移動(dòng)通信終端生產(chǎn)測(cè)試趨勢(shì)分析與CMW500的應(yīng)用

移動(dòng)通信終端設(shè)計(jì)的變化

手機(jī)無(wú)線通信的價(jià)值已不再那樣舉足輕重了，因此實(shí)現(xiàn)它的成本要求也越來(lái)越低，沒(méi)人愿意為只有幾個(gè)美元的通信芯片花費(fèi)大量的設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試的時(shí)間。

為滿足不同環(huán)境下的各種應(yīng)用，設(shè)計(jì)者不得不將多種無(wú)線技術(shù)都放到小小的手機(jī)中，還要保證性能的穩(wěn)定可靠，設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)難度在不斷加大。

生產(chǎn)測(cè)試的新挑戰(zhàn)

生產(chǎn)測(cè)試過(guò)程通常分為板測(cè)和終測(cè)兩個(gè)階段。板測(cè)對(duì)電路板上的無(wú)線模塊進(jìn)行校準(zhǔn)，目的是給原本空白的手機(jī)板寫(xiě)入?yún)?shù)，調(diào)整由于元件個(gè)體間的差異造成的手機(jī)整體射頻性能的不同?；咀龇ㄊ牵悍诸l率和功率等級(jí)調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)功放的增益，調(diào)節(jié)基帶調(diào)制器的頻率誤差，調(diào)節(jié)接收機(jī)前端低噪放的增益。整個(gè)過(guò)程由儀器測(cè)試數(shù)據(jù)并提供測(cè)試信號(hào)。終測(cè)用于驗(yàn)證校準(zhǔn)效果的好壞。測(cè)試儀器和被測(cè)手機(jī)先建立話音呼叫連接，然后由儀器對(duì)發(fā)射機(jī)及接收機(jī)的性能進(jìn)行測(cè)量。另外，有些廠家還會(huì)在這一站對(duì)話音質(zhì)量或者天線的輻射性能進(jìn)行驗(yàn)證。如果手機(jī)支持Bluetooth/FM/WLAN和GPS等技術(shù)，那么還要升級(jí)測(cè)試站的功能，甚至添加專(zhuān)門(mén)的測(cè)試站。

傳統(tǒng)流程越來(lái)越不適應(yīng)復(fù)雜手機(jī)的生產(chǎn)要求。通過(guò)觀察可發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法中以下因素對(duì)測(cè)試時(shí)間影響較大：測(cè)試軟件、控制設(shè)備以及儀器的初始化、手機(jī)開(kāi)關(guān)機(jī)、校準(zhǔn)過(guò)程中，控制軟件與手機(jī)之間的數(shù)據(jù)交互;建立呼叫;終測(cè)過(guò)程中，手機(jī)接收機(jī)誤碼率BER的測(cè)試;頻段、制式間切換。

隨多模手機(jī)的出現(xiàn)，測(cè)試所需時(shí)間在成倍增加，也意味著測(cè)試成本不斷提高。現(xiàn)在典型的雙模手機(jī)完整的測(cè)試時(shí)間普遍在3~5分鐘，甚至更長(zhǎng)。同時(shí)，Bluetooth/FM/WLAN和GPS等技術(shù)的加入，使整個(gè)測(cè)試方案、測(cè)試夾具、連接設(shè)備和儀器的配置及應(yīng)用變得更加復(fù)雜。

現(xiàn)在各大手機(jī)制造商紛紛開(kāi)始對(duì)原有測(cè)試模式進(jìn)行改革，目的只有一個(gè)，即降低測(cè)試成本，簡(jiǎn)化測(cè)試流程。

測(cè)試領(lǐng)域越來(lái)越清晰的出現(xiàn)以下趨勢(shì)。

使用非信令模式

傳統(tǒng)方法中，話音呼叫的建立、系統(tǒng)切換，以及測(cè)試模式和正常模式間的切換、開(kāi)關(guān)機(jī)這些動(dòng)作占用了大量時(shí)間。信令動(dòng)作旨在考驗(yàn)手機(jī)對(duì)高層協(xié)議信息的執(zhí)行是否正確，完全可以轉(zhuǎn)移到研發(fā)階段測(cè)試。因此未來(lái)的終測(cè)也將像校準(zhǔn)一樣，完全在非信令模式下進(jìn)行。以往必須借助信令模式構(gòu)建收發(fā)環(huán)回鏈路進(jìn)行的誤碼率測(cè)試，隨著芯片和儀器能力的提升，也可在非信令條件下完成。

預(yù)定義的測(cè)試步驟和模式

提高生產(chǎn)效率

校準(zhǔn)時(shí)軟件和手機(jī)之間存在大量的數(shù)據(jù)交互。目前的儀表的速度已經(jīng)非常快，比如羅德與施瓦茨公司的CMU200，單次的功率測(cè)量只需要幾十毫秒。但是大量數(shù)據(jù)交互所需要的時(shí)間遠(yuǎn)大于測(cè)試本身，形成速度瓶頸。

手機(jī)芯片已開(kāi)始變得更智能，測(cè)試程序只需向芯片發(fā)出一次指令，指示手機(jī)發(fā)出不同功率和頻率的信號(hào)序列，手機(jī)就能連續(xù)動(dòng)作。同時(shí)儀器使用智能校準(zhǔn)這樣的技術(shù)進(jìn)行一次性的測(cè)試，從而節(jié)省時(shí)間。此外，基于芯片和儀器的能力，工程人員還開(kāi)發(fā)出多制式并行測(cè)量的新應(yīng)用。

使用下一代寬帶無(wú)線綜合測(cè)試儀

受設(shè)計(jì)限制，現(xiàn)有的無(wú)線綜測(cè)儀往往無(wú)法產(chǎn)生和分析寬帶信號(hào)，如LTE和WiMAX技術(shù)使用的OFDMA調(diào)制信號(hào)，也無(wú)法對(duì)MIMO、 WLAN/GPS/DVB/CMMB等技術(shù)進(jìn)行處理。為滿足新的測(cè)試需求，羅德與施瓦茨公司推出了寬帶無(wú)線綜測(cè)儀CMW平臺(tái)。該平臺(tái)包括覆蓋協(xié)議測(cè)試、研發(fā)測(cè)試以及生產(chǎn)測(cè)試等不同需求的系列產(chǎn)品，具有解調(diào)帶寬大、擴(kuò)展性強(qiáng)、測(cè)試速度快、同時(shí)又充分兼容以往技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。各大手機(jī)廠商都紛紛開(kāi)始使用這一新的測(cè)試平臺(tái)。

調(diào)制技術(shù)，多址、雙工方式與測(cè)量

無(wú)線信號(hào)的形式?jīng)Q定了應(yīng)該使用何種測(cè)試方法，以及能夠得到的測(cè)試結(jié)果。現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)都在使用復(fù)雜的數(shù)字調(diào)制和多址接入技術(shù)，對(duì)于帶寬、幀結(jié)構(gòu)、調(diào)制方式、碼元(碼片)速率、濾波器類(lèi)型、信道編碼和糾錯(cuò)方式等眾多低層(通常為PHY，MAC和RLC層 )參數(shù)都有明確的要求，這些參數(shù)都會(huì)影響到測(cè)試方法的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，為方便客戶的使用，無(wú)線綜測(cè)儀通常都有專(zhuān)門(mén)的測(cè)試工具，依據(jù)信號(hào)的不同特性進(jìn)行定制。

不同的無(wú)線技術(shù)都有相應(yīng)的測(cè)試規(guī)范，如GSM手機(jī)測(cè)試依照3GPP 51.010，WCDMA手機(jī)測(cè)試依照3GPP 34.121。但生產(chǎn)線通常不需要測(cè)試所有項(xiàng)目，否則成本會(huì)非常大。表1所示為一般研發(fā)階段和生產(chǎn)線常用的測(cè)試項(xiàng)目，這些項(xiàng)目可保證手機(jī)最基本的射頻性能的合格。

表1 常見(jiàn)射頻測(cè)試項(xiàng)目

常見(jiàn)射頻測(cè)試項(xiàng)目

而且，隨著技術(shù)的發(fā)展，測(cè)試規(guī)范也在不斷增加新內(nèi)容。如LTE，很多項(xiàng)目還在持續(xù)完善當(dāng)中，比如MIMO技術(shù)對(duì)LTE終端吞吐量和接收機(jī)誤碼率的影響，各終端廠家還在探索中。CMW平臺(tái)是業(yè)內(nèi)目前唯一實(shí)現(xiàn)LTE終端信令測(cè)試功能的方案。使用該平臺(tái)，可模擬LTE基站的許多信令動(dòng)作，完成終端的早期測(cè)試。CMW還可擴(kuò)充為獨(dú)立的雙通道儀表，實(shí)現(xiàn)MIMO的流量和接收機(jī)的測(cè)試。

CMW的典型應(yīng)用

GPRF工具對(duì)WiMAX信號(hào)

進(jìn)行快速功率測(cè)量

用CMW500產(chǎn)生一個(gè)WiMAX上行信號(hào)，功率在0dBm。CMW500的GPRF功率測(cè)量工具可準(zhǔn)確測(cè)得這個(gè)信號(hào)。請(qǐng)注意，MMI中的 Filter Type和Bandwidth兩個(gè)參數(shù)會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果有影響。CMW提供的Filter Type有Bandpass、Gaussian、WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA，濾波器帶寬為1kHz~40MHz，基本滿足所有通信信號(hào)功率測(cè)量要求。通過(guò)GPRF工具集中的FFT頻譜儀，還可從頻域分析這個(gè)WiMAX信號(hào)。

列表模式下的信號(hào)分析

CMW500可靈活產(chǎn)生列表模式(List Mode)的信號(hào)。如圖1所示，每個(gè)頻點(diǎn)的功率和頻率的設(shè)置都不一樣。使用Smart Alignment可快速捕獲這個(gè)信號(hào)。

圖1 列表模式信號(hào)的頻點(diǎn)列表

Multi-Evaluation和環(huán)回BER并行測(cè)試

Multi-Evaluation可將WCDMA信號(hào)需要的發(fā)射測(cè)試結(jié)果一次性測(cè)得。如圖2所示，CMW500還能同步進(jìn)行誤碼率和誤塊率的測(cè)試。

圖2 WCDMA信號(hào)的Multi-Evaluation測(cè)試結(jié)果

在這個(gè)實(shí)例中，使用CMW500播放一個(gè)特定的波形文件，再用CMW500進(jìn)行接收，通過(guò)內(nèi)部觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)UL和DL同步，由CMW500讀出BER結(jié)果，實(shí)現(xiàn)真正的收發(fā)并行測(cè)試。

TD-SCDMA信號(hào)分析

TD-SCDMA是我國(guó)提出的3G標(biāo)準(zhǔn)。目前CMW500支持對(duì)TD-SCDMA信號(hào)的Multi-Evaluation測(cè)試，且速度非常快。據(jù)以往實(shí)測(cè)結(jié)果，通過(guò)Multi-Evaluation測(cè)得指定頻點(diǎn)的所有發(fā)射機(jī)結(jié)果，如圖3所示，包括Modulation、Power vs. Time和SEM等等，時(shí)間可控制在1秒左右。

圖3 TD- CDMA信號(hào)的Multi-Evaluation測(cè)試結(jié)果

結(jié)語(yǔ)

CMW測(cè)試平臺(tái)憑借極為豐富的功能和完美的表現(xiàn)，可為客戶實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)價(jià)值的最大化。