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相關(guān)專題：
【關(guān)鍵詞】 cdma2000 1x 基站子系統(tǒng) 無線指標(biāo)
一、引言
800MHz cdma2000 1x系統(tǒng)已于2003年3月在我國實(shí)現(xiàn)商用，但是由于800 MHz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(shí)現(xiàn)cdma2000 1x技術(shù)。
2003年上半年我國制定了《800MHz CDMA 1X數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)設(shè)備測(cè)試方法：基站子系統(tǒng)》(編號(hào)：YDC 022-2003)的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中包含了對(duì)2.1GHz基站子系統(tǒng)測(cè)試的規(guī)定。
為了在2.1GHz頻段上順利實(shí)現(xiàn)cdma2000 1x系統(tǒng)的商用，信息產(chǎn)業(yè)部于2003年6月至8月對(duì)在2.1GHz頻段上各大廠商的cdma2000 1x單系統(tǒng)和終端進(jìn)行了測(cè)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(cè)試的重點(diǎn)在無線指標(biāo)。基站子系統(tǒng)無線指標(biāo)測(cè)試項(xiàng)目包括兩部分：發(fā)射機(jī)性能測(cè)試和接收機(jī)性能測(cè)試。以下將對(duì)2.1GHz頻段上cdma2000 1x基站子系統(tǒng)無線指標(biāo)的測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)的分析。
二、發(fā)射機(jī)性能測(cè)試
發(fā)射機(jī)性能測(cè)試有三種測(cè)試模式：第一種是單導(dǎo)頻測(cè)試，它是在僅發(fā)射導(dǎo)頻信道的條件下進(jìn)行的，在該測(cè)試模式下的測(cè)試項(xiàng)目有頻率容限、導(dǎo)頻時(shí)間容限、波形質(zhì)量等三項(xiàng)；第二種是9碼道測(cè)試，它是在發(fā)射1個(gè)導(dǎo)頻、1個(gè)同步、1個(gè)尋呼和6個(gè)業(yè)務(wù)信道的條件下進(jìn)行的，各信道功率分量如表1所示，在該測(cè)試模式下的測(cè)試項(xiàng)目有導(dǎo)頻信道對(duì)碼分信道的時(shí)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(xiàng)；第三種是3個(gè)基本信道加1個(gè)業(yè)務(wù)信道的測(cè)試，它是在發(fā)射1個(gè)導(dǎo)頻、1個(gè)同步、1個(gè)尋呼和建立1個(gè)業(yè)務(wù)信道的條件下進(jìn)行的，在該測(cè)試模式下的測(cè)試項(xiàng)目有碼域功率、前向功率控制子信道等兩項(xiàng)。
1.頻率容限
頻率容限是指實(shí)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(shí)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(shí)間容限
該指標(biāo)要求導(dǎo)頻時(shí)間校準(zhǔn)誤差小于10*s。當(dāng)基站同時(shí)支持多個(gè)CDMA頻道時(shí)，該基站發(fā)射的所有CDMA頻道彼此間的誤差必須在*1*s時(shí)間內(nèi)。同時(shí)基站在外部系統(tǒng)時(shí)鐘中斷后應(yīng)在至少8小時(shí)內(nèi)能夠保持與系統(tǒng)時(shí)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(shí)鐘同步的能力，它直接影響了各個(gè)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(shí)際波形和理想波形之間的標(biāo)稱相關(guān)功率來測(cè)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<0.4dB)。ρ的最大值為1，當(dāng)ρ為1時(shí)，表明實(shí)際波形和理想波形完全吻合。
4.導(dǎo)頻信道對(duì)碼分信道的時(shí)間容限及相位容限
時(shí)間容限指標(biāo)要求RF輸出端口發(fā)射的在同一個(gè)CDMA頻道的前向?qū)ьl信道和所有前向CDMA碼分信道之間的時(shí)間誤差必須小于*50ns。
相位容限指標(biāo)要求導(dǎo)頻信道和所有共享同一個(gè)前向CDMA頻道的碼分信道之間的相位誤差必須小于0.15弧度。
這兩項(xiàng)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(jī)標(biāo)稱負(fù)載阻抗的負(fù)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(jī)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(hào)。其在基站RF輸出口測(cè)量。該項(xiàng)測(cè)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(cè)量的準(zhǔn)確性和有效性。
8.碼域功率
碼域功率是指一個(gè)CDMA頻道中每個(gè)碼道的功率。在碼域功率測(cè)試中使用的CDMA時(shí)間參考從導(dǎo)頻信道中導(dǎo)出。該測(cè)試驗(yàn)證所有碼道間的正交性。如果支持發(fā)送分集，通過該測(cè)試也可以驗(yàn)證時(shí)間校準(zhǔn)。該指標(biāo)要求當(dāng)建立一個(gè)RC1的業(yè)務(wù)信道時(shí)，每個(gè)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(gè)RC3的業(yè)務(wù)信道時(shí)，每個(gè)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(dá)到提高系統(tǒng)容量的目的。該測(cè)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(shí)時(shí)準(zhǔn)確的控制終端發(fā)射功率。
該測(cè)試需要搭建一個(gè)呼叫環(huán)路，測(cè)試連接如圖1所示。該測(cè)試有兩種方法：一是在關(guān)閉移動(dòng)臺(tái)模擬器閉環(huán)功率控制的情況下進(jìn)行，分別降低和升高移動(dòng)臺(tái)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(gè)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(dòng)臺(tái)模擬器閉環(huán)功率控制的情況下進(jìn)行，分別增加和減小反向路徑損耗20dB，記錄移動(dòng)臺(tái)響應(yīng)功率控制比特后的兩個(gè)1.25ms時(shí)間內(nèi)移動(dòng)臺(tái)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(cè)試項(xiàng)目中1至6以及8的測(cè)試連接相同，只需要一臺(tái)CDMA基站測(cè)試儀和30dB左右的大功率衰減器即可。通過測(cè)試線纜將發(fā)射機(jī)發(fā)射端口經(jīng)衰減器連接到基站測(cè)試儀的射頻輸入端口，基站測(cè)試儀后背板接基站的偶秒(GPS時(shí)鐘)觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)與基站同步，同時(shí)后背板接基站的頻率基準(zhǔn)(一般是10MHz時(shí)鐘)，以比較獲得基站的頻率誤差。
三、接收機(jī)性能測(cè)試
為了衡量在各種實(shí)際使用情況下接收機(jī)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(duì)接收機(jī)的下列性能進(jìn)行測(cè)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(cè)量成功捕獲每個(gè)接入試探的概率。對(duì)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(shí)接入試探失敗率最大值為50%，當(dāng)Eb/N0為6.5dB時(shí)接入試探失敗率最大值為10%。
該項(xiàng)測(cè)試連接如圖1所示。測(cè)試時(shí)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(yàn)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(gè)試探一個(gè)試探的進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。頻譜分析儀時(shí)域波形如圖2(a)所示，表明接入試探成功捕獲，即一個(gè)接入試探脈沖后跟一個(gè)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(jī)靈敏度
在基站RF輸入口測(cè)量時(shí)，基站接收機(jī)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(shí)，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(cè)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(jī)靈敏度。接收機(jī)靈敏度是反映基站子系統(tǒng)性能的一個(gè)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(jī)動(dòng)態(tài)范圍
接收機(jī)動(dòng)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(jī)靈敏度，其高端范圍的限值為保持1.0%的FER條件下每個(gè)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(jī)動(dòng)態(tài)范圍電平時(shí)，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(cè)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(xiàng)值，以保證Eb/N0=10dB 1dB，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(jī)動(dòng)態(tài)范圍。一般基站子系統(tǒng)的該項(xiàng)測(cè)量值都會(huì)高出指標(biāo)要求20dB以上。它衡量了接收機(jī)的非線性指標(biāo)，包括自動(dòng)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(xiàng)測(cè)試目的是檢驗(yàn)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(cè)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(cè)試如圖1所示。該項(xiàng)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(cè)試如圖3所示。該項(xiàng)測(cè)試反映了當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在以各種速率運(yùn)動(dòng)以及存在多徑和時(shí)延的情況下，基站能夠正確解調(diào)的能力。這幾項(xiàng)測(cè)試都是模擬實(shí)際中各種通信環(huán)境對(duì)基站的影響。
5.鄰道選擇性
本測(cè)試是測(cè)量當(dāng)在指配信道頻率的鄰近存在另一個(gè)CDMA信號(hào)時(shí)，基站接收期望CDMA信號(hào)的能力，另一個(gè)CDMA信號(hào)為偏離指配信道2.5MHz的信號(hào),信號(hào)強(qiáng)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(shí)移動(dòng)臺(tái)模擬器輸出功率增加不應(yīng)超過3dB。
該測(cè)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(hào)源即可。使用信號(hào)源是用來模擬一個(gè)手機(jī)干擾信號(hào)加載在反向兩條支路上。在實(shí)際通信環(huán)境中不可能只有一個(gè)終端與基站進(jìn)行通信，本測(cè)試就反映了此種情況。它衡量了基站抵抗鄰近CDMA信號(hào)干擾的能力，同時(shí)也衡量了基站對(duì)終端實(shí)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(jī)RF輸入口測(cè)量的經(jīng)基站設(shè)備產(chǎn)生或放大的雜散輻射。測(cè)量時(shí)應(yīng)關(guān)閉發(fā)射機(jī)RF輸出。
7.接收信號(hào)質(zhì)量指示(RSQI-Received Signal Indicator)
信號(hào)質(zhì)量定義為信號(hào)與噪聲之比Eb/N0。接收信號(hào)質(zhì)量指示(RSQI)是指基站進(jìn)行的信號(hào)質(zhì)量的測(cè)量。RSQI測(cè)量結(jié)果用于比較不同基站之間的信號(hào)強(qiáng)度。
該測(cè)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(jì)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(yàn)基站是否能夠正確的計(jì)算出接收信號(hào)的質(zhì)量。
四、結(jié)束語
本文結(jié)合信息產(chǎn)業(yè)部組織的CDMA2000 1X基站子系統(tǒng)的測(cè)試對(duì)CDMA 2000 1X基站子系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的無線指標(biāo)的技術(shù)要求和測(cè)試方法進(jìn)行了簡要介紹。無線指標(biāo)是2.1GHz頻段上cdma2000 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(duì)今后的設(shè)備開發(fā)和測(cè)試提供有益的參考。
