采用新型通信分析儀縮短W-CDMA信號的觀(guān)測時(shí)間

W-CDMA信號的“超級幀”持續時(shí)間為720毫秒，傳統的掃頻分析儀需要多次采集才能將不同頻段的數據積累起來(lái)進(jìn)行測量，要觀(guān)測一個(gè)完整的W-CDMA呼叫進(jìn)程相當費時(shí)費力。本文介紹的新型通信分析儀具備獨特的觸發(fā)方式、多域顯示功能、深長(cháng)的數據采樣和存儲能力以及一鍵式標準轉換功能，解決了無(wú)線(xiàn)測量工程師在縮短測量時(shí)間、降低成本和提高生產(chǎn)率等問(wèn)題上面臨的挑戰。

新一代W-CDMA測試和測量工具的出現，為工程師解決3G標準帶來(lái)的問(wèn)題提供了新的測量手段，在這些工具當中有：信號發(fā)生器、解調器和頻譜分析儀。新一代解決方案的一個(gè)重要特點(diǎn)是其強調成本有效性。工具是當作個(gè)人臺式儀表來(lái)使用的，而不是研發(fā)實(shí)驗室里共享的資源，這就能夠把更多的儀器交到更多工程師手中，從而支持有效的并行開(kāi)發(fā)過(guò)程。本文中我們將沿著(zhù)一個(gè)測試流程來(lái)看一個(gè)設計人員是怎樣應用頻譜分析儀來(lái)調試和驗證W-CDMA手機。

在做好一個(gè)新樣品時(shí)，工程師把手機放到一種連接到擔當基站的傳輸/接收源的測試架上。具有數字解調功能的頻譜分析儀(在某些情況下是兩個(gè)頻譜分析儀)介于模擬基站和手機之間。測試開(kāi)始時(shí)，該儀器應具備如下功能：

1、采集、監測和觸發(fā)開(kāi)始呼叫引起的握手(手機)信號；

2、同步采集上行和下行數據流；

3、捕捉W-CDMA呼叫設置程序；

4、協(xié)助工程師解釋頻域、時(shí)域、代碼域和調制域。

模擬基站扮演RF鏈路上承載呼叫數據的“公認良好”的發(fā)射機和接收機。該測試過(guò)程的關(guān)鍵工具是頻譜分析儀，如果配備有合適的功能，它就能協(xié)助工程師實(shí)現快速測量和分析。

檢測PRACH信號

物理隨機存取通道(PRACH)信號是手機發(fā)出的請求識別信號。它告訴基站手機在試圖建立鏈接。PRACH信號在時(shí)間上隨機出現，測量工程師要想在頻譜分析儀上設定一個(gè)觸發(fā)點(diǎn)以期捕捉PRACH信號是不切實(shí)際的。除非該信號確實(shí)有明顯的頻率和振幅特征讓儀器檢測出來(lái)--如果測試平臺允許測量工程師對頻率和振幅特征進(jìn)行編程的話(huà)。

目前，一種新的稱(chēng)作頻率掩模觸發(fā)(frequency mask trigger)的頻譜儀功能就能解決上述問(wèn)題，這種特別觸發(fā)功能建立一個(gè)獨立的、具有頻率和幅度分界線(xiàn)的檢查“視窗”，如圖1所示。

你可將選定頻段范圍內的振幅大小設置為低(或高)于圍繞被選定頻段的其它頻段內的振幅大小。只有穿透“掩模區域”的峰值才能觸發(fā)儀器，不能穿透“掩模區域”的信號則被排除掉，因此，采用頻率掩模觸發(fā)功能就可以檢測PRACH信號，并采集手機和基站之間的RF通信量。

在上述步驟中，PRACH信號觸發(fā)監測手機上行傳輸的頻譜分析儀。一旦該觸發(fā)被儀器，就容易將同一觸發(fā)信號輸送到正在監測下行信號的第二個(gè)頻譜分析儀。用這兩個(gè)分析儀就能同時(shí)觀(guān)測手機和基站之間所有的交互作用。這樣可以減少測量步驟，保證測量與時(shí)間的相關(guān)性，縮短測量時(shí)間。

捕捉W-CDMA信號的過(guò)程

W-CDMA信號時(shí)隙是666.7毫秒；全序列(“超級幀”)持續時(shí)間為720毫秒。不幸的是，傳統的(掃頻)分析儀一次只能檢測和捕捉持續時(shí)間為若干毫秒的信號和數據。大多數頻譜分析儀首先捕捉窄頻帶內的振幅信息，然后，通過(guò)將測量通道依此調整到連續遞增的其它頻段，可以將不同頻段的數據積累起來(lái)。測量結果顯示了對各個(gè)窄頻段順序采集之后得到的總的測量結果。采用這種技術(shù)，不可能在一次掃描中采集一個(gè)完整的W-CDMA呼叫設置過(guò)程；即使能，采集過(guò)程也很慢。

幸運的是，目前已經(jīng)可以找到能在5MHz跨度捕捉10秒數據的通信分析儀器，并且在一次采集中能夠無(wú)縫地覆蓋整個(gè)頻率范圍。10秒時(shí)間間隔足以捕捉一系列完整的W-CDMA超級幀和大量的前后觸發(fā)時(shí)間，這樣，評價(jià)一次捕捉下來(lái)的幾個(gè)超級幀，要比觀(guān)測該序列的若干孤立部分，要更快和更方便。觀(guān)測數據包括整個(gè)呼叫建立過(guò)程的好處在于，你可以觀(guān)測預定發(fā)生的事件，它是協(xié)議內容的一部分，也可以觀(guān)測突發(fā)事件，兩者都能夠從呼叫進(jìn)程中被觀(guān)測到。

相對大多數分析儀而言，長(cháng)采集的存儲深度要深得多，否則無(wú)法存儲數據。新一代通信分析儀具有256Mb的快速RAM存儲器，足以在5MHz的跨度內支持10秒的捕捉，或在更窄的跨度內支持更長(cháng)的捕捉。

深存儲捕捉能力的價(jià)值在于：由于儀器只要一次測量就完成了數據采集，它比常規分析儀完成一次測量所需要的時(shí)間短得多。一旦數據被存儲起來(lái)，測量工程師無(wú)須重新捕捉信號，就能對感興趣的部分進(jìn)行放大和測量。在做上百個(gè)測試時(shí)，這項功能可以大幅度縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。

為了滿(mǎn)足現有和將要出現的標準的要求，在通信分析儀中可以預先寫(xiě)入自動(dòng)化測試程序。這些程序進(jìn)一步提高了測量工程師的生產(chǎn)率，將測試人員從復雜的測試設置和儀器操作中解放出來(lái)。其中許多自動(dòng)化程序只要按一個(gè)鍵就能進(jìn)行深奧的RF測量和代碼域分析。

信號分析

上面我們討論了采集傳輸信息的過(guò)程，分析數據最有效的工具是頻譜圖，它可以明了地觀(guān)測W-CDMA信號并分析更多詳細的信息。

頻譜圖包含三維信息：頻率(X 軸)、時(shí)間(Y軸)和功率。功率軸以彩色表示。信號偏差(如果存在的話(huà))以縫隙、瞬態(tài)特性和色彩(功率)的變化來(lái)表示。頻譜圖揭示了W-CDMA和其它擴譜信號。圖2是PRACH引導符和PRACH消息部分的實(shí)際頻譜圖。頻譜圖匯集了關(guān)于信號的大量數據，分析儀將采集到的數據記錄下來(lái)，使測試工程師能夠放大和分析感興趣的那部分信號。

如上所述，長(cháng)采集包含了豐富的時(shí)間和頻率特性信息，由它可以生成頻譜圖中任何區域的星座、時(shí)間與振幅，頻率與振幅、相位域，代碼域功率和調制精度的顯示圖。有些分析儀可使用這個(gè)數據來(lái)形成一個(gè)多域視圖，通過(guò)它們來(lái)說(shuō)明呼叫進(jìn)程的整個(gè)過(guò)程。

在多域視圖上，時(shí)間、頻率和解調數據都與時(shí)間相關(guān)。這就是說(shuō)，多域視圖上一個(gè)窗中選定的點(diǎn)，相當于其它格式中時(shí)域顯示的同一片段。例如，把光標指向頻譜圖，就能在其它任何一個(gè)窗口中觀(guān)測到調制精度(誤差矢量的幅度)或者屬于同一時(shí)刻的星座圖。圖3所示為典型的多域視圖。

利用存儲在分析儀中詳細的頻點(diǎn)數據，可以前后層疊的顯示方式，像動(dòng)態(tài)的“瀑布”那樣顯示多條頻率與振幅軌跡(圖4)。這就容易觀(guān)測瞬態(tài)和振幅變化，特別是當頻譜分析儀連續更新瀑布的時(shí)候。盡管有些掃頻頻譜分析儀能形成瀑布狀的圖形，它們還是受制于其“單步”采集功能，其圖形是靜態(tài)圖。

最后，編碼圖顯示功能是當今一些領(lǐng)先的分析儀節省測量時(shí)間的有效手段。這種顯示方式給出了代碼時(shí)隙和碼分多址技術(shù)(如W-CDMA)的功率。測量工程師看一眼就能描繪出代碼的上行或下行特征。