手機(jī)網(wǎng)絡(luò)和射頻測試培訓(xùn)課件

1、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)與射頻測試講座手機(jī)網(wǎng)絡(luò)與射頻測試講座主講：邱林生 移動(dòng)通訊高級(jí)工程師、CCIE ，曾就職于華為深圳研發(fā)中心，現(xiàn)就職于中國聯(lián)通，主持和參與了多個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)和測試，有豐富的移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)及終端產(chǎn)品的運(yùn)營測試和管理經(jīng)驗(yàn)XXXXXXX主辦2016年7月11日目錄基本概念（20分鐘）測試儀器簡介（5-8分鐘）測試流程（3分鐘）連線及測試方法（5-8分鐘）測試項(xiàng)解釋和測量方法（25分鐘）GSM 頻段GSM900F(CH) = 890 + (CH-1024)*0.20CH 955,1023F(CH) = 890 + CH*0.20CH 0,124TX/RX Duplex : 45MHzMS Tx890

2、 914.8 MHzMS Rx935 959.8 MHzDCS Frequency ChannelGSM1800F(CH) = 1710.2 + (CH-512)*0.20CH 512,885TX/RX Duplex : 95MHzPCS Frequency ChannelGSM1900F(CH) = 1850.2 + (CH-512)*0.20CH 512,885TX/RX Duplex : 80MHz 網(wǎng)絡(luò)組成基站BTS 基站：base transceiver station 基站首要是收發(fā)器，收發(fā)器的多少?zèng)Q定小區(qū)的容量，一個(gè)收發(fā)器能支持8個(gè)用戶。一個(gè)小區(qū)由3個(gè)天線，一個(gè)發(fā)射，兩個(gè)接收（分

3、級(jí)接收）。每個(gè)BTS都會(huì)有一套收發(fā)器。 一個(gè)BTS覆蓋一個(gè)小區(qū)，BTS發(fā)送BCH信號(hào)在RF信道的0時(shí)隙。BCH幫助Mobile識(shí)別/尋找網(wǎng)絡(luò)。 小區(qū)的手機(jī)用戶容量依靠信道數(shù) GSM空中接口的數(shù)據(jù)傳輸速率是13Kbps, 即BTS收發(fā)語音數(shù)據(jù)速率是13KB/S. 有BTS命令手機(jī)設(shè)置其發(fā)射功率、遷時(shí)、切換。 網(wǎng)絡(luò)組成基站控制器幾個(gè)BTS基站連接一個(gè)BSC, 基站安排信道配置、切換、和BTS連接BSC; 所有的BSC連接至MSC每個(gè)BTS連結(jié)BSC用abis 接口，是2Mbps的連接。使用microwave link、optical fiber、 co-axial line等方式連接. Micro

4、wave link 經(jīng)常是最好的連接方式選擇。 BSC連結(jié)MSC使用的是A口 在BSC可提供小區(qū)廣播等服務(wù)。 圖表1 GSM網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)組成其他TRAN-Trans coding/rate adapter unit速率適配器HLR-Home location register歸屬位置寄存器VLR-visiting location register訪問位置寄存器AUC-Authentication center鑒權(quán)中心EIR-Equipment identify register裝備身份中心BC-Billing center收費(fèi)中心OMC-Operation and maintenance cen

5、ter操作運(yùn)營中心SMSC-短信中心調(diào)制方式GSM 采用的是0.3GMSK調(diào)制 高斯最小頻移鍵控，0.3是描述濾波器帶寬和比特率的關(guān)系,不是相位調(diào)制，是一種典型的數(shù)字調(diào)頻調(diào)制，實(shí)際上是調(diào)頻。0和1代表的是載波加減不同的頻率+67.708KHZ 和-67.708KHZ，1被看作是相位增加90度，0被看作是相位在相反方向改變，兩個(gè)頻率表示頻移鍵控; 語音編碼速率是13kbps. 數(shù)據(jù)速率(調(diào)制速率)BIT傳送速率是270.833Kbps。剛好是四倍于射頻頻移。這樣一來就有效的減少調(diào)制頻譜和提高了通道利用率. 高斯濾波: 劇烈的頻率變化會(huì)導(dǎo)致頻譜擴(kuò)散, 所以用濾波器進(jìn)行濾波平滑后, 減少頻譜擴(kuò)散;

6、RF載頻加67.708和減67.708KHZ; 靠頻率轉(zhuǎn)移. 手機(jī)主叫過程由BCH指定傳輸信道SDCCH手機(jī)給基站發(fā)送通道請(qǐng)求，即手機(jī)發(fā)送一個(gè)短的隨即接入的突發(fā)脈沖（RACH Burst ）（RACH Burst 0.577ms 156.25bit）手機(jī)和基站在獨(dú)立的專用信道SDCCH上通信權(quán)限認(rèn)證指定手機(jī)在一個(gè)業(yè)務(wù)信道（TCH）上通信手機(jī)被叫過程手機(jī)發(fā)送RACHBTS在PCH呼叫通道上使用SIM中的IMSI號(hào)碼來呼叫用戶通道指定的BCH手機(jī)和基站在SDCCH上通信手機(jī)用戶被鑒權(quán)手機(jī)被指定TCH通道在TCH通道上進(jìn)行語音和數(shù)據(jù)通信上行和下行上行是手機(jī)通過上行頻率發(fā)信息給基站，下行是相反。上行和

7、下行組成一對(duì)頻率對(duì)（45MHZ分割），上行滯后下行3個(gè)時(shí)隙；上行和下行使用相同的時(shí)隙號(hào)；上行和下行使用相同的通道號(hào)；上行和下行使用不同的波段。（間隔45MHZ）。 功率等級(jí)由于手機(jī)在小區(qū)內(nèi)移動(dòng)，它的發(fā)射功率要隨著移動(dòng)，當(dāng)他靠近基站時(shí)，防止干擾別的用戶功率要減小，當(dāng)他遠(yuǎn)離基站是為防止衰減要增大發(fā)射功率。總共有19個(gè)功率等級(jí), 功率等級(jí)存于手機(jī)的EEPROM中. 功率控制的好處是：手機(jī)可以省電、基站減少干擾。 由基站在SACCH上發(fā)送命令手機(jī)改變發(fā)射功率 改變功率是和路徑的衰減成比例。TX Level 5 33dbm ，19-5dbm。 每個(gè)等級(jí)之間是間隔2dbm. BTS需要在上行開始的Rxle

8、v、Rxqual 每480ms 發(fā)送報(bào)告給BSC 關(guān)于Rxlev、Rxqual。 每一定時(shí)間跟初始的進(jìn)行比較。 時(shí)遷Timing AdvanceTiming advance 就是為了保證信號(hào)能在準(zhǔn)確的時(shí)間內(nèi)到達(dá)BS, 當(dāng)MS移動(dòng)時(shí), 隨著MS距離BS 的遠(yuǎn)近, 上行傳遞的時(shí)延的可變，基站命令移動(dòng)臺(tái)提前發(fā)送。 由BS在SACCH信道上命令MS來改變它的遷時(shí)的大小. 手機(jī)在空閑模式時(shí)接收機(jī)站和解碼BCH，在BCH中的SCH允許手機(jī)調(diào)整它的內(nèi)部時(shí)間，當(dāng)手機(jī)接收到SCH時(shí)不知道距離基站多遠(yuǎn)，通過SACH特殊的 短突發(fā)。當(dāng)手機(jī)在下行的SACCH上獲得遷時(shí)信息，才發(fā)送正常的突發(fā)，30KM 手機(jī)設(shè)置遲延10

9、0US. 其他IMEI：international mobile equipment identity國際移動(dòng)設(shè)備識(shí)別號(hào)。小區(qū)接入技術(shù)FDMA TDMA CDMATimeslot 1timeslot576.92us,1frame=8timeslots跳頻基本儀器簡介電源信號(hào)發(fā)生器頻譜分析儀萬用表示波器綜合測試儀其他信號(hào)發(fā)生器（Signal Generator）Agilent4432BAnritsu MG3681AR&S提供射頻信號(hào)頻譜分析儀（spectrum analyzer）Agilent4405BAdvantest R3267R&S1.輸出頻譜2.測量功率3.觀察諧波失真綜合測試儀Agil

10、ent8960Anritsu MT8820AR&S CMU1.綜合測試2.Debug維修3.性能參數(shù)，調(diào)制頻譜其他儀器1.功率計(jì)2.FM調(diào)制解調(diào)3.Bluetooth發(fā)射器4.GPS發(fā)射器測試流程以深圳某公司的一款手機(jī)為例，介紹一下手機(jī)由設(shè)計(jì)到上市的過程，其中以生產(chǎn)為重點(diǎn)介紹。生產(chǎn)階段的測試燒錄芯片SMT掃入SN校準(zhǔn)天線測試人機(jī)接口測試終測FQA寫ESN（或其他）軟件升級(jí)組裝包裝出貨USB 藍(lán)牙 GPS測試SNSN寫號(hào)工位此工位是把SN號(hào)和進(jìn)程控制的信息寫到手機(jī)里，用來跟蹤手機(jī)的測試過程中的進(jìn)度和測試的結(jié)果。 人機(jī)接口測試檢查最終用戶所使用的手機(jī)功能, 有以下幾項(xiàng):攝像功能 按鍵測試主顯示屏檢

11、查小屏檢查 Sub-LCD揚(yáng)聲器檢查 Speaker聽筒檢查 Receiver話筒檢查 MIC震鈴檢查 Vibrator背景燈檢查 Indicator 錄音檢查恢復(fù)出場設(shè)置連線及測試方法設(shè)備連線圖不同工位的需求不同設(shè)備的連線圖不同產(chǎn)品的連線圖手機(jī)測試連線圖綜測儀根據(jù)廠家不同連線有所不同根據(jù)成本要求不同連線有所不同手機(jī)測試連線圖SG&SAPC信號(hào)發(fā)生器頻譜分析儀耦合器待測件電源其他測試連線1PC待測件USB藍(lán)牙GPS測試儀綜合測試儀天線耦合器其他測試連線2PCFM調(diào)制解調(diào)器待測手機(jī)其他測試方法簡介測試項(xiàng)解釋和測量方法目前GSM的平臺(tái)有很多，但校準(zhǔn)和終測的方法大體相同，其基本理念都是一樣的，下面以

12、兩款平臺(tái)介紹一下校準(zhǔn)和終測的方法和步驟。校準(zhǔn)終測的目的現(xiàn)在生產(chǎn)的相同型號(hào)手機(jī)雖然使用都是相同器件,但這相同器件還是有的一定的偏差,由此組合的手機(jī)就必然存在著差異,但這差異是在一定的范圍,超出了就視為手機(jī)不良。因此校準(zhǔn)的目的就是將手機(jī)的這種差異調(diào)整在符合國標(biāo)的范圍，而終測是對(duì)于校準(zhǔn)的檢查，因?yàn)樾?zhǔn)無法對(duì)手機(jī)的每個(gè)信道，每個(gè)功率級(jí)都進(jìn)行調(diào)整，只能選擇有代表性的（試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)）進(jìn)行，所以校準(zhǔn)通過的手機(jī)并不能肯定它是良品，只有通過終測檢驗(yàn)合格的才算是。電池校準(zhǔn)對(duì)基帶電路中的A/D的參考電壓的校準(zhǔn)，以保證A/D讀數(shù)的準(zhǔn)確 。設(shè)置外部電源在4.2V，讀取手機(jī)電壓表示值設(shè)置外部電源在3.5V，讀取手機(jī)電壓表示

13、值將上面兩值存入手機(jī)中發(fā)射機(jī)校準(zhǔn)不同的平臺(tái)有不同的校準(zhǔn)方法，但其大致的原理是一樣的。就是通過一定的方法調(diào)整在一個(gè)或者幾個(gè)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)（全部功率級(jí)）的功率值的表示值，使其符合國標(biāo)的要求（GB2828-1987 YD/T1214-2002、ETSI GSM05.01）。 對(duì)不同信道，不同功率級(jí)別進(jìn)行校準(zhǔn)下面講述兩種校準(zhǔn)方法。手機(jī)發(fā)射部分原理框圖CSPPower RampRegistersDACPARF signalLPFVAPCNVMMeasure InstrumentCalculate Ramp data swSWRAMTXPPMFigure 1: Transmitter and Calibrat

14、ion發(fā)射信號(hào)Mid-Burst Power LevelRamp UPRamp DownPower(dBm)Time(bits)Bit0Bit147Figure 2: Burst Shape發(fā)射信號(hào)（部分）Figure 3: PmW vs Element所用公式V=(P*R)1/2=(0.05*P)1/2=10(PdBm-13)/20) PmW(t)=(A-B)Sin3(K*t)+B 其中 K=180/(2*T) TXP=m*V+c m=(TXPH-TXPL)/(VH-VL) c=TXPH-m*VH 測試步驟TxPH推TxPL推PH推PL推VH推VL推M0，c0TxPHreqTxPLreqPH

15、reqPLreqVHreqVLreq方法二：逐次逼近法將手機(jī)儀器都設(shè)置在Test Mode 設(shè)置儀器一個(gè)合適的信道，發(fā)送PTE指令控制手機(jī)處于連續(xù)發(fā)射狀態(tài)，信道與儀器對(duì)應(yīng).寫入該功率級(jí)的默認(rèn)值，調(diào)整默認(rèn)值（或加或減）使手機(jī)的發(fā)射功率達(dá)到期望值，將此數(shù)據(jù)換算的Ramp值存入手機(jī)，對(duì)該信道的各個(gè)功率級(jí)都進(jìn)行這樣計(jì)算、存值。 接收機(jī)校準(zhǔn)不同平臺(tái)有不同的方法下面講述兩種平臺(tái)的校準(zhǔn)方法。手機(jī)接收部分框圖平臺(tái)1設(shè)置工作點(diǎn)主要的目的是尋找CSP中ADC處信號(hào)電平在-20dBfs時(shí)且通道增益已定義的情況下的Cellpower。設(shè)置手機(jī)放大器狀態(tài)RxGainA = 0，RxGainB = 202 選擇一個(gè)任意的

16、測試信道 執(zhí)行ReadRSS命令讀到的結(jié)果換算成dbfs: 10 log (Reading1 + Reading2 + Reading3 + Reading4) / (4 * 32767) 測試邊帶信道 RSS0123456797510101018712244054124Sub-BandsChannel2dB根據(jù)上面的方法讀取所有信道的值計(jì)算每個(gè)頻段的平均值Mn(n=18)計(jì)算所有頻段的平均值Mo計(jì)算補(bǔ)償：(Mn-Mo)*16(n=18)Rx基本通道增益補(bǔ)償（LNA開啟）1設(shè)置手機(jī)信道channel=62,根據(jù)上步得到：2當(dāng)RxGainB=202時(shí)，信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)電平為-54.53設(shè)置手機(jī)R

17、xGainB=162時(shí)，提高信號(hào)發(fā)生器的電平到-49.5。4讀取結(jié)果并換算成dbfs(mean)，根據(jù)Setworkingpoint的方法，調(diào)整到-20dbfs左右。5取出上面的頻段補(bǔ)償6根據(jù)公式計(jì)算基本通道增益*16保存：Basic Rx Path Gain=mean-信號(hào)發(fā)生器的電平-基帶部分開關(guān)增益-頻段補(bǔ)償7重復(fù)以上操作，將BB_Gain設(shè)為-2，26，40，54等計(jì)算結(jié)果與12db的值的差值*16取整。Rx基本通道增益補(bǔ)償（LNA關(guān)閉）1設(shè)置手機(jī)信道channel=62,根據(jù)上步得到：2當(dāng)RxGainB=322時(shí)，（RxGainA=0;RxGainB=1536+322,此RG0 an

18、d RG1為1，使LNA完全關(guān)閉）根據(jù)Setworkingpoint的方法，調(diào)整到-20dbfs左右。此時(shí)信號(hào)發(fā)生器的電平為-39.86dbm。（mean=-20.0566）3取出上面的頻段補(bǔ)償4由于BB_Gain=52db，在46和62之間，因此其基帶功率補(bǔ)償為13/16=0.8125。5根據(jù)公式計(jì)算基本通道增益*16保存(-994:FC1E)：Basic Rx Path Gain=mean-信號(hào)發(fā)生器的電平-基帶部分開關(guān)增益-頻段補(bǔ)償分兩部分保存，寫入手機(jī)。DC偏移量校準(zhǔn)1開啟DCOffset外部校準(zhǔn)（發(fā)送一個(gè)命令）2設(shè)置信道539，BB_Gain=62db（RxGainA=0,RxGainB=362）,LNA=ON3設(shè)置適當(dāng)?shù)某跏贾怠?/p>