符合標準的規(guī)定，避免超過指標要求的發(fā)射開/關響應誤差會增加對其他信道的干擾或本信道上行鏈路的發(fā)射誤差。

（2）測試條件

◆按照圖2建立終端天線連接器與系統(tǒng)模擬器的連接；

◆按照通用呼叫建立過程建立一個呼叫，符合表5的規(guī)定。

表5　發(fā)射開/關時間模板參數(shù)

（3）測試步驟

步驟一：設置系統(tǒng)模擬器的輸出功率使在天線連接器處的為*106.7 dBm/3.84MHZ；

步驟二：測試終端的第一個RACH導頻部分的輸出功率（開功率），測試不包括瞬時功率；

◆測試終端的第一個RACH導頻部分的輸出功率（開功率）之前或之后的關功率，測試不包括瞬時功率。

（4）預期結(jié)果

步驟三：在第（2）步中終端的發(fā)射功率不超過終端最大發(fā)射功率的上限和上行開環(huán)功率控制的下限；

◆在第（3）步中終端的發(fā)射功率應小于*56dBm。

2.3　前導脈沖質(zhì)量

PRACH前導脈沖序列質(zhì)量是根據(jù)核心網(wǎng)要求對終端發(fā)射PRACH前導序列能力的測量，對Node B（基站）正確解調(diào)PRACH信道提供保證。

在3904個碼片（不包括過渡時間）中觀察到的PRACH前導脈沖序列的EVM（誤差矢量幅度）不應該超過17.5%。

在3904個碼片（不包括過渡時間）中觀察到的用于發(fā)射PRACH前導序列的終端調(diào)制載波頻率在±0.1 PPM之內(nèi)（與從Node B接收到的載波頻率相比）

PRACH前導序列的發(fā)射應該在使用網(wǎng)絡指定的簽名參數(shù)和接入時隙進行。

（1）測試目的

證明第一個PRACH前導脈沖的發(fā)射質(zhì)量符合技術要求中定義的調(diào)制質(zhì)量、載波頻率、接入時隙和簽名的要求。終端在最大發(fā)射功率和模擬小區(qū)邊緣環(huán)境并高于參考靈敏度5dB的無線環(huán)境下進行測試。接入時隙和簽名從RACH信道形成過程中可以選擇的所有可能中隨機選擇。共有384種配置可供選擇，但是為降低測試時間，測試中只選擇其中的10種。

（2）測試條件

測試信道：低信道，中間信道，高信道。

◆根據(jù)圖2連接系統(tǒng)模擬器和終端的天線連接處。

◆使用表6和表7的參數(shù)，根據(jù)通常的呼叫建立流程建立一個呼叫。呼叫建立過程中使用物理層隨機接入流程。

表6　前導脈沖質(zhì)量的固定的參數(shù)設置

注：期望的UE發(fā)射功率的計算與開環(huán)功率控制中的計算方法相同。

表7　前導脈沖質(zhì)量的隨機參數(shù)設置

注：為避免出現(xiàn)固定的測試配置，每一次執(zhí)行PACH過程的時候，表中的參數(shù)根據(jù)設定范圍隨機選擇，并且每一種選擇被選中的概率是相同的。

（3）測試步驟

步驟一：設定系統(tǒng)模擬器的發(fā)射功率電平使到達終端天線連接處的電平為。的值應該根據(jù)表6的具體的UE的功率等級的要求一致。

步驟二：系統(tǒng)模擬器應該建立一個呼叫并測量終端首次的射頻發(fā)射功率。

步驟三：系統(tǒng)模擬器測量使用的接入時隙、接收到的簽名、EVM以及頻率誤差。

步驟四：根據(jù)表7選擇一個新的參數(shù)配置。

步驟五：根據(jù)表8發(fā)送包括BCCH修改信息的PAGING TYPE1。

表8　PAGING TYPE 1信息內(nèi)容

◆等待5秒鐘，使終端能夠讀取新的SIB5信息。

◆從步驟（二）開始重復10次。

（4）預期結(jié)果

對于步驟（三）中的所有的PRACH前導的發(fā)射測量：

◆EVM不應該超過17.5%。

◆頻率誤差不應該超過*（0，1 ppm+10Hz）。

◆檢測到的接入時隙和簽名應該使用正確。

3、結(jié)束語

隨機接入過程是一個初始化的過程。只有隨機接入過程成功，終端才能進行小區(qū)駐留等后續(xù)動作。因此，隨機接入過程是成功通話或進行各項業(yè)務的基礎。通過對隨機過程的相關測試，可以有助于提高WCDMA終端的隨機接入成功率，提高WCDMA系統(tǒng)的服務質(zhì)量。因此，對WCDMA終端的隨機接入過程的測試和研究尤為重要。