OTA測試與名詞介紹1

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OTA測試與名詞介紹本文簡介：.OTA測試介紹手機的無源測試和有源測試OTA(OverTheAir在空氣中測試性能，與傳導測試相對應，屬三維測試)。當前在手機射頻性能測試中越來越關注整機輻射性能的測試，這種輻射性能反映了手機的最終放射和接收性能。目前主要有兩種方法對手機的輻射性能進展考察：一種是從天線的輻射性能進展判定，是目前較

OTA測試與名詞介紹本文內容：

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OTA

測試介紹

手機的無源測試和有源測試

OTA(Over

The

Air

在空氣中測試性能，與傳導測試相對應，屬三維測試)。

當前在手機射頻性能測試中越來越關注整機輻射性能的測試，這種輻射性能反映了手機的最終放射和接收性能。目前主要有兩種方法對手機的輻射性能進展考察：一種是從天線的輻射性能進展判定，是目前較為傳統(tǒng)的天線測試方法，稱為無源測試；另一種是在特定微波暗室內，測試手機的輻射功率和接收靈敏度，稱為有源測試。

無源測試側重從手機天線的增益、效率、方向圖等天線的輻射參數(shù)方面考察手機的輻射性能。無源測試雖然考慮了整機環(huán)境(比方天線四周器件、開蓋和閉蓋)對天線性能的影響，但天線與整機協(xié)作之后最終的輻射放射功率和接收靈敏度如何，從無源測試數(shù)據(jù)無法干脆得知，測試數(shù)據(jù)不是很直觀。

有源測試那么側重從手機整機的放射功率和接收靈敏度方面考察手機的輻射性能。有源測試是在特定的微波暗室中測試整機在三維空間各個方向的放射功率和接收靈敏度，更能干脆地反映手機整機的輻射性能。

CTIA(Cellular

Telecommunication

and

Internet

Association)制定了OTA(Over

The

Air)的相關標準。OTA

測試著重進展整機輻射性能方面的測試，并漸漸成為手機廠商重視和認可的測試工程。

OTA

測試的目的

目前只有通過FTA(Full

Type

Approval)認證測試的手機型號才能上市銷售，在FTA

測試中，射頻性能測試主要進展手機在電纜連接模式下的射頻性能測試；至于手機整機的輻射放射和接收性能，在FTA

測試中沒有明確的規(guī)定,而OTA

測試正好彌補FTA

測試在這方面測試的缺乏。同時，終端生產廠家必需對所生產手機的輻射性能有清晰的了解，并通過各種措施提高手機輻射的放射和接收指標。假如手機輻射性能不好，將產生手機信號不好、語音通話質量差、簡單掉線等多方面的問題，這也是客戶投訴比擬多的問題。

在手機通話時，由于人腦靠近手機天線，將降低手機的放射和接收性能，手機整機輻射的放射和接收性能都會降低。在手機研發(fā)過程中應定量測量人腦對手機的放射和接收性能的影響，進展優(yōu)化設計，使放射和接收性能降低不能太大，即削減人體和天線的電磁耦合效應。

為考察手機的輻射性能，除考察手機天線的無源性能之外，整機的有源性能也是一個重要的考察方面。當前整機有源性能越來越受到終端廠商的重視，因此在手機輻射性能的考察中應將兩種輻射性能綜合起來考慮。目前終端天線廠商在研發(fā)中一般都要求天線供給商供應無源和有源測試報告。

OTA

測試及手機其他的主要參數(shù)

2.1

OTA

測試中的主要測試參數(shù)及相關計算在OTA

測試中，輻射性能參數(shù)主要分為兩類：接收參數(shù)和放射參數(shù)。

放射參數(shù)有TRP、NHPRP；接收參數(shù)有TIS、NHPIS。

TRP(Total

Radiated

Power)：通過對整個輻射球面的放射功率進展面積分并取平均得到。它反映手機整機的放射功率狀況，跟手機在傳導狀況下的放射功率和天線輻射性能有關。

TRP

指標，一般是盼望其TRP

比擬大，這樣從PA

出來進入天線的功率才被有效輻射，無線接口的連接性才比擬好

NHPRP(Near

Horizon

Partial

Radiated

Power)：反映在手機的H面旁邊天線的放射功率狀況的參數(shù)。(2D

TRP)

TIS(Total

Isotropic

Sensitivity)：反映在整個輻射球面手機接收靈敏度指標的狀況。它反映了手機整機的接收靈敏度狀況，跟手機的傳導靈敏度和天線的輻射性能有關。

NHPIS(Near

Horizon

Partial

Isotropic

Sensitivity)：反映手機在H面旁邊天線的接收靈敏度狀況的參數(shù)。(2D

TIS)

接收靈敏度就是接收機能夠正確地把有用信號拿出來的最小信號接收功率。它和三個因素有關系：帶寬范圍內的熱噪聲、系統(tǒng)的噪聲系數(shù)、系統(tǒng)把有用信號拿出所須要的最小信噪比。帶寬范圍內的熱噪聲經過接收機，這些噪聲被放大了NF倍，要想把有用信號從噪聲中拿出來，就必需要求有用信號比噪聲再大SNR倍。要想讓接收機“聽清晰”放射機“說的話”，信號電平強度必須要大于接收機的接收靈敏度。當然接收靈敏度越小，說明接收機的接收性能越好，就像狗能聽到人類聽不到的微弱的聲音，說明狗的聽覺比人的靈敏度高；接收靈敏度越大，說明接收機的接收性能越差，就像有的老人耳聾，你很須要用很大的聲音說話，他才能聽到。環(huán)境溫度越高，靈敏度就會變大，接收性能就會惡化，因此要盡量降低系統(tǒng)所在的環(huán)境溫度。帶寬越大，系統(tǒng)的噪聲系數(shù)越大，靈敏度就會變大，接收性能也會惡化，這就要求設計接收機的時候，考慮到系統(tǒng)的帶寬、噪聲系數(shù)對靈敏度的影響。

RSSI

Received

Signal

Strength

Indication接收的信號強度指示，無線發(fā)送層的可選局部，用來判定鏈接質量，以及是否增大播送發(fā)送強度。

RSSI與Rx的區(qū)分:

RSSI:Received

Signal

Strength

Indicator

Rx:

Recieived

power

最大的區(qū)分：Rx是手機側指標；RSSI是基站側指標

兩者是同一概念，詳細指〔前向或者反向〕接收機接收到信道帶寬上的寬帶接收功率。實際中，前向鏈路接收機〔指手機〕接收到的通常用Rx表示，反向鏈路接收機〔指基站側〕通常用反向RSSI表示。前向Rx通常用作覆蓋的判定依據(jù)〔當然還需結合Ec/Io〕，反向RSSI通常作為判定系統(tǒng)干擾的依據(jù)。由于RSSI是通過在數(shù)字域進展功率積分而后反推到天線口得到的，反向通道信號傳輸特性的不相同會影響RSSI的精度?？蛰d下RSSI值一般在-110dBm左右.

其實，RSSI有其專用的單位，RSSI的單位與dBm有公式可以轉換.

SAR

SAR是Specific

Absorbtion

Ratio的縮寫，即“汲取比率”。就是單位時間內單位質量的物質汲取的電磁輻射能量。

通俗地講，就是測量手機輻射對人體的影響是否符合標準。目前國際通用的標準為：以6分鐘計時，每公斤腦組織汲取的電磁輻射能量不得超過2W。這一標準是國際業(yè)界的通用標準。

據(jù)中國泰爾試驗室特地從事該項工作的電磁輻射測量專家介紹，只有SAR值才是衡量手機輻射量的惟一標準。11010年，IEEE制定了手機電磁輻射的衡量技術標準。11018年ICNIRP〔國際非電離性照耀愛護委員會〕也制定了類似的技術標準，標準中均采納SAR來度量手機電磁輻射的大小。ICNIRP的標準得到了ITU〔國際電信聯(lián)盟〕和WHO〔國際衛(wèi)生組織〕的引薦以及絕大局部國家的支持，北美FCC采納的是IEEE標準，美國CTIA等行業(yè)組織還建議在手機外包裝上標出SAR值。

目前由國家質檢總局牽頭，聯(lián)合國家計量院、衛(wèi)生部、環(huán)保局、信息產業(yè)部等單位組建的“電磁輻射國家標準制定聯(lián)合工作組”正在聯(lián)合制定我國的電磁輻射防護標準，其中也以SAR作為衡量手機輻射的根本限值

SAR值是如何測定的

由人體模型、測量儀表、探針以及機械臂等組織測量系統(tǒng)。

系統(tǒng)置于屏蔽室中。人體模型的內部是液態(tài)物質，液體的電磁性與人體的電磁性相同，探針可以在其內自由運動。

歐洲采納的測試標準的測量單位是10克〔國際電聯(lián)引薦〕，美國采納的測試標準以1克組織為測量單位。

手機緊貼模型放置，使手機處于最大放射功率狀態(tài)，由機械臂自動測量場強E。

由以下公式計算SAR：

SAR＝(δ/р)

?E2

其中，р：液體密度；δ：介電常數(shù)；E：場強。

手機輻射標準〔SAR限值〕

依據(jù)國際電信聯(lián)盟和國際衛(wèi)生組織引薦的衡量手機輻射的技術標準SAR值的要求，GSM和窄帶CDMA手機的電磁輻射必需在國際權威衛(wèi)生組織認證的許可范圍以內。

ITU標準限值為2.0W/KG，F(xiàn)CC標準限值為1.6W/KG。

對于手持終端，OTA

測試中還將考察終端在有模擬人頭狀況下的上述參數(shù)，比擬在有無模擬人頭狀況下相關參數(shù)的改變狀況。

無源有關的天線參數(shù)

在考察天線性能的時候，還有其他須要了解的參數(shù)如：APIP、Gain、Directivity、EIRP、ERP。

Gain(dBi)：在一樣的輸入功率下，天線在空間某點的輻射功率與志向無方向性點源天線在同一點的功率的比值，該增益單位為dBi，手機天線廠家供應的天線測試報告中的增益一般以dBi

為單位。

Gain(dBd)：增益是指：在輸入功率相等的條件下，實際天線與志向的輻射單元〔半波偶極子天線最大輻射方向上功率的比值〕在空間同一點處所產生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。增益明顯與天線方向圖有親密的關系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高?？梢赃@樣來理解增益的物理含義

------

為在必須的距離上的某點處產生必須大小的信號，假如用志向的無方向性點源作為放射天線，須要

101W

的輸入功率，而用增益為

G

=

13

dB

=

20

的某定向天線作為放射天線時，輸入功率只需

101

/

20

=

5W

。換言之，某天線的增益，就其最大輻射方向上的輻射效果來說，與無方向性的志向點源相比，把輸入功率放大的倍數(shù)。該增益的單位為dBd。

Directivity：在一樣的輻射功率下，某天線在空間某點產生的功率與志向無方向點源天線在同一點產生的功率的比值。Ratio

of

the

power

density

in

the

direction

of

maximum

power

to

the

average

power.能夠定量的表示天線定向輻射實力的電參數(shù)。定義：在同一距離及一樣輻射功率的條件下，某天線在最大輻射方向上的輻射功率密度和無方向性天線〔點源〕的輻射功率密度之比。方向系數(shù)與輻射功率在全空間的分布狀態(tài)有關。要使天線的方向系數(shù)大，不僅要求主瓣窄，而且要求全空間的副瓣電平小。這個參數(shù)重點描述天線輻射性能的方向性。方向系數(shù)的單位是dBi，志向點源天線的方向系數(shù)為10*log(1)=0dBi。一般非志向點源天線的方向系數(shù)都是大于0dBi的。

Efficiency：天線輻射功率和天線輸入功率的比值。天線的效率是指天線的輻射功率(Prad)與輸入功率(Pin)之比，也就是天線將饋點處的輸入功率輻射出去的實力。天線效率的單位是百分比，即%。對于內置天線而言，要求效率至少在30%以上。以手機天線為例進一步說明：手機上有一個天線開關，我們一般測得的手機輸出功率是從手機開關測得的，然后這個功率經過一段微帶線傳輸?shù)教炀€饋點處，一局部能量由于電路的失配被反射回來，另一局部能量進入天線記作Pin。用TRP表示天線的空間輻射功率Pout，那么天線的效率就是Pout/Pin。這里就沒有考慮到由于電路失配而導致的能量反射。對于單獨的天線而言，這就是天線效率的定義。

天線的效率是不必考慮傳輸線和反射損耗的，Prad/Pin就是天線的效率定義值。天線的效率是很難通過計算獲得的，天線本身的能量損耗主要是由于天線作為導體對信號的損耗，包括介質損耗〔基板引起的和手機內磁鐵引起的〕和金屬損耗〔盡管很小〕，而回損和匹配電路的損耗是不應當記入的。

APIP(Antenna

Port

Power)：參加到天線口的功率大小，是PA

輸出到天線口的功率大小。該功率大小主要跟手機的傳導放射功率大小有關。

EIRP(Effective

Isotropic

Radiated

Power)：等效全向輻射功率是天線得到的功率與天線以dBi

表示的增益的乘積，反映天線在各個方向上輻射的功率的大小。

PEIRP(Peak

Effective

Isotropic

Radiated

Power)：峰值等效全向輻射功率。

ERP(Effective

Radiated

Power)的概念與EIRP

一樣，但ERP

是天線得到的功率與以dBd

表示的增益的乘積。

Bandwidth

帶寬

帶寬，即天線滿意性能要求的工作頻率范圍。

天線是有必須帶寬的，這意味著雖然諧振頻率是一個頻率點，但是在這個頻率點旁邊必須范圍內，這付天線的性能都是差不多好的。這個范圍就是帶寬。

我們當然盼望一付天線的帶寬能覆蓋必須的范圍，最好是我們所收聽的整個FM播送波段。要不然換個臺還要換天線或者調天線也太麻煩了。

天線的帶寬和天線的形式、構造、材料都有關系。一般來說，振子所用管、線越粗，帶寬越寬；天線增益越高，帶寬越窄。

天線的帶寬有兩種不同的定義：

一種是指：在駐波比VSWR<=1.5條件下，天線的工作頻帶寬度；回波損耗<=-14dB。

一種是指：天線增益下降3dB范圍內的頻帶寬度。

在移動通信系統(tǒng)中，通常是按前一種定義的，詳細的說，天線的頻帶寬度就是天線的駐波比不超過1.5時，天線的工作頻率范圍。

OTA

測試中的TRP

和SAR

指標的制約關系

TRP

反映的是天線遠場的輻射性能，而SAR

反映是天線的近場輻射性能。對于OTA

中的TRP

指標，一般是盼望其TRP

比擬大，這樣從PA

出來進入天線的功率才被有效輻射，無線接口的連接性才比擬好。在SAR

測試中，那么盼望TRP

數(shù)值比擬小，這樣被人腦汲取的功率才比擬小，保證能通過SAR

測試標準。因此，TRP

指標與SAR

指標是一對相互沖突的指標，在天線設計中如何保證兩個指標都到達相關的標準，滿意設計須要，在天線設計的之初就得考慮。

天線的根本工作原理

應當對天線的工作原理有個簡潔的了解。其實，天線的原理很簡潔，但是要用公式推導或者做出性能良好的天線來并不簡單。

記得中學學的物理課本里面有一個定律：交變的電場產生磁場，交變的磁場產生電場。天線的原理就是這個定律吧。

一段金屬導線中的交變電流能夠向空間放射交替改變的感應電場和感應磁場，這就是無線電信號的放射。相反，空間中交變的電磁場在遇到金屬導線時又可以感應出交變的電流，這對應了無線信號的接收。在電臺進展放射和接收時都盼望導線中的交變電流能夠有效的轉換成為空間中的電磁波，或空間中的電磁波能夠最有效的轉換成導線中的交變電流。這就對用于放射和接收的導線有獲得最正確轉換效率的要求，滿意這樣要求的用于放射和接收無線電磁波信號的導線稱為天線。

理論和實踐證明，當天線的長度為無線電信號波長的1/4時，天線的放射和接收轉換效率最高。因此，天線的長度將依據(jù)所放射和接收信號的頻率即波長來確定。只要知道對應放射和接收的中心頻率就可以用下面的公式算出對應的無線電信號的波長，再將算出的波長除以4就是對應的最正確天線長度。

留意：只要在金屬體內有交變的電流，該金屬體就要向空間輻射電磁波；反之，只要空間中有必須強度的電磁波信號，就會在該空間中的金屬體上感應出交變的電流。天線與一般金屬體的不同之處在于，天線強調了將金屬體內交變電流最有效的轉變成空間的電磁波或將空間的電磁波最有效的轉變成金屬體中的交變電流信號。

天線是一種用來放射或接收無線電波——或更廣泛來講——電磁波的電子器件。天線應用于播送和電視、點對點無線電通信、雷達和太空探究等系統(tǒng)。天線通常在空氣和外層空間中工作，也可以在水下運行，甚至在某些頻率下工作于土壤和巖石之中。

從物理學上講，天線是一個或多個導體的組合，由它可因施加的交變電壓和相關聯(lián)交變電流而產生輻射的電磁場，或者可以將它放置在電磁場中，由于場的感應而在天線內部產生交變電流并在其終端產生交變電壓。

天線作為無線通信不行缺少的一局部，其根本功能是輻射和接收無線電波。放射時，把高頻電流轉換為電磁波；接收時，把電滋波轉換為高頻電流。

通信制式名稱

GSM

GSM是Global

System

For

Mobile

Communications的縮寫。由歐洲電信標準組織ETSI制訂的一個數(shù)字移動通信標準。GSM是全球移動通信系統(tǒng)(Global

System

of

Mobile

communication)

的簡稱。它的空中接口采納時分多址技術。自90年頭中期投入商用以來，被全球超過101個國家采納。GSM標準的設備占據(jù)當前全球蜂窩移動通信設備市場80%以上。

GSM

較之它以前的標準最大的不同是它的信令和語音信道都是數(shù)字式的，因此GSM被看作是其次代(2G)移動電話系統(tǒng)。

CDMA

CDMA系統(tǒng)是基于碼分技術〔擴頻技術〕和多址技術的通信系統(tǒng)，系統(tǒng)為每個用戶安排各自特定地址碼。地址碼之間具有相互準正交性，從而在時間、空間和頻率上都可以重疊；將需傳送的具有必須信號帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠大于信號帶寬的偽隨機碼進展調制，使原有的數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，接收端進展向反的過程，進展解擴，增加了抗干擾的實力。

CDMA,一起先建網是IS-95然后升級到了CDMA2000

1X，再到了此時此刻已經起先的EVDO，是從CDMA2000

1X升級到CDMA2000

1x

EVDO，就好比移動聯(lián)通的G網從GSM到GPRS再到EDGE一樣，只不過比起GSM,CDMA有許多優(yōu)點的！比方說輻射少這就是一個最大的優(yōu)點，這樣的電話才更安康，而GSM的輻射太大了！而且IS-95升級到CDMA2000

1X再到CDMA2000

1X

EVDO〔即同時存在1X和EVDO兩個網絡〕，在射頻局部完全兼容，不須要重新建基站。

區(qū)分：

1，技術上，CDMA2000

1X采納擴頻速率為SR1，即指前向信道和反向信道均用碼片速率1.2288Mbit/s的單載波干脆系列擴頻方式。因此它可以便利地與IS-95〔A/B〕后向兼容，實現(xiàn)平滑過渡。由于CDMA2000

1X采納了反向相干解調、快速前向功控、發(fā)送分集、Turbo編碼等新技術，網絡局部引入分組交換，可支持移動IP業(yè)務。

2，容量上，在一樣條件下，對平凡話音業(yè)務而言，容大致為CDMA〔IS-95〕系統(tǒng)的兩倍。

3，速率上，CDMA2000

1X手機上網的傳輸速率可達每秒鐘144Kb，比現(xiàn)有CDMA產品高出10倍。

4，版本上，CDMA是IS-95，屬于2G技術，CDMA2000

1X是CDMA的升級版本〔也是A2000的第一階段〕，屬于2.5G技術。

WCDMA

是英文Wideband

Code

Division

Multiple

Access〔寬帶碼分多址〕的英文簡稱，是一種第三代無線通訊技術。W-CDMAWideband

CDMA

是一種由3GPP詳細制定的，基于GSM

MAP核心網，UTRAN〔UMTS陸地無線接入網〕為無線接口的第三代移動通信系統(tǒng)。目前WCDMA有Release

101、Release

4、Release

5、Release

6等版本。目前中國聯(lián)通采納的此種3G通訊標準。

TD

TD-SCDMA是英文Time

Division-Synchronous

Code

Division

Multiple

Access〔時分同步碼分多址〕

的簡稱，是一種第三代無線通信的技術標準，也是ITU批準的三個3G標準中的一個，相對于另兩個主要3G標準〔CDMA2000〕或〔WCDMA〕它的起步較晚。

TD-SCDMA由于采納時分雙工，上行和下行信道特性根本相同，因此，基站依據(jù)接收信號估計上行和下行信道特性比擬簡單。此外，TD-SCDMA運用智能天線技術有先天的優(yōu)勢，而智能天線技術的運用又引入了SDMA的優(yōu)點，可以削減用戶間干擾，從而提高頻譜利用率。但是，由于時分雙工體制自身的缺點，TD-SCDMA被認為在終端允許移動速度和小區(qū)覆蓋半徑等方面落后于頻分雙工體制。

同時，TD只可以同時在線500人，是個問題

LTE

LTE(Long

Term

Evolution,長期演進)工程是3G的演進，始于20xx年3GPP的多倫多會議。LTE并非人們普遍誤會的4G技術，而是3G與4G技術之間的一個過渡，是3.9G的全球標準,它改良并增加了3G的空中接入技術，采納OFDM和MIMO作為其無線網絡演進的唯一標準。在20MHz頻譜帶寬下能夠供應下行326Mbit/s與上行86Mbit/s的峰值速率。改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。

GPS

GPS

是英文Global

Positioning