GSM/GPRS/EDGE

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1 GSM/GPRS/EDGE 研发测试建议书 版本 :V2.0 时间 :

2 目录 前言...3 一 GSM 测试规范与测试方法...4 ( 一 ) 发射机峰值载波功率测量和脉冲定时...4 ( 二 ) 发射机载波功率与时间关系测量...4 ( 三 ) 发射机 EVM 相位误差与频率容限...4 ( 四 ) 发射机调制频谱 / 切换瞬态频谱...4 ( 五 ) 发射机传导杂散辐射...4 ( 六 ) 接收机灵敏度...5 ( 七 ) 接收机动态范围...5 ( 八 ) 接收机单频干扰特性 ( 阻塞抑制 )...5 ( 九 ) 接收机互调抑制...5 ( 十 ) 接收机同频干扰...6 ( 十一 ) 接收机邻频干扰...6 二 安捷伦科技 GSM/GPRS/EDGE 测试解决方案...8 ( 一 )8960 手机综测仪...8 ( 二 )E4438C 矢量信号发生器...9 ( 三 )PSA 系列高性能频谱仪...11 ( 四 )EPM 系列和 EPM-P 系列功率计...12 ( 五 )66300 系列无线通信电源...14 三 结束语

3 前言 随着时代的发展和社会的进步, 人们对通信的需求越来越强烈 通信正不断地步入千家万户, 缩短了人与人之间的距离, 并改变着人们的生活方式 通信系统已变得更加个人化, 人们对随时随地保持沟通的要求, 使得公众移动通信系统, 尤其是蜂窝通信系统成为发展的热点 近年来, 中国的蜂窝通信系统也得到了迅猛的发展, 现已拥有多种模拟和数字制式 截止 1998 年 10 月份, 全国移动用户的总数已突破了 2000 万, 并且这个数字仍在以每年 20%~30% 的速度在增长, 为众多的网络设备供应商和终端设备供应商提供了一个巨大的市场 在众的蜂窝通信制式中, 发源于欧洲的 GSM(Global System for Mobiles)- 全球通数字通信系统, 以其体制完善, 技术成熟, 系统容量大, 并支持国际漫游和多种数据业务等特点为众多的国家所接受, 成为当今市场占有率最高的公众蜂窝移动通信系统 在中国, 约有 70% 的移动用户为 GSM 制式, 这个比例仍在不断扩大 由于其良好的市场前景, 国内众多厂商已进入或正准备进入该市场 安捷伦公司是世界上最大的测量仪表供应商, 以其先进的测量技术, 尤其是射频测量技术在通信界享有很高的声誉 安捷伦公司从很早开始就积极参加各种主流通信技术的规范委员会, 如欧洲的 ETSI 以及北美的 TIA, 参与并帮助了 GSM 规范的发布 通过其强健的研发 生产能力, 安捷伦公司在通信产业界为众多设备生产厂商提供了 GSM 设备的研发 生产以及服务的一系列的测试解决方案, 成为该领域最成功的公司 随着通信技术的发展和规范的更新, 安捷伦公司也不断地推出新的解决方案, 保持着市场的领先地位 3

4 一 GSM 测试规范与测试方法 ( 一 ) 发射机峰值载波功率测量和脉冲定时 改变移动台的发射功率等级, 测量移动台发射的峰值功率 例如,GSM 频段, 我们通常需要从功率等级 5 测试到功率等级 19 此外, 我们可以改变移动台的发射定时时间, 测量移动台发射的脉冲定时, 避免邻时隙干扰 此测试项目由手机综测仪 8960 完成 ( 二 ) 发射机载波功率与时间关系测量 GSM 制式的信号是脉冲信号, 不同于 CDMA 的连续波信号, 因此, 我们需要测 试移动台所在时隙的载波功率与时间关系, 这里的指标主要包括几个方面 : 高电 平稳态平坦度 上升沿 下降沿 此测试项目由手机综测仪 8960 完成 ( 三 ) 发射机 EVM 相位误差与频率容限 GSM 制式采用 GMSK 调制 ( 高斯最小频移键控 ) 方法, 因此 GSM 信号是恒包络信号, 这样, 我们只需要测试调制质量的相位误差和频率容限就可以了 然而, EDGE 制式采用了 8PKS 调制, 因此 EDGE 信号是非恒包络信号, 这样, 我们需要测试 EVM, 此测试项目由手机综测仪 8960 完成 ( 四 ) 发射机调制频谱 / 切换瞬态频谱 调制频谱是指 GSM 信号高电平稳态时的频谱状态, 切换瞬态频谱是指 GSM 信 号上升沿 下降沿时的频谱状态, 此测试项目由手机综测仪 8960 完成 ( 五 ) 发射机传导杂散辐射 传导杂散由频谱仪 PSA/ESA 完成, 根据 GSM11.10, 我们通常需要测试到 12.75GHz 为了完成此测试项目, 我们还需要用手机综测仪 8960 来保持话音链 路 (TCH) 并设置移动台发射最大功率 4

5 频谱仪 手机综测仪 合路器 手 机 ( 六 ) 接收机灵敏度 此测试项目是用于测试移动台接收小信号的能力 此测试项目 8960 由手机 综测仪完成 ( 七 ) 接收机动态范围 此测试项目是用于测试移动台接收大信号的能力 此测试项目由手机综测仪 8960 完成 ( 八 ) 接收机单频干扰特性 ( 阻塞抑制 ) 此测试项目用来测试手机抗单音频信号干扰的能力 关于接收机阻塞特性测试, 需要应用两款仪表 : 手机综测仪和信号源, 由手机综测仪与被测试的移动台建立业务通信, 并发送有用的下行信号, 信号源 E8247C 发送单音频干扰信号 ( 灵活设置单音频干扰信号的频率偏置 ), 移动台接收到有用信号和干扰信号进行解调, 并回送解调的信号, 由手机综测仪 8960 测试移动台的误帧率 残余 Ib 比特的误比特率和残余 II 比特的误比特率 信号源 1 手机综测仪 ( 九 ) 接收机互调抑制 合路器 手 机 任何射频器件接收到双音频信号, 都会交调出若干频点的信号, 这些交调出 来的信号由可能落入有用信号的频带内, 影响接收质量 此测试项目用来测试手 5

6 机抗双频信号干扰的能力 手机综测仪发射有用信号, 信号源 1E8247C 用来发射单音频干扰信号 1, 信号源 2E4438C 用来发射 GSM 干扰信号 2, 由手机综测仪 8960 通过闭环形式测试移动台的误帧率 残余 Ib 比特的误比特率和残余 II 比特的误比特率 信号源 1 信号源 2 手机综测仪 合路器 手 机 ( 十 ) 接收机同频干扰 此测试项目是用于测试移动台抗同频干扰信号的能力 关于接收机抗同频干扰特性, 需要应用两款仪表 : 手机综测仪和信号源, 由手机综测仪 8960 与被测试的移动台建立业务通信, 并发送有用的下行信号, 信号源 E4438C 发送同频干扰信号, 移动台接收到有用信号和干扰信号进行解调, 并回送解调的信号, 由手机综测仪 8960 测试移动台的误帧率 残余 Ib 比特的误比特率和残余 II 比特的误比特率 信号源 1 手机综测仪 合路器 手 机 ( 十一 ) 接收机邻频干扰 此测试项目是用于测试移动台抗邻频干扰信号的能力 关于接收机抗邻频干扰特性, 需要应用两款仪表 : 手机综测仪和信号源, 由手机综测仪 8960 与被测试的移动台建立业务通信, 并发送有用的下行信号, 信号源 E4438C 发送邻频干扰信号, 移动台接收到有用信号和干扰信号进行解调, 并回送解调的信号, 由手 6

7 机综测仪 8960 测试移动台的误帧率 残余 Ib 比特的误比特率和残余 II 比特的 误比特率 信号源 1 手机综测仪 合路器 手 机 7

8 二 安捷伦科技 GSM/GPRS/EDGE 测试解决方案 ( 一 )8960 手机综测仪 8960 是高性能的手机综测仪, 这是因为它的多制式 准确性 可重复性 速 度和功能的多样性, 这些适合于今天市场的需求 它具有以下的特点 : a. 多制式 : 支持 GSM/GPRS/EDGE IS95/CDMA2000/1xEV-DO WCDMA 和 AMPS 移动台的测试 ; b. 高准确性 : 功率测量的准确度为 +/-0.26dB( 典型值 +/-0.13dB); c. 可重复性 : 用 8960 对一个信号源的输出功率进行测试, 在连续很长时间的测试结果中, 各个测试结果的误差在 +/-0.1dB 以内 ; d. 速度快 : 目前工业界速度最快的综合测试仪, 采用 3 个并行的处理器进行处理和测量, 采用多个测量采集支路, 使得可以进行接收机和发射机的并行测试, 进一步提高测试速度, 测试 GSM 手机的功率, 只需要 4.6 毫秒的时间 ; e. 功能多样性 : 可以测试各种制式的发射机和接收机, 以及各种制式上层协议的分析功能, 例如, 可以分析 EDGE 的各类切换 : 信道切换 上下行链路配置切换 信道编码配置切换 可以支持各种业务类型的测试, 例如, 各种短消息业务 HTTP 业务 FTP 业务和 WAP 业务等等 8

9 ( 二 )E4438C 矢量信号发生器 E4438C 是高性能的矢量信号发生器 它可以产生各种数字调制信号, 以及连续波 (CW) 信号 模拟调制信号 (AM FM PM 等 ) 多音信号等 它可以用于元器件测试 接收机测试 发射机各部分的测试等 它具有速度快 高带宽 高精度 灵活性好等优点 它具有以下的特点 : f. 高带宽 它的输出信号的射频带宽可达 80MHz, 输出 I+jQ 信号的带宽可达 160MHz; g. 高达 6GHz 的频率覆盖范围 ; h. 存储深度达 32MSa, 利用 数据流 功能, 更可以产生长度几乎不受限制的波形 ; i. 输出电平精度达 +/-0.5dB; j. 提供模拟 IQ 和数字 IQ 输出 ; k. 提供单端 IQ 和差分 IQ 输出 ; l. 内置误码率分析仪 ; m. 可以产生 GSM EDGE W-CDMA IS-95 CDMA2000 CDMA2000 1xEV-DO CDMA2000 1xEV-DV a b g Bluetooth TD-SCDMA 等符合标准的调制信号 ; n. 可以产生 AM PM FM BPSK QPSK OQPSK π/4 DQPSK 8PSK 16PSK D8PSK MSK 16QAM 32QAM 64QAM 256QAM FSK 等灵活调制信号 ; o. 可以产生内置的 AWGN 信号 ; 9

10 p. 增强的多音信号 (multi-tone) 产生功能, 使得适合作为多载波功放的激励信号 ; q. 提供衰落仿真功能 ; r. 可输入模拟 IQ 信号, 替代调制器和射频电路 ; s. 可输入数字 IQ 信号, 替代数模变换器 调制器和射频电路 ; t. 两年的校准周期 下图, 展示了 E4438C 模拟 IQ 和数字 IQ 的应用 : 被测件 TX (FPGA) E4438C 数字 IQ 射频信号 被测件 RX (FPGA) E4438C 数字 IQ ( 具有多径成分 ) 被测件 TX (FPGA+DA) E4438C 模拟 IQ 射频信号 被测件 RX (FPGA+AD) E4438C 模拟 IQ ( 具有多径成分 ) 通过上述的应用, 我们可以在数字 IQ 和模拟 IQ 接口验证基带电路和数模 / 模数 变换电路的正确性 当然,E4438C 可以提供具有多径成分的射频信号, 以验证 射频器件和接收机电路 10

11 ( 三 )PSA 系列高性能频谱仪 PSA 是高性能频谱仪 (Performance Spectrum Analyzer) 的简称 自从 2000 年面世以来,PSA 已经成为频谱测试的工业新标准 它具有精度高 动态范围大 速度快的特点 以下是 PSA 的主要指标 指标项目 指标内容 DANL( 灵敏度 ) -155dBm( 加前置放大器 : -166dBm 到 169dBm) TOI 相位噪声 +17dBm -114dBc/Hz ( 偏置 10kHz) -157dBc/Hz ( 偏置 10MHz) 功率测试精度 分辨率带宽 衰减器步长 0.24dB (<3GHz,95%RSS) 1Hz ~ 8MHz, 共 160 个 2dB 测试能力 GSM, EDGE, cdmaone CDMA2000 CDMA2000 1xEV-DO W-CDMA NADC PDC 噪声系数 相噪等 输入输出连接特性 GPIB, LAN, 软驱等 11

12 如上表所示,PSA 同时还是一个多制式的发射机测试仪 它能够完成多种制式发射机的测试, 包括 GSM cdmaone CDMA2000 CDMA2000 1xEV-DO W-CDMA EDGE NADC PDC 的基站和移动台的测试 另外,PSA 还提供噪声系数 (NF) 和相位噪声的测试 PSA 还可以用作一个下变频器 它提供一个 321.4MHz 和一个 70MHz( 选件 H70) 的中频输出 输入的频率根据 PSA 型号的不同, 可以高达 50GHz(E4448A) PSA 按照覆盖的频段不同, 分为不同的型号 : a. E4443A: 3Hz GHz b. E4445A: 3Hz GHz c. E4440A: 3Hz GHz d. E4446A: 3Hz GHz e. E4448A: 3Hz GHz ( 四 )EPM 系列和 EPM-P 系列功率计 EPM 系列功率计 EPM-P 系列功率计 EPM 系列功率计是高精度 低价位的平均功率计 它的功率测试精度达 +/-0.02dB( 绝对精度 ) 根据选择的功率探头不同, 它的频率测试范围可达 9kHz 110GHz, 功率测试范围可达 -70dBm dBm 12

13 EPM 系列功率计根据通道数的多少, 分为以下两个型号 : a. E4418B: 单通道 b. E4419B: 双通道 EPM-P 系列功率计是新型的峰值和平均功率计, 它突破了传统功率计的测试功能, 可以同时进行峰值功率 平均功率和峰均比 (PAR) 的测试 它特别适合测试无线通信中的类噪声信号的功率, 如 cdmaone 3G 等 同时, 它也具备门控功能, 适合测试脉冲信号的功率, 如 GSM EDGE Bluetooth 等信号 测试峰值功率时, 受功率探头的限制, 最高的信号带宽为 5MHz 它的功率测试精度达 +/-0.02dB( 绝对精度 ) 根据选择的功率探头不同, 它的频率测试范围可达 9kHz 110GHz, 功率测试范围可达 -70dBm dBm 测试峰值功率 峰均比(PAR) 以及脉冲信号功率时, 需要配置相应的功率探头 (E9320 系列 ) EPM-P 系列功率根据通道数的多少, 分为以下两个型号 : a. E4416A: 单通道 b. E4417A: 双通道 E9300 系列功率探头用于测试连续信号的平均功率, 或者占空比固定的脉冲功率, 而且提供 80dB 的测试动态范围 它适用于 EPM 和 EPM-P 系列功率计 根据测试频率范围和功率范围不同, 分为以下不同的型号 : a. E9300A:10MHz 18GHz, -60dBm dBm b. E9301A:10MHz 6GHz, -60dBm dBm c. E9304A:9kHz 6GHz, -60dBm dBm d. E9300B:10MHz 18GHz, -30dBm dBm e. E9301B:10MHz 6GHz, -30dBm dBm f. E9300H:10MHz 18GHz, -50dBm dBm g. E9301H:10MHz 6GHz, -50dBm dBm 13

14 ( 五 )66300 系列无线通信电源 系列无线通信电源是专用针对无线通信设备设计的电源 它不仅可以提供直流供电 还可以模拟电池和充电器 许多无线通信的设备, 如 GSM 手机在工作时, 会输出脉冲信号 此时它们消耗的电流突然增加或者减少 一般的电源会因此使得被测设备的电压突然变化, 严重的会导致被测设备关机 系列电源由于采用了快速响应技术和补偿技术, 使得被测设备的电压不会因为输出脉冲信号而产生波动, 保证了设备的正常供电和工作 66311B 66321B 是单路输出, 输出电压 0 到 15V 可调, 输出平均电流可达 3A 而 66311D 和 66321D 在前者的基础上, 增加了数字电压表 (DVM) 的测试功能 66309B 66319B 是双路输出, 其中第一路输出跟 66311B 66321B 一样, 第二路输出的输出电压 0 到 12V 可调, 输出平均电流可达 1.5A 66309D 66319D 同样增加了数字电压表的测试功能 在上述型号当中,66319B/D 66321B/D 具备电池仿真的功能 三 结束语 安捷伦公司是一个可以信赖的合作伙伴, 我们很高兴能够配合并帮助我们的客户不断取得事业的进步 HP 公司提供的不仅是优良的产品, 同时我们也提供诸如产品培训 方案咨询 集成客户系统 项目实施等服务, 以帮助客户很好地完成目标并取得成功 结束 14

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