使用非信令技術(shù)改進(jìn)移動(dòng)設備的射頻測試

目前，許多無(wú)線(xiàn)設備都結合了GSM、WCDMA、藍牙、WLAN、GPS 和調頻技術(shù)，并支持移動(dòng)因特網(wǎng)所需高數據速率。而且，由于客戶(hù)要求在任何大洲都能使用移動(dòng)無(wú)線(xiàn)服務(wù)，因此許多設備還要工作在多頻帶并能支持多模操作。

對于客戶(hù)而言，具備所有這些功能是很好的事情，但它們給測試工程師卻帶來(lái)了挑戰。每種添加的額外技術(shù)和頻帶都額外增加了測試工作，由此導致生產(chǎn)測試過(guò)程的時(shí)間更長(cháng)，測試成本因此而增加。這顯然與人們希望降低移動(dòng)通信產(chǎn)品價(jià)格的期望不符。成本的限制使得制造商需要采用全新的測試方法。幸運的是，使用非信令測試理念和預定義的測試序列，我們能把測試時(shí)間縮短到原來(lái)的十分之一。

射頻設備調整兩步法

按照節約成本措施制造的射頻芯片和元件在頻率和電平特性方面會(huì )出現多樣性。為了確保設備在真實(shí)網(wǎng)絡(luò )中很好工作，制造商在生產(chǎn)期間運用復雜的調整（射頻校準）過(guò)程來(lái)消除這些多樣性。為此，大多數制造商偏愛(ài)一種所謂的兩步調整方法（圖 1）：

第一步需要測量無(wú)線(xiàn)設備的發(fā)射和接收參數偏離理想值的程度。然后確定校正值并存儲在器件中。大多數情況下，這需要制造商針對各個(gè)無(wú)線(xiàn)通信頻帶和各種通信技術(shù)對設備的發(fā)射功率和接收信號強度指示（RSSI）進(jìn)行校準。

第二步需要驗證經(jīng)過(guò)全面校準的設備可以如預期那樣工作。針對發(fā)射機，制造商測量如調制質(zhì)量、頻譜、功率等發(fā)射參數，并將它們與設備設計所采用技術(shù)（GSM、藍牙、WLAN 等等）的參數進(jìn)行比較。針對接收機，大多數情況下，接收機的絕對靈敏度是通過(guò)誤碼率（BER）測試確定的。

使用非信令測試理念

由于每種額外技術(shù)和每種額外支持的頻帶都會(huì )延長(cháng)這個(gè)兩步測試對準過(guò)程，因此一些制造商正在轉向一些采用非信令技術(shù)來(lái)調整無(wú)線(xiàn)設備的方法。在這類(lèi)方法中，第一步（即校準步驟）是在非信令模式中執行的，其中的被測設備（DUT）工作在特殊測試模式。測量設備包含射頻分析儀和發(fā)生器功能，但不需要實(shí)時(shí)仿真基站或網(wǎng)絡(luò )的功能。無(wú)線(xiàn)設備尚未調整，因此還不會(huì )像在現實(shí)網(wǎng)絡(luò )那樣工作。

在第二步測試中，要通過(guò)信令模式進(jìn)行驗證。在該模式下，測試儀實(shí)時(shí)仿真基站和網(wǎng)絡(luò )的各種功能。用于無(wú)線(xiàn)設備的信令程序可切換所有待測的技術(shù)、頻帶、電平等等。

正是第二步（即驗證步驟）提供了相當大的節約潛力，這是因為與射頻測量相比，信令所花時(shí)間是前者的四倍。這種差異的主要原因是信令程序實(shí)際是為真實(shí)的網(wǎng)絡(luò )操作開(kāi)發(fā)的，并非是為極快的生產(chǎn)測試而開(kāi)發(fā)。與之相反，非信令模式是專(zhuān)門(mén)為生產(chǎn)進(jìn)行了速度優(yōu)化的測試模式。因此，DUT 能迅速激活所需的測試信號（電平、頻率、技術(shù)）。

用于驅動(dòng) GSM/GPRS/WCDMA 手機的信令序列一般需要 160 秒（圖 2）。如果再加進(jìn)射頻測試，則時(shí)間一般會(huì )再增加 40 秒。因此在傳統的信令方法中，預期的射頻測試時(shí)間通常需要 200 秒。如果使用非信令方法，則 DUT 可以在 40 秒內完成測試，從而可以節約多達 80% 的時(shí)間。類(lèi)似 RS CMW500 這樣的通信測試儀在這兩個(gè)步驟均采用了非信令技術(shù)。

預定義的測試序列可減少數據通信

Rohde Schwarz 的非信令模式測試時(shí)間分析表明：進(jìn)一步提高個(gè)別射頻測量的速度，未必會(huì )使測試時(shí)間明顯縮短。許多無(wú)線(xiàn)通信測試儀已經(jīng)達到了很高的測量速度，如在測量 GSM 信號時(shí)已經(jīng)達到實(shí)時(shí)測試的速度，因此它們能輕松地對逐個(gè) GSM 幀的單個(gè)時(shí)隙進(jìn)行調制分析。因此，數據傳輸的最大改進(jìn)潛力是在生產(chǎn)測試系統本身內部。

目前，最常用的測試理念是每次執行單個(gè)測量。系統控制器單獨請求每次測量，即 DUT 和測試儀在每個(gè)測試步驟都重新初始化（圖 3）。在每次測量結束時(shí)，獲得的結果均從測試儀返回系統控制器。

由于生產(chǎn)系統必須不僅能處理測量本身，還能處理測試夾具驅動(dòng)等多種任務(wù)，因此它們的控制軟件包含多層，必須自上而下橫貫各層，并重復每個(gè)測試步驟。這是一個(gè)造成瓶頸的耗時(shí)的過(guò)程。

為了縮短該周期，具備非信令模式的移動(dòng)通信測試儀用預定義的測試序列來(lái)代替單個(gè)測量。首先，在一次操作中把包含所有待執行測試的完整序列從系統控制器傳輸到 DUT 和測試儀。在收到啟動(dòng)觸發(fā)之后，DUT 和測試儀同時(shí)處理該序列。DUT 激活待測量信號，而測試儀則同步啟動(dòng)適當的測量。結果被存于瞬時(shí)存儲器。在序列結束時(shí)，包含所有結果的列表被傳輸至系統控制器。

因此，軟件層結構只須橫貫兩次：一次是自上而下用于初始化，然后重復一次以便傳輸結果列表。該方法可以將非信令模式的測試時(shí)間進(jìn)一步縮短 50%。

過(guò)去，芯片組和無(wú)線(xiàn)設備制造商重點(diǎn)是定制各自解決方案來(lái)滿(mǎn)足最終客戶(hù)的要求。更高的數據速率、更好的易操作性、更小的尺寸等新功能應該會(huì )提供更有吸引力的解決方案。

為了實(shí)現非信令生產(chǎn)理念必須使用的測試模式，芯片設計者的設備必須具備特殊測試模式。對于 GSM 和 WCDMA 等成熟技術(shù)，完成這項任務(wù)應該不會(huì )有任何問(wèn)題。額外的開(kāi)發(fā)工作會(huì )很快獲得回報。

然而，LTE 等新技術(shù)代表了一個(gè)值得注意的挑戰。為了確保在推廣階段能按時(shí)向客戶(hù)提供穩定好用的解決方案，制造商們使用了某種生產(chǎn)測試設置，該設置盡可能精確地匹配了設備日后在真實(shí)網(wǎng)絡(luò )中的工作方式。結果，信令概念被用于新的產(chǎn)品設計。因此，采用非信令技術(shù)的測量設備必須能在必要時(shí)適應信令測試。

無(wú)線(xiàn)設備生產(chǎn)過(guò)程的測試時(shí)間有望被縮短至十分之一。為了實(shí)現這個(gè)改進(jìn)，芯片組制造商必須集成所需的測試模式，而生產(chǎn)線(xiàn)必須采用具有非信令模式和預定義測試序列的測試儀。