移動通信終端生產(chǎn)測試趨勢分析與CMW500的應用

移動通信終端設計的變化

手機無線通信的價值已不再那樣舉足輕重了，因此實現(xiàn)它的成本要求也越來越低，沒人愿意為只有幾個美元的通信芯片花費大量的設計、制造和測試的時間。

為滿足不同環(huán)境下的各種應用，設計者不得不將多種無線技術都放到小小的手機中，還要保證性能的穩(wěn)定可靠，設計和制造的技術難度在不斷加大。

生產(chǎn)測試的新挑戰(zhàn)

生產(chǎn)測試過程通常分為板測和終測兩個階段。板測對電路板上的無線模塊進行校準，目的是給原本空白的手機板寫入?yún)?shù)，調(diào)整由于元件個體間的差異造成的手機整體射頻性能的不同?；咀龇ㄊ牵悍诸l率和功率等級調(diào)節(jié)發(fā)射機功放的增益，調(diào)節(jié)基帶調(diào)制器的頻率誤差，調(diào)節(jié)接收機前端低噪放的增益。整個過程由儀器測試數(shù)據(jù)并提供測試信號。終測用于驗證校準效果的好壞。測試儀器和被測手機先建立話音呼叫連接，然后由儀器對發(fā)射機及接收機的性能進行測量。另外，有些廠家還會在這一站對話音質(zhì)量或者天線的輻射性能進行驗證。如果手機支持Bluetooth/FM/WLAN和GPS等技術，那么還要升級測試站的功能，甚至添加專門的測試站。

傳統(tǒng)流程越來越不適應復雜手機的生產(chǎn)要求。通過觀察可發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法中以下因素對測試時間影響較大：測試軟件、控制設備以及儀器的初始化、手機開關機、校準過程中，控制軟件與手機之間的數(shù)據(jù)交互;建立呼叫;終測過程中，手機接收機誤碼率BER的測試;頻段、制式間切換。

隨多模手機的出現(xiàn)，測試所需時間在成倍增加，也意味著測試成本不斷提高?，F(xiàn)在典型的雙模手機完整的測試時間普遍在3~5分鐘，甚至更長。同時，Bluetooth/FM/WLAN和GPS等技術的加入，使整個測試方案、測試夾具、連接設備和儀器的配置及應用變得更加復雜。

現(xiàn)在各大手機制造商紛紛開始對原有測試模式進行改革，目的只有一個，即降低測試成本，簡化測試流程。

測試領域越來越清晰的出現(xiàn)以下趨勢。

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，以及測試模式和正常模式間的切換、開關機這些動作占用了大量時間。信令動作旨在考驗手機對高層協(xié)議信息的執(zhí)行是否正確，完全可以轉(zhuǎn)移到研發(fā)階段測試。因此未來的終測也將像校準一樣，完全在非信令模式下進行。以往必須借助信令模式構(gòu)建收發(fā)環(huán)回鏈路進行的誤碼率測試，隨著芯片和儀器能力的提升，也可在非信令條件下完成。

預定義的測試步驟和模式

提高生產(chǎn)效率

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

手機芯片已開始變得更智能，測試程序只需向芯片發(fā)出一次指令，指示手機發(fā)出不同功率和頻率的信號序列，手機就能連續(xù)動作。同時儀器使用智能校準這樣的技術進行一次性的測試，從而節(jié)省時間。此外，基于芯片和儀器的能力，工程人員還開發(fā)出多制式并行測量的新應用。

使用下一代寬帶無線綜合測試儀

受設計限制，現(xiàn)有的無線綜測儀往往無法產(chǎn)生和分析寬帶信號，如LTE和WiMAX技術使用的OFDMA調(diào)制信號，也無法對MIMO、 WLAN/GPS/DVB/CMMB等技術進行處理。為滿足新的測試需求，羅德與施瓦茨公司推出了寬帶無線綜測儀CMW平臺。該平臺包括覆蓋協(xié)議測試、研發(fā)測試以及生產(chǎn)測試等不同需求的系列產(chǎn)品，具有解調(diào)帶寬大、擴展性強、測試速度快、同時又充分兼容以往技術的優(yōu)點。各大手機廠商都紛紛開始使用這一新的測試平臺。

調(diào)制技術，多址、雙工方式與測量

無線信號的形式?jīng)Q定了應該使用何種測試方法，以及能夠得到的測試結(jié)果?，F(xiàn)代無線通信系統(tǒng)都在使用復雜的數(shù)字調(diào)制和多址接入技術，對于帶寬、幀結(jié)構(gòu)、調(diào)制方式、碼元(碼片)速率、濾波器類型、信道編碼和糾錯方式等眾多低層(通常為PHY，MAC和RLC層 )參數(shù)都有明確的要求，這些參數(shù)都會影響到測試方法的實現(xiàn)。當然，為方便客戶的使用，無線綜測儀通常都有專門的測試工具，依據(jù)信號的不同特性進行定制。

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

表1 常見射頻測試項目

常見射頻測試項目

而且，隨著技術的發(fā)展，測試規(guī)范也在不斷增加新內(nèi)容。如LTE，很多項目還在持續(xù)完善當中，比如MIMO技術對LTE終端吞吐量和接收機誤碼率的影響，各終端廠家還在探索中。CMW平臺是業(yè)內(nèi)目前唯一實現(xiàn)LTE終端信令測試功能的方案。使用該平臺，可模擬LTE基站的許多信令動作，完成終端的早期測試。CMW還可擴充為獨立的雙通道儀表，實現(xiàn)MIMO的流量和接收機的測試。

CMW的典型應用

GPRF工具對WiMAX信號

進行快速功率測量

用CMW500產(chǎn)生一個WiMAX上行信號，功率在0dBm。CMW500的GPRF功率測量工具可準確測得這個信號。請注意，MMI中的 Filter Type和Bandwidth兩個參數(shù)會對測試結(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功率測量要求。通過GPRF工具集中的FFT頻譜儀，還可從頻域分析這個WiMAX信號。

列表模式下的信號分析

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

圖1 列表模式信號的頻點列表

Multi-Evaluation和環(huán)回BER并行測試

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

圖2 WCDMA信號的Multi-Evaluation測試結(jié)果

在這個實例中，使用CMW500播放一個特定的波形文件，再用CMW500進行接收，通過內(nèi)部觸發(fā)器實現(xiàn)UL和DL同步，由CMW500讀出BER結(jié)果，實現(xiàn)真正的收發(fā)并行測試。

TD-SCDMA信號分析

TD-SCDMA是我國提出的3G標準。目前CMW500支持對TD-SCDMA信號的Multi-Evaluation測試，且速度非常快。據(jù)以往實測結(jié)果，通過Multi-Evaluation測得指定頻點的所有發(fā)射機結(jié)果，如圖3所示，包括Modulation、Power vs. Time和SEM等等，時間可控制在1秒左右。

圖3 TD- CDMA信號的Multi-Evaluation測試結(jié)果

結(jié)語

CMW測試平臺憑借極為豐富的功能和完美的表現(xiàn)，可為客戶實現(xiàn)設計和生產(chǎn)價值的最大化。